Метаболизм и посттравматическая адаптация

Совершенно очевидно, что дальнейший прогресс в лечении пострадавших с тяжелыми механическими травмами невозможен без четкого представления о глубинных механизмах длительно протекающих патобиохимических процессов, вызванных тяжелыми повреждениями и их последствиями (кровопотерей, повреждением жизненно важных органов, эндотоксикозом и др.).

Общим для всех механических травм является развитие посттравматической адаптационной реакции с характерной периодизацией: начальный период (1—2 сутки) — срочная, но несовершенная адаптация, следующий период — долговременная, более совершенная и устойчивая адаптация. Переход от срочной адаптации к долговременной представляет важный промежуточный период, в котором закладываются основы долговременной адаптации. Продолжительность переходного периода определяется тяжестью травмы, клиническим состоянием пострадавших, характером течения травматической болезни [32].

Срочная адаптация реализуется мгновенно путем включения стресс-реакции. Она протекает на пределе возможностей и сопровождается мобилизацией энергетических ресурсов организма за счет перераспределения их в интересах органов и тканей главных функциональных систем адаптации — ЦНС, системы дыхания и кровообращения. Потенцируется работа функциональных систем адаптации путем активации процессов перекисного окисления липидов в клеточных мембранах этих органов [27].

В периоде срочной адаптации и частично в переходном периоде посттравматической адаптационной реакции преобладают катаболические процессы. При этом основным эндогенным источником энергии, помимо жиров, являются мышечные белки (около 20 %) [105]. Увеличение распада белков скелетных мышц тесно связано с процессами глюконеогенеза, урогенеза, а также с усилением белкового синтеза в печени, слизистой оболочке кишечника, костном мозгу, лейкоцитах [б, 9. 26, 37, 47]. Факторами активации синтеза белков являются инсулин и цитоплазматический лейцин. Поскольку в организме не имеется протеинового запаса, то получение энергии посредством белкового катаболизма не может считаться экономичным.

Известно, что ряд органов и тканей (ЦНС, клетки крови, лимфатическая система, эпителий клубочков и др.) являются абсолютно глюкозозависимыми и одновременно абсолютно инсулинзависимыми. Покрытие их потребности в глюкозе происходит за счет новообразования глюкозы (глюконеогенеза) в печени из эндогенных продуктов распада глюкозы, глицерина и в 50—60 % — из аминокислот различных протеинов. Гормональная регуляция глюконеогенеза фиксирована именно на этом органе. В то же время способность печени утилизировать глюкозу полностью блокируется. Основываясь на этом свойстве печени и в целях экономии эндогенного протеина некоторые авторы [61] предлагают в качестве субстратов для глюконеогенеза использовать хорошо усваиваемые печенью соединения ксилита или сорбита с обязательным добавлением инсулина.

В периоде срочной адаптации повышена усвояемость жира из жировых депо. Активация липолиза ведет к образованию глицерина и свободных жирных кислот (СЖК) — донаторов энергии для скелетных и сердечной мышц, висцеральных органов, в том числе печени.

Использование СЖК сопряжено с повышенным потреблением кислорода. При его дефиците утилизация СЖК нарушается, происходит их накопление, инициирующее ряд патологических процессов:

жировое перерождение печени, повреждение клеточных мембран, жировую эмболию и др. Введение малых доз инсулина и больших количеств глюкозы в этих условиях может явиться эффективной, тормозящей липолиз и протеолиз мерой.

Таким образом, эволюционно сформированная, направленная на выживание организма в экстремальных условиях реакция срочной адаптации реализуется в приоритете энергетического обмена над пластическим, катаболизма над анаболизмом. Условия наибольшего энергетического обеспечения этого периода могут считаться при сочетанной травме наиболее благоприятными для выполнения необходимых хирургических вмешательств при адекватном анестезиологическом пособии, предотвращающем срыв адаптационных механизмов. Такое мнение подтверждается тем, что первые клинические проявления осложненного течения травматической болезни возникают, как правило, не в периоде срочной адаптации (1—2 сутки), а позже — в промежуточном периоде адаптационной реакции (с 3 суток после травмы).

Структурная основа долговременной саморегулируемой адаптации формируется при ведущей роли катехоламинов и глюкокортикоидов, соотношения инсулина и глюкагона. Этот период характеризуется более экономной реакцией организма, направленной на поддержание функций, снижением активности стресс-рилизинг систем, катаболических процессов и, напротив, активацией анаболических механизмов.

