Функциональное состояние эндотелиоцитов при острых повреждениях различного генеза
Автор: Осиков Михаил Владимирович, Кривохижина Людмила Владимировна
Журнал: Человек. Спорт. Медицина @hsm-susu
Рубрика: Проблемы здравоохранения
Статья в выпуске: 7 (140), 2009 года.
Бесплатный доступ
В работе исследовано функциональное состояние эндотелиоцитов при острых повреждениях различного генеза по показателям продукции оксида азота (II) и адгезии к нему клеток крови. Установлено развитие дисфункции эндотелиоцитов при острой почечной недостаточности, острой печеночной недостаточности и септическом перитоните. Манифестация асептического перитонита не сопровождается изменением функционального состояния эндотелиоцитов. Суммарное содержание продуктов NO возрастает при острой почечной недостаточности, острой печеночной недостаточности и септическом перитоните. Адгезивная способность эндотелиоцитов изменяется при острой печеночной недостаточности и септическом перитоните по отношению к лейкоцитам.
Эндотелиоциты, дисфункция, острое повреждение тканей
Короткий адрес: https://sciup.org/147152685
IDR: 147152685 | УДК: 616
Endotheliocyte functional status at terebrant affects of various genesis
The work investigates the endotheliocyte functional status at terebrant affects of various genesis. The status is estimated by indicators of nitrogen oxide products (II) and blood cells conglutination to it. It is stated that acute renal failure, acute hepatic failure and septic peritonitis can induce the endothelial dysfunction. Demonstration of aseptic peritonitis is not accompanied by change of endotheliocyte functional status. Total content of nitrogen oxide products increases at acute renal failure, acute hepatic failure and septic peritonitis. At acute hepatic failure and septic peritonitis the adhesive capacity of endotheliocytes changes against leukocytes.
Текст научной статьи Функциональное состояние эндотелиоцитов при острых повреждениях различного генеза
Стратегическое положение эндотелиоцитов на границе раздела кровь-ткань, экстраординарно большая суммарная поверхность (около 2000 м2) эндотелия и его масса, сопоставимая с массой печени, способствуют неизбежному контакту с клетками крови и плазменными факторами, участию в регуляции многих функций организма. Современная эндотелиология отводит NO ведущее место в реализации функции эндотелия в норме и в патогенезе эндотелиальной дисфункции при различных патологиях (2, 8). Такое представление вполне корректно, так как оксид азота принимает участие в регуляции всех функций эндотелия (сосудистый тонус, тромборезистентность, адгезия клеток крови, проницаемость стенки сосуда), а также первым реагирует на повреждение эндотелиоцитов. Кроме того, реализация функциональной активности эндотелиоцитов сопряжена с эндотелиально-клеточными взаимодействиями в крови [13, 17]. Исследование функции эндотелиоцитов при повреждении тканей организма различного генеза позволит установить роль эндотелиальной дисфункции в патогенезе этих состояний.
Цель работы - исследовать функциональное состояние эндотелиоцитов при экспериментальных повреждениях различного генеза.
Материалы и методы исследования. Работа выполнена на 66 белых нелинейных крысах массой 220-230 г. Острую почечную недостаточность (ОПН) моделировали подкожным однократным введением хлорида ртути (II) (11). Острую печеночную недостаточность (ОПечН) вызывали подкожным однократным введением 50 %-ного масляного раствора СС14 [21]. Асептический перитонит (АсП) индуцировали внутрибрюшинным введением 10 % суспензии крахмала [1]. Септиче ский перитонит (СП) моделировали внутрибрюшинным введением аутокаловой суспензии с добавлением аутокрови [6]. Полученные данные обрабатывали методами вариационной статистики с использованием пакета прикладных программ «Statistica for Windows v.6.0».
Адгезивную способность клеток крови изучали по их способности прилипать к эндотелию сосудистой стенки по разработанной оригинальной методике. У наркотизированной крысы пропускали через участок аорты определенной площади фиксированный объем аутологичной крови с известным количеством клеток под постоянным давлением 100 мм рт. ст., при температуре 37 °C и подсчитывали количество клеток крови на выходе. В экспериментах аорту крыс с экспериментальной патологией перфузировали кровью интактных крыс. Результат выражали в виде % адгезии эритроцитов, тромбоцитов и популяций лейкоцитов. Уровень продукции эндогенного оксида азота (II) оценивали по концентрации конечных стабильных метаболитов NO (нитратов, нитритов и их суммарного содержания) в сыворотке с помощью реакции Griess [4]. Результат выражали в мкмоль/л.
