Changes in the composition of proteins in the blood during the period of ischemia-reperfusion syndrome, modeled by a violation of blood flow in the liver

Abstract


On the experimental model of liver ischemia-reperfusion, quantitative changes in protein composition in the blood of white outbred rats were investigated. It was found that against the background of a 10-minute ischemia, the total protein content decreased by 0,9%, albumins by 1,5% (p<0,05). The content of globulins practically did not change, and the content of fibrinogen increased by 33,3% (p<0,05). In the corresponding periods of reperfusion compared with intact values, the content of total protein and albumins decreased, and globulins and fibrinogen increased. The intensity of changes in the quantitative and qualitative content of proteins in the blood of animals depended on both the duration of the ischemia period and the duration of reperfusion. At the same time, the increase in the level of globulins in the blood occurred more intensively during reperfusion after 20 minutes of ischemia. Thus, against the background of ischemia, there are changes in the quantitative composition of plasma proteins (total protein, albumins, globulins, fibrinogen). As the duration of ischemia increases, pathological changes increase. With reperfusion, the process continues unidirectionally, but against the background of a deeper ischemia lasting 20 minutes, some parameters of the pathological changes in the blood composition are less pronounced than against a background of reperfusion after a 10-minute ischemia. This phenomenon is explained by the activation of the protective and adaptive functions of the body.

