1.1. Стресс и сердечно-сосудистая патология

Cтрессорные кардиомиопатии (первичное стрессорное повреждение сердца). Классификационные критерии и термин «стрессорные кардиомиопатии» были введены в клиническую практику М. Цебелином и Ц. Хиршем в 1980 г. после обнаружения признаков дегенеративного поражения пересокращенных миофибрилл сердечной мышцы при ретроспективном обследовании погибших от эмоционального стресса жертв террористических актов, которые не имели травм внутренних органов и каких-либо заболеваний сердца в анамнезе [192]. В отличие от ишемического повреждения при инфаркте миокарда, которое характеризуется коагуляционным некрозом миофибрилл без выраженных полос пересокращения, когда клетки сердечной мышцы гибнут в состоянии расслабления, стрессорное повреждение документируется гиперсокращением участков миокарда с выраженными полосами сокращения миофибрилл и появлением гранулярности, т. е. миофибриллярной дегенерацией [308]. Указанные контрактурные повреждения являются следствием мощного адренергического воздействия на сердце при введении больших доз катехоламинов или электростимуляции зон гипоталамуса, ответственных за симпатическую, но не парасимпатическую регуляцию сердца [306]. Для воспроизведения необратимой альтерации клеточных структур миокарда достаточно 3-часовой экспозиции электростимуляции отрицательных (оборонительных) эмоциогенных центров гипоталамуса (вентромедиальные ядра) у иммобилизованных кроликов (модель острого эмоционального стресса) [153].

Электронномикроскопическими признаками дезинтеграции ультраструктуры кардиомиоцитов в принятых условиях являются резкий внутриклеточный отек и деструкция митохондрий. Структура органелл резко изменена: большинство крист разрушено или фрагментировано, матрикс гомогенизирован. Наружные оболочки разорваны или растворены. Наряду с тотально разрушенными встречаются отдельные митохондрии, полностью или частично сохранившие кристы, находящиеся, очевидно, в разных стадиях процесса разрушения, растворения и гомогенизации содержимого. Миофибриллы в мышечных клетках находятся в состоянии релаксации и пересокращения. Пучки миофибрилл разволокнены, контуры их размыты, наблюдается гомогенизация миофиламентов, стирание геометрически правильной организации их расположения, диски контурируются нечетко. Форма ядер сердечных миоцитов причудлива, хроматин располагается под оболочкой. Трубочки и цистерны саркотубулярной системы расширены до размера крупных вакуолей. Отмечается расхождение вставочных дисков, мембраны их фрагментированы, местами размыты, широкие промежутки, повторяют зигзагообразную форму диска. Все это указывает на явления острой сердечной недостаточности как на причину гибели части животных при указанном воздействии [109].

Д. Миллер и С. Малов [270] оценивали степень повреждения сердечной мышцы при электроболевом стрессе по выходу из кардиомиоцитов ферментов-маркеров повреждения клеточных мембран и по включению в структуры миокарда меченного технецием радиоактивного пирофосфата. При этом оказалось, что выход ферментов после 4—16 ч электроболевого раздражения был увеличен в 2–3 раза, а величина включения технеция зависела от экспозиции стресса: чем длительнее было стрессорное воздействие, тем больше было включение, а следовательно, и повреждение миокарда.

Изучение механизмов развития стрессорной кардиомиопатии активно проводилось в 70—80-е годы ХХ в. в комплексных физиологических, биохимических и цитологических исследованиях на животных с использованием модели эмоционально-болевого стресса, сходного с «неврозом тревоги» у человека, и иммобилизационного стресса – стресса «неволи, лишения свободы», где было четко показано, что при увеличении интенсивности и экспозиции раздражения адаптивные эффекты стресс-реакции могут превращаться в повреждающие [98,132].

Формирование патогенетической цепи первичного стрессорного повреждения сердца происходит следующим образом. Многократное увеличение действующей на сердце концентрации катехоламинов и других стресс-гормонов стимулирует вхождение Са2+ в кардиомиоциты, мобилизацию резервов гликогена и фосфокреатина, а также реализацию «липидной триады» (активация перекисного окисления липидов, липаз, фосфолипаз и накопление свободных жирных кислот). Именно «липидная триада», продуцирующая гидроперекиси липидов, длинноцепочечные дериваты жирных кислот, лизофосфолипиды, т. е. факторы, обладающие детергентным действием, вызывает лабилизацию лизосом и освобождение протеолитических ферментов. В результате липотропного эффекта, действия лизосомальных протеолитических ферментов и нарушений в системе гликолиза развиваются повреждения мембран сарколеммы, саркоплазматического ретикулума и нарушение функционирования катионных насосов, ответственных за транспорт Са2+. Блокируются также Na+, K+, Ca2+-насос, Na+/Са2+-ионообменник и Са2+-насос саркоплазматического ретикулума (СПР). При этом угнетение Na+, K+-насоса увеличивает внутриклеточное содержание Na+, что препятствует удалению Са2+ и способствует, подобно сердечным гликозидам, увеличению его содержания в клетке. Торможение функции Са2+-насоса СПР уменьшает захват Са2+ в СПР и также способствует росту его уровня в саркоплазме. В совокупности с увеличением вхождения Са2+ в клетку это приводит к его избытку в кардиомиоцитах и связанным с этим последствиям – активации «липидной триады» (см. выше) и «кальциевой триады» (собственное повреждающее действие катиона: контрактура миофибрилл, нарушение функции перегруженных кальцием митохондрий, активация протеаз в миофибриллах и фосфолипаз в митохондриях), которые замыкают порочный круг [98].

Оценивая эти факты, следует иметь в виду, что влияние стресса на сердце является по существу адренергическим и реализуется через накопление Са2+ в кардиомиоцитах. Данный феномен играет важную роль в положительном инотропном эффекте катехоламинов и при умеренном стрессе оказывается транзиторным, так как благодаря нормальному функционированию мембранных механизмов ионного транспорта избыток Са2+ быстро удаляется из саркоплазмы. При чрезмерной по длительности стресс-реакции, повреждении мембран и катионных насосов удаление Са2+ из саркоплазмы может оказаться нарушенным, что закономерно приведет к «кальцификации» кардиомиоцитов.

Действительно, исследование кардиомиоцитов гисто-химическими и электронномикроскопическими методами показало, что стресс существенно увеличивает количество пироантимоната Са2+ в субсарколеммальной области, саркоплазме и вокруг митохондрий [132]. Это согласуется с известными данными, что повреждение сердца большими дозами катехоламинов сопровождается увеличением накопления в миокарде Са2+ [98]. Кстати, «кальцификация» миокарда характерна не только для повреждающего адренергического эффекта, но составляет общее звено патогенеза самых различных повреждений сердечной мышцы – от наследственных кардиопатий до недостаточности гипертрофированного сердца [102].

Увеличение содержания Са2+ в кардиомиоцитах может способствовать чрезмерной активации гликолиза, разобщению окисления и фосфорилирования в митохондриях, нарушению процесса расслабления миофибрилл, вплоть до развития их контрактурного повреждения [98]. Так, эмоционально-болевой стресс сопровождается активацией фосфорилазной системы (переходом В-формы фосфорилазы в А-форму) и снижением на треть резерва гликогена в миокарде [319], разобщением окислительного фосфорилирования [89] и снижением активности креатинфосфокиназы [45]. В совокупности эти сдвиги катионного и энергетического метаболизма закономерно приводят к целому комплексу нарушений электрической стабильности и сократительной функции сердца, который слагается из снижения порога фибрилляции сердца и аритмий [262], нарушения растяжимости сердечной мышцы, ее постстрессорной ригидности [40], депрессии силы сокращения, а также значительного повышения контрактурной реакции миокарда на избыток Са2+ и гипоксию [98]. Важно, что стрессобусловленные изменения биоэнергетики и сократительной функции, охватывающие миокард в целом, для большинства кардиомиоцитов оказываются обратимыми и постепенно исчезают в течение 3–4 суток. Лишь в ограниченных группах клеток они прогрессируют и приводят к разрушению структур. Соответственно морфологические изменения после перенесенного стресса у животных обычно носят очаговый характер, достигая максимума через 48 ч раздражения, и проявляются при поляризационной микроскопии контрактурой групп мышечных клеток, которая в некоторых местах приводит к формированию микронекрозов, а затем фибробластических гранул и очагов кардиосклероза [98].

Исходя из того, что спектр стрессорных повреждений миокарда аналогичен изменениям, развивающимся в сердце под влиянием больших доз катехоламинов или их синтетического аналога изопротеренола, и может быть в обоих случаях нивелирован большими дозами β-адреноблокатора пропранолола, можно заключить, что альтерация кардиомиоцитов при стрессе по сути дела является адренергической.

При СКМ повреждаются не только миокардиальные клетки, но и проводящая система сердца, где 6-часовой эмоционально-болевой стресс приводит к наиболее выраженным дегенеративным изменениям в синусовом узле, умеренным – в атриовентрикулярном узле и наименьшим – в волокнах Пуркинье [159]. Эти повреждения несомненно играют ключевую роль в возникновении постстрессорной электрической гетерогенности миокарда, постстрессорных нарушений электрической стабильности сердца и аритмий. Многодневное периодическое раздражение отрицательных эмоциогенных центров гипоталамуса вызывает у иммобилизованных кроликов появление различных сердечных аритмий: желудочковой экстрасистолии, пароксизмальной желудочковой тахисистолии, стойких приступов мерцания и трепетания предсердий [158]. Все эти нарушения сердечного ритма прекращались после введения 0,5–2,0 мг/кг блокатора β-адренорецепторов – пропранолола. Атропин (блокатор н-холинорецепторов) и фентоламин (блокатор α-адренорецепторов) не устраняли этих нарушений. У нескольких животных в первые дни стимуляции наступала внезапная смерть от фибрилляции желудочков сердца. Развитию фибрилляции предшествовало появление одиночных или групповых желудочковых экстрасистол [158].

Б. Лоун и соавторы [262] у иммобилизованных собак вырабатывали условный рефлекс на электроболевое воздействие. После этого только воспроизведение иммобилизационного стресса (помещение животных в станок) приводило к существенному снижению порога аритмий и фибрилляции сердца, т. е. повышало уязвимость сердца к аритмогенным факторам.

Параллельно показано, что аритмогенные эффекты стресса предупреждаются удалением звездчатых симпатических узлов или адреноблокаторами. В то же время стимуляция симпатических сердечных нервов и симпатических узлов репродуцирует аритмогенные эффекты стимуляции среднего мозга даже в условиях стабилизированных АД и ЧСС [262].

Приступы аритмии у людей всегда сопровождаются гиперэкскрецией катехоламинов, а также увеличением продукции цАМФ и уменьшением продукции цГМФ [55]. Поэтому не вызывает сомнений, что возбуждение симпатических нервных центров и адренергическое влияние на сердце играют ключевую роль в патогенезе нейрогенных аритмий. Одновременно выяснилось, что анти-аритмические кардиопротекторные препараты (этмазин, норпайс) не только подавляют активность эктопических очагов в миокарде и снимают сердечные аритмии, но синхронно влияют на биоэлектрическую активность коры лобных долей головного мозга у людей и животных, снижая амплитуду медленных потенциалов в этой зоне. При этом оба эффекта хорошо коррелируют друг с другом [318].

При одновременной регистрации биоэлектрической активности сердца и фронтальной коры при аритмиях, вызванных стрессом, было установлено, что действие стрессора сопровождается возбуждением определенной зоны фронтальной коры. Это означает, что вся цепь последующих «событий», приводящих к фибрилляции сердца, является кортикально обусловленной [77, 318]. Клинической иллюстрацией к этому положению служат данные о том, что у людей с повреждением (выключением) лобных долей головного мозга полностью отсутствуют вегетативные реакции на психологически значимые стимулы (т. е. на эмоциональные стрессоры); эти люди вообще не подвержены стрессу [334].

Согласно [132], механизм аритмогенного действия стресс-реакции можно представить следующим образом. Сигнал о внешнем стрессоре воспринимается соответствующими рецепторами и по таламокортикальной системе передается в таламус и далее в воспринимающие нейроны основной коры больших полушарий, отвечающих за «вход» в кору. Там сигнал «переключается» и поступает во фронтальную кору. Из фронтальной коры начинается кортикостволовой путь, который соединяет фронтальную кору с таламусом, гипоталамусом и ядрами ствола мозга, непосредственно связанными с регуляцией сердца. Основным звеном этого пути является гипоталамус, который «собирает» информацию от вышележащих отделов головного мозга, а также с периферии и в том числе от сердца. Из гипоталамуса информация при участии стволовых ядер – синего пятна, n. ambiguus и др. поступает в нейроны ядер продолговатого мозга, осуществляющих симпатическую и парасимпатическую иннервацию сердца. При этом именно преобладание симпатического «выхода» на сердце создает аритмогенную ситуацию. Электрическая стимуляция или

функциональная блокада этого триггерного пути вызывает соответственно либо фибрилляцию сердца, либо ее предотвращение (при эмоционально-болевом стрессе) [261]. Холодовая блокада подкорковой зоны и амигдалы вызывает предупреждение возникновения аритмий при эмоциональном стрессе, а также предупреждает возникновение фибрилляции сердца и гибель животных при острой ишемии сердца. Интрацеребральное введение β-адреноблокаторов может воздействовать непосредственно на механизм инициации активности в триггерном пути либо предупреждать переключение центральной информации в триггерном пути на вегетативный «выход», либо и то и другое. Существенно, что этот механизм, первично обусловленный стрессорным воздействием, может «закрепиться» благодаря формированию патологической доминанты (по А. Ухтомскому), или патологической системы «застойно» возбужденных центров [77], или за счет «длительного циклического движения процессов возбуждения» между кортиколимбическими структурами [153].

Следует подчеркнуть роль адренергического эффекта стресс-реакции как фактора, приводящего к возникновению сердечных аритмий. Во-первых, усиление симпатической составляющей в хронорегуляции сердечных сокращений при стрессе создает преобладание адренергического влияния над холинергическим и тем самым вызывает анахронизм в работе водителей ритма. Уже одно это может вызвать аритмии сердца вплоть до фибрилляции желудочков. Во-вторых, однократное мощное стрессорное воздействие экстремальной ситуации, а тем более ее повторные эпизоды за счет усиления адренергического влияния на сердце вызывают первичное стрессорное повреждение микроструктур сердечной мышцы и очаговые микронекрозы [132].

У кроликов с выраженными нарушениями ритма ультраструктура клеток миокарда значительно отличалась от нормы. У большинства опытных животных обнаруживаются очаги пересокращения. В этих участках миофибриллы теряли четкость протофибрилл и становились более электронноплотными. Длина саркомера таких миофибрилл была меньше минимальной и не одинаковой на протяжении данного участка. Саркоплазматическая сеть местами значительно расширена. Большинство митохондрий имели разную степень разрушения наружной мембраны и кристного аппарата. Иногда органеллы полностью теряли эту мембрану, а деструкция крист заходила настолько далеко, что митохондрии представляли собой сплошную гомогенную массу повышенной электронной плотности [109]. Все эти изменения миокарда присущи мерцательной аритмии, однако наиболее характерными изменениями при стойких нарушениях ритма являются повреждения саркотубулярной системы (резкое расширение трубочек и цистерн), играющей важную роль в распространении возбуждения по миокардиальной клетке, которые могут привести к замедлению проведения импульса и возникновению блоков проведения, т. е. к прогрессированию возникшей в миокарде фибрилляции [122]. Этот комплекс изменений знаменует собой нарушение функционирования мембранного аппарата кардиомиоцитов, который осуществляет генерацию и проведение возбуждения, и может играть существенную роль в возникновении эктопических очагов, из которых исходят «преждевременные» импульсы.

Клиническое значение вышеприведенных фактов состоит в том, что выраженные стрессорные повреждения проводящей системы сердца, энергетическое истощение, дисфункция энергопотребляющего (миофибриллы) и энергообразующего (митохондрии) аппарата кардиомиоцитов, а также нарушение саркотубулярной системы могут сопровождаться различными блоками проведения, например блокадой правой ножки пучка Гиса у ранее практически здоровых людей после перенесенного стресса, что может считаться главной причиной фибрилляции желудочков и внезапной сердечной смерти.

Ишемическая болезнь сердца. Многообразные нарушения регуляции гомеостаза, формирующие патогенетическую цепь ишемической болезни и ее исход, нередко даже летальный, часто детерминированы чрезмерной по силе и длительности стресс-реакцией организма.

Последняя в сочетании с основными этиологическими факторами ИБС (наследственные, алиментарные и стрессорные нарушения липидного обмена – гиперхолестеринемия и гиперлипидемия) лимитирует патогенетические сдвиги, непосредственно приводящие к ишемии миокарда: стенозирующий атеросклероз коронарных артерий, спазм коронарных артерий и нарушение реологических свойств крови, вплоть до тромбозов коронарных артерий [98].

Стресс и гиперхолестеринемия. Главные этиологические факторы ИБС – избыток холестерина в пище и генетически обусловленные дефекты механизмов захвата и элиминирования излишков холестерина в печени в совокупности вызывают атерогенную дислипопротеидемию и способствуют развитию стенозирующего коронарного атеросклероза. Ярким примером здесь является «семейная» гиперхолестеринемия, приводящая к коронарному атеросклерозу в связи с генетическим дефектом механизма захвата и катаболизма атерогенных липопротеидов низкой плотности в печени [134]. В то же время негативное стрессорное «давление» окружающей среды на организм может давать свой вклад в развитие дислипопротеидемий. Известно, что нейрогенный, по существу стрессорный атеросклероз у животных можно получить частой сменой («сшибкой») условно-рефлекторных стереотипов, с помощью эмоционального возбуждения, вызываемого прерывистым голоданием или длительной электростимуляцией вентромедиального гипоталамуса, а также созданием психосоциального стресса [195].

При эпидемиологических исследованиях четко установлен факт, что случаи возникновения коронарного атеросклероза, ИБС и связанного с ИБС инфаркта миокарда особенно часто встречаются у людей, чья профессия или образ жизни сопряжены с эмоциональным стрессом [252]. Трудная психосоциальная ситуация вызывает у людей дислипидопротеидемию, т. е. увеличение в крови уровня холестерина во фракции липопротеидов низкой плотности и рост индекса атерогенности [125]. Показано, что стрессорная ситуация на работе приводит к нарушению функции печени [244].

Интенсивное разноэкспозиционное эмоционально-болевое раздражение животных приводит к атерогенной дислипопротеидемии, которая при хроническом стрессе сопровождается развитием коронарного атеросклероза [195], что может быть следствием стрессорного поражения печени и развития «печеночной» гиперхолестеринемии за счет нарушения в органе процессов окисления холестерина, превращения его в желчные кислоты и выведения из организма [101].

На повреждение печени прямо указывает снижение в крови опытных животных лецитинхолестеринацетил-трансферазы, которая синтезируется в гепатоцитах, и резкое повышение содержания в ней другого фермента – фруктозо-1,6-дифосфатальдолазы – специфического маркера альтерации печеночных клеток, что, очевидно, обусловлено чрезмерной активацией перекисного окисления липидов в этом органе. Действительно, появлению в крови фруктозо-1,6-дифосфатальдолазы всегда сопутствует накопление малонового альдегида в печени на фоне снижения в ней активности антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы [155].

Отсюда следует, что гиперхолестеринемия и атерогенная дислипопротеидемия обусловлены глубокими стрессорными нарушениями структуры и функции печени и нарушениями процесса удаления холестерина из организма. В результате этого, даже при отсутствии избытка холестерина в пище, стресс может приводить к развитию стенозирующего коронарного склероза и играет важную роль в развитии ИБС [132].

Стресс и коронароспазм. С помощью коронарографии было доказано, что сильный адренергический компонент стресс-реакции может приводить к спазму гладкой мускулатуры анатомически интактных коронарных артерий, и этот достаточно стойкий спазм становится причиной вторичного ишемического поражения миокарда. На первый взгляд, превращение адаптивного эффекта увеличения коронарного кровотока в повреждающий представляется маловероятным, так как показано, что в сердце β-адренергический эффект катехоламинов может

стимулировать коронародилятацию и «рабочую гиперемию» миокарда [178]. Однако при большой длительности стресса, особенно при эмоциональном стрессе, высокие концентрации в крови адреналина, вазопрессина и гистамина могут приводить к десентизации β-адренергических рецепторов и реализации эффектов катехоламинов через констрикторные α-рецепторы. В экспериментах такой спазм коронарных сосудов был показан при действии вазопрессина [161] и норадреналина [178]. Коронароспазм под влиянием сильного стресса зафиксирован у практически здоровых людей [359]. Отмечено, что при внутривенном введении катехоламины проявляют фазовый характер действия: вначале в ответ на норадреналин коронарный кровоток увеличивался, затем возвращался к исходному уровню, после чего сопротивление коронарного русла возрастало вдвое, кровоток снижался и 48 ч спустя развивалось ишемическое повреждение сердца. На фоне блокатора α-адренорецепторов фентоламина коронароспазм и ишемизация миокарда не возникали [316].

Считается, что важную роль в регуляции коронарного кровотока играет оксид азота (NO) – мощный вазодилятатор. Известно, что умеренный стресс увеличивает продукцию NO, и это, очевидно, обусловливает развитие «рабочей гиперемии». При длительном и интенсивном раздражении генерация NO снижается, и этот факт, очевидно, может быть одной из решающих причин возникновения стрессорного коронароспазма [90]. Поэтому при стенокардии помогают нитроглицерин и другие NO-доноры.

Стресс и коронаротромбоз. Стрессиндуцированный выброс катехоламинов в кровь потенцирует свертывание крови и тромбоз коронарных сосудов [231]. Следствием возникающей при этом агрегации тромбоцитов является выделение из них мощных вазоактивных веществ, особенно тромбоксана А2 [209], серотонина и гистамина, которые заведомо усиливают спазм и в сочетании с тромбозом делают его более опасным в плане развития ишемии и инфаркта миокарда. Холтер-мониторирование ЭКГ у 126 больных, страдающих коронарной болезнью,

показало, что эмоциональный («ментальный») стресс вызывал у них резкие ишемические изменения электрокардиограммы [276]. При этом важную роль в роковом усугублении коронарной болезни играет стрессиндуцированный тромбоз [181, 252]. Показано, что у военных летчиков один ответственный полет на истребителе вызывает повышение активности тромбина в 2 раза [181]. В связи с этим необходимо отметить, что гормоны коры надпочечников, участвующие наряду с катехоламинами в формировании стресс-реакции, также влияют на реологические свойства крови – сокращают время свертывания, уменьшают фибринолитическую активность [98], что может резко ухудшать микроциркуляцию в миокарде и интенсифицировать тромбообразование во всех отделах коронарной системы.

Стресс и ишемия миокарда. Ишемия миокарда, сопровождающаяся выключением дыхательной цепи митохондрий, закономерно вызывает боль и усиливает стресс-реакцию, увеличивая через стимуляцию адренергической системы продукцию катехоламинов в организме [132]. Эти сдвиги, если они не устраняются эндогенными механизмами поддержания гомеостаза или своевременной терапией, приводят к ингибированию цикла трикарбоновых кислот и дефициту АТФ, что, в свою очередь, вызывает активацию и последующее торможение гликолиза, нарушение окисления жирных кислот и их накопление в сердечной мышце [98]. Одновременно происходят ингибирование медленного канала электрогенного вхождения Са2+ в кардиомиоциты и мгновенная обратимая депрессия сократительной активности сердца, что играет важную роль, с одной стороны, в нарушении его насосной функции, а с другой – в ограничении энергетических потребностей ишемизированного миокарда и предупреждении его необратимого повреждения [138].

Вслед за кратковременным торможением медленного Са2+-канала развивается обратимая блокада АТФ-зависимых катионных насосов и, как следствие, – избыток Са2+ в саркоплазме, что в свою очередь может привести к развитию уже малообратимых изменений в липидном бислое мембран миокардиальной клетки – так называемой «липидной триаде» повреждения мембран, которая потенцируется главным образом избытком катехоламинов и слагается из активации липаз и фосфолипаз, детергентного действия повышенного содержания жирных кислот и лизофосфолипидов на мембраны и из активации перекисного окисления липидов. Развитие липидной триады приводит к лабилизации лизосом, повреждению сарколеммы и миофибрилл, саркоплазматического ретикулума и митохондрий, а также к увеличению проницаемости этих мембранных структур для Са2+ [102].

Обратимость или, напротив, необратимость этих повреждений определяется степенью их выраженности. При длительной ишемии повреждения мембранных структур прогрессируют и предопределяют развитие финального процесса – некробиоза. Избыток Са2+, возникший в результате повреждения сарколеммы, приводит к контрактуре миофибрилл и разрушению их миофибриллярными протеазами, вызывает дополнительную активацию липидной триады и стимулирует таким образом разрушение мембран саркоплазматического ретикулума и митохондрий [100]. В итоге необратимо поврежденными оказываются все основные органеллы кардиомиоцита, что приводит к гибели этих клеток и прекращению сократительной функции ишемизированного участка сердечной мышцы [245].

Таким образом, стресс-реакция является чрезвычайно важным фактором возникновения, течения и исхода ИБС.

Артериальная гипертензия. Важная роль длительного «эмоционального перенапряжения» в этиологии и патогенезе артериальной гипертензии сейчас никем не оспаривается, поскольку давно замечено, что причины и усугубление ее течения в значительной степени связаны с воздействием стрессогенных жизненных ситуаций [12]. Умеренные, но социально значимые стрессоры способны инициировать постоянные «всплески» подъема артериального давления (АД), что может вызывать структурные изменения (утолщение) сосудистой стенки и приводить далее к стойкой гипертонии [219]. Развитие хронической гипертензии наблюдали у исходно нормотензивных крыс при психосоциальном стрессе [236].

Cтрессорная гипертензия. Значение эмоционального стресса и лимитирующая роль катехоламинов и кортикостероидов в генезе артериальной гипертензии четко продемонстрированы в опытах на адреналэктомированных кроликах с электростимуляцией вентромедиальных ядер гипоталамуса и введением стрессорных гормонов [4]. Проведенные эксперименты показали следующее: двусторонняя адреналэктомия приводит к падению среднего артериального давления, а компенсаторное введение гормонов адреналэктомированным животным восстанавливает его исходный уровень. Многочасовая стимуляция отрицательных эмоциогенных центров у адреналэктомированных кроликов обеспечивает первую транзиторную фазу гипертензии (повышение АД на 40–50 мм рт. ст.). Раздельное подкожное введение гидрокортизона или адреналина таким животным увеличивает начальное повышение АД в ответ на стимуляцию вентромедиальных ядер гипоталамуса; затем оно снижалось до исходного уровня. Только после комбинированного применения обоих гормонов электрораздражение отрицательных эмоциогенных центров вызывало вторичное устойчивое повышение АД. Следовательно, для формирования устойчивой артериальной гипертензии эмоционального происхождения необходимо совместное включение в патогенетический процесс гормонов коркового и мозгового слоев надпочечников. Мишенью аддитивного действия стрессорных гормонов, очевидно, является ретикулярная формация среднего мозга, поскольку раздельные и совместные микроинъекции адреналина и гидрокортизона в эту область перед электростимуляцией вентромедиальных ядер гипоталамуса у адреналэктомированных кроликов вызывали такие же гипертензивные эффекты, как и при подкожном введении [153]. Показано, что при двусторонней коагуляции ретикулярной формации на уровне моста мозга (разрушались вентральные и дорсальные части передних сетчатых ядер моста) раздражение вентромедиального ядра гипоталамуса адреналэктомированных животных после введения им гидрокортизона и адреналина уже не приводило к артериальной гипертензии 4]. Отсюда следует, что активация гормоносинтеза в корковой и хромаффинной ткани адреналовых желез при эмоциональном стрессе обеспечивает вторую фазу развития гипертензии и это происходит за счет вторичного тонизирующего действия кортикостероидов и катехоламинов на ретикулярную формацию. Вследствие этого усиливаются тонические влияния на сосудосуживающие центры продолговатого мозга, что обусловливает стойкое преобладание прессорных влияний на периферические артериальные сосуды и развитие устойчивой артериальной гипертензии. Создается своеобразный порочный круг, когда первично возникающее под влиянием острого эмоционального стресса возбуждение лимбико-ретикулярных структур мозга вторично устойчиво поддерживается обратным («восходящим») действием на них гормонов надпочечников. Это в свою очередь порождает непрерывные тонические нисходящие влияния на сосуды, в результате чего формируется устойчивая артериальная гипертензия [153].

Клеточный ресетинг. Важную роль в реализации стрессорного повышения АД играют нарушения внутриклеточного гомеостаза Са2+. Согласно мембранной концепции Ю. Постнова, основой патогенеза первичной гипертензии является нарушение ионтранспортной функции клеточных мембран, проявляющееся снижением их способности поддерживать в цитоплазме клеток нормальные величины градиента концентрации важнейших ионов (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) по отношению к внеклеточной среде [129]. Ключевым следствием мембранного дефекта, проявляющегося изменением функционирования некоторых ионтранспортных систем плазматической мембраны и аккумулирующей способности кальциевых депо (эндоплазматического ретикулума, митохондрий), является смещение пределов регуляции стационарной концентрации свободного кальция цитоплазмы в сторону более высоких, чем в норме, значений с последующим развитием клеточного ресетинга – функциональной адаптации клетки к кальциевой перегрузке.

Сохранение специфической функции лимитируется взаимодействием клетки – носителя дефекта (клеточной мишени) – с гормонами и медиаторами, а через них с системами, осуществляющими в организме интегративную функцию. Примером такой адаптивной перестройки клетки служит изменение мембранной сигнальной системы β2-адренорецептор – аденилатциклаза (уменьшение чувствительности к норадреналину), обнаруженное в мембранах липоцитов жировой ткани крыс SHR со спонтанной гипертензией [131], в лимфоцитах [128], а также в жировых клетках [130] больных с эссенциальной гипертензией. Важно отметить, что во всех этих случаях катехоламинорезистентность проявлялась, несмотря на значительное увеличение числа рецепторов, отличающимся, однако, от нормы более низким сродством к лиганду. Совершенно очевидно, что адекватный ответ клетки (т. е. полная компенсация ее функции при ресетинге) будет достигаться в этих условиях при существенно более высоком уровне адренергического влияния (симпатической активности). Таким образом, кальциевая мембранопатия эффекторных клеток воздействует на симпато-ад-реналовую систему как бы изнутри, т. е. со стороны обширной клеточно-тканевой мишени, возбуждая гиперактивацию биосинтеза катехоламинов. То же касается и стероидогенеза. Как показали опыты на адреналэктомированных крысах SHR, клеточный ресетинг при первичной гипертензии достигается с обязательным участием кортикостероидов [127]. Возрастающее потребление стероидных гормонов тканями составляет, по-видимому, одну из причин гипертрофии (гиперфункции) коры надпочечников, которая постоянно наблюдается при первичной гипертензии, особенно на начальных стадиях ее развития до возникновения структурно-морфологических изменений в органах и сердечно-сосудистой системе. При широкой распространенности экспрессии мембранных нарушений влияние со стороны клеточной мишени является также причиной инсулинорезистентности и гиперинсулинемии, характерных для гипертензии [60]. Таким образом, есть основания полагать, что основное проявление метаболического синдрома при первичной гипертензии, определяющее развитие сахарного диабета II типа, – повышенная резистентность тканей к инсулину – органически связано с кальциевой перегрузкой клеток как следствия недостаточности мембранной регуляции внутриклеточного распределения этого катиона. Феномен гиперинсулинемии рассматривается при этом как мера компенсации высокой резистентности тканей к инсулину в целях сохранения клеточной функции [128].

С последовательным развитием «переключения» (ресетинга) почечного баростата, поддерживающего АД на уровне, обеспечивающем достаточную экскрецию, достигается функциональное равновесие между главными системами регуляции водно-солевого гомеостаза организма – плазматической мембраной клеток и почкой. Стабилизация гипертензии и ее необратимость обеспечиваются развитием структурно-морфологических изменений в артериальной части сосудистого русла (включая сосуды почек) и почечной медулле. Мощным фактором стабилизации и «хронизации» гипертензии являются необходимость обеспечения достаточного перфузионного давления для осуществления ауторегуляции мозгового кровообращения при возросшем церебрососудистом сопротивлении [206], а также ресетинг систем, контролирующих уровень системного АД (синокаротидная барорецепция, ренин-ангиотензиновая система и др.) [127].

Такова общая конструкция патогенеза первичной гипертезии, составляющая основу мембранной концепции. Она показывает, что артериальная гипертензия – это естественное и непременное качество конкретного организма, обусловленное особенностями клеточного метаболизма, и делает понятным, почему действие известных лекарственных гипотензивных средств всегда транзиторно, а высокое давление неминуемо возвращается к прежнему уровню после их отмены.

Однако в представленном виде концепция не рассматривает роль инсулина в ресетинге клеток, а значит, и в патогенезе гипертензии, что требует уточнения.

По сути дела инсулин является фактором, противодействующим ресетингу, поскольку он блокирует не только механизм его инициирования за счет снижения содержания Са2+ в цитозоле клеток-мишеней [71], но и механизм его стабилизации, снижая содержание катехоламинов [355] и кортикостероидов [177] в крови при стрессе. Если, несмотря на это, ресетинг является фактом и тем более воспроизводится на фоне гиперинсулинемии [128], то последнее означает, что антиресетинговое действие инсулина в принятых условиях не проявляется. Очевидно, при экспрессии мембранных нарушений в первую очередь и главным образом повреждаются инсулиновые рецепторы, что обусловлено смещением пределов регуляции гомеостаза Са2+, определяемым геномом [128]. В литературе рассматривается возможность влияния на тканевую чувствительность к инсулину избытка свободного цитозольного Са2+ [284] и сниженного внутриклеточного содержания Mg2+ [189] как результата генетически обусловленного нарушения функции инсулиновых рецепторов или, более вероятно, пострецепторного дефекта [272].

Перечисленные выше факторы интересны, прежде всего, в контексте первичного нарушения чувствительности к инсулину. Но на нее влияют и многочисленные вторичные факторы, такие, как ожирение, голодание, высокий уровень свободных жирных кислот в крови, гипергликемия, лихорадка, повышенная концентрация в крови контринсулярных гормонов (кортикостероиды, катехоламины, глюкагон), старение оргнизма, наличие антител к рецепторам инсулина и самому инсулину и многие другие [60]. В этом смысле примечателен патогенез стероидного диабета [5]. Показано, что у крыс глюкокортикостероиды вызывают гипергликемию через подавление утилизации глюкозы в тканях, повышают скорость ее новобразования в глюконеогенезе, активируют липолиз с повышенным поступлением свободных жирных кислот в кровь. Развивается выраженная инсулинорезистентность [221]. В ответ на это компенсаторно повышается продукция инсулина поджелудочной железой, о чем свидетельствуют высокий уровень ИРИ в крови и гистоструктурные изменения (гиперплазия) островкового аппарата [191]. При длительном введении высоких доз глюкокортикостероидов наступает истощение компенсаторных механизмов, морфологически проявляющееся гидропической дегенерацией β-клеток [356].

Подобный сценарий поэтапного развития устойчивого стероидного диабета вполне реален для АГ, которая практически всегда сопровождается хроническим гиперкортицизмом. При первичной гипертензии крыс (SHR) еще в начале 1970-х годов была обнаружена редукция островков Лангерганса с морфологическими проявлениями снижения секреторной активности β-клеток [296]. Позже эти результаты были подтверждены в опытах с использованием абсолютного генетического контроля к SHR – нормотензивных крыс линии WKY. Морфологическая характеристика эндокринной части поджелудочной железы у крыс SHR позволяет сделать заключение о наличии у них атрофии или, возможно, гипоплазии островкового аппарата. Основанием для такого заключения служат данные о почти 50 %-ном уменьшении массы островковой ткани и почти 40 %-ном уменьшении числа островков у крыс SHR по сравнению с WKY. Кроме того, у SHR сами β-клетки обладают сниженной способностью к секреции инсулина [8].

Если исходить из того, что артериальная гипертензия часто сочетается с явным инсулинодефицитом (сахарный диабет I типа), а инсулинорезистентность (даже при наличии гиперинсулинемии) при сахарном диабете II типа документирует факт выпадения инсулинового звена регуляции гомеостаза, то эта констатация ставит под сомнение роль инсулина в развитии АГ. Строго говоря, бытующее представление об этиологической роли инсулиннезависимого сахарного диабета в генезе АГ [60] является не более чем гипотезой, поскольку имеющиеся экспериментальные и клинические данные о возможной причинной (или патогенетической) связи между инсулинорезистентностью, гиперинсулинемией и гипертензией достаточно противоречивы [60]. Нет и убедительных доказательств прямого гипертензивного действия инсулина при хронической гиперинсулинемии у человека [225]. Напротив,

у больных сахарным диабетом ІІ типа инсулинотерапия улучшает эндотелийзависимую и эндотелийнезависимую вазодилятацию [346]. В то же время известно, что первичная гиперинсулинемия с вторичной инсулинорезистентностью у больных с опухолями островкового аппарата поджелудочной железы (инсулиномами) к АГ не приводит [310], а у больных с первичной артериальной гипертензией без признаков ожирения и не имеющих в семейном анамнезе инсулиннезависимого сахарного диабета состояние инсулинорезистентности обычно не выявляется [266].

Генетическая предрасположенность. Генетически обусловленная предрасположенность к стрессорным нарушениям регуляции сосудистого тонуса является важным фактором этиологии и патогенеза артериальной гипертензии. По мнению Г. Ф. Ланга, гипертония возникает не у всех людей, а только у тех, у которых есть «некие качества», которые предрасполагают к этому заболеванию, и среди них важное место занимают «конституциональные особенности нервной системы» [83]. Нолл с соавторами [283] изучали реакцию на эмоциональный стресс и гипоксию у людей с нормальным АД, родители которых были также «нормотензивными», и у людей с нормальным АД, родители которых страдали эссенциальной гипертонией. Реакция на гипоксию была одинаковой у всех испытуемых, а чувствительными к ментальному стрессу оказались только пациенты с отягощенным анамнезом: у них в ответ на раздражение резко увеличивались показатели активности симпатической системы (АД, уровень норадреналина и эндетелина в крови, имульсация мышечных симпатических нервов). Следовательно, у людей, родители которых страдали гипертонией, имела место генетически обусловленная повышенная реактивность симпатического звена нервной системы к стрессу.

Ярким примером генетической обусловленности гипертензивного эффекта стресса является реакция на различного рода эмоциональные стрессоры у крыс с наследственной спонтанной гипертензией (линия SHR). При сопоставлении сдвигов АД на стрессоры у SHR и крыс линии Вистар показано, что у крыс Вистар в ответ на стрессоры увеличение АД составляло в среднем 15 мм рт. ст., а у SHR – 40–50 мм рт. ст., при этом максимально достижимое АД составляло у Вистар 165 мм рт. ст., а у SHR – более 200 мм рт. ст. [210].

Таким образом, существует предрасположенность к стрессорному повышению АД и развитию стойкой гипертензии, в основе которой лежит лабильность (повышенная возбудимость) сосудосуживающих нейрогуморальных систем. Резистентность к стрессорной гипертензии определяется состоянием стрессреализующих и стресслимитирующих систем. Показано, что у крыс SHR врожденная увеличенная активность симпато-адреналового звена стрессреализующей системы [357] связана с врожденным дефицитом активности стресслимитирующих систем: ГАМК-ергической [232], опиоидергической [208], инсулинергической [8, 296] и др.

Показана также роль NO-ергической стресслимитирующей системы [90] в поддержании нормального уровня АД. Хроническое ингибирование NO-синтазы и соответственно уменьшение продукции NO приводит у крыс к активации прессорных систем – адренергической и ренин-ангиотензиновой, что выражается в повышении содержания в крови адреналина, норадреналина, ренина и развитии стойкой гипертензии [360].

Из вышеизложенного следует, что важную роль в механизме устойчивости организма к стрессорным повреждениям и соответственно в патогенезе стрессорной патологии играют активность и реактивность стрессреализующей и стресслимитирующих систем. Естественные медиаторы стресслимитирующих систем или их активаторы повышают устойчивость организма к стрессорным повреждениям и оказывают профилактическое и терапевтическое действие при стрессорных воздействиях главным образом за счет ограничения чрезмерной или «застойной» стресс-реакции. В связи с этим способы профилактики и коррекции стрессорных повреждений принципиально ясны – это применение методов и средств, повышающих эффективность естественных стресслимитирующих систем.

1.2. Перспективы витаминокоррекции кардиопатологии

Исходя из экспериментальных и клинических данных, кажется совершенно очевидным, что альтернатива осуществления специфического (коферментного) механизма действия витаминов сохраняется только для гиповитаминозного состояния [18]. В случае, когда позитивный эффект витаминотерапии проявляется при нормальном и тем более повышенном исходном содержании соответствующих коферментов в тканях, вероятно, можно говорить лишь о каком-то опосредованном действии экзогенного витамина, что автоматически ставит вопрос о целесообразности его применения в данной ситуации. Действительно, зачем применять витамин, если тот же лечебный результат можно получить с помощью иных средств, возможно, еще более эффективных? С другой стороны, знание особенностей конкретного механизма опосредования витаминного действия позволяет оценить его недостатки или преимущества перед альтернативными способами лечения, что дает возможность обоснованно и целенаправленно эксплуатировать его «побочные» эффекты для устранения патологии, не связанной с развитием вторичных гиповитаминозов [17, 18].

Тиамин. Согласно существующим представлениям, витамин В1 играет важную роль в энергообеспечении сократительной функции сердечной мышцы и обновлении ее клеточных структур [144]. Эти представления базируются на допущении, что ТДФ через стимуляцию окисления субстратов в пируват– и α-кетоглютаратдегидрогеназных реакциях ЦТК способен усиливать генерацию энергии в сердце, а через транскетолазу может контролировать синтез рибозо-5-фосфата и восстановительных эквивалентов в ПФП, необходимых для удовлетворения пластических нужд миокарда [112, 145]. Отсюда, на первый взгляд, кажется совершенно логичным предложение использовать тиамин прежде всего для профилактики недостаточности сердца в ситуациях, сопровождающихся компенсаторной гипертрофией миокарда, когда в органе резко усиливаются процессы энергопотребления и пластики. Диапазон лечебного применения витамина здесь мог быть чрезвычайно обширным, так как клиническим эквивалентом подобного состояния являются различные пороки сердца, сопровождающиеся сужением клапанных отверстий, стеноз аорты, компенсаторная гиперфункция миокарда вследствие выключения части органа из акта сокращения при инфаркте и т. д.

Хорошо известно, что необходимой предпосылкой проявления специфического действия витамина на уровне витаминзависимых ферментов является состояние гиповитаминоза, т. е. дефицит кофермента в тканях. Если это условие выполняется, то показания к применению тиамина становятся очевидными. Оказывается, что в процессе развития компенсаторной гипертрофии мышцы сердца уровень ТДФ в ней не уменьшается, а увеличивается. Такие данные получены при экспериментальном стенозе аорты [145], инфаркте миокарда [112] и др. Отмечено увеличение содержания витамина в скелетных мышцах и сердце животных, совершавших усиленную работу [162]. При этом скорость накопления тиамина в сердце с самого начала опыта соответствует темпу нарастания его массы и продолжает повышаться в течение некоторого времени даже после того, как мышца сердца уже перестает увеличивать свои размеры [145]. По всей вероятности, этот процесс обеспечивается за счет осуществления механизма перераспределения тиамина из других тканей. Последнее обстоятельство заставляет усомниться в необходимости дополнительного введения витамина в тех случаях, когда собственные каналы витаминной регуляции метаболизма в сердце полностью задействованы «эндогенным» коферментом. Рассчитывать на возможность реализации специфической активности экзогенного тиамина в принятых условиях, очевидно, не приходится, поскольку транскетолаза и, вероятно, витаминзависимые дегидрогеназы ЦТК в гипертрофирующемся сердце уже и без того активированы [358].

Кроме того, нужно иметь в виду, что сама исходная посылка о возможности поддержания тиамином пластики и энергообразования в сердце встречает возражения. Дело в том, что в этом органе ПФП в силу своей сравнительно малой мощности, очевидно, не может рассматриваться как единственный, а тем более основной поставщик пентоз, необходимых для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Ранее мы уже обращали внимание на это обстоятельство, подчеркивая, что миокард, по-видимому, удовлетворяет свои потребности в пентозах за счет других органов и (или) пищи. Отсюда, вряд ли правильно будет связывать с тиамином какие-то особые надежды в смысле эффективной реализации его кардиотропной активности в принятых условиях. Установлено, что при гипертрофии сердца без нарушения кровообращения всегда отмечается значительная гипертрофия коры надпочечников. Это может свидетельствовать о том, что в ответ на изменение работы сердца в стадии компенсаторной перестройки функции миокарда одной из приспособительных реакций является гиперактивация надпочечников [79].

