Цель исследования: изучить влияние экспериментального операционного стресса (нефрэктомии) на обмен биогенных аминов и стероидогенез у самцов крыс и оценить роль выявленных гормонально-медиаторных нарушений в дисбалансе послеоперационного гомеостаза.
Материал и методы. Исследования выполнены на 100 белых беспородных крысах - самцах весом 180-200 г, колебания веса животных одной группы были в пределах 10-20 г. Поскольку клиницист имеет дело с весьма неоднородной популяцией людей, то большой интерес представляют беспородные животные, имеющие более широкую норму реакции, чем линейные особи. Это позволяет с большой точностью экстраполировать результаты эксперимента на человеческий коллектив.
С лабораторными животными работали в соответствии с действующими «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» и «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» (1985). Все животные находились в одинаковых условиях обитания (древесная подстилка из опилок и стружки, температура помещения 22-24 °С, 12-часовой режим смены освещения) и кормления (стандартный брикетированный корм). Все опытные животные были разделены на две группы: одной группе белых крыс была полностью удалена левая почка (70 крыс), вторая группа животных явилась контрольной (30 крыс). Для моделирования острого экспериментального стресса крысам под нембуталовым наркозом (40 мг/кг внутрибрюшинно) удаляли левую почку без надпочечника в условиях стерильности. После нефрэктомии операционную рану заживали послойно и обрабатывали.
Обе группы животных наблюдались в течение 30 суток. В обеих группах на 7, 16 и 30 сутки эксперимента в крови определяли уровни биогенных аминов (адреналин, норадреналин, дофамин, 11-ОКС, гистамин, серотонин) и общего тестостерона. Суммарное определение показателей гистамина и серотонина в крови проводилось методом, основанным на измерении флюоресценции продуктов конденсации гистамина с ортофталевым альдегидом, а серотонина - с нингидрином по методике Л.Я. Прошиной. Ориентируясь на интенсивность свечения стандартных проб, производится расчет показателей в мкг/мл и мкг/г. Для приготовления стандартных проб использовали гистамин дигидрохлорид фирмы «Fluka» (Швейцария) и серотонин-креатинин сульфат фирмы «Reanal» (Венгрия). Уровень адреналина, норадреналина, дофамина определялся дифференциально-флюориметрическим методом В.О. Осинской. Расчет проводился по калибровочным графикам. Концентрация катехоламинов в крови выражалась в мкг/мл в сердце и мозге - мкг/г. Определение 11-оксикортикостероидов проводилось по методике Ю.А. Панкова и И.Я. Усватовой. Для определения концентрации 11-ОКС (в мкг/мл) использовалась стандартная проба, которая обрабатывалась, как и опытная. Уровень общего тестостерона определяли радиоиммунным методом. Статистический анализ данных исследования проводился с использованием набора статистических стандартных программ EXCELL, XP SP2 и Statistica for Window v.6.0. Статистически значимым для всех показателей считался критерий достоверности p<0,05. Корреляционный анализ проведен с использованием критерия Пирсона для непрерывных величин (r).
Результаты и их обсуждение. Адреналин (АД) является типичным стрессовым гормоном первой линии ответной реакции организма на любые эндогенные и экзогенные воздействия и характеризует гормональную компоненту симпато-адреналовой системы (САС). Исследования уровня адреналина (АД) крови у испытуемых животных показали, что на 7-й день после нефрэктомии его уровень в крови достоверно повышался на 52% по отношению к интактным крысам (p<0,05). К 16-му дню эксперимента в опытной группе наблюдалось падение уровня АД крови на 50% по отношению к интактным крысам и на 68% по отношению к 7-му дню (p<0,05). К окончанию эксперимента как в контрольной, так и в оперированной группах животных наблюдалась нормализация исследуемого показателя.
Норадреналин (НА) на 80% попадает в кровь из синаптической щели нервных окончаний и поэтому характеризует медиаторную компоненту САС или функциональную активность симпатической нервной системы. Непосредственно после удаления почки концентрация НА в крови снижалась на 18% (p>0,05) по отношению к интактным крысам. К 16-му дню эксперимента концентрация НА возросла на 25% по отношению к интактным крысам и на 49% по отношению к 7-му дню (p<0,05). К окончанию эксперимента в группе оперированных животных уровень НА в крови был достоверно повышен на 52% по сравнению с группой контроля (p<0,05).
Дофамин (ДА), возбуждая постсинаптические Д1-2-дофаминовые рецепторы, способствует релаксации почечных сосудов и значимому усилению местного внутриорганного кровотока. Кроме того, дофамин является единственным природным ингибитором выработки пролактина лактотрофами гипофиза, поэтому дефицит его в ткани головного мозга приводит к гиперпролактинемии. На 7-й день после нефрэктомии слева в крови имело место снижение содержания уровня ДА на 26% по отношению к группе контроля (p<0,05). К 16-му дню эксперимента в группе эктомированных животных продолжалось дальнейшее падение уровня ДА на 78% по отношению к интактным крысам и на 70% по отношению к 7-му послеоперационному дню (p<0,05). К окончанию эксперимента в группе эктомированных животных концентрация ДА была достоверно ниже на 52%, чем в группе контроля (p<0,05).
11-оксикортикостероиды (11-ОКС) - это фракция глюкокортикостероидов, которая обладает умеренной микрокарбонатной активностью и поэтому участвует в регуляции водно-солевого обмена. Она также повышает белковый синтез паренхиматозных органов, обладает противовоспалительным действием, существенно усиливает действие катехоламинов (КА) на сосудистую стенку. На 7-й день нефрэктомии слева в крови концентрация 11-ОКС достоверно повышалась на 82% по сравнению с интактными животными (p<0,05). У этих же крыс к 16-му дню опыта продолжала нарастать концентрация 11-ОКС в крови (до +89%, р<0,05), которая к концу эксперимента так и не нормализовалась (+32% при р<0,05 по отношению к контролю).
Гистамин (ГТ) - вазодилататор, вырабатывается в энтерохроматофильной ткани кишечника, накапливается в тучных клетках. ГТ определяет тонус вен, участвует в воспалении (усиливает фазу экссудации), способствует проницаемости капиллярного русла, определяет уровень микроциркуляции. ГТ повышается при патологических процессах, причем тяжесть заболевания коррелирует с концентрацией гистамина: чем выше уровень гистамина, тем тяжелее процесс [7; 13]. В течение всего периода наблюдения за животными после нефрэктомии уровень гистамина оставался достоверно более высоким (на 26-74%) в сравнении с группой контроля и к 30 дню эксперимента не нормализовался (p<0,05).
Серотонин (СТ) вырабатывается в кишечнике, накапливается и переносится тромбоцитами и накапливается в тучных клетках. Он способствует повышению тонуса артерий и вен, участвует в воспалении вместе с ГТ в фазе экссудации, определяет стаз крови в капиллярном русле. Повышение СТ вызывает нарушение микроциркуляции органа. На 7-й день эксперимента после нефрэктомии уровень СТ крови достоверно повысился на 63%, на 16-й день - на 79% по сравнению с контролем (p<0,05). На 30-й день после удаления левой почки уровень СТ оставался повышенным на 40% по отношению к контрольной группе (p<0,05).
Критическим показателем тестикулярного стероидогенеза является уровень эндогенного тестостерона. В ходе эксперимента после нефрэктомии в крови выявлено существенное превалирование медиаторов САС, обладающих стероид-ингибирующим эффектом. Проведенный эксперимент показал, что снижение уровня общего тестостерона крови (ОТ) в крови оперированных животных отмечалось уже на 7-й день эксперимента. К этому времени уровень ОТ достоверно снизился до 2,33± 0,07 нг/мл против 3,06± 0,15 нг/мл в группе контроля (p<0,05). Таким образом, дефицит ОТ на 7-е сутки после нефрэктомии составил 23,8% по сравнению с группой контроля (p<0,05).
К 16-му дню эксперимента уровень ОТ крови продолжал прогрессивно снижаться параллельно с указанными выше изменениями уровней биогенных аминов (особенно с выраженным повышением к этому дню уровней норадреналина и 11-ОКС, а также выраженным снижением уровня дофамина крови) (p<0,05). К 16-му дню после нефрэктомии в группе оперированных животных дефицит ОТ составил 29,4% по отношению к контролю (p<0,05).
К 30-му дню эксперимента уровень ОТ недостоверно увеличился по сравнению с 16-м днем, однако не достиг уровня группы контроля. На момент окончания опыта уровень ОТ у крыс после нефрэктомии был на 22,2% ниже, чем в контрольной группе (p<0,05).
Таким образом, на протяжении всех 30 дней эксперимента у исследуемых самцов крыс после нефрэктомии стабильно высокими (по сравнению с группой контроля) оставались уровни серотонина, гистамина, 11-ОКС, а с 16-го по 30-й дни эксперимента - еще и норадреналина. На протяжении всего эксперимента уровень дофамина у оперированных животных характеризовался стабильно низкими показателями, не пришедшими в норму к концу эксперимента (p<0,05).
Отрицательная динамика уровня ОТ после нефрэктомии положительно коррелировала с высокими уровнями гистамина (r=+0,34, p<0,05), серотонина (r=+0,42, p<0,05) и 11- ОКС(r=+0,48, p<0,05), а также с постоянно низкими уровнями дофамина крови (r=+0,62, p<0,05).
Заключение. На протяжении всего времени наблюдения у животных после нефрэктомии отмечалось превалирование биогенных аминов, участвующих в реализации сосудосуживающих патологических реакций, и их уровень не нормализовался к концу первого месяца после операции, за исключением уровня адреналина крови. Превалирование сосудосуживающих реакций для гомеостаза организма означает, прежде всего, дефицит органного кровотока, нарушения микроциркуляции и тканевую гипоксию. При этом на фоне избытка сосудосуживающих аминов имел место абсолютный дефицит сосудорасширяющих аминов (дофамин), что подтверждает концепцию гемодинамической гипоксии органов и тканей после нефрэктомии. Избыток катехоламинов и 11-ОКС и дефицит дофамина приводил к уменьшению уровня общего тестостерона в крови у самцов крыс, что являлось отражением ингибирующего влияния указанных медиаторных нарушений на синтез тестостерона (острый функциональный стресс-индуцированный дефицит тестостерона).
Таким образом, выявленные в эксперименте на животных нарушения обмена биогенных аминов и тестикулярного стероидогенеза после нефрэктомии характеризовались существенным превалированием патофизиологического эффекта сосудосуживающих факторов (включая острый стресс-индуцированный дефицит тестостерона) на фоне дефицита сосудорасширяющих факторов, что является предиктором гемодинамических, микроциркуляторных и трофических нарушений в системах и органах оперированного организма.
Выводы.
- С патофизиологической точки зрения нефрэктомия оказывает негативное влияние на обмен биогенных аминов в раннем послеоперационном периоде, что проявляется превалированием эффектов сосудосуживающих аминов над эффектами сосудорасширяющих биогенных аминов.
- Дополнительному нарушению микроциркуляции после нефрэктомии способствует индуцированный вышеуказанными медиаторными нарушениями острый дефицит тестостерона, что усугубляет сосудосуживающие вегетативные нарушения.
- Выявленные медиаторно-гормональные нарушения в раннем периоде после нефрэктомии в эксперименте являются одним из патофизиологических механизмов гемодинамических, микроциркуляторных и трофических нарушений в системах и органах, лежащих в основе ранних и, возможно, поздних послеоперационных осложнений нефрэктомии. Для этого нужны продолженные и углубленные научные исследования.
Рецензенты:
- Сафаров Р.М., д.м.н., профессор, заведующий консультативным отделом ФГУ «НИИ урологии» МЗиСР РФ, г. Москва.
- Яценко Э.К., д.м.н, главный научный сотрудник ФГУ «НИИ урологии» МЗиСР РФ, г. Москва.
Работа получена 08.08.2011