12 декабря 2015г.
Введение. Одним из важных механизмов развития острого некротического панкреатита (ОНП) являются микроциркуляционные нарушения. В ранней фазе ОНП наблюдаются разнообразные агиографические изменения: альтернативные сужения и расширения, ангуляции и диффузные нарушения калибра интрапанкреатических ветвей артерий. Тяжелые ишемические изменения с диффузным спазмом сосудов и/или обструкцией наблюдаются не только во внутри- и перипанкреатических, но и в экстрапанкреатических артериях, в частности в верхней брыжеечной артерии и ее ветвях [23]. Артериальные нарушения с вазоспазмом верифицировались уже через 12 часов от начала заболевания. Нерегулярные сужения артерий, которые не вызваны структурными или необратимыми изменениями в связи с поствоспалительной адгезией фибрина, вызваны спазмом сосудов.
Было выяснено, что ишемия поджелудочной железы (ПЖ) с вазоспазмом предшествует некротическим изменениям ПЖ на ранней стадии ОНП [23]. Степень ишемических изменений с вазоспазмом при ангиографии была связана со степенью плохо перфузируемого участка ПЖ при контрастно-усиленной компьютерной томографии и тяжестью острого панкреатита (ОП) . Тяжелые вазоспастические изменения в чревном стволе и верхней брыжеечной артерии иногда наблюдаются одновременно. Это может ухудшить микроциркуляцию не только в ПЖ, но и в других органах брюшной полости, что приводит к некрозу ПЖ и системной органной дисфункции.
Механизм вазоспазма при ОНП до сих пор не выяснен. Гиповолемия и гипотензия [21], симпатическая стимуляция [16], местное воспаление и активация системы комплемента [2] могут вызвать спазм сосудов. Также считается, что тромбин играет важную роль в артериальном спазме [31, 32] . В частности, тромбин подавляет эндотелиальную NO-синтазу и повышает синтез эндотелин-превращающего фермента-1 [33].
Материалы и методы исследования. Обследовано 53 больных ОП при поступлении в клинику и 11 практически здоровых лиц (контрольная группа), которые были сопоставимы по возрасту и полу. Диагноз ОП основывался на результатах объективного обследования, биохимических показателях (концентрация панкреатической амилазы и липазы превышала референтные лабораторные показатели более, чем в три раза), данных ультрасонографического обследование и/или компьютерной томографии. В формулировке диагноза использовали еждународную классификацию ОП, принятую в Атланте (США) в 1992 году [1], с предложенными изменениями рабочей группы по пересмотру классификации ОП, принятыми в 2007 и опубликованными в 2008 году [28]. У 25 больных диагностирован отечный ОП (легкий), у 28 ‒ некротический (тяжелый).
Органную дисфункцию оценивали по шкале SOFA [30]. Тяжесть панкреатита у больных определяли по критериям Ranson [25].
Исследовали уровень С3а-фрагмента комплемента, эндотелина-1 в сыворотке крови. Для определения эндотелина-1 использовали коммерческие наборы фирмы „Biomedica” (Австрия). Методику проводили согласно инструкциям. Оптическую плотность измеряли на стриповом иммуноферментном анализаторе Stat Fax 303+ (Awareness Technology, США).
Ультрасонографию выполняли ультразвуковыми аппаратами SSA-660A XARIO (Toshiba Medical System, Япония), SonoAce 9900 (Samsung Medison, Республика Корея). На основании оценки допплеровского спектра определяли количественные параметры кровотока в артериях: пиковую систолическую скорость кровотока, конечную диастолическую скорость кровотока, индекс периферического сопротивления.
Протокол исследования одобрен университетской комиссией по биоэтике в соответствии с нормами Хельсинской декларации; исследование выполнено неинвазивными методами с информированного согласия пациентов.
Статистическую обработку показателей проводили непараметрическими методами с помощью стандартных компьютерных программ (Statistica Version 6, StatSoft, Inc.; SPSS Statistics 17.0, IBM) с определением среднего арифметического (М), стандартного отклонения (SD). Разницу между независимыми группами вычисляли по Mann-Whitney. Использовали также критерийχ 2 Pearson. Разницу считали существенной при р < 0,05. Проводили также корреляционный анализ Spearman с вичислення R, дисперсионный анализ (ANOVA).
Результаты и обсуждение. В крови больных ОП содержание С3а-компонента комплемента было в пределах референтных значений нормы (Таб.1).
