На правах рукописи

Шаповалов Константин Геннадьевич Патогенетические механизмы местной холодовой травмы 14.00.16 - Патологическая физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Чита - 2009 2

Работа выполнена в ГОУ ВПО Читинская государственная медицинская академия Росздрава

Научный консультант:

доктор медицинских наук, профессор Витковский Юрий Антонович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, старший научный сотрудник Шолохов Леонид Федорович доктор медицинских наук Быков Александр Дмитриевич доктор медицинских наук Намоконов Евгений Владимирович

Ведущая организация: ФГУ Российский НИИ гематологии и трансфузиологии Росздрава

Защита диссертации состоится л _2009 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 208.118.01 при ГОУ ВПО Читинская государственная медицинская академия Росздрава (672090, г.

Чита, ул. Горького, 39-а).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Читинская государственная медицинская академия Росздрава Автореферат разослан л_ _ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук, профессор И.Н. Гаймоленко 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Проблема холодовых повреждений весьма актуальна в районах Севера и резко континентального климата. Местная холодовая травма в общей структуре травматических поражений в зоне с умеренным климатом занимает до 1%, а в Сибири и на Севере достигает 610% (Липатов К.В. и соавт., 2004; Алексеев Р.З. и соавт., 2005; Рыбдылов Д.Д, 2005; Сизоненко В.А., 2007; Patel N.N., Patel D.N., 2008; Moussa M. et al., 2008). Особенностью отморожений является конусовидное поражение преимущественно дистальных сегментов конечностей, имеющих особое функциональное значение. Глубокими инвалидами при этом становятся от 30 до 60% пострадавших (Long W.B. et al., 2005; Сизоненко В.А., 2007; Day M.W., 2008).

В большинстве случаев некроз при отморожениях развиваются тогда, когда уровень местной гипотермии тканей явно недостаточен, чтобы сразу вызвать их гибель (Старков Ю.Л. и соавт., 1999). Как возможную причину деструкции тканей выделяют нарушения обменных процессов на фоне прогрессирующих расстройств кровообращения (Zook N. et al. 1998; Вахнин М.В., Данилов А.К., Гузь В.Н., 2007).

Многие клетки и органы способны длительно противостоять острой гипоксии без необратимых повреждений (Целуйко С.С. и соавт., 2005).

Вместе с тем, нарушения микроциркуляции, возникающие в результате альтерации эндотелиоцитов, ведут к усугублению ишемических расстройств (Петрищев Н.Н., 2003). В обычных условиях эндотелий активно участвует в функционировании системы ауторегуляции микроциркуляции, предусматривающей оптимальное кровоснабжение тканей. Кроме того, клетки эндотелия оказывают координирующее влияние на состояние систем сосудисто-тромбоцитарного и коагуляционного гемостаза, фибринолиза, иммунитета, резистентности (Клименко О.В., 2002; Петрищев Н.Н., 2003).

Принципиальным отличием холодовой ишемии является то, что процессы клеточной деградации в этом случае замедлены благодаря охлаждению, поэтому ишемические расстройства при отморожениях конечностей до некоторой степени обратимы (Гоголев Л.С, 2003; Дудариков А.А., 2005).

Опыт трансплантологии указывает на то, что степень повреждения клеточных мембран возрастает с увеличением продолжительности периода холодовой ишемии (Moussa M. et al., 2008). Данное обстоятельство является предпосылкой для возникновения постишемических деструктивных процессов при согревании.

После восстановления тканевой температуры на клеточном уровне развивается реперфузионный синдром (Целуйко С.С. и соавт., 2005; Zhao W.H. et al. 2008). Альтерация продуктами перекисного окисления липидов биомембран, в первую очередь стенок эндотелия сосудов, ведет к их морфологической и функциональной конформации (Tercan M., 2002;

Петрищев Н.Н., 2003). В результате нарушается состояние систем, участвующих в оптимизации локального кровообращения, гемостаза и механизмов защиты (Варфоломеев А.Р., Сизоненко В.А., 1999; Морозов В.Н.

и соавт., 2001). Восстановление тканевой температуры, после краткого периода возобновления кровотока, ведет к прогрессированию ишемии с той только разницей, что в данном случае процессы клеточного аутолиза не сдерживаются гипотермией (Yang Z. et al. 1997; Murphy J.V. et al., 2000;

Целуйко С.С. и соавт., 2005).

