Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ТРАНСКАПИЛЛЯРНЫЙ ОБМЕН ЖИДКОСТИ И ОКСИГЕНИРУЮЩАЯ ФУНКЦИЯ ЛЕГКИХ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МОДИФИКАЦИЯХ НАПРАВЛЕННОГО ТРАНСПОРТА АНТИБИОТИКОВ

Гуревич К.Г. 1 Пятаев Н.А. 2 Левина Т.М. 2
1 ГБОУ ВПО МГМСУ им А. И. Евдокимова Минздрава России
2 ФГБОУ ВПО "МГУ им.Н.П.Огарева"
В эксперименте на 30 кроликах исследованы изменения транскапиллярного обмена жидкости, воздуш-ности легочной ткани и оксигенирующей функции легких при различных модификациях направленно-го транспорта цефотаксима и эритромицина. Установлено, что реинфузия экстракорпорально обрабо-танных эритромицином и цефотаксимом аутоэритроцитов в дозе 10,5 • 109 клеток/кг не приводит к су-щественным изменениям транскапиллярного обмена жидкости в легочной ткани и ее воздушности по сравнению со стандартным внутривенным введением антибиотиков (контрольная группа), а также не нарушает оксигенирующую функцию легких. Увеличение количества клеток-носителей до 32,7 • 109 клеток/кг сопровождается нарушениями диффузионной способности легких (гипоксемия и увеличение внутрилегочного шунтирования), снижением воздушности легочной ткани на 20,6 %, увеличением об-щего объема жидкости в легких (в основном за счет интерстициальной жидкости, уровень которой воз-растал на 52,7 %) до 11,5 % по сравнению с аналогичными показателями контрольной группы.
обмен жидкости и оксигенирующая функция легких
антибиотики
направленный транспорт
1. Белоусов Ю. Б. Общая и частная клиническая фармакокинетика / Ю. Б. Белоусов, К. Г. Гу-ревич. – М.: Ремедиум, 2006. – 807 с.
2. Внебольничная пневмония у взрослых. Практические рекомендации по диагностике, лечению и профилактике / А. Г. Чучалин, А. И. Синопальников, Р. С. Козлов и др. – М., 2010. – 106 с.
3. Генинг Т. П. Фармакокинетика антибиотика, вводимого в организм в клеточных носите-лях / Т. П. Генинг, К. К. Мануйлов // Антибиотики и химиотерапия. – 1991. – № 9. – С. 19-20.
4. Лохвицкий С. В. Способ лечения хирургической инфекции / С. В. Лохвицкий, Г. Я. Кив-ман, А. Е. Гуляев, С. Г. Пьянов и др. – АС SU 1805390 А1, 1992.
5. Пятаев Н. А. Фармакокинетика и фармакодинамика антибактериальных препаратов при направленном транспорте у пациентов с тяжелой пневмонией / Н. А.Пятаев, К. Г.Гуревич, А. Н. Беляев, О. В.Минаева // Медицина критических состояний. – 2008. – № 3. – С. 11 – 17.
6. Пятаев Н. А. Способ лечения инфекционно-воспалительных заболеваний бронхо-легочного аппарата бактериальной этиологии / Н. А. Пятаев, А. Н. Беляев, М. Д. Романов, И. С. Котлов. – Патент РФ № 2793554 RU, 02.08.2005.
7. Чазов Е. И. Направленный транспорт лекарства: проблемы и перспективы / Е. И. Чазов, В. Н. Смирнов, В. П. Торчилин // Журн. Всесоюзного химического об-ва им. Менделеева. – 1987. – № 5. – С. 485-487.
8. Lim W. S. British Thoracic Society Guidelines for the Management of Community–Acquired Pneumonia in Adults: Update 2009 / W. S. Lim, S. V. Baudouin, R. C. George // Thorax. – 2009. – Vol. 64 (Suppl. III). – Р. 1-55.
9. Shander A. Understading the consequences of transfusion – related acute lung injury / А. Shan-der, М. А. Popovsky // Chest. – 2005. – № 128. – Р. 598-604.

Введение

В патогенезе воспаления легочной ткани существенное значение имеют внутриальвеолярная экссудация, инфильтрация клетками воспаления и пропитывание паренхимы экссудатом, а также нарушения в системе микроциркуляции, которые способствуют развитию ишемических изменений и поддержанию воспалительного процесса в легких [2]. Основным компонентом лечения пневмоний по материалам согласительных рекомендаций Европейского респираторного общества и Европейского общества клинической микробиологии и инфекционных заболеваний (2011) является антибактериальная терапия (АБТ). Рост количества антибиотикорезистентных форм микроорганизмов и расширение спектра побочных (в т.ч. токсических) эффектов в результате широкого применения антибиотиков [1, 8] делает актуальным поиск путей повышения эффективности АБТ пневмонии.

