ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЙ КОНЦЕНТРАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ОСТРОЙ ГИПЕРКАТЕХОЛАМИНЕМИИ
ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЙ КОНЦЕНТРАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ОСТРОЙ ГИПЕРКАТЕХОЛАМИНЕМИИ
Аннотация
Описанные в литературе эффекты экзогенного адреналина сводятся к их перечислению преимущественно без оценки динамики изменений. Цель работы – изучить динамику изменений биохимических показателей крови (липидного, углеводного и минерального обмена, газовых трансмиттеров) при острой гиперкатехоламинемии. Гиперкатехоламинемию вызывали путем однократного подкожного введения адреналина гидрохлорида в дозе 2 мг/кг. Забор крови производился через 15 минут, 30 минут, 1 час, 24 часа, 72 часа после введения адреналина. Было выявлено, что исследованные биохимические изменения при острой гиперкатехоламинемии кратковременны и в основном исчезают на 3-и сутки после введения адреналина. Они имеют преимущественно саногенетическое значение для сердечной мышцы (сосудорасширяющее и метаболическое), которая является ведущей мишенью влияний стресс-реализующих механизмов, и обеспечивают компенсацию возможных нарушений ее структуры и функции.
1. Введение
Адреналин является одним из наиболее изученных биологически активных соединений. Наряду с многочисленными адаптивными эффектами, у этого гормона возможно и дизадаптивное влияние (катехоламиновый инфаркт миокарда, аритмии сердца, отек легких, шок, нарушение мозгового кровообращения, тромбоз и другие) , . Патологическое действие адреналина может быть связанно либо со значительным повышением его концентрации в крови при сильном стрессе, чрезмерной физической нагрузке или гормонально-активной опухоли из хромаффинных клеток, либо с наличием в организме морфологических и функциональных нарушений, снижающих его резервные возможности. Описанное в фармакологических справочниках влияние экзогенного адреналина на биохимические показатели крови ограничены действием на углеводный, жировой, белковый обмены без оценки динамики изменений. В то же время важным механизмом повреждения клеток при гиперкатехоламинемии может являться возникновение эндотелиальной дисфункции и снижение выделения сосудорасширяющих веществ, в частности, оксида азота , а также нарушение баланса ионов , однако динамика изменений этих биологически активных веществ также не изучена.
Цель работы – оценить динамику изменений биохимических показателей крови (липидного, углеводного и минерального обмена, газовых трансмиттеров) при острой гиперкатехоламинемии.
2. Методы и принципы исследования
В экспериментах использовалось 48 белых нелинейных крыс-самцов 6–8 месячного возраста с массой 270-300 г, содержавшихся в стандартных условиях вивария с соблюдением основных зоогигиенических требований. Этические принципы обращения с животными соблюдались в соответствии с правилами работы с животными («Правила лабораторной практики в Российской Федерации» приказ МЗ и СР РФ № 708н от 23.08.2010 г.). На проведение исследований имеется разрешение этического комитета ФГБОУ ВО ИвГМА Минздрава России. Гиперкатехоламинемию вызывали путем однократного подкожного введения адреналина гидрохлорида (раствор для инъекций в ампулах, 1 мг/мл, «Московский эндокринный завод ФГУП», Россия) в дозе 2 мг/кг. Доза адреналина по данным наших предыдущих исследований является токсической и приводит к развитию мелкоочаговых инфарктов миокарда . Забор крови производился у наркотизированных золетилом животных из левого желудочка через 15 минут (n=8), 30 минут (n=8), 1 час (n=8), 24 часа (n=8), 72 часа (n=8) после введения адреналина. Для получения контрольных значений (8 животных) был проведен забор крови у интактных животных. Кровь забиралась в две пробирки: с диоксидом кремния (для получения сыворотки) и с флюоридом натрия/оксалатом калия (для определения глюкозы и лактата). Кровь центрифугировали при 3000 об./мин в течение 15 мин. В сыворотке крови определяли: концентрацию газовых трансмиттеров (оксид азота (NO), монооксида углерода (CO), сероводорода (H2S)), липидный спектр (общий холестерин, липопротеины низкой и высокой плотности – ЛПНП, ЛПВП), концентрацию ионов кальция и магния, в плазме – содержание лактата и глюкозы.
Определение концентрации NO проводилось методом . Содержание H2S оценивали по методу . Концентрацию CO определяли по методике . Показатели липидного спектра, содержание кальция, магния, молочной кислоты, глюкозы в крови определяли фотометрически на спектрофлуориметре SOLAR СМ 2203 (Беларусь), с использованием диагностических наборов «Ольвекс», Россия.
Вариационный анализ полученных результатов проводили в программе Microsoft Excel и Statistica 6.0 (StatSoft, Inc.). Для оценки данных использовался непараметрический U-критерий Манна–Уитни для независимых выборок. Значения величин представлялись в виде медианы (Ме), верхнего и нижнего квартиля (Q1; Q3). Различия считались статистически значимыми при р<0,05.
3. Основные результаты и обсуждение
В результате проведенного исследования выявлены существенные изменения содержания газовых трансмиттеров в крови у животных после введения адреналина. Уже через 15 минут наблюдалось повышение концентрации СО и NO на 43% и 93%, соответственно (табл. 1).
Таблица 1 - Динамика биохимических показателей крови при гиперкатехоламинемии у крыс (Me (Q1; Q3))
Показатель | Контроль (n=8) | Адреналин | ||||
15 минут (n=8) | 30 минут (n=8) | 1 час (n=8) | 24 часа (n=8) | 72 часа (n=8) | ||
CO, % | 0,26 (0,25;0,27) | 0,37 (0,35-0,37) р1=0,000 | 0,39 (0,38;0,39) p1=0,000 p2=0,019 | 0,27 (0,26;0,29) р2=0,000 | 0,26 (0,26;0,27) | 0,27 (0,26;0,28) |
H2S, мкМ | 22,0 (18,3;27,3) | 20,0 (19,3-20,8) | 20,0 (18,5;20,8)
| 18,5 (17,3;20,0) р1=0,045 | 25,0 (22,0;26,0) р1=0,000 | 21,0 (20,2;22,0) р2=0,009 |
NO, мкМ | 48,5 (36,0;52,5) | 93,5 (89,0;95,8) р1=0,000 | 78,5 (68,3;82,8) | 37,0 (29,5;44,5) р2=0,000 | 37,5 (32,0;50,5) | 58,0 (38,0;88,5) |
Общий холестерин, мМ/л | 2,43 (1,60;2,74) | 2,96 (2,66;3,31) p1=0,043 | 3,38 (2,88;3,60) p1=0,013 | 2,76 (2,23;3,22) | 2,86 (2,71;3,28) p1=0,033 | 1,65 (1,56;1,96) p2=0,000 |
ЛПНП, мМ/л | 1,60 (1,40;1,83) | 1,92 (1,60;2,14) | 2,07 (1,87;2,30) p1=0,047 | 2,14 (1,91;2,22) p1=0,025 | 2,10 (1,96;2,44) p1=0,035 | 1,49 (1,33;1,51) p2=0,001 |
ЛПВП, мМ/л | 0,98 (0,87;1,10) | 1,03 (0,80;1,25) | 1,16 (1,09;1,29) | 1,36 (1,16;1,73) p1=0,005 | 1,01 (0,97;1,12) p2=0,033 | 0,96 (0,83;1,07) |
Глюкоза, мМ/л | 10,46 (8,11;11,41) | 15,80 (14,17;16,77) р1=0,001 | 18,54 (15,59;19,76) р1=0,000 | 15,11 (12,65;16,49) р1=0,003 р2=0,01 | 8,29 (7,96;8,99) р2=0,000 | 8,97 (7,91;10,46) |
Лактат, мМ/л | 3,85 (3,82; 3,87) | 6,01 (4,82;6,12) р1=0,000 | 6,90 (6,87;6,96) р1=0,000 | 6,80 (6,61;7,18) р1=0,004 | 3,48 (3,32;3,81) р2=0,001 | 2,80 (2,81;2,88) р1=0,001 |
Кальций, мМ/л | 1,71 (1,68;1,78) | 1,75 (1,70;1,78) | 1,67 (1,65;1,80) | 1,55 (1,40;1,63) р1=0,009 р2=0,02 | 1,52 (1,44;1,57) р1=0,000 | 1,53 (1,43;1,64) р1=0,009 |
Магний, мМ/л | 0,99 (0,95;1,11) | 0,99 (0,95;1,10) | 1,07 (1,06;1,09) | 1,18 (1,03;1,25) р1=0,05 | 1,21 (1,18;1,29) р1=0,01 | 0,96 (0,91;0,99) р2=0,003 |
Затем содержание NO возвращалось к контрольному уровню, а CO сохранялось повышенным до 30-й минуты после введения адреналина. Механизмом повышения продукции NO является активация его синтазы через бета-адренорецепторы. Увеличение образования СО может быть связано с усиленной работой индуцибельной формы гемоскигеназы, что происходит в условиях острой ишемии . Совместное влияние этих трансмиттеров в первые минуты после воздействия адреналина обеспечивает, вероятно, не только дополнительную вазодилатацию, но и антиагрегантный, антикоагулянтный и антиоксидантный эффект, снижая повреждающие последствия гиперкатехоламинемии. В дальнейшие сроки наблюдения концентрации СО и NO находились на уровне контроля. При этом содержание H2S не изменялось в первые 30 минут после воздействия, а через 1 час его концентрация становилась на 16% ниже исходной, что может быть связано с ингибирующим влиянием гемоксигеназы на образование эндогенного H2S . Однако к 24 часу наблюдения концентрация H2S, напротив, повышалась и была выше, чем в контроле на 14%, оказывая цитопротекторное действие, снижающее реперфузионные нарушения . К 3 суткам содержание H2S и СО не отличались от контрольных значений, но отмечалось увеличение образования NO, что снова можно объяснить снижением взаимного торможения ферментов синтеза газовых трансмиттеров и сохраняющейся системной гипоксией тканей в результате возникновения катехоламиновых инфарктов и отека легких .
Оценивая изменения показателей липидного профиля крови после введения адреналина, следует отметить повышение содержания общего холестерина с 15 минуты наблюдения, максимума концентрация достигала к 30 минуте эксперимента (на 40% выше, чем в контроле). Холестерин оставался повышенным и через сутки после введения адреналина, но к 72 часу его содержание существенно снижалось – на 42% по сравнению с предыдущим сроком наблюдения. Содержание ЛПНП имело значимое отличие от контроля только к 30 минуте (выше контрольных значений на 29%) и в течение суток сохраняло повышенные значения, а к 3 суткам также снижалось до уровня контроля. ЛПВП статистически значимо повышались спустя 1 час после введения адреналина (на 39%), однако уже через 24 часа не отличались от контроля. Механизм этих изменений связан с активацией адренорецепторов в жировой ткани, печени, легких, что обеспечивает усиленный метаболизм внутренних органов необходимой энергией. Возникающая дислипидемия с нашей точки зрения не будет иметь патологических последствий, так как кратковременна и создается не только холестерином и ЛПНП, но и ЛПВП. Кроме того, показана важная саногенетическая роль липидов в ранний период ишемического повреждения миокарда .
После введения адреналина содержание глюкозы и лактата в крови увеличивалось, достигая максимальных значений к 30 минуте наблюдения, концентрация глюкозы была выше контрольных значений на 77%, а лактата – на 79%. Повышенной концентрация глюкозы и лактата оставалась до 1 часа после введения адреналина, а затем снижалась до уровня контроля к 24 часу наблюдения. К 3 суткам эксперимента содержание лактата в крови становилось даже ниже, чем у контрольных животных на 28%. Возникновение гипергликемии после введения адреналина является результатом активации адренорецепторов и распада гликогена, что в условиях гиперкатехоламинемии играет важную саногенетическую роль, обеспечивая энергетическим субстратом возросшие потребности организма. Повышение концентрации лактата напрямую коррелирует с увеличением адреналина и является следствием усиления анаэробного гликолиза в условиях относительного дефицита кислорода. Молочную кислоту рассматривают также как сигнальную молекулу для вазодилатации .
Концентрация кальция в сыворотке крови статистически значимо снижалась на 10% по сравнению с исходными значениями через 1 час после введения адреналина, концентрация магния напротив повышалась к этому сроку на 19%. Содержание кальция в крови оставалось сниженным до конца наблюдения, в то время как концентрация магния к 3 суткам возвращалась к контролю. Механизм гипокальциемии может быть обусловлен его повышенным поступлением в клетки, где он играет роль активатора протеинкиназ для обеспечения эффектов гормонов и ферментов . Такое изменение ионного баланса может иметь саногенетическую роль, снижая активность коагуляционного гемостаза и риск тромботических осложнений. Гипермагниемия наоборот связана со снижением его внутриклеточного пула в результате повышенного выведения этого иона из клеток стрессовыми гормонами, что нарушает функционирование магний-зависимых метаболических путей . Учитывая кратковременность изменений концентрации магния после введения адреналина, его конкурентные отношения с кальцием и необходимость преимущественной активации кальций-зависимых механизмов для реализации адаптивных и компенсаторных реакций, возникшие изменения также можно отнести к саногенетическим.
4. Заключение
Таким образом, исследованные биохимические изменения при острой гиперкатехоламинемии кратковременны и исчезают в основном на 3-и сутки после введения адреналина. Они играют преимущественно саногенетическую роль для клеток и тканей организма, оказывая стресс-лимитирующее действие – противовоспалительное, антиоксидантное, сосудорасширяющее, трофическое, снижают выраженность реперфузионных повреждений. Однако в условиях хронической гиперкатехоламинемии можно ожидать истощение продукции, нарушение баланса биологически активных веществ, что снизит их саногенетическое влияние и повысит риск возникновения осложнений со стороны органов-мишеней адреналина.