В последней связи важно подчеркнуть, что компенсаторная гипертрофия сердца, т. е. активация синтеза сократительных белков в миокарде, имеет место на фоне гиперкортицизма. Хорошей иллюстрацией данного тезиса является повышение удельного содержания белка в сердце крыс в период весеннего всплеска стероидогенеза. Не исключено, что кортикостероиды способствуют притоку в сердце не только энергетических субстратов (за счет активации липолиза в жировой ткани и глюконеогенеза в печени), но также компонентов синтеза нуклеиновых кислот и белка (аминокислот, рибозо-5-фосфата и др.), освобождающихся при деструкции лимфоидной ткани. Известно, что энергия, необходимая для поддержания активированного протеиносинтеза в гипертрофирующемся сердце, освобождается при окислении различных субстратов [144]. Так, при гипертиреозе увеличение белковой массы сердца происходит на фоне преимущественной утилизации липидов [43], а в аварийную стадию компенсаторной гипертрофии при стенозе аорты миокард использует в основном продукты распада углеводов [96].

Кроме того, для этих целей в какой-то степени пригодны лактат, пируват и кетоновые тела [172]. Степень использования сердцем различных субстратов определяется, главным образом, их концентрацией в крови и уровнем оксигенации миокарда [287]. Благодаря высокой степени васкуляризации мышца сердца всегда снабжается кислородом адекватно ее работе [172]. При усилении сократительной функции сердечной мышцы кровоток в ее сосудах увеличивается в 4–5 раз [96, 172], в результате чего транспорт кислорода обычно перекрывает возросшие потребности в нем дыхательных систем миокарда. Об этом говорит снижение артериовенозной разности гипертрофирующегося миокарда по кислороду [96]. В случае выраженной гипертрофии сердце действует как «кислородная ловушка», способная захватывать до 27 % (!) всего потребляемого организмом кислорода [258]. Гарантированный функциональный аэробиоз сердечной мышцы позволяет ей утилизировать любые субстраты с максимальным энергетическим выходом. Поэтому переключение на преимущественное окисление того или иного субстрата, очевидно, не имеет принципиального значения для энергообеспечения пластики миокарда, при условии достаточного снабжения его кислородом. Отсюда ясно, что изменение субстратного профиля крови в результате витаминного (в том числе опосредованного гормонами) воздействия само по себе вряд ли способно как-то повлиять на пластику гипертрофирующегося сердца, которое в принятых условиях адекватно обеспечено энергией.

Для поддержания интенсифицированного протеино-синтеза здесь, по-видимому, более важен усиленный приток с кровью строительного материала – компонентов белкового и нуклеотидного обменов. Показано, что увеличение концентрации [14С]-аминокислот в среде инкубации значительно стимулирует включение метки в белки различных тканей [304]. Следовательно, для пластики миокарда будут иметь определенное значение все факторы, способствующие мобилизации тканевых аминокислот и нуклеотидных фрагментов. Не исключено, что в этом отношении позитивную роль могут играть, прежде всего, кортикостероиды. Давнее представление о катаболическом действии этих гормонов на мышечную ткань, базирующееся в основном на результатах исследования азотистого баланса организма, а также мочевой экскреции аминокислот и других продуктов белкового происхождения при гиперкортицизме, сейчас оспаривается многими авторами. Однако ни один из этих фактов, ни их совокупность не могут служить основанием для подобного утверждения, так как не исчерпывают сути вопроса и не исключают возможности выделения аминокислот из других тканей. Изотопными методами прямо показано, что глюкокортикоиды не влияют на скорость катаболизма мышечных белков и не высвобождают тканевые метаболиты из поперечнополосатой мускулатуры [110].

Таким образом, основным мобильным источником свободных аминокислот при гиперкортицизме остаются лимфоидная и соединительная ткани, подвергающиеся деструкции под влиянием гормонов коры надпочечников. Причем первая в этом случае может рассматриваться как главный поставщик не только предшественников биосинтеза белка, но и нуклеотидов, поскольку удаление селезенки резко снижает выделение с мочой метаболитов нуклеиновых кислот в ответ на нагрузку кортикостероидами [238]. Принципиальная возможность утилизации миокардом экстракардиальных компонентов белкового и нуклеинового обменов в условиях гиперкортицизма доказывается четкой временной корреляцией уменьшения содержания пуриновых нуклеотидов и кислоторастворимых соединений рибозы в селезенке с накоплением их в сердечной мышце после введения гидрокортизона [154]. По-видимому, сердечная мышца способна наилучшим образом использовать ситуацию гиперкортицизма, который имеет место в период резкого увеличения ее сократительной функции. Следовательно, можно думать, что все средства, снижающие стероидогенную реакцию в принятых условиях, будут в какой-то степени препятствовать компенсаторной перестройке структурной организации миокарда в ответ на увеличение объема его работы.

Все это в полной мере относится и к тиамину. В свете известных фактов о гипертрофии сердца у авитаминозных по витамину В1 животных [269] регуляторная роль тиамина в пластике миокарда представляется весьма проблематичной. Наиболее ярко взаимосвязь уровня физиологической функции миокарда с активностью протеино-синтеза в нем продемонстрирована опытами [286] с перфузией изолированных сердец морской свинки смесью аминокислот в условиях искусственной перегрузки левого желудочка (дозированное сужение аорты). Уже через 1 ч после начала перегрузки рибосомы, выделенные из мышцы левого желудочка, обладают резко увеличенной способностью включать в белок меченые аминокислоты (лизин, фенилаланин и лейцин) in vitro. Особая доказательность последних данных в смысле предметного «привязывания» регуляторных координат эффекта состоит в том, что они получены при моделировании процесса гипертрофии миокарда на изолированном сердечно-сосудистом препарате.

Интенсивность функционирования структур того или иного органа играет важную роль в регулировании новообразования белка его клетками. Считается, что количество выполняемой специализированной функции является одновременно детерминантой активности генетического аппарата и физиологической константой, сохраняющейся на постоянном уровне, благодаря своевременным изменениям работы белоксинтезирующей системы. Ф. Меерсон сформулировал представление о том, что взаимосвязь «ИФС ⇔ активность генетического аппарата клетки» составляет основу механизма компенсаторной гипертрофии миокарда, где роль возбуждающего геном фактора отводится так называемым «метаболитам изнашивания» функциональных структур, которые предположительно способны дерепрессировать соответствующие гены [96].

Таким образом, анализ вышеприведенного материала позволяет заключить, что сердечная мышца в условиях адекватного кислородного обеспечения сравнительно легко адаптируется к изменению объема ее специфической функции. Необычайно обширный диапазон приспособительных возможностей сердца к функциональным перегрузкам, очевидно, обеспечивается его удивительной способностью к утилизации любых энергетических субстратов [330]. Ввиду последнего обстоятельства попытки вмешаться в данный процесс с целью его коррекции (в частности, витаминами) выглядят недостаточно обоснованными. А если взять противоположную ситуацию, когда сердце или какая-то его часть находятся на голодном кислородном пайке – будет ли в этом случае применение тиамина или никотиновой кислоты целесообразным? Клиническим эквивалентом такого состояния являются разные формы ишемической болезни сердца.

Известно, что при ишемии сердца субстратная ориентация пораженной ткани изменяется. В эксперименте на собаках показано, что после перевязки малых ветвей основных стволов коронарных артерий потребление глюкозы в ишемизированных участках миокарда увеличивается по отношению к потреблению свободных жирных кислот, гликоген распадается, а лактат постепенно перестает утилизироваться [288]. Поскольку аэробные процессы полностью не блокировались (продолжалось окисление глюкозы и частичное окисление свободных жирных кислот), можно полагать, что при таком варианте воспроизведения ишемии в пораженном участке миокарда имела место не полная, а частичная гипоксия. Высокий уровень насыщения кислородом венозной крови, оттекающей от зоны ишемии, относительно удовлетворительный уровень напряжения кислорода в субэпикардиальных (но не субэндокардиальных) слоях также говорят за то, что непосредственные изменения метаболизма в области ишемии обусловлены именно гипо-, а не аноксией. При ужесточении ситуации (моделированием аноксии) в миокарде осуществляется полный переход от аэробного метаболизма с использованием глюкозы и жирных кислот в качестве энергетического материала к анаэробным процессам гликолиза [212]. В острый период инфаркта миокарда уровень свободных жирных кислот и глюкозы [200] в плазме резко возрастает. По идее, увеличение концентрации энергетических субстратов в крови, омывающей участки ишемированной ткани, должно способствовать выживанию клеток этой зоны. Однако у некоторых больных эта реакция обычно настолько выражена, что перестает быть оптимальной.

Гиперлипемия и гипергликемия при инфаркте миокарда являются следствием развития неспецифического адаптационного синдрома – стресса, протекающего на фоне выраженного инсулинового дефицита. Снижение секреции инсулина в остром периоде инфаркта миокарда было обнаружено с помощью нагрузок глюкозой и пробой с внутривенным введением толбутамида [335]. Степень инсулиновой недостаточности, выявляемая этими пробами, положительно коррелирует с тяжестью заболевания и наличием признаков кардиогенного шока [335]. Исходя из того, что при дефиците инсулина экстракция сердечной мышцей глюкозы из крови в целом снижена, можно легко допустить, что ишемизированные участки миокарда в этом случае испытывают существенный субстратный голод, так как в отличие от неповрежденных частей сердца не могут утилизировать в полной мере липиды. Отсюда понятно, почему в остром периоде инфаркта миокарда рекомендуют вводить инсулин вместе с глюкозой [116]. С этих же позиций удовлетворительное объяснение находят попытки использовать в указанных целях инсулиноподобное действие тиамина [162].

Поскольку потребление сердечной мышцей липидов является функцией их концентрации в крови [43], т. е. фактически не ограничено механизмами транспорта, а потребление глюкозы лимитируется напряженностью процесса ее трансмембранного переноса, становится очевидным, что in vivo скорее всего имеет место экспоненциальное соотношение между увеличением пропорции свободные жирные кислоты: глюкоза в плазме и поступлением первых в саркосомы. Реципрокные взаимоотношения между утилизацией субстратов липидного и углеводного происхождения на уровне периферических тканей регламентируются идеей существования глюкозо-жирно-кислотного цикла, предложенной Рэндлом и др. [299]. В этом смысле сердце, очевидно, не является исключением, так как имеются данные, что свободные жирные кислоты подавляют гликолиз и окисление глюкозы в миокарде [299]. У собак при распространенной ишемии миокарда, несмотря на снижение коронарного кровотока, наблюдается пропорционально большее поглощение свободных жирных кислот по сравнению с поглощением глюкозы и пирувата и потреблением миокардом кислорода [301]. Совершенно очевидно, что в принятых условиях свободные жирные кислоты будут скорее накапливаться, чем окисляться. Жировая инфильтрация ишемизированного и инфарктного миокарда уже давно описана [116], а в настоящее время экспериментально доказано, что между степенью повышения концентрации свободных жирных кислот в артериальной крови и накоплением триглицеридов в гипоксическом миокарде существует прямая зависимость.

Считается, что депонирующиеся жирные кислоты отрицательно влияют на ишемизированную сердечную мышцу, снижают ее тонус, уменьшают коронарный кровоток [116], ухудшают окислительный метаболизм в митохондриях [96], нарушают сократительную функцию миокарда [188] и т. д. Характерно, что кардиотропные эффекты глюкозы при ишемии сердца, как правило, имеют противоположное направление. Глюкоза улучшает питание миокарда, предотвращает потерю калия ишемизированными тканями и уменьшает возможность развития аритмии, может поддерживать потенциал действия и т. д. [116]. Имеются данные, что после нагрузки глюкозой уровень свободных жирных кислот в крови больных острым инфарктом миокарда снижается, а функция сердца улучшается [282]. Если реципрокные взаимоотношения между субстратами липидного и углеводного происхождения в сердце действительно могут регулироваться их концентрацией в крови [116], то легко допустить, что все факторы, способствующие утилизации глюкозы, должны иметь благоприятный эффект [98], а все факторы, увеличивающие потребление свободных жирных кислот, будут оказывать повреждающее действие на ишемизированный миокард. В соответствии с этими рассуждениями терапевтическая эффективность лечебных мероприятий (в частности, при инфаркте миокарда) зависит, прежде всего, от того, как они влияют на субстратный профиль крови. С учетом этого обстоятельства применение тиамина, снижающего уровень гликемии и повышающего плазматическую концентрацию свободных жирных кислот [85], в принятых условиях метаболически вряд ли оправдано.

Таким образом, несмотря на более чем 100-летний опыт использования тиамина в кардиологии, до сих пор нет удовлетворительного объяснения его несомненной терапевтической эффективности. Совершенно очевидно, что ввиду несостоятельности специфической (коферментной) или общеметаболической аргументации стратегия витаминокоррекции сердечно-сосудистой патологии должна строиться на патогенетической основе конкретных заболеваний.

Считается, что стресс, ишемия и сочетание этих факторов играют главную роль в возникновении основных заболеваний сердца [98]. Поэтому понятно, что программа борьбы с заболеваниями сердечно-сосудистой системы предусматривает развитие исследований, направленных на изучение патогенеза и обоснование принципов профилактики стрессорных и ишемических повреждений сердца. Стресс-реакция не просто предшествует ишемическому повреждению сердца, но и предопределяет его развитие, а боль и страх смерти, которые сопровождают приступы стенокардии, могут не только потенцировать дальнейшее прогрессирование ишемии за счет чрезмерного усиления и своеобразной «фиксации» нормального адренергического эффекта, но и стать причиной некоронарогенного адренергического повреждения неишемизированных отделов миокарда. Экспериментально установлено, что катехоламины вызывают сокращение круговых гладких мышц коронарных артерий, опосредованное через альфа-адренорецепторы. Чрезмерно длительное и значительное сужение артерий, первоначально являющееся причиной перераспределения крови, перерастает в контрактурный спазм, который может стать основой некроза миокарда. Обусловленная избытком катехоламинов активация липаз, фосфoлипаз, перекисного окисления липидов, достигая чрезмерного уровня, приводит уже не к интенсификации обновления и физиологически выгодным изменениям состава липидного бислоя мембран, а к его повреждению и, как следствие, нарушению функционирования липидзависимых ферментов, рецепторов и каналов ионной проницаемости. Активация гликолиза, которая может повысить резистентность органов и тканей к гипоксии при действии высоких концентраций катехоламинов, приводит к уменьшению резерва гликогена и снижению резистентности органов к гипоксии. Это значит, что при затянувшемся во времени стрессе адаптивные адренергические сдвиги превращаются в повреждение путем перехода количества в качество [98].

Детальное изучение адренергического механизма в развитии стрессорных кардиопатий фактически оставило вне поля зрения исследователей не менее важную этиологическую и патогенетическую роль коры надпочечников. Были подробно рассмотрены модуляторные системы организма, которые в естественных условиях блокируют определенные звенья патогенетической цепи адренергических повреждений сердца и ограничивают сами повреждения. Это дало возможность сформулировать принцип «подражания» этим модуляторным системам и показать, что на практике использование метаболитов этих систем и их химических аналогов во многих случаях обеспечивает эффективную защиту сердца от стрессорных и ишемических повреждений. Громадным творческим наследием школы Ф. Меерсона убедительно показано, что поиск средств профилактики и коррекции тяжелых кардиологических осложнений стресса «внутри» организма вполне оправдан. Следовательно, логично пытаться найти их и «снаружи», т. е. в окружающей среде среди незаменимых факторов питания организма.

В этой связи перспективным представляется исследование кардиотропности витамина В1, являющегося антистрессором, который способен снижать актуальность стрессорного воздействия через активацию стресслимитирующих систем [13]. Соответственно тиамин целесообразно использовать при хроническом стрессе, когда накапливающиеся относительно стойкие повреждения от одного стрессорного эпизода к другому могут играть роль в постепенном развитии первичного некоронарогенного кардиосклероза и хронической сердечной недостаточности, которые составляют важный механизм изнашивания сердца.

Аскорбиновая кислота. Уже в процессе выполнения работы, когда обнаружилось защитное антиишемическое действие витамина В1 при остром раздражении (эмоционально-болевой стресс) и появилась необходимость исследовать его собственную вазодилятаторную активность, последняя неожиданно проявилась у еще одного витамина – аскорбиновой кислоты, что предопределило включение ее в перечень исследуемых потенциальных кардиопротекторов. Поэтому следует рассмотреть еще один вид стресса – окислительный и связанные с ним NO-зависимые механизмы вазоконстрикции и вазодилятации.

«Окислительным стрессом» Г. Зисс называет повреждение биологически важных молекул (нуклеиновые кислоты, белки, липиды, углеводы) реактивными формами кислорода [315]. Витамин С считается главным антиоксидантом межклеточных жидкостей в организме, а также важным фактором внутриклеточной антиоксидантной защиты. Благодаря сильно выраженным восстановительным свойствам аскорбиновая кислота может легко взаимодействовать с О2-, Н2О2, ОН, НОСl, перекисными соединениями и синглетным кислородом, защищая компоненты вне– и внутриклеточной среды организма от окислительных повреждений.

Супероксидрадикал – это важнейший индуктор перекисного окисления липидов, резкая активация которого, а также фосфолипаз, плюс детергентное действие жирных кислот лизофосфатидов (липидная триада) являются основным патогенетическим механизмом повреждения кардиомиоцитов при стрессе [98].

Продукты взаимодействия О2- с белками, лейкотриены и другие обладают свойствами лейкотаксинов, стимулирующих миграцию лейкоцитов в зону ишемии. Уже через 1 ч после окклюзии коронарной артерии наблюдается адгезия нейтрофилов к эндотелию сосудов ишемизированной зоны. С началом реперфузии лейкоциты легко проникают в ткань миокарда, во множестве скапливаясь вокруг поврежденных клеток [277]. В активированных лейкоцитах резко повышается количество молекул индуцибельной синтетазы окиси азота за счет экспрессии соответствующего гена и начинается обвальный синтез больших (наномолярных) концентраций окиси азота из аргинина [274]. Поскольку активированные полиморфноядерные лейкоциты и макрофаги сами продуцируют значительные количества супероксиданиона, NO и О2- реагируют между собой с образованием еще более агрессивных радикалов ОNOO- и OH-, являющихся сильнейшими окислителями, которые определяют их валовый цитотоксический эффект [222].

Вновь образованный пероксинитрит (ОNOO-) подвергается протонированию (ONOOH) и через свои кислотные формы творит много вреда в клетке-мишени, нитрируя или окисляя ее биологически важные структуры. Единственной защитой клеток от агрессии является наличие в них достаточного количества быстрореагирующих SH-групп, которые способны нейтрализовать пероксинитрит через образование метаболически инертных S-нитрозотиолов. В случае дефицита тиолов пероксинитрит наносит удар и разрушает ткани, как это происходит при инфаркте миокарда, отеке легких или инсульте мозга [49].

Инфильтрация ишемизированного миокарда лейкоцитами и сопутствующая этому процессу лейкоцитарная деструкция поврежденных ишемией клеток миокарда, опосредованная супероксиданионом и пероксинитритом, способствует интенсификации ПОЛ. Важная роль свободнорадикальных процессов в развитии стрессорных кардиопатий уже сама по себе предопределяет наличие мощного кардиопротекторного потенциала у природных антиоксидантов [46].

Известно, что кардиотоксический эффект катехоламинов сопряжен с развитием окислительного стресса, когда чрезмерная генерация активных форм кислорода превышает физиологические возможности систем антиоксидантной защиты. Образование супероксиданиона имеет место при распаде (аутоокислении) самих катехоламинов в сердце, при активации ими цАМФ-зависимого свободнорадикального окисления в митохондриях или Са2+-зависимой трансформации ксантиндегидрогеназы в ксантиноксидазу [193].

Исходя из идеологии окислительного стресса, т. е. отталкиваясь от очевидной необходимости нейтрализации активных форм кислорода, применение витамина С для коррекции и профилактики адренергических повреждений миокарда обосновано патогенетически. Но в связи с NO можно предполагать и другие возможности реализации кардиотропной активности аскорбиновой кислоты, обусловленные тем, что окись азота выступает в качестве активного компонента эндотелиального фактора релаксации сосудов, образующегося в эндотелиальных клетках сосудов и вызывающего их расслабление [196, 274].

В системе кровообращения непрерывное образование физиологических (пикомолярных) концентраций NO конституитивной нитрогеноксидсинтетазой в сосудистом эндотелии поддерживает тканевую перфузию на соответствующем уровне и регулирует артериальное давление крови [175]. NO легко диффундирует в соседние гладкомышечные клетки, где связывается с железопорфиринами, т. е. с простетической группой (гем или железосерные кластеры) соответствующих ферментов, вызывая их активацию или ингибирование [341]. При этом акцепция NO гемовой частью гуанилатциклазы ведет к стимуляции синтеза цГМФ – медиатора вазодилятации [230].

Источником NO в организме могут быть и нитратсодержащие лекарства. Органические нитраты (нитроглицерин, изосорбиддинитрат и его однонитратный метаболит – изосорбид-5-мононитрат) вызывают диастолу гладких мышц [336]. В малых дозах, главным образом, они являются фактором, расширяющим вены, а в больших —

расширяют как вены, так и артерии [93]. Механизм действия нитратов, инициирующий релаксацию гладких мышц, известен и связан с выделением окиси азота. Так, нитроглицерин и другие органические нитраты превращаются в неорганические нитраты и окись азота под влиянием восстановителей, например сульфгидрильных групп цистеина [215]. Среди витаминов сильным восстановителем является аскорбиновая кислота, поэтому было интересно использовать ее для потенцирования антиангинального действия NO-доноров.

2.1. Стрессорные кардиопатии

Стрессорная альтерация миокарда – причина гибели животных при иммобилизационном стрессе по Г. Селье. При моделировании иммобилизационного стресса одни авторы относят фатальный исход экспериментов за счет гиперпродукции стрессреализующих гормонов (катехоламины, кортикостероиды) [141], другие – стресслимитирующих (инсулин) [121].

В наших опытах отмечалась гибель 56 % крыс к 72 ч иммобилизации [27, 30], что не расходится с данными литературы. Практически в 100 % случаев наиболее вероятной причиной гибели животных при иммобилизационном стрессе является постепенно нарастающая стрессорная альтерация сердечной мышцы, приводящая к ее функциональной несостоятельности и развитию недостаточности кровообращения. Об этом свидетельствуют морфологические, а также биохимические признаки (нарушение окислительного фосфорилирования, активация ПОЛ, повышение текучести митохондриальных и микросомальных мембран кардиомиоцитов).

Тиамин, оптимизируя стресс-реакцию организма на действие неспецифических раздражителей, предотвращает гибель животных при иммобилизационном стрессе.

Из рис. I-1 видно, что у контрольных животных в стадии тревоги иммобилизационного стресса (1—12 ч) наблюдается резкий подъем содержания 11-ОКС в крови, который сохраняется на высоком уровне в течение 24 ч нервно-мышечного раздражения с последующим снижением в конце периода резистентности. В фазе истощения (48–72 ч) наблюдается новая волна стероидогенеза.

Рис. I-1. Стероидогенная реакция надпочечников в динамике хронического стресса до (черные столбики) и после (серые столбики) введения тиамина. Контроль – белые столбики. По оси абсцисс – срок наблюдения; по оси ординат – содержание 11-ОКС в крови, мкМ/л.

* Достоверные изменения – p < 0,05

Рис. I-2 демонстрирует динамику уровня ИРИ в крови тех же животных: существенный спад содержания гормона спустя 1 ч иммобилизации (стадия тревоги), затем стабилизация его на относительно низком уровне между 12–24 ч опыта с заметным уменьшением в конце стадии резистентности (24–48 ч) и резкий подъем к 72 ч (стадия истощения).

Длительность стадий иммобилизационного стресса определена в соответствии с данными [140]. Фазовая градация стресса традиционно приводится в терминах Г. Селье, хотя об истощении надпочечников при активации гормоносинтеза в корковом слое адреналовых желез при отсутствии тотальной деструкции кортикоцитов [16] в терминальную стадию раздражения говорить не приходится. Динамика 11-ОКС в течение 72 ч иммобилизационного стресса подтверждается результатами аналогичного эксперимента, проведенного ранее [6], а динамика ИРИ при хроническом истощающем раздражении – данными [121].

Если абстрагироваться от уровня нормы (интактные животные) и за точку отсчета взять стадию резистентности, то можно заметить, что начиная с 24 ч опыта содержание обоих гормонов в крови крыс изменяется однонаправленно. Это указывает на подчиненность инсулинового ритма кортикостероидному и находится в соответствии с известными данными о том, что гормоны коры надпочечников способны лимитировать инсулиногенез [13]. Реципрокное соотношение 11-ОКС и ИРИ в стадии тревоги (1—12 ч) свидетельствует о том, что инсулинотропное влияние кортикостероидов в первую и большую часть второй фазы иммобилизационного стресса, очевидно, нивелируется катехоламинами, которые подавляют секрецию инсулина, связываясь с α-рецепторами β-клеток поджелудочной железы [58]. Таким образом, не исключено, что при длительной иммобилизации животных динамика ИРИ в крови de facto определяется динамикой стресс-гормонов.

Рис. I-2. Содержание ИРИ (пкМ/л) в крови крыс в динамике хронического стресса до (черные столбики) и после (серые столбики) введения тиамина. Контроль – белые столбики. По оси абсцисс – срок наблюдения, по оси ординат – единицы измерения. * Достоверные изменения – p < 0,05

По мнению Л. Панина, при хроническом истощающем стрессе в фазу резистентности «продукция катехоламинов и глюкокортикоидов стремится к максимуму, а продукция инсулина к минимуму. Организм работает на пределе своих адаптационных возможностей и быстро переходит в стадию истощения, где происходит срыв регуляторных механизмов, в результате чего продукция инсулина может резко возрастать, развивается сильнейшая гипогликемия и организм погибает» [121].

Однако К. Судаков [153] считает, что в принятых условиях гибнут, прежде всего, стрессчувствительные животные от стрессорных кардиопатий – острой сердечной недостаточности или инфаркта миокарда. Так, в его опытах из 40 изученных беспородных крыс устойчивыми к иммобилизационному эмоциональному стрессу оказались 26, из них у 6 вообще не обнаружили изменений артериального давления, у 12 наблюдалось первичное его повышение с последующей стабилизацией. 14 крыс этой группы оказались предрасположенными к эмоциональному стрессу и погибли, проявляя различную динамику изменений артериального давления. У них при вскрытии были обнаружены массивные участки инфаркта миокарда [153].

Согласно Г. Селье, при длительной иммобилизации у животных нарушается Na+/K+ баланс в организме (развивается гипокалиемия), что предрасполагает к возникновению под влиянием продолжающейся стрессорной нагрузки неинфарктных некрозов сердечной мышцы, подобных тем, которые вызываются глюкокортикостероидами на фоне десенсибилизации с помощью ортофосфата натрия [141].

Следовательно, сегодня фактически существуют 3 гипотетических сценария гибели животных в терминальной фазе истощающего стресса: 1) срыв адаптации из-за функционального истощения надпочечников [140]; 2) фатальная гипогликемия, обусловленная нарушением (разбалансировкой) гуморальной регуляции, приводящей к гиперпродукции инсулина [121] и 3) несовместимые с жизнью стрессорные кардиопатии, обусловленные гиперактивностью симпато-адреналовой системы [153].

Первое допущение проверяли исследованием морфофункционального состояния кортикоцитов в течение всего периода иммобилизации животных, второе – измерением уровня глюкозы и ИРИ в крови крыс, а третье – электронномикроскопическим изучением альтерации кардиомиоцитов при непрерывном хроническом раздражении и применением тиамина, способного снижать продукцию кортикостероидов и катехоламинов при стрессе [17] и в силу этого являющегося потенциальным кардиопротектором. В последнем случае предполагалось, что если стрессорные кардиопатии на самом деле являются причиной гибели животных, то тиамин, как и любой антистрессор, должен увеличивать процент их выживания.

Результаты проверки показали, что на самом деле 3-суточная иммобилизация для значительной части животных (56 %) заканчивается фатально [16, 17, 27, 30]. При этом уровень 11-ОКС в строгом соответствии со сменой фаз ИС изменяется синусоидально: подъем – плато – снижение, т. е. до 48 ч опыта (начало фазы истощения) все происходит так, как предсказывает традиционная схема ОАС. А вот далее наблюдающийся подъем уровня 11-ОКС в предагональном состоянии (72 ч) ей явно противоречит.

Проведенные параллельно электронномикроскопические исследования ультраструктуры кортикоцитов позволяют понять, за счет чего это происходит. Действительно, как и предполагал Г. Селье, в фазу истощения в коре НП увеличивается количество изношенных секреторных клеток. На электронограммах видно, что в кортикоцитах, прилегающих к запустевшим, спавшимся или забитым продуктами микроклазматоза капиллярам, начинается краевая деструкция внутриклеточных структур, ответственных за различные этапы стероидогенеза: митохондрии разрушаются (рис. I-3), эндоплазматический ретикулум исчезает, цитозоль гомогенизируется (рис. I-4); хотя в дистальных отделах клетки органеллы еще сохраняют интактную ультраструктуру.

Наконец процесс дезинтеграции захватывает нуклеоплазму, ядерный хроматин фрагментируется, происходит кариорексис ядра (рис. I-5) и клетка перестает существовать как самостоятельная функциональная единица. Однако валовый рост деструкции клеточных элементов коры НП в терминальной стадии ИС (72 ч) не превышает 10 %, остальные 90 % кортикоцитов имеют совершенно нормальный вид.

Рис. I-3. Деструкция митохондрий кортикоцитов при 72-часовом иммобилизационном стрессе. × 71 000

Рис. I-4. Дезорганизация цитозоля кортикоцитов при 72-часовом иммобилизационном стрессе. × 71 000

Более того, к началу фазы истощения (48 ч) в клеточном спектре пучково-сетчатой зоны коры НП (рис. I-6) преобладают темные и очень темные кортикоциты с мощным регенераторным потенциалом, создающим громадный и легко мобилизуемый функциональный резерв стероидогенеза. К концу фазы истощения (72 ч) их количество несколько снижается за счет последовательной трансформации очень темных клеток в темные, затем в полутемные и наконец в секретирующие светлые клетки, которые и обеспечивают искомый прирост 11-ОКС в терминальной фазе стресса (рис. I-6).

Следовательно, ни о каком функциональном истощении НП здесь речь идти не может, так же как и том, что этот феномен может быть причиной гибели животных при ИС.

Рис. I-5. Кариорексис ядер кортикоцитов при 72-часовом иммобилизационном стрессе: выход гетерохроматина. × 71 000 Рис.

I-6. Клеточный спектр пучковой зоны коры надпочечника крысы при 72-часовом стрессе: очень темные и просветленные кортикоциты. × 71 000

То же относится и к стресслимитирующей системе, роль которой в принятых условиях выполняет инсулин. В аварийную фазу ИС уже в первые часы уровень ИРИ в крови резко падает (рис. I-2) в результате прекращения инсулиногенеза при блокаде α-рецепторов β-клеток поджелудочной железы катехоламинами [58]. Развивается так называемый «транзиторный диабет напряжения», который в фазу резистентности (24 ч) плавно переходит в типичный стероидный диабет благодаря перераздражению инсулоцитов повышенным уровнем 11-ОКС, что не исключает развитие вторичной инсулярной недостаточности, т. е. истощение гормонобразовательной функции островкового аппарата к 48 ч опыта. Однако никакого истощения здесь тоже нет, поскольку в предагональном состоянии животных (72 ч) наблюдается достоверное повышение уровня ИРИ в крови. Такой всплеск инсулиногенеза Л. Панин считает результатом разбалансировки в системе гормональной регуляции гомеостаза, которая имеет фатальные последствия из-за развивающейся инсулиновой гипогликемии [121]. Измерение уровня глюкозы в крови с помощью ферментных электродов показало, что рост инсулинемии в терминальной стадии ИС (72 ч) сопровождается не гипо-, а гипергликемией. Несмотря на резкое повышение инсулинемии в фазу истощения (от 48 до 72 ч опыта – рост в 4 раза), содержание глюкозы в крови крыс в этот период достоверно не снижается (опыт 48 ч – 6,2 мМ/л (р>0,05); опыт 72 ч – 7,1 мМ/л (р>0,05); контроль – 8,1 мМ/л). Аналогичные данные были получены в эксперименте на крысах с применением летальной дозы ионизирующей радиации [123], где в предагональном состоянии (72 ч опыта) при всплеске инсулинопродукции (увеличение в 3–5 раз) содержание сахара в крови существенно возрастало (более чем в 1,5 раза) по сравнению с начальным периодом развития лучевой болезни (6 ч опыта) и в 1,3 раза по отношению к предыдущему сроку наблюдения (48 ч опыта). Следовательно, гибель половины животных к 72-му часу иммобилизации происходит не от гиперинсулинемии и сопутствующей гипогликемии, а от каких-то других причин.

Что касается гиперсекреции инсулина в терминальную фазу раздражения (рис. I-2), то скорее всего – это не разбалансировка в системе гуморальной регуляции гомеостаза [121], а признак начала функционирования инсулярного аппарата поджелудочной железы, освобождающейся к этому времени от катехоламинового блока. Восстановление же эндогенного (физиологического) механизма инсулиногенеза не может приводить к фатальной гипогликемии в принципе. Факт нормализации биологического ритма секреции инсулина в принятых условиях документируется тиаминовыми эффектами. В частности, на фоне введения тиамина уровень ИРИ в крови животных при иммобилизационном стрессе обнаруживает четкий 48-часовый ритм (рис. I-2), что соответствует данным литературы о 2-суточных осцилляциях содержания глюкозы в крови интактных крыс [117].

Экстраполируя эти результаты на динамику 11-ОКС, можно заметить, что кривая 1 (стресс) на рис. I-1 фактически демонстрирует развитие стероидогенной реакции на фоне «выключенного» инсулиногенеза (катехоламиновый блок β-клеток поджелудочной железы), а кривая 2 (стресс + тиамин) – ту же реакцию, но на фоне активированного гормоносинтеза в инсулоцитах. Как видно, разница существенная и по амплитуде стероидогенной реакции (снижение), и по ее шагу (сдвиг влево).

Тиамин, активируя инсулинсинтетическую функцию поджелудочной железы [13], обеспечивает более раннее выхождение пика ИРИ в крови крыс при истощающем стрессе – сдвиг влево по временной шкале опыта с 72 ч на 48 ч иммобилизации (рис. I-2).

Синхронизация, т. е. удовлетворительное совпадение кривых 2 (стресс + тиамин) на рис. I-1 и I-2, свидетельствует о том, что при активированном инсулиногенезе стрессорный ритм 11-ОКС лимитируется уровнем ИРИ в крови крыс. Одновременно это означает, что антистрессорное действие тиамина, очевидно, опосредовано инсулином, который способен тормозить образование гормонов как в мозговом [355], так и корковом слое [177] надпочечников. Этим же объясняется и факт отсутствия гибели животных, получавших тиамин, при 3-суточной экспозиции иммобилизационного стресса, поскольку инсулин является мощным кардиопротектором [116]. Комбинацию инсулина с глюкозой давно используют в клинике для реабилитации больных с ишемическими повреждениями миокарда [82].

Таким образом, есть веские основания считать, что роль «киллеров» при истощающем стрессе выполняют стресс-гормоны (катехоламины и кортикостероиды), длительная гиперпродукция которых закономерно приводит к функциональной несостоятельности основной системы жизнеобеспечения – сердечно-сосудистой. Инсулину же здесь явно принадлежит хелперная функция поддержания жизнедеятельности. Данная констатация диктует стратегию выживания – применение антистрессорных средств, в том числе тиамина, оптимизирующего процессы гормоносинтеза в кортикальной и хромаффинной тканях надпочечников через механизм их инсулинового контроля.

Ультраструктура кардиомиоцитов. Поскольку при гистологическом исследовании сердец погибших животных, инфарктов или внеинфарктных некрозов миокарда не удалось обнаружить, основное внимание было уделено клеточному составу, морфологическим критериям нативности митохондриального и сократительного аппарата кардиомиоцитов, состоянию их саркоплазматического ретикулума, а также изменениям капиллярного русла во всех фазах развития стрессорной реакции, так как любые изменения функции сопровождаются морфологическими сдвигами [137].

В каждом случае оценивали ультраструктуру преобладающего типа клеток.

Контроль. Электронномикроскопически у интактных крыс в левом желудочке сердца выявляются кардиомиоциты двух типов: разносокращенные электронопрозрачные и равноплотные во всех частях светлые клетки (30 %) и релаксирующие полутемные клетки (70 %) с инвагинированным гиперхромным ядром, содержащим многочисленные впячивания нуклеолеммы и подстилающей широкой полосы маргинального гетерохроматина, слабоосмиофильными саркорплазмой, контрактильным аппаратом и очень темными митохондриями. Первые, которые находятся в явном меньшинстве, очевидно, осуществляют сократительную функцию миокарда в период относительного покоя, а вторые служат их функциональным резервом, легко мобилизуемым при рабочих нагрузках. По сравнению со светлыми клетками количество митохондрий в полутемных кардиомиоцитах заметно больше, а их площадь меньше. Мембраны всех органелл и их кристы практически не деструктированы, митохондриальный матрикс мелкозернист, одинаково темен и плотен. Все это свидетельствует о том, что энергообразовательный аппарат резервных клеток находится в спокойном состоянии и не участвует в сократительном акте (рис. I-7).

Митохондрии располагаются между миофибриллами в виде цепочек, иногда они образуют небольшие скопления. Большинство митохондрий имеют овальную, угловатую или вытянутую форму, двухконтурную наружную мембрану и значительное количество параллельно расположенных крист, пересекающих органеллы в поперечном направлении. Миофибриллы в полутемных клетках имеют типичное строение. На продольном срезе в них отчетливо дифференцируются диски А, I, полоса Н, мезофрагма М, иногда полосы N. Латентное состояние сократительного аппарата документируют отсутствие полос сокращения и одинаковая длина контрактильных элементов.

Границы саркомеров, ограниченные дисками Z, соседних миофибрилл совпадают друг с другом, сообщая кардиомиоцитам равномерную параллельную исчерченность. Канальцы Т-системы и гладкого саркоплазматического ретикулума без особенностей. Просвет капилляров расширен. Почти всегда в нем обнаруживаются эритроциты. Одни капилляры близко примыкают к кардиомиоцитам, другие отделены от них широким перикапиллярным пространством, которое плавно переходит в межклеточную щель. Эндотелий истончен, темен, содержит пиноцитозные пузырьки. Сморщенные гиперхромные ядра эндотелиальных клеток, отграниченные тонким ободком цитоплазмы и клеточной мембраной, выступают в просвет капилляра.

Фаза напряжения (1—12 ч опыта). В аварийную стадию иммобилизационного стресса в клеточном спектре левого желудочка преобладают светлые кардиомиоциты (80 %), резко снижается количество полутемных (18 %) и появляются единичные темные клетки (2 %).

Незначительная часть светлых кардиомиоцитов левого желудочка в эту фазу обнаруживает явную тенденцию к равномерному потемнению (переходные клетки), т. е. имеет признаки пересокращения, крайней формой которого является образование темных клеток. Большинство же светлых клеток находятся в состоянии умеренного сокращения или даже релаксации (рис. I-8). Все они имеют ядра вытянутой или округлой формы с уменьшенным количеством хроматина и просветленной нуклеоплазмой. Маргинация хроматина не выражена. Сохраняется двухконтурность ядерной мембраны. Канальцы Т-системы и саркоплазматического ретикулума несколько расширены.

Рис. I-7. Миокард левого желудочка интактной крысы. Полутемные кардиомиоциты. × 71 000

Рис. I-8. Миокард левого желудочка крысы при иммобилизационном стрессе. Фаза напряжения (1 ч опыта). Светлые кардиомиоциты. × 71 000

Миофибриллы слегка отечны, местами волокнисты. Диски Z хорошо видны. Вставочные диски утолщены, имеют расширенные щели, границы их несколько расплывчаты. Между миофибриллами расположены двухконтурные митохондрии, имеющие овальную или вытянутую форму. Наблюдается повсеместное набухание органелл и самих клеток. Электронная плотность митохондрий, саркоплазмы, нуклеоплазмы и миофибрилл кардиомиоцитов выравнивается. В светлых клетках по сравнению со всеми остальными количество митохондрий найменьшее, площадь их – найбольшая, кристы сильно деструктированы, матрикс просветлен, пятнисто вымыт или вакуолизирован. Все эти особенности позволяют оценить наблюдаемую картину как отражающую состояние гиперфункции митохондриального аппарата.

Просвет большинства капилляров сужен как за счет набухания собственного эндотелия, так и сдавливания их тесно прилегающими гипертрофированными кардиомиоцитами. Перикапиллярные пространства и межклеточные щели как самостоятельные объемные образования между светлыми клетками не выявляются.

Фаза резистентности (24 ч опыта). В эту стадию развития стрессорной реакции кардиомиоциты в левом желудочке примерно поровну (по 40 %) представлены двумя типами клеток: переходными и светлыми. Причем первые от вторых отличаются меньшим отеком саркоплазмы и снижением степени набухания митохондрий, т. е. уплотнением их матрикса (рис. I-9, I-10). Количество митохондрий значительно превышает их число не только в светлых, но и в полутемных клетках. Встречаются очень большие скопления митохондрий. Большинство органелл имеют округлую форму и сохраняют наружную мембрану, двухконтурность которой в некоторых участках теряется. Матрикс митохондрий плотный, мелкогранулярный, в местах отсутствия крист гомогенизирован. Гомогенизация матрикса в различных органеллах колеблется от незначительных участков до всей митохондрии. Кристы несколько извилисты, но, как правило, они сохраняют параллельность и пересекают органеллы, соединяясь с наружной мембраной противоположных сторон. Почти во всех митохондриях часть крист разрушена и эти участки гомогенизированы.

В переходных клетках активируется процесс репродукции митохондрий. Он осуществляется путем деления и почкования органелл. О том, что митохондрии делятся, не сливаются, свидетельствует факт точного пространственного совпадения противолежащих крист соседних органелл. При почковании возникают перетяжки, истончение которых приводит к слиянию наружных мембран, а последующий их разрыв – к появлению дочерних митохондрий. Миофибриллы находятся в состоянии умеренного сокращения без очагов дезорганизации миофиламентов. В миофибриллах нередко увеличен диск I. Извитость вставочных дисков заметно увеличивается. Ядра кардиомиоцитов округлые, содержат повышенное количество хроматина, который концентрируется под нуклеонемой.

Рис. I-9. Миокард левого желудочка крысы при иммобилизационном стрессе. Фаза резистентности (24 ч опыта). Слабо сокращенные переходные кардиомиоциты. × 71 000 Рис.

I-10. То же, что и на рис. I-9. Фаза резистентности (24 ч опыта). Сильно сокращенные переходные кардиомиоциты. × 71 000

Капилляры отделены от сарколеммы кардиомиоцитов широкими прекапиллярными пространствами, переходящими в межклеточные щели различной ширины. Просветы большинства капилляров резко расширены и, как правило, заполнены свободно циркулирующими эритроцитами. Эндотелий капилляров уплощен, клетки – умеренной электронной плотности. Пиноцитоз выражен незначительно. Ядра овальной формы, нуклео-плазма просветлена в центре.

Судя по всему, переходные клетки – это интенсивно работающие кардиомиоциты, которые вместе со светлыми обеспечивают сократительную функцию сердца в фазу резистентности иммобилизационного стресса. Одновременно они накапливают регенераторный потенциал (деление митохондрий) и обнаруживают признаки перехода в другое функциональное состояние (обезвоживание и равномерное увеличение электронной плотности цитоструктур), т. е. трансформации в темные клетки (20 %). На рис. I-9, I-10 отчетливо видна динамика этого процесса. Степень обезвоживания клеток можно оценить по изменению сарколеммы, которая вначале имеет ровный пузыревидный контур, отграничивающий разбухшие кардиомиоциты, а в конце процесса по мере сокращения отечности саркоплазмы и выпячивания в межклеточные щели конгломератов митохондрий сарколемма принимает вид аркад, дублирующих контуры прилегающих органелл.

Конец фазы резистентности – начало фазы истощения (48 ч опыта). Морфологически (по клеточному составу и состоянию сосудистого русла) начало и конец фазы истощения четко различаются. К 48 ч опыта в клеточном спектре левого желудочка сердца явно преобладают темные кардиомиоциты, а к 72 ч – светлые, с множественными явлениями деструкции митохондриального и сократительного аппарата.

Темные клетки (рис. I-11), по сути, это пересокращенные переходные, которые характеризуются максимальной осмиофилией всех субклеточных образований. Сарколемма в темных клетках образует крутые аркады, в которых располагаются митохондрии, а саркоплазма практически не выявляется. В тех участках, где митохондрии прилежат к сарколемме, последняя теряет двухконтурность. Повышенная электронная плотность темных миокардиальных клеток зависит как от структуры органелл, так и от топографии последних.

Темные кардиомиоциты содержат компактные гиперхромные ядра с преобладанием конденсированного хроматина, часто имеющие изрезанные контуры. Количество митохондрий в них значительно больше, чем в светлых клетках, и они располагаются не параллельными с миофибриллами рядами, а в виде скоплений в различных участках клетки. Между миофибриллами можно видеть крупные митохондриальные агломераты, занимающие нередко все поле зрения. Причем органеллы здесь настолько тесно расположены, что другие структуры клетки почти незаметны (рис. I-11). Большое количество митохондрий располагается также в околоядерной зоне, под сарколеммой вблизи капилляров, у межклеточных щелей. Большинство митохондрий находится в конденсированном состоянии, матрикс их плотный, нередко частично гомогенизирован. Разные органеллы содержат различное количество крист. Многие митохондрии увеличены в размерах, но это увеличение не имеет характера набухания: матрикс таких органелл не просветлен, межкристные пространства не расширены, а кристы не только не деформированы и не разрушены, а напротив, их становится больше и они как бы более плотно упакованы в теле митохондрии. Во многих миофибриллах наблюдаются полосы пересокращения и различной величины участки гомогенизации миофиламентов. В субсарколемной зоне иногда возникают небольшие участки расплавления миофибрилл.

