Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

«Лучшая приправа к пище – голод».

Сократ Афинский, 469–399 г. до н.э.

Метаболизм – обмен веществ (ОВ) и энергии. С точки зрения диалектики, в частности с позиции «тезис, антитезис, синтез» – метаболизм необходимо рассматривать как катаболизм и анаболизм. Врача – анестезиолога-реаниматолога ежедневно волнует вопрос, можно ли накормить неголодного человека, т.к. голод – это триггер ОВ. Ведущий критерий положительного сдвига в состоянии критического больного, находящегося в активном сознании – голод. Однако у пациента с нарушенным сознанием в отделении реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ) эту проблему решают блестяще. Налаживают энтеральное зондовое или парентеральное питание, не спрашивая, хочет больной есть в настоящее время или нет, не учитывая тот факт, что критическое состояние (КС) – проблема энергии, её образования и потребления. При этом необходимо вспомнить, что в каскаде развития системы множественных острых дисфункций (СМОД) при КС главную роль играет система метаболизма в целом, и нарушение перфузионно-метаболических отношений (ПМО) в частности [1; 2]. В связи с этим у пациентов в КС отмечается низкая эффективность вегетотропных средств без своевременной коррекции ПМО. Метаболизм – неравновесная, функциональная система, коэффициент полезного действия которой достигает 70% (механическая, осмотическая, электрохимическая и др. работы) и направлен на сохранение и поддержание гомеокинеза. В связи с этим организм человека не реторта, а диссипативная, функционально-биохимическая, неравновесная система, колебания которой возможны только при постоянном пластическом и энергетическом обеспечении [1].

Цель: изучить особенности нарушения обмена веществ и энергии у пациентов в критическом состоянии.

Материал и методы исследования. Изучены публикации российских и зарубежных авторов за последние десять лет по вопросам профилактики, диагностики и интенсивной терапии (ИТ) нарушений ОВ и энергии у пациентов в КС. Ключевыми поисковыми терминами являлись «критическое состояние», «нарушение метаболизма», «нутритивная поддержка».

Результаты исследования и их обсуждение. Метаболизм – циклический, обратимый, открытый процесс окисления и восстановления углеводородного субстрата с накоплением энергии дегидрированного протона водорода в фосфатных связях макроэргических соединений (аденозинтрифосфат (АТФ), гуанозинтрифосфат, уридинтрифосфат, цитидинтрифосфат, креатинфосфат, ацетил-кофермент А, фосфоенолпируват, 1,3 – дифосфоглицерат и др.) [1]. В метаболизме выделяют три фазы, т.к. фаза предполагает продление процесса. Первая фаза включает три процесса, в которых участвует углеводородное сырье – белки (Б), полисахариды и липиды, претендующие на носительство энергии. Три, т.к. принципиально три разных процесса происходят с углеводородными источниками энергии. Первый процесс – гидролиз крупных молекул (протеолиз, гидролиз, липолиз). В энергетическом обмене углеводородное сырье расщепляется до однокомпонентного субстрата – глюкозы-6-фосфат, аминокислот, жирных кислот и глицерина [1; 3; 4]. Во второй фазе все процессы идут без кислорода (О2), тогда как для активации субстрата и дальнейшего его включения в окислительно-восстановительные реакции (ОВР) необходима фосфатная связь. На этом заканчивается анаэробный вариант метаболизма. В результате гликолиза образуется молочная и пировиноградная кислоты и две молекулы АТФ. Из молочной кислоты возможен синтез глюкозы-6-фосфат, аминокислот, жирных кислот и глицерина, т.к. реакции могут идти в обратную сторону. Следовательно, синтезированные субстраты дальше метаболизируются с образованием необходимого количества энергии. Любое биохимическое соединение может быть изучено только при определении трех компонентов: первый компонент – исходный субстрат, второй – конечный субстрат, третий – фермент, катализирующий эту реакцию [1; 2; 4]. Третья фаза метаболизма абсолютно зависима от О2. Фаза самая энергоемкая, и в ней происходит окисление углеводородного сырья. В эту фазу входит цикл лимонной кислоты (цикл Х.А. Кребса), цикл Г. Эмбдена – О. Мейергофа – Я.О. Парнаса. Декарбоксилирование пировиноградной кислоты приводит к образованию уксусной кислоты, но она должна быть активированной, чтобы дальше вступить в ОВР. Наличие лимонной, изолимонной, янтарной, фумаровой, яблочной кислот в третьей фазе метаболизма поддерживает ацидотическое состояние циркулирующей крови. Конечными продуктами метаболизма являются вода (Н2О), двуокись углерода (СО2) (в среднем 230 мл/мин.), окись углерода (СО) (до 0,007 мл/мин.), мочевина (30 г/сут.) и другие вещества, содержащие азот (N) (в среднем до 6 г/сут.) [2-4]. В случае гипералиментации, которая необходима пациентам с обширными ожогами, сочетанной травмой, «высокими» свищами желудочно-кишечного тракта и другой патологией, требующей повышенной нутритивной поддержки (НП), врачу – анестезиологу-реаниматологу необходимо обеспечить пациентам состоятельность органов выделения конечных продуктов метаболизма углеводородных субстратов. В противном случае кумуляция конечных продуктов метаболизма углеводородных субстратов усугубит СМОД до стадии недостаточности органов и систем. Т.к. ведущей системой инактивации Н2О и СО2 является система легочного газообмена, то при ее несостоятельности у пациентов увеличится срок протезирования функции внешнего дыхания аппаратом искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Недостаточность системы кровообращения потребует введения кардиотропных и вазопрессорных средств, а несостоятельность системы метаболизма усугубит катаболизм [5; 6]. Следовательно, врач – анестезиолог-реаниматолог должен достаточно деликатно и персонифицированно подойти к комплексной, т.е. сбалансированной по объему и содержанию НП пациента в КС, с целью недопущения осложнений недостаточной или избыточной НП, с обязательным учетом сведений по текущим пластическим и энергетическим потребностям пациента. В работах ряда авторов [7–9] доказано, что больные в КС метаболически нестабильны за счет разобщения ОВР в условиях высокой потребности в энергии.