Таким образом, при глубоких отморожениях неизбежно происходит как анатомическое, так и функциональное поражение эндотелия сосудов. Но роль данных явлений в гибели тканевых структур от холодового воздействия и механизмы альтерации изучены недостаточно. Остаются невыясненными взаимосвязи процессов дисфункции эндотелия, изменений в системах иммунитета, гемостаза и регуляции тонуса сосудов при местной холодовой травме. Углубленное исследование патогенеза криоповреждения, в основе которого находятся зависимые от сосудистой стенки микроциркуляторные, гемостатические и иммунологические механизмы, позволит выбрать более адекватную лечебную тактику.

Цель исследования: изучить роль сосудистых, гемостатических и иммунологических механизмов в патогенезе холодовых повреждений конечностей.

Задачи исследования:

1. Оценить функцию эндотелия поврежденного и неповрежденного участков сосудистого русла по числу десквамированных эндотелиальных клеток, коллагенсвязывающей активности фактора фон Виллебранда (FW), уровню нитритов, эндотелина-1, тканевого активатора плазминогена (t-PA) и ингибитора активатора плазминогена-1 (PAI-1) у больных в различные периоды местной холодовой травмы и в зависимости от объема пораженных действием низких температур тканей.

2. Оценить состояние сосудисто-тромбоцитарного гемостаза, лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии (ЛТА) в крови поврежденного и неповрежденного участков сосудистого русла в различные периоды холодовой травмы и в зависимости от объема пораженных действием низких температур тканей.

3. Изучить параметры коагуляционного гемостаза, в том числе экспрессию тканевого фактора лейкоцитами периферической крови, фибринолиз у больных с повреждением конечностей холодом.

4. Исследовать содержание цитокинов (IL-1, IL-8, IL-4, TNF, IL-18, TGF, TGF1, VEGF) в крови, оттекающей от поврежденного участка и интактного сосудистого русла в различные периоды холодовой травмы.

5. Исследовать состояние микроциркуляторного русла и компонентов регуляции сосудистого тонуса поврежденной конечности у пациентов в различные периоды местной холодовой травмы и в зависимости от объема пораженных действием низких температур тканей.

6. Оценить характер взаимосвязей между показателями эндотелиальной дисфункции, систем иммунитета, гемостаза и фибринолиза при отморожениях.

Научная новизна. Впервые установлено, что в плазме больных с местной холодовой травмой возрастает коллагенсвязывающая активность фактора фон Виллебранда, достигая своего максимума в позднем реактивном периоде. Увеличение массива пораженных холодом тканей у пациентов сопровождается повышением коллагенсвязывающей активности фактора фон Виллебранда. У них усиливается экспрессия тканевого фактора лейкоцитами периферической крови, зависящая от периода травмы и объема поражения.

Показано, что в венозной крови, оттекающей от поврежденной холодом конечности, концентрация t-PA и РАI-1 выше, чем в здоровой.

Впервые выявлено, что в дореактивном периоде холодовой травмы в крови увеличивается число десквамированных эндотелиоцитов, достигая наибольших значений в раннем реактивном периоде. В крови, оттекающей от поврежденного действием низких температур сегмента конечности, количество десквамированных эндотелиальных клеток выше, чем в венозной крови неповрежденного сосудистого русла.

Впервые продемонстрировано, что в раннем и позднем реактивном периоде отморожений уровень провоспалительных цитокинов TNF, IL-1, IL-8 и IL-18 в крови, оттекающей от поврежденной конечности, больше, а IL4 - меньше, чем в интактной конечности. При этом концентрация провоспалительных цитокинов TNF, IL-1, IL-8 и IL-18 в жидкости пузырей значительно превышает их уровень в оттекающей от зоны повреждения венозной крови. При неблагоприятном течении травмы содержание IL-1 и IL-8 выше, чем при благоприятном. У больных с местной холодовой травмой III-IV степени в позднем реактивном периоде и в периоде гранулирования и эпителизации в крови возрастает уровень TGF, TGF1 и VEGF. При увеличении объема пораженных холодом тканей в крови больных уменьшается концентрация TGF1 и повышается содержание VEGF. У пациентов с криотравмой значения TGF1 и VEGF в поврежденном сосудистом русле значительно выше, чем в интактном.

Приоритетными являются сведения об усилении способности лимфоцитов адгезировать тромбоциты в дореактивном периоде, достигающей наибольшей выраженности в раннем реактивном периоде холодовой травмы. Увеличение числа ЛТА и степени ЛТА пропорционально массиву поврежденных тканей.

