Развитие окислительного стресса при острой ишемии нижних конечностей у лиц пожилого и старческого возраста

Резюме

Цель работы - определить взаимосвязь развития окислительного стресса как предиктора течения и исхода заболевания после выполнения реваскуляризации у пациентов с острой ишемией нижних конечностей.

Методы. Исследовали особенности течения острой ишемии нижних конечностей у 44 больных в возрасте 70 (60; 78) лет. Группу сравнения составили здоровые волонтеры (той же возрастной категории) или пациенты с легкими системными расстройствами. Для исследования оксидантной активности крови у всех пациентов определяли уровень спонтанной и индуцированной хемилюминесценции крови при поступлении на лечение в отделение сосудистой хирургии, до и после реваскуляризации, на 3-и, 5-е, 7-е и 10-е сутки терапии, одновременно измеряли общую антиоксидантную активность. Подсчитывали нейтрофильно-лимфоцитарный коэффициент (НЛК).

Результаты. В ходе проведенного исследования у всех пациентов с острой ишемией нижних конечностей выявлено повышение спонтанной и индуцированной хемилюминесценции крови, при этом отмечалась корреляция данных показателей в зависимости от степени ишемии и исхода заболевания. Восстановление оксидантной активности клеток и плазмы крови ассоциировалось с успешной реваскуляризацией ишемизированной конечности.

Заключение. Острая ишемия нижних конечностей и реперфузионный период сопровождаются выраженным цитолизом и повышением продукции активных форм кислорода, снижением общей антиоксидантной активности в период реперфузии, что обусловливает развитие оксидативного стресса. Клиническая картина острой ишемии у лиц пожилого и старческого возраста за счет хронической артериальной окклюзии чаще имеет бессимптомное течение, при этом лабораторные показатели указывают на массивную гибель клеток. Повышение НЛК выше критических значений уже при поступлении пациентов является предиктором летального исхода. Критерии благоприятного исхода - нормализация хемилюминесценции, общей антиоксидантной активности и НЛК.

Ключевые слова:острая ишемия конечности, оксидантная и антиоксидантная активность, активные формы кислорода, реперфузионный синдром

Для цитирования: Магамедов И.Д., Пивоварова Л.П., Арискина О.Б., Нохрин С.П., Сорока В.В., Рязанов А.Н., Курилов А.Б., Магомедов С.Б., Раджабов И.М., Гаипов М.М., Гончарова О.В. Развитие окислительного стресса при острой ишемии нижних конечностей у лиц пожилого и старческого возраста // Клин. и эксперимент. хир. Журн. им. акад. Б.В. Петровского. 2019. Т. 7, No 4. С. 23-31. doi: 10.24411/2308-1198-2019-14003

Статья поступила в редакцию 11.04.2019. Принята в печать 31.10.2019.

Острая ишемия нижних конечностей (ОИНК) развивается вследствие внезапного ухудшения перфузии конечности, которая проявляется нарушением ее функции и представляет угрозу ее жизнеспособности. Восстановление кровотока сопровождается реперфузионным синдромом - комплексным ответом на повреждение тканей; при этом тканевые антигены устремляются в кровоток, усиливая продукцию активных форм кислорода (АФК) [1-5].