Одним из путей решения данной проблемы является направленный транспорт (НТ) антибактериальных препаратов (АБП), который позволяет обеспечить максимальную концентрацию препарата в органе-мишени без значительного повышения его концентрации в других органах и тканях [7]. В настоящее время предложено несколько методик НТ, эффективных при пневмонии [4, 5, 8]. В работах [3] и [5] показано распределение эритроцитов, нагруженных АБП, свидетельствующее о преимущественной их локации в легочной ткани. Последнее при наличии положительных свойств (концентрация АБП в очаге воспаления) может иметь неблагоприятные последствия для системы микроциркуляции и дыхательной функции легких. В связи с этим определенный интерес представляет изучение изменений транскапиллярного обмена жидкости и оксигенирующей функции легочной ткани при использовании различных модификаций НТ АБП.

Цель исследования - экспериментальное изучение влияния различных модификаций направленного транспорта антибиотиков на основные параметры транскапиллярного обмена жидкости и оксигенирующую функцию легких. 

Материалы и методы исследования. Нами проведены эксперименты на 30 интактных кроликах породы «шиншилла», которые были разделены на 3 группы: в I группе (контроль, 10 кроликов) АБП (цефотаксим 100 мг/кг и эритромицин 10 мг/кг) вводили стандартным внутривенным способом; во II (10 кроликов) и III группе (10 кроликов) - им вводились те же препараты в равных дозах. При этом во II группе АБП вводили по методике НТ с использованием аутоэритроцитов в количестве 32,7 • 109 клеток/кг (прототипная методика [4]) и в III группе - 10,5 • 109 клеток/кг (модифицированная методика [5]). Для оптимизации насыщения клеток-носителей цефотаксимом в данной группе в среду инкубации добавляли диметилсульфоксид в дозе 1мг/мл.

Исследования газового состава артериальной крови и кислотно-основного состояния (раО2; раСО2; рН; ВЕ; Sat O2; (Qs/Qt)) выполняли на аппарате Easy Blood Gas (Израиль) до введения АБП и через 24 часа после введения. Концентрацию лактата в крови определяли биохимическим методом по реакции с параоксидифенилом.

Исследование объемов жидкостных секторов в легких проводили по оригинальной методике: после эвтаназии животного забирали 2 кусочка легочной ткани весом не менее 500 мг и венозную кровь в объеме, достаточном для определения концентрации электролитов в плазме. Первый из кусочков легочной ткани взвешивали, затем гомогенизировали путем растирания в ступке с кварцевым песком. Затем добавляли дистиллированную воду в объеме, в 4 раза превосходящем массу ткани. Экстрагировали электролиты в течение 2 часов. Смесь гомогената и воды центрифугировали при 3000 об./мин в течение 30 мин. Затем определяли концентрацию натрия в супернатанте и в сыворотке крови.

Объем интерстициальной жидкости в легких (ОИЖЛ) рассчитывали по формуле: Vi = 1,07 • 5 Nal / Nap; где Vi  -  ОИЖЛ (мл/г ткани); Nal  и Nap - концентрация натрия (ммоль/л) в вытяжке из легочной ткани и плазме крови соответственно; 1,07 - плотность плазмы крови и интерстициальной жидкости; 5 - коэффициент, равный степени разведения гомогената ткани при экстрагировании натрия.

Второй кусочек легочной ткани взвешивали, затем высушивали в сухожаровом шкафу при t0 100 о С в течение 3 часов,  после чего повторно взвешивали. Общий объем жидкости в легких  (ООЖЛ) рассчитывали по формуле: Vtot =1,07 (m0  - m1)/ m0; где Vtot  - ООЖЛ,  мл/г легочной ткани;  m0  и  m1 - масса легочной ткани соответственно до и после высушивания, г; 1,07 - плотность плазмы крови и интерстициальной жидкости. Объем клеточной жидкости в легких (ОКЖЛ) рассчитывали по формуле: Vc=Vtot - Vi,; где  Vc - ОКЖЛ;  Vtot  - ООЖЛ; Vi  -  ОИЖЛ, мл/г легочной ткани.