Введение. Проблема ишемии печени с последу- ющим развитием реперфузионного синдрома (РС) после восстановления кровотока актуальна во всем мире. Реперфузионный синдром печени сопрово- ждается дисфункцией микроциркуляторного русла и оксидативным стрессом, приводящим к некрозу и апоптозу гепатоцитов. Развитие РС печени носит мно- гоступенчатый и мультифакторный характер. Важную роль в его патогенезе играют токсические вещества, поступающие в системный кровоток, что обусловлива- ет общую интоксикацию. Восстановление кровотока не способствует устранению этих изменений, наобо- рот, ситуация усугубляется повреждающим действием свободных радикалов и цитокинов, поступающих в печень по мере реперфузии. Знание механизмов па- тофизиологических процессов, сопровождающих РС, может стать почвой для разработки новых, научно обо- снованных методик, позволяющих улучшить качество трансплантационных и других обширных операций на печени и снизить риск развития послеоперационных осложнений. Поэтому этой проблеме уделяется боль- шое внимание. Установлена важная роль в развитии РС процессов перекисного окисления липидов и системы антиоксидантной защиты [5]. В этот период в крови выявляется повышенная концентрация мар- керов поражения печени (аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрансферазы) и других ферментов, изменяется содержание белков [4]. Установлено, что повреждение мембран клеток и внутриклеточных органелл приводит к нарушению их проницаемости для воды и ионов, в результате чего развивается про- грессирующий отек и гибель клеток [7, 9]. Особый интерес представляют изменения состава белков крови. Эти изменения достоверно характе- ризуют состояние метаболической функции печени при РС. Цель исследования. На экспериментальной модели ишемии-реперфузии печени выявить ко- личественные изменения состава белков в крови животных. Материалы и методы. Эксперимент поставлен на 66 белых беспородных крысах обоих полов, раз- деленных на 3 группы. В 1-й группе (n=6) животные содержались в интактном состоянии, во 2-й и 3-й группах были животные с моделированной ишемией печени. Так, 2-я группа (n=30) - животные с ишемией продолжительностью 10 мин, 3-я группа (n=30) - жи- вотные с ишемией продолжительностью 20 минут. Жи- вотные 2-й и 3-й групп были разделены на 5 подгрупп по 6 животных в каждой. В каждой группе животным в 1-й подгруппе производили реперфузию в течение 60 мин, во 2-й подгруппе - 3 ч, в 3-й подгруппе - 24 ч, в 4-й подгруппе - 72 ч. Остальные 6 животных со- ставляли контрольную группу - это крысы, у которых 110 2 (62) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Клинические исследования создавали модель ишемии соответствующей продол- жительности без последующей реперфузии. По истечении эксперимента животные декапити- ровались, кровь забиралась для лабораторных ис- следований. Вне опытов все животные по содержанию и питанию находились в одинаковых условиях. Все эксперименты на животных проводились согласно Европейской конвенции по защите позвоночных жи- вотных, используемых в экспериментальных и других научных целях [2]. Ишемию печени моделировали следующим об- разом. Всем экспериментальным животным внутри- мышечно вводили 1 мл раствора калипсола. После наступления наркоза по верхней средней линии вскрывалась брюшная полость, в которой хорошо про- сматривалось поле в области печеночных ворот. После введения в ложе печеночной артерии 2 мл раствора прокаина гидрохлорида вскрывали ложе артерии, от- ходящей к правой доле печени, и под него проводили лигатуру. Стягиванием лигатуры создавали модель ишемии, а расслаблением - модель реперфузии. Биохимические исследования проводили на ми- кроанализаторе «Bioskrem MS-2000» (Соединенные Штаты Америки). Определение содержания в крови общего белка, альбуминов, глобулинов, фибриногена проводили с использованием коммерческих наборов фирмы «Human», а фибриногена - по общепринятой методике [3]. Исходя из того, что калипсол вводился всем животным как в экспериментальных, так и в контрольных подгруппах, его влияние на изучаемые показатели не учитывались [6, 8]. Статистический анализ полученных результатов проводили непараметрическим методом Вилкоксона - Манна - Уитни [1]. Результаты и их обсуждение. Установлено, что фоновое содержание общего белка во 2-й группе по сравнению с 1-й группой понизилось на 0,9%, альбу- минов - на 1,5%. Содержание глобулинов практически не изменилось, а содержание фибриногена увеличи- лось на 33,3% (табл. 1). В период реперфузии продолжительностью 60 мин в 1-й подгруппе по сравнению с интактными значениями содержание общего белка снизилось на 9,7% (р>0,05), во 2-й подгруппе - на 18,5% (р<0,05), в 3-й - на 23,5% (р<0,05), в 4-й - на 26,9% (р<0,01). Содержание альбуминов в 1-й подгруппе снизи- лось на 15,8% (р<0,05), во 2-й подгруппе - на 23,9% (р<0,05), в 3-й - на 30,5% (р<0,05), в 4-й - на 35,3% (р<0,001). Содержание глобулинов в 1-й подгруппе повысилось на 14% (р>0,05), во 2-й подгруппе - на 27,3% (р<0,05), в 3-й - на 42% (р<0,01), в 4-й - на 46% (р<0,01). Содержание фибриногена в 1-й подгруппе повысилось на 150% (р<0,01), во 2-й подгруппе - на 177,8% (р<0,01), в 3-й - на 250% (р<0,01), в 4-й - на 69,4% (р<0,01). По сравнению с исходными значениями у животных 2-й группы содержание общего белка в 1-й подгруппе снизилось на 8,9% (р>0,05), во 2-й подгруппе - на 17,8% (р<0,05), в 3-й - на 22,8% (р<0,05), в 4-й - на 26,2% (р<0,01), рисунок 1. Содержание альбуминов в 1-й подгруппе снизи- лось на 14,6% (р>0,05), во 2-й подгруппе - на 22,8% (р<0,05), в 3-й подгруппе - на 29,5% (р<0,05), в 4-й подгруппе - на 34,3% (р<0,01). Содержание глобули- нов в 1-й подгруппе повысилось на 14% (р<0,05), во 2-й подгруппе - на 27,3% (р<0,05), в 3-й подгруппе - на 42% (р<0,01), в 4-й подгруппе - на 46% (р<0,01). Содержание фибриногена в 1-й подгруппе повыси- Содержание исследуемых белков в плазме крови крыс на фоне ишемии с последующей реперфузией, г/л (М±m) Таблица 1 Показатель Общ. белок Альбумины Глобулины Фибриноген 1-я группа Фон 73,8±2,5 45,3±1,7 25±1,6 3±0,37 2-я группа Фон 73,2±2,7 44,7±1,8 25±1,5 4±0,58 1-я подгруппа 66,7±3,3 38,2±2,6* 28,5±1,2 7,5±0,76**^ 2-я подгруппа 60,2±2,8*^ 34,5±2,5*^ 31,8±1,2*^ 8,33±0,88**^^ 3-я подгруппа 56,5±2,9*^ 31,5±2,6*^ 35,5±1,5**^^ 10,5±1,34**^^ 4-я подгруппа 54±2,4**^^ 29,3±2,2**^^ 36,5±1,5**^^ 11,3±1,33**^^ 3-я группа Фон 72,5±2,6 44±1,9 25,7±1,4 4,5±0,76 1-я подгруппа 68,7±2,7 40,5±2,5 29,2±1 7,83±0,95**^ 2-я подгруппа 65±2,6 37,2±2*^ 32,5±0,8**^^ 11,2±0,79**^^ 3-я подгруппа 62±2,6*^ 35,2±2*^ 35,8±1,1**^^ 13,7±0,88**^^ 4-я подгруппа 59,2±2,2**^^ 32,2±1,8**^^ 38,2±1,1**^^ 16±1,06**^^ Примечание: различия с показателями 1-й группы: * - р<0,05; ** - р<0,01; с фоновыми показателями своей группы: ^ - р<0,05; ^^ - р<0,01. ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 2 (62) - 2018 111 Клинические исследования Рис. 1. Снижение содержания белков на фоне реперфузии после 10-минутной ишемии с указанием планки погрешностей со стандартными ошибками по сравнению с фоновыми значениями лось на 87,5% (р<0,01), во 2-й подгруппе - на 108,3% (р<0,01), в 3-й подгруппе - на 162,5% (р<0,01), в 4-й подгруппе - на 183,3% (р<0,01). Таким образом, по- ниженное на фоне 10-минутной ишемии содержание общего белка и альбуминов в период реперфузии не восстанавливается, а наоборот, продолжает пони- жаться, причем с увеличением времени реперфузии их показатели динамично снижаются. Одновременно содержание глобулинов и фибриногена увеличивается во времени. У животных 3-й группы (см. табл. 1), по сравнению с животными 1-й группы, содержание общего белка снизилось на 1,8% (р<0,05), а альбуминов - на 2,9% (р<0,05). При этом содержание глобулинов увели- чилось на 2,7% (р<0,05), а фибриногена - на 50% (р<0,05). На фоне реперфузии в этой группе содер- жание общего белка в 1-й подгруппе снизилось на 7% (р<0,05), во 2-й подгруппе - на 12% (р>0,05), в 3-й подгруппе - на 16% (р<0,05), в 4-й подгруппе - на 19,9% (р<0,01). Рис. 2. Снижение содержания белков на фоне реперфузии после ишемии в течение 20 минут по сравнению с фоновыми значениями с указанием планки погрешностей со стандартными ошибками 112 2 (62) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Клинические исследования По сравнению с интактными значениями содержа- ние альбуминов в 1-й подгруппе снизилось на 10,7% (р<0,05), во 2-й подгруппе - на 18% (р<0,05), в 3-й подгруппе - на 22,4% (р<0,05), в 4-й подгруппе - на 29% (р<0,01). Содержание глобулинов в 1-й подгруппе повысилось на 16,7% (р<0,05), во 2-й подгруппе - на 30% (р<0,01), в 3-й подгруппе - на 43,3% (р<0,01), в 4-й подгруппе - на 52,7% (р<0,01). Содержание фибриногена в 1-й подгруппе повысилось на 161,1% (р<0,01), во 2-й подгруппе - на 272,2% (р<0,01), в 3-й подгруппе - на 355,6% (р<0,01), в 4-й подгруппе - на 433,3% (р<0,01). По сравнению с исходными значениями содержа- ние общего белка в 1-й подгруппе снизилось на 5,3% (р>0,05), во 2-й подгруппе - на 10,3% (р<0,05), в 3-й подгруппе - на 14,5% (р<0,05), в 4-й подгруппе - на 18,4% (р<0,01), рисунок 2. Содержание альбуминов в 1-й подгруппе снизи- лось на 8% (р>0,05), во 2-й подгруппе - на 15,5% (р<0,05), в 3-й подгруппе - на 20,1% (р<0,05), в 4-й подгруппе - на 26,9% (р<0,01). Содержание глобулинов в 1-й подгруппе повысилось на 13,6% (р>0,05), во 2-й подгруппе - на 26,6% (р<0,01), в 3-й подгруппе - на 39,6% (р<0,01), в 4-й подгруп- пе - на 48,7% (р<0,01). Содержание фибриногена в 1-й подгруппе повысилось на 161,1% (р<0,01), во 2-й подгруппе - на 148,1% (р<0,01), в 3-й под- группе - на 203,7% (р<0,01), в 4-й подгруппе - на 255,6% (р<0,01). Следовательно, пониженное на фоне 20-минутной ишемии содержание общего белка и альбуминов в период реперфузии не вос- станавливается, а наоборот, продолжает понижать- ся, причём с увеличением времени реперфузии их показатели динамично снижаются. Одновременно содержание глобулинов и фибриногена увеличива- ется во времени. Анализ полученных данных показал, что незначи- тельное в процентном отношении, но очень важное для жизнедеятельности организма снижение со- держания общего белка происходит в период 10- и 20-минутной ишемии на 0,9 и 1,8% соответственно. В период реперфузии функциональные возможности гепатоцитов не восстанавливаются, а наоборот, их деструкция усугубляется наличием в крови токсиче- ских веществ, которые накопились в крови за период отключения печени от общей системы жизнеобеспе- чения организма. Поэтому понижение содержания общего белка идет усиленными темпами: к 72 ч ре- перфузии дефицит белков в крови уже составлял во 2-й группе 26,9%, а в 3-й группе - 19,9%. Однако, как видно из полученных данных, в 3-й группе, где на- ходились животные с моделированной 20-минутной ишемией печени на фоне реперфузии продолжи- тельностью 72 ч, дефицит белков был на 7% ниже по сравнению со 2-й группой, где находились животные с моделированной 10-минутной ишемией печени на фоне 72-часовой реперфузии. Как и следовало ожидать, на фоне общей ин- токсикации и воспалительного процесса, сопровождающих ишемию печени [10, 11], понижается содержание альбуминовой фракции и повышается содержание глобулиновой фракции. Сни жение уровня альбуминов в крови наблюдается уже в период 10-минутной ишемии, но в этот период не наблюдается изменения в содержании глобулинов. Это означает, что защитные механизмы, где фракция глобулинов играет ключевую роль, еще не активи- ровались. Увеличение времени ишемии до 20 мин приводит к значительному снижению уровня аль- буминов, но уровень глобулинов при этом начинает повышаться. Значит, организм включает защитные механизмы. Процесс однонаправленно продолжа- ется и в период реперфузии: в обеих группах во всех подгруппах уровень альбуминов понижается, а уровень глобулинов повышается, причем это повы- шение более значительно в подгруппах 3-й группы, где находились животные, у которых моделировали 20-минутную ишемию. Уровень фибриногена увеличивается во все перио- ды ишемии и реперфузии, причем в 3-й группе более интенсивно, чем во 2-й группе. Заключение. Показано, что на фоне ишемии в плазме крови экспериментальных животных проис- ходит изменение количественного содержания обще- го белка, альбуминов, глобулинов и фибриногена. С увеличением продолжительности ишемии патологи- ческие изменения увеличиваются. При реперфузии процесс продолжается однонаправленно, но при этом на фоне более глубокой 20-минутной ишемии некоторые показатели патологического изменения состава крови менее выражены, чем на фоне репер- фузии после 10-минутной ишемии. Этот феномен объясняется активацией защитных и адаптационных функций организма.

