Содержание к диссертации
Введение
1. CLASS Обзор литературы CLASS 15
1.1. Современные представления о процессах, происходящих при переломах длинных костей
1.2. Современные представления об этиологии и патогенезе остеомиелита 17
1.3. Роль свободнорадикальных реакций 20
1.4. Роль ПОЛ в патогенезе остеомиелита 28
1.5. Глутатион и ключевые ферменты его метаболизма 31
1.6. Минералы и ферменты 34
1.7. Изучение лабораторных показателей репаративного остеогенеза при травмах длинных костей и их последствиях
1.8. Функциональная активность щитовидной железы 44
ГЛАВА 2. CLASS Материалы и методы исследования CLASS 50
2.1. Характеристика исследуемого материала 50
2.2. Методы исследования 51
ГЛАВА 3. Изучение показателей минерального обмена в сыворотке крови больных с переломами длинных костей бедра и голени
3.1. Кальций-фосфорный баланс 54
3.2. Хлориды 61
3.3. Магний 62
3.4. Медь 65
3.5. Цинк 66
3.6. Железо 68
3.7. Активность кислой и щелочной фосфатаз 70
ГЛАВА 4. Исследование показателей функции щитовидной железы 76
ГЛАВA 5. Исследование продуктов перекисного окисления липидов и показателей обмена глутатиона
5.1. Исследование содержания ДК и МДА в сыворотке крови 82
5.2. Исследование содержания восстановленного глутатиона и основных ферментов его метаболизма 83
ГЛАВА 6. Взаимосвязи между показателями метаболизма минералов, иодтиронинов, продуктов пол и глутатиона у больных с переломами длинных костей и их последствиями 90
Заключение 114
Выводы 125
Список литературы 127
- Глутатион и ключевые ферменты его метаболизма
- Функциональная активность щитовидной железы
- Активность кислой и щелочной фосфатаз
- Исследование содержания восстановленного глутатиона и основных ферментов его метаболизма
Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из важнейших задач современной травматологии является профилактика, ранняя диагностика и лечение гнойных осложнений травм длинных костей. С течением времени актуальность проблемы становится все более значимой из-за роста травматизма, появления новых антибиотикорезистентных штаммов микроорганизмов, расширения видового спектра раневой микрофлоры, изменения общего иммунологического статуса населения, связанного с экологической ситуцией [7, 11, 13, 60, 66,70,87, 116, 126, 131, 146, 152,159, 160,206].
Если в 1975 году частота осложнений открытых переломов костей остеомиелитом составляла 1,4% - 2,4% [109], то по данным 1989-97 годов этот показатель составил 10,7-12,8% [58, 74, 116, 143]. В настоящее время появились публикации, где исследователи приводят более высокие показатели 10-51% [14].
Медицинская реабилитация ортопедо-травматологических больных с хроническим травматическим остеомиелитом (ХТО) является чрезвычайно актуальной проблемой. Свидетельством этому является неуклонный рост числа пациентов с данной патологией, увеличение процента осложнений и неудач, а также выхода больных на инвалидность [14, 67].
Массированное применение антибактериальных препаратов вызывает дополнительную нагрузку на системы поддержания гомеостаза, уже значительно нарушенного патологическим процессом. У больных ХТО выявлены значительные отклонения в химическом и клеточном составе внутренней среды, уровнях почечной экскреции электролитов и продуктов катаболизма, гормональном и иммунологическом статусе этих больных [14, 17, 191].
Посттравматический остеомиелит занимает одно из ведущих мест в структуре различных форм заболевания и составляет 34% [11, 126]. Обращает на себя внимание высокий процент перехода острой формы остеомиелита в хроническую от 24% до 48% [13, 21, 22]. Следует также отметить, что
хронический остеомиелит характеризуется значительными проблемами в лечении, длительным течением с периодическим обострением заболевания [22,46, 130].
Кроме того, эта патология вызывает длительную нетрудоспособность и высокую инвалидизацию больных, частота которой превышает 70 % [32, 58]. По Восточной Сибири и Дальнему Востоку удельный вес посттравматического остеомиелита в структуре инвалидности от травм составляет 13% [96].
В настоящее время, несмотря на применение новых высокоэффективных технологий, проблема лечения посттравматического остеомиелита остается актуальной. В связи с этим представляет теоретический и практический интерес дальнейшее изучение и уточнение существующей теории патогенеза посттравматического остеомиелита, а также поиск новых подходов к лечению, диагностике и профилактике.
Актуальной остается также и проблема контроля и исследования постагрессивных реакций организма, сопровождающих процессы косте-образования [19, 20, 43, 119, 132,133].