Воздушность легочной ткани (ВЛТ) рассчитывали по формуле:

         VL - 1,12 m
AL= —————— × 1000, 
                 VL

где AL - ВЛТ, мл/л; VL -  объем легких,  мл;  m - масса легких, г; 1,12 -  плотность безвоздушной легочной ткани; 1000 - коэффициент для перевода мл/мл в мл/л.

Результаты исследования и их обсуждение

Применение НТ цефотаксима и эритромицина в 1-й опытной группе (количество аутоэритроцитов 32,7 • 109 клеток/кг) сопровождалось увеличением ООЖЛ до 11,5 % по сравнению с аналогичным показателем контрольной группы (р < 0,01), в основном за счет интерстициальной жидкости, уровень которой возрастал на 52,7 % (р < 0,001) (табл. 1). Объем клеточной жидкости в 1-й группе оставался практически на том же уровне, что и в контрольной группе (р > 0,05). Во 2-й опытной  группе (10,5 • 109 клеток/кг) по всем изучаемым параметрам состояния легких достоверных различий по отношению к контрольной группе не наблюдали, однако отмечена тенденция к незначительному снижению ВЛТ и  ОКЖЛ (р > 0,05), при недостоверном увеличении уровней ООЖЛ  на 3,36 % и ОИЖЛ на 19,9 %.

Таблица 1

Некоторые показатели транскапиллярного обмена жидкости и воздушности легочной ткани при различных модификациях НТ АБП

Показатель

Контрольная группа, 

n = 10)

Прототипная методика НТ, 

n = 10)

T

р1

Модифицированная методика НТ, 

n = 10)

T

Р2

ВЛТ,  мл/л

401,5 ± 19,8

395,7 ±24,3

0,19

>0,05

318,9 ±23,7

2,67

<0,05

ООЖЛ,  мл/г

71,5 ± 1,8

73,9 ± 2,2

0,85

>0,05

79,7 ± 1,5

3,5

<0,01

ОИЖЛ, мл/г

18,6 ± 1,2

22,3 ± 0,9

1,5

>0,05

28,4 ± 1,1

6,01

< 0,001

ОКЖЛ, мл/г

52,9 ± 2,5

50,6 ± 2,2

0,69

>0,05

51,3 ± 1,8

0,52

>0,05

Прим.: р1 - достоверность различий между показателями в контрольной и 1-й опытной группах; р2 - достоверность различий между показателями в контрольной и 2-й опытной группах.

Таким образом, реинфузия экстракорпорально обработанных эритромицином и цефотаксимом аутологичных форменных элементов крови в количестве 10,5 • 109 клеток/кг не приводила к существенным изменениям транскапиллярного обмена жидкости в легочной ткани (интерстициального пространства и клеток) по сравнению со стандартным внутривенным введением антибиотиков.

Увеличение количества клеток-носителей до 32,7 • 109 клеток/кг приводило к снижению воздушности легочной ткани на 20,6 % (р < 0,05)  по отношению к контрольной группе. Мы считаем, что нагрузка эритроцитов в дозе 32,7 • 109 клеток/кг при использовании НТ АБП приводит к ухудшению состояния микроциркуляторного русла легкого за счет сдавления капилляров интерстициальной жидкостью, а также к нарушению функции альвеоцитов вследствие их компрессии. Кроме того, следует учитывать, что проведение НТ антибиотиков в высоких концентрациях приводит к секвестрации в легочной ткани 10 - 15 % клеток, нагруженных АБП вследствие трансформации и частичного повреждения мембран эритроцитов при экстракорпоральной их обработке. Это также способствует ухудшению локальной гемодинамики и микроциркуляции в легком, что может привести к дополнительному «заболачиванию» воспаленного органа. Данный факт представляет практический интерес для клиники, он должен учитываться при необходимости проведения искусственной вентиляции легких, в сочетании с НТ АБП с высокой концентрацией последних, что требует дополнительного изучения.   

Анализируя полученные данные, следует констатировать, что введение АБП с использованием различных модификаций НТ показало существенные различия как в звеньях транскапиллярного обмена жидкости в легких, так и воздушности легочной ткани. Оптимальным вариантом количества клеток-носителей, не приводящим к существенным изменениям водных сред легких и ВЛТ, следует считать объемную массу в 10,5 • 109 клеток/кг. Превышение данной дозы приводит к значительным изменениям транскапиллярного обмена жидкости в легких и снижению воздушности легочной ткани, которые усугубляют нарушения в аналогичном звене патогенеза локального воспаления.

