Вступ
На сьогодні, на жаль, кількість пацієнтів із раком тільки збільшується. За летальністю онкологічні захворювання посідають одне з перших місць в усьому світі. Порушення окисно-відновного процесу може запускати каскадний процес порушень активними іонами кисню біохімічної регуляції гомеостазу в інших клітинах [1]. Надмірна концентрація активних форм кисню призводить до активації генів апоптозу й пропорційно збільшує експресію відповідного гена, що прискорює деструктивні процеси, тому є тригерним фактором щодо запуску генів клітинної загибелі [2]. За літературними даними, під час формування оксидантного стресу при недостатності антиоксидантної системи при окисненні клітинних елементів відбуваються ланцюгові реакції загибелі клітин у вигляді апоптозу, автолізу й некрозу [3]. А внутрішньоклітинні рівні активного кисню відрізняються в різних видах тканин, що може свідчити про його участь у процесах репарації, адаптації й диференціації клітин [4]. У подальшому, після оперативного втручання чи подальшого проведення хіміотерапії й променевої терапії, можуть виникати ускладнення, а іноді це може призводити до злоякісних перетворень [5].
Для оцінки ступеня адаптаційних можливостей можна визначати вміст продуктів перекисного окиснення ліпідів мембран клітин та антиоксидантних ферментів у сироватці крові як прояв окиснювального стресу [6, 7].
Тому важливо проводити дослідження ферментативного стану й перекисного окиснення ліпідів, первинного пошкодження ліпідів мембран клітин активними формами кисню [8]. Їх деструкція в процесі перекисного окиснення ліпідів веде до клітинної загибелі, що ініціює вторинне пошкодження (білків, ДНК тощо) і свідчить про наявність зв’язку між онкопроцесом і окисненням ліпідів [9]. Ми спостерігаємо значні зміни в активності перекисного окиснення ліпідів під час формування оксидантного стресу [10].
Досить досліджене використання для посилення антиоксидантного захисту екзогенного глутатіону [11], вітамінів А, Е, С і Q. На сьогодні потребує подальшого вивчення проблема визначення редокс-стану за умов проведення мультиорганних оперативних втручань в онкохворих. Є пріоритетним дослідження корегування порушень цієї ланки окисно-відновного гомеостазу при проведенні різноманітних варіантів періопераційної корекції даних розладів [12]. У нашому дослідженні найдієвішим виявилося використання схеми з включенням аргініну глутамату й корвітину.
Цікавим є дослідження покращення в ранньому післяопераційному періоді показників ферментативного стану й перекисного окиснення ліпідів за умови проведення описаної нами інтенсивної терапії для подальшої оцінки зменшення частоти ускладнень і летальності (ми оцінювали за шкалою SOFA), біологічний сенс якої полягає в розірванні механізму шкідливої дії токсичних метаболітів перекисного окиснення ліпідів, пригнічення запуску механізму апоптозу й покращання репаративних процесів [13, 14]. Тому є нагальна необхідність у проведенні лабораторного контролю ферментативного стану й перекисного окиснення ліпідів при всіх станах за наявності інтоксикації, розвитку стресу в організмі, що має значення для визначення прогресу в лікуванні, здатності клітини до самовідновлення.
Мета дослідження: корекція окисно-відновного метаболізму на основі даних ферментативного стану й перекисного окиснення ліпідів в онкохворих з мультиорганними оперативними втручаннями за умов проведення періопераційної інтенсивної терапії в різних вікових групах.
Матеріали та методи
Дослідженню підлягали хворі з онкологічними захворюваннями шлунково-кишкового тракту з хірургічними втручаннями при наявності можливих ускладнень у вигляді часткової гострої кишкової непрохідності й пілоростенозу, яким проводилися операції на кількох органах. Усіх хворих (середній вік 66,8 ± 3,4 року) було розподілено на чотири групи: I (контрольна) група — хворі віком до 65 років (n1 = 27 осіб), без використання антиоксидантних засобів; II група — хворі віком до 65 років (n2 = 29 осіб), з проведенням антиоксидантної терапії аргініну глутаматом (40,0% по 5 мл два рази на добу внутрішньовенно краплинно на 200 мл фізіологічного розчину) і корвітином (ліофілізат для розчину по 0,5 г два рази на добу внутрішньовенно краплинно на 100 мл фізіологічного розчину); III (контрольна) група — хворі віком 65 років і більше (n3 = 28 осіб), антиоксидантні засоби раніше не використовувалися; IV група — хворі віком 65 років і більше (n4 = 33 особи), яким проводилась антиоксидантна протекція аргініну глутаматом (40,0% по 5 мл два рази на добу внутрішньовенно краплинно на 200 мл фізіологічного розчину) і корвітином (ліофілізат для розчину по 0,5 г два рази на добу внутрішньовенно краплинно на 100 мл фізіологічного розчину). Протягом двох днів перед операцією, інтраопераційно й три дні післяопераційно проводилась інтенсивна терапія даними препаратами.