Многокомпонентность изменений, происходящих при ХТО, позволяет отнести его к системной патологии, затрагиващей все основные органы и системы организма [15, 70, 122]. Очевидно, что необходим комплексный подход к изучению жизнедеятельности костной ткани современными методами диагностики, позволяющий охарактеризовать основные гомеостатиче-ские показатели [20], в том числе обмен макро- и микроэлементов, гормональный профиль, состояние системы ПОЛ-АОС и др., что позволит выявить важные звенья патогенеза и определить пути патогенетического воздействия при лечении.
В литературе мало сведений об использовании подобных исследований для оценки течения остеомиелита в экологических условиях Восточной Сибири. Наш регион является природным очагом по зобной эндемии. Йодная
недостаточность составляет 20-80%, а дефицит ряда микроэлементов (кальций, сульфаты, хлориды и др.) в почве, воде и продуктах колеблется от 30 до 60% [20, 151]. Кроме того, еще в 1995 году на Международном форуме северных городов в г. Братске впервые обсуждалось определение Иркутской области как зоны чрезвычайной экологической ситуации, а в последующие годы обоснована необходимость разработки целевой комплексной программы для решения данной проблемы [151]. По исследованиям Ангарского института медицины труда эндокринная патология населения Иркутской области превышает общероссийские показатели на 43,9% и есть основания полагать, что это связано не только с йодной недостаточностью (что тоже актуально), но и с неспецифическим действием комплекса вредных веществ на организм [151].
Данное положение подтверждают исследования Г.А.Абушахмановой и М.К.Гайнуллиной, которые считают, что состояние щитовидной железы является одним из чувствительных показателей воздействия на организм токсических факторов производственной среды [2]. При гипофункции щитовидной железы замедляется рост длинных трубчатых костей, регенерация протекает вяло, образуется неполноценный костный регенерат. При гиперфункции происходит декальцинирующее поражение скелета, ведущее к обеднению его минеральными веществами [20, 183, 229].
Активность репаративного процесса носит дискретный характер, рост и развитие - чередующиеся во времени события с длительностью периода около одной недели. Это связано с тем, что в то время как в одних участках скелета преобладают процессы отложения минерального матрикса, в других преобладает его разрушение [3-5, 82, 190, 229]. А.С.Аврунин считает, что последнее является одним из основополагающих элементов структуры пространственно-временной организации функций организма, которая формируется по закону перемежающейся активности, сформулированному Г.Н.Крыжановским [3, 4, 84-86].
Одним из механизмов, обеспечивающих подобные различия метаболизма, является разная чувствительность костных органов к действию гормонов, например, гормонов щитовидной железы (они стимулируют остеокла-стическую резорбцию костной ткани косвенно через регуляцию функции остеобластов). В бедренной кости под влиянием тироксина уменьшается био минеральная плотность, увеличивается концентрация щелочной и тартратре-зистентной кислой фосфатазы, в то время как в поясничных позвонках подобных изменений не наблюдается. Аналогичный эффект, вызываемый ти-реотропином, тоже связан с действием тироксина [6, 148, 200, 239, 257, 273].
Адаптация организма к определенным условиям среды обитания подразумевает формирование его метаболических характеристик с присущими ему пределами нормы реакции. Последние в своем выражении в зависимости от широты или ограниченности индивидуальных параметров колебания обменного профиля позволяют прогнозировать как уровень оптимальных реакций организма на те или иные экстремальные воздействия, так и характеристики течения патологических процессов в условиях травмы, инфицирования и т.д. [20].
Многие исследователи работали в области выяснения механизмов повреждений на клеточном уровне при воспалении [25, 56, 111, 137, 218]. Считают, что значительную роль при этом имеет ишемия тканей - следствие нарушения кровоснабжения и микроциркуляции, что является важным составляющим звеном в патогенезе воспалительного заболевания [68, 125, 162].
Общепринято, что в условиях ишемии активируются процессы пере-кисного окисления липидов (ПОЛ) [10, 25, 56,173, 255].
В нормальных физиологических условиях ПОЛ происходит непрерывно (с определенной интенсивностью для каждой ткани организма) и является одним из видов нормального метаболизма клетки. С ПОЛ связаны: скорость клеточного деления, состояние окислительного фосфорилирования, активация ряда ферментов, синтез прогестерона, простагландинов, тромбоксанов.
Продукты ПОЛ определяют один из первичных механизмов воздействия на чужеродные клетки и составляют важный фактор фагоцитоза [33, 34, 75, 111].