Увеличение количества темных клеток в миокарде при 48-часовой нагрузке растяжением животных можно рассматривать как одну из компенсаторных реакций сердца в ответ на повреждающий фактор. Появление в этих условиях темных кардиомиоцитов с резко увеличенным числом митохондрий подтверждает известную точку зрения на темные клетки как источники материальных и энергетических ресурсов, которые возникают в связи с напряженной попеременной деятельностью сократительных элементов и активацией в них процессов внутриклеточной регенерации [137].

Другой важной особенностью, характеризущей данный период стресса, является повышение гетерогенности клеточного пула левого желудочка.

Рис. I-11. Миокард левого желудочка крысы при иммобилизационном стрессе. Конец фазы резистентности – начало фазы истощения (48 ч опыта). Темные кардиомиоциты. × 71 000

Если в фазу напряжения иммобилизационного стресса практически не выявлялись переходные и темные клетки, в фазу резистентности – полутемные, то к началу фазы истощения клеточный спектр кардиомиоцитов представлен всеми типами клеток (темные – 50 %, светлые – 30 %, переходные – 10 %, полутемные – 10 %). Усиленная трансформация одних клеток в другие свидетельствует о повышении скорости оборачиваемости клеточного цикла, что, очевидно, также имеет в принятых условиях приспособительное значение. Процесс «просветления» темных кардиомиоцитов сопровождается постепенным нарастанием количества свободной саркоплазмы и разобщением структурных компонентов. В ядрах происходит превращение гетерохроматина в диффузный хроматин. В саркомерах появляются изотропные диски, а протофибриллы располагаются более рыхло. Становится заметной саркотубулярная система. Так возникают полутемные клетки, которые по мере продвижения по клеточному циклу трансформируются в светлые с ортодоксальными митохондриями и просветленным матриксом. Указанные структурные сдвиги свидетельствуют о вступлении «покоящихся» темных и полутемных кардиомиоцитов в фазу повышенной функциональной активности.

Сократительную функцию миокарда в конце фазы резистентности и начале стадии истощения иммобилизационного стресса (48 ч опыта) обеспечивают главным образом светлые и отчасти переходные клетки. В данный период по сравнению с фазой напряжения (1—12 ч опыта) количество светлых клеток в левом желудочке существенно снижено. Соответственно падающая на них рабочая нагрузка пропорционально увеличивается, что приводит к повышенному износу контрактильного и митохондриального аппарата светлых кардиомиоцитов. Увеличению степени деструкции сократительных элементов левого желудочка способствует ухудшение их кислородного обеспечения в результате спазма интрамуральных артериол, вызванного сокращением гладкомышечного слоя сосудистой стенки (рис. I-12). Волна нарушения микроциркуляции захватывает и капиллярное русло.

Рис. I-12. То же, что и на рис. I-11. Конец фазы резистентности – начало фазы истощения (48 ч опыта). Спазм интрамуральных артериол. × 71 000

Рис. I-13. То же, что и на рис. I-11. Конец фазы резистентности – начало фазы истощения (48 ч опыта). Сдавливание капилляров пересократившимися темными клетками. × 71 000

Повсеместно наблюдаются явления гемостаза, обусловленные сдавливанием капилляров пересократившимися темными клетками (рис. I-13) и гипертрофированными перицитами, которые в сложной связи своих отростков охватывают эндотелиальную трубку в виде своеобразной муфты (рис. I-14). Свой вклад в сужение просвета капилляров в данный срок опыта вносят и сами эндотелиальные клетки, способные к периодическому набуханию под влиянием нервных импульсов. В схеме двигательной иннервации кровеносных капилляров важная роль отводится перицитам, где находятся окончания симпатических нервов, которые воспринимают, трансформируют и далее передают нервный импульс через свои отростки на эндотелиальную клетку по типу электрического синапса [168]. Если принять гипотезу электрического синапса, то из рис. І-15 видно, что последний может возникать и без посредничества перицитов, поскольку нервные терминали непосредственно граничат с эндотелиальными клетками.

Рис. I-14. То же, что и на рис. I-11. Конец фазы резистентности – начало фазы истощения (48 ч опыта). Сдавливание капилляров гипертрофированными перицитами. × 71 000

Рис. I-15. То же, что и на рис. I-11. Конец фазы резистентности – начало фазы истощения (48 ч опыта). Окончания нервных терминалей. × 71 000

Согласно гипотезе, нервный импульс, направленный в сторону эндотелиальной клетки, вызывает деполяризацию ее плазмалеммы, что может способствовать потере или накоплению клеткой жидкости, которая, по всей вероятности, проникает через микропоры в плазмалемме [168]. По мнению автора гипотезы, на электронномикроскопических снимках и при прижизненных наблюдениях можно обнаружить набухшие эндотелиальные клетки, которые полностью закрывают просвет капилляра. Вслед за набуханием эндотелиальной клетки через несколько секунд можно видеть ее спадение. Такая периодичность, ведущая в первом случае к сужению просвета кровеносного капилляра и освобождению просвета для движения крови во втором случае, физиологически оправдана и не может быть осуществлена без участия нервной системы.

Фаза истощения (72 ч опыта). В терминальной стадии иммобилизационного стресса типовая гетерогенность кардиомиоцитов практически исчезает. Как и в самом начале развития стрессорной реакции, в левом желудочке в этот период доминируют светлые клетки (90 %; 10 % составляют полутемные клетки), что, очевидно, является результатом длительной перегрузки ультраструктурных элементов сердца. Однако в отличие от фазы напряжения (1—12 ч опыта), где светлые клетки были в основном однородными и различались только по степени набухания, здесь отмечается их выраженная внутрипуловая гетерогенность, обусловленная различной выраженностью деструкции митохондриального и контрактильного аппарата. В сарколемме таких кардиомиоцитов появляются множественные дефекты. На отдельных участках, особенно в тех, к которым близко прилежат капилляры, сарколемма становится размытой. В большинстве мышечных клеток отмечается отек саркоплазмы, особенно в субсарколемной зоне. Наряду с набухшими, но сохранившими нативную ультраструктуру кардиомиоцитами (30 %) – светлые клетки 1-го типа (рис. I-16) – появляются светлые клетки 2-го типа, в которых почти все митохондрии разрушены (20 %). Миофибриллы в них в основном фрагментированы на уровне дисков I, но имеются и большие участки гомогенизации, разволокнения и разрыва миофиламентов. Многие диски Z смещаются по отношению друг к другу в лежащих рядом миофибриллах (рис. I-17). В светлых клетках 3-го типа (40 %) большинство митохондрий в состоянии либо выраженного, либо умеренного набухания, матрикс их очагово просветлен. Резко уменьшено количество крист, имеющиеся кристы фрагментированы, хаотично расположены, в центре митохондрий они превращаются в гомогенную слабоосмиофильную массу. Наружные мембраны митохондрий теряют двухконтурность либо на всем протяжении, либо на значительных участках. Немало митохондрий полностью гомогенизированных, а также резко набухших, лишенных матрикса и крист.

Рис. I-16. Миокард левого желудочка крысы при иммобилизационном стрессе. Фаза истощения (72 ч опыта). Деструктивные кардиомиоциты первого типа. × 71 000

Рис. I-17. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Деструктивные кардиомиоциты второго типа. × 71 000

Примечательна мозаичность изменения митохондрий: в одной и той же клетке имеются митохондрии с различной степенью изменений – от умеренного набухания и неравномерного расположения крист до полной деструкции органелл (рис. I-18). В миофибриллах отмечается появление множественных участков деструкции. На продольных срезах отчетливо видно, что вначале происходит расплавление тонких миофиламентов. Затем возникают очаги их деструкции на протяжении нескольких саркомеров. Разделительные диски Z исчезают. В этих участках сохраняются лишь обрывки толстых миофиламентов и остатки дисков I (рис. I-18). В других участках происходит гомогенизация миофибрилл. В очагах гомогенизации заметны обрывки миофиламентов, которые затем подвергаются расплавлению. Наблюдается значительная вариабельность в степени повреждения между различными мышечными клетками этого типа. В некоторых кардиомиоцитах в областях разрушения миофибрилл видна гомогенная масса миофиламентов, в то время как другие области имели нормальный или почти нормальный вид. В очагах тяжелого повреждения клетки спектр изменения был довольно широким – от конденсации до полного лизиса миофибрилл.

Рис. I-18. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Деструктивные кардиомиоциты третьего типа. × 71 000

Рис. I-19. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Лизис кардиомиоцитов. × 71 000

На периферии таких поврежденных участков миофибриллы часто пересокращены и подвержены процессу гомогенизации и лизиса (рис. I-19). Сопряжение кардиомиоцитов нарушается за счет расхождения плазматических мембран, образующих вставочные диски и их фрагментации (рис. I-19), что характерно для декомпенсации сердца, сопровождающейся развитием фибрилляции желудочков [122]. Показателем функциональной перегрузки светлых кардиомиоцитов 3-го типа является резкое расширение канальцев саркоплазматического ретикулума вплоть до образования крупных вакуолей и цистерн (рис. I-18). Повреждения саркотубулярной системы, играющей важную роль в распространении возбуждения по миокардиальной клетке, могут привести к замедлению распространения импульса и возникновению блоков проведения, т. е. к прогрессированию возникшей в миокарде фибрилляции [122]. Кроме того, перерастяжение и частичное разрушение канальцев саркотубулярной системы может стать основой ослабления сократительной силы сердца, так как приходящее в миофибриллы возбуждение не будет реализовываться их сокращением. Такой механизм может лежать в основе развития сердечной недостаточности. Существуют три основные причины, обусловливающие сердечную недостаточность: 1) нарушение функции саркоплазматического ретикулума поглощать, накапливать и отдавать Са2+, участвующий в акте сокращения, 2) дефицит энергии и 3) функциональная несостоятельность контрактильного аппарата кардиомиоцитов [164]. Морфологически сочетание действия этих негативных факторов в принятых условиях документируется резким расширением канальцев саркоплазматического ретикулума, деструкцией митохондрий и миофибрилл (рис. I-17, I-18). По сути дела тот же сценарий развития стрессорных кардиопатий, предложенный Ф. Меерсоном, заложен в механизме «кальциевой триады»: накопление Са2+ в кардиомиоцитах из-за неполадок в системе внутриклеточного транспорта катиона может привести к недостаточности сердца в результате возникновения кальциевых контрактур, активации фосфолипаз и особенно протеаз, разрушающих диски миофибрилл, и нарушения окислительного фосфорилирования в нагруженных Са2+ митохондриях [98].

Действительно, как видно из рис. I-18, в светлых кардиомиоцитах 3-го типа налицо типичные признаки кальциевого повреждения ультраструктуры: имеются контрактурные полосы пересокращения миофибрилл с гомогенизацией содержимого, лизис саркомеров, начинающийся с Z дисков, накопление в межкристном пространстве сильно набухших митохондрий осмиофильных включений ортофосфата кальция. Считается, что перегрузка миокардиальных клеток кальцием является главной причиной альтеративных сдвигов не только при классических кальциевых (адреналиновых, изопротереноловых) некрозах, но и при гиперфункции, гипертрофии, ишемии (неглубокой), гипоксии, стрессорных повреждениях, большинстве некоронарогенных болезней сердца [246].

Повреждения сарколеммы и изменения саркоплазматического ретикулума могут приводить к сбоям в работе кальциевой помпы и Na-Ca-ионообменного механизма [97], т. е. к прогрессирующему накоплению содержания катиона в кардиомиоцитах в результате проникновения избыточного Са2+ внутрь клетки из межклеточного пространства через образовавшиеся дефекты в плазмалемме [246], блокирования процесса откачки кальция из клетки и слабости механизмов его внутриклеточной утилизации. В итоге в клетках образуется массивная кальциевая перегрузка [239], которая морфологически проявляется накоплением в матриксе митохондрий электронноплотных гранулированных осадков фосфата кальция [239], появлением участков пересокращения саркомеров и расширением канальцев саркоплазматического ретикулума [167]. С указанными изменениями связывают затруднение в проведении нервных импульсов, нарушения ионного транспорта, развитие незавершенной диастолы [97] и снижение сократимости миокарда при хроническом дефиците насосной функции сердца [311]. Независимо от конкретной причины накопления избыточного Са2+ в саркоплазме этот процесс неизбежно приводит к одному и тому же эффекту – несостоятельности энергообеспечения кардиомиоцитов за счет снижения генерации энергии в митохондриях, гиперактивации Са-зависимых АТ-Фаз и истощению АТФ в местах его использования [218], что составляет патогенетическую основу развития сердечной недостаточности.

Ядра светлых кардиомиоцитов всех 3 типов – округлые, без признаков маргинации хроматина, которую обычно расценивают как показатель ухудшения дренажной функции саркоплазмы [109]. В межклеточных и перикапиллярных пространствах возле светлых клеток всегда много однооболочечных митохондрий с гомогенизированным матриксом, разнокалиберных первичных и вторичных лизосом, которые служат морфологическим маркером стресс-реакции [251].

В завершающей стадии иммобилизационного стресса (72 ч опыта) в миокарде левого желудочка встречаются три типа капилляров. Просветы капилляров первого типа широкие, содержат эритроциты (рис. I-16). Цитоплазматические отростки эндотелиальных клеток гофрированы, пиноцитоз умеренный. Просветы капилляров второго типа, тесно прилегающих к разрушающимся кардиомиоцитам, почти полностью закрыты набухшими эндотелиальными клетками или эритроцитарными тромбами (результат гемостаза), в их ядрах количество хроматина увеличено (рис. I-19). Наконец, третий тип капилляров отличается тем, что эндотелиальные клетки здесь образуют длинные цитоплазматические клапаны, куда часто смещаются гиперхромные ядра. Эти отростки достигают противоположной стенки капилляра и делят его просвет на несколько полостей. Вокруг таких капилляров очень много поврежденных митохондрий, различного типа лизосом, эритроцитов (рис. I-20). Базальный слой капилляров первого и третьего типа не изменен, а второго – сужен.

По сравнению со стадией относительного покоя (контрольные животные), где в клеточном спектре левого желудочка сердца преобладают полутемные кардиомиоциты, содержанием каждой стадии иммобилизационного стресса является некий главный (определяющий энергетику) процесс, который лимитирует появление преобладающего типа клеток: в фазу напряжения – набухание (светлые); в фазу резистентности – деление (переходные) и регенерация (темные); в фазу истощения – деструкция (деструктивные клетки). Трансформация одного типа клеток в другой в рамках замкнутого жизненного цикла кардиомиоцитов: светлые – переходные – темные – полутемные – светлые является проявлением механизма стабилизации энергетики при прогрессировании гиперфункции сердца в условиях непрекращающегося раздражения. Деструктивные светлые клетки – это необратимо поврежденные кардиомиоциты, сошедшие с орбиты жизненного цикла.

Набухание митохондрий в первой стадии стресса (1– 12 ч опыта) является наиболее быстрой реакцией этих органелл на те требования, которые предъявляются к клетке новыми условиями функционирования. Быстрая трата энергии приводит к изменению соотношения компонентов адениловой системы внутри митохондрий, что, в свою очередь, обусловливает изменение ионного баланса по обе стороны митохондриальных мембран и степень гидратации митохондрий. Поступление в них воды вызывает увеличение объема митохондрий, расправление крист и общее увеличение энергообразующей поверхности. Выработка энергии усиливается и происходит восстановление нарушенного энергетического гомеостаза клетки [160]. Следовательно, набухание митохондрий можно расценивать как показатель их гиперфункции. Если оно превышает критический уровень, выход энергии резко снижается в результате перерастяжения внутренних митохондриальных мембран и пространственного разобщения энергообразующих комплексов. Чрезмерное набухание митохондрий в фазе истощения иммобилизационного стресса (72 ч опыта) следует расценивать как переход адаптивно-приспособительной реакции, мобилизующей для контрактильных элементов миокарда дополнительные энергетические резервы, в патогенетическую, приводящую к необратимым нарушениям структурной целостности органелл и их гибели (рис. І-17).

Степень набухания митохондрий регулируется прежде всего уровнем оксигенации клетки. У стрессированных животных площадь капиллярного русла миокарда заметно снижается в начальную (1 ч – фаза тревоги) и терминальную (72 ч – фаза истощения) стадию иммобилизационного стресса. В эти же сроки на начальном и завершающем пиках содержания стресс-гормонов в крови (катехоламинов [121] и 11-ОКС [16]) в кардиомиоцитах наблюдается набухание митохондрий, особенно выраженное в фазу истощения, что указывает на аварийную гиперфункцию органелл в условиях дефицита кислорода, когда осуществляется энергообеспечение только специализированной функции сократительных клеток.

Рис. I-20. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Перегородки (клапаны) в просвете капилляра. × 71 000

Деление и регенерация митохондрий во второй стадии стресса возникают тогда, когда нагрузка, падающая на миокард, не устранена и нарастающее действие повреждающего фактора приводит к усилению морфологических изменений в миокарде. Вначале на первый план выступают явления, связанные прежде всего с восстановлением количества митохондрий в кардиомиоцитах (24 ч опыта), а затем основными становятся процессы регенерации митохондрий, утративших кристный материал (48 ч опыта). Однако при непрерывном раздражении животных это восстановление никогда не бывает полным. Даже при увеличении общего количества митохондрий и содержания в них крист в каждой отдельной митохондрии количество крист не достигает исходного уровня, что является причиной постоянной гиперфункции органелл и их ускоренного разрушения [122].

Нарастающий энергетический дефицит вызывает необходимость включения в каждый цикл функционирования кардиомиоцита все большего количества митохондрий и тем самым прогрессивно сокращается возможность их полноценной регенерации. Таким образом, несмотря на усиление процессов регенерации митохондрий, во второй стадии одновременно увеличивается и процесс изнашиваемости органелл. Эффективность генерации энергии в митохондриях отдельных кардиомиоцитов постепенно снижается, и для поддержания насосной функции сердца в каждом цикле его сокращения включается все большее количество миокардиальных клеток, в которых

при этом начинают накапливаться деструктивные изменения. Дефектное энергообеспечение увеличивает дисбаланс между деструктивными и биосинтетическими процессами, что, в свою очередь, приводит к постепенному исчезновению компенсаторно-приспособительных реакций и нарастанию изменений, обусловливающих в последующем развитие сердечной недостаточности.

Деструкция митохондрий и миофибрилл кардиомиоцитов в третьей заключительной стадии стресса – это срыв приспособительных механизмов, а прогрессивно нарастающее нарушение биоэнергетических процессов в сердце, приводящее к появлению деструктивных светлых клеток, можно рассматривать как коллапс энергетики миокарда. Энергетическое истощение лежит в основе развития и так называемого комплекса изнашивания гипертрофированного сердца [96], поскольку хроническая недообеспеченность миокардиальных элементов приводит их к гибели. На этой основе закономерно возникает сердечная недостаточность, а явления укорочения эффективного рефрактерного периода миокарда создают предпосылки для возникновения различных нарушений ритма сердца – от экстрасистолии до смертельной фибрилляции желудочков [96].

Таким образом, судя по морфологическим сдвигам ультраструктуры кардиомиоцитов, непосредственной причиной гибели животных в терминальной фазе истощающего иммобилизационного стресса, по всей вероятности, является сердечная недостаточность, развивающаяся на фоне фатальной несостоятельности энергообеспечения сердечной мышцы.

Биоэнергетика сердца. Отражением стрессорной реакции на метаболическом уровне может быть прежде всего адаптационная перестройка энергетического обмена, а именно изменение функционирования систем генерации и потребления энергии [121]. Общее представление о состоянии энергообразовательной функции митохондрий сердца при стрессе можно получить уже исходя из данных сравнительного исследования дыхания органелл с помощью стандартной полярографической техники.

Обработка полярограмм включала определение скорости дыхания митохондрий после последовательных добавок 10 мМ сукцината (V0), 100 мкМ АДФ (V3 и V4), 400 мкМ динитрофенола (V5). Рассчитывались также величины дыхательного контроля ДКл и ДКч по Ларди – Вельману (V3/V2) и по Чансу – Уильямсу (V3/V4).

Полученные результаты приведены в табл. I-1. Истощающий иммобилизационный стресс по Г. Селье [140] отчетливо повышает скорость дыхания митохондрий сердца во всех метаболических состояниях. Причем увеличение окислительной активности митохондрий сопровождается ухудшением энергетической регуляции дыхания. Динамические параметры дыхательной цепи при стрессе, например коэффициент усиления, отражающий эффективность сопряжения дыхания и фосфорилирования (ДКл), и дыхательный контроль в отрегулированном состоянии, отражающий степень восстановления энергизации митохондрий после рабочей нагрузки (ДКч), существенно снижены по сравнению с нормой, что характеризует работу органелл в режиме утомления с прогрессирующим переходом к низкоэнергетическому состоянию

[70]. Явными проявлениями низкоэнергетического сдвига в принятых условиях являются: ослабление энергетической регуляции дыхания (рост дыхания в состоянии покоя (V0) и снижение ДКл), рост дыхания в состоянии V2 и признаки повреждения митохондрий: относительное снижение окисления сукцината в активном состоянии (V3), в фазе истощения иммобилизационного стресса (72 ч), которое in vitro не устраняется глютаматом, и снижение ДКч больше, чем ДКл, во все сроки опыта.

Иммобилизационный стресс на фоне тиамина не сопровождается признаками повреждения митохондрий сердца: скорость окисления сукцината в терминальной фазе стресса (72 ч) продолжает нарастать без резкого ухудшения энергетической регуляции дыхания (имеет место относительный рост ДКл, а также одинаковое увеличение ДКл и ДКч), которое наблюдается у стрессировавшихся крыс. Скорее всего, в принятых условиях тиамин действует как антистрессор: витаминзависимое снижение амплитуды стероидогенной реакции (рис. I-1) автоматически ограничивает степень активации сукцинатдегидрогеназы стрессорными гормонами [39]. Поскольку добавка ЩУК-устраняющего субстрата (глютамата) in vitro повышает скорость окисления ЯК митохондриями, выделенными из сердца животных, получавших тиамин во все фазы стресса, здесь возможно и другое объяснение.

Таблица I-1.

Влияние тиамина (Т) на окислительную и фосфорилирующую функцию сердца крыс в динамике ИС

* Достоверные изменения – p < 0,05.

Согласно Г. Селье, существует 2 типа адаптационных механизмов – кататоксические, ответственные за активное сопротивление раздражителю, и синтоксические, обеспечивающие пассивную устойчивость и сосуществование с патогенным воздействием [312]. Примером перехода от кататоксических реакций к синтоксическим является тиаминзависимое ограничение окисления сукцината митохондриями сердца крыс (V3) в динамике истощающего иммобилизационного стресса (табл. I-1). Фактически это ограничение представляет собой синтоксическую реакцию, которая и обеспечивает сосуществование с раздражителем, повышая пассивную устойчивость за счет снижения активных реакций.

Для иммобилизационного стресса показано, что на уровне митохондрий ЩУК-обусловленное ограничение дыхания выполняет функцию синтоксической реакции, предупреждая кататоксическую гиперактивацию окисления сукцината [70]. Известно, что увеличение доли ЯК в общем окислении обеспечивает повышенные энергетические запросы при активности. Однако эта компенсаторная реакция подобно адаптационным реакциям на уровне организма может становиться чрезмерной и повреждающей. В условиях повышенного содержания жирных кислот и ионов Са2+, характерных для стресса, повышается проницаемость мембран митохондрий и возрастает интенсивность окисления субстратов. При этом активируется сукцинатдегидрогеназа и гиперактивное окисление сукцината становится источником дальнейшего повреждения мембраны [69]. На энергизованных митохондриях печени сукцинат обычно оказывает стабилизирующее действие [15], а повреждение органелл при его окислении наблюдается на интенсивно метаболизирующих низкоэнергизованных объектах, таких, как митохондрии сердца голубя и митохондрии патологического сердца человека [148]. Считается, что повреждающее действие ЯК, проявляющееся снижением или потерей дыхательного контроля, обусловлено накоплением протонов и гиперактивным транспортом ионов кальция в митохондрии.

Кальцификация тканей характерна для стресса, и она базируется на гиперактивном окислении сукцината. Интенсификация окисления этого субстрата и транспорта Са2+ в митохондрии наблюдается в ткани сердца человека при тяжелых формах сердечной недостаточности [148]. Залповый импорт кальция в кардиомиоциты после ишемизации сердца ответствен за повреждение миокарда [98]. В таких условиях блокирование дыхательной цепи цианидом предотвращает чрезмерное поступление внешнего кальция в кардиомиоциты и их повреждение [69]. Поскольку тотальное ингибирование дыхательной цепи не может быть использовано в целостном организме для in vivo профилактики повреждения митохондрий сердца крыс, при длительной иммобилизации животных некоторые авторы применяли введение антагониста катехоламинов – серотонина, который снижает дыхание тканевых препаратов [81] предположительно за счет индукции ЩУК-механизма ограничения окисления сукцината и тем самым обеспечивает защиту органелл от стресса [69]. Это допущение согласуется с повышением уровня серотонина в организме при таких типичных проявлениях хронического стресса, как язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки, раздражении электротоком, возбуждении, хирургических операциях и других стрессобусловленных патологических состояниях [81]. Не исключено, что инициация ЩУК-ограничения окисления сукцината митохондриями сердца при стрессе является характерным моментом действия любого антистрессора, в том числе и тиамина.

В присутствии динитрофенола, вызывающего полное разобщение дыхания и фосфорилирования, потребление кислорода митохондриями животных в терминальной фазе истощающего стресса (72 ч опыта) снижено в 1,75 раза (табл. I-1). Это означает, что изменения, выявляемые в митохондриях, изолированных из сердца животных при длительной иммобилизации, выражаются не только в нарушении сопряжения окисления с фосфорилированием, но и в нарушении самого окисления, т. е. транспорта электронов в дыхательной цепи. В соответствии с современными представлениями такие нарушения могут быть обусловлены повреждением липидного бислоя митохондриальных мембран продуктами перекисного окисления липидов (ПОЛ), а также чрезмерной активацией фосфолипаз сердечной мышцы и детергентного действия избытка жирных кислот, возникающего при стрессе в результате повышения секреции катехоламинов [98]. Как видно из табл. І-2, с увеличением экспозиции иммобилизации крыс содержание в сердце продуктов ПОЛ (диеновые конъюгаты, малоновый диальдегид) неуклонно возрастает (с максимумом к 72 ч опыта), а уровень антиоксидантной защиты кардиомиоцитов (активность каталазы, супероксиддисмутазы и содержание эндогенного токоферола) пропорционально падает, т. е. имеет место прогрессирующее нарушение исходной сбалансированности между ферментными системами генерирования и детоксикации липопероксидов за счет стрессзависимого снижения антиоксидантного статуса организма [138].

Предварительное введение нетоксичных доз природных и синтетических антиоксидантов (токоферол, ионол) предупреждает типичную для тяжелого ЭБС активацию ПОЛ в мышце сердца, мозге и других органах. В результате ингибирования ПОЛ не развивается повреждений мембран кардиомиоцитов, нарушения работы Санасоса, окислительного фосфорилирования в митохондриях, избыточной потери миокардом ферментов, транзиторного повреждения и последующей репарации ДНК; предотвращаются депрессия сократительной функции миокарда и постстрессорное снижение устойчивости сердца к гипоксии. Эти факты свидетельствуют о том, что активация ПОЛ действительно составляет ключевое звено патогенетической цепи стрессорной альтерации кардиомиоцитов. Блокирование ПОЛ, устраняющее возможность накопления гидроперекисей липидов в мембранных структурах кардиомиоцитов, очевидно, приводит к стабилизации их липидного бислоя и этот мембранотропный эффект составляет суть кардиопротекторного действия антиоксидантов [98]. В механизме снижения уровня ПОЛ под влиянием антиоксидантов, содержащих гидроксильные группы фенольного типа, наряду с осуществлением их скевенджерной функции «ловушек» супероксидных радикалов важную роль может играть и собственная антистрессорная активность препаратов.

Предварительное введение ионола (2-6-дитретбутил-4-метилфенола) заметно уменьшает амплитуду стрессорной реакции в ответ на эмоционально-болевое воздействие: убыль катехоламинов в надпочечниках у стрессированных животных уменьшается в 2 раза, а подъем концентрации кортикостерона в плазме, обычно наблюдаемый после ЭБС, практически отсутствует [98].

Отсюда не исключено, что в спектре защитного действия любого стресслимитирующего фактора должны присутствовать мембранопротекторные эффекты, реализуемые через снижение уровня ПОЛ, пропорциональное степени индуцированной резистентности организма к данному виду стресса.

Действительно, как видно из табл. І-2, тиамин, который не содержит гидроксильных групп фенольного типа и практически не обладает антиоксидантными свойствами [149], но способный эффективно снижать уровень гормоносинтеза в секреторных клетках коры надпочечников [13] и хромаффинных клетках мозгового вещества адреналовых желез [17] в условиях развития реакции напряжения, тем не менее существенно ограничивает степень активации ПОЛ в миокарде при иммобилизации крыс. Истощающий стресс на фоне тиамина приводит к заметно меньшему приросту продуктов ПОЛ (ДК, МДА) в сердце и соответственно меньшему снижению антиоксидантного потенциала кардиомиоцитов (активности каталазы, супероксиддисмутазы и содержания токоферола), чем у животных, не получавших витамин В1. Поскольку аналогичное действие на антиоксидантный статус организма в принятых условиях оказывает адреналэктомия (табл. I-2), есть все основания считать, что ограничение ПОЛ под влиянием тиамина лимитируется соответствующим снижением уровня стрессорных гормонов в крови крыс, т. е. по сути является антистрессорным эффектом.

Таблица I-2.

Влияние тиамина (Т) на про– и антиоксидантный статус кардиомиоцитов в динамике ИС

* Достоверные изменения – p < 0,05.

Существуют различные варианты гипотезы перекисной гибели клеток. В модели Ф. Меерсона, адаптированной к кардиомиоцитам, важная роль отводится «липидной триаде», элементы которой при стрессе формируют своеобразный порочный круг с взаимным усилением друг друга: активация ПОЛ – лабилизация лизосом кардиомиоцитов – освобождение лизосомальных фосфолипаз – гидролиз встроенных в мембрану фосфолипидов – образование свободных жирных кислот (ЖК) и лизофосфатидов – нарушение упорядоченности бислойных мембран – увеличение проницаемости их мембран для Са2+ – активация фосфолипаз, что в конечном итоге приводит к необратимому повреждению сарколеммы и внутриклеточных мембранных структур и апоптозу [98].

Известно, что эффективность функционирования биологических мембран существенно зависит от физического состояния их липидов. Одним из информативных методов оценки физического состояния липидов биологических мембран является метод флуоресценции, с использованием флуоресцентных зондов [52]. Мы изучали физические свойства (микровязкость) свободных (липидный бислой) и связанных с белками (анулярных) липидов мембран митохондрий и эндоплазматического ретикулума кардиомиоцитов сердца крыс при иммобилизационном стрессе до и после введения тиамина.

Использование гидрофобного флуоресцентного зонда пирена, инкорпорированного в зону жирнокислотных цепей фосфолипидов, позволяет оценить физические свойства мембраны в местах локализации зонда.

Причем перекрывание спектров поглощения зонда и эмиссии триптофанилов дает возможность селективно, за счет индуктивно-избирательного переноса энергии (ИРПЭ), возбуждать молекулы пирена, расположенные в непосредственной близости к мембранным белкам (анулярные липиды). Возбуждение непосредственно самой молекулы пирена позволяет характеризовать состояние бислойных или свободных липидов [114].

Как видно из табл. I-3, микровязкость свободных липидов (липидного бислоя) микросомальных мембран кардиомиоцитов при хроническом стрессе уменьшается. Минимальное значение регистрируется уже после первого часа иммобилизации и остается на таком уровне до 24 ч опыта. В области анулярных липидов микровязкость также уменьшается, но минимум достигается после 12-часового стрессирования. Микровязкость бислойных липидов митохондриальных мембран изменяется аналогичным образом.

Уменьшение микровязкости окружения зонда, встроенного в липиды микросомальных и митохондриальных мембран, свидетельствует об увеличении их текучести. Повышение текучести мембран мозга и сердца [72] наблюдается при старении и гипокинезии. Одной из причин этого явления может быть изменение состава фосфолипидов. Показано, что причиной увеличения текучести липидного бислоя мембран саркоплазматического ретикулума кардиомиоцитов является увеличение количества длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот в составе фосфолипидов [68].

Таким образом, иммобилизационный стресс приводит к изменению физических свойств липидного матрикса мембран эндоплазматического ретикулума и митохондрий сократительных клеток миокарда. Текучесть липидного бислоя и анулярных липидов увеличивается в течение 72-часового стрессирования и более выражена для митохондриальных мембран (табл. I-3). Вероятно, эти изменения могут привести к нарушению функциональных свойств мембран, в частности транспорта ионов кальция [75].

Приведенные в табл. І-3 результаты свидетельствуют, что у животных, не получавших тиамин, микровязкость свободных липидов микросомальных мембран в миокарде после одного часа стрессирования уменьшается в 4 раза, а у витаминизированных – только в 1,5 раза. В дальнейшем на протяжении всего эксперимента она остается практически на одном уровне.

Таблица І-3.

Влияние тиамина (Т) на физические свойства липидов митохондриальных мембран кардиомиоцитов крыс при ИС

* Достоверные изменения – р < 0,05.

Аналогичные изменения микровязкости наблюдаются для анулярных липидов микросом, свободных и анулярных липидов митохондрий. Во все сроки иммобилизации тиамин снижает текучесть липидов микросомальных и митохондриальных мембран (для анулярных липидов максимальное снижение наблюдается через 1 ч и 48 ч опыта). Очевидно, его введение приводит к стабилизации флуктуаций жирных кислот в составе фосфолипидов изучаемых мембран за счет снижения их фосфолипазного расщепления [84].

Фосфолипидам митохондрий обычно отводят роль материала, скрепляющего глобулы белков, которые образуют структурную основу митохондриальной мембраны. Разрушение комплекса белок – фосфолипид – белок будет иметь следствием снижение той жесткости мембраны, которая необходима для поддержания высокого гидростатического давления в матриксе и препятствует осмотическому набуханию органелл [350]. Предполагается, что молекулы фосфолипидов-«скрепок» составляют ту небольшую часть фосфолипидного фонда митохондриальных мембран, которая специфически подвержена

действию фосфолипазы митохондрий [202]. Гидролиз одной из сложноэфирных связей между глицерофосфатом и жирной кислотой, катализируемой этой фосфолипазой, приводит к распаду тройного комплекса, расхождению исходно фиксированных белковых глобул, уменьшению жесткости мембраны в целом и набуханию митохондрий [350].

Таким образом, повышение текучести мембран митохондрий кардиомиоцитов при длительной иммобилизации крыс (табл. І-3) свидетельствует о набухании органелл, а тиамин, уменьшая текучесть, препятствует набуханию во все сроки опыта за счет повышения резистентности организма животных к стрессу и соответственно снижения его мембранотропного влияния.

В последней связи важно было выяснить, как тиаминзависимая стабилизация митохондриальных мембран отражается на функциональной активности органелл. Для этого оценивали скорость потребления кислорода суспензией митохондрий в разобщенном ДНФ (V5) и активном (V3) состояниях при использовании в качестве субстрата окисления сукцината. Оказалось, что при одночасовой и двухсуточной экспозиции иммобилизационного стресса (сроки, где проявлялось максимальное мембраностабилизирующее действие тиамина – табл. І-3) по абсолютным значениям показателей V5 и V3 митохондрии сердца крыс, получавших тиамин, и митохондрии контрольных животных не отличались друг от друга (табл. I-1). Не исключено, что в принятых условиях гарантом стабилизации мембран основных цитоплазматических структур сократительных клеток миокарда является антистрессорное действие тиамина, которое обусловливает снижение актуальности раздражения для кардиомиоцитов, т. е. уменьшает «падающую» на них рабочую нагрузку при иммобилизационном стрессе.

Медиатором высокоамплитудного набухания митохондрий кардиомиоцитов при иммобилизационном стрессе может быть Ca2+, который через активацию митохондриальных фосфолипаз [98] способен лабилизировать мембраны органелл, увеличивая их проницаемость для молекул воды. Оценивая полученные результаты (табл. І-3) с позиций этого допущения, следует иметь в виду, что действие стресса на сердце является по существу адренергическим и через систему адренорецепторов приводит к увеличенному вхождению Ca2+ в кардиомиоциты [138]. Последнее играет важную роль в положительном инотропном эффекте катехоламинов и при умеренном стрессе оказывается транзиторным, так как благодаря нормальному функционированию мембранных механизмов ионного транспорта избыток Ca2+ быстро удаляется из саркоплазмы. При истощающем стрессе, сопровождающемся повреждением мембран и катионных насосов, удаление Ca2+ из саркоплазмы может оказаться нарушенным. Чрезмерное накопление Ca2+ в кардиомиоцитах имеет два следствия. Во-первых, он может активировать совокупность процессов, составляющих липидную триаду [98], и таким образом замыкает порочный круг, углубляющий повреждение миокарда. Во-вторых, избыток Ca2 обладает собственным повреждающим действием, которое приводит к разобщению окисления и фосфорилирования в митохондриях, активации митохондриальных фосфолипаз и миофибриллярных протеаз, угнетению процесса расслабления миофибрилл вплоть до развития необратимых контрактур и некробиоза [100]. Нарушение поглощения, депонирования и выброса кальция кардиомиоцитами считается важнейшей причиной развития сердечной недостаточности [164].

Из материалов опытов следует, что процесс приспособления сердца к иммобилизационному стрессу протекает в жестких временных рамках развития общего адаптационного синдрома: фаза напряжения (1—12 ч), фаза резистентности (12–48 ч), фаза истощения (48–72 ч) [15]. Синфазность стероидогенной (рис. I-1) и кардиогенной (табл. І-1, І-2, І-3) составляющих реакции напряжения указывает на их взаимообусловленность. Смысловая адекватность фазовой динамики стресса и гормональноиндуцированной кардиопатии, а также возможность логической экстраполяции характеристик одного процесса на другой подчеркивают фундаментальную патогенетическую общность обоих состояний.

Стабилизирующие эффекты тиамина в отношении окислительного фосфорилирования в митохондриях кардиомиоцитов (табл. І-1) и текучести их мембран (табл. І-3) наблюдаются на пике содержания стрессорных гормонов в крови животных (рис. І-1), т. е. в фазе напряжения (1 ч) и фазе истощения (48 ч) иммобилизационного стресса. Это подтверждает стрессобусловленность отмеченных сдвигов и антистрессорный характер действия витамина В1. В принятых условиях тиамин понижает потолок реагирования организма на чрезвычайные раздражители, переводя основные системы жизнеобеспечения (в том числе гипофизадреналовую и сердечно-сосудистую) с гиперергического на более низкий уровень перекрестной адаптации, отвечающий степени раздражителя. Патофизиологически это проявляется оптимизацией морфофункциональных параметров мембранных структур кардиомиоцитов и увеличением выживаемости животных при длительном иммобилизационном стрессе.

2.2. Инфаркт миокарда

Витаминопрофилактика стрессорного инфаркта миокарда. Исследования последних лет конкретизировали знание патогенеза стрессорных кардиопатий, что позволило Ф. Меерсону сформулировать общий принцип метаболической защиты сердца, в основу которого было заложено подражание естественным антистрессорным и антиишемическим системам организма путем введения in vivo метаболитов этих систем или их синтетических аналогов, т. е. химических агентов, прицельно действующих на отдельные звенья патогенетической цепи стрессорных повреждений сердечной мышцы [98]. Ингибирование возбуждения центров головного мозга, детерминирующих стресс-реакцию, с помощью транквилизаторов, блокада индералом адренорецепторов сердца, через которые реализуется кардиотоксический эффект катехоламинов (спазм коронарных сосудов), блокада липидной триады (повреждение лизосомальных мембран и выход протеолитических ферментов, детергентное действие избытка жирных кислот и активация ПОЛ) ингибиторами ПОЛ, фосфолипаз и липаз, ингибирование лизосомальных ферментов (дезинтеграция инфраструктуры кардиомиоцитов) и блокада вхождения Са2+ в клетки верапамилом (избыток Са2+ вызывает необратимые контрактуры и некробиоз миофибрилл, нарушает сокращение и расслабление миокарда) – эти 5 групп факторов могут предупредить или ограничить стрессорные повреждения сердца [98].

Поскольку ИМ является закономерным исходом стрессорной альтерации сердца [98], необходимо было убедиться в эффективности подобной схемы его защиты в принятых условиях. Как известно, в результате ИМ сохранившийся миокард оказывается в состоянии гиперфункции. Последняя является причиной морфофункциональных сдвигов, составляющих существо долговременного этапа адаптации [96]. Именно поэтому представляет интерес наблюдение за динамикой стереометрических показателей, характеризующих объемные соотношения в системе кардиомиоцит – капилляр в левом желудочке сердца.

В табл. І-4 приведены значения тех стереометрических показателей неишемизированного миокарда левого желудочка, которые обнаружили изменения в результате ИМ и динамику в постинфарктном периоде. Приведенные данные объективно свидетельствуют о том, что перенесенный ИМ, вызванный временным сдавливанием левой коронарной артерии [256], вносит существенные изменения в объемные соотношения компонентов «интактного» миокарда. В первую очередь они касаются изменений микроциркуляторного русла. Не приходится сомневаться, что изменения эти являются следствием стрессорного повреждения. Дело в том, что ранее аналогичные изменения были описаны нами и при сильном эмоционально-болевом стрессе (ЭБС) [347]. Микроциркуляторные нарушения в миокарде, документируемые уменьшением диаметра капилляров, обусловлены, очевидно, снижением их кровенаполнения из-за контрактурного спазма артериол [98]. Примечательно, что у контрольных животных эти сдвиги сохраняются до 30 сут постинфарктного периода.

Таблица І-4.

Стереометрические показатели ишемизированного миокарда в постинфарктном периоде после применения верапамила, ионола, индерала, вольпроата, празозина, тиамина и никотинамида

* p < 0,05 при сравнении с показателями ложнооперированных крыс.

Важными представляются и изменения объемной плотности интерстициальной соединительной ткани (физический смысл показателя сводится к тому, что относительный объем миокарда принимается равным 1, а доля в этом объеме интерстициальной соединительной ткани – некой дробной величине). Возрастание этой величины может объясняться двумя причинами: диффузным кардиосклерозом или отеком. Обратимость сдвигов указывает на вероятность второго процесса. Начиная с 15 сут у контрольных животных увеличиваются хорда сечения и минимальный диаметр кардиомиоцитов, что является следствием либо внутриклеточного отека, либо компенсаторной гипертрофии. Несовпадение динамики этих показателей с динамикой интерстициального отека указывает на вероятность гипертрофии.

Разобравшись с принципиальной динамикой стереометрических показателей в контроле, нетрудно дать оценку изменениям, привнесенным лекарственными препаратами. Основное благоприобретенное изменение, присущее всем препаратам, – нормализация диаметра капилляров не позднее 30 сут постинфарктного периода, а в случае применения верапамила – уже к 15-му дню. При применении верапамила полностью предотвращается интерстициальный отек миокарда (см. показатели объемной в табл. І-4) и значительно позднее, чем в контроле и при использовании других кардиопротекторов, появляются достоверные признаки компенсаторной рабочей гипертрофии неишемизированного миокарда. Очевидно, это связано с тем, что при существенном ограничении объема некроза сердечной мышцы соответственно уменьшается относительная перегрузка неинфарцированного миокарда.

Таким образом, верапамил (блокатор транспорта кальция вводили внутрь за 30 мин до ИМ в дозе 5 мг/кг), ионол (антиоксидант – 50 мг/кг внутрибрюшинно за 15 мин до ИМ), индерал (β-блокатор – 1 мг/кг аналогично), вольпраат (транквилизатор – 200 мг/кг внутрь за 30 мин до ИМ) и празозин (блокатор α-рецепторов – 1 мг/кг внутрибрюшинно за 15 мин до ИМ) способны в значительной степени предотвращать стрессорные повреждения неишемизированной мышцы сердца за счет усиления васкуляризации сохранившегося миокарда в постинфарктном периоде.

Идентичность кардиопротекторного действия всех использованных фармакологических препаратов (судя по данным стереометрического анализа – табл. І-4) предполагает и общий механизм реализации защиты, который, в силу своей универсальности, должен срабатывать не только в сердце, но и в других органах. Действительно, кардиопротекторы (ГОМК, индерал, верапамил) способны существенно ограничивать и даже полностью предупреждать развитие язвенных поражений слизистой оболочки желудка, обусловленных адренергическим спазмом артериол при ЭБС [98].

Поскольку язвообразование в желудочно-кишечном тракте является классическим проявлением стресса, элементом знаменитой еще со времени Г. Селье морфологической стрессорной триады: язвы слизистой желудка, инволюция тимуса, гипертрофия надпочечников – можно полагать, что обнаруженные сдвиги свидетельствуют об антистрессорном механизме защиты (кардиопротекции) в принятых условиях.

