Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

ANTIMICROBIAL PEPTIDE LACTOFERRICIN IN BLOOD SERUM AND FECAL EMULSION IN PATIENTS WITH URGENT SURGICAL PATHOLOGY

Chukarev V.S. 1 Lutseva O.A. 1 Kokhanov A.V. 1 Zakaev K.Y. 1 Serebryakov A.A. 1 Dogadina A.O. 1 Saydulaev V.A. 1 Mekhtiev K.N. 1 Muldasheva N.G. 1
1 Astrakhan State Medical University
To study the dynamics of levels of the antimicrobial peptide lactoferricin in blood serum and feces in patients with acute abdominal surgical pathology. In the blood sera of patients with urgent surgical pathology, the concentrations of LFC in all groups differed statistically significantly only from the comparison group and in the pair of acute colonic obstruction of tumor origin (ACOTO)  strangulated inguinal hernia (SIH). In the fecal emulsion of patients with urgent surgical pathology, the concentrations of LFC in all groups differed statistically significantly from the comparison group. LFC concentrations differed from acute appendicitis and cholecystitis in the groups of strangulated inguinal hernia and all variants of intestinal obstruction, from perforated ulcers, LFC concentrations differed only in the groups of strangulated inguinal hernia and ACOTO, and from SIH, LFC concentrations differed from all variants of intestinal obstruction. It has been established that the content of LFC in the fecal emulsion in all volunteers of the comparison group and patients of the experimental groups is always much higher than the corresponding values of the levels of LFC in blood serum, however, this ratio reached statistically significant values only in groups of patients with various types of acute intestinal obstruction. Thus, the lactoferricin peptide in the blood serum and fecal emulsion in patients with acute abdominal surgical pathology differed in its effect from the effect of the known lactoferrin protein.
lactoferricin
determination in blood
in fecal emulsion
urgent abdominal surgical pathology
diagnostic value

В Российской Федерации каждый год производится свыше трехсот300 тысяч. операций по поводу острых хирургических заболеваний органов брюшной полости [1, 2]. Однако проблемы гнойной инфекции в хирургии в эпоху современных технологий, в условиях постоянной конкуренции между выбором адекватных средств для антибактериальной терапии и прогрессирующими тенденциями к формированию их антибиотикорезистентности не исчезли, сохраняют свою актуальность и требуют поиска новых способов их решения [3].

Одним из перспективных направлений поиска решения данной проблемы являются белки и пептиды с антимикробными свойствами. В крови продуцентами целого спектра таких пептидов являются нейтрофилы и макрофаги [4, 5]. Пептиды, с антимикробной активностью, вырабатываемые кишечными энтероцитами, выявляются и в крови, и в кишечном содержимом. К белкам и пептидам из группы ферропротеидов, доказавшим свои антимикробные свойства, относится лактоферрин (ЛФ). Определение этого белка в биологических жидкостях, в том числе и в кале, широко применяется в различных областях медицины, включаюя ургентную хирургию [6, 7, 8]. У лактоферрина, кроме прямого влияния на обмен железа у бактерий, обнаружена не только антимикробная активность, но и противовирусные и фунгицидные свойства, а в последние годы для ЛФ установлены новые свойства фактора роста и разнообразная ферментативная активность [9, 10].

Многие свойства целой молекулы ЛФ сохраняются и в составе пептидов, получаемых ферментативным гидролизом макромолекулы лактоферрина. Наиболее перспективным для практического здравоохранения результатом является обнаружение в составе ЛФ пептида лактоферрицина (ЛФЦ), многократно превосходящего исходный белок по антимикробной активности [6, 11, 12]. Важнейшим биохимическим свойством, придающим ЛФЦ более сильный антимикробный эффект, является служит высокое содержание аминокислот аргинина и лизина [12, 13]. Такая особенность ЛФЦ обеспечивает тесный контакт пептида с поверхностными белковыми структурами и липополисахаридами, входящими в состав мембраны бактерий. Благодаря таким особенностям строения и свойств лактоферрицина бактерии в принципе не способны выработать резистентность к антибактериальным пептидам этого типа, что в перспективе позволит разработать на основе ЛФЦ и других пептидов этого семейства новые классы лекарств для лечения инфекции. Другой замечательной особенностью ЛФЦ является отсутствииотсутствие высоких фоновых концентраций пептида в биологических жидкостях вне инфекционного процесса. Например, в кишечнике антимикробный пептид ЛФЦ присутствует в кале в значительно более низких концентрациях, чем при острой абдоминальной хирургической инфекции [6, 14, 15].