Повреждение тканей, приводящее к некрозу клеток, может вызвать активацию иммунной системы. В случае некроза молекулы, которые активируют иммунный ответ, при повреждении клеточной стенки оказываются в межклеточном пространстве. Острая ишемия конечностей приводит к разрушению клеток и белков внеклеточного матрикса и высвобождению молекул опасности [6-9], которые Полли Мартцингер назвалa danger associated molecular patterns (DAMPs) [10]. Эти молекулы вызывают быструю активацию функций неспецифической резистентности и индуцируют реакции адаптивного иммунитета с аутоиммунной направленностью [9]. Вне клетки DAMPs перемещаются из внутриклеточной восстановительной в кислую межклеточную среду, что приводит к их денатурации, при этом они могут принимать новые конформации или изменять редокс-потенциал внеклеточной среды [6]. Положение эндотелия на границе между кровью и тканями делает его наиболее уязвимым для действия свободных радикалов, которые приводят к повреждению клеток и к воспалительной реактивности эндотелиоцитов [11]. Усиление продукции АФК происходит во время ишемии, приобретая в реперфузионном периоде взрывной характер [12]; развивается окислительный стресс - нарушение баланса про- и антиоксидантов в пользу первых, при этом АФК разрушают биологически важные молекулы [13-15]. Воздействие АФК проявляется в накоплении поврежденных оснований ДНК, продуктов окисления белков и пероксидации липидов, а также в снижении уровня антиоксидантов и связанной с этим повышенной восприимчивостью липидов мембран и липопротеинов к действию прооксидантов [13]. Наиболее чувствительным методом для обнаружения высокореакционных радикалов является метод хемилюминесценции (ХЛ). Усиление ХЛ свидетельствует об инициации свободнорадикальных процессов в ишемизированной ткани [16, 17].

Материал и методы

Обследованы и пролечены 44 пациента, поступивших в экстренном порядке в ГБУ "СПб НИИ скорой помощи им. И.И. Джанелидзе" (23 мужчины и 21 женщина) с выявленной тромбоэмболией на фоне окклюзии дистального русла подвздошно- бедренного артериального сегмента и бедренно-подколенного артериального сегмента нижних конечностей и развитием острой ишемии нижних конечностей (ОИНК): некомпенсированной или необратимой ишемии нижних конечностей. Степень ишемии оценивали по модифицированной классификации В.А. Корнилова (1978 г.), в которой выделяют компенсированную, некомпенсированную и необратимую ишемию [18]. Физический статус пациентов оценивали по шкале Американского общества анестезиологов; все пациенты относились к III классу - пациенты с тяжелыми системными заболеваниями. Средний возраст пациентов - 70 (60; 78) лет. Пациентам с некомпенсированной ишемией в экстренном порядке выполняли реваскуляризацию, пациентам с необратимой ишемией - реваскуляризацию для снижения уровня ампутации; объем оперативного вмешательства заключался в выполнении эмболэктомии (табл. 1). Конечная точка наблюдения - выписка или летальный исход. Группу сравнения составили здоровые волонтеры и пациенты с легкими системными расстройствами (I и II класс по шкале Американского общества анестезиологов) от 55 до 80 лет, средний возраст - 70 лет. Все пациенты или волонтеры, участвующие в исследовании, дали на это письменное добровольное информированное согласие.

В послеоперационном периоде больные получали терапию в соответствии с приказом Министерства здравоохранения РФ от 10.05.2017 № 203н "Об утверждении критериев оценки качества медицинской помощи", пункт 3.9.10: Критерии качества специализированной медицинской помощи взрослым при эмболии и тромбозе артерий (код по МКБ-10: I74)". При поступлении до операции и далее на 1, 3, 5, 7 и 10-е сутки после операции исследовали оксидантную активность крови по уровню спонтанной и индуцированной хемилюминесценции (ХЛ). Для этого измеряли люминол-опосредованное (раствор люминола 1×10-4 М) спонтанное и индуцированное зимозном (0,02% раствор в ФСБ, рН 7,4) свечение клеток крови в течение часа с интервалом 10 мин при 37 °С на люминометре 1251, BIO-ORBIT (Финляндия). Измерение и учет результатов проводили в автоматическом режиме (компьютер, программа PHAGOCYTOSIS). Уровень ХЛ оценивали по сумме показателей в течение 60 мин (в мВ). Общую антиоксидантную активность (ОАА) крови измеряли по методике А.В. Арутюнян и соавт. [19]. Подсчитывали нейтрофильно-лимфоцитарный коэффициент (НЛК) [20-22].

Статистическую оценку проводили методами вариационной статистики с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0, применяли t-критерий Стьюдента и непараметрический критерий Манна-Уитни. Критический уровень значимости (р) при проверке статистических гипотез принимался за 0,05.

Результаты и обсуждение

У всех пациентов наблюдался полиморбидный статус, который утяжеляет течение ОИНК или является ее следствием (например, постоянная форма фибрилляции предсердий). Такие заболевания, как сахарный диабет, заболевания бронхолегочной системы, тромбоэмболические и застойные явления в системе кровообращения, нарушения сердечно-сосудистой системы, предшествуют и способствуют развитию ОИНК. В результате лечения 29 человек выписано в удовлетворительном состоянии, у 15 зафиксирован летальный исход - 34%, что соответствует данным отечественной [1] и зарубежной [4] литературы (Rutherford's Vascular Surgery, 2018). Причины летальных исходов отражены в табл. 2, часто это тромбоэмболические (73%), реже развитие гангрены и инфекционных осложнений (сепсис, пневмония) вследствие необратимого характера ишемии у категории пациентов, которые более 3 сут отказывались от предложенного оперативного вмешательства в виде ампутации на уровне бедра, что наблюдалось в 3 (20%) случаях. Оксидантная активность клеток крови больных при поступлении превышала норму в 1,5 раза, прогрессивно увеличиваясь до 5-х суток. ОАА плазмы крови у умерших больных при поступлении находилась в границах нормы, снижаясь в 1,5-2 раза в период реперфузии, у выживших этот показатель оставался скомпенсированным. У пациентов с необратимой ишемией индуцированная ХЛ была ниже спонтанной. У 2 умерших больных подтверждено развитие сепсиса.

У всех больных с ОИНК наблюдался оксидативный стресс: ХЛ была повышена уже в момент поступления в стационар. У больных с необратимой ишемией уровни ХЛ спонтанной в 1,5 раза (рис. 1), а ХЛ индуцированной в 1,8 раз превышали нормальные значения (рис. 2). У умерших больных из этой группы ХЛ индуцированная была ниже спонтанной, что говорит об истощении метаболических резервов. Ни один больной этой группы не дожил до 7-х суток. На 5-е сутки как спонтанная, так и индуцированная ХЛ упала до нормальных показателей, продукты деструкции клеток не вызывали усиленной продукции АФК. ОАА этих больных также на 3-5-е сутки упала ниже нормы (рис. 3).

Рис. 2. Индуцированная хемилюминесценция (ХЛинд) у больных с некомпенсированной ишемией нижних конечностей

Fig. 2. Induced chemiluminescence (CLInd) in patients with uncompensated lower limb ischemia


Рис. 3. Общая антиоксидантная активность (ОАА) у больных с некомпенсированной ишемией нижних конечностей

Fig. 3. Total antioxidant activity in patients with uncompensated lower limb ischemia

У больных с необратимой ишемией (рис. 4, 5) повышенная ХЛ, как спонтанная, так и индуцированная наблюдалась на фоне разнонаправленного изменения ОАА: у выживших больных на 7-10-е сутки она усиливалась, а у умерших - снижалась, p<0,05 (рис. 6). Очевидно, что для нейтрализации повышенной продукции АФК в условиях оксидативного стресса необходима мобилизация адаптационных резервов: продукции антиоксидантов нормального уровня недостаточно для нейтрализации оксидативного стресса. Мобилизация адаптационных резервов способствует выздоровлению.

Рис. 4. Спонтанная хемилюминесценция (ХЛсп) у больных с необратимой ишемией нижних конечностей

Fig. 4. Spontaneous chemiluminescence in patients with irreversible lower limb ischemia


Рис. 5. Индуцированная хемилюминесценция (ХЛинд) у больных с необратимой ишемией нижних конечностей

Fig. 5. Induced chemiluminescence in patients with irreversible lower limb ischemia


Рис. 6. Общая антиоксидантная активность (ОАА) у больных с необратимой ишемией нижних конечностей

Fig. 6. Total antioxidant activity in patients with irreversible lower limb ischemia

У выживших больных с некомпенсированной ишемией показатели нормализуются к 7-м суткам, у больных с необратимой - к 10-м суткам.

Длительная ишемия усиливает все механизмы гибели клеток. Нарастание количества продуктов повреждения тканей (DAMPs) вызывает повышение продукции АФК, которые в свою очередь приводят к усилению цитолиза.

Анализ НЛК выявил достоверные различия между выжившими и умершими больными уже до лечения (рис. 7, 8). Его повышение является предиктором неблагоприятного исхода (r=0,44, p<0,001, n=122). НЛК уже при поступлении была выше у впоследствии умерших больных как с некомпенсированной, так и с необратимой ишемией, являясь предиктором летального исхода. Е.В. Дрожжин и соавт. (2017) предложили считать НЛК>8 предиктором неблагоприятного исхода при критической ишемии конечности [20-22]. В нашем исследовании впоследствии умершие больные с некомпенсированной ишемией в момент поступления имели НЛК>11, а умершие больные с необратимой ишемией - НЛК>15.

Рис. 7. Нейтрофильно-лимфоцитарный коэффициент у больных с некомпенсированной ишемией нижних конечностей

Fig. 7. Neutrophilic lymphocytic coefficient in patients with uncompensated ischemia of the lower extremities


Рис. 8. Нейтрофильно-лимфоцитарный коэффициент у больных с необратимой ишемией нижних конечностей

Fig. 8. Neutrophilic lymphocytic coefficient in patients with irreversible lower limb ischemia

Выводы

1. Острая ишемия конечности и реперфузионный период сопровождаются деструкцией ткани и повышением продукции АФК, снижением ОАА, что обусловливает развитие оксидативного стресса.

2. Клиническая картина острой ишемии у лиц пожилого и старческого возраста за счет хронической артериальной окклюзии чаще имеет бессимптомное течение, при этом лабораторные показатели указывают на массивную гибель клеток.

3. Повышение НЛК выше критических значений уже при поступлении больных является предиктором летального исхода.

4. Критериями благоприятного исхода в данной группе пациентов является нормализация ХЛ, ОАА.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература

1. Национальные рекомендации по ведению пациентов с заболеваниями артерий нижних конечностей // Российский согласительный документМ., 2013. 67 с.

2. Биленко М.ВИшемические и реперфузионные поражения органовМ. : Медицина, 1989. 367 с.

3. Rutherford R.В., Baker J.D., Ernst С., Jonhston К.W. et al. Recommended standards for reports dealing with lower extremity ischemia. Revised version // J. Vasc. Surg. 1997. Vol. 26. P. 516-538.

4. Rutherford’s Vascular Surgery and Endovascular Therapy. 9th ed. June 19, 2018. 2832 p.

5. Dewitte K., Claeys M., Van Craenenbroeck E., Monsieurs K. et al. Role of oxidative stress, angiogenesis and chemo-attractant cytokinesin the pathogenesis of ischaemic protection induced by remoteischaemic conditioning: Study of a human model ofischaemiareperfusion induced vascular injury // Pathophysiology. 2019. Vol. 26, N 1. P. 53-59. doi: 10.1016/j.patho-phys.2018.11.001.

6. Rubartelli A., Lotze M.T. Inside, outside, upside down: damage-associated molecular-pattern molecules (DAMPs) and redox // Trends Immunol. 2007. Vol. 28, N 10. P. 429-436. doi: 10.1016/j.it.2007.08.004. PMID 17845865.

7. Scheibner K.A., Lutz M.A., Boodoo S., Fenton M.J. et al. Hyaluronan fragments act as an endogenous danger signal by engaging TLR2 // J. Immunol2006. Vol. 177, N 2. P. 1272-1281. doi: 10.4049/jimmunol.177.2.1272. PMID 16818787.

8. Shi Y., Evans J.E., Rock K.L. Molecular identification of a danger signal that alerts the immune system to dying cells // Nature. 2003. Vol. 425, N 6957. P. 516- 521. doi: 10.1038/nature01991. PMID 14520412.

9. Krysko D.V., Agostinis P., Krysko O., Garg A.D. et al. Emerging role of damage-associated molecular patterns derived from mitochondria in inflammation // Trends Immunol. 2011. Vol. 32, N 4. P. 157-163. doi: 10.1016/ j.it.2011.01.005.

10. Matzinger P. Tolerance, danger, and the extended family // Annu. Rev. Immunol. 1994. Vol. 12. P. 991-1045. doi: 10.1146/annurev.iy.12.040194. 005015. PMID 8011301.

11. Черешнев В.А., Гусев Е.ЮИммунологические и патофизиологические механизмы системного воспаления // Медиммунология. 2012. Т. 14, No 1-2. С. 9-20. doi: 10.15789/1563-0625-2012-1-2-9-20.

12. Савченко А.А., Кудрявцев И.В., Борисов А.ГМетоды оценки и роль респираторного взрыва в патогенезе инфекционно-воспалительных заболеваний // Инфекция и иммунитет. 2017. Т. 7, No 4. С. 327-340. doi: 10.15789/2220-7619-2017-4-327-340.

13. Владимиров Ю.А., Проскурина Е.ВСвободные радикалы и клеточная хемилюминесценция // Успехи биолхимии. 2009. Т. 49, No 7. С. 341-388.

14. Капелько В.ИАктивные формы кислородаантиоксиданты и профилактика заболеваний сердца // РМЖ. 2003. No 21. С. 1185-1193.

15. Калинин Р.Е., Пшенников А.С., Сучков И.АРеперфузионное повреждение тканей в хирургии артерий нижних конечностей // Новости хир. 2015. Т. 23, No 3. С. 348-352.

16. Засимович В.Н., Иоскевич Н.НРепефузионно-реоксигенационный синдром как проблема реконструктивной хирургии артерий при хронической ишемии нижних конечностей атеросклеротического генеза // Новости хир. 2017. Т. 25, No 6. С. 632-640. doi: 10.18484/2305-0047.2017.6.632.

17. Иоскевич Н.НАнтиоксидантная система крови у больных облитерирующим атеросклерозом при хирургическом лечении хронических ишемий нижних конечностей // ЖурнГродненского госмедун-та. 2003. No 4. С. 40-44.

18. Сорока В.В., Нохрин С.П., Магамедов И.Д., Рязанов А.НОсновные механизмы острой тромбоэмбологенной ишемии нижних конечностей // Medline.ru.Биомедицинский журнал. 2015. Т. 16, No 105. С. 1195-1221.

19. Арутюнян А.В., Дубинина Е.Е., Зыбина Н.НМетоды оценки свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы организма методические рекомендацииСПб., 2000. 103 с.

20. Дрожжин Е.В., Кательницкий И.И., Зорькин А.А., Мазайшвили К.ВВозможности применения нейтрофильно/лимфоцитарного коэффициента в диагностике и прогнозировании исхода реваскуляризации у больных с синдромом критической ишемии нижних конечностей // Современная наукаактуальные проблемы теории и практикиСер.: Естественные и технические науки. 2017. No 12. С. 85-89.

21. Зорькин А.А., Дрожжин Е.В., Мазайшвили К.В., Калинина Е.Ви дрСоотношение форменных элементов периферической крови лейкоцитарного ряда как критерий диагностики синдрома критической ишемии нижних конечностей // Ангиология и сосудхир. 2017. Т. 23, No 2 (прил.). С. 134- 136.

22. Tasoglu I., CiCek O.F., Lafci G., Kadirogullari E. et al. Usefulness of neutrophil/lymphocyte ratio as a predictor of amputation after embolectomy for acute limb ischemia // Ann. Vasc. Surg. 2014. Vol. 28, N 3. P. 606- 613. doi: 10.1016/javsg.2012.009.