В исследованиях [10; 11] установлена прямая зависимость между нарушением ТС пациентов в КС и летальностью: чем выше дефицит энергии (катаболизм), тем чаще наблюдается СМОД и танатогенез. Катаболизм – функционально-биохимическое состояние, характеризующееся гиперпродукцией контринсулярных гормонов (стероиды, катехоламины и др.) и предикторов воспаления (факторы некроза опухоли, интерлeйкин-1b и др.) и сниженным анаболическим эффектом инсулина с развитием резистентности к нему [12]. Системный нейрогуморальный ответ организма на КС (катаболизм) обусловлен выбросом адренокортикотропного гормона, активно стимулирующего гидролиз, захват глюкозы скелетной мускулатурой и липолиз. Кортизол, в свою очередь, активирует метаболический путь синтеза гликогена из глюкозы, стимулирует продукцию катехоламинов глюкагоном, ускоряет ферментативную активность образования глюкозы из неуглеводных соединений [13]. В свою очередь скелетная мышечная ткань реагирует активацией аминокислотного глюконеогенеза, т.к. гидролиз Б до аминокислот – глутамина, аланина, глицина, серина, являющихся основными субстратами глюконеогенеза, способствует развитию критической дис- и гипопротеинемии [14]. В связи с этим у пациентов в КС стремительно прогрессирует нарушение азотистого баланса в отрицательную сторону. До 85% общего N выделяется почками, остальные 15% – через кожу и желудочно-кишечный тракт [15].

Для просчета основного обмена используют формулы и уравнения Д.А. Харриса – Ф.Д. Бенедикта, А. Фика, У. Шелдона и др. [1; 2], а для исследования патогенетических особенностей формирования метаболических нарушений применяют интегральные методы мониторинга в виде капнографии, непрямой калориметрии [16], а также ряд других [17; 18] лабораторно-инструментальных методов диагностики [19–21].

Практически все метаболические процессы заканчиваются образованием СО2, который свободно диффундирует через альвеолярно-капиллярную мембрану в альвеолярный и выдыхаемый воздух, что дает врачу – анестезиологу-реаниматологу представление о состоятельности клеточного механизма газообмена, выражаемого в объемном проценте СО в конце выдоха пациента (EtСО), что реализовано в капнографии. Капнография является важным элементом прогноза эффективности ИТ, поскольку включает оценку состоятельности системы клеточного газообмена, характеризующей эффективность ПМО, что свидетельствует о тяжести СМОД, особенно у пациентов в КС [1; 12; 22]. Капнография оценивает метаболизм углеводородных субстратов по основным процессам, регулирующим EtСО, а именно вентиляционно-перфузионным и перфузионно-метаболическим отношениям. Следовательно, на основе оценки EtСО возможно определить дисфункцию вентиляции, кровообращения и метаболизма. О рентабельности метода неинвазивной оценки EtСО свидетельствуют достоверные статистические показатели в виде высокой чувствительности и специфичности, невысокой стоимости и наглядной интерпретации данных EtСО [1; 2; 12].