Результаты исследования. При всех рассматриваемых патологиях, кроме АсП, установлено увеличение в сыворотке крыс суммарного содержания продуктов NO (NOX) (табл. 1). Это связано с ростом нитритов и нитратов, в большей степени наблюдается прирост нитритов. Наибольшее увеличение продуктов NO наблюдается при СП. Установлено, что концентрация NOX в сыворотке при СП отличается (р < 0,01; с поправкой Бонфер-рони) от концентрации NOX в сыворотке при всех других патологиях. При АсП суммарное содержание NOX и его дериватов статистически значимо не отличается от группы интактных животных.
Кроме секреции эндотелиоциты активно участвуют в реализации эндотелиально-клеточных взаимодействий в крови. Установлено, что при ОПН и АсП адгезивная способность эндотелиоци-тов относительно всех видов клеток крови не изменяется (табл. 2). При ОПечН и СП установлено тате действия эндотоксинов и/или некоторых биологических активных веществ: гистамина, ацетилхолина, брадикинина, вазопрессина, тромбина и др. Определенное значение имеют скорость кровотока и активность контактирующих с эндотелием клеток крови. Продукты, выделяющиеся из тромбоцитов и лейкоцитов, их адгезия к эндотелиоци-там являются стимуляторами синтеза NO. Наибольший прирост продуктов NO, по нашим данным, наблюдается при СП. Вероятно, это связано с
Таблица 1
Содержание продуктов NO в сыворотке при патологиях (М ± s)
|
Показатели |
Группы |
||||
|
Интактные п = 6 |
ОПН п = 6 |
ОПечН п = 6 |
АсП п = 6 |
СП п = 6 |
|
|
NO2 , мкмоль/л |
2,08 ± 1,07 |
5,78 ± 2,32** |
4,21 ± 1,63** |
2,00 ± 1,09 |
6,82 ± 1,15** |
|
NO3 , мкмоль/л |
12,93 ± 0,84 |
16,61 ±4,74*** |
19,75 ± 4,24** |
14,90 ±2,93 |
24,86 ± 5,55** |
|
NOX, мкмоль/л |
15,02 ± 1,33 |
22,39 ± 3,64* |
23,96 ± 3,90* |
16,90 ±3,92 |
31,68 ± 6,16* |
Таблица 2
Адгезивная способность эндотелиоцитов по отношению к клеткам крови при патологиях (% адгезии; М ± s)
|
Клетки крови |
Группы |
||||
|
Итактные п= 12 |
ОПН п = 6 |
ОПечН п = 6 |
АсП п = 6 |
СП п = 6 |
|
|
Эритроциты |
9,19 ±3,19 |
7,55 ± 2,78 |
10,15 ± 1,71 |
9,75 ±1,12 |
8,76 ±1,07 |
|
Тромбоциты |
28,51 ±7,67 |
25,87 ±3,71 |
26,37 ± 3,09 |
28,71 ± 1,55 |
26,54 ± 2,64 |
|
Лейкоциты |
23,00 ± 9,79 |
27,49 ± 12,14 |
9,09 ± 3,86 * |
26,42 ± 3,01 |
26,53 ± 3,77 |
|
Гранулоциты |
57,78 ± 15,21 |
51,06 ±10,92 |
45,72 ± 13,17 |
57,35 ± 11,41 |
69,06 ± 5,23** |
|
Агранулоциты |
19,27 ± 10,18 |
21,10 ± 10,29 |
12,53 ± 8,74* |
20,57 ± 3,08 |
22,39 ± 2,77 |
Примечания: * - достоверные (р < 0,05) различия при сравнении с группой интактных животных по t-критерию; ** - по критерию Манна-Уитни; *** - критерию Вальда-Вольфовица.
изменение адгезивной способности эндотелиоцитов по отношению к лейкоцитам. При ОПечН наблюдается достоверное снижение адгезии агранулоци-тов и тенденция к снижению адгезии гранулоцитов. Развитие СП сопровождается увеличением адгезивности эндотелиальных клеток по отношению к гранулоцитам, что отражает активацию эндотелиальных клеток провоспалительными цитокинами при повреждении брюшины инфекционного характера.
