Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Острое почечное повреждение развивается при многих хирургических и урологических заболеваниях [1]. Тяжесть нарушений коррелирует со степенью воспалительного процесса, его длительностью, адекватностью проводимой терапии, наличием сопутствующей патологии и ранее перенесенных заболеваний почек [2]. Развивающаяся эндогенная интоксикация с ишемическим компонентом, перекисным окислением липидов приводит к активации деструктивных процессов клеточных мембран многих органов [3]. Изменения в почках при остром перитоните могут служить доказательством необходимости начала ранней коррекции сложившейся ситуации с целью предотвращения формирования стойких необратимых изменений в паренхиме почки, способных прогрессировать в хроническую болезнь почек [4]. Скудные представления об особенностях обмена фосфолипидов как структурных компонентов клеточных мембран, возможностях ранней стабилизации нарушений свидетельствуют о необходимости изучения предложенных биологических компонентов [5].

Цель исследования: оценить особенности фосфолипидного обмена в почках при серозном экспериментальном перитоните.

Материалы и методы исследования

Дизайн исследования включал 35 половозрелых беспородных собак, у которых в ходе экспериментального проспективного наблюдения на фоне острого перитонита оценивали динамику фосфолипидов почек. Сформированные группы включали 8 (первая – основная) и 27 животных (вторая группа – экспериментальная). За основу взята методика экспериментального перитонита профессора А.П. Власова (1991): под внутривенным наркозом (тиопентал натрия 0,04 г/кг массы тела животного) выполняли инъекционное введение в околопупочную область брюшинной полости 20%-ной каловой взвеси. Через 24 часа выполняли лапаротомию, визуально оценивали выраженность воспалительного процесса в брюшинной полости и санировали ее. Осуществляли забор мочи, крови, среднего сегмента паренхимы почки. Послеоперационное лечение включало инфузионную (5%-ный раствор глюкозы и 0,89%-ный раствор натрия хлорида – 50 мл/кг массы 1 раз в сутки) и антибактериальную (гентамицин 8 мг/кг массы тела внутримышечно 2 раза в сутки) терапию. Компоненты фосфолипидного обмена представлены лизофосфолипидами, сфингомиелином, фосфатидил-холином, фосфатидил-серином, фосфатидил-инозитом, фосфатидил-этаноламином, динамику которых оценивали на 1-е, 3-и, 5-е сутки послеоперационного периода. Подготовку препаратов (взятие, фиксацию, обезвоживание, уплотнение и приготовление срезов, окрашивание гематоксилин-эозином) для световой микроскопии проводили по стандартным методикам. Экстракция липидных компонентов проводилась модифицированным методом Bligh, Dyer. Разделение фосфолипидов по классам осуществляли методом двумерной микротонкослойной хроматографии. Количественный анализ отдельных классов фосфолипидов проводили по методу Vaskovsky. Разделение липидов почек по фракциям осуществляли методом одномерной хроматографии. Статистический анализ осуществлен с использованием программы Microsoft Excel 2010 (Microsoft Corporation, USA) и SPSS 16.0 (SPSS Inc., USA). Описательная статистика представлена медианой, границами 95%-ного доверительного интервала (ДИ), средним и 5%-ным усеченным средним. Анализ достоверности основан на критерии Кендалла. Значимость корреляции оценена методом Спирмена.

Результаты исследования и их обсуждение

Повышение концентрации фосфолипидов не только отражает липидный обмен, но и свидетельствует о глубоких нарушениях в тканях на фоне многочисленных структурных изменений. Выявленная динамика липидных компонентов хорошо заметна в обеих группах наблюдения, она отражает изменения гомеостаза организма. Через 24 часа от начала эксперимента у животных развивался распространенный острый каловый перитонит, характеризующийся яркой воспалительной реакцией и наличием в брюшинной полости экссудата.