Известно, что метаболический стресс как ответная реакция организма на КС представляет собой результат гипоксемии и генерализованного кризиса микроциркуляции в условиях разобщения ОВР в митохондриях, что клинически сопровождается дисфункцией систем кровообращения и газообмена [1; 2; 22]. В связи с этим наиболее достоверным методом определения истинных энергетических потребностей пациентов в КС является непрямая калориметрия показателей потребления О2 и экскреции СО2 в выдыхаемом воздухе пациента независимо от паттерна дыхания [1; 5; 16]. При непрямой калориметрии для расчета истинных энергетических потребностей основного обмена пациента применяют уравнение, основателем которого является J.B. Weir [23]. Однако данные непрямой калориметрии у больных в КС, в частности показатели потребления О2 и экскреции СО2, как правило, интерпретируются врачами – анестезиологами-реаниматологами как критерии эффективности респираторной поддержки. Тем не менее достоверное определение и квалифицированное восполнение текущих энергопотребностей пациентов в КС методом неинвазивного определения EtСО отражается в эффективности НП ТС пациентов в КС [5; 16; 23]. Своевременное возмещение энергозатрат пациентов в КС статистически значимо снижает частоту нозокомиальных инфекций [9], риск развития и прогрессирования СМОД [2].

Доказано, что пациенты в КС подвержены катаболизму с момента поступлении в ОРИТ [2; 6; 8]. Это является результатом патофизиологических факторов (вторичный иммунодефицит, действие гормонов стресса и др.) и ограничения НП ТС как до, так и после поступления пациентов в ОРИТ [12–14]. Подобно описанной выше метаболической адаптации пациента к КС [13; 14], клеточная же адаптация к ограничению метаболических субстратов может происходить быстро и опосредуется Б, которые определяют уровни анаболических субстратов или клеточной энергии. Неоднородность популяции в степени и кинетике метаболических реакций, связанных с нутриентами, может быть определена только с помощью подробных многомерных анализов и их повторных измерений с течением времени. Тем не менее можно сделать несколько предположений, относящихся к разработке биомаркеров предвидения дисфункции метаболизма [17]. Во-первых, ткани различаются по своей реакции на метаболический стресс, и их реакция на доступность нутриентов, вероятно, будет разной. Например, катаболизм, необходимый для мобилизации аминокислот из скелетных мышц, может быть адаптивным механизмом для поддержки других важных функций (например, иммуногенеза, теплообмена и др.), необходимых при КС [18]. Во-вторых, нарушение регуляции клеточного метаболизма, наблюдаемое в КС, может нарушить использование доступных нутриентов для производства АТФ или синтеза Б, а несвоевременная их доставка может подавлять адаптивные стресс-реакции [19]. В-третьих, генетические и эпигенетические вариации в механизмах, которые опосредуют доступность субстрата и энергии, чувствительность и метаболические реакции, могут объяснять энергетическую потребность определенного органа. В-четвертых, дефицит энергии и нутриентов, системная воспалительная реакция, дисфункция газообмена и кровообращения являются основными предикторами запуска танатогенеза, приводящими к тяжелым изменениям ОВ и энергии, которые не устранятся одной НП ТС пациентов. Следовательно, биомаркеры могут предсказывать величину, кинетику и гетерогенность метаболических реакций на НП ТС пациента, тем самым решая вопросы, касающиеся объема и содержания субстратов, используемых при НП. Следовательно, биомаркеры дисфункции системы метаболизма – перспективный подход к НП ТС пациентов в КС [17–19].

В настоящее время отмечается растущий интерес к оценке функционального состояния скелетных мышц или мышечной массы в качестве показателя реакции на НП ТС пациентов [20]. К ним относятся методы визуализации, которые могут быть выполнены у постели больного с использованием портативных технологий и включают ультразвуковую оценку толщины скелетных мышц [20] или обезжиренной массы [21], компьютерную томографию паравертебрального или конечностного соотношения жира и мышц. Например, протокол ультразвукового исследования позволяет врачам – анестезиологам-реаниматологам оценивать количественные и качественные изменения в скелетных мышцах у пациентов с протезированием функции внешнего дыхания путем ИВЛ [5], что особенно важно у пациентов в КС.