Степень выраженности стресс-реакции, сроки формирования долговременной адаптации (так называемая цена адаптации) определяются характером травмы, ее тяжестью. Так, возникающие уже в первые часы после травмы биохимические и иммунные изменения более значительно выражены при сочетанных травмах с нетяжелыми черепно-мозговыми повреждениями. Об этом свидетельствуют повышение в плазме крови уровня кортизола на 130 % относительно верхней границы нормы и на 100 % относительно данных, полученных при изолированных травмах- увеличение активности аспартатамино-трансферазы на 327 %, аланинаминотраферазы на 170 % по сравнению с нормой и на 230 % и 30 % соответственно по сравнению с показателями активности аминотрансфераз при изолированных повреждениях. Обращает на себя внимание то, что катаболизм тканевых белков, а также нарушение белкового синтеза, отмечавшиеся у всех пострадавших. усиливались с увеличением тяжести травмы. Наиболее низкий уровень общего белка и альбуминов и, напротив, более высокая концентрация небелкового азота в крови определялись в первые двое суток при тяжелых (ВПХ-П 1—12 баллов) и крайне тяжелых (ВПХ-П > 13 баллов) повреждениях. В последующем, независимо от тяжести повреждения, происходило снижение напряжения гормональной и метаболической активности до ее нормализации-при изолированных травмах и при сочетанных травмах средней степени тяжести (ВПХ-П < 0.9 баллов) — на 7 сутки, при травмах тяжелых и крайне тяжелых — на 10—15 сутки травматической болезни.

У пострадавших с сочетанными травмами отмечалась более выраженная интенсивность перекисного окисления липидов. На фоне пролонгированного резкого снижения общей антиокислительной активности крови и ее отдельных звеньев — небелковых SH-групп. церулоплазина, активности супероксиддисмутазы. Лимитирующих процессы ПОЛ, определялось значительное повышение активности мембранной фосфолипазы, содержания малонового диальдегида (МДА) диеновых конъюгат, особенно при тяжелых и крайне тяжелых травмах. Так. при травмах средней тяжести (ВПХ-ГКО.9 баллов) содержание SH-групп спустя 1—2 часа после травмы составляло 60 % от нормальной величины, в первые сутки — 30 %. при крайне тяжелых травмах (ВПХ-П>13 баллов) — соответственно 11 и 5 %. Обращало на себя внимание и то, что при отчетливом увеличении активности тех компонентов антиокислительной системы, которые обеспечивают разрушение образующихся перекисей — протопорфирина IX (в 2 раза) и каталазы (в 15 раз), чаще определялось благоприятное течение травматической болезни. При менее значительном увеличении их уровня отмечались различные осложнения, а при резком снижении до величин, соответствующих нижней границе нормы, — летальный исход.

Снижение емкости антиоксидантной системы (АОС) резко пролонгировало усиление посттравматической интенсификации ПОЛ. Только к 21—30 суткам показатели ПОЛ и АОС нормализовались, за исключением МДА, содержание которого, даже спустя 1.5 года после выписки, оставалось на уровне, в 1.5 раза превышающем нормальный (р<0.05). В эти же сроки у пострадавших отмечался иммунодефицит и у 40 % из них диагностировали различные осложнения. Применение антиоксидантов, в том числе тиоловых. в лечении пострадавших снижало выраженность посттравматических иммунных расстройств.

Глубина и продолжительность метаболических и иммунных нарушений при тяжелой сочетанной травме тесно связаны с тяжестью шока и длительностью неустраненной гиповолемии. Иными словами, на метаболизм и состояние функциональных систем оказывают влияние не только тяжесть самого повреждения и объем кровопотери, но и последствия гипоперфузии тканей — гипоксия, вторичные нарушения метаболизма, высвобождение гуморальных и клеточных медиаторов травмы, то есть все то, что в итоге определяет тяжесть клинического состояния пострадавшего в первые часы после травмы. Так, при компенсированном состоянии (ВПХ-СП 12—20 баллов), при шоке I—II степени, при относительно быстрой стабилизации гемодинамики с помощью инфузионной терапии наблюдались умеренные биохимические и выраженные иммунные изменения. В первые двое суток уровень АКТГ в крови в 2 раза, а кортизола в 1.2 раза превышал нормальные значения, активность аспартатаминотрансферазы (ACT) увеличивалась на 193 %. Содержание общего белка в течение 7 суток составляло 84—86 % от средней величины нормы. Число лимфоцитов было снижено на 68 %, Т-лимфоцитов — на 77 %. Если осложнения не развивались, то к 10—15 суткам определялась нормализация большинства показателей. Следует отметить, что компенсированное состояние у пострадавших с тяжелой сочетанной травмой при поступлении наблюдалось не чаще 14 %, в основном диагностировали субкомпенсированное (60 %) или декомпенсированное (26 %) состояние.

При субкомпенсированном состоянии (ВПХ-СП 21—30 баллов), относительной стабилизации жизненно важных функций и основных параметров гомеостаза изменения гормонального уровня, метаболизма и иммунологической активности были идентичны изменениям, определяемым при компенсированном состоянии. Однако имелось отличие, заключавшееся в большей выраженности стресс-реакции (повышение концентрации глюкозы на 60 %, активности ACT — на 250 %) и продолжительности возникших нарушений.

При декомпенсированном состоянии (ВПХ-СП 30 баллов), шоке III—IV степени, нестабильности жизненно важных функций и основных параметров гомеостаза, когда нестабильность гемодинамики удерживалась в течение 1—2 суток, уровень АКТГ в крови в 3.3 раза, а кортизола — в 7.7 раза превышал нормальные значения и соответственно в 1.3 и 6.3 раза — концентрации АКТГ и кортизола, определяемые при компенсированном состоянии. Отмечалось значительное (278 %) повышение активности ACT. резкое (на 40 %) снижение содержания общего белка. Даже спустя 10 суток от момента травмы уровень белка составлял не более 80 % от средней величины нормы. При декомпенсированном состоянии биохимические нарушения и иммунодепрессия имели пролонгированный характер, что оказывало значительное влияние на клиническое течение и исход травматической болезни. Так, у 75 % пострадавших с декомпенсированным состоянием при поступлении в последующем отмечались осложнения, в 50 % случаев приведшие к летальному исходу (при компенсированном состоянии эти показатели составили соответственно 34 и 3.5 %).

Таким образом, динамика посттравматических изменений эндокринной системы и метаболизма, а также сроки наступления нормализации показателей этих систем свидетельствуют о том, что адаптационная реакция, развивающаяся после тяжелых сочетанных травм, резко отличается степенью напряжения и продолжительностью периодов: срочная адаптация — I—2-е сутки (при изолированной травме также I—2-е сутки)- промежуточный период — 3—10-е сутки (при изолированной травме 3—6-е сутки): долговременная адаптация — с 11 суток (при изолированной травме — с 7 суток). Чрезмерное напряжение адаптационных механизмов создает предпосылки для неблагоприятного течения травматической болезни. В этой связи снижение цены адаптации при тяжелых сочетанных травмах — важнейшая проблема хирургии повреждения сегодня.

Активное управление адаптационными процессами, повышение их эффективности невозможны без знания механизмов регулирования жизненноважных функциональных систем организма, взаимоотношений адаптационных и патологических посттравматических реакций. В последние годы [3, 42] резко повысился интерес к структуре и функциям естественно встречающихся в организме низко- и среднемолекулярных пептидов — сильно- и быстродействующих нейрогуморальных регуляторов адаптационных процессов (тиролиберина, фрагментов адренокортикотропного гормона — АКТГ^, АКТГ4.ю. ко-кальцигенина, вазопрессина, энкефалина, эндорфина и др.). При тяжелой механической травме изучению олигопептидов в отечественной литературе придают большое значение, однако их роль рассматривают односторонне — с позиций участия в эндогенной интоксикации: при этом, в определении молекул средней массы применяют спектрофотометричесий метод, не позволяющий проведение их идентификации.

Нами впервые произведен масс-спектральный анализ молекул средней массы (300—1050 Да) у пострадавших с тяжелой сочетанной травмой в динамике травматической болезни. С этой целью был использован экспериментальный масс-спектрометр, разработанный в НИИ аналитического приборостроения Российской академии наук.

Результаты исследований позволили установить, что в крови пострадавших с тяжелой сочетанной травмой в отличие от здоровых людей в первые четверо суток после травмы не определяются пептиды с молекулярными массами 320—345, 471—490, 611—630, 671-690, 751-790 Да. Некоторые пептиды (391-430. 451-470. 491-510. 551—570, 630—650, 691—730 Да) определяются только на вторые или третьи сутки. Вместе с тем пептиды с молекулярными массами 731—750. 931—950, 1031—1050 Да, отсутствуя у здоровых людей, отмечаются только у пострадавших с тяжелой сочетанной травмой.

Другой особенностью масс-спектрограмм при тяжелой сочетанной травме являлось повышение в период стресс—реакции (по отношению к норме) уровня в крови как общих пептидов (на 38—33 %), так и отдельных пептидных соединений. На третьи-четвертые сутки после травмы уровень общих пептидов соответствовал нормальным значениям.

