Владимир Кованов - Эксперимент в хирургии
Смелое предположение и кропотливая работа были вознаграждены сполна.
Было доказано, что после наложения зажимов на сосуды почек крыс (как делают при обширных операциях на почечных сосудах или самих почках) или полного иссечения и хранения в консерванте изолированных почек собак (как это делают при пересадке почки) в почечной ткани уже через 1 час в 5 раз возрастало содержание перекисей липидов, а также резко падала антиокислительная способность липидов. Восстановление кровотока в таких почках путем снятия зажима с почечных сосудов или пересадки почки донору не приводило к нормализации содержания перекисей и не восстанавливало антиокислительную способность ткани, причем выживаемость животных после разных сроков ишемии почек коррелировала со степенью интенсификации перекисных процессов и возрастала после интибирования перекисных процессов искусственными антиокислителями.
Таким образом, впервые было экспериментально доказано, что процессы перекисного окисления усиливаются во время ишемии органа и продолжают активно протекать после восстановления в нем кровотока и что эти процессы оказывают повреждающее действие на ишемизированный орган.
Полученные результаты послужили началом дальнейшей многолетней работы. Аспирантами Л. Дудник, Д. Велихановой и старшим научным сотрудником П. Комаровым было показано, что аналогичное усиление процессов ПОЛ происходит при ишемии и реоксигенации печени; Л. Шеленковой и Т. Чураковой - при ишемии конечностей; В. Булгаковым - при ишемии и пересадке сердца. Недавно совместно с сотрудником академической группы В. Тельпуховым этот факт с помощью микрохирургической модели ишемии мозга был подтвержден и для головного мозга.
Сопоставление интенсивности протекания перекисных процессов при ишемии различных органов показало, что она соответствует чувствительности органов к ишемии и резче всего выражена в головном мозге, затем в печени, сердце и почках, позже всего - в мышцах конечностей. Помимо доказательства самого факта интенсификации ПОЛ при ишемии и реоксигенации, была проведена серия работ на изолированных из различных органов мембранах, и было показано, что накопление в них липидных перекисей коррелирует со снижением специфических мембранных функций.
Для выявления механизма действия липидных перекисей был разработан оригинальный метод выделения и окисления фосфолипидов из яичных желтков. Эти фосфолипиды близки к мембранным фосфолипидам клеток животных и человека. Добавление таких липидных перекисей к мембранам, выделенным из клеток животных (крыс, кроликов, собак), вызвало существенный рост проницаемости мембран, причем выяснилось, что причиной является образование в мембране каналов, пропускающих ионы (каналов «утечки» ионов),
Важным и новым фактом является также получение данных о том, что липидные перекиси вызывают спазм периферических сосудов и сосудов сердца, а также ослабляют сократительную функцию сердца, то есть происходят изменения, сопутствующие ишемии.
В настоящее время данные об интенсификации перекисных процессов при ишемии различных органов подтверждены многими исследователями в Советском Союзе и за рубежом. Они явились серьезным стимулом для целенаправленного синтеза новых лекарственных препаратов и поиска эффективных средств среди старых препаратов, ранее применявшихся при других видах патологии.
Какими же средствами бороться с повреждениями, возникающими в клетке в результате усиления перекисного окисления мембран? Естественно предположить, что эффективными могут оказаться методы, прицельно действующие на мембраны. Среди лекарственных препаратов или природных веществ требуемым эффектом могут обладать стабилизаторы мембран, укрепляющие их структуру и механически затрудняющие протекание реакций ПОЛ, а также антиокислители, блокирующие процессы перекисного окисления в мембранах.
Таким антиокислительным (его называют антиоксидантным) действием обладают многие вещества, вырабатываемые самой клеткой, и вещества, поступающие в организм с пищей, из них наиболее активен витамин Е. Химики на основе природных антиоксидантов создают новые синтетические препараты, причем оказалось, что многие лекарственные средства, такие, как анальгин, производные пиразолина, фенотиазина, противовоспалительные средства, обладают также антиокислительными свойствами, вероятно частично обусловливающими их эффект. Испытание препаратов с антиоксидантными свойствами в качестве противоишемических средств проведено на моделях ишемии и реперфузии почек, печени, сердца, мозга и мышц конечности. Среди многих испытанных в лаборатории М. Биленко препаратов (α-токоферол, дибунол, дилудин, 6-меркураскан, фенозан, пэгинол) наиболее эффективными при ишемии оказались дибунол и дилудин - синтетические антиоксиданты.
Дибунол как антиоксидант известен уже давно, и возможности его использования при других патологиях широко изучаются. Но оказывается, что введение дибунола до появления ишемии оказывает мощный противоишемический эффект, увеличивая количество выживших животных на семьдесят процентов при ишемии печени и мышц конечности, на 32 процента - при ишемии почек и, как недавно показано В. Тельпуховым, на 40 процентов - при ишемии мозга. Введение дибунола способствует сохранению сократительной функции сердца, снижает тяжесть ишемического шока, сохраняет структурно-функциональную целостность мембранных структур клетки. В настоящее время дибунол апробирован в качестве противоишемического средства для лечения обширных острых инфарктов миокарда. Обнаружено, что при его применении снижаются показатели ишемического повреждения миокарда, уменьшается частота рецидивов болей и нарушений ритма сердца.
Особый интерес представляет использование в качестве антиоксиданта при ишемии α-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 α-токоферола только разрабатывается, но японскими учеными уже получены обнадеживающие результаты при экспериментальной ишемии мозга, когда профилактическое введение α-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 исследователями на моделях ишемии миокарда; наличие защитного эффекта убихинонов при ишемии миокарда позволяет надеяться, что эффект будет проявляться и при ишемии других органов.
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.