При активации процессов ПОЛ происходит избыточное накопление продуктов пероксидации, что может привести к развитию клеточных изменений, снижению регенераторной способности тканей в очаге воспаления и сказывается на организме в целом. Поэтому часто рассматривают процесс ПОЛ как один из факторов, влияющих на клиническое течение хронического остеомиелита, участвующих в хронизации процесса воспаления [10, 109].
Регуляцию же свободнорадикального окисления и предотвращение избыточного накопления в организме продуктов ПОЛ (альдегидов, кетонов, окисленных жирных кислот и др.) обеспечивает физиологическая антиоксидантная система (АОС). При недостаточности антиоксидантной защиты, вызванной различными эндогенными и экзогенными факторами, процесс пероксидации липидов приобретает неуправляемый характер [95, 109, 202].
В настоящее время в клинической практике лечения остеомиелита редко используется биохимическая диагностика по показателям, определяющим активность ПОЛ и состояние АОС [109, 154].
В связи с вышесказанным особое внимание заслуживает система глута-тиона, которая играет основную роль в работе АОС [77, 92]. Система глу-татиона задействована во многих фундаментальных клеточных функциях: биосинтезе дезоксирибонуклеотидов, активности ферментов, защите от пере-кисных процессов и ксенобиотиков и др. [69,92 - 94].
В последние годы установлено значение глутатиона для воспалительных процессов, реакций острой фазы, функций иммунной системы, регуляции матричных синтезов и пролиферации, а также реакции на инфекционные агенты. Повреждение тканей стимулирует перекисные процессы, что через транскрипционные факторы активирует вначале гены раннего ответа, а затем
- многие "поздние" гены, определяющие синтез цитокинов. "Поздние" гены запускают воспалительные и иммунные процессы. Глутатион же тормозит всю эту последовательность реакций [171, 215, 284]. Есть основания полагать, что реакции системы глутатиона включаются и при переломах костей, а воздействие на эту систему может дать полезный лечебный эффект.
Таким образом, в настоящее время до конца не изучены закономерности и механизмы ответных реакций организма при переломах костей, как ос-ложненых, так и не осложненных остеомиелитом, в частности, нет четкого представления об изменениях йодтирониновой функции щитовидной железы, реакции системы глутатиона, а также не изучены взаимосвязи между обменом минералов, йодтиронинов, продуктов ПОЛ и показателями системы глутатиона при костной патологии. В целом это и определило основную цель работы.
Цель исследования; Выявление закономерностей и механизмов изменения обмена минералов, йодтиронинов, прооксидантных и антиоксидантных процессов и определение их взаимосвязи у больных с неосложненными и осложненными переломами длинных костей.
Для решения поставленной цели последовательно решались следующие задачи.
Задачи исследования:
Выявить закономерности изменения минерального обмена у больных с переломами длинных костей, осложненных и неосложненных остеомиелитом, а также у больных со сросшимися переломами и ХТО.
Исследовать йодтирониновую функцию щитовидной железы при переломах длинных костей, осложненных и не осложненных остеомиелитом.
Определить сдвиги в содержании продуктов перекисного окисления липидов: диеновых конъюгатов и малонового диальдегида, а также показателей системы глутатиона: глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы, глу-татионтрансферазы и восстановленного глутатиона у больных с патологией
длинных костей.
4. Исследовать взаимосвязи между содержанием в сыворотке крови минералов, йодтиронинов, продуктов ПОЛ и состоянием системы глутатиона при осложненных и не осложненных переломах костей бедра и голени. Новизна исследования:
Впервые выявлены изменения исследуемых гомеостатических показателей, характерные для катаболической фазы репаративного остеогенеза в условиях неосложненной и осложненной остеомиелитом травмы, определены пути формирования компенсаторно-приспособительных реакций, развивающихся при переломах длинных костей.
Приоритетными являются данные об изменении йодтирониновой функции щитовидной железы и возможном нарушении конверсии тироксина в трийодтиронин у больных с переломами длинных костей, а также результаты, свидетельствующие об ослаблении обратной отрицательной связи в системе гипофиз-щитовидная железа у пациентов с переломами бедра и голени, осложненными остеомиелитом.
Доказана тесная зависимость между уровнем активности процессов пероксидации и антиоксидантной защиты, а также впервые выявлены сдвиги в системе глутатиона в зависимости от клинического варианта костной патологии.
Новыми являются данные о взаимосвязях между показателями обмена минералов, йодтиронинов, продуктов пероксидации и системы глутатиона при неосложненных и осложненных переломах бедра и голени.
Предложены концептуальные схемы развития патологических процессов и взаимодействия элементов их составляющих при переломах длинных костей, осложненных и не осложненных остеомиелитом.
Обосновано применение дополнительных критериев диагностики развития остеомиелита: возрастание концентрации Mg, Си, Zn, ДК, МДА, уменьшение содержания Са в сыворотке крови, а также снижение уровня восстановленного
Глутатион и ключевые ферменты его метаболизма
Выделяют четыре линии защиты от АФК и вторичных продуктов окси-дативной модификации: 1) СОД, 2) ГПО и каталаза, 3) ГПО и ГТ-зы, 4) ГТ, глиоксалаза, формальдегиддегидрогеназа, хинонредуктаза, альдегиддегидро-геназа, эпоксидгидролаза [196, 226, 234, 244].
Основную роль в работе АОС играет система глутатиона, так как она функционирует на трех линиях ферментативной защиты [63, 92, 184, 185, 258, 274]. Кроме того, глутатион поддерживает активности ферментов, других белков и мембран, участвует в биосинтезе ДНК и пролиферации, в ре-докс-регуляции, обмене эйкозаноидов, метаболизме ксенобиотиков, повышает резистентность клеток к вредным воздействиям и др. [93, 195, 199, 209, 216, 230, 235, 236, 238, 249, 268, 282].
Различают обратимые и необратимые реакции глутатиона (иначе восстановимые и невосстановимые потери).
Восстановимые потери - это образование GSSG, GSSR и S-ацилов. Последние легко гидролизуются с регенерацией GSH, т.е. GSH играет здесь роль кофермента. GSSR в конечном счете переходят в GSSG. Ключевым для обратимости является восстановление GSSG в GSH: GSSG + NADPH + ЇҐ - 2GSH + NADP . Эту реакцию катализирует ГР (К.Ф. 1.6.4.2). ГР высоко специфична к своим субстратам. Поэтому накопление GSSG всегда вызывает его активное восстановление ГР. В клетке ГР в основном локализована в ци-тозоле, но имеется и в митохондриях, ядрах, микросомах. Основное биологическое значение ГР заключается в поддержании высокого уровня GSH и низкого GSSG и, следовательно, высокого отношения GSH/GSSG. Так как все свои основные функции (кроме реализуемых ГГТ) глутатион выполняет в восстановленной форме, работа ГР необходима. Она позволяет значительно уменьшить потребность в синтезе GSH [93, 278].
Важность и эффективность функционирования ГР подчеркивается тремя основными фактами: 1) скорость восстановления GSSG в большинстве, тканей выше, чем синтеза GSH. 2) в клетке GSH резко преобладает, 3) ГР утилизирует больше NADPH, чем другие реакции. Другая важная функция ГР -поддержание низкого уровня GSSG, который влияет на активность многих ферментов [93].
По сути GSH выполняет функцию восстановительного переносчика, который передает водород с NADPH на различные субстраты в редуктивной цепи. Очевидно, что ГР необходима для работы этой цепи и цикличности функционирования сопряженных ферментных систем: она эффективно обеспечивает восстановимость окислительных потерь GSH [93].
Невосстановимые потери - это превращение глутатиона в метаболиты, из которых его нельзя регенерировать, поэтому поддержание пула GSH возможно только путем его синтеза de novo. Эти потери - результат функционирования двух ферментов ГТ (К.Ф. 2.5.1.18) и ГГТ (К.Ф. 2.3.2.2). В большинстве реакций, катализируемых ГТ образуются тиоэфиры (конъюгаты глутатиона GSR), при этом GSH теряется необратимо [264, 267, 270]. GSR более гидрофильны и поэтому легче выводятся из организма, чем исходные вещества. Кроме того, они становятся субстратами ГГТ, которая катализирует пе -33 ренос у-глутамильного остатка на нуклеофильные акцепторы. ГГТ запускает у-глутамильный цикл, осуществляющий распад GSH на аминокислоты и его ресинтез, являясь не только первым, но и лимитирующим ферментом катаболизма GSH [93, 232, 256].
Кроме метаболизма, в организме млекопитающих существуют процессы экспорта целых молекул GSH, GSSG и GSR из клеток. Это тоже невосстановимые потери. Экспорт GSH увеличивается при повышении температуры и происходит как за счет внутриклеточных запасов, так и вновь синтезированного GSH.
Пероксидный стресс, т.е. избыточное накопление в клетке активных форм кислорода, в том числе Н202, стимулирует функционирование ГПО (К.Ф. 1.11.1.9) и в результате приводит к накоплению GSSG и его усиленному экспорту из клеток. Это же наблюдается при ингибировании ГР или дефиците NADPH [188, 189, 220].