Обсуждение полученных результатов. Итак, при ОПН, ОПечН и СП развивается дисфункция эндотелия по показателям продукции NO и адгезии к нему клеток крови. Увеличение концентрации конечных метаболитов NO является отражением его синтеза преимущественно в эндотелио-цитах, но также и в других клетках: моноцитах/ макрофагах, нейронах в связи с повышением активности NOS различных изоформ (eNOS, iNOS, nNOS) [3]. Активность NOS повышается в резуль- его продукцией не только эндотелиальными клетками, но и мезотелиальными и активированными лейкоцитами [9]. Имеются данные, что эндотоксины при перитоните первоначально активируют кальций-независимую iNOS нейтрофилов, позднее, увеличивая проницаемость эндотелиоцитов для Са2+, приводят к активации Са2+-зависимой eNOS (5). Полагают, что определенный вклад в изменение продукции NO при ОПН вносят эндотелиально-клеточные взаимодействия в крови. В частности, экстернализация фосфатидилсерина на «уремических» эритроцитах при адгезии последних к эндотелию изменяет активность и экспрессию eNOS [7].
Следует учитывать, что эффекты NO при патологиях неоднозначны и зависят от преобладания различных механизмов его действия, места синтеза, вида патологии и др. факторов. Показано, что независимо от причины ОПН (гентамициновая, адениновая, глицериновая, ишемическая модели) в
Проблемы здравоохранения
почках повышается экспрессия NOS и накапливаются нитраты/нитриты [12]. Причем, нефроэпите-лий сам участвует в продукции NO в связи с экспрессией iNOS [18]. При ОПН NO может, как уменьшать деструкцию клеток и улучшать функцию почек, так и усиливать повреждение нефро-цитов. Вариабельность действия NO зависит от соотношения различных эффектов: регуляции гемореологии через изменение сосудистого тонуса и активности тромбоцитов и лейкоцитов и участия в повреждении тканей через нитрозативный стресс [10]. Подтверждением последнего является положительный эффект антиоксидантов при экспериментальной ОПН в связи со снижением продукции NO. При ОПечН различного генеза повышение продукции NO имеет значение в повреждении печеночной ткани, экспрессия мРНК eNOS положительно коррелирует с уровнем АлАТ и АсАТ в сыворотке и проявлениями печеночной энцефалопатии [14]. В тоже время, в начальной стадии процесса активация экспрессии eNOS, но не iNOS уменьшает тяжесть повреждения гепатоцитов и смертность животных [19].
Полученные результаты изменения адгезивной способности эндотелиоцитов, в том числе, могут быть обусловлены влиянием NO и его метаболитов. Известно, что NO снижает экспрессию на эндотелиальных клетках адгезивных молекул через стабилизацию ингибитора фактора трансдукции NF-kB [16]. В частности, увеличение продукции NO при перитоните снижает миграцию нейтрофилов в брюшную полость, этот эффект ниви-лируется применением блокаторов NOS. В тоже время, пероксинитрит (ONOO-) через активацию NF-кВ оказывает провоспалительный эффект, повышая экспрессию адгезинов на эндотелии [20]. Нами установлена положительная корреляция между содержанием продуктов NO и адгезивностью эндотелиоцитов по отношению к гранулоцитам при СП. Связь не имеет статистической значимости для нитритов (коэффициент корреляции Спирмена R = 0,60; р = 0,28) и нитратов (R = 0,70; р = 0,19), достоверна для суммарного содержания продуктов NO (R 0,90; р = 0,04). Снижение адгезивности эндотелиоцитов при ОПечН может быть связано со специфическими эффектами печеночных эндотоксинов. Показано, что билирубин угнетает VCAM-1 зависимые взаимодействия эдоте-лиоцитов с лимфоцитами, определяющие плотную адгезию, или остановку лейкоцитов [15].
Выводы
-
1. Установлено развитие дисфункции эндотелиоцитов при острой почечной недостаточности, острой печеночной недостаточности и септическом перитоните по показателям продукции оксида азота (II) и адгезивной способности. Манифестация асептического перитонита не сопровождается изменением функционального состояния эндотелиоцитов.
-
2. Суммарное содержание продуктов NO воз
растает при острой почечной недостаточности, острой печеночной недостаточности и септическом перитоните. Адгезивная способность эндотелиоцитов изменяется при острой печеночной недостаточности и септическом перитоните по отношению к лейкоцитам.
Список литературы Функциональное состояние эндотелиоцитов при острых повреждениях различного генеза
- Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма/И.А. Волчегорский, И.М. Долгушин, О.Л. Колесников и др. -Челябинск: Изд-во Челябинского государственного педагогического университета, 2000.-167 с.
- Гомазков, О.А. Молекулярные и физиологические аспекты эндотелиальной дисфункции. Роль эндогенных химических регуляторов/О.А. Гомазков//Успехи физиол. наук. -2000. -Т. 31, № 4. -С. 48-62.