Изменения водных сред легких и воздушности легочной ткани, процессы секвестрации эритроцитов при использовании различных технологий НТ АБП неразрывно связаны с процессами диффузии и газообмена в легких, а также внутрилегочного шунтирования кровотока. В ряде  исследований [4, 8] было показано, что при реинфузии клеток крови, обработанных антибиотиками, происходит их задержка в легочной ткани. Это приводит к  увеличению  концентрации антибиотика в мокроте и легочной ткани в 4 - 7 раз.

Вместе с тем  известно, что внутрилегочная секвестрация эритроцитов и высвобождение биологически активных веществ из активированных лейкоцитов могут провоцировать интерстициальное легочное воспаление и отек альвеоло-капиллярной мембраны [9]. В связи с данными обстоятельствами весьма актуальным представлялось исследование влияния НТ АБП  на состояние оксигенирующей  функции легких. 

Анализ газового состава артериальной крови и кислотно-основного состояния показал, что внутривенное введение эритромицина и цефотаксима на изотоническом растворе натрия хлорида в использованных дозах не вызывает изменений оксигенирующей функции легких. Во 2-й группе животных также не зарегистрировано изменений параметров газообмена, которые как на исходном этапе, так и через сутки после проведения эксперимента не отличались от аналогичных показателей контрольной группы (табл. 2).

Таблица  2

Некоторые показатели газообменной функции легких  и метаболизма  при проведении направленного транспорта антибиотиков

Показатель

Значения показателей на этапах

исследования,  M ± m

Р

До введения

Через 24 часа

 

1

2

3

4

(контроль, внутривенное введение на физиологическом растворе,  n = 10)

ЧД, мин-1

60,5 ± 3,1

62,3 ± 4,1

> 0,05

pO2,  мм  рт. ст.

101,8 ± 4,7

104,5 ± 5,9

> 0,05

рCO2, мм рт. ст.

30,3 ± 2,9

32,1 ± 4,6

> 0,05

Sat O2, %

96,8 ± 1,9

97,0 ± 1,7

> 0,05

Qs/Qt, %

2,12 ± 0,17

1,85 ± 0,14

> 0,05

Лактат, ммоль/л

2,51 ±  0,17

2,49 ± 0,22

> 0,05

pH, ед

7,291 ± 0,003

7,299 ± 0,004

> 0,05

BE, ммоль/л

- 10,8 ± 0,7

- 9,6 ± 0,8

> 0,05

1

2

3

4

1-я опытная группа (НТ, доза клеток 32,7 · 109/кг,  n = 10)

ЧД, мин-1

66,3 ± 4,5

82,7 ± 6,1

< 0,05

pO2,  мм  рт. ст.

97,3 ± 5,8

82,5 ± 6,9

< 0,05

рCO2, мм рт. ст.

33,5 ± 1,2

28,1 ± 1,8

< 0,05

Sat O2, %

96,2 ± 1,6

94,8 ± 2,0

> 0,05

Qs/Qt, %

3,76 ± 0,28

10,8 ± 1,2%

< 0,01

Лактат, ммоль/л

2,65 ± 0,36

2,73 ± 0,32

> 0,05

pH, ед

7,281 ± 0,004

7,325 ± 0,004

> 0,05

BE, ммоль/л

- 9,8 ± 0,7

- 10,5 ± 1,1

> 0,05

2-я опытная группа (НТ, доза клеток 10,5 · 109/кг,  n = 10)

ЧД, мин-1

64,5 ± 4,8

61,9 ± 5,2

> 0,05

pO2,  мм  рт. ст.

98,8 ± 4,7

101,5 ± 5,9

> 0,05

рCO2, мм рт. ст.

29,4 ± 1,9

28,7 ± 3,4

> 0,05

Sat O2, %

96,6 ± 1,8

96,8 ± 2,1

> 0,05

Qs/Qt, %

4,61 ± 0,22

3,08 ± 0,25

> 0,05

Лактат, ммоль/л

2,31 ± 0,32

2,37 ± 0,27

> 0,05

pH, ед

7,305 ± 0,002

7,302 ± 0,003

> 0,05

BE, ммоль/л

- 10,6 ± 0,5

- 11,0 ± 0,7

> 0,05

Прим.: р - достоверность различий между показателями до НТ и после него.

Введение обработанных АБП аутоэритроцитов животным 1-й опытной группы приводило к незначительно выраженным респираторным нарушениям. Через сутки после проведения НТ отмечалось увеличение ЧД (с 66,3 ± 4,5 до 82,7 ± 6,1 дыханий/мин). Регистрировались снижение рО2 с 97,3 ± 5,8 до 82,5 ± 6,9 (р < 0,05) и увеличение легочного шунтирования с 3,76 ± 0,28  до 10,8 ± 1,2 % (р < 0,01). Увеличение частоты дыхания сопровождалось незначительным снижением рСО2, которое не влияло на уровень рН и ВЕ. Концентрация лактата достоверно не изменялась.

Таким образом,  проведенные исследования показали,  что внутривенное введение АБП на изотоническом растворе хлорида натрия и их НТ с помощью нативных форменных элементов в дозе 10,5 • 109 клеток/кг являются безопасными и не приводят к нарушениям оксигенации. Увеличение дозы клеток-носителей до 32,7 • 109 клеток/кг провоцирует нарушения диффузионной способности легких, проявляющиеся гипоксемией и увеличением внутрилегочного шунтирования (на то, что причиной гипоксемии является нарушение диффузии, а не вентиляции, указывает снижение рСО2 на 16,2 % (р< 0,05) у животных  1-й опытной группы на 2-е сутки после проведения НТ).

Выявленные изменения характера оксигенации соответствуют проявлениям ОРДС, патогенез которого сходен с патогенезом СОПЛ при массивных гемотрансфузиях и операциях с искусственным кровообращением. Как известно, при этих вмешательствах происходит внутрилегочная секвестрация эритроцитов, имеющих морфологические и функциональные изменения клеточной мембраны, а также миграция активированных лейкоцитов в легочный интерстиций [9]. В небольших объемах эти процессы не приводят к каким-либо отрицательным последствиям для организма. Однако при массивных гемотрансфузиях депонирование клеток в микрососудах легких может приводить к нарушениям капиллярного легочного кровотока, сладжу и микротромбозу капилляров. Высвобождение биологически активных веществ из активированных лейкоцитов провоцирует интерстициальное легочное воспаление и вызывает отек альвеоло-капиллярной мембраны [9].

Факт внутрилегочного депонирования клеток крови в капиллярах легких при проведении НТ антибиотиков был установлен в исследованиях, выполненных на кафедре общей хирургии и анестезиологии им. проф. Н.И. Атясова Мордовского госуниверситета. С помощью меченых  форменных  элементов  было показано, что при проведении НТ до 10 - 15 % клеток, нагруженных антибиотиками, секвестрируется в легочной ткани [5]. Предпосылками для такой секвестрации являются изменения мембран эритроцитов, возникающие под влиянием экстракорпоральной обработки антибиотиками в высоких концентрациях. Эти изменения заключаются в повышении жесткости мембраны, снижении ее электроотрицательного заряда, повышении агрегационной и адгезивной активности клеток [5].

Полученные результаты по оксигенирующей функции легких при НТ АБП позволили определить оптимальный безопасный объем клеток-носителей, который можно использовать для насыщения фармакологическими препаратами с целью НТ последних в легочную ткань без нарушения оксигенации.

Заключение

Введение кроликам эритромицина и цефотаксима в ассоциации с аутоэритроцитами (10,5 • 109 клеток/кг) не приводит к существенным изменениям транскапиллярного обмена жидкости и воздушности легочной ткани, не нарушает оксигенирующую функцию легких. Направленный клеточно-ассоциированный транспорт данных  препаратов с помощью аутоэритроцитов в клеточной массе 32,7 • 109 клеток/кг сопровождается увеличением общего объема жидкости в легких за счет интерстициального сектора, нарушениями оксигенации и снижением воздушности легочной ткани.

Рецензенты:

Инчина В. И., доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой фармакологии с курсом клинической фармакологии ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н. П. Огарёва» Минобрнауки России, г. Москва.

Зорькина А. В., доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой поликлинической терапии и функциональной диагностики ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н. П. Огарёва» Минобрнауки России, г. Москва.


Библиографическая ссылка

Гуревич К.Г., Пятаев Н.А., Левина Т.М. ТРАНСКАПИЛЛЯРНЫЙ ОБМЕН ЖИДКОСТИ И ОКСИГЕНИРУЮЩАЯ ФУНКЦИЯ ЛЕГКИХ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МОДИФИКАЦИЯХ НАПРАВЛЕННОГО ТРАНСПОРТА АНТИБИОТИКОВ // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=8502 (дата обращения: 11.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074