Макроскопические изменения в почках в 1-е сутки наблюдения не отмечены, но микроскопически выявлены ишемические очаги и венозное полнокровие коркового слоя почек. На 2-е и последующие сутки наблюдения макро- и микроскопически отмечаются увеличение размеров почек, отек их капсулы и отек паренхимы, наличие очагов кровоизлияния в мозговом слое, зон тромбоза в капиллярах клубочков за счет обтурации гиалиновыми массами. Выявленные микро- и макроизменения являются следствием нарушения системы микроциркуляции органа, активации перекисного окисления липидов и приводят к развитию острого повреждения почек. Консервативная терапия, хирургическая санация брюшинной полости значимо уменьшают выраженность острого воспалительного процесса, ведут к восстановлению нарушенных функций на 5-е сутки эксперимента. Динамика фосфолипидов как отражение части общего липидного обмена характеризует нарушения в функционировании почек как проявление острого повреждения почек на фоне общесистемной воспалительной реакции (таблица).

Динамика показателей липидного обмена почек при серозном перитоните

Уровни медианы, 5%-ного усеченного среднего и среднего лизофосфолипидов укладываются в пределы 95%-ного доверительного интервала [0,663; 0,769] и не имеют статистически значимых различий. Границы интервала «Исход» достаточно узкие, и увеличение медианы, 5%-ного усеченного среднего и среднего в группе «Модель» свидетельствует о резком всплеске (больше 80%) показателя. Кроме того, границы 95%-ного доверительного интервалов «Исход» и «Модель» не имеют зон перекрытия и находятся на значимом расстоянии. Критерий Кендалла χ² 27, взаимосвязь критерия 1,0 (p=0,000) указывают на низкую взаимосвязь двух значений и статистическую разницу полученных данных, что позволяет сделать вывод об отличии показателей в группах «Исход» и «Модель».

Дальнейший математический анализ и построение графических данных указывают на повышение уровня лизофосфолипидов к концу 1-х суток наблюдения и плавное снижение к 5-м суткам. На 1-е сутки верхний и нижний квартили перекрываются со значениями в группе «Модель» и являются самыми высокими за всю продолжительность эксперимента. Резкое повышение показателя свидетельствует о серьезном нарушении, обусловленном общим воспалительным ответом организма, явлениями ишемии. На 3-и и 5-е сутки наблюдения границы 95%-ного доверительного интервала значительно перекрываются. Средние значения и медиана находятся на небольшом расстоянии, что свидетельствует о коротком сроке наблюдения и необходимости дальнейшего определения концентрации лизофосфолипидов через 5 и более суток. Многократное увеличение лизофосфолипидов в группе «1-е сутки» по сравнению с «Исход» позволяет использовать критерий как среднезначимый (коэффициент корреляции Спирмена = 0,6 при p=0,001).

Рассчитаны статистические значения для концентрации сфингомиелина в группах «Исход» и «Модель». Границы 95%-ного доверительного интервала перекрываются незначительно, 25%-ный и 75%-ный квартили не имеют точек соприкосновения и находятся на значительном расстоянии, 5%-ное усеченное среднее, медиана и среднее значение имеют статистически значимые результаты (p=0,000). Однако коэффициент корреляции tau-b Кендалла показывает незначимую связь (коэффициент корреляции = 0,461 при p=0,001). Таким образом, увеличение концентрации сфингомиелина демонстрирует среднюю информативность в качестве критерия, отражающего степень выраженности деструктивного процесса при остром повреждении почек на фоне острого перитонита.

Дальнейшая динамика сфингомиелина на 1–5-е сутки оценивалась по границам 95%-ного доверительного интервала, 25%-му и 75%-му квартилям. Средние значения отличались численно, но зоны перекрытия доверительного интервала и квартили не доказывают значимой динамики изучаемого критерия. С целью статистической оценки графических данных использовали коэффициент Кендалла, равный 0,478 при p=0,000, который свидетельствует о слабой информативности тяжести процесса по концентрации сфингомиелина. В целом критерий может быть использован как промотор, отражающий начало деструктивных изменений в почках на 1-е сутки и не являющийся значимым критерием для отражения степени тяжести процессов, происходящих в органе. Концентрация сфингомиелина остается высокой все 5 суток наблюдения, отражая глубокие функциональные, возможно, и морфологические перестройки в почках на фоне изучаемого патологического процесса.