Таким образом, дальнейшие исследования свойств, выделенного из лактоферрина пептида ЛФЦ, открывают новые перспективы для ургентной хирургии.

Цель исследования – изучить в сыворотках крови и кале у пациентов с острой абдоминальной хирургической патологией динамику уровней антимикробного пептида лактоферрицина.

Материалы и методы исследования. Объектом ретроспективного исследования являлись пациенты хирургических отделений городской клинической больницы № 3 и клинической больницы «РЖД-Медицина» г. Астрахани, проходившихе лечение в 2019–20-21 годахг. Из 196 пациентов диагноз «острый аппендицит различной степени тяжести» выставлен 72 больным (из которых у 17 аппендицит неосложненный (ОА), у 31 аппендицит флегмонозный (ФА), у 14 аппендицит гангренозный (ГА) и у 10 аппендикулярный перитонит), диагноз «острый деструктивный холецистит различной степени тяжести» выставлен 42 больным (из которых у 19 холецистит флегмонозный (ФХ) и у 23 холецистит гангренозный (ГХ), перфорация желчного пузыря и перитонит), диагноз «острыйая кишечнойая непроходимостиь различной этиологии» выставлен 47 больным (из которых у 21 странгуляционная тонкокишечная непроходимость (ОтонкоКН), у 26 обтурационная толстокишечная непроходимость (ОтолстоКН), причем у 11 из них обтурационная толстокишечная непроходимость опухолевого генеза), диагноз «перфорация язвы желудка или двенадцатиперстной кишки (ПЯ)» выставлен 16 больным, и диагноз «ущемленная паховая грыжа (УГ)» выставлен 19 больным. У всех пациентов, помимо проведения стандартных клинико-лабораторных исследований, дополнительно определяли уровни пептида лактоферрицина (ЛФЦ) при поступлении или при отсутствии кала, (использовался материал, полученный во время операции в процессе процедуры декомпрессии и дренирования кишечника). Группу сравнения составили 16 физически здоровых студентов-волонтеров Астраханского ГМУ в возрасте 18-–25 лет, сдавших кровь и кал в день ежегодного медосмотра студентов.

Индивидуальные образцы сывороток крови и каловой эмульсии для определения пептида лактоферрицина обрабатывали раствором пепсина свиньи с активностью 90 U/мг (Sigma, США) в кислой среде при рН 2,0 и выдерживали в термостате в течение 4 часов при 37°С. Последующую депротеинизацию образцов от непрореагировавших белков проводили трихлоруксусной кислотой. Измерение концентрации ЛФЦ в исследуемых образцах выполнено на спектрофотометре «Becman DU – 65» при длине волны 280 нм и, концентрация выражалаось в Е.о.п. (единицах оптической плотности) в пересчете на 1 мл жидкой пробы или на один1 грамм каловой массы.

Так как, в некоторых группах результаты не подчинялись нормальному распределению, данные в таблицах представлены как в виде среднего арифметического и его арифметической ошибки, так и в форме медианы и размаха между значениями 5-го и 95-го процентилейей. Достоверными считали различия при р < 0,05.

Результаты исследований и их обсуждение. В результате проведенного сравнительного изучения тестов на лактоферрицин (ЛФЦ) в сыворотке крови и фекальной эмульсии у пациентов хирургического отделения обнаружено, что в крови у пациентов всех групп, за исключением группы из 17 пациентов с неосложненным острым аппендицитом (ОА), концентрация сывороточного ЛФЦ былиа достоверно (p < 0,05) выше, чем в группе сравнения студентов-волонтеров. Результаты представлены в таблице 1 в виде средних величин, медианы, 5-го и 95-го процентиляей.