Проводилися дослідження на клінічній базі ДУ «Інститут медичної радіології імені С.П. Григор’єва НАМН України» у доопераційному періоді, на 4-й день і на 2-й тиждень у післяопераційному періоді. Усі хворі були за клінічною характеристикою порівнянні, всі етичні норми при проведенні досліджень дотримані відповідно до стандартів біомедичних досліджень, міжнародних етичних норм у науці й чинного в Україні законодавства.
Біохімічні вимірювання проводилися за показниками вмісту супероксиддисмутази, каталази, глутатіонпероксидази в еритроцитах і α-токоферолу ацетату в сироватці крові хворих [3]. Уміст супероксиддисмутази оцінювали спектрофотометрично непрямим кінетичним методом [15], заснованим на здатності цього ферменту інгібувати відновлення нітросинього тетразолію в присутності NAD-Н2 і феназинметасульфату. Під одиницею ферментативної активності мається на увазі здатність пригнічувати 50 % його відновлення на хвилину в грамі гемоглобіну. Спектрофотометрично за методикою R. Olinescu вимірювали вміст глутатіонпероксидази [16]. При цьому сульфгідрильні групи глутатіону поєднувалися з реактивом Елманса із забарвленням до жовтого кольору з максимумом поглинання при λ = 412 нм. Уміст каталази виявляли спектрофотометрично [17, 18] при λ = 410 нм. Методика полягає в тому, що активність ферменту пов’язана зі швидкістю зменшення розпаду перекису водню в середовищі інкубації, де концентрацію перекису водню згодом визначають за реакцією з молібдатом амонію, що дає стійкий забарвлений комплекс. Вміст α-токоферолу ацетату визначали спектрофотометрично [19]. За методикою α-токоферол ацетат відновлює Fe3+ у Fe2+ у еквівалентному співвідношенні з утворенням забарвленого комплексу, оптична щільність спектра поглинання якого визначалася при λ = 540 нм.
Уміст малонового діальдегіду визначали спектрофотометрично при λ = 532 нм у сироватці крові за методом І.Д. Стальної та М.С. Гаришвілі [20] за реакцією з тіобарбітуровою кислотою з утворенням триметилового комплексу. Рівень NO-залежних метаболітів у плазмі вимірюється спектрофотометрично при l = 540 нм згідно з методикою Грісса [21]. За цією методикою проводять спектрофотометрію надопадової рідини, отриману після відстоювання суміші плазми з реактивом Грісса, й порівнюють із заздалегідь заготовленими різними концентраціями цього реактиву.
Була виконана дослідницька робота з метою оцінки органної недостатності й летальності з отриманням ранніх, а також віддалених показників за шкалою SOFA в терміни після 3 років.
За критерієм Шапіро — Уїлка й візуальним методом попередньо оцінювали характер розподілу показників. За допомогою пакета програм Statistiсa 10, використовуючи критерії Вілкоксона — Манна — Уїтні і Стьюдента, провели статистичну обробку отриманих результатів. Для кожної вибірки визначали медіану (Ме), верхній і нижній квартилі [Q1; Q3]. Виконувалась оцінка статистичної значимості згідно з U-критерієм Манна — Уїтні відмінностей показників експериментальної групи від групи контролю. Усі отримані дані в наведеному нами матеріалі подані у вигляді середнього арифметичного — середньоквадратичного відхилення. Відмінності вважали статистично вірогідними при р < 0,05 або відзначали тенденцію до вірогідності при 0,05 < р < 0,1.
Результати та обговорення
За умов окисного стресу активним киснем пошкоджуються всі клітини людини, що веде до пошкодження ліпідів мембран клітин при надмірній окисній модифікації ліпідів.
Дослідження ферментів антиоксидантної системи в доопераційному періоді інтенсивної терапії хворих віком до 65 років при мультиорганних оперативних втручаннях показали, що в контрольній групі (n1) величини супероксиддисмутази, глутатіонпероксидази, α-токоферолу ацетату суттєво не відрізнялися від показників активності в групі з використанням нашої антиоксидантної терапії (n2), але активність каталази в останній була дещо вищою (для групи n1 — 7,31 ± 0,10 ум.од/хв/г, для групи n2 — 10,92 ± 0,93 ум.од/хв/г, р < 0,05) (табл. 1).
Вірогідні зміни, хоч і незначною мірою, вмісту продуктів перекисного окиснення ліпідів мембран клітин виявили в контрольній групі. Так, на 4-й день і на 2-й тиждень порівняно з доопераційним періодом показники малонового діальдегіду незначно знизилися, а NO-залежних метаболітів — дещо збільшилися.