В межорганном обмене глутатиона в основном участвуют печень и почки. Печень, концентрация GSH в которой очень высока, постоянно выделяет его в оттекающую кровь, а почка постоянно его захватывает. GSH плазмы крови - это вновь образованный и выделенный в кровь пептид, который транспортируется к месту своей деградации - почкам [93, 185].
Изменения концентрации GSH в тканях происходят при очень многих состояниях и воздействиях. Голод снижает содержание GSH в печени крыс и мышей. Близок эффект дефицита белка и серосодержащих аминокислот.
Курсовое введение фенобарбитала индуцирует ГР, ГГТ и особенно ГТ. Индукция ГПО и ГТ отсутствует [78]. Необходимо также отметить, что некоторые препараты, широко применяемые для предоперационной подготовки и при дальнейшем лечении больных с костными травмами влияют на систему глутатиона, например, 5-аминосалицилаты ингибируютГТ [78, 221].
Иодтиронины не влияют на активность ГГТ, данные о их воздействии на активность ГР и ГТ неоднозначны. Активация ГПО может быть причиной накопления в органах и крови GSSG.
Биологические следствия активации ГПО и ГТ могут включать: 1) увеличение устойчивости к пероксидному стрессу; 2) увеличение устойчивости к ксенобиотикам; 3) поддержание восстановленного состояния сульфгид-рильных ферментов и других белков (концентрация тиолов действительно увеличивается за счет дисульфидов); 4) увеличение синтеза лейкотриена С (это явление установлено при стрессе) [16, 93].
Функциональная активность щитовидной железы
Помимо минерального обмена при костных травмах представляет интерес и исследование состояния щитовидной железы. Состояние щитовидной железы является одним из чувствительных показателей воздействия на орга -45 низм токсических факторов [2]. Основная функция йодтиронинов у взрослых - повышение поглощения кислорода. Тиреоидные гормоны интенсифицируют процессы, связанные с образованием и освобождением энергии, ионный транспорт, в физиологических концентрациях они контролируют (через влияние на генетический аппарат) синтез ряда клеточных белков (в том числе ферментов), оказывая в целом выраженное протеоанаболическое действие. Существенное значение имеет при этом также стимулирующее действие на секрецию и эффекты соматотропного гормона. Высоким концентрациям Т3 и Т4 свойственно, наоборот, белковокатаболическое действие: активация протеаз, распада белков, глюконеогенеза из аминокислот, повышение уровня остаточного азота и усиленное выделение его с мочой. Тз и Т4 влияют также на жировой, липидный и углеводный обмены, водно-электролитный баланс, обмен медиаторов, ферментов, витаминов и др. Они влияют на систему кроветворения, стимулируя гемопоэз, на скелетную мускулатуру, печень, надпочечники и др. [26, 27,30, 134, 135] (рис. 2).
Тиреоидные гормоны индуцируют митохондриальную альфа-глицерофосфатдегидрогеназу, что, возможно, связано с их действием на поглощение кислорода. Йодтиронины индуцируют синтез белков путем активации механизма генной транскрипции [1, 40, 49, 97, 164, 165, 279]. Тироидные гормоны сенсибилизируют рецепторы остеокластов к действию паратиреоидного гормона за счет увеличения их количества [113].
Предполагается прямое влияние тироксина на функцию остеобластов [40, 50, 211]. По данным Аврунина с соавт. гормоны щитовидной железы стимулируют остеокластическую резорбцию костной ткани (косвенно через регуляцию функции остеобластов) [6].
При гипотиреозе происходит усиление костной резорбции [107].
В результате длительного патологического процесса (инфекция, травма, голодание, операционный стресс и т.д.) у больных может наблюдаться синдром «низкого ТЗ», когда пациенты с нетиреоидной патологией нуждаются в низком уровне энергетического метаболизма, что может свидетельствовать о компенсаторных процессах в организме в условиях эндемичного дефицита йода.
Активность репаративного процесса носит дискретный характер, рост и развитие - чередующиеся во времени события с длительностью периода около 1 недели. Это связано с тем, что в то время как в одних участках скелета преобладают процессы отложения минерального матрикса, в других преобладает его разрушение [3, 4, 82]. Одним из механизмов, обеспечивающих подобные различия метаболизма, является разная чувствительность костных органов к действию гормонов, в том числе гормонов щитовидной железы (они стимулируют остеокластическую резорбцию костной ткани косвенно через регуляцию функции остеобластов). В бедренной кости под влиянием тироксина уменьшается биоминеральная плотность, увеличивается концентрация щелочной и тартратрезистентной кислой фосфатазы, в то время как в поясничных позвонках подобных изменений не наблюдается. Аналогичный эффект, вызываемый тиреотропином, тоже связан с действием тироксина [6, 194,257,273].