Анализ изменений пептидного состава в зависимости от тяжести повреждений показал, что содержание пептидов с м.м. 300—800 Да при нетяжелых повреждениях (ВПХ-ГКО.9 баллов) не отличался от нормы. При тяжелых травмах (ВПХ-П 1—12 баллов) их уровень примерно в 3 раза превышал нормальные значения. Обращало на себя внимание то. что при крайне тяжелых повреждениях (ВПХ-П>18 баллов) повышение уровня пептидов с м.м. 300—800 Да менее выражено—в 1.5 раза по отношению к норме. Напротив, содержание пептидов с м.м. 801—1050 Да более значительно у пострадавших с крайне тяжелыми повреждениями — в 2 раза больше нормы и в 4 раза больше данных, определяемых при травмах (ВПХ-ГК12 баллов), при которых их уровень ниже нормального. Следовательно, при нетяжелых и тяжелых травмах резко увеличивается концентрация веществ с м.м. 300—800. при крайне тяжелых — 801—1050 Да. По мнению В.А.Неговского и И.О.Закс [31]. Е. Gersmeyer и W. Huer [77]. накопление пептидов с м.м. свыше 800 Да ведет к возникновению эндогенной интоксикации вследствие развития кардиодепрессивного эффекта, угнетения микроциркуляции в различных органах, снижения активности ретикулоэндотелиальной системы, прямого повреждения купферовских клеток печени, снижения уровня сурфактанта и в этой связи — спадения легочных альвеол. Исходя из этих представлений. можно предположить, что при сочетанной травме (ВПХ-П>13 баллов) уже в шоковом периоде создаются предпосылки для возникновения раннего эндотоксикоза, инициирующего развитие тяжелых посттравматических осложнений. Напомним, что при крайне тяжелых сочетанных травмах частота развития пневмоний и летальных исходов превышает 60 %.

Изучение масс-спектра пептидов в зависимости от клинического течение показало, что при неосложненном течении и благоприятном исходе травматической болезни количество молекул с м.м. 300—800 Да более чем в 2 раза превышало содержание их при развившихся осложнениях и летальном исходе. Известно, что группу соединений в этом диапазоне масс составляют гормоны коры надпочечников, циклические нуклеотиды, антиоксиданты (восстановленный глутатион, токоферол). ряд биоэнергетических соединений. Следовательно, можно считать, что нарушения в содержании пептидов с м.м. 300—800 Да свидетельствуют об энергетической недостаточности и дефиците антиоксидантной активности, составляющих основу дальнейшего развития посттравматических осложнений и необратимых патологических состояний.

Таким образом, чрезмерное напряжение реакции срочной адаптации. происходящей на фоне нарушенной функции кровообращения и газообмена и проявляющейся резко выраженной эндокринной и метаболитической активностью, катаболитической реакцией при тяжелых сочетанных травмах, сопровождается снижением общего количества молекул с массой 300—800 Да и даже исчезновением из русла крови ряда имеющихся в норме пептидных соединений. Одновременно происходит накопление молекул с массой 801—1050 Да и в том числе отсутствующих у здоровых людей с массой 931—959 и 1031—1050 Да.

На основании полученных данных можно предположить, что соединения с молекулярной массой 300—800 Да являются одним из важных звеньев регуляторных механизмов посттравматических адаптационных процессов. С увеличением тяжести повреждений происходит “аварийная” переориентация управления адаптационными реакциями. При этом включаются среднемолекулярные регуляторы (м.м. 801—1050 Да), активация которых может достичь такой степени, что они, индуцируя каскад патологических реакций, становятся носителями и стимуляторами эндотоксикоза. Представленный peгуляторный механизм может расцениваться как один из ключевых моментов патогенеза травматической болезни, формирующий ее патологическую программу.

Следует отметить, что представленные биохимические изменения относятся исключительно к больным с тяжелыми сочетанными травмами без черепно-мозговых травм или с нетяжелыми повреждениями черепа и головного мозга. При сочетании механической травмы с тяжелыми повреждениями черепа и головного мозга стресс-реакция в первые часы после травмы не наблюдается. Этот факт можно объяснить повреждением стволовых структур головного мозга и в первую очередь гипоталамуса — центра регуляции вегетативных функций и метаболизма. Адекватные лечебные мероприятия, обязательно включающие остановку внутричерепного и внутримозгового кровотечения, декомпрессию головного мозга, способствуют формированию адаптационной реакции со всеми характерными для постагрессивных реакций тяжелых сочетанных травм признаками.<< ПредыдушаяСледующая >>
Внимание, только СЕГОДНЯ!