Таблица 1

Изучение уровней лактоферрицина в сыворотках крови и фекальной эмульсии у больных с острой абдоминальной хирургической патологиией (M±m, медиана, интервал между 5-м и 95-м процентилями)

Нозология

ЛФЦ сыв

Е.о.п./мл

ЛФЦ кал

Е.о.п./г кала

ЛФЦ кал /

ЛФЦ сыв

m%, медианы %

Группуа сравнения

(студенты-волонтеры) n=16

(13 мужчин и 3 женщины)

0,215±0,023

0,202

(0,041-0,456)

0,205±0,039

0,169

(0,030-0,505)

0,95

р=0,827

0,84

О. аппендицит неосложненный (ОА) n=17

(9 мужчин и 8 женщины)

0,190±0,058

0,059

(0,024-0,603)

88%

0,289±0,083

0,123

(0,072-0,779)

141%

1,52

р=0,336

 

2,08

О. аппендицит флегмонозный (ФА) n=31

(15 мужчин и 16 женщины)

0,421±0,063

0,386

(0,049-0,940)

196%

0,548±0,076

0,516

(0,104-1,483)

267%

1,30

р=0,203

 

1,36

О. аппендицит гангренозный (ГА) n=14

(8 мужчин и 6 женщины)

0,658±0,106

0,611

(0,208-1,390)

306%

0,789±0,123

0,644

(0,304-1,657)

385%

1,20

р=0,427

 

1,05

Аппендикулярный перитонит (АП) n=10

(5 мужчин и 5 женщины)

0,609±0,088

0,577

(0,243-1,015)

283%

0,999±0,180

0,843

(0,334-1,849)

487%

1,64

р=0,068

 

1,46

Всего пациентов с острым

аппендицитом n=72

(37 мужчин и 35 женщины)

0,439±0,043

0,463

(0,034-1,065)

204%

0,583±0,065

0,550

(0,081-1,601)

291%

1,33

р=0,067

 

1,19

О. холецистит флегмонозный (ФХ) с паравезикальным абсцессом n=19

(7 мужчин и 12 женщины)

0,431±0,074

0,403

(0,042-0,872)

200%

0,569±0,103

0,527

(0,095-1,349)

278%

1,32

р=0,284

 

1,31

О. холецистит гангренозный, осложнившийся перфорацией,

перитонитом (ГХ) n=23

(9 мужчин и 14 женщины)

0,483±0,070

0,511

(0,036-0,869)

225%

0,594±0,086

0,569

(0,095-1,363)

290%

1,23

р=0,322

 

1,11

Всего пациентов с острым

деструктивным холециститом n=42

(16 мужчин и 26 женщины)

0,459±0,050

0,467

(0,034-0,874)

213%

0,584±0,065

0,550

(0,082-1,396)

284%

1,27

р=0,131

 

1,18

О. странгуляционная тонкокишечная непроходимость (ОтонкоКН) n=21

(11 мужчин и 10 женщины)

0,452±0,051

0,434

(0,203-0,963)

210%

0,920±0,094

0,915

(0,322-1,593)

449%

2,04

p<0,0001*

 

2,11

О. обтурационная толстокишечная непроходимость (ОтолстоКН) n=26

(13 мужчин и 13 женщины)

0,514±0,053

0,524

(0,120-0,939)

239%

0,896±0,097

0,882

(0,227-1,758)

437%

1,74

р=0,0011*

 

1,68

В том числе: О. толстокишечная непроходимость опухолевого генеза

(ОТКН ОГ) n=11

(6 мужчин и 5 женщины)

0,622±0,083

0,561

(0,298-1,083)

289%

1,074±0,146

0,917

(0,471-1,837)

524%

1,73

р=0,0145*

 

1,63

Всего пациентов с острой кишечной непроходимостью n=47

(24 мужчин и 23 женщины)

0,487±0,037

0,465

(0,164-0,960)

227%

0,907±0,067

0,882

(0,230-1,719)

442%

1,86

p<0,0001*

 

1,90

Перфоративная язва желудка и двенадцатиперстной кишки (ПЯ) n=16

(11 мужчин и 5 женщины)

0,477±0,081

0,467

(0,059-0,967)

222%

0,692±0,104

0,635

(0,211-1,495)

338%

1,45

р=0,114

 

1,6

Ущемленные паховые грыжи

(УГ) n=19

(только мужчины)

0,376±0,051

0,358

(0,072-0,703)

175%

0,411±0,055

0,422

(0,084-0,782)

200%

1,09

р=0,644

 

1,18

Всего больных n=196

(107 мужчин и 89 женщины)

0,452±0,023

0,454

(0,042-0,979)

210%

0,658±0,033

0,581

(0,088-1,625)

321%

1,46

p<0,0001*

 

1,28

Примечание:. статистически значимые различия выделены полужирным.