Возможный дисбаланс между Т4 и Т3 отражается на функционировании органов-мишеней [12]. Кроме того, поскольку Т3 - активный акцептор активных форм кислорода, из-за нарушения соотношения между Т4 и Т3 может невольно повредится равновесие перекисного гомеостаза. Особенно вероятны подобные сдвиги в местностях с дефицитом Se [12, 189, 196, 234].
Таким образом, йодтиронины влияют на все основные функции организма, при гипотиреоидных состояниях снижается активность ферментных систем тканевого дыхания, происходит интенсификация процессов ПОЛ [63].
Интересно отметить, что среди известных эффектов селена помимо его необходимости для активности ГПО отмечается его участие (в составе дейо-диназы) в преобразовании тироксина (Т4) в трийодтиронин (Т3), а также отмечают высокую вероятность участия этого биотика в патогенезе йоддефи-цитных состояний. Резкий подъем концентраций тироксина с одновременным достоверным уменьшением количества трийодтиронина при йоддефи-цитных состояниях, Л.В. Аникина с соавторами объясняют угнетением скорости конверсии Т4 в Т3 из-за подавления активности йодтиронин-5 -дейодиназы (Se-coдержащего фермента) [12, 196, 234].
Активность кислой и щелочной фосфатаз
При изучении активности щелочной и кислой фосфатаз в сыворотке крови обнаружено, что в обеих группах больных с консолидирующимися переломами наблюдалось повышение активности как щелочной, так и кислой фосфатаз по сравнению с контролем, что не противоречило данным литературы [89, 90, 147, 266]. У больных с неинфицированными переломами (I группа) общая активность ЩФ превышала контрольные величины на 19 %, а у больных с ХТО (II группа) - на 35 % (табл. 7, рис. 5). Активность КФ у больных I группы возрастала в 1,5, а у больных II группы - в 1,9 раза. Тем не менее, у всех обследованных больных общая активность ферментов не превышала нормальных величин, приводимых в инструкциях к тест-наборам.
У больных со сросшимися переломами и рецидивирующим ХТО (III группа) по сравнению с контрольными величинами активность ЩФ была на 32% выше, а активность КФ - значимо от контроля не отличалась (табл. 7, рис. 5).
Значимой разницы между группами больных по общей активности ЩФ выявить не удалось, но в III группе различия со значениями I группы приближались к уровню значимости.
При исследовании изоферментных фракций ЩФ выявлено, что в I и II группах увеличение общей активности ЩФ определялось ее термолабильной фракцией, которая составила 66-68 % от общей активности (табл.7, рис. 5). Вероятно, это можно расценивать как благоприятный признак, так как именно в термолабильную фракцию входит костный изофермент, составляя основную ее часть. Термостабильная фракция ЩФ у больных этих групп находилась на более низком уровне по сравнению с контрольной группой.
Таким образом, видимо, нарастание активности термолабильной фракции ЩФ у больных с консолидирующимися переломами бедра и голени происходило за счет уменьшения активности термостабильной фракции, основную часть которой составляет печеночный изофермент. Возможно, таким образом «экономятся» ресурсы белкового синтеза. Повышение активности костной щелочной фосфатазы может свидетельствовать о возросшей активности или пролиферации остеобластов [64, 65, 115, 123].
В III группе увеличение общей активности ЩФ также связано с возрастанием термолабильной фракции, но в этой группе возрастание костной фракции ЩФ уже не так выражено и существенный вклад вносит возрастание термостабильной фракции (рис. 5). Следует заметить, что только у больных III группы отмечено увеличение активности термостабильной фракции ЩФ, в то время как в I и II группах активность термостабильной фракции ЩФ по сравнению с контрольными величинами уменьшалась.
В группе со сросшимися переломами и ХТО наблюдалась высокая активность общей ЩФ и ее термостабильной фракции, а также самая низкая - термолабильной фракции ЩФ, что свидетельствует о том, что у этих больных активность ЩФ в отличие от больных первых двух групп возрастает за счет обеих фракций и больший вклад, вероятно, вносит печеночный изофермент, увеличение активности которого может быть результатом длительно текущей инфекции, интоксикации, лечения антибиотиками и другими лекарственными препаратами.