G Sh Garayev

J R Gafarova

R E Jafarova

Email: rjafarova@bk.ru

  1. Гублер, Е.В. Применение критериев непараметрической статистики для оценки различий двух групп наблюдений в медико-биологических исследованиях / Е.В. Гублер, А.А. Генкин. - М.: Медицина, 1969. - 28 с.
  2. Европейская конвенция по защите позвоночных животных, используемых в экспериментальных и других научных це- лях. - Страсбург, 1986. - 13 с.
  3. Лабораторные методы исследования в клинике / под ред. проф. В.В. Меньшикова. - М.: Медицина, 1989. - С. 168-169; 174-176.
  4. Eipel, C. Regulation of hepatic blood flow: the hepatic arterial buffer response revisited / C. Eipel, K. Abshagen, B. Vollmar // World journal of gastroenterology. - 2010. - Vol. 16, № 48. - Р. 6046- 6057.
  5. Fondevila, C. The membrane attack complex (C5b-9) in liver cold ischemia and reperfusion injury / C. Fondevila [et al.] // Liver transplantation. - 2008. - Vol. 14, № 8. - Р. 1133-1114.
  6. Hirota, K. Оpical ketamine inhibits albumin extravasation in chemical peritonitis in rats / K. Hirota [et al.] // Acta Anaesthesiol. Scand. - 1995. - Vol. 39 (2). - Р. 174-178.
  7. Li, B. Cell apoptosis and fas gene expression in liver and renal tissues after ischemia-reperfusion injury in liver transplantation / B. Li [et al.] // Transplantation proceedings. - 2010. - Vol. 42, № 5. - Р. 1550-1556. ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 2 (62) - 2018
  8. Liao, S. Inflammation-induced lymphangiogenesis and lymphatic dysfunction / S. Liao, P.Y. von der Weid // Angiogenesis. - 2014. - Vol. 17 (2). - Р. 325-334.
  9. Manzini, G. Reperfusion of liver graft during transplantation: techniques used in transplant centres within Eurotransplant and meta-analysis of the literature / G. Manzini [et al.] // Transpl. Int. - 2013. - Vol. 26 (5). - Р. 508-516.
  10. Song, A.T. Liver transplantation: Fifty years of experience / A.T. Song [et al.] // World J. Gastroenterol. - 2014. - Vol. 20 (18). - Р. 5363-5374.
  11. Szijártó, A. Short-term alanyl-glutamine dipeptide pretreatment in liver ischemia-reperfusion model: Effects on microcirculation and antioxidant status in rats / A. Szijártó [et al.] // Clinical Nutrition. - 2007. - Vol. 26. - Issue 5. - P. 640-648.

Views

Abstract - 7

PDF (Russian) - 15

Cited-By



Copyright (c) 2018 Garayev G.S., Gafarova J.R., Jafarova R.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies