Эксперимент в хирургии
Шрифт:
Особый интерес представляет использование в качестве антиоксиданта при ишемии -токоферола (витамина Е), поскольку этот антиоксидант является природным и в организме присутствует во многих органах. Токоферол применяют в клинике при острых инфарктах миокарда: он улучшает параметры сердечной деятельности. При ишемии других органов применение -токоферола только разрабатывается, но японскими учеными уже получены обнадеживающие результаты при экспериментальной ишемии мозга, когда профилактическое введение -токоферола улучшало неврологический статус и ресинтез энергии.
К перспективным протекторам (защитникам) от ишемических и реперфузионных повреждений относятся также и соединения из группы убихинонов - природных соединений, близких по строению к токоферолам. Работа по изучению противоишемического эффекта этих соединений начата недавно и проводится в основном японскими
Таким образом, показано, что препараты с антиоксидантной активностью оказывают выраженный противоишемический эффект, что делает перспективным дальнейшую работу по поиску препаратов, защищающих органы от ишемических и реперфузионных повреждений среди антиоксидантов.
Перспективность второго нового направления исследований, а именно поиск путей «экономии» энергии в ишемизированном органе, станет понятным, если вспомнить роль, которую играет энергия в функционировании клетки. Эту энергию клетка производит из поступающих с пищей субстратов окисления; жиров, белков и углеводов - в специализированных субклеточных частицах - митохондриях, и запасает в виде химического соединения - АТФ, легко и по первому требованию отдающего ее органу. Для образования в митохондриях АТФ нужен кислород, поэтому при резком снижении поступления кислорода этот более чувствительный к дефициту кислорода, чем перекисное окисление, путь синтеза энергии резко снижается или даже прекращается. Ему на смену приходит запасной бескислородный путь синтеза АТФ с помощью гликолиза. Однако такой путь малопродуктивен (в 18 раз слабее, чем кислородное окисление) и поэтому не может обеспечить клетку энергией. Не хватает и ранее запасенного АТФ, в клетке возникает резкий «энергетический кризис».
Несмотря на прекращение во время ишемии функции (почка перестает продуцировать мочу, мышечные волокна сердца - сокращаться, печень - проводить детоксикацию ядов и синтез различных субстратов), органу не хватает энергии на сохранение в клетках стабильного содержания электролитов (калия, натрия, кальция и других), на необходимое и постоянно текущее замещение «постаревших» белковых и жировых молекул, входящих в структуру клетки, новыми молекулами.
Если учесть, что при полной остановке кровообращения прекращается доставка в орган не только кислорода, но и субстратов окисления, а также тот факт, что гликолиз - процесс временный и быстро затухает в результате накопления в ткани образующихся при этом кислых продуктов, то станет очевидным, что орган к концу ишемии испытывает острую потребность в энергии.
Ранее предпринимались попытки «подкормить» оставшийся на резко редуцированном кровообращении орган введением в него субстратов гликолиза, готовой («коммерческой») АТФ, проводилось введение данных веществ в перфузат во время изолированного хранения готовящегося к пересадке органа, однако этот путь был лишь частично успешным. Более успешно создание в таком органе гипотермии, что снижает его потребность в энергии, что, однако, не всегда возможно и недостаточно для сохранения органа.
При восстановлении кровотока в органе (после его пересадки, окончания операции на сосудах или полостях «сухого» органа, в условиях реанимации и др.) возобновляется приток в него кислорода и субстратов, а из органа вымываются накопившиеся там кислые продукты. Однако, несмотря на это, синтез энергии АТФ в первые часы или даже дни постишемического периода восстанавливается резко поврежденными ишемией митохондриями крайне медленно и неполноценно. Вместе с тем приток крови заставляет бездействующий во время ишемии орган включиться в работу - сердце начинает сокращаться, почка - выделять мочу, печень стремится выполнить свою детоксшсационную и синтетическую функции. Энергии снова не хватает, что может привести к дальнейшим структурным повреждениям, декомпенсации органа, его гибели уже в постишемическом периоде.
Вот тут и возникла мысль временно разгрузить ишемизированный орган в раннем постишемическом периоде от его обычной функции, чтобы он смог «накопить» энергию и истратить ее не на внешнюю работу, а на восстановление мембранных, в том числе митахондриальных, структур, ресинтез белков и жиров и другие «внутренние дела». Снизить функцию сердца можно, избавив человека (труднее - экспериментальное животное) от физической нагрузки и поместив его в условия покоя. Снизить функцию печени, пищеварительных желез и кишечника можно диетой, голодом. Но как это
Биленко высказала мысль использовать хорошо известный клиницистам препарат фуросемид, являющийся мочегонным средством и получивший широкое распространение при сердечных отеках, интоксикации, необходимости усиленного выделения жидкости из организма. Сначала ее предложение многим показалось парадоксальным. Как может препарат одновременно и усиливать выделение мочи почками, и снижать почечную функцию? Оказалось, что может, если под почечной функцией понимать не проходящий без затрат энергии процесс фильтрации жидкости (будущей мочи) в почечных клубочках, а энергозависимый процесс обратного всасывания (реабсорбции) из мочи профильтровавшихся в нее электролитов (главным образом натрия и хлора), на что, как известно, уходит около 50-80 процентов всей синтезируемой почкой энергии. Фуросемид, так же как и ряд других диуретиков (этакриновая кислота, гипотиазид и др.), осуществляет свой мочегонный эффект путем блокирования в почечных канальцах процессов реабсорбции электролитов, которые, в свою очередь, выводят воду. Следовательно, удаление большого количества мочи под влиянием таких диуретиков (точнее - салуретиков) - процесс вторичный. Он возникает как следствие не усиления, а ослабления энергозависимой функции почек, не накладывает на нее дополнительную нагрузку, как думали ранее, а наоборот, создает ей функциональный покой и возможность спокойно «залечить» раны, нанесенные ишемией.
Правильность такой концепции была подтверждена экспериментально И. Гущей на лабораторных животных, у которых в течение двух часов были пережаты микрозажимами сосуды обеих почек. Было показано, что введение фуросемида увеличивает количество выживших крыс до 64-100 процентов вместо 13 в контроле. Одновременно в крови этих крыс снижалось количество выводимых почками шлаков и, что самое главное, в самой почечной ткани (исследования И. Волковой) быстрее восстанавливалось содержание АТФ и улучшалась морфологическая структура органа. Такой лечебный эффект фуросемида имел место в тех случаях, когда были введены достаточно высокие дозы препарата (ГО мг/кг), когда его введение было начато непосредственно до восстановления кровотока в почках (почки должны начать функционировать на фоне высокой концентрации препарата в крови) и в тех случаях, когда препарат продолжали вводить не менее 3-7 дней в постишемическом периоде.
В настоящее время возможность применения фуросемида по новым показаниям - в качестве не разгружающего организм от избыточной воды, а противоишемического средства, исследуется в Институте трансплантации и искусственных органов при пересадке почек больным с необратимой хронической почечной недостаточностью.
Представляет интерес и третье направление поиска - попытка стимулировать наиболее важные функциональные структуры в органах в доишемическом периоде и усиливать репаративные процессы в органах в постйшемическом периоде, хотя оно в отличие от предыдущих направлений касается в основном ишемии печени и находится пока еще в стадии разработки.
Данное направление основано на некоторых уникальных свойствах печени и ее функциональных систем.
Среди множества функциональных систем печени, этой сложнейшей биохимической «фабрики», особую роль играет ферментная система окислительного метаболизма чужеродных для организма веществ, так называемых ксинобиотиков. В ней протекают реакции окисления огромного числа органических соединений, попадающих в организм (большинства лекарств и загрязнителей окружающей среды), а также ряда природных соединений (холестерина, стероидных гормонов, жирных кислот и др.). Эта система обладает удивительным свойством: в ответ на поступление в организм химических соединений содержание ее основных компонентов увеличивается - происходит индукция системы, что обеспечивает ускоренную переработку поступивших соединений. Этот сложный ферментный ансамбль, основным компонентом которого является белок - цитохром Р-450, прочно связанный с внутриклеточными «перегородками» - фосфолипидными мембранами, сильно подвержен ишемическим повреждениям. Очевидно, что поиск способов противоишемической защиты данной системы имеет особое значение, ибо от ее состояния во многом зависит уровень переработки лекарств в организме в один из самых ответственных периодов - интенсивной послеоперационной терапии.