Считается, что, несмотря на структурные отличия указанных выше кардиопротекторов, все они действуют на развитие одного и того же приспособительного процесса, только на разных его уровнях, например, участвуя в оформлении доминантного сигнала адаптации в мозговых центрах либо в ограничении или выключении детерминирующего функцию сигнала на периферии, т. е. в органах-мишенях [100]. Из минимальной схемы общей стрессреализующей системы ЭБС: кора мозга (возбуждение эмоциогенных центров) – гипоталамус (синтез рилизинг-факторов) – гипофиз (синтез АКТГ) – надпочечники (синтез стресс-гормонов) – орган-мишень (рецепция стресс-гормонов) видно, что блокировкой любого звена этой цепи с помощью прицельно действующих фармакологических средств можно остановить дальнейшее развертывание стресс-реакции и, следовательно, предотвратить ее негативные органоспецифические проявления в миокарде. Поскольку при стрессе в мозгу увеличивается количество тормозных медиаторов (ГАМК, глицин, дофамин, серотонин и т. п.), активируется мобилизация жирных кислот, блокирующих вход в клетки Са2+ через медленные каналы, а в сердце повышается концентрация аденозина и простагландинов, выключающих адренорецепторы, не исключено, что широко используемые в медицинской практике кардиопротекторы в значительной мере дублируют естественные механизмы саморегуляции, функционирующие в рамках эндогенных стресслимитирующих систем сердца и организма в целом [98].

Экспериментально установлено, что при многократном действии стрессорных раздражителей активация гипофизадреналовой системы, контролируемая гомеостатическими механизмами, с каждым разом становится все меньше [121, 271]. Следовательно, существует принципиальная возможность профилактики кардиогенных осложнений избыточного стресса за счет собственных защитных ресурсов организма путем стимуляции стресслимитирующих систем дозированным неспецифическим раздражением (тренингом). Ранее было показано, что мягкий стресс и гипоксия способны существенно уменьшить объем повреждения миокарда (некpоз) в зоне ишемии, вызываемый окклюзией левой коpонаpной артерии [103]. Поскольку внеинфарктный миокард, как и миокард зоны ишемии, становится объектом стрессорной альтерации, было интересно оценить возможность его защиты предварительной адаптацией к действию стресса, гипоксии и физической нагрузки.

Примененный нами метод изучения соотношений кардиомиоцит – капилляр дает возможность формализованной количественной оценки скорости диффузии кислорода через мембрану капилляров (V1), интерстициальное пространство (V2), сарколемму (V3), и саркоплазму (V4). Следует иметь в виду, что здесь оценивается не истинная скорость, а лишь сердечная компонента соответствующего механизма. Практически истинные значения скоростей транспорта кислорода были бы пропорциональны величине коэффициентов K при допущении, что внесердечные факторы, лимитирующие диффузию, остаются постоянными. Подобный формализованный эксперимент соответствует условиям опыта, в котором скорости диффузии кислорода определяются при очередной трансплантации сердец в один и тот же организм с абсолютно жестким поддержанием гомеостатических параметров, влияющих на диффузию кислорода.

Данные табл. І-5 подтверждают наличие нарушений транспорта кислорода в системе кардиомиоцит – капилляр внеинфарктной зоны. При этом скорости диффузии кислорода через суммарные мембраны капилляров и интерстиций остаются сниженными только в течение 5 сут после ИМ. Снижение V1 обусловлено уменьшением артериального притока в результате контрактурного спазма артериол. Уменьшение V2 может быть связано с преходящим интерстициальным отеком. V3 и V4 остаются сниженными в течение всего срока наблюдения. Приняв во внимание, что уже к 15 сут поступление артериальной крови и, следовательно, кислорода нормализуется, уменьшение V3 и V4 объясняется гипертрофией кардиомиоцитов. Очевидно, рост новообразующихся сосудов отстает от скорости гипертрофии клеток сердечной мышцы. Иными словами, пластическое обеспечение гипертрофированного миокарда в принятых условиях явно недостаточно.

Динамика исследованных стереометрических показателей миокарда у животных, адаптированных к стрессу и бегу, отличается от описанной лишь тем, что скорости диффузии кислорода через саркоплазму и сарколемму нормализуются не позднее 15 сут. Эти несомненно положительные изменения могут интерпретироваться следующим образом: V3 и V4 зависят от двух факторов – гипертрофии миоцитов и артериального притока.

Поскольку объем некроза у животных адаптированных, в частности, к стрессу, почти в 2 раза меньше, чем в контроле, – соответственно у них пропорционально менее выражена и гипертрофия сохранившегося миокарда. Поэтому рост капилляров уже к 15 сут создает адекватное пластическое обеспечение. В контроле это соотношение не нормализовалось и спустя 30 сут. Совершенно иная картина наблюдалась у животных с предоперационной барокамерной подготовкой. В этой группе лишь V2 через 5 сут достоверно снижался по сравнению с контролем.

Таблица І-5.

Значения переменного коэффициента K условной скорости диффузии кислорода (Vi = Kα · T–1 ) через мембрану капилляров (V1 ), интерстициальное пространство (V2 ), мембрану кардиомиоцитов (V3 ) и саркоплазму (V4 )

* p < 0,05 при сравнении с показателями ложнооперированных крыс.

Сосудистое русло животных, адаптированных к гипоксии, оказалось в наибольшей степени подготовленным к постстрессорным изменениям. Благодаря компенсаторному росту коронарных капилляров в процессе адаптации возможные патологические изменения в микроциркуляторном русле оказались практически нивелированными. Этим гарантируется адекватное пластическое обеспечение гиперфункционирующего внеинфарктного миокарда не позднее, чем к 5-му дню после ИМ.

Таким образом, представленные в табл. І-5 данные свидетельствуют, что предварительная адаптация к стрессу, физической нагрузке и гипоксии способствует ограничению альтерации внеинфарктного миокарда левого желудочка в результате стресса, сопутствующего наступлению циркуляторного некроза. Однако механизм защитного действия использованных вариантов тренинга различен. Адаптация к стрессу (иммобилизация животных на спине длительностью 15 мин – 1-й день, 30 мин – 2-й день, 45 мин – 3-й день и далее 5 раз по 1 ч через день) и физической нагрузке (принудительный бег в трет-бане по известной методике [2]) уменьшает повреждение за счет цитопротекторного действия, т. е. ограничения стрессреализующего механизма, а в случае адаптации к гипоксии (путем постепенного «подъема» животных в барокамере на высоту 5000 м над уровнем моря на 6 часов в день 5 раз в неделю на протяжении 6 недель) защита реализуется за счет заблаговременного усиленного роста коронарных коллатералей.

Выяснив, что защитное действие любых кардиопротекторов (в том числе неспецифического тренинга) при ИМ может реализоваться только двумя способами: через антистрессорные (цитопротекция) и собственно антиишемические (вазопролиферация) механизмы, было интересно использовать для этих целей витамины, известные как антистрессорными (витамин В1), так и сосудистыми (витамин РР) эффектами [13, 14]. Вероятность осложнений ИМ определяется величиной зоны некроза [116]. Размер некротического участка в миокарде детерминируется размерами зоны ишемии [103, 240], которые в решающей степени определяются чисто анатомическими факторами. Из этого следует, что лечебная коррекция здесь исходно затруднена [98]. А вот регуляция противоишемической устойчивости кардиомиоцитов, как показывает опыт (см. выше), представляется более доступной целью. Кроме того, исход ИМ в значительной мере определяется состоянием так называемого «неповрежденного» миокарда. Эти обстоятельства следует учитывать при оценке данных, характеризующих изменение размеров зон экспериментального ИМ (табл. І-6).

Таблица І-6.

Стереометрическая характеристика зон инфаркта миокарда у экспериментальных животных

* Различия достоверны в сравнении с показателями контрольной группы – р < 0,05.

Отсутствие изменений удельного объема зоны ишемии (VVи) между контролем и опытом свидетельствует против активации коронарного кровообращения и усиленного развития артериальных коллатералей под влиянием тиамина и никотинамида. Наряду с этим оба препарата обнаруживают непосредственный цитопротекторный эффект, который документируется снижением доли зоны повреждения (некроза) в зоне ишемии (VVп /VVи) и адекватным повышением относительного объема зоны защиты (VVз), характеризующей размеры неинфарцированного миокарда в зоне ишемии. Совершенно очевидно, что ограничение исходного ИМ должно было привести и к уменьшению размеров рубца. Именно об этом свидетельствуют данные табл. І-4. На всем протяжении постинфарктного периода объемная доля зоны повреждения (ИМ и замещающего его рубца) оказывается меньшей, чем в контроле, что отражает кардиопротекторное действие Т (200 мг/кг подкожно за 2 ч до ИМ) и НА (50 мг/кг подкожно 12 раз с интервалом 48 ч). В табл. І-7 представлены также цифры, свидетельствующие о том, что у животных, получавших Т и НА перед моделированием ИМ, соотношение объемных плотностей коллагеновых волокон и продуцирующих их фибробластов увеличивается через 15 и 30 сут после операции, что свидетельствует о стимуляции фибробластической деятельности. При расчете коэффициентов корреляции между величинами относительного объема зоны повреждения и фибробластическим индексом была установлена жесткая обратная коррелятивная связь между ними (коэффициент колебался от –0,77 до –0,84). Из этого следует, что стимуляция созревания рубцовой ткани в инфарктной зоне достигается опосредованно, путем ограничения размеров самой зоны повреждения.

В результате защиты сердца Т и НА были отмечены положительные сдвиги в околоинфарктном миокарде (табл. І-4). В неповрежденном миокарде у контрольных животных наблюдается запустевание капилляров, что проявляется в уменьшении их диаметра. Подобная картина раньше была отмечена нами в миокарде животных, перенесших сильный стресс [169, 347]. Это явление следует объяснить снижением кровотока в результате контрактурного спазма артериол. То же самое имеет место и в «неповрежденном» миокарде под влиянием Т или НА. Разница в том, что у животных, получавших любой из витаминов, этот период короче.

Нарушения микроциркуляции в «неповрежденном» миокарде проявляются также и увеличением объемной плотности интерстициальной ткани (VVп). В основе этого явления лежит интерстициальный отек миокарда. Правда, ни Т, ни НА предотвратить его не могут. Возрастающие в постинфарктном периоде значения хорды сечения миоцитов (Lм) и меньшего их диаметра (Дм) могут объясняться либо внутриклеточным отеком, либо гипертрофией (см. выше). Методом интерферентометрии мы установили, что концентрация сухого вещества в кардиомиоцитах не уменьшается (что свидетельствовало бы об отеке), а остается практически постоянной, чем доказывается гипертрофия кардиомиоцитов. Причем процесс этот более выражен у контрольных животных, нежели у тех, которые получали Т или НА.

Таблица І-7.

Значения относительных объемов зоны повреждения (V Vп ), показатели фибробластической активности в рубце (ФИ), весовая доля жидкости в легочной ткани ( ΔР/Р) в течение постинфарктного периода

Примечания: 1) значения ΔР/Р даны в процентах; 2) * p < 0,05 при сравнении с контролем, а ΔР/Р – с показателем ложнооперированных крыс, который равен 73,1 ± 3,0.

В контроле достоверные признаки гипертрофии имеются уже к 15-му дню после ИМ, в то время как у крыс, получавших Т или НА, – только к тридцатому. По-видимому, больший объем ИМ у контрольных животных требует соответственно и большей гипертрофии миоцитов, при которой наступает нормализация относительной рабочей нагрузки на миокард.

Представленные выше данные показывают, что с помощью Т и НА нам удалось существенно ограничить размер инфарктного повреждения и оптимизировать некоторые морфофункциональные параметры неповрежденного миокарда. Эти сдвиги не могли положительно не сказаться на общей гемодинамике. В табл. І-7 показано, что у контрольных крыс отчетливо проявляется тенденция к накоплению жидкости в легочной ткани, что может являться признаком хронической левожелудочковой недостаточности. У животных, получавших витамин, этого не наблюдается, т. е. применявшееся у них лечение позволяет если не предотвратить, то по крайней мере отсрочить проявление такого грозного осложнения.

В связи с этим необходимо подчеркнуть, что несомненный эффект витаминотерапии в принятых условиях является следствием ограничения избыточной стрессорной реакции, которая имеет место во время развития острого ИМ [25]. Однотипные сдвиги были получены с помощью витаминов, влияющих на реализацию стресса прямо противоположным образом. Один из них (Т) действует как антистрессор [13], в то время как другой (НА) фактически является типичным стрессором [14]. Следовательно, механизмы действия обоих препаратов различны. При применении Т защита сердца достигается за счет оптимизации стресс-реакции, т. е. ограничения ее амплитуды [347], а в случае с НА мы, по существу, имеем дело с адаптацией к стрессу за счет создания относительно слабых повторяющихся фармакологических раздражений,

что и приводит к стимуляции стресслимитирующих систем [23].

Из табл. І-4 видно, что по кардиопротекторным свойствам Т не уступает самому эффективному из использованных нами фармакологических препаратов – блокатору медленного канала закачки внешнего Са2+ в клетку – верапамилу. Известно, что цитозольный Са2+ необходим для реализации действия стресс-гормонов на органы-мишени [156]. Ранее было показано, что метаболическая активность тиамина в тканях опосредуется антистрессорным гормоном инсулином [13]. Действие инсулина на клетку сопоставимо с эффектами атрактилозида – ингибитора выхода АТФ из митохондрий. Под влиянием атрактилозида органеллы становятся ареактивными к опосредуемым АДФ сигналам из цитозоля и работают только на себя. В результате вопреки катастрофическому уменьшению содержания адениловых нуклеотидов в цитозоле внутри митохондрий возрастает их сумма и отношение АТФ/АДФ или уровень ГТФ, что способствует тысячекратной активации синтеза белков митохондрий [71].

Инсулин активирует гликолиз [113] и сопряженную с гликолизом [98] работу внешней кальциевой помпы, откачивающей Са2+ из клетки [275]. Кроме того, он стимулирует внутриклеточный транспорт Са2+ в митохондрии [157], что в итоге приводит к снижению уровня цитозольного кальция и блокированию активности клетки. Под его воздействием с клеточной поверхности «снимаются» рецепторы, через которые осуществляется действие гормоновстимуляторов [71]. При дефиците Са2+ в цитозоле клетка становится ареактивной к адреналиновым, глюкагонным и глюкокортикоидным сигналам. Одновременно инсулин повышает вход глюкозы в клетку и стимулирует синтез из нее гликогена, липидов и аминокислот. Подобно атрактилозиду, инсулин, выключив функцию, активирует рост клеток, т. е. не только устраняет кардиотоксическое действие стресс-гормонов, но и осуществляет формирование «структурного следа адаптации» – компенсаторную гипертрофию неинфарцированного миокарда.

Кардиопротекторные свойства инсулина уже давно отмечены клиницистами, и начиная с 1950-х годов комбинация инсулина с глюкозой применяется для реанимации сердца после более или менее длительной остановки кровообращения, а также при сердечно-сосудистой недостаточности любого происхождения [82]. Четкий цитопротекторный эффект это средство оказывает на инфарцированный миокард [116]. Оно широко используется при лечении шоковых состояний, вызванных инфарктом миокарда [82]. Роль инсулина в развитии компенсаторной гипертрофии сердца [60, 62, 207] убедительно иллюстрируется хорошо известным в клинике отягчающим [60, 303, 332, 333], а нередко роковым влиянием инсулярной недостаточности на развитие основных заболеваний сердца: 70 % больных сахарным диабетом в США умирают от сердечной патологии [96]. Поэтому существует необходимость тщательного выявления и коррекции даже небольших нарушений функции инсулярного аппарата у сердечно-сосудистых больных [53, 60, 61, 302, 320, 329]. Способность Т активировать инсулинсинтетическую функцию поджелудочной железы [13] определяет его кардиопротекторные свойства и соответственно перспективы использования в кардиологической практике.

Из табл. І-6 видно, что НА более чем на треть (39 %) уменьшает объем зоны некроза и более чем в 2 раза (216 %) увеличивает объем зоны защиты инфарцированного миокарда у животных, подвергавшихся острой окклюзии коронарной артерии. Аналогичные результаты (39 и 211 %) ранее были получены нами после адаптации животных к иммобилизационному стрессу [103]. В обоих случаях антинекротическое действие реализуется одинаково по цитопротекторному, а не антиишемическому механизму, т. е. без изменения стереометрических параметров зоны ишемии, как это имело место после адаптации к гипоксии [103].

Адаптация к гипоксии ограничивает первичную ишемию за счет предшествующего роста коронарного русла [247]. Рост коронарного русла, по современным представлениям, определяется на молекулярном уровне специальными, генетически детерминированными факторами,

образующимися в увеличенном количестве при дефиците кислорода [98]. Этот антиишемический эффект адаптации сопровождался сравнительно небольшим повышением стабильности структур ишемизированной зоны к повреждению. Достигнутое в итоге значительное уменьшение размеров некроза было обусловлено, главным образом, антиишемическим (вазопролиферативным) эффектом [103].

При однократном введении большой дозы НА (200 мг/кг), вызывающем высокоамплитудную стрессорную реакцию [14], защитный кардиопротекторный эффект витамина не воспроизводится [24]. Для его реализации необходимо было существенно уменьшить дозу препарата (до 50 мг/кг), количество инъекций увеличить до 10–12 и выдерживать 48-часовой интервал между ними, т. е. перевести регуляторные системы организма в тренировочный режим адаптации к повторяющемуся мягкому фармакологическому раздражению.

Стресс по Г. Селье отражает только одну из сторон взаимоотношений организма со средой, а именно тот случай, когда сила постороннего влияния превышает нормальные физиологические границы. Из приведенных фактов следует, что существуют и неспецифические приспособительные реакции на слабые и умеренные раздражители. Согласно Л. Гаркави и др. [42], триада реакций «тренировка – активация – стресс» охватывает весь возможный диапазон раздражений, начиная с порога чувствительности и кончая предельными по силе воздействиями. «Реакция тренировки», как и стресс, последовательно проходит три стадии. Вначале организм как бы анализирует слабые воздействия, оценивает их. Защитные системы остаются при этом невредимыми, а возбудимость гипоталамуса и общая чувствительность организма уменьшаются (стадия ориентировки). Если интенсивность раздражения постепенно нарастает, деятельность нервной и эндокринной систем, а также обмен веществ постепенно перестраиваются. Стадию «перестройки» сменяет третья стадия – «тренированности», в которой заметно повышается активность защитных систем. В этом состоянии организм приобретает первичную резистентность к повреждающим агентам, причем не только тем, которыми его тренировали, но и многим другим.

Если же сила раздражителя заметно превышает «тренировочную», но при этом не достигает стрессового уровня, в ответ на него организм формирует неспецифическую «реакцию активации». В ее развитии тоже есть определенная последовательность. В стадии первичной активации в центральной нервной системе возникает умеренное возбуждение. Повышается возбудимость гипоталамуса, оживляется деятельность желез внутренней секреции, заметно ускоряется обмен веществ. Однако процессы эти хорошо уравновешены, а эндокринная система функционирует без патологии. Регулярное повторение такого среднего раздражения вызывает следующую фазу «стойкой активации». В это время организм успешно сопротивляется самым различным внешним и внутренним неблагоприятным воздействиям [20]. Поскольку речь идет о неспецифических реакциях организма, то совершенно очевидно, что спектр раздражителей, с помощью которых достигается защитный эффект, здесь, как и при стрессе, может быть достаточно широким и альтернативным. Полученные данные показывают, что НА является эффективным средством, обеспечивающим в терминах концепции Ф. Меерсона «совершенную адаптацию к стрессу», которая реализуется четким кардиопротекторным эффектом при окклюзионном ИМ.

В целом различия, обнаруженные в механизмах кардиопротекторного действия трех использованных адаптагенов (тиамина, никотинамида и гипоксии), весьма существенны, так как в перспективе создают возможность их рационального сочетания.

2.3. Механизмы кардиотропности тиамина

Антистрессорные механизмы кардиопротекторного действия витамина В1 . Применение тиамина или его коферментной формы – кокарбоксилазы в клинике для профилактики и лечения заболеваний сердца традиционно опирается на постулат о коферментном механизме

действия вводимых витаминных препаратов [119]. Между тем открытие тканевых факторов, лимитирующих проявление специфической активности вводимых витаминов (наличие тканевого депо легкодоступных коферментов и отсутствие свободных апоферментов), позволяет радикально пересмотреть прежние представления о принципах современной витаминотерапии и витаминопрофилактики [13, 14, 19]. Этот вопрос актуален и для кардиологии, где кокарбоксилаза до сих пор считается эффективным кардиотропным средством. Поэтому целью работы было выяснение реального механизма корригирующего действия тиамина при экспериментальной патологии сердца, на основе которого можно было бы строить рациональную стратегию использования витамина B1 в кардиологической практике.

По существующим представлениям стресс и ишемия играют главную роль в возникновении основных заболеваний сердца [98, 166, 250], генез которых хорошо описывается моделью с «зацикливанием» возбуждения в системе порочных кругов, в которую оказываются вовлечены гипоталамус, надпочечники, ретикулярная формация среднего мозга и сосудосуживающие центры продолговатого мозга, что порождает непрерывные тонические нисходящие влияния на сердечно-сосудистый аппарат, приводящие к острой ишемии миокарда и сердечной недостаточности [124].

Адекватность такой схемы стрессорной альтерации сердца демонстрируется данными табл. І-8, из которой следует, что асинхронное раздражение крыс электрическим током [205] приводит к нарушению капиллярного кровообращения в сердечной мышце. Об ишемизации миокарда свидетельствуют снижение объемной и поверхностной плотности капилляров, уменьшение их диаметра и соответственно повышение относительной поверхностной плотности капилляров. Функциональным следствием этих сдвигов является достоверное снижение скорости диффузии кислорода через капиллярную стенку (табл. І-9). В совокупности приведенные данные, даже при неизменных скоростях диффузии кислорода через интерстициальное пространство между капилляром и кардиомиоцитом, сарколемму и цитоплазму мышечной клетки (табл. І-9), документируют кислородный дефицит в миокарде в результате ЭБС.

Таблица І-8.

Стереометрические показатели миокарда левого желудочка у экспериментальных животных (M±m)

* Различия достоверны (р < 0,05) с контрольной группой.

Таблица І-9.

Скорость диффузии кислорода через мембрану капилляров (V 1 ), интерстициальное пространство между капилляром и кардиомиоцитом (V 2 ), сарколемму (V 3 ) и цитоплазму мышечной клетки (V 4 ) в миокарде экспериментальных животных (М ± m) в условных единицах

* Различия достоверны (р < 0,05) с контрольной группой.

При воспроизведении ЭБС у крыс по методу О. Десидерато [205] подкожное введение 200 мг/кг тиамина за 2 ч до раздражения оказывает отчетливое противострессорное действие (рис. І-21, І-22) и одновременно нормализует вызванные стрессом нарушения капиллярного кровообращения в миокарде (табл. І-8 и І-9). В соответствии с вышеизложенным взаимообусловленность этих эффектов представляется достаточно очевидной.

Рис. І-21. Содержание свободных 11-ОКС (%) в плазме крови крыс при эмоционально-болевом стрессе: белые столбики – контроль, черные столбики – ЭБС, серые столбики – тиамин + ЭБС. По оси абсцисс – время (стрелкой обозначена экспозиция стресса)

Для экстраполяции полученных данных в кардиологическую практику, где применение тиамина в виде его коферментной формы – кокарбоксилазы имеет давнюю историю и большой позитивный опыт, необходимо было оценить эффективность кардиопротекторного действия витамина на моделях, имеющих четкий клинический эквивалент. Таким требованиям вполне отвечает модель экспериментального инфаркта миокарда у крыс, вызванного временным сдавливанием левой коронарной артерии [256].

Варианты защитного действия любого кардиопротектора могут быть следующими. Прежде всего возможны активация коронарного кровообращения и усиленное развитие артериальных коллатералей [229].

Этот механизм способствует уменьшению зоны повреждения миокарда, даже если непосредственная устойчивость кардиомиоцитов к ишемии не изменяется. Подобный эффект документируется снижением удельного объема зоны ишемии (VVи). Другой защитный механизм может быть связан с собственно цитопротекторным действием, реализующимся через повышение устойчивости кардиомиоцитов к ишемии (VVп/VVи) и соответственно через адекватное повышение относительного объема зоны защиты (VV3).

Рис. І-22. Содержание общих 11-ОКС (%) в плазме крови крыс при эмоционально-болевом стрессе. Обозначения те же, что и на рис. І-21

Полученные данные показывают, что тиамин в принятых условиях опыта является эффективным кардиопротектором, защитное действие которого осуществляется за счет второго механизма. Об этом свидетельствуют достоверные изменения Vп/Vи (0,593±0,043 против 0,761±0,041; p < 0,05) и VV3 (0,405±0,021 против 0,240±0,019; p < 0,05) при статистически несущественных отличиях VVи (0,312± 0,076 против 0,321±0,072; р > 0,5) во всех группах опытов (цифры слева) по сравнению с соответствующими контролями (цифры справа).

Таким образом, при отсутствии специфической кардиотропности у тиамина из-за наличия в органе буферного депо кофермента, емкость которого примерно втрое выше потребности тиаминзависимых ферментов (рис. І-23), фактически исключается возможность реализации специфического действия введенного витамина in vivo. Поэтому объяснять многочисленные факты несомненной терапевтической эффективности кокарбоксилазы у кардиологических больных нужно как-то иначе, например за счет механизма расцикливания порочных кругов при реализации антистрессорного действия витамина.

Рис. І-23. Содержание ТДФ (светлая кривая) и активность транскетолазы (темная кривая) в цитоплазматической фракции сердца крыс (6 мг белка в 1 мл 0,15 М KCl, содержащем 0,5 М дитиотреитол) через различные промежутки времени после начала диализа (1 мл/500 мл 0,1 М К-фосфатного буфера, содержащего 0,5 мМ дитиотреитол). Исходный уровень ТДФ, принятый за 100 %, составлял 8,1 мкг на 1 г ткани, активность транскетолазы 25,4 мкмоль С-7-Ф в час на 1 г ткани

Для понимания механизма кардиопротекторного действия тиамина принципиальной является проблема дифференциации специфических (коферментных) и неспецифических (опосредованных) эффектов экзогенного витамина. Существует ряд общих ограничений для проявления специфического действия витамина B1: 1 – отсутствие дефицита тиамина в исследуемой ткани; 2 – отсутствие апоформ витаминзависимых ферментов; 3 – наличие тканевого депо ТДФ [13]. Все эти ограничения действуют в принятых условиях опыта. При развитии компенсаторной гипертрофии сердца (КГС) и инфаркта миокарда обеспеченность сердца тиамином не уменьшается, а увеличивается. В опытах с моделированием КГС (стеноз аорты) или инфаркта миокарда (перевязка коронарных артерий) показано, что тканевое содержание тиамина и его фосфорных эфиров резко увеличивается не только в неповрежденных участках сердечной мышцы [145], но и в предынфарктной зоне и наиболее сильно (в 1,5–2 раза) непосредственно в зоне инфаркта [162]. Синхронно увеличивается и активность транскетолазы (ТК), достигая максимальных значений именно в этой зоне [67]. При развитии КГС темпы накопления ТДФ в сердце значительно опережают темпы нарастания мышечной массы органа [145]. Поэтому рассчитывать на проявление специфического (коферментного) действия дополнительно введенного витамина в этих условиях, очевидно, не приходится. Здесь важно не только то, что исходно ТК уже активирована, но и особенности образования холоформы ТК. Дело в том, что в тканях, содержащих депо ТДФ, нет свободного апофермента ТК. Включение кофермента в белок ТК происходит уже на рибосомах, с которых «сходит» готовый холофермент [22]. Связанный в составе ТК кофермент в дальнейшем ею прочно удерживается: время полужизни белковой и простетической частей фермента равны [47]. Это препятствует появлению в системе свободной апотранскетолазы на посттрансляционных этапах. Факт отсутствия свободной апотранскетолазы практически исключает саму постановку вопроса о коферментном действии вводимого витамина на уровне транскетолазы, поскольку здесь исходно устранена возможность акцепции новообразованного ТДФ предсуществующим апоферментом, в чем, собственно, и состоит его смысл.

В условиях насыщения тканей эндогенным коферментом это ограничение справедливо и для остальных витаминзависимых ферментов. Поскольку ТДФ не является индуктором синтеза специфического ферментного белка (это исключено наличием мощного тканевого депо кофермента), реализация биологического действия вводимого витамина с этого уровня невозможна и по формальным причинам. В отношении ТК известно, что ее период полужизни составляет 140–160 ч, а в сутки обновляется примерно 6–8 % молекул ферментного белка

[48]. Следовательно, в принятых условиях экспозиции действия тиамина (8 ч) при моделировании ЭБС внутриклеточный пул ТК мог обновиться не более чем на 2 %. Даже если не учитывать эквивалентную скорость естественной деградации ферментного белка, то все равно очевидно, что этот сдвиг не может быть основой каких-либо биологических эффектов. Кроме того, логически трудно себе представить, как коферментное действие вводимого тиамина на уровне витаминзависимых ферментов в сердце может реализоваться здесь же изменением микроциркуляции, т. е. через сосудистые реакции, управляемые дистанционно с помощью нервной или гуморальной регуляции. Поэтому объяснение кардиопротекторных эффектов тиамина следует искать не в специфическом механизме действия вводимого витамина на метаболизм сердечной мышцы [119], вероятность которого в силу указанных выше ограничений близка к нулю, а в возможности влияния его на универсальные экстракардиальные механизмы регуляции физиологических процессов. Для этого вполне пригодны существующие традиционные варианты интерпретации стрессорной кардиопатии, например схема, разработанная К. Судаковым. В опытах на кроликах с предварительным вживлением нихромовых электродов в область базальных ядер гипоталамуса им было показано, что при длительной непрерывной стимуляции отрицательных эмоциогенных центров развивается острый эмоциональный стресс с характерным нарушением деятельности сердечно-сосудистого аппарата [67]. Если электрораздражение гипоталамуса производить у адреналэктомированных животных, то гипертензивный эффект, приводящий к острой ишемии миокарда и сердечной недостаточности, обычно вызвать не удается, и, напротив, он легко воспроизводится, когда такое раздражение подкрепляется микроинъекциями гидрокортизона и адреналина в область ретикулярной формации среднего мозга [153]. Отсюда ясен механизм формирования своеобразного порочного круга, когда первично возникающие в условиях острого эмоционального стресса возбуждения лимбико-ретикулярных структур мозга вторично устойчиво поддерживаются обратным действием на них гормонов надпочечников.

Проникая через гематоэнцефалический барьер и взаимодействуя с β-адренергическим субстратом ретикулярной формации среднего мозга, они оказывают на него вторичное тонизирующее действие. Вследствие этого усиливаются тонические влияния на сосудосуживающие центры продолговатого мозга, что обусловливает стойкое преобладание прессорных эффектов на периферические артериальные сосуды с нарушением кислородного обеспечения сердечной мышцы [153].

Опыты с адреналэктомией показывают, что любая попытка корректировки ситуации, очевидно, возможна лишь через разрыв этого порочного круга. В последней связи можно полагать, что нормализация тиамином нарушенного капиллярного кровообращения в сердечной мышце при ЭБС (табл. І-9) является результатом противострессорного действия витамина (рис. І-21), которое предотвращает развитие контрактурного спазма гладких мышц артериол миокарда, имеющего место при стрессе [98].

Оптимизация ЭБС тиамином не определяется его аналгезирующими свойствами (синаптоанестезией), так как противострессорное действие витамина отчетливо выявляется при различных вариантах моделирования стресс-реакции, в том числе и без применения болевых раздражений, например при введении АКТГ [13].

Поскольку в принятых условиях тиамин действует лишь как антистрессор, его кардиопротекторные эффекты не являются специфичными и могут быть воспроизведены при любом способе оптимизации стресса.

Развитие стрессорной кардиопатии зависит от функционального соотношения стрессреализующих и стресслимитирующих систем организма [98, 214, 220, 237]. Одним из важных эндогенных стресслимитирующих факторов является инсулин, который не только уравновешивает многочисленные метаболические эффекты стресс-гормонов, но и тормозит их образование в надпочечниках [177]. Введение инсулина с глюкозой вызывает четкий противоишемический эффект на инфарцированном миокарде [116]. Тиамин активирует инсулинсинтетическую функцию поджелудочной железы, повышает уровень иммунореактивного инсулина в крови при стрессе и оказывает выраженное инсулиноподобное действие на обмен веществ, в том числе и в отношении процессов, являющихся маркерными на действие инсулина [13]. Поэтому есть все основания связывать кардиопротекторное действие тиамина с антистрессорными эффектами инсулина. Это полностью отвечает концепции витаминно-гормональных связей [13, 14].

3.1. Ишемическая болезнь сердца

Аддитивность антистрессорных эффектов тиамина и анаприлина при ишемической болезни сердца. Поскольку в основе ИБС и ее наиболее частого проявления – стенокардии лежит несоответствие между потребностью кардиомиоцитов в кислороде и его поступлением в них, все лечебные мероприятия должны быть направлены на уменьшение этого дисбаланса. Показано, что стрессорная стимуляция β-адренорецепторов сердца невыгодна для больного ИБС, поскольку положительный хронотропный, инотропный и батмотропный эффекты катехоламинов повышают потребность миокарда в кислороде и тем самым усугубляют тяжесть коронарной недостаточности. Блокада β-адренорецепторов, выключающая симпатическую активацию сократительной функции миокарда и резко уменьшающая его потребность в кислороде, оказалась весьма благоприятной для таких больных. Поэтому появление β-адреноблокаторов, и в частности пропранолола, явилось эпохой в лечении ИБС [54, 349].

Однако парциальное торможение адренергического механизма при длительном использовании больших доз β-адреноблокаторов нарушает соотношение нейроэффекторных регулирующих воздействий на миокард, что может усугубить его повреждение при коронарной недостаточности [281]. Дело в том, что при региональной ишемии реципрокно усиливаются не только симпатические, но и парасимпатические влияния на сердце, когда выключение первых может привести к стойкому преобладанию вторых [54, 351].

Несбалансированная активация холинэргического механизма управления сердечной деятельностью может быть причиной гиподинамии, а затем и функциональной недостаточности сердца, что очень опасно при ИБС [118]. Для профилактики этого грозного осложнения вместо пропранолола часто применяют такие антагонисты катехоламиновых рецепторов, которые обладают и некоторой собственной агонистической активностью (например, вискен), что позволяет значительно уменьшить негативные эффекты β-адреноблокаторов [298].

В этом отношении перспективными могут оказаться средства, обладающие антивагусным действием и не имеющие противопоказаний к совместному применению с β-адреноблокаторами. Еще в 1950-е годы А. Муральт установил, что при раздражении блуждающего нерва в перфузат сердца лягушки выделяется не только ацетилхолин, но и его антагонист – «второе вагусное вещество» [280], которое позднее было идентифицировано Е. Гаутиером как тиамин [226]. Поскольку тиамин обладает выраженными антистрессорными свойствами [13] и практически не имеет противопоказаний к применению в кардиологии [57], было интересно использовать его совместно с пропранололом для оптимизации лечебного эффекта β-адреноблокатора.

Стресс и локальная обратимая ишемия миокарда играют главную роль в развитии острой коронарной недостаточности, клиническим проявлением которой является приступ стенокардии, характеризующийся равноэкспозиционным (до 10–20 мин) ангинальным синдромом. В основе современных представлений о патогенезе стено-кардий лежит катехоламиновый механизм развития ишемической болезни сердца.

Действие адреналина при введении в организм связано с его влиянием на α– и β-адренорецепторы и во многом совпадает с эффектами возбуждения симпатических нервов [342]. Он вызывает сужение сосудов, повышение артериального давления, тахикардию (хронотропный эффект) и усиливает сократительную активность миокарда. Причем в основе инотропного действия лежит его

способность снижать отношение K/Na на клеточной мембране и, таким образом, повышать возбудимость клеток миокарда, а также увеличивать в них концентрацию ионов кальция, от которой прямо зависит сила сокращения мышечного волокна. Значительное увеличение содержания адреналина в миокарде левого желудочка сердца при его локальной ишемии может служить инициирующим фактором и в механизме развития аритмий.

В упоминавшихся выше опытах с перевязкой левой венечной артерии в первые 5—10 мин острой ишемии миокарда аритмии наблюдались у 95 % животных, из них у 56 % зарегистрирована фибрилляция желудочков [87].

Поскольку α-адреноблокаторы не выключают стимулирующее действие адреналина на сердце, наиболее патогенетически обоснованным для этих целей является применение β-адреноблокаторов.

По химической структуре эти препараты имеют элементы сходства с основным β-адреностимулятором изопропилнорадреналином: они содержат в боковой цепи изопропиламинный (или третбутильный) радикал, что, по-видимому, обеспечивает возможность их связывания β-адренорецепторами. Однако в связи с особенностями их структуры и физико-химических свойств в целом они оказывают на β-адренорецепторы не стимулирующее, а блокирующее действие, т. е. для последних служат ложными эффекторами [325].

В Институте кардиологии имени А. Мясникова (г. Москва) установлено, что среди различных β-адре-ноблокирующих средств наиболее эффективным препаратом при лечении стенокардии напряжения является пропранолол (синонимы: обзидан, индерал, анаприлин). Ослабляя влияние симпатической импульсации на β-ад-ренорецепторы сердца, пропранолол существенно снижает силу и частоту сердечных сокращений, блокирует положительный хроно– и инотропный эффект катехоламинов, уменьшает величину сердечного выброса, сократительную способность миокарда и его потребность в кислороде [170]. Назначение пропранолола наиболее целесообразно при сочетании ишемической болезни сердца с артериальной гипертензией, протекающей с увеличением сердечного выброса при невысоком периферическом сопротивлении, а также с экстрасистолической формой аритмии [142].

Изучение гемодинамики в конце периода наблюдения, проведенное у больных 1-й группы и больных 2-й группы, выявило четкую дозозависимость отрицательного хроно– и инотропного действия пропранолола. У большинства больных 1-й группы, получавших суточную дозу пропранолола 160 мг, достоверно снижались частота сердечных сокращений (в среднем на 17 %; р < 0,001), среднее артериальное давление (на 14 %; p < 0, 01) и сердечный индекс (на 30 %; p < 0, 01) при тенденции к увеличению общего периферического сопротивления (табл. І-10).

Урежение сердечного ритма и снижение минутного объема при длительном применении больших доз β-адре-ноблокаторов [309] создает потенциальную опасность развития сердечной недостаточности [173]. Отсюда осторожность при введении больших доз пропранолола [142].

Используемые в клинике и эксперименте дозы колеблются от 0,005 до 2–5 мг/кг и даже более 10 мг/кг, а выводы авторов о степени влияния этих доз на функцию сердца противоречивы: наряду с данными о депрессивном действии пропранолола на сердце имеются утверждения об отсутствии гемодинамических эффектов [51].

Действительно, у больных 2-й группы, получавших в два раза меньшую дозу пропранолола (80 мг), по исследованным функциональным критериям не было обнаружено его влияния на исходную повышенную работоспособность сердечной мышцы (табл. І-10).

Ранее в опытах на собаках было показано, что если животным ввести одинаковую небольшую дозу пропранолола (0,05 мг/кг) до и после функциональной нагрузки сердца, то в первом случае отрицательный хроно– и инотропный эффект, а также гипотензивное действие препарата выявляются отчетливо, а во втором – нет. Дело в том, что стимуляция сердца сопровождается дополнительным выбросом катехоламинов, которые конкурируют с пропранололом за β-адренорецепторы сердца, снижая степень выраженности его кардиотропного действия [51].

Таблица І-10.

Показатели центральной гемодинамики у больных ИБС до и после лечения

* p < 0,05, ** p < 0,01, *** p < 0,001.

Следовательно, для того чтобы в клинике получить отрицательный хроно– и инотропный эффект от более низкой дозы пропранолола (80 мг в сутки), необходимо понизить уровень исходной катехоламиновой стимуляции сердца, которая имеет место в принятых условиях. Известно, что микроинъекции стрессорных гормонов (адреналина и гидрокортизона) в область ретикулярной формации ствола мозга вторично поддерживают высокий уровень симпатической гипердинамии сердца [153]. Это означает, что любые антистрессорные мероприятия должны оказывать пермиссивное действие в отношении кардиотропных эффектов β-адреноблокаторов.

Из табл. І-10 видно, что на фоне введений тиамина (3-я группа) четко выявляется отрицательный хроно– и инотропный эффект даже от небольшой дозы пропранолола (80 мг/сут). Наблюдаемое в этих условиях урежение сердечного ритма и снижение минутного объема является наиболее характерным результатом торможения стрессорной (симпатической) гипердинамии сердца за счет выигрывания пропранололом конкуренции у катехоламинов за β-адренорецепторы.

Данные гемодинамические сдвиги, очевидно, не могут быть индуцированы самим тиамином. Как и другие соединения, содержащие четвертичный атом азота, он обладает ганглиоблокирующими свойствами. В опытах с перфузией сердца показано, что тиамин является антагонистом ацетилхолина [179]. Этот антагонизм проявляется уже при относительно небольшой концентрации витамина В1 в перфузате (10—5М) и возрастает при ее увеличении [211].

Установлено, что в механизме антагонизма тиамина с ацетилхолином при их воздействии на сердце имеют место: конкуренция за места связывания, угнетение синтеза медиатора и усиление его распада за счет активации холинэстеразы в сердце, причем решающую роль здесь играет тиаминовый блок н-холинорецепторов [271]. Нейтрализуя гиподинамическое действие парасимпатической системы на сердце, тиамин по идее должен вызывать гипердинамический эффект, т. е. учащение серцебиений и усиление сердечного выброса. В то же время, как и любой ганглиоблокатор, он выключает не только парасимпатические, но и симпатические узлы, вызывает синаптоанастезию [105], угнетение каротидных клубочков и хромаффинной ткани надпочечников, что приводит к уменьшению секреции катехоламинов и ослаблению рефлекторных прессорных влияний [95]. При внутривенном введении большие дозы тиамина оказывают выраженное депрессивное влияние на разных уровнях нервной системы: подавление возбудимости чувствительных нервных окончаний, блокирование проведения нервных импульсов через нервно-мышечные синапсы и ганглии, угнетение вазомоторных и других центров в центральной нервной системе, депрессию в ретикулярной формации [203]. Эти данные в значительной мере объясняют факт пермиссивного действия тиамина в отношении антикатехоламиновых эффектов пропранолола при ишемии сердца, но не исчерпывают всех вариантов. Дело в том, что ИБС часто сочетается с явным или неявным диабетом [300]. Скрытые нарушения углеводного обмена наблюдаются у 55 % больных [44]. Показано, что в основе этих нарушений лежит усиление активности контринсулярных гормонов, обусловливающих снижение чувствительности тканей к инсулину [44, 216].

Причем у больных ИБС с интактными коронарными сосудами отсутствие выраженной реактивной гиперинсулинемии в ответ на нагрузку глюкозой свидетельствует о снижении активности инсулярного аппарата (диабет I типа), а у больных с наличием коронарного атеросклероза основной причиной нарушения углеводного обмена является снижение сродства специфических рецепторов к инсулину, сопровождающееся компенсаторной гиперинсулинемией (диабет II типа) [216, 320].

Функциональная инсулярная недостаточность резко увеличивает чувствительность организма к стрессу [143] и, следовательно, является важным патогенетическим фактором развития ИБС. Активация тиамином гормоносинтеза в инсулоцитах [13] увеличивает мощность стресслимитирующих систем, что само по себе снижает актуальность стрессорных раздражений, приводящих к спазму коронарных сосудов. Несомненно, что при этом антикатехоламиновая эффективность β-адреноблокаторов должна существенно увеличиваться и будет гемодинамически проявляться отрицательным хроно– и инотропным эффектом от их более низких доз (табл. І-10).

Антистрессорный характер пермиссивного действия тиамина в принятых условиях документируется фактом его нивелирования при дополнительной стрессорной нагрузке. Из табл. І-10 видно, что введение больным 4-й группы фармакологического стрессора – никотиновой кислоты [14] устраняет гемодинамические сдвиги от небольшой дозы пропранолола, выявляющиеся на тиаминовом фоне.

По всей вероятности, дополнительная порция адреналина, которая выделяется из мозгового слоя надпочечников при добавочной стрессорной нагрузке в фазу тревоги (alarm reaction), подавляет активность β-клеток поджелудочной железы [295] и тем самым нивелирует пермиссивный эффект тиамина в отношении инотропного действия β-блокаторов. Известно, что инсулин является синергистом ацетилхолина в части урежения ритма и снижения силы сердечных сокращений [82, 253]. И тот, и другой обладают антикатехоламиновыми свойствами – уменьшают тканевое соотношение цАМФ/цГМФ [13], что обеспечивает высокую резистентность сердца к факторам его ишемического повреждения. Следовательно, благодаря гормональной составляющей в действии тиамина [13] он проявляет не только антагонизм по отношению к ацетилхолину как ганглиоблокатор [280], но опосредованно (через инсулин) является его синергистом. В этом смысле очевидна аналогия с вискеном, который одновременно является антагонистом катехоламинов как β-адренобло-катор и агонистом β-адренорецепторов [95].

Способность тиамина усиливать кардиопротекторные эффекты пропранолола служит основанием к их совместному применению для адекватной коррекции инотропного механизма регуляции функции сердца при ишемии [17,18]. По сути дела, оба препарата являются эффективными антистрессорными средствами: тиамин ограничивает биосинтез [13], а пропранолол блокирует рецепцию стрессорных гормонов (катехоламинов) в сердце, что патогенетически обосновывает их сочетание в комплексном лечении ИБС. Аддитивность действия обоих препаратов, которая усиливает отрицательные хроно– и инотропные эффекты пропранолола, дает возможность существенно уменьшить эффективные лечебные дозировки последнего и соответственно вероятность развития сердечной недостаточности.

Судя по сравнительно небольшому изменению артериального давления (табл. І-10), тиамин, очевидно, лишен мощного гипотензивного действия ганглиоблокаторов, вызывающих генерализованное снижение тонуса артериол и вен, в результате чего резко уменьшается масса циркулирующей крови за счет ее депонирования в расширенных венах брюшной полости и конечностей [105].

Замечено, что снижение артериального давления под влиянием тиамина имеет место только при наличии исходной гипертензии [135]. Этот факт свидетельствует об антистрессорном характере действия витамина В1. Известно, что стрессчувствительные крысы являются гипертониками [295]. Стресс, вызываемый иммобилизацией животных, приводит у них к дополнительному повышению кровяного давления. Отсюда легко допустить, что этот прирост обусловлен действием стрессорных гормонов. Действительно, введение в кровь животным препаратов, нарушающих гормональную продукцию надпочечников, препятствует возрастанию артериального давления [65].

Поэтому совместное применение пропранолола и тиамина заслуживает внимания как ценный терапевтический подход в комплексном лечении ИБС.

3.2. Стенокардия

Потенцирование аскорбиновой кислотой лечебного эффекта NO-доноров (нитроглицерина) при стенокардии. Сильный адренергический компонент стресс-реакции может приводить к стойкому спазму гладкой мускулатуры анатомически неизмененных коронарных артерий с последующим развитием вторичных ишемических повреждений миокарда [98]. Транзиторный спазм венечных сосудов выявляется примерно у каждого четвертого больного при проведении коронарографии, что указывает на важную роль этого звена в патогенезе ишемической болезни сердца (ИБС) [124]. Вазоконстрикторное действие катехоламинов реализуется с уровня α-адренорецепторов сосудов при участии цАМФ [95].

Как и в поперечнополосатой мышце, транзиторный спазм гладкой мускулатуры сосудов может приводить к их контрактуре с развитием очаговых поражений сердца и других органов, типичных для стресса [98]. Например, обнаруженные Г. Селье стрессорные язвы желудка есть не что иное, как ишемические некрозы слизистой оболочки, вызванные адренергическим спазмом сосудов [140].

Современные методы исследования позволяют наблюдать развитие спазма коронарных артерий у больных ИБС визуально [268]. В литературе описан случай, когда введение нитроглицерина при проведении экстренной коронароангиографии у 4 из 36 больных с типичной клинической картиной инфаркта миокарда привело к тому, что первичная картина полной коронароокклюзии одной из крупных коронарных артерий сменилась контрастированием сосуда на всем протяжении [124]. Данный факт может служить обоснованием и одновременно зримым результатом эффективности патогенетической терапии стрессорного спазма сосудов сердца с помощью этого классического вазодилятатора, который известен медикам уже 150 лет [107, 292, 307].

Считается, что вазоспазм коронарных артерий при приступе стенокардии объективно отражает депрессия сегмента ST на ЭКГ [111]. Разработаны схемы ежечасной дозированной провокационной велоэргометрии и синхронного электрокардиографического мониторинга этого показателя, используемые как для диагностики стенокардии, так и для оценки эффективности антиангинозных препаратов и разработки индивидуального суточного регламента их применения [3]. Антиишемический эффект в каждой временной точке исследования определяют по уменьшению выраженности депрессии сегмента ST в процентах от исходного уровня (ST %) по данным компьютерного мониторинга ЭКГ, фиксирующего любое его смещение с точностью до 0,1 мм. Из сравнительного анализа профилей временной динамики изменений этого показателя, описывающих начало, продолжительность и выраженность эффекта, выявляют преимущества тех или иных вазодилятаторов [104].

В отличие от дозированной велоэргометрической нагрузки при проведении острой фармакологической пробы (внутримышечная инъекция 600 мг компламина – [163]) более информативным ЭКГ-критерием развития транзиторной ишемии миокарда является изменение положения электрической оси сердца [21]. Поэтому для выявления факта наличия или отсутствия потенцирующего действия витамина С в отношении антиангинозных эффектов нитратов мы использовали информативность сочетания провоцирующих ишемию миокарда нагрузок и электрокардиографического мониторинга, только вместо повторяющейся велоэргометрии применили однократное введение компламина, а ежечасный режим измерений заменили ЭКГ-исследованием (в 12 основных отведениях) с компьютерной обработкой данных через 5, 10 и 15 мин, когда четко фиксировалось изменение положения электрической оси сердца (∆ < α) в ответ на острую фармакологическую пробу.

В результате проведения компламиновой пробы у одних и тех же больных стабильной стенокардией напряжения II и III ФК до (5-я группа) и после введения витамина С (6-я группа) выявлено изменение ряда клинических и ЭКГ показателей.

Боль. У 2 больных (ФК II + постинфарктный кардиосклероз) после введения компламина на 5-й и 10-й минутах появилась загрудинная боль стенокардического характера, которая прошла самостоятельно. При повторном введении компламина на фоне предшествующего однократного введения 500 мг аскорбиновой кислоты за 2–3 ч до исследования болевого синдрома не было.

У 1 больного, которому днем вводили компламин, вечером и ночью возникли кратковременные приступы стенокардии, купированные сублингвальным приемом нитроглицерина. На следующий день, когда компламиновую пробу проводили через 2–3 ч после введения аскорбиновой кислоты, болевого синдрома не наблюдалось.

ЧСС. В нашем исследовании ЧСС через 5 мин после введения компламина увеличилась у 8 больных, у 2 уменьшилась и у 2 не изменилась. В этот же период времени после аналогичной фармакологической нагрузки на фоне предшествующего введения витамина С ЧСС увеличилась только у 4 больных, а уменьшилась у 8 больных. Через 10 мин в обеих группах увеличение ЧСС выявлено у 8 пациентов, а через 15 мин – у 8 и 9 (соответственно в 5-й и 6-й группах).

Нарушение сердечного ритма. После введения компламина у 2 пациентов возникли суправентрикулярная экстрасистолия и у 1 – синусовая аритмия. На следующий день, когда компламиновая проба проводилась на фоне предварительного введения витамина С, суправентрикулярная экстрасистолия возникла только у одного пациента.

Анализ II, aVF, V1 и V5 отведений. Во II, aVF, V1 и V5 отведениях общепринятой системы ни в одном случае не выявлено ишемических изменений сегмента ST по сравнению с исходными данными.

Критерии ЭКГ картирования. В данном исследовании мы применили анализ суммарных показателей ЭКГ в 6 грудных отведениях общепринятой системы (Σ ST, Σ R). Использованы следующие критерии ишемической реакции: а) суммарный подъем сегмента ST более 1,2 мм;

б) суммарная депрессия сегмента ST более 1,2 мм; в) суммарное повышение амплитуды зубца R более 2 мм; г) локальное суммарное снижение амплитуды зубца R более 10 мм в одном или двух прекордиальных отведениях [21].

По критериям ЭКГ картирования достоверных отличий между обследуемыми группами больных не обнаружено.

Положение электрической оси сердца. Выполнен анализ изменений положения электрической оси сердца

в исследуемых группах путем определения разницы величины угла α (∆ < α) в исходном состоянии, а также через 5, 10 и 15 мин после ишемической нагрузки. Из 12 пациентов у 9 при повторном обследовании угол α в исходном состоянии (до введения компламина) не изменился или изменился только на 1°, что свидетельствует о высокой воспроизводимости метода и обоснованности его применения для оценки ишемических реакций.

Как видно из табл. І-11, на высоте ишемической нагрузки (5, 10 и 15 мин действия компламина) положение электрической оси сердца изменилось соответственно на 6, 8 и 6 градусов. Если у тех же больных компламиновая проба проводилась после введения витамина С, то во все сроки исследования положение электрической оси сердца оставалось на исходном уровне.

Таблица І-11.

Изменение угла α (арифметическая разница в градусах между исходным положением электрической оси сердца и ее положением через 5, 10 и 15 мин после введения препаратов) в исследуемых группах

* Достоверное отличие между группами – p < 0,05.

Таким образом, данные клинического обследования (боль, ЧСС, нарушения сердечного ритма) и ЭКГ-мониторинга (стабилизация положения электрической оси сердца) показывают, что аскорбиновая кислота существенно усиливает антиангинальные вазодилятаторные эффекты нитратов и тем самым предотвращает развитие ишемической реакции миокарда в ответ на введение компламина.

Инкубация в анаэробных условиях раствора аскорбиновой кислоты с NO-донорами (нитрит натрия, нитроглицерин) или с кровью больных ИБС, длительно лечившихся нитровазодилятаторами пролонгированного действия, приводит к выделению в сосудике Варбурга пузырьков газа, идентифицированного нами по реакции нитрозилирования гемоглобина как NO (рис. І-24). После смешивания и инкубации аскорбиновой кислоты с NaNO2 в сосуде Варбурга в анаэробных условиях при 37° наблюдали выделение NO, выход которого количественно регистрировали по образованию нитрозоНв. Из сосуда Варбурга оксид азота дифундировал в кювету, содержащую раствор дезоксиНв. Содержание кюветы перемешивали с помощью магнитной мешалки для ускорения растворения газа. Постепенно дезоксиНв превращался в нитрозоНв, что сопровождалось характерными изменениями в спектре поглощения. Полоса Соре исходного дезоксиНв при 429 нм смещалась до 418 нм, а широкая асимметричная полоса поглощения с максимумом при 555–560 нм заменялась двумя полосами с максимумами при 545 и 574 нм, принадлежащими нитрозоНв (рис. І-25). В спектре поглощения гемоглобина наблюдали наличие изобестических точек при 548,5 и 565,5 нм, молярные коэффициенты поглощения (М—1 см—1) которых были равны соответственно 12 300 и 11 700 (рис. І-26) и использовались для количественных расчетов концентраций форм гемоглобина.

Рис. І-24. Кинетика образования нитрозогемоглобина (спектры поглощения) при взаимодействии аскорбиновой кислоты с плазмой крови больного стенокардией напряжения II ФК, получавшего нитроглицерин пролонгированного действия. Концентрация в 0,05 М натрий-фосфат– ном буфере, рН 7,4: плазмы ≈ 1,2⋅10–4, аскорбиновой кислоты – 1,2⋅10–4 М. Объем: 3,8 мл (в сосуде Варбурга), 5 мл Hв (10–4 М). Время: 1 – 0′, 2 – 15′, 3 – 30′, 4 – 45′, 5 – 60′, 6 – 1,5 ч, 7 – 2 ч, 8 – 4 ч, 9 – 6 ч, 10 – 10 ч

Рис. І-25. Образование нитрозоНв из дезоксиНв (2·10–5М) при выделении NO в результате взаимодействия аскорбиновой кислоты (3·10–3М) и нитрита натрия (3,7·10–2М) в анаэробных условиях. Реакция запускалась после переливания нитрита натрия (0,4 мл) из бокового отростка в центральную часть сосуда Варбурга, содержащего раствор аскорбиновой кислоты (1 мл). Спектры поглощения гемоглобина записывали через: 0 (1), 3 (2), 6 (3), 10 (4), 15 (5), 25 (6) мин после смешивания при 37 °C в натрий-фосфатном буфере, рН 7,4

Как известно, NO с высоким сродством связывается с дезоксиНв. Равновесная константа связывания NO с Нв равна 1,4×1012 М–1 с–1, что более чем в 2000 раз превышает равновесную константу связывания СО с Нв.

Причем сродство NO одинаково как для α-, так и β-субъединиц [285]. Исходя из значения равновесной константы ассоциации, можно предположить, что, уже начиная с таких, практически следовых концентраций NO, как 10–10 М, в основном весь NO будет связан с дезоксиНв. Исходя из того, что в условиях наших опытов образование нитрозогемоглобина происходило в течение нескольких минут, а равновесие устанавливается даже при концентрациях NO 10–12 М в течение миллисекунд, то можно считать, что измеренное количество нитрозоНв отражает конечную концентрацию NO.

Рис. І-26. Зависимость образования NO (регистрация по НвNO) в реакции взаимодействия нитрата натрия с аскорбиновой кислотой от концентрации витамина С. Концентрации в 0,05 М натрий-фосфатном буфере, рН 7,4: нитрита натрия – 5,7 · 10–2, аскорбиновой кислоты – 1,5 · 10–1 М (1), 7,5 · 10–2 М (2), 3 · 10–2 М (3), 3 · 10–3 М (4), 1,2 · 10–3 М (5), 6 · 10–4 М (6), 310–4 М (7). Объем: 1,4 мл (в сосуде Варбурга), 5 мл Нв (10–4 М)

На основании полученных данных можно заключить, что витамин С принимает активное участие в обмене NO. Являясь сильным восстановителем, аскорбиновая кислота in vitro защищает оксиНв от окисления нитритом натрия и дозозависимо усиливает выделение NO из состава NaNO2, что зафиксировано с помощью реакции нитрозилирования дезоксигемоглобина (рис. І-26), которая сопровождается характерными изменениями в его спектре поглощения (рис. І-25). Факт влияния витамина С на выделение NO из широко используемых в клинике антиангиозных препаратов in vitro доказан спектрофотометрически.

При смешивании нитроглицерина с раствором аскорбиновой кислоты происходит медленное выделение NO2- (NO).

Рис. І-27. Спектры поглощения дезоксигемоглобина после откачки воздуха и смешивания в сосуде Варбурга аскорбиновой кислоты (3·10—1М) в 0,8 мл 0,05 М натрий-фосфатного буфера с аликвотой (0,8 мл) того же буфера. Изменение спектров записывали через 0 (1), 0,5 (2), 1 (3), 1,5 (4), 2 (5), 3 (6), 4 (7), 24 (8) часов при 37 °C

Связывание NO2- (NO) дезоксигемоглобином легко фиксируется по возрастанию оптической плотности раствора гемоглобина в районе 460–510 нм и ее падению при 555 нм, что свидетельствует об образовании мет– и нитрозогемоглобина в процессе длительной инкубации (рис. І-27, І-28).

Известно, что у больных с сердечной недостаточностью уровень нитритов в плазме крови более высок, чем у здоровых субъектов [215]. Причина этого не выяснена. Дополнительный нитрат может возникать эндогенно, например, в результате более быстрого образования NO в сосудах или активации макрофагов. Альтернативно, большие уровни нитрата в плазме больных могут быть обусловлены предыдущим внутривенным введением больших доз нитровазодилятаторов.

Инкубация аскорбиновой кислоты с плазмой крови больных ишемической болезнью сердца приводит к выделению NO, которое уменьшается после предварительного отделения низкомолекулярных соединений с помощью гельфильтрации через сефадекс. In vitro максимальный выход NO наблюдали при взаимодействии аскорбиновой кислоты с плазмой крови больных, получивших нитратсодержащие препараты, до ее пропускания через колонку с сефадексом G-25 (рис. І-29).

Рис. І-28. Спектры поглощения дезоксигемоглобина после откачки воздуха и смешивания в сосуде Варбурга аскорбиновой кислоты (3·10–1 М) в 0,8 мл 0,05 М натрийфосфатного буфера с 15 таблетками нитроглицерина (0,0005 мг каждая). Изменение спектров записывали через 0 (1), 0,5 (2), 1 (3), 1,5 (4), 2 (5), 3 (6), 4 (7), 24 (8) часов при 37 °C

Предполагаемый механизм взаимодействия витамина С с нитритом натрия in vitro может быть следующим:

AKH2 + 2NO2- + 2H+ → AK + 2NO + 2H2O,

т. е. аскорбиновая кислота восстанавливает NO2- в NO со стехиометрией 1: 2.

Этот процесс протекает очень эффективно, что доказано нами по образованию нитрозоНв. Гораздо менее эффективно в присутствии аскорбиновой кислоты происходит гидролиз алкилнитратов, являющихся лекарственными соединениями, судя по регистрируемому изменению поглощения в области 470 нм.

Рис. І-29. Инициируемое аскорбиновой кислотой выделение NO из плазмы больного ишемической болезнью сердца, получавшего нитритсодержащие препараты, отделенной от низкомолекулярных соединений на колонке с G-25 (2) и неотделенной (1). Кривая 3 – выделение NO из плазмы больного ИБС до лечения (без гельфильтрации через сефадекс). Концентрации в 0,05 М натрий-фосфатном буфере, рН 7,4: плазмы ~ 1,2 · 10–4 М, аскорбиновой кислоты – 4,2 · 10–2 М. Объем: 3,8 мл (в сосуде Варбурга), 5 мл Нв (10–4 М)

Здесь выход NO был примерно на 2 порядка меньшим, чем для неорганического нитрита (NO2-). Однако в плазме крови возможны реакции обмена между тиольными соединениями, аскорбиновой кислотой и органическими нитратами, которые могут существенно ускорять процесс освобождения NO:

R – CH2 – O – NO2 + GSH → RCH2 – OH + GS – NO2

GS – NO2 + AKH2 → GSH + NO2- + AK + H+

Исходя из этого механизма, не исключено, что аскорбиновая кислота может потенцировать действие нитровазодилятаторов in vivo при совместном применении.

Учитывая способность аскорбиновой кислоты в аэробных условиях восстанавливать трехвалентное железо до двухвалентного и роль последнего в образовании и распаде транспортных форм NO (S-нитрозотиолы ⇔ ДНКЖ), можно допустить, что витамин С in vivo способен высвобождать фактор релаксации сосудов из эндогенного депо, например из динитрозильного комплекса железа с цистеином (ДНКЖ). Считается, что при воздействии восстановителей стабильные диамагнитные d6 (Fe2+) – комплексы ДНКЖ переходят в неустойчивое состояние с парамагнитной конфигурацией железа d7 (Fe+), что приводит к их распаду и высвобождению NO [10].

В организме есть и другие потенциальные NO-доноры. Это нитриты и нитраты, которые накапливаются в нем при нарушениях обменных процессов [324] или в результате избыточного поступления с пищей, питьевой водой, медикаментами. Проблема в том, как превратить временно депонируемые в организме невазоактивные нитросоединения в источник оксида азота, необходимый для купирования или профилактики стенокардии. И в этом смысле витамин С может играть самостоятельную роль [260]. При обследовании мужчин одного из районов Киева, проведенном НИИ кардиологии имени Н. Стражеско и НИИ гигиены питания (г. Киев), обнаружено, что при низком потреблении витамина С с пищей достоверно повышается частота ИБС (в 2,3 раза) и факторов риска: артериальной гипертензии (в 2,9 раза), гиперлипопротеидемии (в 2,4 раза), избыточной массы тела (в 2,8 раза) [50].

Известно, что при длительном использовании эффективность лечебного действия нитратов снижается. Добавление витамина С в дозе 1 г 3 раза в сутки предупреждает прогрессирование повышения активности тромбоцитов, отмечаемого во время развития толерантности к нитратам при их непрерывном приеме. Предполагается, что в этом случае проявляется антиоксидантное действие аскорбиновой кислоты, поскольку повышенное образование кислородных радикалов и пероксинитрита играет доминирующую роль в развитии толерантности к нитратам [106]. С другой стороны, при повышении содержания супероксида в толерантных сосудах снижается активность гуанилатциклазы. Поэтому ослабление внутриклеточной продукции цГМФ рассматривается как важный механизм развития толерантности к нитратам.

В последней связи интересные результаты были получены в перекрестном рандомизированном исследовании. Применение витамина С снижает риск возникновения коронарной болезни [305], компенсирует эндотелиальную дисфункцию эпикардиальных коронарных артерий у больных с гипертензией [321], уменьшает количество осложнений острого ИМ [254] и его размеры [194], предотвращает рестеноз после коронарной ангиопластики [340] и снижает толерантность к нитратам [353].

У больных, получавших аскорбат (2 г 3 раза в сутки), с помощью плетизмографии предплечья определяли венодилятирующий эффект в ответ на принятый сублингвально нитроглицерин (0,5 мг) – до и через 5 мин. В пробах крови измеряли содержание цГМФ в тромбоцитах. Препарат предупреждал ослабление продукции цГМФ, вызываемое продолжительным применением трансдермального нитроглицерина (0,4 мг/ч, 2 раза в сутки, через каждые 12 ч в течение 3 дней) и был способен поддерживать венодилятацию [353]. По нашим данным, активация аскорбиновой кислотой эндогенных NО-доноров и потенцирование ею антиангинальных эффектов экзогенного нитроглицерина позволяет существенно увеличить эффективность нитратотерапии и нитратопрофилактики стенокардии.

3.3. Артериальная гипертензия

Повышение ангиопротекторного действия небилета витаминами В1 и С при артериальной гипертензии. В этиологии артериальной гипертензии (АГ), фактором риска которой является инсулинозависимый сахарный диабет [339], увеличивающий чувствительность к стрессу [63], важную роль играют стрессорный адренергический спазм сосудов [98] и дисфункция их эндотелия, приводящая к нарушению продукции NO, что сопровождается вазоконстрикцией [92]. Поэтому патогенетически при АГ обосновано применение антистрессора небиволола (небилета), который представляет собой смесь D– и L-изомеров: первый устраняет адреноспазм через блокаду β-адренорецепторов, а второй устраняет дефицит NO через стимуляцию его высвобождения из депо [201, 328].

Исходя из того, что тиамин является модулятором синтеза инсулина [13], снижающего образование кортикостероидов и катехоламинов в надпочечниках [355], а аскорбиновая кислота способна самостоятельно высвобождать оксид азота из NO-доноров [37], было интересно использовать сочетанное применение небилета и тиамина, а также небилета и аскорбиновой кислоты в лечении АГ. Целью исследования была сравнительная оценка влияния небилета и его сочетаний с витаминами В1 и С на уровень артериального давления (АД), центральную гемодинамику (ЦГД) и агрегацию тромбоцитов с последующей расшифровкой механизмов обнаруженных сдвигов.

В результате 7-дневного лечения больных АГ небилетом произошло снижение систолического АД (САД) на 15,8 % (р < 0,05), причем более выраженное антигипертензивное действие препарата реализовалось к концу 2-й недели от начала лечения – 20,5 % (р < 0,05). Диастолическое АД (ДАД) в эти же сроки снижалось соответственно на 11,0 % (р > 0,05) и 14,0 % (р < 0,1 > 0,05).

Гипотензивный эффект в конце монотерапии небилетом был хорошим у 6 больных (40 %), удовлетворительным у 5 (33 %), неудовлетворительным у 4 (27 %). Нормализация АД (до величины ниже 140/90 мм рт. ст.) была зафиксирована в среднем у 73 % пациентов.

При сочетанном применении небилета и аскорбиновой кислоты к концу первой недели лечения САД снижалось на 16,4 % (р < 0,05), к концу второй – на 24,0 % (р < 0,05), а ДАД – соответственно – на 15,0 % (р < 0,05) и 18,0 % (р < 0,05). Гипотензивный эффект в конце комбинированного лечения был отличным у 2 больных (13 %), хорошим – у 8 (53 %), удовлетворительным – у 4 (27 %) и неудовлетворительным – у 1(7 %). Нормализация АД (ниже 140/90 мм рт. ст.) была зафиксирована у 93 % пациентов.

Аналогичные результаты были получены при сочетанном применении небилета и тиамина (табл. І-12).

Из данных, представленных в табл. І-12, следует, что витамины В1 и С существенно увеличивают эффективность антигипертензивного действия небилета. Показательным в этом отношении является нормализующий эффект комбинированного лечения АГ на уровень ДАД, чего фактически не обеспечивает монотерапия небилетом.

Таблица І-12.

Изменение систолического АД (САД) и диастолического АД (ДАД) при лечении больных АГ небилетом (Н) в сочетании с аскорбиновой кислотой (АК) и тиамином (В 1 )

* Достоверное отличие между группами – р < 0,05.

Гипотензивный эффект во всех случаях был обусловлен снижением общего периферического сосудистого сопротивления и сопровождался позитивной динамикой основных параметров насосной функции сердца (снижение ЧСС, МРС, УРС – табл. І-13), а также оптимизацией реологических свойств крови (снижение скорости и степени агрегации тромбоцитов – табл. І-14).

Таким образом, комбинация небилета с витаминами В1 и С заметно улучшила результаты лечения больных с АГ.

При назначении небилета у здоровых лиц продемонстрировано снижение сосудистой резистентности (артериальных и венозных сосудов), что не было связано с β-блокирующим эффектом препарата, о чем свидетельствует снижение кровотока [197] после введения этим лицам ингибитора NO-синтетазы (L-NMMA). В то же время вазодилятация, вызванная введением нитропруссида натрия (донор NO), не ингибировалась с помощью L-NMMA. Последнее доказывает, что небилет вызывает вазорелаксацию, воздействуя на систему L-аргинин – NO. Механизм активации NO-синтетазы небилетом пока неизвестен, однако он не связан с блокадой β-адренорецепторов, 5-НТIA-рецепторов, в то же время не исключено его антиоксидантное действие на стабилизацию NO [197].

Таблица І-13.

Изменение центральной гемодинамики при лечении больных артериальной гипертензией небилетом (Н) в сочетании с аскорбиновой кислотой (АК) и тиамином (Т)

Таблица І-14.

Изменение агрегации тромбоцитов при лечении больных артериальной гипертензией небилетом (Н) в сочетании с аскорбиновой кислотой (АК) и тиамином (Т)

* Достоверные сдвиги – р < 0,05.

Главный фактор, инактивирующий NO, ограничивающий его миграцию и снижающий его концентрацию, – это супероксидный радикал О2 [183]. В кровеносной системе увеличение продукции О2 фагоцитирующими или эндотелиальными клетками (в период перехода от ишемии к реперфузии) провоцирует спазм. Предотвращение инактивации NO супероксидом объясняет способность супероксиддисмутазы улучшать микроциркуляцию при воспалительных процессах и нормализовать кровоток после тромбозов, вазоспазма и других нарушений кровообращения [64]. Поскольку одной из причин снижения продукции эндотелиального NO может быть усиленная генерация свободных радикалов [174], не исключено, что введение аскорбиновой кислоты, повышая мощность антиоксидантной защиты, также способно предупредить это явление. Прием антиоксидантов (витамин С) способствует восстановлению функции эндотелия и тормозит утолщение интимы сонной артерии [257], снижает деградацию NO перекисными радикалами у больных с гиперхолестеринемией [338], сахарным диабетом [337], курением [235], ишемической болезнью сердца [257] и артериальной гипертонией [321].

Кроме того, супероксид может влиять на эффективность вазодилятаторного действия NO. Двукратное повышение активных форм кислорода обнаружено в аорте кролика с интактным эндотелием при развитии толерантности к экзогенным донорам NO (нитратам) после наложения им пластыря с нитроглицерином [279]. Исходя из значения окислительного стресса в развитии толерантности к нитратам [176], обращают на себя внимание обнадеживающие результаты применения антиоксидантов для ее профилактики. В экспериментах аскорбиновая кислота полностью предупреждала развитие толерантности к нитратам на уровне эпикардиальных отделов коронарных артерий и в венозной системе [278]. При длительном применении нитратов она предупреждает развитие апрегуляции (повышение плотности рецепторов) активности тромбоцитов, проявляющейся повышением содержания внутриклеточного иона калия, стимулированного тромбином, и повышением микровязкости мембран тромбоцитов. А у больных с коронарной болезнью сердца, получавших трансдермальные пластыри с нитроглицерином, витамин С предотвращал повышение содержания в моче нитротирозина, вызываемого продукцией пероксинитрита, который является промежуточным продуктом метаболизма в организме оксида азота [108].

Являясь сильным восстановителем, аскорбиновая кислота in vitro дозозависимо усиливает выделение NO из состава NaNO2,, нитроглицерина и крови больных ИБС, что зафиксировано с помощью реакции нитрозилирования дезоксигемоглобина, которая сопровождается характерным изменением его спектра поглощения. Это означает, что витамин С может использоваться в клинике для усиления лечебного действия NO-доноров [37].

Известно, что продукты неферментативного гликозилирования белков крови, накапливающиеся при гипергликемии, связывают NO и препятствуют нормальному функционированию механизмов ауторегуляции кровотока [151]. Предполагается, что блокирование этих механизмов окисленными липопротеинами вносит вклад в развитие гемоциркуляторных нарушений при сахарном диабете [217]. В снижении эндотелийзависимой вазодилятации участвуют усиление образования супероксидных радикалов и чрезмерная активность протеинкиназы С, что, по-видимому, также связано с гипергликемией. Реакция периферических артерий у больных инсулинзависимым сахарным диабетом на введение метахолина восстанавливается на фоне инфузии витамина С, что подтверждает роль супероксидных радикалов в нарушении функции эндотелия [339]. Инсулин восстанавливает функцию эндотелия у больных сахарным диабетом [59], причем это может происходить не без участия аскорбиновой кислоты.

Существует гипотеза об определяющей роли витамина С в развитии диабетической ангиопатии [265]. По мнению авторов, инсулин участвует в механизмах, обеспечивающих поступление аскорбиновой кислоты в клетки некоторых тканей. При недостаточности инсулина развивается местный авитаминоз, который обусловливает появление сосудистой патологии. В свою очередь, АК, повышая освобождение оксида азота из тканевых депо, где он запасается в форме динитрозильных комплексов железа и нитрозотиолов [11], восстанавливая за счет устранения дисфункции эндотелия базальный синтез NO [174, 257], а также предотвращая его последующее разрушение супероксидными радикалами [337], очевидно, может активировать инсулиногенез в β-клетках поджелудочной железы по NO-зависимому механизму. Показано, что субстрат (аргинин) и продукт (оксид азота) NO-синтетазной реакции являются мощными индукторами биосинтеза инсулина [197, 198]. Отюда не исключено, что ангиопротекторный механизм действия АК может обусловливать потенцирование NO-составляющей антигипертензивной активности небилета, который, как и инсулин, фактически является антистрессором: первый блокирует рецепцию катехоламинов [343], а второй – их новообразование [355].

При оценке влияния различных стрессоров на продукцию NO разные авторы обнаруживали как ее увеличение, так и снижение [90]. Увеличение генерации NO, как правило, имело место при кратковременном или умеренном раздражении, а уменьшение – при хроническом повреждающем стрессе. Поэтому не исключено, что фазовый характер отмеченных сдвигов NO-синтазы отражает соответствующую динамику развития стрессорной реакции, когда в фазу напряжения и резистентности биосинтез NO повышается, а в фазу истощения – снижается [90]. Поскольку развитие сердечно-сосудистых заболеваний, включая АГ, где стресс играет важную патогенетическую роль, сопровождается снижением мощности систем генерации NO [291], сочетанное применение активаторов NO-синтазы (небилет), а также средств, увеличивающих высвобождение депонированного NO и предохраняющих только что новообразованный и отмобилизованный оксид азота от разрушения супероксидными радикалами (аскорбиновая кислота), представляется целесообразным.

Общепринято, что сосудорасширяющее действие оксида азота связано с активацией растворимой гемсодержащей гуанилатциклазы за счет образования комплекса нитрозил – гем, который является истинным активатором фермента [139], и с накоплением цГМФ. В процессе расслабления сосуда под действием цГМФ ключевую роль играют цГМФ-зависимая протеинкиназа, а также ингибирование высвобождения Са2+, стимуляция обратного захвата клеточного кальция и гиперполяризация мембраны за счет открытия калиевых каналов [38]. Тождественные сдвиги в мышечной ткани вызывает инсулин в физиологических концентрациях. Он увеличивает в клетках-мишенях содержание цГМФ и активирует цГМФ– зависимые реакции [241], блокирует Са2+-насос [294] и стимулирует обратный захват кальция митохондриями [71], вызывает гиперполяризацию скелетных мышц [361] и увеличивает транспорт внеклеточного калия в миоциты [275].

Изменение трансмембранного потенциала под влиянием инсулина происходит очень быстро – уже через 1 с после нанесения гормона на мышечное волокно [361]. В связи с этим предполагается, что гиперполяризация мембран, индуцируемая инсулином, является первым звеном в цепи последовательных сигналов, следующих от гормон-рецепторных комплексов к эффекторным системам и ведущих к монополизации регуляторных механизмов, вследствие чего развивается ареактивность клеток к конринсулярным стрессорным гормонам. Интересны результаты сравнения инсулининдуцируемых сдвигов с действием блокатора β-рецепторов адреналина – пропранолола. Оказалось, что по внешнему эффекту они практически неотличимы: инсулин полностью снимал чувствительность к адреналину, что может быть обусловлено снижением уровня цАМФ и стимуляцией входа кальция в митохондрии. Благодаря этому понижается уровень кальция в цитозоле, а его присутствие необходимо для реализации ионного эффекта при активации аденилатциклазы [71].

Исходя из того, что гормонообразование в инсулоцитах лимитируется синтезом дисульфидных связей [354], а NO является мощным катализатором образования дисульфидных мостиков [56], становятся понятными причины его инсулинотропности [64]. Сопоставляя эти факты с вышеизложенным, можно допустить, что инсулин, очевидно, способен «взять на себя» реализацию значительной доли спектра биологической активности оксида азота в том числе и в части обеспечения вазодилятации и стресслимитирующей функции NO.

Отсюда применение небилета, модулирующего генерацию NO, а через него и синтез инсулина, получает еще одно патогенетическое обоснование. То же самое относится и к аскорбиновой кислоте. В экспериментах на аллоксандиабетических крысах показано, что двухнедельное применение АК в больших дозах (1–1,5 г/кг) нормализует нарушения углеводного и липидного обмена, обусловленные дефицитом инсулина [313]. Защитное действие АК, очевидно, связано с реабилитацией инсулиногенеза через восстановление SH-групп в островках Лангерганса поджелудочной железы, заблокированных аллоксаном [81]. Инсулинотропная активность АК широко используется в терапии сосудистых нарушений, обусловленных инсулярной недостаточностью. Реакция периферических артерий у больных инсулинзависимым сахарным диабетом на введение метахолина восстанавливается на фоне инфузии витамина С, что подчеркивает, во-первых, роль супероксидных радикалов в нарушении функции эндотелия, а во-вторых, инсулиногенную составляющую в действии АК, поскольку инсулин также восстанавливает функцию эндотелия у этих больных [59].

В отличие от аскорбиновой кислоты тиамин не обладает выраженными антиоксидантными свойствами и не способен инициировать освобождение NO из депо [150]. Более того, есть данные, что он является антагонистом ацетилхолина – признанного эндогенного модулятора NO-синтазы [271]. В связи с этим потенцирование тиамином антигипертензивного действия небилета может быть обусловлено, прежде всего, бесспорной собственной инсулинотропной активностью витамина, т. е. реализуется через механизм гормонального опосредования [13].

Антиагрегационные свойства оксида азота лимитируются активацией растворимой гуанилатциклазы, новообразованием цГМФ и цГМФ-зависимым торможением накопления Са2+ в тромбоцитах [204]. Однако учитывая, что все циркулирующие клетки крови, в том числе тромбоциты, содержат рецепторы инсулина [91], легко допустить его участие и в дезагрегационном процессе, поскольку тромбоциты больных сахарным диабетом I типа характеризуются повышенной способностью к агрегации [139].

Считается, что антигипертензивные и антиагрегационные свойства оксида азота обусловлены в конечном итоге транзиторной цГМФ-зависимой «декальцификацией» миоцитов и тромбоцитов. Однако не исключено, что последняя в значительной степени может быть опосредована также прямым действием инсулина, способного снижать концентрацию Са2+ в цитозоле эффекторных клеток за счет повышения его захвата митохондриями [71], а также через увеличение обмена внутриклеточного Са2+ на внеклеточный Na+[85].

Роль гормонального опосредования становится более очевидной, если принять во внимание факты, противоречащие цГМФ-зависимому механизму антигипертензивного действия NO. Дело в том, что не все авторы разделяют мнение об цГМФ как медиаторе расслабления гладкомышечных клеток. Есть и такие, кто придерживается прямо противоположных взглядов на цГМФ как на фактор их сокращения. Первые указания на изменения в системе циклических нуклеотидов при спонтанной генетической гипертонии были получены в опытах на полосках гладкомышечных клеток сосудов, где было выявлено уменьшение содержания цАМФ в гомогенате аорты крыс SHR. В дальнейшем было показано, что у крыс SHR и у животных со стресс-формой генетической гипертензии наряду с уменьшением содержания цАМФ в гомогенате аорты наблюдается увеличение концентрации цГМФ [131]. На основании полученных данных была сформулирована гипотеза о ведущей роли нарушений системы циклических нуклеотидов (уменьшение соотношения цАМФ/цГМФ) в становлении нарушений контрактильности, реактивности и чувствительности клеток гладкой мускулатуры сосудов при артериальной гипертензии. При этом исходили из того, что в ряде случаев агенты, увеличивающие содержание цАМФ, приводят к расслаблению гладкой мускулатуры, а увеличивающие уровень цГМФ, – напротив, к ее сокращению [233].

Аналогичная гипотеза существует и в отношении сердечной мышцы, где цГМФ рассматривается как локальный медиатор возбуждения (сокращения), а цГМФ – расслабления (покоя) [249]. Ее экспериментальное подтверждение тоже не заставило ждать. Был обнаружен антагонизм в действии цГМФ и цАМФ на сердце, показано сокращающее действие цГМФ (дибутирильной формы, легко проникающей через мембрану) на мышцу подвздошной кишки [331] и препятствующее сокращению или расслабляющее действие цАМФ на мышечные препараты аорты или прямой кишки [242].

Не все ясно и в вопросе о влиянии цГМФ на функционирование Са2+-насоса в мышцах, поскольку одни авторы считают, что «накапливающийся цГМФ активирует цГМФ-зависимую протеинкиназу, а также Са2+-АТ-Фазу, участвующую в дефосфорилировании легких цепей миозина, что приводит к выходу Са2+ из мышечных клеток и в конечном счете к вазодилятации» [139]. Другие, наоборот, утверждают, что цГМФ блокирует Са2+-АТФазу: «в процессе расслабления сосуда под действием цГМФ ключевую роль играют цГМФ-зависимая протеинкиназа, а также ингибирование высвобождения кальция» [38].

На этом фоне «разнобоя» мнений предпочтительнее выглядит представление о том, что антигипертензивное действие NO in vivo в значительной степени может быть опосредовано инсулином, стимулирующим транспорт Са2+ в митохондрии [71], которые, являясь мощными депонентами цитозольного катиона, способны лимитировать процесс расслабления гладких мышц [86]. Благодаря антистрессорному действию инсулина [15] и способности этого гормона оптимизировать внутриклеточный гомеостаз Са2+ [275] его антигипертензивная активность может быть объяснена исходя из мембранной концепции патогенеза АГ. Известно, что в ее основе лежит представление о нарушении структуры и ионтранспортной функции клеточных мембран, проявляющееся снижением их способности (недостаточности) поддерживать в цитоплазме клеток нормальные величины градиента концентраций важнейших ионов (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) по отношению к внеклеточной среде [130]. Ключевым по значимости следствием мембранного дефекта является кальциевая перегрузка клетки, которая для сохранения своей функции вынуждена работать в новом режиме клеточно-гормональных отношений, названном «перенастройкой», или ресетингом, клетки. Вследствие этого вся совокупность перенастроенных клеток, составляющих ткани, воздействует на системы нейрогормональной интеграции как бы изнутри – со стороны клеточной мишени, изменяя активность симпатической нервной системы, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы и вызывая инволюцию инсулярного аппарата [130]. Поскольку развитие АГ характеризуется преобладанием стрессреализующих систем над стресслимитирующими, сочетанное применение модуляторов антистрессорных механизмов (небилет и АК, небилет и тиамин) для лечения гипертензии представляется оправданным и патогенетически обоснованным.

4.1. Сепсис и иммунитет

Классификация сепсиса. Единой классификации сепсиса на сегодняшний день не существует. Проблема в том, что отсутствует единое определение сепсиса. До сих пор многие представляют сепсис как наличие в организме очага, из которого непрерывно или периодически в кровяное русло поступают патогенные возбудители. В результате этой экспансии возникают субъективные и объективные проявления болезни. Однако это определение оказалось мало продуктивным, прежде всего в практическом отношении. Похожая на бактериальный сепсис картина может возникнуть без наличия микробной инфекции, а в результате первично-неинфекционных причин, таких, как травма, хирургическая операция, воспаление, интоксикация и др. Поэтому первично неинфекционное заболевание, клиника которого практически не отличается от сепсиса в результате микробной инвазии, обозначают как синдром системного воспалительного ответа (ССВО). Считается, что связующим звеном между микробным сепсисом и немикробным ССВО является феномен транслокации бактерий и эндотоксина из естественных резервуаров (кишечник) в ходе общего воспалительного процесса. Учитывая эти соображения в качестве рабочей гипотезы, очевидно, можно принять следующую последовательность развития процесса: ССВО – сепсис – тяжелый сепсис – септический шок – синдром полиорганной недостаточности [142, 144, 237, 238]. Естественно, что этот приговор не окончательный, но данная классификация опирается на неоспоримые факты и за неимением лучшей имеет право на существование.

Послеоперационный сепсис (патогенез). Наиболее полно вышеприведенной классификации отвечает послеоперационный сепсис. Понятие «послеоперационный сепсис» не является классификационным, но скорее этиологическим, поскольку отражает прямую зависимость развития заболевания от тяжести хирургической травмы. Считается, что в патогенезе этого сепсиса, как и любого другого, тяжесть течения определяют 3 ведущих синдрома: эндогенная интоксикация, септический шок и иммунодефицит, причем последний из них по патогенетическому признаку здесь должен быть поставлен на первое место. Если первые 2 синдрома проявляются при развернутой клинике сепсиса, то синдром иммунной недостаточности формируется уже в ранние сроки или даже предшествует развитию инфекции, во многом предопределяя дальнейшую прогрессию эндотоксикоза и нарастание септико-шоковых проявлений [130]. Согласно мировой статистике, септический шок – одна из частых причин летальных исходов в хирургических отделениях интенсивной терапии и реанимации [7].

Финальной и одновременно фатальной стадией сепсиса является полиорганная недостаточность, развитие которой во времени можно представить следующим образом [342]. После травмы, хирургической операции или другого стрессорного воздействия под влиянием гуморальных факторов происходит активация основных фагоцитирующих клеток (полиморфноядерных лейкоцитов, моноцитов, макрофагов) и тромбоцитов. Активированные клетки начинают вырабатывать различного рода медиаторы, способные вызвать альтерацию эндотелия, увеличение сосудистой проницаемости и другие повреждения, что через 1–3 дня может проявиться в возникновении ранней органной недостаточности, которая у большинства больных легко купируется. Благодаря исследованиям последнего десятилетия стало очевидным, что развитие ранней органной недостаточности реализуется посредством запуска цитокиновой цепи, где ведущую роль играют провоспалительные цитокины (ИЛ-1, ИЛ-2, ИФН-γ, ИЛ-8, ФНО и др.). Эта группа цитокинов наряду с запуском воспалительной реакции как неспецифического механизма противоинфекционной защиты обеспечивает развитие специфического иммунного ответа и процессы репарации в поврежденных тканях. Недостаточность продукции провоспалительных цитокинов на фоне исходного иммунодефицита или их чрезмерное угнетение в результате включения механизмов негативного контроля системной воспалительной реакции (противовоспалительные цитокины, глюкокортикостероиды) приводят к осложненному течению хирургической инфекции [130]. У части пациентов, несмотря на сходство факторов риска и объема хирургической травмы, развивается септическое состояние; к сожалению, число таких больных из года в год растет. В послеоперационном периоде в течение 4—14 дней происходит присоединение инфекционного процесса: эндогенного (транслокация бактерий со слизистых и кожи) и (или) экзогенного (внедрение внутрибольничной инфекции) генеза.

Развивается системный воспалительный ответ инфекционного генеза, который с участием клеточных медиаторов достаточно быстро может привести к повреждению органов и в итоге к поздней органной недостаточности, которая практически всегда носит полисистемный характер.

«Пусковым» механизмом сепсиса считают стимуляцию клеток хозяина чрезмерным количеством бактерий и (или) их фрагментов. Для грамотрицательных бактерий наиболее активным и хорошо изученным фрагментом является эндотоксин, для грамположительных – комплекс пептидогликан – тейхоевая кислота.

Главным компонентом эндотоксина является липосахарид. Связываясь с CD14 рецептором плазматической мембраны, комплекс эндотоксин – липосахаридсвязывающий белок плазмы активирует ядерный фактор транскрипции NF-kB, который через соответствующие гены индуцирует синтез провоспалительных цитокинов и пептидов хемоаттрактантов в нейтрофилах, моноцитах/макрофагах, фибробластах, лимфоцитах и эпителиальных клетках, которые, в свою очередь, влияют на поведение этих клеток ауто-, пара– и эндокринным путем, приводя к осуществлению таких процессов, как хемотаксис, метаболическая активность, пролиферация, дифференцировка и запуск клеточного апоптоза [382].

Важно отметить способность эндотоксина к агломерации или опсонизации эндотелия сосудов. Неспецифическое связывание больших количеств эндотоксина с эндотелиальными клетками при активации комплемента, клеток крови (в первую очередь макрофагов и нейтрофилов) и гемокоагуляции может приводить к обширным повреждениям эндотелия, что является лимитирующим фактором развития полиорганной недостаточности – основной причины летальных исходов при сепсисе [7].

У таких больных высокий уровень провоспалительных цитокинов и других медиаторов вызывает «злокачественную» внутрисосудистую воспалительную реакцию и генерализованное увеличение микрососудистой проницаемости. Следствием этого являются уменьшение объема циркулирующей крови, развитие интерстициального отека легких, множественные микротромбы, нарушение внутриорганной микроциркуляции, что уменьшает доставку кислорода и питательных веществ к тканям, приводя к анаэробному метаболизму и клеточной дисфункции. Высокие концентрации ФНО, ИЛ-1, ИФН-γ и эндотоксина вызывают усиленный синтез NO в эндотелии, макрофагах, нейтрофилах, мозговых нейронах и др., что ведет к уменьшению сосудистого сопротивления и развитию гипотензии [296].

Избыточная стимуляция провоспалительными цитокинами Т– и В-лимфоцитов может привести к их апоптозу, т. е. запрограммированной клеточной гибели [316], и некрозу. Индукция клеточного апоптоза под действием ФНО и других цитокинов происходит в результате разобщения митохондриального фосфорилирования [338]. Во внешней мембране митохондрий специфические белки, связываясь друг с другом, образуют ионопроводящие каналы, что изменяет мембранный потенциал митохондрий (предвестник апоптоза) и создает возможность попадания митохондриального цитохрома С в цитоплазму, где он возбуждает каскад апоптозных протеаз (каспаз) [333, 338]. Липополисахарид грамотрицательных бактерий способен вызвать апоптоз альвеолярных макрофагов, что клинически проявляется деструктивными процессами в легочной ткани [448].

Таким образом, концентрация в крови бактерий и (или) их фрагментов может быть адекватной для работы иммунной системы, а может быть настолько чрезмерной, что приведет к перегрузке последней. Неадекватная, т. е. избыточная, антигенная нагрузка в первую очередь выводит из строя системы неспецифической защиты организма (фагоцитарная и система комплемента), возникает острое несоответствие возможностей фагоцитарной системы микробной нагрузке, что влечет за собой значительные нарушения функций клеточного и гуморального иммунитета, катастрофическое снижение способности организма сопротивляться инфекции [119].

Неспецифическая резистентность. В разгар сепсиса происходит значительное снижение активности фагоцитарных реакций [75] и угнетение системы комплемента [291], особенно выраженное при септическом шоке [65], когда выявляется снижение концентрации С3 и С4 его компонентов [291, 346]. В клинических наблюдениях показана связь некоторых синдромов сепсиса с продуктами реакции комплемента [291, 346]. Прогрессивное снижение пропердина, а также С3 и С5 компонентов комплемента сопровождается расстройствами гемодинамики и гемостаза [444]. Уменьшение уровня С3 компонента связывают со способностью бактериального эндотоксина высвобождать эластазу из нейтрофильных гранулоцитов [444]. Величина повышения концентрации фермента в крови является критерием тяжести септического процесса [444]. При развитии послеоперационного сепсиса уровень эластазы превышает норму более чем в 10 раз (2500 мкг/л), а по мере выздоровления постепенно снижается.

После хирургического вмешательства с гладким (неосложненным) послеоперационным периодом содержание эластазы в крови повышается в 2–3 раза с последующим его возвращением к норме в течение 3–4 недель [228]. В момент поступления в стационар обычно фиксируется некоторое снижение уровня комплемента (на 20–25 %) и лизоцима (на 10–12 %) [61, 75]. При выходе из септического шока благоприятным признаком считается возвращение показателей комплемента к норме. Считается, что в патогенезе сепсиса существенную роль играет не только классический путь активации комплемента, но и альтернативный, о чем свидетельствует снижение концентрации пропердина при эндотоксиновом шоке и его тесная корреляция с уровнем эндотоксина в крови [368].

Наиболее характерными изменениями белой формулы крови при развитии септического процесса являются лейкоцитоз с нейтрофильным сдвигом и резким «омоложением» пула лейкоцитов. Установлено, что чем выше лейкоцитоз, тем более выражена положительная реакция организма на инфекцию. Число лейкоцитов в периферической крови, особенно при стафилококковом сепсисе, может достигать 60–70 × 109/л. Сепсис, вызванный грамотрицательной флорой, протекает обычно при менее выраженной лейкоцитарной реакции. В случаях присоединения больничной инфекции обычно наблюдается снижение количества лейкоцитов в периферической крови, что оценивается как плохой прогностический признак. Наиболее значительное угнетение лейкоцитарной реакции отмечается при септическом шоке – 2 × 109/л. По данным [75], смертность при лейкоцитозе до 10 × 109/л достигает 75—100 %, а при его увеличении до 20–30 × 109/л равна 50–60 % и менее. Если в острой стадии процесса количество лейкоцитов снижено, то увеличение их – благоприятный симптом. Нарастание септического процесса приводит к нарушению функции нейтрофилов [409]. При экспериментальном сепсисе нарушается соотношение палочкоядерных и полиморфноядерных форм, выявляется нейтропения и снижение числа зрелых нейтрофилов. Снижение количества циркулирующих и резервных (в костном мозге, селезенке) нейтрофилов при сепсисе является неблагоприятным признаком [45]. Также неблагоприятным считается повышение уровня адгезии полиморфноядерных лейкоцитов у больных различными формами сепсиса [428]. При развитии сепсиса после травмы у больных отмечается снижение хемотаксиса лейкоцитов, что было обусловлено специфическим ингибитором и дефектом самих клеток [409]. Бактерицидная активность лейкоцитов крови при сепсисе резко уменьшается с 52,8 % (здоровые) до 10–20 % (больные) [75].

Клеточный иммунитет. При системном воспалительном ответе на инфекцию, т. е. при развитии сепсиса, регистрируют лимфопению, т. е. депрессию клеточного иммунитета. Максимум иммунодепрессии практически по всем параметрам иммунной системы наблюдается на 2-й день после оперативного вмешательства; в зависимости от характера операции и исходного состояния больного ее длительность колеблется от 7 до 28 дней [345]. В течение 7—14 дней после травмы, операции или другого стрессорного воздействия увеличена продукция ИЛ-10, что снижает устойчивость организма к инфекции [353]. Хирургическое вмешательство может по-разному действовать на реципрокно функционирующие Т-лимфоциты: активация функции Th2 ведет к хирургической инфекции; активация Th1 – к развитию септического шока [69, 438]. Особенно сильное снижение процентного и абсолютного содержания лимфоцитов в периферической крови обнаруживается в заключительной фазе сепсиса – стадии органных повреждений [164, 293].

Противоположную направленность имеет изменение содержания D-лимфоцитов и «нулевых» клеток. Это свидетельствует о нарушении дифференцировки клеток и об изменении их функциональных характеристик (нарушении пролиферации), что сопровождается снижением синтеза антител, замедлением синтеза медиаторов иммунитета, нарушением функции макрофагов [96, 347]. Глубина поражения иммунной системы, в частности иммунокомпетентных клеток, зависит от тяжести септического процесса. Чем он тяжелее, тем более выражен дефект иммунитета [125]. Так, после хирургической обработки очага и при благоприятном течении раневого процесса уровень Т-лимфоцитов повышается [164]. Содержание

В-лимфоцитов, по данным одних авторов, не изменено [173], а по данным других – снижено [75, 164]. Если не развивается иммунодефицитное состояние, то при сепсисе не наблюдается и значительных изменений со стороны Т– и В-лимфоцитов. У умерших больных процент абсолютного количества В-лимфоцитов и абсолютного числа лимфоцитов с рецепторами для непатогенного стафилококка снижен [8]. Показано также, что резкое угнетение пролиферативного ответа может служить предвестником развития сепсиса [347]. При благоприятном течении септического процесса отмечается повышение процентного содержания и абсолютного количества активированных Т– и В-лимфоцитов. Следовательно, данные литературы свидетельствуют о том, что развитие септических состояний сопровождается грубыми нарушениями в клеточном звене иммунного гомеостаза.

Гуморальный иммунитет. Существуют 2 типа гуморальных факторов иммунитета, имеющих лимфоцитарное происхождение: это цитокины и антитела (иммуноглобулины). Кроме Т-лимфоцитов, являющихся основными продуцентами цитокинов, их также могут производить нейтрофилы и моноциты. В последние 10 лет стало очевидным, что гипертермия, лейкоцитоз, гиперметаболизм, гипердинамический тип микроциркуляции опосредованы продуктами иммунных клеток организма, попадающих в кровь после взаимодействия этих клеток с микроорганизмами.

Хотя инфекция является одним из основных стимулов септической реакции, природа этой реакции не зависит от природы стимула: организм отвечает совершенно одинаково на инвазию грамположительной и грамотрицательной флоры, вирусов, медиаторов воспаления без наличия инфекционного процесса [116]. Экспериментальная инфузия фактора некроза опухоли (ФНО) [247], интерлейкинов – ИЛ-1, ИЛ-2 [275] и фактора активации тромбоцитов (ФАТ) [208] вызывает не только физиологические изменения, свойственные сепсису, но и серию нарушений функций органов. По современным представлениям синдром полиорганной недостаточности (ПОН) является следствием не неконтролируемой инфекции, а неконтролируемого генерализованного воспаления, т. е. его основным стимулом является не бурная пролиферация бактерий, а бурная реакция организма, причем часто в виде септического состояния, не сопровождающаяся наличием очага инфекции или септицемии [239].

Медиаторы класса цитокинов имеют решающее патофизиологическое значение у септических больных в критическом состоянии. В настоящее время обнаружено и описано более 100 цитокинов. Среди них только ФНО и ИЛ-1 являются наиболее значимыми в развитии септических реакций и ПОН [116].

Существует тесная двухсторонняя координация между иммунной и гипофизадреналовой системами с обоюдным регуляторным взаимодействием посредством монокинов и гормонов [216]. ИЛ-1 стимулирует выброс различных центральных и периферических гормонов, в том числе и кортикотропин-рилизинг фактора [226]. Многочисленные исследования роли ИЛ-1 в патофизиологии сепсиса свидетельствуют о том, что in vivo он вызывает смерть у адреналэктомированных крыс, гипотензию у кроликов, клеточную инфильтрацию ликвора, гипогликемию и протеолиз в периферической мускулатуре мышей [211]. В опытах in vitro показана роль ИЛ-1 в синтезе других медиаторов воспаления (ИЛ-6, ИЛ-8), простагландина-Е2, сывороточного амилоида, коллагеназы и др. [221, 275].

Столь же важной в патогенезе генерализованного воспаления и ПОН является роль ФНО. При инфузии крысам он стимулировал протеолиз в периферической мускулатуре за счет активации гипофизадреналовой системы по стрессорному механизму [356]. In vivo эндотоксин или большие дозы ФНО вызывают тяжелую токсическую реакцию и смерть: у собак регистрировали гипотензию, шок, интерстициальный отек легких, внутрисосудистый тромбоз, геморрагический некроз надпочечников и тубу-лярный некроз [251].

Выделены и описаны также ИЛ-2, 6, 8, 10, 12, однако их роль в патогенезе системного воспаления не столь очевидна. Экспериментальное внутривенное введение ИЛ-2 вызывает септические симптомы: лихорадку, тахикардию, снижение АД, сердечного индекса, транзиторную почечную недостаточность, однако не влияет на концентрацию ФНО [426]. Выдвинуты предположения о роли ИЛ-8 как активатора нейтрофилов и хемотаксиса [379], а концентрация ИЛ-6 отчетливо коррелирует с тяжестью исходного повреждения и состояния больного, оцененной по шкале АРАСНЕ-ΙΙ, в то время как для прочих цитокинов и их антагонистов такой связи не выявлено [379]. По некоторым данным, ИЛ-6 может ингибировать синтез ФНО [374].

В системной циркуляции можно выявить лишь немногие цитокины: ФНО, ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6 и фактор пролиферации предшественников гранулоцитов (ФППГ), но не в норме, а при тяжелых септических процессах. Другие цитокины никогда не выходят в циркуляцию и действуют только локально в микроокружении по месту выработки. Общим свойством цитокинов является то, что они не вырабатываются клетками «про запас», т. е. не депонируются в клетках в виде молекул-предшественников. Их синтез активируется только импульсно, по сигналу и начинается с транскрипции цитокиновой РНК с соответствующего гена. Информационная РНК цитокинов нестабильная и короткоживущая. Продукция их клеткой носит транзиторный характер. Вместе взятые, эти свойства объясняют общее предназначение цитокинов: их высочайшая биологическая активность проявляется оперативно по сигналу в том месте, где нужно, и не дольше, чем нужно. Естественно, что цитокин оказывает действие исключительно на клетки, на мембране которых экспрессирован рецептор, способный связать данный цитокин. Именно благодаря цитокинам осуществляется тесная и оперативная связь между системой иммунитета и всем остальным организмом [53].

Длительная циркуляция в крови провоспалительных цитокинов негативно сказывается на специфической защите от инфекции, которая формируется молекулами антител [7]. Антитела в количествах, превышающих необходимые, начинают появляться спустя 48–72 ч после первичного контакта с антигеном [186]. Функциональная активность В-системы иммунитета у больных сепсисом ниже, чем у здоровых [62]. При генерализованной инфекции в крови снижается содержание иммуноглобулинов класса М (до 42,3 %) и класса G (до 82,4 %) [75, 96], что согласуется с экспериментальными данными [447]. Развитие стафилококкового сепсиса у детей раннего возраста сопровождается серьезными нарушениями гуморального иммунитета. Некоторые авторы указывают на снижение содержания IgA, IgM и особенно IgG и на низкий уровень антитоксического иммунитета, коррелирующего с тяжестью течения заболевания [175, 450]. Но в литературе имеются данные, свидетельствующие и о снижении содержания IgG с одновременным повышением уровня IgM и IgA [91]. В отдельных случаях трактовка показателей естественного иммунитета затруднена из-за массивного применения антибактериальных препаратов [164, 198].

При синегнойном сепсисе установлена связь между уровнем титров антител против О-антигена синегнойной палочки и тяжестью клинической картины. При выздоровлении выявляется сравнительно высокий уровень гуморального иммунитета к возбудителю в сочетании с низким уровнем сенсибилизации организма в противоположность этим же показателям в начальной стадии заболевания [51].

Снижение содержания антител, особенно у больных сепсисом, и уменьшение количества антителообразующих клеток являются одной из причин развития иммунодепрессивного состояния [75].

Очевидно, самым надежным критерием правильности современных представлений о патогенезе сепсиса была бы доказанная эффективность его патогенетической коррекции. К стандартной стратегии терапии сепсиса относится раннее введение антибиотиков, хирургическое вмешательство для санирования очага инфекции, реанимационные мероприятия (диализ, гемосорбция, механическая вентиляция) и использование вазоактивных медикаментов. Неуклонный мировой рост частоты возникновения сепсиса в последнее десятилетие и высокая летальность привели к интенсивному поиску новых методов лечения. Разработка новых препаратов для терапии сепсиса велась исходя из предположения, что нейтрализация бактериальных токсинов или потенциально повреждающих медиаторов иммунной системы может остановить септический процесс или, по крайней мере, замедлить его. Эти новые виды терапии являются сугубо патогенетическими по определению и направлены против различных элементов гипервоспалительного каскада: эндотоксина и цитокинов, таких, как ФНО и ИЛ-1.

Основываясь на патогенетическом значении эндоксина в экспериментальных и клинических исследованиях, испытаны и продолжают испытываться многочисленные антиэндоксиновые терапевтические средства. Но до сих пор эти препараты не смогли занять свое место в клинической практике, поскольку в общей популяции септических больных никому из исследователей не удалось продемонстрировать достоверное снижение летальности [29]. Отсутствие эффективности антицитокиновой терапии, выявленное в рандомизированных мультицентрических клинических исследованиях [290], плюс негативные эффекты ФНО-антагонистов оставляют сомнения в полезности этого терапевтического подхода.

Однако антитоксическая и антивоспалительная терапия оказалась труднее, чем думали вначале. Причина этого наверняка заключается в том, что мы пока находимся в «эмбриональной фазе патофизиологического понимания сепсиса» [418].

В последней связи обнадеживающими представляются успехи цитокиновой терапии. К концу 1990-х годов сформировалось отчетливое представление о том, что характер биологического ответа организма на повреждение определяется не только выраженностью синдрома системной воспалительной реакции (SIRS), а прежде всего изменением баланса секреции и выброса в системный кровоток провоспалительных (ФНО, ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6 и др.) и противовоспалительных (ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-11 и др.) цитокинов. Это позволило [239] ввести в схему патогенеза сепсиса промежуточный этап – синдром компенсаторного противовоспалительного ответа (CARS) и понятие о септическом процессе как о динамическом взаимодействии SIRS и CARS с весьма серьезными клиническими последствиями: преобладание SIRS выражается в кардиоваскулярной компроментации (септический шок), органной дисфункции, апоптозе (программированная клеточная гибель); превалирование CARS ведет к иммуносупрессии, анергии и повышенной чувствительности к инфекции [109]. Поскольку возврат к здоровью определяется динамическим равновесием этих двух составляющих септического процесса, для устранения возникшего дисбаланса при персистирующем сепсисе логически и патогенетически оправданным представляется применение регуляторных цитокинов с противоположным знаком: на высоте SIRS – противовоспалительных, а на высоте CARS – провоспалительных [277].

В свете вышеизложенного важен десятилетний позитивный опыт использования в клинике провоспалительного цитокина ИЛ-2, дефицит которого выявляется уже в самом начале развития синдрома компенсаторного антиво-спалительного ответа и становится декомпенсированным по мере его углубления, приводящего, в конце концов, к состоянию «иммунопаралича», т. е. неспособности больного сепсисом противостоять микробной агрессии [87]. В условиях вторичной иммунной недостаточности, сопровождающей гнойно-воспалительные заболевания и наиболее выраженной при сепсисе, компенсация дефицита эндогенного ИЛ-2 введением ронколейкина оказывает иммунокорригирующий эффект и восстанавливает нарушенные взаимодействия между субпопуляциями иммунокомпетентных клеток, что в итоге нормализует баланс про– и противовоспалительных цитокинов.

К настоящему времени стали очевидными три стратегических направления применения препарата: 1) иммунопротекция – для предотвращения развития иммунной недостаточности (125 000–250 000 МЕ); 2) иммунокоррекция – для компенсации проявлений иммунной недостаточности, связанной с клеточным компонентом иммунореактивности (250 000–500 000 МЕ); 3) иммунореставрация – для воссоздания элементов иммунореактивности и восстановления морфологической и функциональной целостности иммунной системы (500 000 – 1 000 000 МЕ) [163].

Согласно [33], показателями эффективности цитокиновой терапии являются быстрая положительная динамика состояния больных, достоверное снижение интегрального показателя тяжести состояния по шкале SAPS, уменьшение фактической летальности и срока госпитализации.

Таким образом, уже сегодня с позиций современного знания лечение этого заболевания не кажется безнадежным, а дальнейший прогресс в расшифровке механизмов патогенеза сепсиса, несомненно, родит новые идеи, а значит, и новую стратегию коррекции иммунологических нарушений.

4.2. Стресс и иммунитет

Системный подход. В настоящее время накапливается все больше данных о том, что механизмы нейрогуморальной регуляции функций иммунной системы, с одной стороны, и способы реализации стресс-реакции, с другой, связаны с вовлечением одних и тех же структур. В регуляции функций иммунной системы участвуют гипоталамус, лимбическая система мозга, серотонинергическая система ядер среднемозгового шва, дофаминергические структуры нигростриарной системы, голубое пятно [279]. Иммуномодулирующий эффект дают нейропептиды, гормоны гипофиза и эндокринных желез [370, 371]. В реализации стресс-реакции участвуют катехоламин-, дофамин-, серотонинергические системы, нейрогормоны, нейропептиды, гормоны гипофиза, надпочечников и других эндокринных желез. В свою очередь иммунокомпетентные клетки обладают рецепторами к основным медиаторам стресса – катехоламинам [301], серотонину, кортикостероидам [287], ацетилхолину, эндорфину и энкефалинам, субстанции Р и ко многим естественным пептидам [225, 252]. Следовательно, стрессорные изменения функций иммунной системы могут опосредоваться нейромедиаторами и гормональными факторами, и, таким образом, иммунологические проявления стресса можно рассматривать как патологию нейроэндокринной регуляции иммуногенеза [260].

Установление факта, что мозг реагирует на иммунизацию и развитие иммунного ответа изменением функциональной активности определенных структур ЦНС [229], привело к необходимости выявления путей притока информации от иммунной системы к нервной. Вероятными гуморальными трансмиттерами такого рода информации могут быть АКТГ, синтезируемый клетками иммунной системы и попадающий через кровоток в мозг [25, 171], ИЛ-1 [85, 229, 234, 355], эндорфины макрофагального и лимфоцитарного происхождения, субстанция Р и соматостатин [404].

Существует гипотеза [229] об участии глюкокортикоидных гормонов в передаче информации от иммунной системы к нервной по принципу обратной связи. Гиперсекреция глюкокортикостероидов на пике иммунной реакции рассматривается как сигнал о завершении формирования иммунного ответа. Фактически авторы развивают представление о замкнутом круге нейрогуморальной регуляции иммунных процессов, в котором роль афферентного звена, осуществляющего связь активированных антигеном клеток со структурами ЦНС, регулирующими гормональные функции, выполняют монокины, в частности ИЛ-1. Повышение уровня кортикостероидов, вызываемое ИЛ-1, рассматривается как эфферентный регулирующий фактор.

Поскольку клетки иммунной системы имеют различное сродство к определенным антигенам, а активированные высокоаффинные лимфоциты продуцируют множество поликлональных лимфокинов, вовлекающих в реакцию и низкоаффинные клетки, не исключено, что антигенобусловленный выброс кортикостероидов может препятствовать клональной экспансии клеток, обладающих низким сродством к данному антигену. В конечном итоге это обеспечивает высокую специфичность иммунного ответа, что, очевидно, является результатом ингибирующего влияния гормонов коры надпочечников на продукцию Т-лимфоцитами ИЛ-2, который имеет отношение к клональной экспансии Т– и, возможно, В-клеток или на продукцию ИЛ-1 макрофагами [229].

С другой стороны, учитывая способность антигенов индуцировать в лимфоидных клетках синтез АКТГ, эндорфинов и некоторых других гормонов, влияющих через соответствующие рецепторы на функции иммуноцитов, [234, 391] попытались объединить иммунную и нейроэндокринную системы в саморегулирующуюся суперсистему, где роль эффекторов выполняют кортикотропин-рилизинг-фактор, АКТГ, кортикостероиды и другие гормоны, причем гормоносинтез в лимфоцитах рассматривается как этап, индуцирующий дальнейшее развитие нейроэндокринных сдвигов (в частности, повышение уровня глюкокортикостероидов в крови). Поскольку в ответ на различные антигены иммунокомпетентные клетки могут продуцировать разные гормоны, то специфические особенности изменения иммунного гомеостаза, по мнению авторов, являются функцией индуцирующего стимула [234, 260].

Таким образом, нейроэндокринная и иммунная системы способны к взаимной регуляции через общие гормоны и рецепторы.

In vivo важной функцией физиологических концентраций кортикостероидов является также индукция апоптоза отработавших лимфоцитов. Глюкокортикостероиды служат «исполнителями» так называемой «индуцированной активацией клеточной смерти лимфоцитов» – AICD (activation-induced cell death), которая является вариантом апоптоза периферических лимфоцитов, закономерной гибели однажды активированных клеток [429]. При нормальном иммунном ответе в ранние сроки от начала его развития происходит активация гипофизадреналовой системы. Показано, что Т-лимфоциты, распознавшие свой антиген (а не макрофаги или иные клетки), начинают активно продуцировать ФНО. Этот цитокин через циркуляцию достигает гипоталамуса, в котором есть специфические рецепторы для него (и еще, по-видимому, для ИЛ-1). Сигнал с этого рецептора стимулирует гормоносинтез в самом гипоталамусе (образование рилизинг-фактора), затем в гипофизе (генерация АКТГ) и, наконец, в надпочечниках (стероидогенез).

Строгие эксперименты показывают, что именно кортикостероиды вызывают апоптоз, т. е. физически элиминируют из организма активированные суперантигеном клоны лимфоцитов, и тем самым останавливают деструктивный компонент иммунного ответа. Если тот же антиген при тех же условиях вводят адреналэктомированным животным, то они умирают при явлениях разлитых воспалительных процессов, индуцированных цитокинами лимфоцитов, активированных антигеном. Системная гиперактивация иммунной системы потенциально летальна для организма. Анализ этих данных обосновывает применение кортикостероидных препаратов при септическом шоке.

Кроме индукции апоптоза кортикостероиды ограничивают пролиферацию лимфоцитов через снижение активности Th1 и соответственно продукции ими ИЛ-2 [295, 447], а также гамма-интерферона [281, 328]. Снижение уровня гамма-интерферона в свою очередь приводит к уменьшению активности макрофагов (в том числе процессинга и представления антигена) [281, 408], снижению активности натуральных киллеров, сдвигу функциональной дифференцировки Т-хелперов от Th1 в сторону Th2.

Таким образом, не исключено, что гипофизадрена-ловая система, ответственная за воспроизведение стрессорной реакции, лимитирует также и физиологическую супрессию иммунного ответа.

Экспериментальный подход. Среди лимфоцитотропных стрессреализующих факторов выделим гормоны коры надпочечников, которые, являясь классическими иммунодепрессантами, играют главную роль в подавлении специфической функции иммунокомпетентных клеток. Наиболее характерным метаболическим эффектом глюкокортикоидов является ингибирование синтеза ДНК [306, 391], которое, по-видимому, обусловливает все прочие биохимические, морфологические и функциональные изменения в лимфоидных клетках. Первичные сдвиги под влиянием гормонов, очевидно, происходят на уровне транскрипции, о чем свидетельствуют раннее ингибирование РНК-полимеразной активности, снижение относительного содержания одних нуклеотидных пар (цитидин-уридин) и увеличение других (аденингуанин) во вновь синтезированной РНК лимфоцитов [330]. Иммунодепрессантное действие стероидов используется в клинике. Они занимают важное место в лечении острого и хронического лимфолейкоза, диссеминированного лимфогранулематоза и других лимфом.

Стероидзависимое торможение гуморальных и клеточных иммунных реакций определяется способностью глюкокортикоидов угнетать процессы пролиферации. Показано, что кортикостероиды снижают ответ лимфоцитов на поликлональные митогены [412]. Этот эффект проявляется как при гормональной добавке к клеточной культуре, так и при тестировании способности к ответу на митогены клеток, взятых после введения гормонов в организм, и зависит от их дозы и времени аппликации по отношению к началу митогенной стимуляции [388]. Установлено, что наиболее чувствительными к гормонам являются начальные фазы процесса пролиферации [369, 388]. Для существенного подавления пролиферативного ответа в культуре обычно требуются концентрации гормонов, превышающие физиологические уровни.

Однако в определенных условиях эффективны и минимальные добавки. Так, при культивировании тимоцитов, полученных от адреналэктомированных мышей, т. е. свободных от эндогенных гормонов, 1–3 нмоль дексаметазона не влияли на вызванную Кон-А пролиферацию клеток в первые 6 ч культивирования, но ингибирующий эффект отчетливо проявляется через 24 ч и достигает максимума через 47 ч [227]. Гидрокортизон в концентрации 75 нмоль/л уменьшает включение 3Н-тимидина в присутствии Кон-А в смешанной культуре аутологических лимфоцитов [422]. Метилпреднизолон, введенный внутривенно человеку в дозе 1 мг/кг, вызывает подавление ответа лимфоцитов периферической крови на митогены с максимумом через 4–8 ч [433]. Процесс дифференцировки моноцитов в макрофаги в культуре моноцитов периферической крови человека также существенно угнетается при введении гидрокортизона в дозе 2,5 мкмоль/л [386].

Влияние глюкокортикостероидов на функциональную активность лимфоцитов во многом зависит от их способности подавлять образование ИЛ-1 и ИЛ-2, играющих важнейшую роль в реализации пролиферативных реакций. Известно, что ИЛ-1, синтезируемый активированными макрофагами и моноцитами, необходим для Т-клеточной генерации ИЛ-2, который, в свою очередь, лимитирует пролиферацию лимфоцитов [274]. In vitro гормоны коры надпочечников снижают продукцию ИЛ-1 макрофагами и угнетают их антигенпредставляющую функцию, а введение ИЛ-1 или макрофагальных клеток ослабляет или отменяет супрессивное действие кортикостероидов [408].

Глюкокортикоиды подавляют биосинтез ИЛ-2 лимфоцитами и пролиферативный ответ клеток селезенки мышей и лимфоцитов периферической крови человека, причем этот эффект может проявляться при физиологических концентрациях гормонов [295]. Добавление в культуры ИЛ-2 приводит к отмене этого торможения [262]. На этом основании предполагается, что гормоны снижают только образование, но не рецепцию ИЛ-2 на чувствительных к нему клетках [348]. Причиной торможения пролиферации лимфоцитов периферической крови человека в условиях дефицита ИЛ-2, вызванного фармакологическими дозами дексаметазона (от 100 нмоль/л до 1 мкмоль/л), является, по-видимому, недостаточный синтез РНК и задержка клеток в G1-фазе [231].

Хотя в сфере кортикостероидного влияния находится практически весь пул иммунокомпетентных клеток, лимфоциты многими рассматриваются как его основные мишени. На самом деле эта популяция чрезвычайно гетерогенна по чувствительности к глюкокортикоидам. Инъекции очень высоких доз гормонов (порядка 2,5—12,5 мг/мышь) оставляют резистентными часть лимфоцитов во всех лимфоидных органах: 5 % в тимусе, 20 % в селезенке, 80 % в костном мозгу [403]. Как Т-хелперы, так и Т-супрессо-ры, по-видимому, подвержены угнетающему влиянию, но чувствительность первых к фармакологическим дозам кортикостероидов неодинакова [234]. Некоторые авторы относят Т-супрессоры к наиболее чувствительным клеточным элементам, что подтверждается как данными культуральных экспериментов, так и при введении гормонов в организм или в условиях действия стрессорных факторов [209, 390]. Неодинаковая чувствительность разных клеточных популяций к глюкокортикостероидам может быть связана с различиями в количестве и аффинности их рецепторного аппарата [146] или особенностями гормональной регуляции клеточного метаболизма и мембранных механизмов, имеющих отношение к рецепции этих гормонов [157].

Гормоны коры надпочечников способны существенно изменять функции цитотоксических Т-лимфоцитов (НК – натуральные киллеры), осуществляющих лизис любых опухолевых клеток-мишеней аллогенной, ксеногенной или аутологической природы [282, 391], и изменять рецепторные функции иммунокомпетентных клеток, определяющие их взаимодействие с антигенами и другими иммунологически значимыми молекулами, что крайне важно для реализации иммунных процессов [146, 262, 433].

Проявление однотипных гормональнообусловленных сдвигов при стрессе прямо зависит от силы и экспозиции раздражения, т. е. от эффективной концентрации в крови эндогенных кортикостероидов. Так же как и при экзогенном гиперкортицизме, угнетение функции иммунной системы при стрессе связывают с подавлением активности Т-системы. В обоих случаях происходит уменьшение пула рециркулирующих Т-клеток, изменение удельного их количества, а значит, и соотношения: Т-клетки / В-клетки / макрофаги, что обусловливает снижение иммунологических процессов в целом. При длительном и выраженном стрессе подавлена пролиферативная активность Т-клеток.

Этот эффект наблюдали у людей и в экспериментах на животных при психоэмоциональном, болевом, травматическом, операционном и других видах стресса [347, 376]. Результирующая стрессиндуцированных изменений функциональной активности Т-лимфоцитов определяется степенью воздействия на основные субпопуляции этих клеток,т. е. функции Т-хелперов, Т-супрессоров и Т-киллеров. Как выяснилось, количество Т-хелперов при различных стрессорных ситуациях снижается [363] иногда на фоне повышения количества супрессоров и их активности [446], что приводит к снижению общей дееспособности Т-системы.

Однако при «физиологических» вариантах раздражения и в адаптивной фазе стресса происходит повышение количества Т-хелперов [339], что авторы считают нормальной реакцией на стресс. Одним из важных механизмов реализации стимулирующего влияния стресса на иммунологические процессы является подавление активности Т-супрессоров [183]. Согласно [254], эти клетки наиболее чувствительны к действию глюкокортикоидных гормонов. По мнению Б. А. Фролова [183], стрессорное угнетение активности супрессоров может приводить к нарушению регуляции функций иммунной системы, при котором повышение иммунологических реакций лежит в основе патологических процессов аллергического характера и аутоиммунных заболеваний [253, 410]. Частично стрессиндуцированные нарушения функций иммунной системы могут быть связаны и с изменениями активности В-клеток, а именно ингибированием процесса их пролиферации [363], снижением количества иммуноглобулинов в крови [104], понижением их продукции [278], уменьшением количества В-клеток в лимфоидных органах [297] и крови [413].

Судя по тому, какое огромное количество лимфоцитов ежедневно проходит через грудной проток, легко предположить, что бóльшая часть клеток лимфоидной системы постоянно рециркулирует. В течение 24-часового дренажа грудного протока крысы может быть собрано 109 лимфоцитов [134]. Эта величина почти равна общему числу лимфоцитов всех лимфатических узлов крысы. Однако даже длительный дренаж не обеспечивает элиминации всех лимфоцитов организма. Последнее свидетельствует о том, что помимо существования мобильного пула лимфоцитов имеется пул «оседлых» клеток. Поскольку при дренаже грудного протока в первую очередь происходит опустошение тимусзависимых зон лимфоидных органов, считают, что «оседлых» лимфоцитов больше среди В-клеток.

Прямые доказательства того, что В-клетки мигрируют медленнее Т-клеток, были получены в опытах с внутривенным введением чистых популяций Т– или В-клеток, меченных 3Н-уридином [411]. Постоянный обмен элементами между различными лимфоидными органами обеспечивает функционирование иммунной системы как единого целого. Это обусловливает высокие адаптивные возможности иммунитета, генерализацию иммунных реакций и иммунологической памяти с вовлечением всей системы, в каком бы месте тела ни возникло антигенное раздражение.

Факторы или механизмы, контролирующие способность лимфоцитов к рециркуляции, почти не изучены. Имеется ряд работ, свидетельствующих о важной роли гипофизадреналовой системы в процессах миграции и рециркуляции лимфоцитов. Введение крысам малых доз преднизолона (16 мкг/ч) или АКТГ (1 ЕД) снижало выход лимфоцитов в лимфу в 3 раза, не влияя на количество вытекающей из грудного протока лимфы [412]. У мышей гидрокортизон-ацетат в дозе 10–20 мг/кг вызывает угнетение миграции Т-лимфоцитов из тимуса и В-лимфоцитов из костного мозга [135].

В реакции лимфоидной системы на однократное и непродолжительное стрессорное раздражение различают 2 фазы. В первую фазу, которая длится 12 ч, в периферической крови наблюдается лимфопения, эозинопения и нейтрофилез, в тимусе и селезенке – снижение содержания клеток, в костном мозге – уменьшение количества зрелых нейтрофильных гранулоцитов, преходящее увеличение лимфоидных клеток («лимфоидный пик») и достоверный рост числа КОЕ [31]. К концу 1-х суток все неспецифические сдвиги нивелировались, и развивалась вторая фаза, где основные изменения наблюдались в лимфоидных органах. В костном мозге в этот период имела место активация эритроидного или гранулоцитарного ростков кроветворения с явлениями некоторой гиперплазии, и отмечалось снижение содержания лимфоидных клеток. В селезенке происходила нормализация числа лимфоцитов, а в тимусе продолжалась убыль клеток [31].

В течение 1–2 недель после однократного воздействия достаточно сильного стрессора система крови характеризуется повышенной резистентностью, когда повторное раздражение вызывает уже менее значительный ответ с использованием только легко мобилизуемых фондов зрелых клеток, без вовлечения в реакцию кроветворных органов [31].

Механизмы, регулирующие миграцию клеток при стрессе из лимфоидных органов, различны. Если убыль лимфоцитов в тимусе контролируется гормонами гипофизадреналовой системы, то их убыль в селезенке происходит без их участия. В специальных опытах было установлено, что уменьшение числа клеток в селезенке при стрессе предотвращается блокадой α-адренорецепторов. На основании этого было сделано заключение о том, что в ранний период стресс-реакции повышение тонуса симпатической нервной системы сопровождается возбуждением α-адренорецепторов в селезенке, что приводит к сокращению гладкой мускулатуры ее капсулы и выбросу в периферическую кровь большого числа Т– и В-лимфоцитов. По мнению П. Д. Горизонтова и др., поставляя в кровоток в ранний период стресс-реакции (6—12 ч) значительную долю различных типов лимфоидных клеток, селезенка играет роль органа «срочной помощи», в то время как тимус «отвечает» за восполнение пула Т-лимфоцитов, израсходованных в первую фазу стресса [31].

Одним из наиболее известных проявлений стресса является лимфопения. Сначала ее объясняли массовым разрушением лимфоцитов, затем блокированием их выхода из депо [50] и, наконец, выяснилось, что лимфопения в периферической крови развивается на фоне усиленного поступления иммунокомпетентных клеток из лимфоидных органов в кровоток [31]. Поскольку уровень лимфоцитов в периферической крови является результирующей двух процессов – поступления из мест пролиферации и ухода в места функционирования, сбалансированных при нормальном физиологическом состоянии организма, можно полагать, что лимфопения при стрессе является результатом усиленного выхода клеток из циркуляции.

Одним из мест, куда мигрируют лимфоциты крови при стрессе, является костный мозг. Этот процесс, очевидно, регулируется с помощью β-адренорецепторов симпатической нервной системы, поскольку применение β-блокаторов (обзидана) предотвращает поступление лимфоидных клеток в костный мозг при стрессе. Считается, что увеличение содержания лимфоидных клеток в костном мозгу в первую фазу стресс-реакции обогащает орган пластическими материалами и увеличивает его иммунокомпетентность [31].

При многократном воздействии стрессора реакция системы крови имеет определенные особенности. Изменения развиваются постепенно в течение трех периодов, соответствующих стадиям общего адаптационного синдрома. В первой стадии – тревоги, или иммобилизации, – уменьшается число иммунокомпетентных клеток в лимфоидных органах и содержание гранулоцитов и КОЕс в костном мозге. Изменения в периферической крови здесь не всегда выражены. Во второй стадии – резистентности – падение числа клеток прекращается. Наблюдается стабилизация сниженного уровня или даже некоторый рост их числа. В отдельных ростках фиксируются явления гиперплазии. В третью стадию – истощения – имеет место новое снижение содержания иммуноцитов в различных отделах лимфоидной системы и крови до уровня, нередко несовместимого с поддержанием жизни. Воспроизведение всех стадий, а также их продолжительность и выраженность стрессиндуцированного иммунодефицита зависят от силы, длительности и специфических особенностей действующего раздражителя [31].

Клинический подход. Для взаимной экстраполяции экспериментальных и клинических данных удобно использовать адекватную для обоих вариантов ситуацию с хирургической травмой. Объективность оценки иммунологических показателей при операционном стрессе диктуется следующими обстоятельствами: а) исследования проведены при плановых хирургических вмешательствах, поэтому подробно представлены исходные данные;

б) объем хирургической травмы можно количественно оценить; в) влияние сопутствующих воздействий сведено к минимуму.

В течение первых суток после хирургической травмы в циркулирующей крови отмечается снижение общего количества лимфоцитов, главным образом за счет Т-клеток, и увеличение нейтрофильных гранулоцитов [207, 222]. Влияние операционного стресса на способность лимфоцитов крови к морфологической трансформации и пролиферации в ответ на антигенный и митогенный стимулы исследовано на многих больных, подвергнутых большим или малым хирургическим вмешательствам. Практически во всех случаях операция сопровождается значительным и продолжительным падением синтеза ДНК in vitro и уменьшением числа клеток, трансформирующихся в бласты [402]. Торможение митогенного ответа лимфоцитов периферической крови в присутствии ФГА, Кон-А или ЛПС начинается уже через 2 ч, а возвращается к норме на 7—10-й день после операции.

При исследовании трансформации лимфоцитов на митогены до, через сутки, неделю и месяц после радикального хирургического лечения в общей группе из 35 обследованных больных не обнаружено значительных различий дооперационных и послеоперационных показателей. Пролиферация лимфоцитов была угнетена лишь у тех, кому произведены обширные полостные операции, у больных с массивной кровопотерей, получивших переливание крови, при продолжительности хирургического вмешательства более 2 ч. У 18 человек, составляющих данную группу, угнетение функциональной активности лимфоцитов коррелировало с величиной операционной травмы, не было связано с влиянием анестетиков и длилось на протяжении 4 недель [219].

Механизм подавления митогенного ответа лимфоцитов при операционном стрессе может быть связан с рядом одинаково возможных вариантов: а) иммуносупрессией за счет гиперсекреции глюкокортикоидных гормонов [16, 272, 365], б) активацией Т-супрессоров [182], в) наличием в сыворотке крови больных иммуносупрессирующих факторов [370], г) нарушением функции Т-клеток [54], д) появлением в циркуляции Т-клеток, слабо реагирующих на митогены, нарушением процессов кооперации клеток [354].

Взвесь мононуклеарных клеток периферической крови, исследованная через сутки после интраторакального хирургического вмешательства, имеет значительно меньшую активность в реакции зависимой от антител клеточной цитотоксичности (АЗКЦ – функция К-клеток), чем до операции [312]. Снижение цитолитической активности К-клеток крови сохранялось до 7–8 сут послеоперационного периода. Динамика уменьшения и восстановления активности натуральных киллеров (НК) у больных после грыжесечения такая же, как и у эффекторов АЗКЦ [365].

Таким образом, при хирургическом стрессе у человека происходит существенное угнетение реакций клеточного иммунитета. Восстановление показателей идет в следующей последовательности: раньше всего нормализуется количество циркулирующих лимфоцитов, затем восстанавливается реактивность на поликлональные митогены и уровень К-клеток и НК, т. е. клеточных эффекторов, имеющих прямое отношение к противоопухолевой резистентности организма.

Другой важный аспект, вытекающий из результатов исследований, – понятие о степени иммунологического риска. Первые 2–3 недели являются наиболее опасными в плане возможных послеоперационных инфекционных осложнений. Поэтому при проведении тяжелых операций, связанных со значительной травмой и кровопотерей, следует применять ряд патогенетических средств, предупреждающих или ограничивающих развитие стресс-реакции, или использовать препараты, направленные на восстановление сниженных функций иммунной системы.

Существует три принципиальных подхода к предупреждению отрицательных последствий влияния стресса на иммуногенез.

Первый из них основан на применении воздействий, ограничивающих возможность развития нефизиологических (патологических) форм стресса. Согласно [102], эндогенные антистрессорные механизмы существуют на разных уровнях организации регуляторных систем – от центрального (мозгового) до клеточного. Например, ограничение стрессиндуцированного подавления активности натуральных киллеров достигается введением таких тормозных метаболитов, как гамма-аминомасляная кислота и пептид дельтасна [103]. Восстановление угнетенного в результате стресса иммунного ответа наблюдается при применении глутаминовой кислоты [160]; эффективность субстанции Р в этих условиях характеризуется отсутствием атрофии тимуса, увеличением количества антителопродуцентов, нормализацией активности макрофагов перитонеального экссудата [181].

Вещества центрального и периферического адреноблокирующего действия, прерывающие развитие стрессорной реакции на уровне α– и β-адренергических систем, предотвращают клеточное опустошение селезенки и миграцию лимфоцитов в костный мозг [56]. Антистрессорным и одновременно иммунокорригирующим действием обладают нейропептиды. Так, опиоидные пептиды подавляют выделение катехоламинов в мозгу [235], мет-энкефалин ингибирует высвобождение АКТГ [381], а эндогенные опиоиды способствуют снижению гиперкортицизма [420]. Адаптация к стрессорным нагрузкам и гипоксии также нивелирует отрицательные последствия действия стресса на иммунную систему [105]. Очевидно, к числу подобных способов оптимизации стресса можно отнести аутотренинг и другие меры психотерапии, направленные на оптимизацию реакций организма на различные стрессорные ситуации.

Второй способ базируется на минимизации гуморальных составляющих уже возникшего стресса. Он предполагает использование препаратов, снижающих, компенсирующих или блокирующих катаболическое действие глюкокортикоидов, эффективно повышающих ингибированные стрессом иммунологические реакции. В этих целях успешно применяют и препараты, влияющие на метаболизм клеток, – аргинин [217], сукцинат [81] и токоферол [104].

Третий путь коррекции стрессиндуцированного иммунодефицита предполагает использование средств, адресованных непосредственно клеткам-мишеням иммунной системы, через прямое воздействие на иммуноциты или через стимуляцию интраиммунных механизмов регуляции с помощью интерферона, ИЛ-1, ИЛ-2, а также индукторов продукции этих медиаторов [285, 318]. Основанием для их применения служат данные о способности ИЛ-1 [291] и ИЛ-2 [63] восстанавливать иммунологическую реактивность, подавленную глюкокортикоидами, и факты, свидетельствующие о том, что механизм стрессовой депрессии активности НК связан с дефицитом эндогенного интерферона [273] или нарушением синтеза интерлейкина-2 [174]. Использование ронколейкина (рекомбинантный дрожжевой ИЛ-2 человека) при термической травме (ожоговая болезнь) приводит к увеличению общего количества лимфоцитов, Т-клеток, снижению супрессоров, циркулирующих иммунных комплексов, антителобляшкообразующих клеток, что позволяет более эффективно нормализовать показатели клеточного и гуморального иммунитета [116]. Согласно [268], введение ИЛ-2 перед операцией приводит к повышению функциональной активности Т-лимфоцитов и существенному увеличению экспрессии маркеров CD3 (Т-клеточный рецептор) и CD25 (рецептор ИЛ-2), что нивелировало иммуносупрессивные эффекты хирургического вмешательства и позволило избежать последующих осложнений.

В качестве профилактического средства ронколейкин был использован в фтизиопульмонологии для подготовки больных с прогрессирующим фиброзно-кавернозным туберкулезом к операции. Трехкратное введение препарата в дозе 1 млн МЕ с интервалом в 2 дня привело к норме различные показатели клеточного и гуморального иммунитета, влияя как на число, так и на функциональную активность зрелых Т-лимфоцитов (CD3), Т-хелперов (CD4), НК-клеток (CD16), Т-лимфоцитов с рецептором к ИЛ-2 (CD25) и др. Позитивные сдвиги в иммунном статусе больных сохранялись до момента операции. Обнадеживающие результаты получены при предоперационной подготовке больных для аортокоронарного шунтирования. Иммунотерапевтическое лечение ронколейкином больных с гастродуоденальными кровотечениями нивелирует признаки постгеморрагического иммунодефицита, что обеспечивает успешное проведение плановых операций. Применение ронколейкина у онкологических больных перед операцией способствовало устранению иммунодефицита, что позволило избежать послеоперационных осложнений и снизить вероятность метастазирования. Повторные курсы иммунокорригирующей терапии обеспечили стабилизацию процесса в течение 8 месяцев при стойкой нормализации показателей клеточного иммунитета [268].

Таким образом, взаимоотношения между стрессом и иммунитетом весьма сложны и многогранны. Они становятся все более ясными по мере углубления и расширения наших знаний о природе и механизмах стресса и иммунитета, но уже сейчас можно согласиться с представлением, что «стресс и иммунитет – общебиологические категории. Их общность определяется их единством: в ряде своих существенных проявлений они реализуются сочетанно и друг через друга. Иммунологические реакции индуцируются стрессорными воздействиями, а в комплексе процессов, осуществляющих весь сложный синдром стресса, определяющее значение принадлежит реакциям иммунитета» [90].

4.3. Тиамин и иммунитет

Влияние на иммунный статус. Судя по доступным источникам, роль тиамина в иммуногенезе до сих пор изучалась в трех направлениях: 1) воздействие на резистентность организма к инфекциям; 2) влияние на антителообразование; 3) способность витамина видоизменять реактивность организма к возбудителям.

Клиницисты давно заметили, что многие инфекционные заболевания сопровождаются развитием тиаминовой недостаточности [99]. Устранение витаминодефицита с помощью парентерального введения тиамина при ряде инфекций ускоряло процесс выздоровления больных [99]. В эксперименте также отмечено снижение резистентности В1-гиповитаминозных животных к вирусу гриппа PR-8 [315], вакцине из палочек Флекснера и сублетальным дозам палочки Борде-Жангу [37]. Витаминная нагрузка здесь оказывала благоприятный корригирующий эффект. Ежедневное парентеральное введение 0,5–1 мг витамина В1 в течение месяца способствовало повышению приобретенной устойчивости к туберкулезу у морских свинок после туберкулезной вакцинации [63]. У крыс тиамин в суточной дозе 5 мкг стимулировал развитие невосприимчивости к аскаридозу [37].

Показано, что тиамин может влиять как на неспецифические (фагоцитоз, активность комплемента и т. д.), так и специфические (синтез антител) факторы иммунитета.

У гиповитаминозных по В1 крыс фагоцитарная активность лейкоцитов in vitro снижена [137]. Введенный in vivo тиамин в дозе 5 мг/кг стимулировал фагоцитоз гранулоцитами дизентерийной палочки и снимал его торможение, вызванное применением соответствующих ингибиторов (тиопентал, диплацин, левомицетин, гидрокортизон и др.) [193]. Однако в литературе имеются сведения и об отсутствии влияния избытка или недостаточности тиамина в организме животных на активность фагоцитоза [259].

Результаты изучения влияния витамина В1 на активность комплемента тоже неоднозначны: одни авторы находят снижение его титра при пищевом В1– гиповитаминозе [441], другие это отрицают [214], равно как и стимулирующее действие тиамина при его дополнительном введении [36].

Аналогичная поляризация мнений существует и в вопросе о взаимосвязи различной обеспеченности организма тиамином с образованием антител. С одной стороны, есть данные, что В1-гиповитаминоз подавляет продукцию антител к пневмококковым инфекциям у мышей [443], у пациентов, иммунизированных Bacterium tularence [366], и у крыс к N. Muris [435]. Титры антител В1– гиповитаминозных мышей, зараженных живой дизентерийной культурой Флекснеровского типа, оказались значительно сниженными [37]. Недостаточность витамина В1 вызывала умеренное ослабление продукции гемагглютининов у крыс в ответ на введение человеческих эритроцитов [214] и эритроцитов барана [32]. С другой стороны, в опытах с «парным кормлением» показано, что исключение витамина В1 из пищи не сопровождается заметным изменением образования нейтрализующих антител у мышей, вакцинированных вирусом энцефалита [392].

Не было обнаружено влияние тиаминовой недостаточности на антителопродукцию у крыс, иммунизированных эритроцитами барана при сравнении с контролем на «авитаминозное голодание» [417]. В1-дефицитные крысы отвечали адекватным синтезом антител на иммунизацию дифтерийным анатоксином [214]. Пищевая недостаточность тиамина вызывала несущественную редукцию в способности образовывать агглютинины у крыс, иммунизированных вакциной, приготовленной из убитых культур Corinebacterium Kutscherl [451]. У контрольных и В1-гиповитаминозных крыс иммунный ответ на заражение вирусом гриппа PR-8 был одинаковым [214].

Характер влияния экзогенного тиамина на антителообразование, по данным разных авторов, неоднозначен. Одни считают, что тиамин, безусловно, активирует продукцию антител, другие не разделяют это представление или принимают его с оговорками. Десятидневное введение 300 и 1500 мкг тиамина per os стимулировало образование всех видов антител, особенно гемолизинов, у крыс, находившихся на казеиновой диете и подвергнутых внутрибрюшинной иммунизации эритроцитами барана, причем действие витамина проявлялось преимущественно во время продуктивной фазы иммуногенеза [32]. У крыс с аналогичной антигенной нагрузкой внутрибрюшинно введенный тиамин в дозе 400 мкг усиливал синтез антител и существенно ослаблял иммунодепрессивный эффект аналогов пуриновых оснований (6-меркаптопурина и азатиоприна) [82].

Под влиянием витамина В1 у детей нарастали титры лизоцима, антистрептолизинов и антистафилолизинов [249]. При 18-дневной экспозиции тиамин в дозах, равных суточной профилактической дозе для человека, повышал антителообразование у кроликов, иммунизированных культурой В. paracoli [140]. Отмечено стимулирующее влияние В1-гипервитаминоза на продукцию гемагглютининов у кроликов при иммунизации их дизентерийными антигенами [1]. В1– витаминизация усиливала образование антител у морских свинок, зараженных A. Lumbricoides [37]. Парентеральное введение тиамина в дозе 60 мкг приводило к более интенсивной наработке преципитинов у морских свинок, иммунизированных лошадиной сывороткой [37].

В противовес этому имеются данные о том, что введение животным в течение длительного времени избыточных количеств тиамина (по 2 мл 6 % раствора и 0,25 мл 2 % раствора) снижало функциональную активность важнейших механизмов естественного иммунитета (фагоцитоза нейтрофилов, бактерицидной активности сыворотки крови, пропердина и т. п.) у кроликов и мышей [117].

Кроме того, в ряде работ показан дифференцированный дозозависимый эффект тиамина на антителообразование. Так, установлено стимулирующее влияние витамина В1 в дозе 25 мкг и угнетающее в дозах 100 и 300 мкг на выработку антител у мышей, иммунизированных дифтерийной вакциной [89]. У крыс, иммунизированных эритроцитами барана, многократное введение тиамина из расчета 100 мкг на 100 г веса стимулировало накопление антителообразующих клеток в лимфоидных органах животных. Нагрузка большими дозами витамина (400 мкг на 100 г веса в день) тормозила образование этих клеток [83].

Как видно из приведенных примеров, данные, касающиеся влияния тиамина на продукцию иммунных антител, весьма противоречивы и явно недостаточны для тех или иных обобщений.

Механизмы иммуноактивности тиамина. Поскольку синтез антител – это синтез иммуноглобулинов, для которого необходимы те же условия, что и для синтеза белка вообще (наличие матриц ДНК и различных РНК, соответствующих ферментов, субстратов и энергии), иммуноактивность тиамина разные авторы обычно рассматривают с учетом этих биохимических составляющих иммуногенеза и строго в рамках коферментного механизма действия витамина.

Согласно [38], самые общие связи между обеспеченностью организма тиамином и иммуногенезом проявляются уже в том, что В1-авитаминоз сопровождается снижением аппетита и развитием алиментарного истощения, тяжесть которого зависит от степени недостаточности тиамина, а иммуногенез в целом и его парциальные реакции в частности весьма чувствительны к дефициту белка [139].

Нарушение бактерицидной активности макрофагов, полученных от авитаминозных животных [292], торможение у них антителогенеза при использовании корпускулярных антигенов [95], а также способность витамина активировать фагоцитоз у крыс в самых разных условиях (на фоне торможения ЦНС и синаптической передачи нервных импульсов, при гиперкортицизме, эпинефрэктомии, спленэктомии и т. п.) рассматриваются как совокупность фактов, свидетельствующих о прямом действии тиамина на иммунокомпетентные клетки [38].

Считается, что торможение образования антител в условиях В1-недостаточности может быть обусловлено выпадением функции тех ферментных систем, которые нуждаются в ТДФ. Общепринято, что ведущим биохимическим дефектом в картине В1-авитаминоза является снижение активности транскетолазы [126], которая обеспечивает пентозофосфатами синтез нуклеиновых кислот. В свете данных об усилении синтеза белка и нуклеиновых кислот в ходе иммуногенеза [184] и фактов, что коферментные формы витамина В1 способны in vivo усиливать синтез ДНК в крови человека, собаки и крысы, причем пропорционально концентрации ТДФ [332], делается вывод, что тиамин, очевидно, является неспецифическим стимулятором иммуногенеза. Отсюда угнетение или активация антителообразования якобы объясняется наличием функциональной связи между обеспеченностью организма тиамином и ДНК-РНК-зависимым синтезом иммунных белков [38].

Соответственно развитие атрофии тимуса [417] и лимфопении [292] у животных с прогрессирующим пищевым авитаминозом некоторые авторы напрямую связывают с угнетением тиаминзависимой пролиферации лимфоидной ткани [38], ссылаясь на то, что нагрузка здоровых животных витамином В1 стимулирует накопление антителообразующих клеток в лимфоидных органах [140].

Сильным аргументом в пользу коферментной версии иммуноактивности тиамина, в принципе, могли бы служить иммунодепрессантные эффекты его структурных аналогов, способных образовывать ложные коэнзимы, блокирующие витаминзависимые ферменты. Такие данные получены в отношении окситиамина, который начиная с 1941 г., когда он был впервые синтезирован из тиамина [162], и до недавнего времени считался классическим антивитамином. Окситиамин в дозе 400 мг/кг вызывает инволюцию тимуса [73] и угнетает продукцию антител у крыс во время индуктивной фазы первичного иммунного ответа на человеческий гамма-глобулин и эритроциты барана. Согласно [38], иммунодепрессантное действие окситиамина связано с вмешательством антивитамина в обмен нуклеиновых кислот и белков через снижение уровня фосфорилированных пентоз в лимфоидной ткани, поскольку ингибирование транскетолазы сопровождалось замедленным нарастанием содержания антигамма-глобулинов в крови у В1-авитаминозных животных.

Однако впоследствии оказалось, что окситиаминовые эффекты на самом деле являются сильным аргументом против коферментного механизма, поскольку могут быть воспроизведены оксипиримидином – небольшим фрагментом молекулы окситиамина без тиазоловой части, лимитирующей связывание антивитамина и антикофермента (соответственно витамина и кофермента) в активных центрах тиаминпирофосфокиназы и витаминзависимых ферментов [123]. Этим фрагментом может быть обусловлен весь спектр биологического действия ОТ и механизмы его опосредования. Дело в том, что при нормальных тканевых значениях pH = 7,0–7,2, оксипиримидин подвергается лактим-лактамной таутомерии [128], в результате которой превращается в одного из членов биологически активного семейства оксопиримидинов, а именно – монооксопиримидин. Диоксопиримидин – это урацил, 5-фторпроизводное которого является сильнейшим канцеростатиком – ингибитором синтеза нуклеиновых кислот [123]. Триоксопиримидин – это барбитуровая кислота, 5-этил-5-изоамилпроизводное которой – амитал-Na широко используется в митохондриологии как дыхательный яд [165]. Тетраоксопиримидин – это аллоксан, мощное диабетогенное средство [5]. Поскольку ОТ в тканях фактически существует как 5-тиазолилметил-производное оксопиримидина [128], он в какой-то мере может быть наделен всем букетом свойств этого семейства.

Действительно, имеются сведения, что ОТ угнетает синтез нуклеиновых кислот [185], in vitro действует как ингибитор дыхания [141], а in vivo вызывает диабет [11]. Согласно существующим представлениям, диабетогенное влияние аллоксана реализуется в β-клетках поджелудочной железы через снижение уровня восстановленных тиолов, необходимых для синтеза инсулина [343]. По-видимому, аналогичным действием обладает и ОТ, который достоверно снижает тканевое содержание быстрореагирующих SH-групп [141]. Введение ОТ in vivo интактным крысам (6 дней – по 4 мг/кг, на 7-й день – 200 мг/кг) сопровождалось падением уровня иммунореактивного инсулина в крови уже в первые 2 ч после завершающей нагрузки (с 19,4±3,5 ме/мл·10—3 в контроле до 11,2±0,8 ме/мл·10—3 в опыте; p<0,05) [21].

Идеология антикоферментного механизма лежит в основе многочисленных попыток вывести ОТ на орбиту практического использования в медицине. Перспективными считаются следующие области применения этого соединения: химиотерапия рака, где предполагается использовать цитостатическое действие ОТ [176], и коррекция аутоиммунной патологии – рассеянного склероза, где привлекают иммунодепрессантные эффекты ОТ [28].

Все эти эффекты, без сомнения, наличествующие в спектре биологического действия ОТ, по мнению авторов, реализуются следующим образом: первичное специфическое ингибирование ТК блокирует пентозофосфатный цикл, что приводит к прекращению поставки 5-фосфорибозилпирофосфата, необходимого для биосинтеза РНК (канцеростатическое и иммунодепрессантное действие). Однако можно легко показать, что вышеперечисленные сдвиги к антикоферментному механизму никакого отношения не имеют: канцеростатическим действием обладают ряд производных ОТ, которые не угнетают ТК [123]; иммунодепрессантное действие, т. е. инволюция вилочковой железы, имеющая место под влиянием ОТ [73], устраняется адреналэктомией [74], которая не реактивирует ТК [195].

Хотя in vivo и in vitro (в культуре клеток) ОТ может действовать как цитостатик, наподобие 5-фторурацила [123] или дыхательного яда [141], не исключается здесь и аллоксаноподобное действие [110]. Известно, что у аллоксандиабетических животных не удается перевить опухоли, а у животных-опухоленосителей введение аллоксана вызывает их обратное развитие [195]. Дело в том, что раковые клетки, содержащие на своей поверхности гораздо больше рецепторов инсулина, чем соматические [340], нуждаются в нем как в факторе роста [336]. Культуральные бессывороточные среды для пассажа раковых клеток обычно содержат инсулин [387]. В экспериментах на мышах Свисс и индийских песчанках показано, что диабет защищает их от опухолей печени и молочной железы, обусловленных канцерогенами [300].

Аналогичным образом обстоит дело и с аутоиммунной патологией. Увеличение клеточного пула активных лимфоцитов в крови зависит от триггерной роли инсулина, который инициирует переход G1 – S в их клеточном цикле [132]. Интересно, что лимфоциты экспрессируют на своей поверхности рецепторы к инсулину только при их активации [308]. В покоящихся клетках этих рецепторов либо вообще нет, либо их очень мало [308, 340]. Антигенная стимуляция (в том числе аутоантигенами) приводит к появлению гормональных рецепторов, что отражает процесс дифференциации клетки и свидетельствует о приобретении ею компетентности для ответа на стимулы, специфические для этих рецепторов [433].

Одной из характеристик вступления лимфоидных клеток в стадию покоя служит исчезновение рецепторов к инсулину. Инсулин предотвращает переход клетки в эту стадию [341]. Стимулирующий эффект инсулина проявляется прежде всего в отношении цитотоксических лимфоцитов [406], которые лимитируют аутоиммунный процесс. Гормон усиливает бластогенную реакцию на алло-антигены в смешанной культуре лимфоцитов [407]. Эти данные свидетельствуют о том, что инсулин является одним из ростовых факторов, поддерживающих лимфоидные клетки в состоянии высокой способности реагировать на антигенные стимулы [405]. У животных с хроническим аллоксановым диабетом описана атрофия вилочковой железы [397], где лимфоциты созревают и приобретают иммунокомпетентность. Следовательно, дефицит инсулина будет подавлять аутоиммунные реакции и, в частности, лимфоцитарную аутоагрессию в отношении нейронов головного мозга, что составляет патогенетическую основу рассеянного склероза.

В работах Н. Фабриса [178] отмечены иммунодефициты у молодых крыс с экспериментальным диабетом, вызванным удалением поджелудочной железы или введением аллоксана. Способность к синтезу антител в ответ на различные антигены у них сохранялась, тогда как клеточные иммунные ответы, такие, как реакция на фитогемагглютинин, реактивность смешанной культуры лимфоцитов и отторжение аллотрансплантата кожи были резко ослаблены. В лимфоидных тканях, особенно в тимусе и тимусзависимых областях, отмечалось уменьшение числа клеток. Кроме того, у этих животных было резко замедлено восстановление трансплантационного иммунитета, подавленного большими дозами кортизона. Активность иммунной системы у крыс с диабетом удавалось полностью восстановить инъекциями инсулина [178]. Многие метаболические эффекты ОТ снимаются адреналэктомией, что указывает на их опосредование действием стрессорных гормонов кортикостероидов и катехоламинов. Это касается активации фосфатаз, тиамин-пирофосфатазы, индуцирования вторичного гиповитаминоза B1 [139], инволюции вилочковой [74], щитовидной и половых желез [266]. Отсюда ясно, что стрессогенное действие ОТ необходимо учитывать при анализе перспектив его клинического использования. Для этого ОТ вводили крысам по схеме, имитирующей принятое в лечебной практике курсовое назначение препаратов: ежедневные подкожные инъекции по 12,5 мг/кг (эквивалент лечебной дозы [127]) через 3 ч и 100 мг/кг на ночь. Цель такого режима нагрузок состояла в том, чтобы поддерживать в организме животных на всем протяжении опыта эффективные концентрации ОТ. Результат опыта: через 8—10 сут у крыс появилась кровь в кале, а к концу второй недели эксперимента все животные погибли. На вскрытии обнаружены гипертрофия надпочечников, атрофия тимуса, многочисленные язвы желудочно-кишечного тракта, увеличение массы сердца. Следовательно, гибель животных наступила на фоне манифестации стресса и вероятной ее причиной была острая сердечная недостаточность [431].

Исходя из фактов противоположного влияния витамина и антивитамина на обмен веществ и механизмы его регуляции [127], легко предположить, что стрессогенное действие ОТ даже само по себе должно приводить к стероидозависимой иммуносупрессии, а обусловленные инсулином антистрессорные эффекты тиамина [430] – к иммунорегуляции.

Разноречивость приведенного материала не позволяет сделать акцентированное обобщение по иммуноактивности тиамина, но дает возможность обозначить приоритетные направления ее дальнейшего анализа. Отталкиваясь от фактов угнетения иммунных реакций у авитаминозных животных, сейчас более или менее определенно можно говорить только о вероятности иммуномодулирующего действия тиамина. Что касается причин иммуноактивности витамина В1, то имеющийся материал свидетельствует о большой проблематичности коферментного механизма влияния тиамина на иммуногенез in vivo (абсолютно несовместима с ним дозовая разнонаправленность эффектов), а это автоматически ставит вопрос о вероятности его опосредования.

Попытки объяснить иммуноактивность тиамина опосредующими влияниями предпринимались и ранее. Например, исходя из данных о снижении уровня ацетилхолина в нервной ткани В1-гиповитаминозных животных [27], некоторые авторы считают, что тиамин опосредованно через генерацию ацетил-КоА из углеводов участвует в синтезе ацетилхолина [38], который является активатором антителообразования [37]. Показано, что накопление ацетилхолина стимулирует пролиферацию иммунокомпетентных клеток [202], а блокада м-холинореактивной системы снижает интенсивность иммунной реакции [39]. Но данное мнение вряд ли можно признать корректным, поскольку, как и другие соединения, содержащие четвертичный азот, тиамин обладает ганглиоблокирующими свойствами.

В опытах с перфузией сердца показано, что тиамин является антагонистом ацетилхолина [223]. Этот антагонизм проявляется уже при относительно небольшой концентрации витамина В1 в перфузате (10—5 М) и возрастает при ее увеличении. Установлено, что в механизме антагонизма тиамина с ацетилхолином при их воздействии на сердце имеют место конкуренция за места связывания, угнетение синтеза медиатора и усиление его распада за счет активации холинэстеразы в сердце, причем решающую роль здесь играет тиаминовый блок н-холинорецеп-торов [361]. Следовательно, для ацетилхолинового механизма опосредования, по идее, больше подходит иммуносупрессорное, чем иммуностимулирующее, действие тиамина, а это уже противоречит большинству имеющихся фактов.

Учитывая вышеприведенные данные по окситиамину, наиболее перспективным направлением в плане расшифровки механизмов иммуноактивности тиамина может быть анализ его антистрессорных и инсулиногенных свойств.

5.1. Тиамин и стрессорная гипертрофия надпочечников

Феномен прижизненных флуктуаций размеров клеток и их ядер известен давно. Еще в 30-х годах ХХ в. В. Якоби выявил некую кратную функцию колебаний их объема. Подвергая вариационно-статистическому анализу большие массивы данных кариометрических исследований, он установил, что кривые распределения размеров ядер во многих случаях имеют несколько максимумов, абсолютные величины которых относятся друг к другу в пропорции 1:2:4:8 и т. д. На этом основании В. Якоби сделал вывод, что рост ядер, а следовательно, и клеток происходит путем многократного удвоения их объема [319, 320]. Так был сформулирован достаточно общий «закон ритмического роста клеток» или «закон ритмического удвоения объема ядер», отражающий, как оказалось позже, полиплоидизацию соматических клеток в процессе развития организма [321].

Однако вскоре выяснилось, что существуют и отклонения от этого закона, выражающиеся в иных пропорциях роста клеток, при которых вершины вариационных кривых занимают промежуточное положение между кратными максимумами, постулируемыми схемой Якоби [9, 79]. Поскольку подобные сдвиги кариограмм были зафиксированы при действии ультрафиолетовых лучей [442] и некоторых гормонов, Е. Вермель связал их с изменением функционального состояния клеток-мишеней.

Полемизируя с Е. Вермелем, В. Якоби пытался вначале объяснить обнаруженные оппонентами отклонения от ожидаемых величин объемов ядер наличием изменчивости ядер внутри одного класса [320], а позже тем, что изменения функционального состояния клеток все равно ведут к развитию полиплоидных клеточных элементов [321].

В свою очередь Г. Хертвиг предложил совершенно иной вариант объяснения, который заключается в том, что, по его мнению, в зависимости от функционального состояния клетки ее ядро может впитывать жидкость из цитоплазмы до тех пор, пока уже не объем, а поверхность ядра удвоится. Исходя из элементарных геометрических расчетов он показал, что при удвоении поверхности ядра его объем увеличится не в 2, а в  раза, что по отношению к двукратному объему ядер следующего класса составит: , т. е. в этом случае имеет место формирование промежуточного класса ядер с увеличением объема всего в 1,4 раза [311].

Эта идея нашла свое выражение и дальнейшее развитие в концепции о так называемом набухании и сморщивании ядер клеток при усилении и ослаблении их органоспецифической функции – выработка секретов и гормонов, нервная деятельность, мышечное сокращение и т. п. Согласно А. Беннингхофу, при усилении функциональной активности клеток белки их кариоплазмы подвергаются усиленному окислению и распаду, вследствие чего общее количество частиц в ядре возрастает, осмотическое давление повышается и объем ядра увеличивается на 30–40 % за счет насыщения кариоплазмы водой. Напротив, при угнетении жизнедеятельности клеток размеры частиц ядерных коллоидов увеличиваются, осмотическое давление внутри ядра падает, и ядро несколько уменьшается за счет отдачи воды в цитоплазму [224].

Если описанные флуктуации размеров ядра специализированной клетки носят функциональный характер и зависят от объема выполняемой ею работы, это означает, что они должны быть прямо связаны с функциональным циклом клетки (активность – покой), который определяется генетически детерминированными суточным и сезонным ритмами, а также частотой падающей на нее рабочей нагрузки. Действительно, уже давно известно, что у крыс и мышей ночью в период бодрствования ядра клеток печени [250], почек [335], коры надпочечников [385] и других тканей гораздо крупнее, чем днем, когда животные спят. Отмечены сезонные колебания величин ядер кортикоцитов у крыс [385] и морских свинок [263].

Исходя из того, что синхронизация суточных и сезонных биоритмов осуществляется стрессорными гормонами [17], которые выполняют роль своеобразного метронома биологических функций, можно было ожидать, что объем ядер клеток органов-мишеней должен ежечасно и сиюминутно лимитироваться напряженностью гормонального фона.

По данным Е. Тонуцци, активация гипофизадреналовой системы при моделировании стресса (голод, охлаждение, введение дифтерийного токсина и др.) приводит к резкому увеличению размера клеток пучковой зоны коры надпочечников и укрупнению их ядер. Угнетение этой системы путем экстирпации гипофиза дает противоположный эффект. У гипофизэктомированных животных аналогичные стрессорные раздражения уже не активируют адреналовые железы и соответственно не вызывают увеличения кортикоцитов и их ядер [423].

Сейчас твердо установлено, что острая стрессорная гипертрофия пучковой зоны коры надпочечников осуществляется за счет гипертрофии клеток, которая сопровождается ростом размера их ядер [424]. Увеличение объема ядер в большей степени коррелирует с нарастанием стероидогенеза, чем гипертрофия клеток, и поэтому используется в качестве морфологического маркера для оценки функционального состояния надпочечников [377]. У крыс при перегревании ядра кортикоцитов начинают увеличиваться уже через час после начала опыта, достигая максимума через 12 ч [337]. После однократной инъекции АКТГ гипертрофия ядер развивается через 6–9 ч [206].

Повышение функциональной активности коры надпочечников, как и других медленно обновляющихся органов, в которых отсутствует полиплоидия [190], приводит к увеличению среднего объема ядер кортикоцитов и к сдвигу вариационных кривых вправо [263, 385]. Согласно [71], распределение объема ядер по классам в пучковой зоне молодых и взрослых крыс на кариограммах представлено всегда одновершинными кривыми. Это свидетельствует о том, что все ядра клеток пучковой зоны являются диплоидными и что гипертрофия ядер с возрастом не сопровождается увеличением их плоидности. Одновершинный характер кривых распределения размера ядер в различных зонах коры надпочечников крыс и мышей описан многими авторами [314, 344]. Что касается полиплоидных кортикоцитов, то они обнаружены у коз [367] и белоногих хомячков [261].

В ряде работ, где проводилось прямое измерение уровня ДНК, была доказана диплоидность ядер кортикоцитов, причем введение АКТГ приводило к увеличению их размеров, но не изменяло характера плоидности [317, 389]. Развитие полиплоидных клеточных элементов в результате изменения их функционального состояния, что предполагал В. Якоби [321], здесь маловероятно, поскольку полиплоидия – это кратное увеличение полных наборов хромосом сверх диплоидного набора, а в принятых условиях обнаружена обратная зависимость между образованием стероидов и синтезом ДНК в надпочечниках крысы после стимуляции АКТГ [232]. Считается, что повышение внутриклеточной концентрации цАМФ под влиянием кортикотропина влечет за собой подавление синтеза ДНК и интенсификацию синтеза кортикостероидов [383].

Цитологические измерения в наших опытах производились в левом надпочечнике (правый использовался для электронномикроскопических исследований). В 10 часов утра сразу после декапитации крыс и извлечения надпочечников левый из них разрезали пополам, фрагменты маркировали и фиксировали в 10 % формалине. После спиртовой проводки, обезвоживания и заливки материала в парафин изготавливали гистологические срезы, которые окрашивали гематоксилином и эозином.

Кариометрия проводилась с помощью телевизионной измерительной системы для исследования биологических объектов, разработанной и изготовленной в НИИ физико-химических проблем при Белгосуниверситете, и компьютерной программы АСТА-5, основанной на принципе преобразования оптического изображения объекта с микроскопа в видеосигнал, который с помощью устройства ввода изображения оцифровывается и вводится в память ЭВМ для последующего выделения из него информации о геометрических параметрах объекта (периметр, диаметр, площадь, объем). В каждом наблюдении на дисплее обводились курсором 100 ядер кортикоцитов при увеличении объектива 20. Результаты компьютерной обработки исходной телеметрии ядер суммированы на рис. II-1, II-2, II-3.

Для изучения распределения спонгиоцитов с разным диаметром ядер нами условно выделено 5 групп клеток с 1 мкМ интервалом в размерах ядер. Таким образом к 1-й группе отнесены клетки с диаметром ядер до 4 мкМ включительно; ко 2-й – от 4 до 5 мкМ; к 3-й – от 5 до 6 мкМ; к 4-й – от 6 до 7 мкМ; к 5-й – клетки с ядром, превышающим 7 мкМ.

Итак, что же получилось? При моделировании иммобилизационного стресса по Г. Селье на высоте раздражения (экспозиция 24 ч) были выявлены типичные кариометрические признаки диплоидности кортикоцитов: одновершинность вариационных кривых объема ядер клеток пучковой и сетчатой зон коры надпочечников крыс и их сдвиг вправо относительно аналогичных кривых, построенных для контрольных животных (рис. II-1). Высота пиков увеличения размера ядер у иммобилизованных крыс была в 1,3–1,4 раза больше, чем у интактных животных. Как указывалось выше, такая пропорция увеличения размера, согласно геометрическим расчетам, свидетельствует об удвоении поверхности и характеризует активное функциональное состояние ядра [311]. По мнению О. Кириллова, в коре надпочечников, где все ядра являются диплоидными, функциональная гипертрофия представляет основную форму увеличения их объема [72].

Если стрессорное раздражение крыс проводилось на фоне введения тиамина (подкожные инъекции по 200 мг/кг за сутки до начала иммобилизации и за 2 ч до забоя животных), то, как видно из рис. II-1, ядра кортикоцитов укрупняются уже в значительно меньшей степени (увеличение всего в 1,15 раза по сравнению с контролем), а вариационные кривые их объема «дрейфуют» на кариограмме в обратную сторону, т. е. влево от кривых, характеризующих ситуацию при иммобилизационном стрессе данной экспозиции. Исходя из имеющихся в литературе данных о том, что изменение диаметра ядер в коре надпочечников, как правило, синхронизируется с изменением клеточных размеров [46], т. е. гипертрофия ядер является достоверным индикатором гипертрофии клеток [373], можно заключить, что витамин В1 уменьшает гипертрофию кортикоцитов при иммобилизационном стрессе.

Рис. II-1. Распределение групп спонгиоцитов пучковой зоны коры надпочечников крыс с разным диаметром ядер: 1 – до 4 мкМ; 2 – от 4 до 5 мкМ; 3 – от 5 до 6 мкМ; 4 – от 6 до 7 мкМ; 5 – выше 7 мкМ. А – контроль, Б – иммобилизационный стресс, В – тиамин + иммобилизационный стресс

Из данных, представленных на рис. II-2, следует, что степень гипертрофии ядер кортикоцитов в разные сроки опыта не была одинаковой. Прогрессивное укрупнение ядер имело место до 24 ч опыта, причем с большей скоростью нарастание их объема происходило в первой половине этого срока. В следующие сутки (между 24 и 48 ч) иммобилизации размер ядер уменьшался и вновь увеличивался к 72-му часу опыта. Волна гипертрофии ядер клеток коры надпочечников четко накладывается на фазы иммобилизационного стресса, обозначенные Г. Селье: до 12 ч – стадия тревоги, между 24 и 48 ч – стадия резистентности, после 48 ч – стадия истощения [411].

Рис. II-2. Динамика усредненных кариометрических параметров спонгиоцитов пучковой зоны коры надпочечников в различные сроки иммобилизационного стресса: 1 – диаметр ядер (в процентах к контролю), 2 – атипизм ядер (процент некруглых)

Динамика кариометрических сдвигов (рис. II-2) хорошо согласуется с динамикой 11-ОКС (рис. II-4) в процессе развертывания стрессорной реакции во времени. Это подтверждает известный тезис о том, что гипертрофия секреторных элементов коры надпочечников является мерой их функции [72]. Следовательно, можно согласиться с О. Кирилловым и в том, что фазовые колебания степени гипертрофии ядер при стрессе отражают фазовые колебания функциональной активности пучковой зоны [71].

Использованная нами компьютерная программа АСТА-5 на основании данных телеметрии ядра позволяла автоматически вычислять не только его основные кариометрические параметры, но и выявлять отклонения формы ядра от правильной окружности, т. е. признаки его атипии и полиморфизма. Фактически этот показатель, выраженный в процентах, отражает количество клеток с ядрами некруглой формы.

Как видно из рис. II-2, процент клеток с атипичными ядрами в пучковой зоне коры надпочечников имеет выраженную тенденцию к повышению в первые часы иммобилизационного стресса, которая устойчиво сохраняется до 12 ч и сходит на нет к концу первых суток опыта с тем, чтобы в последующие двое суток сформировать новую, уже гораздо более высокую волну с вершиной на 48 ч.

Рис. II-3. Влияние тиамина на динамику усредненных кариометрических параметров спонгиоцитов пучковой зоны коры надпочечников в различные сроки иммобилизационного стресса: 1 – диаметр ядер (в процентах к контролю), 2 – атипизм ядер (процент некруглых)

Зеркальный ход кривых 1, 2, представленных на рис. II-2, и их равноамплитудная реципрокная динамика, которая наиболее отчетливо проявляется начиная с 24 ч опыта, по всей вероятности, указывают на превращение гипертрофированных кортикоцитов с пузырько-видными ядрами в сморщенные клетки и наоборот. Действительно, колебания выбранного показателя ядерного атипизма во временной шкале опыта очевидно отражают динамику содержания компактных темных клеток с деформированным ядром в тех же гистологических препаратах, о чем свидетельствует практически полное совпадение кривых 2 на рис. II-2 и II-4 при их наложении друг на друга.

В принципе, судя по литературным данным [152], подобная метаморфоза возможна в рамках осуществления функционального клеточного цикла с периодической трансформацией крупных светлых клеток в мелкие темные и обратно, в зависимости от падающей на них рабочей нагрузки. Здесь смущают только два обстоятельства: первое – это генерализованный характер реакции на 24–48 – 72 ч опыта и второе – то, что она реализуется в фазу истощения стресса. Скорее всего эти обстоятельства обусловлены биологически целесообразным механизмом утомления кортикоцитов [22], защищающего их от функционального перераздражения и тотальной деструкции, путем массового выключения из секреторного акта. К утомлению секреторных элементов коры надпочечников, морфологическим маркером которого может быть максимальное набухание клеток и соответственно их ядер к 24 ч опыта (рис. II-2, кривая 1), очевидно, приводит фатальная активация стероидогенеза в конце фазы резистентности (рис. II-4).

Рис. II-4. Динамика содержания 11-ОКС в крови (1) и процент темных клеток (2) в пучковой зоне коры надпочечников крыс в различные сроки иммобилизационного стресса

Защитный эффект утомления демонстрируется приростом уровня 11-ОКС в крови (рис. II-4), а также увеличением размеров ядер к 72 ч опыта (рис. II-2, кривая 1), т. е. восстановлением пула более крупных (умеренно темных и светлых) кортикоцитов в пучковой зоне, за счет пропорционального уменьшения темных клеток (рис. II-4), объективным показателем трансформации которых является синхронное снижение количества атипичных ядер (рис. II-2, кривая 2).

Отмеченный выше феномен уменьшения гипертрофии ядер в клетках пучковой зоны коры надпочечников при стрессе под влиянием витамина В1 (рис. II-1) становится более отчетливым при отслеживании этого эффекта в динамике развития реакции напряжения. Из рис. II-3 видно, что кривая 1, отражающая колебания размеров ядер во временной шкале опыта, имеет несколько важных отличий от аналогичной кривой, полученной при иммобилизационном стрессе без применения тиамина (рис. II-2). В первой трети опыта (до 24 ч) ее амплитуда существенно ниже, чем у иммобилизованных крыс, во второй трети (24–48 ч) кривая имеет тенденцию к росту, в то время как у крыс, не получавших тиамин, кариометрические параметры ядер стремительно падают, и, наконец, в последней трети (48–72 ч), когда в группе сравнения ядра кортикоцитов снова укрупняются, здесь их размеры только еще начинают снижаться. Следовательно, тиамин не только уменьшает степень гипертрофии кортикоцитов, но и на сутки отодвигает наступление критической фазы развития иммобилизационного стресса.

Из сравнения рис. II-3 и II-4 видно, что полученные разными способами функциональные характеристики поведения кортикоцитов в принятых условиях опыта совпадают: динамика изменений объема их ядер отчетливо дублирует сдвиги в уровне 11-ОКС в крови и в обоих случаях амплитуда этих флуктуаций значительно меньше, чем у животных, не получавших тиамин (рис. II-2 и рис. II-4), что морфологически и биохимически подтверждает факт его антистрессорного влияния. Тиамин увеличивает в пучковой зоне пул темных клеток (рис. II-4) с атипичными ядрами (рис. II-3), который, очевидно, служит функциональным резервом коры надпочечников, что позволяет железам дольше выдерживать рабочие перегрузки в условиях иммобилизационного стресса, отодвигая наступление его критической фазы.

Большинство авторов, изучавших ультраструктуру спонгиоцитов в динамике истощающего стресса, как правило, анализируют сдвиги на уровне внутриклеточных структур, лимитирующих гормоносинтез. При этом набухание митохондрий, утрата их целостности и кристного материала, вакуолизация эндоплазматического ретикулума и последующее исчезновение его канальцев, изменение объемных плотностей соответствующих органелл и т. п. часто оцениваются как издержки функционального перенапряжения секреторных элементов, проявляющиеся деструкцией морфологического субстрата. Однако такие оценки не учитывают возможных колебаний количественных параметров или тонкого строения органелл в зависимости от особенностей их функционального состояния и гетерогенности пула клеток пучковой зоны. Совершенно различные по виду органеллы могут быть абсолютно нормальными компонентами внутренней среды спонгиоцитов, находящихся в разных фазах клеточного цикла. Поэтому здесь вряд ли можно говорить об дезинтеграции или деструкции инфраструктуры клеток, но и вообще не имеет смысла отслеживать какую-либо усредненную динамику ультраструктурных сдвигов тех или иных внутриклеточных органелл в процессе развития стрессорной реакции, так как, в лучшем случае, в принятых условиях можно получить информацию о преобладании того или иного типа клеток.

На рис. II-4 представлены результаты подсчета количества темных клеток в пучковой зоне коры надпочечников и измерения уровня 11-ОКС в крови крыс при моделировании истощающего иммобилизационного стресса по Г. Селье.

Четкая обратная корреляция (зеркальность) кривых начиная с 1-го часа иммобилизации, очевидно, отражает известную реципрокность функции (работы) и пластики (восстановления), поскольку темные клетки фактически выключаются из активного стероидогенеза [22].

Особенно интересен процесс формирования волны темных клеток пучково-сетчатой зоны коры надпочечников в терминальный период стресса (фаза истощения), где вначале после суточной иммобилизации они почти полностью исчезают из поля зрения, затем через двое суток начинают в нем доминировать, а к третьим суткам опыта их количество снова снижается до исходного уровня. Пикантность ситуации заключается в том, что фактически эта динамика явно противоречит основополагающему постулату концепции Г. Селье об истощении как логическом финале стресса. Действительно, какое может быть истощение при таком громадном росте функционального резерва секреторных элементов, каковым в коре

надпочечников являются темные клетки. Массовое появление темных клеток обычно связывают с дегидратацией тканей. Обезвоживание организма животных в динамике иммобилизационного стресса по Г. Селье является твердо установленным фактом [400].

Однако волновая динамика, т. е. подъем, а затем снижение содержания темных клеток в коре надпочечников на фоне прогрессирующей дегидратации в терминальной фазе стресса [22], заставляет искать другие объяснения этому феномену. Исходя из результатов электронномикроскопического исследования желез и типажирования спонгиоцитов по их ультраструктуре в принятых условиях, где к 24-му часу опыта выявлен значительный рост числа просветленных клеток, к 48-му часу – мозаичных и темных, а к 72-му часу – умеренно темных и светлых, можно предположить, что появление темных клеток обусловлено генерализацией процесса утомления секреторных элементов [22] в результате предшествующей мобилизации всех наличных функциональных ресурсов желез для обеспечения повторного всплеска стероидогенеза, который имел место к концу первых суток экспозиции стресса. Утомление – это защитный механизм, с помощью которого клетки коры надпочечников удерживаются на орбите жизненного цикла и тем самым предохраняются от тотального разрушения в условиях истощающих рабочих нагрузок [22]. Утомление – это преходящее функциональное состояние просветленных клеток, которые затем последовательно трансформируются в мозаичные – темные – умеренно темные и, наконец, светлые клетки, которые не только полностью восстанавливают исходную ультраструктуру, но и способны снова включаться в секреторный акт, что обеспечивает некоторый подъем уровня 11-ОКС в крови к 72-му часу опыта по сравнению с предыдущим сроком (рис. II-4).

Защитную роль утомления секреторных элементов коры надпочечников [22] логически трудно совместить с предагональным состоянием животных в терминальном периоде иммобилизационного стресса. Поэтому правомочность такой постановки вопроса необходимо было доказать адекватным гарантированным внеагональным экспериментом с предварительным утомлением спонгиоцитов и последующим наслоением на него стандартной истощающей нагрузки. Для моделирования подобного состояния мы использовали стрессогенные свойства витамина РР [20]. Ранее было показано, что активация гормонообразовательной функции коры надпочечников под влиянием никотинамида носит дозозависимый характер, по динамическим параметрам не отличается от аналогичного действия экзогенного АКТГ и реализуется по стрессорному механизму, что подтверждается ее отсутствием у гипофизэктомированных животных [20]. Исходя из этих данных, предполагалось, что, поддерживая постоянную рабочую нагрузку на надпочечники, систематическим введением достаточно большой дозы ниацина можно будет постепенно перевести спонгиоциты в режим утомления. Однако при анализе электронограмм надпочечников, полученных после однократного введения 200 мг/кг никотинамида, неожиданно выяснилось, что в пучково-сетчатой зоне явно нарастает содержание мозаичных клеток, которые наряду с просветленными являются морфологическими репликами состояния утомления. Это сразу минимизировало схему эксперимента, сведя ее до разовой нагрузки витамином РР.

Подсчет темных клеток выявил характерную динамику нарастания их количества в поле зрения с максимумом к 6-му часу и последующей его стабилизацией вплоть до 72 ч опыта (рис. II-5). Электронномикроскопически, начиная с 6-часовой экспозиции действия никотинамида, среди темных клеток преобладали мозаичные. Поскольку всплеск стероидогенеза в принятых условиях был относительно небольшим по амплитуде и непродолжительным по времени (максимум к 1-му часу и полная нормализация к 6 ч опыта), выявленное увеличение содержания темных клеток, которое в два раза превышает аналогичный подъем при гораздо более мощном иммобилизационном стрессе (рис. II-4), очевидно, должно объясняться не функциональным перераздражением секреторных элементов, а какими-то другими причинами, например метаболической перегрузкой спонгиоцитов при утилизации больших количеств никотинамида в железистой ткани [23].

Рис. II-5. Динамика содержания 11-ОКС (1) в крови и процент темных клеток (2) в пучковой зоне коры надпочечников крыс при однократном введении никотинамида

При воспроизведении у крыс истощающего стресса по схеме Г. Селье на фоне суточной экспозиции действия инъекции 200 мг/кг никотинамида выявлен четкий сдвиг вправо в динамике морфобиохимических проявлений его терминальной фазы. Состояние утомления секреторных элементов в коре надпочечников, связанное с исчезновением темных клеток и ростом числа просветленных, развивается не через 24 ч, как раньше (рис. II-4), а только через 48 ч. На сутки сдвинут и последующий всплеск количества темных клеток, где также преобладают мозаичные. Соответственно растянута во временной шкале опыта и динамика 11-ОКС в крови (рис. II-6).