Повышение активности костного изофермента ЩФ с определенной долей уверенности может свидетельствовать только об активном метаболизме костной ткани и трудно оценить прогноз сращения кости, так как повышение активности костной ЩФ «происходит не только в условиях интенсивного роста костной ткани, но и при ее разрушении» [64, 65]. Однако следует заметить, что группы с различными формами костной патологии по активности термолабильной фракции ЩФ существенно отличались друг от друга. Так, при переломах, осложненных ХТО (группа II) доля активности термолабильной ЩФ ниже на 3,8 % по сравнению с группой I (неинфицированные переломы), т.е. при присоединении ХТО при консолидирующемся переломе активность термолабильной ЩФ убывает, хотя в абсолютных единицах активности различия между этими группами не достигали уровня значимости.
Таким образом, у всех больных с изучаемой костной патологией по сравнению с контрольным уровнем отмечалось возрастание активности термолабильной фракции ЩФ, наиболее выраженным оно было у больных с консолидирующимися переломами. У больных III группы по сравнению с контролем при значимом повышении абсолютных значений активности термолабильной фракции ЩФ обнаружено снижение ее доли от активности фракции.
Если по активности термолабильной фракции I и II больных значимо не различались, то по доле этой фракции от общей активности фермента эти различия выявлены: у больных с консолидирующимися переломами, осложненными ХТО доля термолабильной фракции ЩФ была несколько снижена по сравнению с аналогичной группой больных без ХТО (см. табл. 7).
Таким образом, по изменению активности щелочной и кислой фосфатаз у больных с травмами длинных костей и их последствиями обнаружено следующее:
у всех больных с консолидирующимися переломами костей бедра и голени активность щелочной и кислой фосфатаз выше, чем в контрольной группе; при консолидирующихся переломах (как осложненных, так и не осложненных ХТО) повышение активности ЩФ происходит за счет возрастания ее термолабильной фракции и частичного убывания активности термостабильной фракции; длительное течение ХТО вызывает повышение активности ЩФ за счет ее термостабильной фракции даже после сращения перелома.
Таким образом, в результате комплексного обследования выявлено, что независимо от наличия или отсутствия гнойных осложнений при консолидирующихся переломах бедра и голени в сыворотке крови происходит увеличение концентрации неорганических фосфатов, снижение содержания хлоридов и железа, уменьшение соотношения Са/Р, а также увеличение активности кислой фосфатазы и ЩФ за счет ее термолабильной фракции.
Исследование содержания восстановленного глутатиона и основных ферментов его метаболизма
Данные, полученные при исследовании в сыворотке крови восстановленного глутатиона и основных ферментов его метаболизма у больных с костной патологией представлены в таблице 10.
В эритроцитах и плазме здоровых людей активны все 3 фермента метаболизма глутатиона. При этом обычный ряд активности в эритроцитах: ГПО ГТ = ГР, а в плазме: ГПО ГР ГТ [77,92, 93].
При сравнении с контрольной группой общими изменениями для больных с костной патологией независимо от наличия или отсутствия гнойной инфекции было снижение активности ГР в плазме (в среднем на 39 45 %) и снижение активности ГТ и ГР в эритроцитах в среднем на 57 - 58 % и 52 - 58 %, соответственно.
Для группы больных с не осложненными травмами длинных костей (I группа) было характерно увеличение концентрации GSH как в плазме, так и в эритроцитах по сравнению с контрольной группой (на 60 и 66 %, соответственно), а также увеличение активности ГПО в эритроцитах в 2,3 раза. При этом была снижена активность ГР как в эритроцитах (на 52 %), так и в плазме (на 45 %) и ГТ в эритроцитах (на 57 %).
У больных с консолидирующимися переломами, осложненными ХТО (II группа), отмечено снижение концентрации GSH в эритроцитах на 57% (в 2,3 раза) по отношению к группе больных с неинфицированной травмой. Кроме того, при сравнении групп больных с консолидирующимися переломами, осложненными и не осложненными ХТО (I и II группы), выявлено снижение активности ГПО в эритроцитах у больных II группы в 1,8 раза. Различия в активности ГПО плазмы приближались к уровню значимости (р = 0,087).
При исследовании показателей больных III группы при сохранении уже описанных изменений, характерных для присоединения остеомиелита выявлены еще более глубокие изменения параметров системы глутатиона: снижение активности ГТ в плазме по сравнению с контролем становилось значимым; был снижен уровень GSH как по сравнению с больными I группы, так и с контрольными величинами и, кроме того, отсутствовало увеличение активности ГПО эритроцитов: ее уровень был снижен в 2,2 раза по сравнению с уровнем I группы и не отличался от контроля.