Установлено, что концентрация ЛФЦ в сывороткисыворотке крови у пациентов с неосложненными формами ОА не отличалиась от аналогичного показателя в группые сравнения и составлялиа 0,190 Е.о.п./мл. При флегмонозном ОА концентрация ЛФЦ возрасталиа почти в 2 раза, по сравнению с цифрами в группе сравнения и составлялиа 0,421 Е.о.п./мл, а при гангренозном –была в 3,1 раза выше группы сравнения, или 0,658 Е.о.п./мл. При перфоративно-гангренозном ОА с развитием распространенного гнойного перитонита уровниень ЛФЦ в 2,8 раза (или до 0,609 Е.о.п./мл) выше уровня в сыворотке в группе сравнения (табл. 1).

Концентрация ЛФЦ в сывороткисыворотке крови у пациентов с флегмонозным холециститом была в 2 раза выше этого показателя в выше группые сравнения и составлялиа 0,431 Е.о.п./мл;, при гангренозном холецистите, осложненном перфорацией желчного пузыря и перитонитом, уровниень ЛФЦ был в 2,3 раза выше уровня этого показателя в сыворотке в группе сравнения и составляли 0,483 Е.о.п./мл (табл. 1). Максимальные значения концентрацияи ЛФЦ выявлены нами в сыворотках крови пациентов с тонкокишечной (в 2,1 раза, или 0,452 Е.о.п./мл) и толстокишечной непроходимостью (в 2,4 раза, или 0,514 Е.о.п./мл), прежде всего за счет пациентов с ОТКН ОГ (почти в 3 раза, или 0,431 Е.о.п./мл) выше уровня в сыворотке в группе сравнения (табл. 1). У больных с перфоративной язвой желудка и двенадцатиперстной кишки при поступлении концентрация ЛФЦ в крови была вышевозрастали в 2,2 раза выше уровня этого показателя в сыворотке крови в группе сравнения и составлялиа 0,477 Е.о.п./мл, а у больных с ущемленными паховыми грыжами – только до 175% выше уровня в сыворотке крови в группе сравнения, или 0,376 Е.о.п./мл (табл. 1).

Установлено, что концентрация ЛФЦ в фекальной эмульсии у пациентов с неосложненными формами ОА статистически недостоверно на 141% отличалась отт аналогичного показателя группы сравнения и составляла 0,289 Е.о.п./г кала, при флегмонозном ОА концентрация ЛФЦ возрасталаи в 2,7 раза, по сравнению с цифрами в группе сравнения и составляла 0,548 Е.о.п./г кала, при гангренозном ОА – почти в 4 раза выше, чем в группе сравнения, или 0,789 Е.о.п./г кала, а при перфоративно-гангренозном ОА с развитием распространенного гнойного перитонита уровни ЛФЦ почти в 5 раза выше уровней в сыворотках в группе сравнения, что соответствовало значению 0,999 Е.о.п./г кала (табл. 1).

Концентрация ЛФЦ в фекальной эмульсии у пациентов с флегмонозноым холециститом была в 2,8 раза выше, чем в группые сравнения, и составляла 0,569 Е.о.п./г кала, при гангренозном холецистите, осложненном перфорацией желчного пузыря и перитонитом, уровни ЛФЦ были в 2,9 раза выше уровней в фекальной эмульсии в группе сравнения и составляли 0,594 Е.о.п./г кала (табл. 1). Максимально высокие значения концентрацияи ЛФЦ выявлены в фекальной эмульсии пациентов с тонкокишечной (почти в 4,5 раза, или 0,920 Е.о.п./г кала) и толстокишечной ОКН (в 4,4 раза, или 0,896 Е.о.п./г кала), прежде всего за счет пациентов с ОТКН ОГ (более чем в 5,2 раза, или 1,074 Е.о.п./г кала) выше уровня в фекальной эмульсии в группе сравнения (табл. 1). У больных с перфоративной язвой желудка и двенадцатиперстной кишки при поступлении концентрация ЛФЦ в фекальной эмульсии возрасталибыла в 3,4 раза выше уровней ЛФЦ в фекальной эмульсии в группе сравнения и составлялиа 0,692 Е.о.п./г кала, а у больных с ущемленными паховыми грыжами – только в 2 раза выше уровня ЛФЦ в фекальной эмульсии в группе у сравнения, что соответствовало значению 0,411 Е.о.п./г кала (табл. 1).