- Горрен, А.К. Универсальная и комплексная энзимология синтазы оксида азота/А.К. Горрен, Б. Майер//Биохимия. -1998. -Т. 63. -С. 870-880.
- Емченко, Н.Л. Универсальный метод определения нитратов в биосредах организма/Н.Л. Емченко, О.О. Цыганенко, Т.В. Ковалевская//Клин. лаб. диагностика. -1994. -№6.-С. 19-20.
- Состояние про-и антиоксидантной систем крови при экспериментальном желчном перитоните/Э.А. Петросян, В.И. Сергиенко, А.А. Сухинин и др.//Бюл. эксперим. биол. мед. -2005. -Т. 139, № 1. -С. 19-21.
- Струков, А.И. Острый разлитой перитонит/А.И. Струков. -М.: Медицина, 1987. -285 с.
- Adherence of uremic erythrocytes to vascular endothelium decreases endothelial nitric oxide synthase expression/M. Bonomini, A. Pandolfi, N. Di Pietro et al.//Kidney Int. -2005. -V. 67, № 5. -P. 1899-1906.
- Cauwels, A. Nitric oxide in shock/A. Cauwels//Kidney Int. -2007. -V. 72, № 5. -P. 557-565.
- Nitric oxide production by human peritoneal mesothelial cells/A. Davenport, R.L. Fernando, R. Robson et al.//Int. J. Artif. Organs. -2004. -V. 27, №1.-P. 15-23.
- Effects of nitric oxide on gentamicin toxicity in isolated perfused rat kidneys/R. Ghaznavi, M. Faghihi, M. Kadkhodaee et al.//J. Nephrol. -2005. -V. 18, № 5. -P. 548-552.
- Gstraunthaler, G. Glutathione depletion and in vitro lipid peroxidation in mercury or maleate induced acute renal failure/G. Gstraunthaler, W. Pfaller, P. Kotanko//Biochem. Pharmacol. -1983. -V. 32, № 19. -P. 2969-2972.
- Roles ofendothelin and nitrogen monoxide in the adenine-induced acute renal failure models/M. Gui, L.Z. Ji, С.Y. Peng et al.//Thong. Nan. Da. Xue. Xue. Bao. Yi. Xue. Ban. -2004. -V. 29, № 3.-P. 292-296.
- Harlan, J.M. Leukocyte-endothelial interactions/J.M. Harlan//Blood. -1985. -V. 65, № 3. -P. 513-525.
- Role of Hepatic Nitric Oxide Synthases in Rats with Thioacetamide-induced Acute Liver Failure and Encephalopathy/H.C. Huang, S.S. Wang, C.Y. Chan et al.//J. Chin. Med. Assoc. -2007. -V. 70, №1.-P. 16-23.
- Unconjugated bilirubin inhibits VCAM-1-rnediated transendothelial leukocyte migration/P. Keshavan, T.L. Deem, S.J. Schwemberger et al.//J. Immunol. -2005. -V. 174. -P. 3709-3718.
- Transcriptional regulation of VCAM-1 expression by tumor necrosis factor-a in human tracheal smooth muscle cells: involvement of MAPKs, NF-kappaB, рЗОО, and histone acetylation/C.W. Lee, W.N. Lin, CC. Lin et al.//J. Cell. Physiol. -2006. -V. 207, №1. -P. 174-186.
- Mukul, S. Adhesion of normal erythrocytes at depressed venous shear rates to activated neutrophils, activated platelets, and fibrin polymerized from plasma/S. Mukul, G. and L.S. Diamond//Blood. -2002. -V. 100, № 10. -P. 3797-3803.
- Human renal epithelial cells express iNOS in response to cytokines but not bacteria/M. Poljakovic, D. Karpman, C. Svanborg et al.//Kidney Int. -2002. -V. 61, №2. -P. 444-455.
- Rahman, T.M. The effects of early and late administration of inhibitors of inducible nitric oxide synthase in a thioacetamide-induced model of acute hepatic failure in the rat/T.M. Rahman, H.J. Hodgson//J. Hepatol. -2003. -V. 38, №5.-P. 583-590.
- Crucial role of local peroxynitrite formation in neutrophil-induced endothelial cell activation/H.Y. Sohn, F. Krotz, S. Zahler et al.//Cardiovasc. Res. -2003. -V. 57, № 3. -P. 804-815.
- William, M. Drug-Induced Hepatotoxicity/M. William, M.D. Lee//N. Engl. J. Med. -2003. -V. 349, №5. -P. 474-485.