Таким образом, при неосложненных переломах костей бедра и голени в эритроцитах происходит активация ГПО и, следовательно, восстановления перекисей, но это не приводит к снижению концентрации восстановленного глутатиона, несмотря на сниженную активность ГР. При присоединении остеомиелита отсутствует активизация ГПО, но концентрация GSH снижена. Причиной этого, очевидно, является изменение синтеза глутатиона: при отсутствии остеомиелита он увеличен, а при наличии ХТО - снижен. Данные факты могут сказываться на клиническом течении репаративных процессов.
Поскольку в эритроцитах у больных I группы уровень GSH значимо превышает контрольные значения, а активность ГР и ГТ снижена как в плазме, так и в эритроцитах, то можно предположить, что в данном случае может иметь место более активный синтез GSH при угнетении его восстановления. Несомненно, что при присоединении ХТО резервы для синтеза GSH могут быть исчерпаны, а поскольку при сохранении угнетения активности ГР восстановление глутатиона из его окисленной формы затруднено, развивается его дефицит не только в плазме, но и в эритроцитах.
Таким образом, получены данные в пользу того, что при неосложненных переломах костей бедра и голени в эритроцитах происходит активация ГПО и, следовательно, восстановления перекисей, но это не приводит к снижению концентрации восстановленного глутатиона несмотря на сниженную активность ГР. При присоединении остеомиелита отсутствует активация ГПО, но концентрация GSH снижена. Причиной этого может являться изменение синтеза глутатиона: при костной травме в отсутствие остеомиелита он увеличен, а при наличии ХТО - снижен. Данные факты могут сказываться на клиническом течении репаративных процессов.
Наиболее общими изменениями в системе глутатиона, характерными для всех групп больных с костной травмой, были снижение активности ГР в плазме и эритроцитах и ГТ в эритроцитах. Кроме того, мы выявили сдвиги, специфичные для каждой клинической группы: при неосложненных переломах - увеличение активности ГПО в эритроцитах и концентрации GSH в плазме и эритроцитах, у больных с ХТО - уменьшение активности ГТ в плазме при отсутствии увеличения хотя бы одного показателя в эритроцитах и плазме. Концентрация ДК и МДА в сыворотке крови не изменяется при неосложненных переломах, но увеличивается при наличии остеомиелита, что совпадает с развитием нарушений в системе глутатиона.
Таким образом, при неинфицированных переломах в эритроцитах происходит накопление GSH на фоне увеличения активности ГПО. Это, очевидно, благоприятная защитная реакция, направленная на снижение активных форм кислорода и оксидативной модификации макромолекул. Однако одновременно снижается активность двух важных ферментов метаболизма глутатиона - ГТ и ГР, что связано, вероятно, со снижением их синтеза. Уменьшение активности ГТ, важного фермента детоксикации, в зависимости от количества поступающих ксенобиотиков может приводить к накоплению токсических веществ, в том числе перекисей, что может способствовать хронизации и утяжелению процесса. При более тяжелых состояниях - травмах с присоединением остеомиелита в эритроцитах не увеличивается ни один показатель, и три из четырех уменьшаются. Это свидетельствует, очевидно, об угнетении системы глутатиона. Снижение концентрации GSH может быть связано как с уменьшением его синтеза, так и снижением активности ГР, восстанавливающей глутатион из его окисленной формы.
Накопление при неинфицированной травме в плазме крови GSH -следствие его вымывания из клеток. Закономерное снижение в плазме больных с костной травмой активности ГР, а при присоединении ХТО и ГТ -результат, вероятно, меньшего поступления из клеток, в которых активность ферментов снижена.
Таким образом, как при неосложненных, так и при осложненных остеомиелитом переломах длинных костей частичное угнетение системы глутатиона может быть вызвано нарушением синтеза белков. При неосложенных переломах возрастание концентрации восстановленного глутатиона в эритроцитах и плазме и активности ГПО в плазме является защитной реакцией, предупреждающей аккумуляцию метаболитов пероксидации, тогда как с развитием гнойных осложнений нарастающее угнетение системы глутатиона способствует накоплению диеновых конъюгатов и малонового диальдегида в сыворотке крови.
Обнаруженные нами сдвиги расширяют представления о патогенезе изученных заболеваний и могут использоваться в комплексной диагностике и для оценки тяжести процесса. Очевидно, состояние системы глутатиона должно учитываться при костных травмах. Можно предположить целесообразность коррекции угнетения антиоксидантной системы при помощи направленных воздействий на обмен глутатиона.