По данным многочисленных рандомизированных исследований пациентов ОРИТ различного профиля, нутритивная недостаточность регистрируется в 27–88% [11]. Современные обсервационные исследования выявили повсеместные дефекты НП критических пациентов и их связь с неблагоприятными клиническими исходами [24], т.к. доставка нутриентов и их использование для анаболического метаболизма играют ключевую роль в ИТ пациента в КС. Обсервационные исследования у детей [25] и взрослых [15] показали, что дефицит энергии и Б тесно связан с увеличением осложнений и смертности и что факторы, связанные с метаболической уязвимостью (например, критическая потеря массы тела), могут выявить тех пациентов, которые с наибольшей вероятностью ответят на оптимальную и своевременную НП ТС [26]. Указанные пациенты нуждаются в последовательном, преемственном и системном подходе к иерархии энергетической ценности углеводородных субстратов, необходимых для восстановления и поддержания нарушенных ПМО [7; 26]. Ученый S.E. Harvey с соавторами [27] провели анализ эффективности НП ТС пациентов в условиях длительной ИВЛ, с учетом времени начала проведения НП. Авторами доказано, что нарушение последовательности, преемственности и системности в обеспечении пациентов энергией и нутриентами усугубляло энергетический голод, несмотря на усилия врачей – анестезиологов-реаниматологов [27]. Однако при соблюдении последовательности, преемственности и системности в обеспечении пациентов энергией и нутриентами, учеными отмечена статистически значимая положительная динамика показателей ПМО, что является ведущим критерием эффективности ИТ пациентов [28]. По данным публикаций авторов [29; 30] выявлено, что персонифицированный подход врача – анестезиолога-реаниматолога к НП ТС пациентов в КС статистически значимо снижает риск развития метаболического стресса, а, значит, развития и прогрессирования СМОД [29; 30]. Клинические эксперты гайдлайнов по НП ТС пациентов рекомендуют раннее начало НП, особенно пациентов в ОРИТ, что необходимо для снижения риска развития и прогрессирования СМОД [31–33]. Цель ранней НП пациентов в ОРИТ – поддержание ТС, коррекция ПМО, недопущение прогрессирования вторичного иммунодефицита, состоятельность которых проявляется в сохранении эффективного спонтанного дыхания и кровообращения [34].

Таким образом, своевременная, системная, обоснованная коррекция ТС пациентов представляет для врача – анестезиолога-реаниматолога непростую, но рутинную задачу, от правильности решения которой в целом зависит исход КС. N. Hejazi и коллеги [35] в своем исследовании установили, что, несмотря на сбалансированную НП ТС пациентов при выходе из КС 58,62% испытывают дефицит как энергии, так и нутриентов, при этом у 28,8% пациентов уже имелась дисфункция системы метаболизма в момент развития КС и госпитализации в ОРИТ. В работах M. Engelen и соавторов [36] и K.B. Christopher [37] выявлена положительная корреляция между своевременной коррекцией ТС пациентов в КС и риском развития и прогрессирования СМОД. По данным авторов [38], установлено, что в группе пациентов, нуждающихся в длительной механической вентиляции легких, сохранение суточной физиологической потребности Б на массу тела критического пациента снижает риск развития танатогенеза. Однако, интерпретируя данные исследователей [39], необходимо указать, что кратное снижение или повышение суточной физиологической потребности Б на массу тела критического пациента не влияет на исход КС. Авторами публикации [40] изложена гипотеза, что наряду с увеличением суточной физиологической потребности Б на массу тела критического пациента и дополнительным внутривенным введением незаменимых аминокислот возможно снизить скорость катаболизма, но, учитывая малое количество исследуемых, требуется дальнейшая оптимизация предложенной авторами методики НП. Следовательно, персонифицированная НП ТС пациентов в КС должна быть направлена на своевременную диагностику, восстановление и поддержание ПМО с целью предотвращения развития и прогрессирования СМОД.

Заключение. В основе дисфункции ОВ и энергии у пациентов в КС следует учитывать роль системы кровообращения как главного структурного компонента ПМО, т.к. методики исследования метаболизма не выявляют ее дисфункцию, что затрудняет проведение персонифицированной НП ТС. Следовательно, дисфункцию системы метаболизма необходимо искать в нарушении ПМО, как ведущего механизма развития КС, патогномоничным признаком которого является СМОД.