Таб.1.Уровень С3а-компонента комплемента (нг/мл) (M ± SD) в сыроватке крови больных острым панкреатитом
Таблица 1
Примечание: * – достоверность различий в сравнении с контролем (р<0,05)
◆ – достоверность различий в сравнении с отечным ОП (р< 0,05)
Однако, при оценке тяжести ОП было определено, что концентрация С3а значительно повышена у больных ОНП и существенно превышает показатели нормы и уровни у больных с легким течением заболевания - в 1,51 и 1,56 раза, соответственно. Одновременно при отечном панкреатите показатели С3а были в пределах нормы.
При этом, у 75% больных ОНП уровень С3а в сыворотке крови превышал верхний порог нормальных показателей, у 17,86% - находился в пределах референтных значений, и у 7,14% - был ниже наименьшего нормального показателя (80 нг/мл).
Компонент системы комплемента С3 - это белок острой фазы воспаления, который является важнейшей частью защитной системы против инфекций, образуется в коже, печени, макрофагах, фибробластах, лимфоидной ткани и составляет около 70% всех белков системы комплемента. С3а-субкомпонент комплемента занимает ключевую позицию во всей системе комплемента, участвуя в активации как классическим, так и альтернативным путем. С3а- субкомпонент обладает свойствами анафилатоксина и выраженную хемотаксических активность. Он вызывает сокращение гладкомышечной мускулатуры, выброс вазоактивных аминов из тучных клеток, базофилов и тромбоцитов и, как следствие, нарушение проницаемости сосудов и повреждение тканей, а также агрегацию тромбоцитов и нейтрофилов. Уровень С3а в норме определяется спонтанной активацией комплемента и связыванием со специфическими рецепторами на клетках крови. Поскольку, С3а является показателем воспалительного процесса, была оценена его связь с другими возможными маркерами воспаления. Однако, не было найдено четкой корреляции между уровнем С3а и количеством лейкоцитов, нейтрофилов и лейкоцитарным индексом интоксикации у больных ОП.
Одновременно была определена достоверная прямая корреляционная зависимость между С3а и другим острофазовым белком - С-реактивным протеином (R = 0,674725, p = 0,008118; r = 0,59887, p < 0,05).
Одновременно С3а приводит к повышению проницаемости сосудов, которое является проявлением эндотелиальной дисфункции, он участвует в микроциркуляторных расстройствах и может способствовать возникновению различной органной дисфункции при ОП.
Определено, что уровень С3а коррелирует с возникновением у больных ОП дыхательной (F = 7,2798, p = 0,00943), почечной (F = 4,9098, p = 0,03119) и метаболической (F = 4,4144, p = 0,04060) дисфункции, нарушений деятельности центральной нервной системы (F = 5,7873, p = 0,01981).
В частности, в легких С3а может способствовать проникновению жидкости через эндотелиальный барьер в бронхоальвеолярное пространство, а вследствие своей хемотаксических действия способствовать накоплению нейтрофилов в очаге воспаления. Доказано, что система комплемента принимает также участие в патогенезе мозгового вазоспазма [34].
При оценке влияния С3а на степень органной дисфункции выявлена существенная прямая корреляционная связь только с концентрацией глюкозы в крови больных ОП (R = 0,338453, p = 0,013180).
Участие С3а в нарушениях гемодинамики при ОП подтверждается корреляционными связями с изменениями кровотока в магистральных спланхнических сосудах, в частности с пиковой систолической скоростью кровотока в общей печеночной (R = 0,563650, p = 0,022974) и селезеночной (R = 0,623988, p = 0,009786) артериях. Однако, следует отметить, что достоверно с С3а коррелировал только индекс резистентности в верхней брыжеечной артерии (R = 0,536593, p = 0,032117).
C3a может активировать респираторный взрыв, вызывая быструю миграцию Ca2+ и генерирование потенциально вредных активных форм кислорода [3, 4].
Таким образом, активация системы комплемента при ОНП приводит к увеличению в крови С3а-компонента комплемента, который вследствие своего мощного хемоатрактивного действия активирует лейкоциты и нейтрофилы, что способствует увеличению экспрессии молекул адгезии, синтеза провоспалительных цитокинов, активированию оксидативного стресса. Это приводит к микроциркуляторным расстройствам, сильнее проявляются в стенке кишечника.
Существует значительный интерес к роли эндотелина-1 (ЭТ-1) при ОП. Известно, что в течение острой фазы цитокины, активированный тромбин и трипсин стимулируют продукцию ЭТ-1 эндотелиальными клетками [15]. ЭТ-1 является сильным вазоконстриктором печеночных микрососудов и его преимущественно продуцируют эндотелиальные клетки. Неповрежденное микроциркуляторное русло сбалансировано сужающим действием ЭТ-1 и расширяющим оксида азота (NO), который продуцирует только эндотелиальная NO-синтаза (eNOS). Продукция ЭТ-1 контролируется на транскрипционном уровне. Повышение синтеза мРНК препро-ЭТ-1 могут вызвать многие факторы, такие как цитокины, ангиотензин, тромбин и трансформирующий фактор ростаβ [22]. Существенное повыше ние ЭТ-1 показывает его важную роль в ранней стадии развития ОП [24].
У больных ОП концентрация эндотелина-1 в плазме крови при поступлении превышала в среднем нормальные показатели в 1,81 раза (табл.2). Однако, надо отметить, что существенное повышение ЭТ-1 происходило только у больных ОНП.
Таб.2.Уровень эндотелина-1 (фмоль/мл) (M ± SD) в плазме крови больных острым панкреатитом
Таблица 2
ЭТ-1 выполняет критическую регуляторную роль в микроциркуляции ПЖ [17] и является посредником местных и системных повреждений [6, 27].
Однофакторный дисперсионный анализ показал существенную зависимость возникновения легочной (F = 9,7279, p = 0,00519), почечной (F = 45,603, p < 0,00001), метаболической (F = 6,1008, p = 0,02217) дисфункции от уровня эндотелина-1.
Одновременно, концентрация ЭТ-1 может указывать на степень почечной и метаболической дисфункции, поскольку его повышение четко коррелировало с увеличением в сыворотке крови концентрации креатинина (R = 0,604502, p = 0,002249) и глюкозы (R = 0,479209, p = 0,020688).
Определена также достоверная прямая корреляционная зависимость между ЭТ-1 и уровнем С-реактивного белка (R = 0,857143, p = 0,013697; r = 0,89751, p < 0.05).
Вредоносные эффекты ЭТ-1 являются результатом его сосудистоактивных свойств и других, достаточно не выясненных, механизмов, в частности, влияния на высвобождение моноцитами провоспалительных цитокинов. ЭТ-1 вызывает глубокую длительную вазоконстрикцию и может индуцировать воспалительный ответ в гладкомышечных клетках сосудов человека, стимулируя синтез и высвобождение провоспалительных цитокинов, в частности, интерлейкина-6 [10].
ЭТ-1 влияет на микроциркуляцию через: 1) сужение артериол и венул [11, 18], 2) высвобождение из моноцитов простагландина Е2, ИЛ-6 и ИЛ-8 [20], 3) стимулирование фосфолипазы А2 [13], 4) формирование свободных радикалов кислорода в нейтрофилах [19], 5) экспрессию молекул адгезии [7].
Непараметрический анализ корреляционной связи показал, что д у больных ОП существует существенная прямая корреляционная зависимость между содержанием в плазме крови эндотелина-1 и С3а (R = 0,613445, p = 0,001852).
ЭТ-1 участвует в утяжелении панкреатита [15, 26] через влияние на микроциркуляцию [12, 14, 35]. Он снижает панкреатический кровоток [5] и способствует переходу отечного панкреатита в некротический [9].
ЭТ-1 может опосредовать сосудистым изменениям при ОНП. В эксперименте инфузия эндотелина способствовала переходу отечного панкреатита в геморрагический [8], непрерывная инфузия ЭT-1 приводила к длительному сужению артерий [29]. Антагонисты рецепторов ЭТ-1 предотвращают уменьшению кровотока в ПЖ при экспериментальном тяжелом ОП [12].
Продукция ЭT-1 эндотелиальными клетками пупочной вены человека (HUVECs) значительно повышалась путем стимуляции тромбином, что подтверждает тесную связь между эндотелином-1 и вазоспазмом при ОП [15].
Нами также подтверждено, что концентрация эндотелина-1 достоверно прямо коррелирует с пиковой систолической скоростью кровотока в общей печеночной (R = 0,818249, p = 0,000107) и селезеночной (R = 0,563650, p = 0,022974) артериях. Следует также отметить, что эта корреляция была существенной и для индекса резистентности в общей печеночной (R = 0,692256, p = 0,002961), селезеночной (R = 0,562978, p = 0,023173) и верхней брыжеечной (R = 0,780498, p = 0,000360) артериях.
Вывод. У больных ОНП происходят значительные нарушения в микроциркуляции, является следствием вазоспазма и эндотелиальной дисфункции которые возникают вследствие действия высоких концентраций провоспалительных цитокинов, активных метаболитов кислорода, усиленной экспрессии молекул адгезии, активации системы комплемента и эндотелина-1. Все это приводит к возникновению органной и полиорганной дисфункции, способствует некротическим процессам.
Список литературы
1. Bradley E. L., 3rd A Clinically based classification system for acute pancreatitis / E. L. Bradley 3rd // Arch. Surg. – 1993. – Vol.128. – P.586-590.
2. Cerebral vasospasm after subarachnoid hemorrhage: putative role of inflammation / A. S. Dumont, R. J. Dumont, M. M. Chow [et al.] // Neurosurgery. – 2003. – Vol.53. – P.123-133.
3. C3a activates reactive oxygen radical species production and intracellular calcium transients in human eosinophils / J. Elsner,
M. Oppermann, W. Czech [et al.] // Eur. J. Immunol. – 1994. – Vol.24. – P.518-522.
4. C3a activates the respiratory burst in human polymorphonuclear neutrophilic leukocytes via pertussis toxin-sensitive Gproteins / J. Elsner, M. Oppermann, W. Czech, A. Kapp // Blood. – 1994. – Vol.83. – P.3324-3331.
5. Differential effects of ET-1, ET-2, and ET-3 on pancreatic microcirculation, tissue integrity, and inflammation / T. Plusczyk,
B. Bersal, M. D. Menger, G. Feifel // Dig. Dis. Sci. – 2001. – Vol.46. – P.1343-1351.
6. Effect of endothelin and endothelin receptor blockade on capillary permeability in experimental pancreatitis / G. Eibl, H. G. Hotz, J. Faulhaber // Gut. – 2000. – Vol.46. – P.390-394.
7. Effect of endothelin-1 on neutrophil adhesion to endothelial cells and perfused heart / A. L. Fárre, A. Riesco, G. Espinosa // Circulation. – 1993. – Vol.88. – P.1166-1171.
8. Effect of endothelin-1 on the development of hemorrhagic pancreatitis in rats / X. H. Liu, T. Kimura, H. Ishikawa [et al.] // Scand. J. Gastroenterol. – 1995. – Vol.30. – P.276-282.
9. Endothelin mediates local and systemic disease sequelae in severe experimental pancreatitis / T. Foitzik, J. Faulhaber, H. G. Hotz [et al.] // Pancreas. – 2001. – Vol.22. – P.248-254.
10. Endothelin-1 induces interleukin-6 release via activation of the transcription factor NF-kappaB in human vascular smooth muscle cells / M. Browatzki, J. Schmidt, W. Kubler, R. Kranzhofer // Basic Res. Cardiol. – 2000. – Vol.95. – P.98-105.
11. Endothelin-1 stimulates contraction and migration of rat pancreatic stellate cells / A. Masamune, M. Satoh, K. Kikuta [et al.]
// World J. Gastroenterol. – 2005. – Vol.11. – P.6144-6151.
12. Endothelin receptor blockade improves fluid sequestration, pancreatic capillary blood flow, and survival in severe experimental acute pancreatitis / T. Foitzik, J. Faulhaber, G. Hubert [et al.] // Ann. Surg. – 1998. – Vol.228. – P.670-675.
13. Endothelin-stimulated human monocytes produce prostaglandin E2 but not leukotriene B4 / M. A. McMillen, M. Huribal, R. Kumar // J. Surg. Res. – 1993. – Vol.54. – P.331-335.
14. ETA and ETB receptor function in pancreatitis-associated microcirculatory failure, inflammation, and parenchymal injury /
T. Plusczyk, B. Witzel, M. D. Menger, M. Schilling // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. – 2003. – Vol.285. – G145-153.
15. Further evidence for endothelin as an important mediator of pancreatic and intestinal gangrene in acute pancreatitis / K. Inoue, M. Hirota, Y. Kimura [et al.] // Pancreas. –2003. – Vol.26. – P.218-223.
16. Gilsdorf R. B. Central nervous system influence on experimentally induced pancreatitis / R. B. Gilsdorf, D. Long, A. Moderg
// JAMA. – 1965. – Vol.192. – P.394-397.
17. Importance of microcirculatory disturbances in the pathogenesis of pancreatitis / D. Uhlmann, S. Ludwig, F. Geissler [et al.]
// Zentralbl. Chir. – 2001. – Bd 126. – S.873-878.
18. Improvement of postischemic hepatic microcirculation after endothelin A receptor blockade–endothelin antagonism influences platelet-endothelium interactions / D. Uhlmann, S. Glasser, G. Gaebel // J. Gastrointest. Surg. -2005. – Vol.9. – P.187-197.
19. Ishida K. Endothelin-1 enhances superoxide generation of human neutrophils stimulated by the chemotactic peptide n- formyl-methionyl-leucyl-phenylalanine / K. Ishida, K. Takeshige, S. Minakami // Biochem. Biophys. Res. Comm. – 1990. – Vol.173. – P.496-500.
20. McMillen M. A. Common pathway of endothelial-leukocyte interaction in shock, ischemia, and reperfusion / M. A. McMillen, M. Huribal, B. E. Sumpio // Am. J. Surg. – 1993. – Vol.166. – P.557-562.
21. Mesenteric vasoconstriction in response to hemorrhagic shock / T. Toung, P. M. Reilly, K. C. Fuh [et al.] // Shock. – 2000. – Vol.13. – P.267-273.
22. Noll G. Endothelin and endothelin antagonists: potential role in cardiovascular and renal disease / G. Noll, R. R. Wenzel, T.
F. Luscher // Mol. Cell. Biochem. – 1996. – Vol.157. – P.259-267.
23. Pancreatic ischemia associated with vasospasm in the early phase of human acute necrotizing pancreatitis / K. Takeda, Y. Mikami, S. Fukuyama [et al.] // Pancreas. – 2005. – Vol.30. – P.40-49.
24. Pathophysiological role of platelets in acute experimental pancreatitis: influence of endothelin A receptor blockade / D. Uhlmann, H. Lauer, F. Serr [et al.] // Cell Tissue Res. – 2007. – Vol. 327. – P.485-492.
25. Prognostic signs and the role of operative management in acute pancreatitis / J. H. C. Ranson, K. M. Rifkind, D. F. Roses [et al.] // Surg. Gynecol. Obstet. – 1974. – Vol.139. – P.69-81.
26. Protective effects of endothelin-1 on acute pancreatitis in rats / M. Kogire, K. Inoue, S. Higashide [et al.] // Dig. Dis. Sci. – 1995. – Vol.40. – P.1207-1212.
27. RES function and liver microcirculation in the early stage of acute experimental pancreatitis / B. Forgacs, G. Eibl, E. Wudel [et al.] Hepatogastroenterology. – 2003. – Vol.50. – P.861-866.
28. Revision of the Atlanta classification of acute pancreatitis. Acute Pancreatitis Classification Working Group [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.pancreasclub.com/resources/AtlantaClassification.pdf.
29. Sustained arterial narrowing after prolonged exposure to perivascular endothelin / Y. M. Ahn, C. Gajdusek, S. London [et al.]
// Neurosurgery. – 2002. – Vol.50. – P.843-848.
30. The SOFA (Sepsis-related Organ Failure Assessment) score to describe organ dysfunction/failure. On behalf of the Working Group on Sepsis-Related Problems of the European Society of Intensive Care Medicine / J. L. Vincent, R. Moreno, J. Takala [et al.] // Intensive Care Med. – 1996. – Vol.22. – P.707-710.
31. Thrombin contraction of vascular smooth muscle: implications for vasospasm / L. Knoepp, C. D. Bagwell, P. Carlich [et al.] // Int. J. Surg. Investig. – 1999. – Vol.1. – P. 285-290.
32. Thrombin-induced vasospasm: cellular signaling mechanism / H. Jenius, A. Beall, D. Woodrum [et al.] // Surgery. – 1998. – Vol.123. – P.46-50.
33. Thrombin suppresses endothelial nitric oxide synthase and upregulates endothelin-converting enzyme-1 expression by distinct pathways: role of Rho-Rock and mitogen-activated protein kinase / M. Eto, C. Barandier, L. Rathgeb [et al.] // Circ. Res. – 2001. – Vol.89. – P.583-590.
34. Yanamoto H. Effects of protease inhibitor and immunosuppressant on cerebral vasospasm after subarachnoid hemorrhage in rabbits / H. Yanamoto, H. Kikuchi, S. Okamoto // Surg. Neurol. – 1994. – Vol.41. – P.382-387.
35. Zhou Z. G. Influencing factors of pancreatic microcirculatory impairment in acute pancreatitis / Z. G. Zhou, Y. D. Chen // World J. Gastroenterol. – 2002. – Vol.8. – P.406-412.