У подальшому, згідно з даними табл. 1, у групі, у якій проводилась антиоксидантна протекція аргініну глутаматом і корвітином, на 4-й день, а далі й на 2-й тиждень показники ферментативного забезпечення стали більш виражено вірогідно збільшуватися, а метаболіти перекисного окиснення ліпідів — зменшуватися.
При дослідженні хворих віком 65 років і старше відмічається така ж зміна показників вмісту ферментів антиоксидантної системи й метаболітів перекисного окиснення ліпідів, але з більш вираженими відмінностями (табл. 2).
Так само ми бачимо, що під впливом нашої інтенсивної терапії виявлялися більш вірогідні ефекти антиоксидантного захисту. Особливо значущі позитивні зміни порівняно з контрольним контингентом ми бачимо у хворих віком 65 років і більше. У той же час у контрольних групах спостерігалось вірогідно незначне зменшення із транзиторним характером змін.
Отже, наведені нами дані в контрольних групах свідчать про незадовільне ферментативне забезпечення окисно-відновного балансу в пацієнток на 4-й день і на 2-му тижні при проведенні мультиорганних оперативних втручань. При проведенні нашої антиоксидантної інтенсивної терапії активність антиоксидантних ферментів вірогідно збільшувалась, метаболіти перекисного окиснення ліпідів зменшувалися, що можна пояснювати і впливом застосованих засобів, і активацією адаптаційних резервів організму. Необхідно відмітити, що позитивний ефект від застосування нашої терапії, як видно з табл. 1 і 2, зберігається на 2-му тижні, що може бути свідченням у подальшому більш сталого ефекту застосування наведеної інтенсивної терапії.
Висновки
1. У хворих при мультиорганних оперативних втручаннях виявлені вірогідні порушення ферментативного стану й перекисного окиснення ліпідів із посиленням прооксидантних процесів, що проявляється підвищенням рівня прооксидантних ферментів і NO-залежних метаболітів у доопераційному періоді з подальшим збільшенням на 4-й день і на 2-й тиждень у післяопераційному періоді. Ці зміни були вірогідно незначними й швидкоплинними.
2. У групі пацієнтів віком 65 років і більше відзначається більше послаблення антиоксидантного захисту, що засвідчується показниками з більш вираженими відмінностями. Тому в даній групі хворих доцільне рутинне вимірювання ферментативного стану й метаболітів перекисного окиснення ліпідів.
3. При проведенні нашої періопераційної інтенсивної терапії ми одержали вірогідне збільшення активності антиоксидантних ферментів і зменшення метаболітів перекисного окиснення ліпідів, що свідчить про посилення на тлі застосування цих засобів антиоксидантного захисту й активацію адаптаційних резервів організму.
4. Ми бачимо, що в групі пацієнтів віком 65 років і більше проведення інтенсивної терапії дає нам можливість вірогідно відновити показники ферментативного стану й перекисного окиснення ліпідів, що дає нам підстави для запровадження даної терапії в усіх хворих при проведенні мультиорганних оперативних втручань.
Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів при підготовці даної статті.
Дослідження є фрагментом науково-дослідної роботи «Розробка алгоритму індивідуалізації тактики інтенсивної терапії у онкохворих після мультиорганних операцій» (номер державної реєстрації 0117U001049) Державної установи «Інститут медичної радіології ім. С.П. Григор’єва НАМН України» (директор — проф. М.В. Красносельський).
Список литературы
1. Yang H.Y. Antioxidant enzymes as redox-based biomarkers: a brief review // H.Y. Yang, T.H. Lee // BMB Rep. — 2015. — Vol. 48(4). — P. 200-8. PMID:25560698.
2. Lukic I. Lymphocyte levels of redox-sensitive transcription factors and antioxidative enzymesas indicators of pro-oxidative state in depressive patients / I. Lukic, M. Miti, J. Djordjevic, N. Tatalovic, N. Bozovic [et al.] // Neuropsychobiology. — 2014. — Vol. 70(1). — P. 1-9. doi: 10.1159/000362841.
3. Cherkashyna L.V. Free radical oxidation in systemic dermatoses / L.V. Cherkashyna, S.P. Shklyar, A.M. Bilovol. — Kharkov: KhSMU, 2007. — P. 1-184.
4. Chan S.H. Reduction in molecular synthesis or enzyme activity of superoxide dissmutases and catalase contributes to oxidative stress and neurogenic hypertension in spontaneously hypertensive rats / S.H. Chan, M.H. Tai, C.Y. Li, J.Y. Chan // Free Radic. Biol. Med. — 2006. — Vol. 40(11). — P. 2028-2039. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2006.01.032.
5. Fuchs-Tarlovsky V. Effect of antioxidant supplementation over oxidative stress and quality of life in cervical cancer / V. Fuchs-Tarlovsky, M. Bejarano-Rosales, G. Gutiérrez-Salmeán [et al.] // Nutrición hospitalaria. — 2011. — Vol. 26(4). — P. 819-826. doi: 10.1590/S0212-16112011000400023.
6. Жукова І.О. Вплив оксидативного стресу на організм тварин / І.О. Жукова // Науковий вісник ЛНУВМБТ ім. С.З. Гжицького. — 2013. — № 3(57). — С. 83-87.
7. Beitz J.M. Pharmacologic impact (aka «Breaking bad») of medications on wound healing and wound development: a literature-based overview / J.M. Beitz // Ostomy Wound Manage. — 2017. — Vol. 63(3). — P. 18-35. PMID: 28355136.
8. Taburets O.V. Influence of the melanin on the state of prooxidant-antioxidant homeostasis in blood serum at the rats with the full-thickness skin wound / O.V. Taburets, O.O. Grinchenko, K.O. Dvorschenko, V.V. Vereschaka, L.I. Ostapchenko // Bulletin of problems biology and medicine. — 2017. — Vol. 1(135). — P. 191-196.
9. Епифанцева Н.Н. Интегральная оценка оксидантно-антиоксидантного статуса у больных в отделении нейрореанимации / Н.Н. Епифанцева, Т.И. Борщикова, Ю.А. Чурляев, П.Г. Ситников, Н.В. Никифорова [и др.] // Клиническая лабораторная диагностика. — 2013. — № 13. — С. 31-35.
10. Avetikov D.S. Biochemical characteristics of postoperative skin wound healing depending on the ways of wound edges fixing / D.S. Avetikov, K.O. Loza // Actual problems of modern medicine. — 2015. — Vol. 3(51). — P. 153-156.
11. Schmitt B. Effects of N-acetylcysteine, oral glutathione (GSH) and a novel sublingual form of GSH on oxidative stress markers: a comparative crossover study / B. Schmitt, M. Vicenzi, C. Garrel, F.M. Denis // Redox Biology. — 2015. — Vol. 6. — P. 198-205. doi: 10.1016/j.redox.2015.07.012.
12. Rinnerthaler M. Oxidative stress in aging human skin / M. Rinnerthaler, J. Bischof, M. Streubel, A. Trost, K. Richter // Biomolecules. — 2015. — Vol. 5(2). — P. 545-589. doi: 10.3390/biom5020545.
13. Tanase M. Role of Carbonyl modifications on aging-associated protein aggregation / M. Tanase, A.M. Urbanska, V. Zolla, C.C. Clement, L. Huang [et al.] // J. Scientific Reports. — 2016. — Vol. 6. — P. 1-14. doi: 10.1038/srep19311.
14. Costantini D. Oxidative stress ecology and the d-ROMs test: facts, misfacts and an appraisal of a decade’s work // D. Costantini // Behavioral Ecology and Sociobiology. — 2016. — Vol. 70(5). — P. 809-820.
15. Гуревич В.С. Сравнительный анализ двух методов определения активности супероксиддисмутазы / В.С. Гуревич, К.Н. Конторидинова, Л.В. Шатилина // Лабораторное дело. — 1990. — № 4. — С. 44-47.
16. Лемешко В.В. Глутатионпероксидаза и глутатионтрансфераза / В.В. Лемешко, Ю.В. Никитченко, И.В. Евич // Український біохімічний журнал. — 1987. — № 8. — С. 57-59.
17. Дубинина Е.Е. Методы определения активности каталазы / Е.Е. Дубинина, Л.Ф. Ефимова, Л.Н. Сафронова // Лаб. дело. — 1988. — № 8. — С. 16-19.
18. Арутюнян А.В. Методы оценки свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы организма / А.В. Арутюнян, Е.Е. Дубинина, Н.Н. Зыбина. — СПб., 2000. — С. 44-49.
19. Щербань Н.Г., Горбач Т.И., Гусева Н.Р. Лабораторные методики для изучения состояния антиоксидантной системы организма и уровня перекисного окисления липидов: Методические рекомендации для докторантов, аспирантов, магистрантов. исполнителей НИР. — Харьков: ХДМУ, 2004. — 36 с.
20. Гаврилов В.Б. Анализ методов определения продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови по тесту с тиобарбитуровой кислотой / В.Б. Гаврилов, А.Р. Гаврилова, Л.М. Мажуль // Вопросы медицинской химии. — 1987. — Т. 33(1). — С. 118-122.
21. Hevel J.M. Purification of the inducible murine macrophage nitric oxide synthase. Identification as a flavoprotein / J.M. Hevel, K.A. White, M.A. Marletta // Biol. Chem. — 1991. — Vol. 266(34). — P. 22789-91. PMID: 1720773.