Динамика концентрации фосфатидил-холина в группах «Исход», «Модель», «1-е сутки» не столь заметна в графическом исполнении, поскольку границы 95%-ного доверительного интервала, 25%-ного и 75%-ного квартилей имеют значительные зоны перекрытия. Группа «Модель» включает значения «Исход» и «1-е сутки», что при расчете критерия Кендалла χ² 27 (взаимосвязь критерия 1,0, p=0,000) указывает на низкую информативность критерия, отражающего степень деструктивных процессов. Медиана, 5%-ное усеченное среднее и среднее значения находятся в пределах 25%-ного и 75%-ного квартилей, но значительного прироста этих показателей не наблюдается. Низкие значения в 1-е сутки наблюдения определяются компенсаторными возможностями организма. Значительный прирост лецитина отмечается на 3-и сутки, постепенное снижение концентрации – к 5-м суткам. Увеличение на 40% уровня фосфатидил-холина на 5-е сутки по сравнению с группой «Исход» объясняется продолжающимися функциональными и морфологическими перестройками тканей организма. Использование непараметрического критерия Кендалла выявило достаточную взаимосвязь всех групп (статистика W Кендалла 0,749, χ² 80,908, p=0,000), что позволяет использовать лецитин как показатель, отражающий тяжесть состояния в поздние сроки наблюдения.

Графическая модель изменения концентрации фосфатидил-серина отражает плавное снижение показателя во всех группах, и только к 5-м суткам отмечается возвращение значения до исходных цифр. Для всех групп статистика критерия W Кендалла 0,939, χ² 101,4, p=0,000 демонстрирует высокую преемственность фосфатидил-серина как надежного показателя, отражающего степень тяжести состояния почек. Медиана, среднее и 5%-ное усеченное среднее значимо различаются во всех группах, что позволяет использовать критерий для оценки деструктивного процесса. Коэффициент корреляции tau-b Кендалла показывает незначимую связь (коэффициент корреляции = 0,006 при p=0,001) для значений в группах «Модель» и «5-е сутки», что отражает значимую динамику критерия за весь период наблюдения. Фосфатидил-серин является компонентом внутреннего слоя мембраны клеток, и столь значительное изменение его уровня по сравнению с группой «Исход» свидетельствует не только о функциональных нарушениях, но и о некрозе клеток.

Средние значения всех групп наблюдения, 25%-й и 75%-ный квартили, 95%-ный доверительный интервал для фосфатидил-инозита обладают статистической значимостью и находятся во взаимосвязи с расположенными рядом значениями при коэффициенте конкордации 0,895, χ² 96,62, p=0,000. Графическая модель одномерного распределения вероятностей отражает плавную динамику роста показателя в группе «Модель» и увеличение в 1-е сутки наблюдения. Затем регистрируется снижение на 3-и и 5-е сутки наблюдения. Особенностью динамики фосфатидил-инозита является неоднородность распределения данных в 1-е сутки наблюдения – около 20% значений находятся ниже границы 95%-ного доверительного интервала. Нижняя граница 95%-ного доверительного интервала совпадает с 75%-ным квартилем. Кроме того, эти значения совпадают со значениями группы «Модель», что демонстрирует возможность использования этого критерия в ранние сроки наблюдения, но дифференцировать степень нарушений в ранние сроки не удается. Повышение концентрации показателя на 3-й и 5-й дни наблюдения демонстрирует одинаковое значение медианы и перекрывание границ 95%-ного доверительного интервала. Динамику изменения уровня фосфатидил-инозита можно использовать как значимый критерий начала деструктивных процессов в организме (статистика критерия W Кендалла 0,895, χ² 96,629, p=0,000, для значений в группах «Исход», «Модель», «5-е сутки»), но судить о степени тяжести ишемических и деструктивных процессов не удается (коэффициент конкордации Кендалла 0,135, χ² 67,432, p=0,001, для значений в группах «Модель», «1-е сутки», «3-и сутки», «5-е сутки»).

