На правах рукописи

Бессонова Наталья Сергеевна

ВЛИЯНИЕ КЕТАМИНА И ТИОПЕНТАЛА НАТРИЯ

НА ПРОЦЕСС ЛИПИДПЕРОКСИДАЦИИ КРОВИ И

ЕГО КОРРЕКЦИЯ АЛЬФА-ТОКОФЕРОЛОМ У БОЛЬНЫХ

ПРИ ХОЛЕЦИСТЭКТОМИИ

03.01.04 – биохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Казань – 2012

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тюменская государственная медицинская академия»

Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации доктор биологических наук, профессор

Научный руководитель:

Кадочникова Галина Дементьевна Цейликман Вадим Эдуардович, доктор био

Официальные оппоненты:

логических наук, профессор, ГБОУ ВПО «Челябинская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, заведующий кафедрой биохимии Тюрин Юрий Александрович, кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией иммунологии и разработки аллергенов, ведущий научный сотрудник ФБУН Казанского НИИЭМ, Роспотребнадзора ГБОУ ВПО «Башкирский государственный

Ведущая организация:

медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, г. Уфа

Защита диссертации состоится « 31 » мая 2012г. в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д.212.081.08 при ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» по адресу: 420008. г. Казань, ул. Кремлевская, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им.

Н.И. Лобачевского ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» по адресу: г. Казань, ул. Кремлевская, 35.

Автореферат разослан 28 апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета:

доктор биологических наук, профессор З.И. Абрамова 2–

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Значительная роль в патогенезе холецистита принадлежит активации свободно-радикального процесса окисления липидов.

Холецистэктомия, в первую очередь лапароскопическая, в течение многих лет сохраняет актуальность в лечение этого заболевания. Оперативное лечение вызывает дополнительное усиление процесса липидпероксидации (ЛПО), как ответ организма на хирургический стресс, протекающий на фоне недостаточности антиоксидантной защиты (АОЗ) [П.С. Ветшев и др., 2002; В.А. Бородач и др., 2002; И. Н. Пасечник, 2004; М.А. Хоконов и др., 2011]. При этом остаётся нерешенным вопрос, на каком этапе хирургического вмешательства формируется дисбаланс в системе ЛПО-АОЗ, которому отводится значительная роль в генезе возникновения послеоперационных осложнений. Существующая взаимообусловленность между скоростью окисления и изменением состава липидов рассматривается как физико-химическая основа гомеостаза процесса ЛПО [Е.Б.

Бурлакова и др., 1985; Ю.А. Владимиров, 1998; Е.Б. Меньщикова и др., 2006].

В основе современной концепции анестезиологической защиты от хирургического стресса лежит дифференцированный подход и высокие требования к безопасности. Компоненты анестезий, кроме специфического действия, могут обладать и побочными эффектами, способствующие развитию патофизиологических и биохимических сдвигов в различных системах и органах организма [П.Г. Сторожук, 2000; А.И. Вислобоков и др., 2001; М.З. Дугиева и др., 2004].

Кетамин и тиопентал натрия являются представителями внутривенных анестетиков, для которых исследованы фармакокинетические параметры, эффекты на функцию сердечно-сосудистой системы [С.С. Абидова и др., 2004; О.А. Долина, 2002]. Однако особенности влияния кетамина и тиопентала натрия на окислительный метаболизм липидов изучен недостаточно и имеющиеся в литературе данные единичны [С.С. Абидова и др., 2004]. Кроме того, не определена взаимосвязь между выраженностью ЛПО и особенностями метаболизма липидов крови в зависимости от компонентов анестезии.

Существует высокая частота периоперационных осложнений, в основе которых лежит нарушение компенсаторных механизмов гомеостаза, развитие и прогрессирование синдрома эндогенной интоксикации [Г.Г. Жданов и др., 1994;

И.Н. Пасечник, 2004; Н.А. Хоконов и др., 2011]. Для решения указанной проблемы используют новые концепции обезболивания, применяют комбинации методов анестезии и их продолжительности на различных этапах операции [Н.В. Безручко и др., 2008; В.В. Болотов и др., 2008; М.В. Пригородов, 2008], при этом, незначительное число исследований касаются вопросов изучения динамики показателей системы ЛПО-АОЗ в интраоперационном и раннем послеоперационном периоде [С.В. Туманян и др., 2011; М.А. Хоконов и др., 2011].

Исследование динамики процесса ЛПО, различных звеньев АОЗ мембранных и плазматических липидов имеет важное прогностическое значение для хирургических больных. Так как, способствует индивидуальному подбору компонентов анестезии, антиоксидантов и мембраностабилизирующих препаратов с целью защиты клеток организма от токсического воздействия продуктов ЛПО.

Таким образом, знание динамики процессов в системе ЛПО-АОЗ, правильная 3– оценка и своевременная коррекция этих изменений позволяет избежать более глубоких нарушений, которые могут наступить во время операции или в ближайшее время после ее окончания.

Цель исследования. Оценить влияние кетамина и тиопентала натрия в составе поликомпонентной анестезии на состояние системы ЛПО-АОЗ плазмы крови, мембран эритроцитов и тромбоцитов у больных при лапароскопической холецистэктомии и выявить возможность коррекции процесса липидпероксидации -токоферолом.

Задачи исследования:

1. Исследовать метаболическое влияние компонентов анестезии с кетамином на показатели системы ЛПО-АОЗ плазмы крови, мембран эритроцитов и тромбоцитов у больных при холецистэктомии в периоперационный период.

2. Определить особенности влияния компонентов анестезии с тиопенталом натрия на состояние системы ЛПО-АОЗ плазмы крови, мембран эритроцитов и тромбоцитов у больных при холецистэктомии в периоперационный период.

3. Изучить особенности окислительного метаболизма липидов эритроцитов, тромбоцитов и плазмы крови в условиях поликомпонентной анестезии с кетамином или тиопенталом натрия, определить его взаимосвязь с выраженностью процесса ЛПО на интраоперационном этапе.

4. Оценить влияние компонентов анестезии с кетамином или тиопенталом натрия на активность антиоксидантной защиты в эритроцитах у больных при холецистэктомии в периоперационный период.

5. Выявить эффективность использования -токоферол для коррекции равновесия в системе ЛПО-АОЗ и окислительного метаболизма липидов плазмы крови, мембран эритроцитов и тромбоцитов у больных при холецистэктомии в периоперационный период.

6. Установить характер корреляционных взаимосвязей показателей ЛПО и АОЗ, метаболизма липидов плазмы крови, мембран эритроцитов и тромбоцитов у больных при холецистэктомии в периоперационный период.

Положения, выносимые на защиту:

1. Лапароскопическая холецистэктомия сопровождается разнонаправленным изменением показателей ЛПО-АОЗ крови, динамика и диапазон которых зависит от комбинации компонентов анестезии и этапа оперативного лечения.

2. Специфический эффект действия комбинаций анестетиков на состояние системы ЛПО-АОЗ (активация или угнетение) проявляется интраоперационно, снижается в первые сутки после операции и зависит от мембран клетокмишеней (эритроцитов, тромбоцитов или плазмы крови).

3. Процесс перфузии тканей в раннем послеоперационном периоде, не имеющий существенных различий в динамике показателей ЛПО-АОЗ от комбинации компонентов анестезии, характеризуется усилением ЛПО и снижением АОЗ на 3-сутки после операции, имеет более стабилизирующий характер под влиянием компонентов анестезии с тиопенталом натрия в сравнение с предоперационным уровнем.

4. Активацию ЛПО можно уменьшить путем введения в протокол анестезии ТФ, антирадикальный и мембранотропный эффект которого более выражен в условиях анестезии с тиопенталом натрия в сравнение с кетамином.

Научная новизна работы. Впервые проведен комплексный анализ изменений в системе ЛПО-АОЗ под влиянием компонентов анестезии с кетамином или тиопенталом натрия при лапароскопической холецистэктомии в периоперационном периоде. Получены новые данные, существенно дополняющие сведения о характере окислительного метаболизма липидов крови на этапах интраоперационного влияния компонентов анестезии и процесса перфузии тканей в раннем послеоперационном периоде.

Выявлен разнонаправленный эффект метаболического влияния компонентов анестезии на этапах оперативного лечения. Окислительный метаболизм липидов характеризуется интраоперационным разнонаправленным изменением скорости окисления липидов и увеличением содержания продуктов ЛПО, при одновременном снижении концентрации общих липидов и активности компонентов АОЗ. Так же выявлен разнонаправленный характер изменений состава фосфолипидов, холестерола и его эфиров.

Впервые получены данные, свидетельствующие о значительном угнетении процесса ЛПО в условиях анестезии с тиопенталом натрия на интраоперационном этапе, что подтверждается снижением скорости окисления липидов, динамикой изменений содержания фракций фосфолипидов (увеличение) и холестерола (снижение), при сопряженном снижении коэффициента ОХС/ОФЛ. Установленный антиоксидантный эффект компонентов анестезии с тиопенталом натрия наиболее выражен в мембранных липидах, в сравнении с липидами плазмы.

Впервые показано, что процесс перфузии тканей в раннем послеоперационном периоде не имеет существенных различий в динамике показателей ЛПОАОЗ от комбинации компонентов анестезии. Метаболические изменения носят фазный характер с максимальной активацией ЛПО и снижением АОЗ на 3сутки после операции в липидах плазмы, менее выраженные – эритроцитов и тромбоцитов. Указанные изменения носят более стабилизирующий характер под влиянием компонентов анестезии с тиопенталом натрия на этапах исследования и в сравнение с предоперационным уровнем процесса липидпероксидации.

Впервые установлено, что антирадикальный и мембранотропный эффект ТФ проявляется на всех этапах исследования и более выражен в условиях анестезии с тиопенталом натрия, в сравнение с кетамином, сопровождается угнетением ЛПО, увеличением содержания ОФЛ и снижением коэффициента ОХС/ОФЛ. Эффект стабилизирующего влияния -ТФ проявляется в большей степени в мембранных липидах, затем плазматических.

Выявленные метаболические сдвиги в системе ЛПО-АОЗ на этапах оперативного лечения позволяют определить адекватность анестезиологической защиты больного от хирургического стресса, возможность ограничивать гомеостатические и гемокоагуляционные сдвиги путем введения в протокол анестезии компонентов с антиоксидантными свойствами, а также прогнозировать возможные направления послеоперационных осложнений.

Практическая ценность работы. Полученные результаты показали различный характер влияния комбинаций анестетиков с кетамином или тиопенталом натрия на состояние системы ЛПО-АОЗ при лапароскопической холецистэктомии, что необходимо учитывать при анестезиологическом обеспечении операции с целью повышения компенсаторных возможностей организма.

Установленные нарушения процессов ЛПО - АОЗ в условиях лапароскопической холецистэктомии, дальнейшая активация на этапах лечения и их патогенетическая роль усиливают актуальность проблемы профилактики и коррекции этих нарушений антиоксидантами в период подготовки больного к операции, а так же во время операции и в ближайшее время после ее окончания.

Результаты исследования обращают внимание практикующих врачей на возможность ограничивать гомеостатические и гемокоагуляционные сдвиги путем введения в протокол анестезии компонентов с антиоксидантной активностью, что обеспечивает более высокую гемодинамическую стабильность, нормализует метаболические процессы мембранных и плазматических липидов, улучшает АОЗ в клетке, снижает риск послеоперационных осложнений.

Полученные данные использованы при подготовке кафедрами биологической и аналитической химии ТюмГМА двух книг: «Влияние анестетика на развитие окислительного стресса при хирургических вмешательствах» (Тюмень:

000 Печатник», 2008.- 80 с.; «Окислительный метаболизм липидов крови при критических состояниях» (Тюмень: 000 Печатник», 2010.- 87 с.) По материалам исследования подготовлены и опубликованы методические рекомендации: 1) «Анализ состояния системы липидпероксидации и антиоксидантной защиты крови при критических состояниях» (Тюмень, 2008.- 69 с.);

2) «Состояние системы липидпероксидации крови у больных при хирургическом лечении хронического калькулезного холецистита в зависимости от выбора анестетика» (Тюмень, 2008. – 27 с.); 3) «Использование эндогенных антиоксидантов у больных при хирургическом лечении хронического калькулезного холецистита» (Тюмень, 2008. – 35 с.).

Комплексный анализ состояния системы ЛПО-АОЗ клетки включен в рекомендательный протокол лечения больных при критических состояниях в отделения анестезиологии и реанимации ГБУЗ ТО ОКБ №2, ГБУЗ ТО ОКБ №1 ( акта внедрения), а также используется в элективном курсе кафедр аналитической и органической химии, биологической химии ГБОУ ВПО ТюмГМА Росздрава (2 акта внедрения).

Апробация работы. Результаты работы доложены на общем заседании кафедр аналитической и органической химии, биохимии, гигиены (2011); на конгрессе Терапевтов "Урал-2009"; на VI съезде ассоциации анестезиологивреаниматологов северо-запада России - Санкт-Петербург, 2011; на Всероссийской научно - практической конференции "Актуальные вопросы клиники, диагностики и лечения больных в многопрофильном лечебном учреждении" Санкт-Петербург, 2009, 2011; на межрегиональной научно - практической конференции - Екатеринбург, 2009; на межрегиональной научно - практической конференции - Тюмень, 2009; на 45-й Всероссийской научной конференции с международным участием студентов и молодых ученых - Тюмень, 2011.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 16 печатных работах, в том числе в медико - биологических журналах - 2 статей, которые рекомендованы ВАК для публикации диссертационных материалов; в монографиях:

«Влияние анестетика на развитие окислительного стресса при хирургических вмешательствах» - Тюмень: ООО «Печатник», 2008.- С.22-36: «Окислительный метаболизм липидов крови при критических состояниях» - Тюмень: ООО "Печатник", 2010.- С.35-46.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 154 страницах машинописи, включает «Введение», «Обзор литературы», «Материалы и методы исследования», «Результаты собственных исследований», «Обсуждение результатов и заключение», «Выводы» и список литературы (210 отечественных и 67 зарубежных источников). Работа представлена 28 таблицами и иллюстрирована 33 рисунками.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Характеристика групп исследования. Проведено комплексное обследование 142 больных калькулезным холециститом (женщины, возраст 44,5±4,3 года).

Всем пациентам выполнена лапароскопическая холецистэктомия. У 118 (83%) больных имелись сопутствующие патологии: хронические обструктивные заболевания легких – 29 (20%), сахарный диабет – 31 (22%), ожирение – 103 (72%), ИБС – 97 (68%). Отбор пациентов в группы проводили на основании данных клинического обследования до операции, тестирования состояния системы ЛПО-АОЗ в эритроцитах, определяя показатели: СО, ПИ, ДК и ОЛ. Все пациенты были распределены на 4 группы в соответствии с протоколом анестезии и дополнительно проводимой антиоксидантной терапии. Комбинация компонентов по группам: в 1-й группе пациентов (37 чел.) и 3-й (33 чел.) использовали кетамин (1-1,5 мг/кг в час), во 2-й группе пациентов (42 чел.) и 4-й (30 чел.) тиопентал натрия (не более 1000 мг за операцию). Анальгезирующий компонент анестезии во всех группах обеспечивался фентанилом (5-10 мкг/кг в час), миоплегия поддерживалась ардуаном (0,1-0,05 мг/кг в час). Пациентам 3-ей и 4-ой групп дополнительно назначали («Эвитол», фирма КРКА) в виде 20% раствора внутримышечно по схеме: в 1-е сутки по 200 мг – за 12 часов до операции, во время вводного и основного наркоза; далее по 600 мг ежедневно по 5-е сутки включительно. Эффект компонентов анестезии в модельных системах:

антиоксидантный (тиопентал натрия, фентанил); прооксидантный (кетамин), нет данных (ардуан); [Долина О.А и др., 2002; Сторожук П.Г. и др., 1999]. Длительность операции: 58,6±3,8 мин. Для каждого пациента выполнено 165 исследований. В качестве группы сравнения (контрольная группа) обследовано донора (женщины) в возрасте 42,5 ± 12,7 лет.

Используемые приемы и методы. Кровь на исследование брали из периферической вены на этапах операции: 1 – предоперационный, данные характеризуют исходное состояние системы ЛПО-АОЗ крови; 2 – интраоперационный (через 50,3 ± 3,4 мин. от начала операции), выявляется влияние компонентов анестезии на состояние системы ЛПО-АОЗ на фоне хирургического стресса; 3 е сутки), 4 - (на 3-и сутки) и 5 - (на 5-е сутки) - послеоперационного периода, в течение которого возможно усиление ЛПО за счет процесса реперфузии тканей, данные характеризуют направление в динамике состояния системы ЛПО-АОЗ. Состояние окислительного метаболизма липидов (ЛПО и АОЗ) оценивали в эритроцитах, тромбоцитах и плазме крови. Липиды эритроцитов и плазмы экстрагировали 10-кратным избытком смеси гептана и изопропилового спирта (1:1), тромбоцитов – 50-кратным избытком этой же смеси.

Показатели ЛПО определяли в гептановой фазе [Ушкалова В.Н. и др., 1987]: скорость окисления (СО, мм3 /мин), период индукции (ПИ, мин/мл) определяли при инициированном динитрилазобисизомасляной кислотой окислении липидов и выражали ПИ как время поглощения пробой 25 мм3 О2, а СО как угол наклона линейного участка кинетической кривой: содержание диеновых коньюгатов (ДК, мкМ/мл) устанавливали по оптической плотности ( = 232 нм), общие липиды (ОЛ, мг/мл) - по величине оптической плотности ( = 534 нм), после реакции с фосфорнованилиновым реактивом. Содержание фосфолипидов (ФЛ, мкМ/мл) - по реакции неорганического фосфора с малахитовым зеленым ( = 260 нм); содержание СХС и ЭХС (мкМ/мл) - по реакции с хлоридом железа (III) ( = 540 нм) [В.С. Карпищенко, 2002].

Активность АОЗ оценивали в гемолизате эритроцитов: СОД (ус.ед./мл эр.) определяли по степени ингибирования реакции восстановления нитросинего тетразолия ( = 540 нм); каталазы (мкмоль/мин·л) после реакции с пероксидом водорода ( = 260 нм). Содержание -ТФ (мкмоль/л) определяли в гептановом экстракте по реакции восстановления железа (III) в присутствии офенантролина ( =490 нм) [В.С. Карпищенко, 2002].

Анализ результатов. Математическую обработку полученных количественных данных проводили с помощью медико-биологической программы Biostat 4.03 (С.А. Гланц, 1998) методом вариационной статистики для малых рядов наблюдений, вычисляя среднюю арифметическую (М), среднюю ошибку средней арифметической (m) и среднее квадратичное отклонение (). Достоверность отличий оценивали, вычисляя доверительный коэффициент Стъюдента (t) и степень вероятности (p). Взаимосвязи переменных анализировали методом ранговой корреляции Спирмена (rs). Различия между сравниваемыми группами