Впервые показано, что у пациентов с отморожениями конечностей в дореактивном периоде снижается концентрация нитритов в крови и повышается содержание эндотелина-1. В крови, оттекающей от поврежденной конечности, уровень нитритов ниже, а эндотелина-1 выше, чем в неповрежденной. При местной холодовой травме III-IV степени в крови пациентов возрастает уровень эндотелина-1 прямо и уменьшается концентрация нитритов обратно пропорционально объему пораженных холодом тканей, общей площади поврежденного и активированного эндотелия сосудов. У больных в раннем реактивном периоде возрастает активность эндотелиальных факторов релаксации и увеличивается приток крови из артериального русла в пораженном холодом сегменте конечности. В позднем реактивном периоде травмы возрастает активность миогенного и нейрогенного компонентов регуляции сосудистого тонуса, уменьшается артериальный и нутритивный кровоток.

Теоретическая и практическая значимость работы. В работе получены новые данные о состоянии микроциркуляции, системы гемостаза, лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии, продукции про- и противовоспалительных цитокинов, ростовых агентов, факторов, регулирующих локальный кровоток, десквамации эндотелиоцитов в зависимости от степени холодовой травмы и массива пораженных тканей.

Новые сведения позволяют расширить представления о патогенезе холодового повреждения тканей, и обосновать терапевтические подходы к лечению травмированных пациентов.

На основании результатов работы предложен способ прогнозирования тяжести интоксикации при местной холодовой травме, позволяющий выделить группу больных, которым требуется проведение интенсивной дезинтоксикационной терапии (положительное решение о выдаче патента по заявке №2008101150/15 от 09.01.2008 г.).

На материалах исследования разработан способ прогнозирования течения раневого процесса при глубоких отморожениях нижних конечностей у пациентов, которым показано более радикальное хирургическое лечение, что позволило уменьшить частоту послеоперационных осложнений и сроки лечения пострадавших (патент РФ №2345713).

Положения, выносимые на защиту:

1. У больных с отморожениями конечностей III-IV степени в раннем реактивном периоде уменьшается количество тромбоцитов в крови, а в позднем - превышает их число по сравнению со здоровыми лицами.

Содержание тромбоцитов при холодовой травме находится в обратной зависимости от тяжести поражения. При отморожениях конечностей развивается гиперкоагуляционный синдром, сопровождающийся экспрессией тканевого фактора, гиперпродукцией t-PA и PAI-1, зависящих от периода травмы и уровня поражения конечностей.

2. При холодовой травме в дореактивном периоде в крови повышается число десквамированных эндотелиоцитов, достигая наибольших значений в раннем реактивном периоде, и приходя к показателям здоровых в периоде гранулирования и эпителизации. В крови, оттекающей от поврежденного действием низких температур сегмента конечности, количество десквамированных эндотелиоцитов выше, чем в венозной крови неповрежденного сосудистого русла. В дореактивном периоде отморожений у больных возрастает способность к адгезии тромбоцитов к лимфоцитам и достигает наибольшей выраженности в раннем реактивном периоде.

Увеличение числа ЛТА и степени ЛТА пропорционально массиву поврежденных холодом тканей.

3. В крови больных с отморожениями конечностей в раннем реактивном периоде травмы максимально возрастает содержание провоспалительных цитокинов и зависит от периода травмы и объема повреждения. В раннем реактивном периоде отморожений уровень провоспалительных цитокинов в крови, оттекающей от поврежденной конечности, больше, а IL-4 - меньше, чем от интактной конечности. При неблагоприятном течении травмы содержание IL-1 и IL-8 выше, чем при благоприятном. Применение проводниковой блокады у пациентов снижает в крови концентрацию TNF, IL-1, IL-8 и IL-18. У больных с местной холодовой травмой II-IV степени в позднем реактивном периоде и во время гранулирования и эпителизации в крови возрастает уровень TGF, TGF1 и VEGF. При увеличении объема пораженных холодом тканей в крови больных уменьшается концентрация TGF1, одновременно повышается содержание VEGF. У пациентов с криотравмой значения TGF1 и VEGF в поврежденном сосудистом русле значительно выше, чем в интактном.

4. У пациентов с отморожениями конечностей в дореактивном периоде снижается концентрация нитритов в крови и повышается содержание эндотелина-1. В крови, оттекающей от поврежденной конечности, уровень нитритов ниже, а эндотелина-1 выше, чем от неповрежденной. У больных с местной холодовой травмой III-IV степени в крови возрастает уровень эндотелина-1 прямо пропорционально и уменьшается концентрация нитритов обратно пропорционально объему пораженных холодом тканей, общей площади поврежденного и активированного эндотелия сосудов. У больных с отморожениями конечностей и пациентов с трофическими нарушениями после холодового повреждения однонаправлено изменяются параметры микроциркуляции и сосудистого тонуса. На фоне блокады иннервации у больных с местной холодовой травмой уменьшается спазм сосудов, увеличивается нутритивный кровоток в поврежденной конечности.