Критерий фосфолипидного обмена – фосфатидил-этаноламин, являясь структурным компонентом клеточной мембраны и участником обменного процесса, показал идеальную с точки зрения статистики математическую модель распределения всех расчетных значений. Исходные значения обладают нормальным распределением, границы 25%-ного и 75%-ного квартилей и 95%-ного доверительного интервала не имеют зон перекрытия со значениями других групп. С началом эксперимента отмечается резкое снижение показателя во всех временных промежутках, далее они не достигают исходных значений. Статистика критерия W Кендалла 0,908, χ² 96,62 (p=0,000) отражает высокую значимость критерия как диагностического маркера начала деструктивных изменений в почках. Длительное снижение концентрации фосфатидил-этаноламина свидетельствует о глубоких нарушениях фосфолипидного обмена и невозможности быстрого восстановления нарушенных функций в короткие сроки.

Обмен фосфолипидов является тонким механизмом, отражающим глубокие перестройки в организме. Стрессовая «надпороговая» ситуация при развитии острого перитонита запускает каскад реакций, проявлением которого является выраженный дисбаланс в соотношении всех липидных фракций. Кроме того, хирургическая рана как отягощающий компонент эксперимента вносит свою лепту в динамику изучаемых компонентов. Нарушение микроциркуляции, ишемия проявляются снижением защитных свойств почечной ткани и развитием острого повреждения. Патологический круг выраженных морфофункциональных изменений разрывается после начала терапии, что демонстрирует динамика всех изучаемых липидов, особенно выраженная у фосфатидил-инозита, фосфатидил-этаноламина, лизофосфолипидов. Остальные показатели не столь информативны в 1-е сутки наблюдения. Однако сфингомиелин, фосфатидил-холин, фосфатидил-серин дольше сохраняют отличные от начальных значений показатели, являясь «критерием» контроля тяжести состояния. Стадия выздоровления у животных подтверждалась наличием позитивных общефункциональных изменений в поведении и подтверждена лабораторно. Графический компонент, отражающий динамику критериев, демонстрирует плавное стремление кривой к начальному уровню показателя. Через 5 суток ни один из изучаемых критериев не вернулся к исходному значению. Соотношение липидов также меняется на всем протяжении эксперимента. Отмечено увеличение лизофосфолипидов, cфингомиелина, фосфатидил-холина и фосфатидил-инозита. Концентрация фосфатидил-серина и фосфатидил-этаноламина снижается. Увеличение лизофосфолипидов и снижение концентрации суммарных фосфолипидов [6] свидетельствуют о деструкции клеточных мембран и нарушении функционирования почечной паренхимы, что во многом определяет дезинтоксикационную функцию организма.

Выводы. Патологические процессы, связанные с развитием острого перитонита и наличием операционной раны, в конечном итоге приводят к нарушениям всех видов обмена. Динамика липидных фракций отражает степень деструктивных нарушений, развивающихся в тканях. Изучаемый нами липидный обмен почек демонстрирует, что качественно-количественное соотношение липидов меняется, связано оно с временным промежутком воздействия фактора, адекватностью проводимого лечения. Функциональные изменения в почках обратимы, но даже столь кратковременные патологические факторы приводят к развитию острого повреждения почек. Статистический анализ выявил возможность использования фосфатидил-инозита, фосфатидил-этаноламина, лизофосфолипидов как критериев, демонстрирующих начало деструктивных процессов в организме. Степень тяжести, связанную с ишемическим поражением почек, отражают сфингомиелин, фосфатидил-холин, фосфатидил-серин. Начальные показатели изучаемых компонентов в 2 раза отличаются от значений на 5-е сутки наблюдения, что свидетельствует о длительности восстановительного периода почек. Нарушение фосфолипидного обмена почек является звеном одной цепи в развитии необратимого острого повреждения, требующего детального длительного изучения с целью оптимальной коррекции нарушенных процессов. Изменение соотношения концентрации липидных фракций обусловлено разрушением клеточных мембран, снижением функции почек и при наличии продолжительного воздействия – гибелью функционирующих нефронов с формированием стойких изменений, проявляющихся острым почечным повреждением.