Результаты определения отношения ЛФЦфек/ЛФЦсыв в группуе сравнения и во всех опытных группах выявили статистически значимые различия отношения концентрации лактоферрицина в фекальной эмульсии к сывороточныхм значенийям только в группах пациентов с острой кишечной непроходимостью различной этиологии (табл. 1). Таким образом, лактоферрицин в сыворотке крови и фекальной эмульсии у пациентов, поступивших на лечение с острой абдоминальной хирургической патологией, отличается по производимому эффекту.

Таблица 2

Достоверность различий по лактоферрицина в сыворотках крови (значения над диагональю) и фекальной эмульсии (значения под диагональю выделены серым цветом) в различных группах больных с острой абдоминальной хирургической патологиией

 

ОА

ОХ

ПЯ

УГ

ОтонкоКН

ОтолстоКН

ОТКН ОГ

ОА

 

p=0,76

p=0,68

p=0,35

p=0,85

p=0,28

p=0,054

ОХ

p=0,991

 

p=0,85

p=0,25

p=0,92

p=0,45

p=0,10

ПЯ

p=0,377

p=0,382

 

p=0,28

p=0,80

p=0,70

p=0,22

УГ

p=0,046

p=0,047

p=0,023

 

p=0,30

p=0,07

p=0,018

ОтонкоКН

p=0,004

p=0,005

p=0,113

p<0,0001

 

p=0,40

p=0,09

ОтолстоКН

p=0,009

p=0,010

p=0,159

p<0,0001

p=0,86

 

p=0,28

ОТКН ОГ

p=0,003

p=0,003

p=0,044

p=0,0002

p=0,38

p=0,32

 

Примечание.: статистически значимые различия выделены полужирным.

Выводы

Проведено сравнительное изучение особенностей тестов на лактоферрицин в сыворотке крови и фекалиях у пациентов с острой абдоминальной хирургической патологией. В сыворотках крови пациентов с ургентной хирургической патологией концентрации ЛФЦ во всех группах статистически значимо (p < 0,05) отличались только от аналогичного показателя в группые сравнения и в паре «острая толстокишечная непроходимость опухолевого генеза (ОТКН ОГ) - ущемленная паховая грыжа (УГ)». В фекальной эмульсии у пациентов с ургентной хирургической патологией концентрациия ЛФЦ статистически значимо отличалась от аналогичного показателя в группеы сравнения во всех опытных группах. Концентрация ЛФЦ. От при острогом аппедицитааппендиците и холециститае концентрации ЛФЦ отличалась от аналогичного показателя в группах ущемленной паховой грыжи и всех вариантовов кишечной непроходимости, отпри перфоративной язвые концентрациия ЛФЦ отличалась только в группах ущемленной паховой грыжи и ОТКН ОГ, и отпри УГ концентрациия ЛФЦ отличалась приот такового показателя при всех вариантовах кишечной непроходимости. Установлено, что содержание ЛФЦ в каловой эмульсии у всех волонтеров группуы сравнения и пациентов опытных групп всегда было гораздо выше, соответствующих значений уровней ЛФЦ в их сыворотках крови, однако статистически значимых величин это отношение достигало только в группах пациентов с различными вариантами острой кишечной непроходимости (в 4,5 раза выше нормы). Таким образом, производимый эффект пептида лактоферрицина в сыворотке крови и фекальной эмульсии у пациентов с острой абдоминальной хирургической патологией, отличался по производимому эффекту от эффекта известного белка лактоферрина. После получения приоритета на патент на иммуноферментный анализ лактоферрицина в ургентномй абдоминальной хирургии результата определения ЛФЦ будет возможен уже в день поступления больного в стационар.