В течение 72 ч истощающего стресса фактов гибели в группе животных, получивших накануне большую дозу витамина РР, не зафиксировано, в то время как в контрольной группе она составляла 50 %. Обусловленная никотинамидом отсрочка наступления фатальных событий в принятых условиях опыта свидетельствует о его защитной роли. Согласно представлениям Г. Селье о перекрестной адаптации, однократное применение стресс-реакции может предотвращать развитие некрозов миокарда и соответственно гибель животных [153]. По нашим данным, превентивная нагрузка животных большой дозой никотинамида (200 мг/кг), обладающего стрессогенным действием, существенно снижает развитие дистрофических процессов в морфофункциональном комплексе (капиллярное русло и эндокринная паренхима), обычно имеющих место при 72-часовой иммобилизации. Констатация защитного действия никотинамида, вызывающего массовое появление темных клеток, одновременно свидетельствует о том, что последние действительно представляют собой функциональный резерв секреторных элементов коры надпочечников, и означает, что они прошли полный цикл регенерации, который всегда реализуется через активацию генома и новообразование РНК – ДНК.

Рис. II-6. Влияние никотинамида на динамику содержания 11-ОКС в крови (1) и процент темных клеток (2) в пучковой зоне коры надпочечников крыс в различные сроки иммобилизационного стресса

Известно, что дозированным стрессом можно предотвратить развитие инфаркта миокарда [153], некроза переохлажденных тканей, аллергических реакций, адреналинового отека легких [86а]. Во всех случаях, когда действие добавочных неспецифических раздражителей (скипидар, формалин, электрический ток и др.) предшествовало влиянию патогенного раздражителя, наблюдалось резкое угнетение патологических процессов [86а, 153]. По мнению Г. Косицкого, неспецифический раздражитель определенной силы создает в центральной нервной системе очаг доминантного возбуждения, благодаря которому в большей или меньшей степени угнетаются остальные рефлекторные реакции организма, в том числе и рефлекторные компоненты всех указанных выше патологических процессов, что способствовало предупреждению их развития [86а].

Однако Г. Селье считает, что повышение резистентности и предотвращение развития патологических процессов в принятых условиях зависят от усиления генерации адаптивных гормонов в ситеме гипофиз – кора надпочечников, которые лимитируют устойчивость организма не только по отношению к действию этих же стрессоров (прямая резистентность), но и других патогенных раздражителей (перекрестная резистентность) [153]. Действительно, предварительное введение АКТГ повышает выживаемость животных и в значительной мере предотвращает деструктивные изменения секреторных элементов коры надпочечников при истощающем иммобилизационном стрессе [22]. Не вдаваясь в полемику между Г. Косицким и Г. Селье о том, чей вариант объяснения индуцированной резистентности предпочтительнее, в качестве исходной посылки примем оба (поскольку никотинамид обладает выраженным стрессогенным действием [23], то не исключено, что повышение устойчивости организма крыс к иммобилизации после массированной витаминной нагрузки может реализоваться либо через создание в центральной нервной системе очага доминантного возбуждения, либо через гуморальный механизм перекрестной адаптации) и попытаемся предложить еще один – антистрессорный.

Дело в том, что, применяя вместо никотинамида витамин В1 (инъекции по 200 мг/кг за 24 ч до начала опыта, затем через каждые сутки иммобилизации и последний раз – за 2 ч до забоя), обладающий антистрессорным действием (рис. II-7), можно добиться такого же полного выживания животных при 72-часовой экспозиции. Существенное ограничение тиамином стероидогенной реакции надпочечников при иммобилизационном стрессе автоматически снимает варианты объяснения повышения резистентности организма в принятых условиях, связанные с формированием превентивной доминанты [86а] или перекрестной адаптации [153]. Ранее было показано, что антистрессорные эффекты тиамина опосредуются инсулином, являющимся мощным стресслимитирующим фактором, который не только уравновешивает многочисленные метаболические эффекты стресс-гормонов, но и тормозит их образование в надпочечниках [18].

Рис. II-7. Влияние тиамина на динамику содержания 11-ОКС в крови (1) и процент темных клеток (2) в пучковой зоне коры надпочечников крыс в различные сроки иммобилизационного стресса

Тиамин активирует инсулинсинтетическую функцию поджелудочной железы, повышает уровень иммунореактивного инсулина в крови при стрессе и оказывает выраженное инсулиноподобное действие на обмен веществ, в том числе и в отношении процессов, являющихся маркерными на действие инсулина [22]. В свою очередь, инсулин, снижая соотношение цАМФ/цГМФ в секреторных элементах коры надпочечников, блокирует их органоспецифическую функцию и одновременно через описанный выше механизм переключения генетического триггера дифференцированных клеток активирует аутосинтетические гены, обеспечивающие постсекреторную реабилитацию, т. е. превращение светлых кортикоцитов в темные.

Обычно повышенный уровень иммунореактивного инсулина в крови в ответ на стрессорное раздражение несколько запаздывает по сравнению с «выходом» пика кортикостероидов и является непродолжительным [23]. Тиамин способствует временной синхронизации максимумов гормонообразования в коре надпочечников и инсулоцитах при стрессе [23], тем самым определяя синфазную динамику нарастания в первые часы иммобилизации 11-ОКС в крови и темных клеток в эндокринной паренхиме адреналовых желез (рис. II-7).

Из сравнения данных, представленных на рис. II-4, II-6 и II-7, видно, что через повышение уровня темных клеток тиамин, как и никотинамид, «отодвигает» наступление драматических событий в морфодинамике эндокринной паренхимы при иммобилизационном стрессе (сдвиг вправо по временной шкале опыта).

Зависимость защитного эффекта от глубины реакции напряжения, т. е. степени раздражения секреторных элементов коры надпочечников, и величины дозы вводимого витамина исследовалась на модели мощного болевого стресса. Венозный гемостаз, развивающийся в дистальном участке хвоста крысы после наложения мягкой проволочной лигатуры (не сдавливающей артерии), является сильнейшим раздражителем гипофизадреналовой системы. Об этом свидетельствует не только нарастающее во времени возбуждение животных, приводящее обычно к «отгрызанию» (ампутации) перевязанного участка хвоста, но и более чем четырехкратная активация стероидогенеза к 24-му часу опыта (рис. II-8). Чтобы вызвать сколько-нибудь ощутимое ограничение стероидогенной реакции в принятых условиях, нужны по крайней мере две последовательные инъекции тиамина по 4 мг/кг за 48 и 24 ч до забоя животных. При такой степени раздражения надпочечников разовой нагрузки витамином явно недостаточно. Защитная роль тиамина особенно отчетливо выявляется в условиях хронического эксперимента с неоднократным воспроизведением венозного гемостаза на все более проксимальных участках хвоста крысы. Из рис. II-9 видно, что в контрольной группе животных после наложения 7-й лигатуры, т. е. спустя неделю от начала опыта, функциональные резервы надпочечников находятся на грани истощения. Железы уже неспособны ответить на наложение очередной (8-й по счету) лигатуры таким же резким увеличением стероидогенеза, как на первую. Из сравнения рис. II-8 и II-9 следует, что одинаковое стрессорное воздействие в конце опыта стимулирует функцию надпочечников всего на 50 %, т. е. в 8 раз меньше, чем в начале. Ежедневное парентеральное введение тиамина в течение всего эксперимента заметно препятствует истощению функциональных резервов желез.

Рис. II-8. Влияние тиамина на стероидогенную реакцию надпочечников крыс при мощном болевом раздражении. Значения М±m для кортикостероидов крови (а – мкмоль/л) и надпочечников (б – мкмоль/кг). 1 – контроль, 2 – стресс, 3 и 4 – стресс на фоне однократного и двукратного введения тиамина

Рис. II-9. Влияние тиамина на функциональные резервы коры надпочечников при длительном мощном болевом раздражении: 1 – контроль, 2 – стресс, 3, 4 – стресс на фоне семидневного введения тиамина в дозах (мг/кг) (3 – 0,2, 4 – 0,5), 5 – 1,0, 6 – 2,0, 7 – 4,0

Защитный эффект тиамина отчетливо зависит от дозы: чем больше вводилось витамина, тем выше секреторный ответ надпочечников на стрессорное воздействие в конце опыта. Так, в аналогичных условиях раздражения степень увеличения функциональной активности надпочечников у крыс, получавших 4 мг/кг тиамина, оказалась в 1,5 раза выше, чем у животных, которым витамин не вводился. Вместе с тем дозозависимость сдвигов и отсутствие плато, т. е. неуклонное нарастание защитного эффекта в широком диапазоне применявшихся концентраций тиамина (рис. II-9), указывают на наличие неиспользованных резервов биологического действия витамина, которые, очевидно, могут быть реализованы при дальнейшем увеличении его дозы. Сохранение к концу опыта определенного запаса функциональной емкости желез у животных, получавших тиамин, может рассматриваться как прямое доказательство тезиса о предохранении витамином секреторных элементов коры надпочечников от функционального перераздражения в условиях стресса.

5.2. Тиамин и инволюция тимуса при стрессе

Знаменитая триада морфологических проявлений стресса Г. Селье: увеличение веса надпочечников – инволюция тимуса – лимфопения не только свидетельствует о тесной интеграции гормонального и иммунного гомеостатов в реализации «Общего адаптационного синдрома» [153] при развитии реакции напряжения, но и может служить своеобразной тест-системой для оценки иммунопротекторного действия различных антистрессорных препаратов. Введенное Г. Селье в научный обиход понятие «инволюция тимико-лимфатического аппарата» учитывает особую чувствительность тимуса и лимфоцитов периферической крови к повышенному содержанию гормонов надпочечников [154]. Согласно наиболее распространенной гипотезе, снижение массы и клеточное опустошение тимуса при стрессе связано с увеличением секреции корой надпочечников стероидных гормонов, вызывающих распад лимфоцитов и угнетение метаболических процессов в клетках тимуса с последующим длительным нарушением процессов пролиферации [280, 398, 400, 401].

Констатирующая часть гипотезы фактологически безупречна, поскольку при воспроизведении апробированной Г. Селье модели иммобилизационного стресса (фиксация крыс в положении на спине) к 72-му часу опыта тимус животных действительно теряет 2/3 своей массы (рис. II-10), что сопровождается столь же экстенсивным уменьшением содержания клеток в органе [57].

Рис. II-10. Инволюция вилочковой железы в динамике хронического стресса до (○) и после () введения тиамина. По оси абсцисс – срок наблюдения; по оси ординат – масса тимуса, мг

Роль стероидных гормонов коры надпочечников здесь очевидна, поскольку у гипофизэктомированных и адреналэктомированных крыс тимолитический эффект иммобилизационного стресса не воспроизводится [31, 41]. Тезис о гормональнообусловленном нарушении пролиферации в органе на первый взгляд тоже выглядит вполне правдоподобно: на гистологических препаратах тимуса при стрессе, вызванном иммобилизацией, пикнотичные и лизированные клетки выявляются уже через 3–6 ч опыта [54]. Кроме того, известно, что глюкокортикостероиды служат «исполнителями» так называемой «индуцированной активации клеточной смерти лимфоцитов» – AICD (activation-induced cell death), которая является вариантом апоптоза лимфоцитов, закономерной гибели однажды активированных клеток [429].

Синтетическую активность клетки отражает параметр α – характерное для нее отношение односпиральных к двухспиральным нуклеиновым кислотам [67]. Параметр α был достаточно информативен при исследовании синтетической активности разнодифференцированных клеток тимуса лейкозных мышей [199]. Двухспиральные молекулы нуклеиновых кислот (ДНК), обладающие большей, чем односпиральные, устойчивостью к повреждающим факторам и предназначенные для хранения информации, неактивны в синтетическом отношении. Процесс реализации информации в виде синтеза тех или иных эффекторных белков в клетке всегда сопряжен с появлением активных в синтетическом отношении односпиральных нуклеиновых кислот, которые могут быть представлены как «расплетенными» односпиральными участками ДНК, доля которых составляет 5 % от односпиральных молекул нуклеиновых кислот, так и молекулами РНК.

Таким образом, в полностью неактивной в синтетическом отношении клетке нуклеиновые кислоты представлены в основном двухспиральными нуклеиновыми кислотами (ДНК) и характеризуются низким значением параметра α. Активация синтетических процессов в клетке неизбежно приводит к повышению величины параметра α либо за счет появления «расплетенных» участков ядерной ДНК при активации генома клетки, либо за счет накопления различных форм РНК, либо за счет обоих этих факторов, которые приводят к «включению» белок-синтезирующего конвейера [67]. Этот вывод подтверждается результатами работ [30], в которых было показано, что величина параметра α была пропорциональна количеству рибосом, входящих в состав синтезирующих белки полисом. Распад полисом на моносомы без изменения общего количества рибосом приводит к резкому уменьшению величины параметра α.

Используя информативность параметра α как критерия синтетической активности клеток, можно было легко проверить предположение о стрессиндуцированном блоке пролиферации тимоцитов. Для этого, учитывая гетерогенность клеточного пула тимуса (20 % составляют пролиферирующие Р-клетки диаметром 8—14 мкм и 80 % – непролиферирующие Q-клетки диаметром 4–8 мкм [54]), мы изучили профиль распределения тимоцитов по величине с одновременной регистрацией уровня синтетической активности в них по соотношению РНК/ДНК (параметр α) у крыс во временной динамике иммобилизационного стресса.

Из рис. II-11 видно, что в пуле непролиферирующих Q-клеток тимуса (диаметр менее 8 мкм) соотношение односпиральных и двухспиральных нуклеиновых кислот не изменяется во все сроки опыта, в то же время пул пролиферирующих Р-клеток (диаметром более 8 мкм) отвечает на раздражение (иммобилизация) не понижением, а повышением параметра α в терминальной фазе стресса. Следовательно, говорить о стрессиндуцированном блоке пролиферации тимоцитов в принятых условиях опыта не приходится. Определение степени деградации ДНП (в лимфоидных тканях большая часть массы ДНК связана с белками в виде дезоксирибонуклеопротеида и лишь небольшая ее часть находится в свободной солерастворимой форме), проведенное ранее [55], показало, что целостность ДНП тимоцитов на протяжении исследованного промежутка времени иммобилизации крыс сохраняется.

Рис. II-11. Соотношение РНК/ДНК (параметр α) разных размерных классов на мазках-отпечатках тимуса в динамике иммобилизационного стресса до и после введения тиамина

Эти данные свидетельствуют о минимальном вкладе распада тимоцитов в опустошение тимуса при стрессе. Кстати, небольшое число пикнотичных и лизированных клеток всегда обнаруживается в тимусе интактных животных, что, очевидно, является результатом естественной убыли тимоцитов за счет их функционального изнашивания. Существуют различные мнения о гистогенезе клеток в тимусе. Предположение о дифференциации клеток в направлении: большой лимфоцит – средний – малый не подтверждается экспериментальными данными. Согласно другой точке зрения, в тимусе имеются по крайней мере два независимо дифференцирующихся, т. е. невзаимодействующих по принципу обратной связи, суб-класса Т-лимфоцитов с различными фенотипами: Thy-1+, TL+ и Thy-1+, TL− [54].

Клетки первого фенотипа интенсивно обновляются и составляют, главным образом, популяцию Р-клеток, жизненный цикл которых завершается в самом тимусе – они не попадают в кровоток и не выявляются в периферических лимфоидных органах. Являются ли они предшественниками клеток второго фенотипа, неизвестно. Предполагается, что гистогенез тимоцитов осуществляется по следующей схеме: Р-клетка (фенотип ее неизвестен) пролиферирует и дифференцируется в клетки Q1 (Thy-1+, TL−, диаметр 5–7 мкм), которые выходят в циркуляцию. Часть Q1-клеток остается в тимусе и трансформируется в Р2-клетки фенотипа Thy-1+, TL+, которые, завершая цикл, дифференцируются в Thy-1+, TL− Т-клетки [54].

Увеличение параметра α, характеризующего синтетическую активность тимоцитов в терминальной фазе иммобилизационного стресса (рис. II-11), связано не с манифестацией пролиферации, а с изменением качественного состава клеточной популяции тимуса. Если в норме (контроль), в фазу тревоги (1—12 ч опыта) и фазу резистентности (24 ч опыта) иммобилизационного стресса тимус крыс на 80 % представлен Q-популяцией малых (4–8 мкм) лимфоцитов, то в начале фазы истощения (48 ч опыта) и ее конце (72 ч опыта) 80 % клеточного состава органа приходится на долю Р-популяции больших (8– 14 мкм) лимфоцитов (табл. II-1, рис. II-12).

Таблица II-1.

Относительное количество лимфоцитов разных размерных классов на мазках-отпечатках тимуса в зависимости от времени иммобилизации животных, не получавших тиамин и получавших тиамин

* Статистически достоверные различия с контрольными животными в группе.

Поскольку в контроле и опыте в мазках тимуса подсчитывали 100 произвольно выбранных клеток, находящихся в поле зрения, кардинальное изменение внутрипулового соотношения в пользу больших тимоцитов в терминальную фазу стресса, когда масса тимуса уменьшается на 2/3 (рис. II-10), однозначно свидетельствует о радикальном и пропорциональном сокращении доли малых.

Рис. II-12. Профиль распределения тимоцитов в мазках тимуса крыс по размерным классам в динамике иммобилизационного стресса до введения тиамина

Если стрессобусловленное изменение количества больших и малых тимоцитов представить в координатах – «клетки / время», то со всей очевидностью выясняется факт, что внутрипуловые сдвиги количества первых являются зеркальным отражением динамики вторых (рис. II-13).

Следовательно, в принятых условиях, т. е. при иммобилизационном стрессе, имеет место не изменение пролиферации, а клеточное опустошение органа за счет малых тимоцитов.

Пролиферативную активность тимоцитов, т. е. количество клеток (Nt), производимых в единицу времени, можно рассчитать по формуле [55]:

Nt = N0Imt / Tm,

где N0 – количество клеток в органе, Im – митотический индекс, Tm – среднее время митоза, t – время.

Рис. II-13. Профили содержания больших (> 8 мкм) и малых (< 8 мкм) тимоцитов в мазках тимуса крыс в динамике иммобилизационного стресса до и после введения тиамина

Суточная продукция клеток в тимусе крыс и мышей составляет 30–35 % от исходного количества – рекордный показатель для организма млекопитающих. На основании морфологического исследования и оценки интенсивности пролиферации теоретически рассчитано, что из тимуса крыс Wistar за сутки эмигрирует около 3 · 108 клеток [55]. Отсюда следует, что в норме основная масса новообразованных лимфоцитов эмигрирует из тимуса. Как известно, постоянство числа клеток в тимусе поддерживается двумя процессами – пролиферацией и иммиграцией клеток (притоком), с одной стороны, а также лизисом и эмиграцией (оттоком) – с другой.

Гистологическими методами было показано, что лимфоциты из коркового слоя тимуса вначале переходят в мозговой слой [394], где они линейно ориентируются вдоль сосудов [280], а затем поступают в кровоток [284]. Миграции способствует и анатомическое расположение сосудов в тимусе – артерии находятся в корковом слое, а вены – в мозговом [108]. Прямым подтверждением миграции лимфоцитов в кровоток является тот факт, что в венах тимуса морских свинок содержится большее количество клеток, чем в притекающей в орган крови, и эта разница увеличивается после введения животным глюкокортикостероидов [283].

Согласно расчетам, выполненным по кинетическим параметрам клеток тимуса крыс Wistar (митотический индекс – 8—10‰, время генерации пролиферирующих клеток – 8—10 ч, время обновления – 72 ч, средняя продолжительность митоза – 25–26 мин и др.), в первые 9—12 ч иммобилизации эмиграция тимоцитов увеличивается на 50–80 %. Количество клеток в тимусе в течение суток уменьшается на 35–40 % [55]. Из рис. ІІ-12 видно, что в процессе клеточного опустошения тимуса в фазу тревоги (1—12 ч) и фазу резистентности (24 ч) иммобилизационного стресса существенного изменения профиля распределения остающихся в органе клеток по величине не происходит. Это означает, что в первые сутки иммобилизации тимус покидают клетки всех степеней зрелости. Поскольку тимус на 90–95 % представлен клетками, иммунологические функции которых несовершенны, и только 5—10 % популяции составляют зрелые, дифференцированные, иммунологически компетентные клетки, можно заключить, что в кровоток поступают клетки, не завершившие «нормальной» дифференциации в органе [55].

В фазу истощения иммобилизационного стресса (48–72 ч) «подвижный» клеточный ресурс тимуса полностью отмобилизован и в органе остается только популяция «оседлых» тимоцитов, неспособная выходить в кровяное русло (рис. II-12).

Что касается регуляции процесса опустошения тимуса, то известна его зависимость от гормонов гипофизад-реналовой системы. По данным [31], адреналэктомия и гипофизэктомия полностью предотвращают убыль тимоцитов при воздействии стрессоров. Сопоставляя динамику содержания малых лимфоцитов в тимусе (рис. II-13) и динамику содержания 11-ОКС в крови крыс (рис. II-4), следует отметить идентичность (однонаправленность) сдвигов обоих показателей во все фазы иммобилизационного стресса. Факт дублирования стрессобусловленных ритмов изменения клеточного состава тимуса и секреции глюкокортикостероидов надпочечниками, указывающий на их взаимообусловленность (соподчиненность), прямо свидетельствует о гормональном контроле эмиграции лимфоцитов из тимуса. Следовательно, коррекция гормонального фона должна лежать в основе тимуссберегающих технологий профилактики стрессорных иммунодефицитов, поскольку не исключено, что все антистрессорные факторы могут оказывать органопротекторное действие на тимус при развитии реакции напряжения. Правомерность такого заключения можно проиллюстрировать на примере тиамина, который способен уменьшать амплитуду стероидогенной реакции надпочечников при иммобилизационном стрессе (рис. II-4). Антистрессорные эффекты тиамина аппроксимируются снижением скорости падения массы тимуса, т. е. величины клеточного опустошения органа (рис. II-10). На фоне введения тиамина даже в терминальной фазе стресса (48–72 ч иммобилизации) тимус крыс в какой-то мере сохраняет свой мобилизуемый клеточный ресурс.

Рис. II-14. Профиль распределения тимоцитов в мазках тимуса крыс по размерным классам в динамике иммобилизационного стресса после введения тиамина

Об этом свидетельствует нивелирование сдвигов параметра α, отражающего, как указывалось выше, соотношение пролиферирующих и непролиферирующих клеток в тимусе (рис. II-11), данные гистограмм распределения тимоцитов по величине, которые в отличие от контроля на стресс (рис. II-12) приближаются к норме (рис. II-14), а также динамика содержания в тимусе больших (8– 14 мкм) и малых (4–8 мкм) лимфоцитов во все фазы иммобилизационного стресса, которая четко отражает факт стабилизирующего влияния тиамина (рис. II-13).

5.3. Тиамин и стрессорная лимфопения

Механизмы регуляции функций иммунной системы связаны с рядом ключевых концепций эндокринологии. Так, катаболическая активность стрессорных гормонов в отношении лимфоидных органов – это, по-существу, механизм иммуносупрессии, а пролиферативная активность инсулина в отношении иммунокомпетентных клеток определяет механизм иммуномодуляции. На поверхности и внутри Т(В) – лимфоцитов, а также макрофагов обнаружены высокоаффинные рецепторы для стресслимитирующих (инсулин) и стрессреализующих (катехоламины, кортикостероиды) гормонов, а вторичные гормональные мессенджеры (цГМФ и цАМФ) одновременно являются положительными и отрицательными медиаторами их пролиферации.

Адекватность «эндокринологического подхода» к иммунологическим проблемам особенно ярко проявляется при анализе взаимоотношений стресса и иммунитета, которые Г. Н. Крыжановский рассматривал в неразрывной связи, как общебиологические категории, реализующиеся в ряде своих существенных проявлений сочетанно и друг через друга [90]. Исходя из этого, некоторые авторы оценивают иммунологические проявления стресса как патологию нейроэндокринной регуляции иммуногенеза [47].

В серии работ [47, 54] реакцию системы крови крыс на 6-часовой иммобилизационный стресс исследовали через 6, 9, 12, 24, 48 и 72 ч от начала опыта, т. е. фактически в период отдыха животных, где выявленные изменения клеточного состава довольно сложно интерпретировать как гормональнообусловленные, поскольку время возникновения наблюдаемых сдвигов в большинстве случаев синхронизируется не с максимумом гормональных перестроек, а с периодом послестрессовой нормализации уровня гормонов [86]. Особенно трудно в принятых условиях выявить катехоламиновую составляющую, поскольку повышение тонуса симпатической нервной системы и выделение адреналина из хромаффинной ткани всегда имеет место в самом начале развития стрессорной реакции [131].

В иммунологических экспериментах на мышах [84] животным после 3-кратного ежедневного 8-часового обездвиживания давали 3 дня отдохнуть, затем их забивали и исследовали способность Т-лимфоцитов селезенки к продукции ИЛ-2мРНК. В то же время известно, что при часовой фиксации кроликов в положении лежа на спине уровень 11-оксикортикостероидов в их крови увеличивается вдвое, а через 1 ч после прекращения раздражения падает до исходного [201]. Поэтому наблюдаемые разными авторами колебания гуморального и клеточного иммунитета, особенно в отдаленные сроки после воздействия, могут быть связаны не с предшествующим стрессорным эпизодом, а с физиологической (циркадной) ритмикой функционирования эндокринных желез [22] и органов иммунной системы [77].

Часто используемые в качестве аргументов поддержки тезиса о стрессзависимости сдвигов ссылки на известное катаболическое действие экзогенных кортикостероидов в отношении лимфоидной ткани здесь вряд ли уместны, поскольку индуцируемая в опытах in vitro и in vivo иммуносупрессия, как правило, лимитируется их эффективной концентрацией, т. е. проявляется при внесении гормонов в культуры клеток или при тестировании способности к ответу на митогены клеток, взятых после введения гормонов в организм, и зависит от дозы и времени аппликации по отношению к митогенной стимуляции [422].

Отсюда ясно, что для дифференцированной оценки влияния стресса на те или иные иммунологические показатели забой животных следует производить во время раздражения, а для учета фазового характера стрессорной реакции (0—12 ч иммобилизации крыс – стадия тревоги, 12–24—48 ч – стадия резистентности, 48–72 ч – стадия истощения [22]) наблюдаемые сдвиги требуют четкой «привязки» к ее временным координатам. Гормональную составляющую в стрессзависимой динамике иммуногенеза, очевидно, можно оценить только при сопоставлении соответствующих сдвигов во временной шкале опыта.

У людей и животных при психоэмоциональном, болевом, травматическом, операционном и других видах стресса подавление пролиферативной активности лимфоидных клеток и их ответа на митогены прямо зависит от выраженности и длительности раздражения [54, 86, 363], поэтому снижение реакции бласттрансформации лимфоцитов (РБТЛ) у больных рассматривается как плохой прогностический признак, свидетельствующий о глубоком иммунодефиците с перспективой развития септического состояния [347].

Результаты исследования влияния хронического иммобилизационного стресса на способность лимфоцитов периферической крови к пролиферации в ответ на митогенные стимулы приведены на рис. II-15—II-18.

Рис. II-15. Спонтанная пролиферация Т-лимфоцитов в крови крыс в динамике хронического стресса до (○) и после () введения тиамина. Здесь и на рис. II-16, II-17, II-18 по осям абсцисс – срок наблюдения; по осям ординат – количество импульсов в 1 мин, заштрихованные участки – доверительные границы нормы

Действительно, в стадии истощения (48 ч иммобилизации) синтез ДНК при культивировании лимфоцитов с митогенами снижается, что может свидетельствовать о развитии иммунодефицита. Однако в отличие от того, что описано в литературе, такое же снижение включения 3Н-тимидина в ДНК зафиксировано и в самом начале стадии тревоги (1 ч), где предполагалась стимуляция иммуногенеза [183], а к концу стадии истощения (72 ч) иммунодефицит не только не усугубляется, но исчезает совсем. Исходя из того, что при иммобилизации животных митогензависимые колебания РБТЛ дублируют динамику фоновой (спонтанной) пролиферации, можно предположить, что ФГА-, ЛПС– и РКW-лимитируемые сдвиги обусловлены не собственно механизмом иммуномодуляции (межклеточной кооперацией), а изменением в каждую фазу стресса количества митогенчувствительных иммунокомпетентных клеток крови, т. е. фактически определяются соответствующими сдвигами лимфопении.

Рис. II-16. ЛПС-реактивность Т-лимфоцитов в крови крыс в динамике хронического стресса до (○) и после () введения тиамина

Рис. II-17. PKW-реактивность Т-лимфоцитов в крови крыс в динамике иммобилизационного стресса до (○) и после () введения тиамина

Известно, что антигенная стимуляция иммуногенеза является функцией содержания лимфоцитов в крови. У ночных животных в утреннее и дневное время из центральных органов в периферическую циркуляцию идет интенсивная эмиграция лимфоцитов с высоким уровнем внутриклеточного метаболизма. В вечернее и ночное время интенсивность этих процессов значительно снижается. Соответственно и введение Т-зависимого антигена (эритроцитов барана) мышам утром и днем обусловливает более высокий уровень гуморального иммунного ответа, чем вечером и ночью [77].

В течение 48 ч иммобилизации животных в циркулирующей крови происходит уменьшение общего количества лимфоцитов (рис. II-21), которое к 72 ч опыта нормализуется.

Рис. II-18. ФГА-реактивность Т-лимфоцитов в крови крыс в динамике хронического стресса до (○) и после () введения тиамина

Повышение содержания нейтрофильных гранулоцитов отмечается в первые 12 ч иммобилизации, что соответствует данным литературы [31]. Адреналэктомия в принятых условиях опыта устраняет лимфопению, но не лейкоцитоз (рис. II-20), что подчеркивает стероидозависимость именно лимфоцитарной реакции. Однако несовпадение динамики РБТЛ с динамикой 11-ОКС (рис. II-15, II-16 и рис. II-18, II-19) свидетельствует о том, что циркуляторные эффекты гормонов коры надпочечников, очевидно, скорректированы влиянием стероидозависимых факторов с противоположным действием. Не исключено, что одним из них является мощный антистрессор – инсулин, биосинтез которого в инсулоцитах in vivo активируется кортикостероидами [83].

Характерно, что максимальное снижение общего содержания лимфоцитов крови (рис. II-21) и активности РБТЛ (рис. II-15, II-16, II-17, II-18) наблюдается в самом начале иммобилизационного стресса (1 ч – стадия тревоги), когда имеет место катехоламиновый блок α-рецепторов поджелудочной железы, приводящий к так называемому «диабету напряжения» [49, 131], и в его заключительной фазе (48 ч – стадия истощения) с развитием типичного «стероидного диабета» из-за функционального перераздражения инсулярного аппарата [5].

Рис. II-19. Стероидогенная реакция надпочечников в динамике хронического стресса до (○) и после () введения тиамина. По оси абсцисс – срок наблюдения; по оси ординат – содержание 11-ОКС в крови, мкМ/л.

Заштрихованные участки – доверительные границы нормы

На возможность инсулиновой корректировки стероидозависимой лимфопении и РБТЛ указывают данные по тиамину, который повышает уровень лимфоцитов в крови (рис. II-21) и их способность к пролиферации (рис. II-15, II-16, II-17, II-18) in vitro именно в те сроки иммобилизационного стресса (1 ч и 48 ч), где предполагается функциональный дефицит инсулина. Дело в том, что тиамин активирует инсулинсинтетическую функцию поджелудочной железы, повышает уровень иммунореактивного инсулина в крови при стрессе и оказывает выраженное инсулиноподобное действие на обмен веществ, в том числе и в отношении процессов, являющихся маркерными на действие инсулина [23]. Показано, что инсулинотропные эффекты тиамина наиболее четко проявляются на гипоинсулиновом фоне [18].

При анализе механизмов инсулиноподобного (иммуномодулирующего) действия тиамина, прежде всего, следует учитывать его антикатехоламиновый (1 ч) и антистероидный (48 ч) эффекты. Известно, что катехоламины усиливают миграцию Т-лимфоцитов в костный мозг [31, 54].

Рис. II-20. Содержание лейкоцитов в крови крыс в динамике хронического стресса до (○) и после () введения тиамина или после адреналэктомии (D). По оси абсцисс – срок наблюдения; по оси ординат – число нейтрофилов, в % от нормы

Миграционная способность лимфоцитов каким-то образом зависит от степени заполненности β-рецепторов на их поверхности катехоламинами [265]. На фоне блокирования β-рецепторов обзиданом введение адреналина уже не вызывает увеличения количества лимфоцитов в костном мозгу по сравнению с исходным его содержанием [54]. Поскольку число лимфоцитов в крови отражает только баланс между приходящими и уходящими из нее клетками, совершенно очевидно, что β-блокаторы будут нивелировать лимфопению.

Это относится и к тиамину, который усиливает действие обзидана, создавая условия, при которых адреноблокатор выигрывает конкуренцию за β-рецепторы эффекторных клеток у катехоламинов [23]. Как и другие соединения, содержащие четвертичный атом азота, он обладает ганглиоблокирующими свойствами и является антагонистом ацетилхолина [223]. Этот антагонизм проявляется уже при относительно небольшой концентрации витамина В1 в перфузате (10—5 М) и возрастает при ее увеличении. Установлено, что в механизме антагонизма тиамина с ацетилхолином имеют место конкуренция за места связывания, угнетение синтеза медиатора и усиление его распада за счет активации холинэстеразы, причем решающую роль здесь играет тиаминовый блок н-хо-линорецепторов [361].

В то же время, как и любой ганглиоблокатор, он выключает не только парасимпатические, но и симпатические узлы, вызывая синаптоанестезию [107], угнетение каротидных клубочков и хромаффинной ткани надпочечников, что приводит к уменьшению секреции катехоламинов и ослаблению их тропности в отношении эффекторных клеток-мишеней [100]. При внутривенном введении большие дозы тиамина оказывают выраженное депрессивное влияние на разных уровнях нервной системы: подавление возбудимости чувствительных нервных окончаний, блокирование проведения нервных импульсов через нервно-мышечные синапсы и ганглии, угнетение вазомоторных и других центров в центральной нервной системе, депрессию в ретикулярной формации [267]. Эти данные в значительной мере объясняют факт пермиссивного влияния тиамина в отношении проявления эффектов β-блокаторов, но не исчерпывают всех вариантов, поскольку его антикатехоламиновое действие может быть опосредовано и инсулином, который при парентеральном введении вызывает резкое снижение уровня катехоламинов сначала в венозной, а затем и артериальной крови [439].

Рис. II-21. Содержание лимфоцитов в крови крыс в динамике хронического стресса до (○) и после () введения тиамина или после адреналэктомии (∆). По оси абсцисс – срок наблюдения, по оси ординат – число лимфоцитов, в % от нормы

Согласно [54], стресс-реакция сопровождается фазовым изменением иммунореактивности. Начальный период характеризуется массовым перераспределением иммунокомпетентных клеток, снижением клеточного и гуморального иммунитета. Продолжительность и степень иммунодепрессии зависят от силы и длительности действия стрессора. После завершения стрессорного эпизода реституция показателей происходит в следующем порядке: раньше всего нормализуется количество циркулирующих лимфоцитов, затем восстанавливается реактивность на поликлональные митогены и, наконец, – ответ на антигенную стимуляцию. Считается, что при хроническом стрессе с нарастающей эффективностью раздражения период восстановления становится малозаметным или отсутствует вовсе и организм плавно переходит в состояние вторичной иммунологической недостаточности со стероидозависимой инволюцией лимфоидных органов [153].

Действительно, как видно из рис. II-10, через 72 ч иммобилизации животных масса тимуса у них уменьшается в три раза, что может свидетельствовать о развитии вторичного иммунодефицита. Но на этом аналогии с данными литературы заканчиваются, поскольку через 72 ч непрерывного раздражения, на фоне инволюции тимуса, которую вызывает истощающий иммобилизационный стресс, функциональные признаки иммунодефицита исчезают, лимфопения прекращается (рис. II-21), а пролиферативный ответ лимфоцитов на поликлональные митогены полностью восстанавливается (рис. II-15, II-16, II-17, II-18).

Биологический смысл этого парадоксального явления пока неясен. Можно лишь полагать, что данный факт отражает некую фазовость общего иммуннострессорного процесса, проявляющуюся даже в условиях непрерывного 72-часового раздражения, когда функции донора Т-клеток начинают выполнять другие иммунокомпетентные органы, например костный мозг, который в терминальную стадию стресса возвращает в кровоток накопленные им накануне лимфоциты, отмобилизованные тимусом[31]. Что касается гормональной составляющей, то здесь, по-видимому, уместны следующие допущения. Уменьшение лимфопении и восстановление активности РБТЛ в заключительной фазе истощающего стресса, очевидно, обусловлено антистрессорным действием инсулина, концентрация которого в крови животных в этот период повышается [131]. Инсулинозависимость и одновременно фазовость процесса подтверждают данные по тиамину, который способствует более раннему выхождению пика инсулина в крови при стрессе [18], соответственно сдвигая влево во временной шкале опыта его тропные эффекты в отношении циркулирующих лимфоидных клеток (рис. II-15, II-16, II-17, II-18 и II-21).

Само собой разумеется, что гормональная обусловленность иммуномодулирующего действия тиамина, которая логически вытекает из вышеприведенных материалов, должна быть подтверждена прямым изучением динамики уровня иммунореактивного инсулина в крови крыс в аналогичном опыте. Для объяснения фазового характера единого иммуннострессорного процесса, имеющего место при длительной иммобилизации животных, требуется расшифровка триггерного механизма регуляции иммуногенеза стресслимитирующими (инсулин) и стрессреализующими (катехоламины, кортикостероиды) гормонами.

5.4. Тиамин и генетический триггер лимфоцитов при стрессе

Наглядным примером тесной корреляции между дифференцировкой и делением лимфоцитов служит четкий инверсный ритм их суточной периодичности [77]. Наследуемый в соответствии с законом Г. Менделя о независимом распределении родительских признаков эндогенный ритм циркадных «волн митоза», или синхронного кариокинеза и дифференцировки, является очень устойчивым, однако циклическая природа роста и деления клеток позволяет им изменять степень синхронности с помощью внешних периодических сигналов, и этот триггерный тип поведения может объяснять в общих чертах суточные сдвиги митотической активности и синтеза ДНК, наблюдаемые в лимфоидном ростке крови.

В роли синхронизаторов биоритмов вообще и циркадного ритма митозов в частности могут выступать не только эффекторы дифференцировки – АКТГ, кортикостероиды, адреналин [232, 245, 302], но и эффекторы пролиферации – инсулин, тиреоидин, эстрогены [48, 349]. Биологический смысл реципрокной регуляции генома промоторами дифференцировки и пролиферации состоит не только в целесообразности дубляжа систем управления синхронизацией циркадных ритмов митоза, но и в ее гомеостатических функциях – стабилизации оптимального уровня деления клеток путем устранения апериодических возмущающих влияний противонаправленным действием на генетический триггер [22]. Факт осцилляций митотической активности тканей на разных этапах стресса был установлен еще Г. Селье, который указывал, что стадия тревоги характеризуется угнетением митотических делений, в стадии резистентности имеется обилие митотических фигур, а в стадии истощения их число снова уменьшается [153].

Поскольку фазовая пролиферация лимфоцитов крови крыс в динамике истощающего иммобилизационного стресса по Селье также является векторной функцией реципрокного плейотропного действия стрессреализующих и стресслимитирующих гормонов [104], было интересно оценить влияние на нее тиамина, который в отношении других эффекторных клеток-мишеней (гепатоциты, кардиомиоциты, кортикоциты) при аналогичном раздражении производил выраженный гомеостатический эффект [23].

Для анализа выделим следующие результаты, полученные при исследовании модели хронического стресса: во-первых, снижение пролиферативной активности лимфоцитов в первые 48 ч опыта (рис. II-15). Это соответствует данным литературы об иммуносупрессорном действии иммобилизационного стресса [86, 104]. Тиамин активирует включение меченого тимидина в ДНК на 1 ч и 48 ч опыта, что может быть оценено как проявление иммуномодуляции; во-вторых, повышение уровня 11-ОКС в крови в течение всего опыта, что, очевидно, является причиной иммуносупрессии (рис. II-19). Тиамин уменьшает амплитуду стероидогенной реакции, проявляет обычное свое антистрессорное действие, как и при любом другом виде стресса [23].

В-третьих, отчетливое дублирование колебаний пролиферативной активности лимфоцитов (рис. II-15) и осцилляций уровня ИРИ в крови крыс во все фазы иммобилизационного стресса (рис. II-22). Одинаковый синфазный ритм инсулиногенеза и синтеза ДНК в эффекторных клетках в динамике развития стрессорной реакции до и после нагрузок тиамином свидетельствует о том, что сдвиги пролиферации в обоих случаях – это инсулининдуцируемые изменения и что плейотропный эффект витамина В1 является гормональноопосредованным.

Рис. II-22. Содержание ИРИ (пкМ/л) в крови крыс в динамике хронического стресса до (○) и после () введения тиамина. По оси абсцисс – срок наблюдения, по оси ординат – единицы измерения. Заштрихованные участки – доверительные границы нормы. Достоверные сдвиги (р<0,05) обозначены звездочкой

Тиамин повышает инсулинсинтетическую функцию поджелудочной железы и оказывает выраженное инсулиноподобное действие на обмен веществ, в том числе и в отношении показателей, являющихся маркерными на действие инсулина [430]. Обусловленный тиамином сдвиг «влево» стрессорного ритма секреции инсулина (рис. II-22) и соответственно инсулинзависимого ритма пролиферативной активности лимфоцитов (рис. II-15), очевидно, связан с тем, что инсулинотропное действие витамина проявляется с наибольшей эффективностью, прежде всего на гипоинсулиновом фоне [23], в том числе на фоне «транзиторного диабета напряжения», который сопутствует стрессу [131].

Этот минимальный набор данных позволяет сформулировать рабочую гипотезу триггерного механизма, обсуждение которого целесообразно начать с уже детально изученного [215] клеточного цикла эукариот (фазы M, G0, G1, S и G2).

Во время прохождения клетками метаболического пути от М до М наблюдаются критические моменты, чрезвычайно важные для регуляции деления, – «точки ограничения R» [48]. Согласно [378], в момент R в клетках, находящихся в фазе G1, срабатывает специфический регуляторный механизм переключения из состояния покоя в состояние деления и обратно. Добавляя в среду различные гормоны, можно воздействовать на процесс деления клеток, который обеспечивается магистральным переключением всего типа обмена дифференцированных клеток на синтез биополимеров, необходимых для построения митотического аппарата. Последнее предполагает фундаментальную перестройку белкового спектра ферментов (за счет включения реципрокного механизма репрессии – дерепрессии синтеза ферментных ансамблей), определяющих новый тип обменной активности клетки, в том числе переключение энергии с одного русла на другое в интересах пролиферации [244]. Естественно, что подобное переключение возможно и в обратную сторону,т. е. в направлении дифференцировки клетки благодаря избирательному действию гормонов.

Приведенная на рис. II-23 схема перекрестной регуляции дифференцировки и пролиферации лимфоидных клеток крови крыс при стрессе фактически описывает генетический триггер, который в зависимости от природы и степени сродства управляющих сигналов может работать как рубильник-переключатель реципрокных оперонов, «перебрасывающий» жизнедеятельность системы из одного стационарного состояния в другое. Согласно [111], триггеры, т. е. системы, способные неопределенно долго находиться в любом из двух возможных устойчивых пограничных состояний, играют большую роль в механизмах биологической регуляции.

Настоящая модель учитывает представления о перекрестной регуляции дифференцировки и пролиферации по механизму обратной связи, который осуществляется при соединении эффектора с соответствующим репрессором функционального и митотического оперонов [111], кейлонную гипотезу [244], где важную роль в реализации механизма обратной связи, лимитирующего пролиферацию, играют циклические нуклеотиды (цАМФ) и стрессорные гормоны, а также данные о том, что инсулин и гидрокортизон являются соответственно индукторами пролиферации и дифференцировки клеток молочной железы [349] и могут разнонаправленно влиять на содержание цГМФ и цАМФ в лимфоцитах как in vivo, так и in vitro [86].

Рис. II-23. Гипотетическая схема функционирования генетического триггера лимфоцитов крови крыс при стрессе. ГR1 и ГR2 – генырегуляторы, R1 и R2 – репрессоры, R1цАМФ – комплекс R1+цАМФ, R2цГМФ – комплекс R2+цГМФ, О1 и О2 – операторы, СГ1 и СГ2 – структурные гены, Бп – белки пролиферации, Бд – белки дифференцировки, Е1 – аденилатциклаза, Е2 – гуанилатциклаза. Остальные пояснения в тексте

Стрессреализующие (адреналин – кортикостероиды) и стресслимитирующие (инсулин) гормоны, активируя мембранные или цитоплазматические рецепторы (S1 и S2), синергично с ферментами Е2 (аденилатциклаза) и Е1 (гуанилатциклаза) инициируют производство внутриклеточных посредников (циклические нуклеотиды). Далее в соответствии с концепцией оперона цАМФ – корепрессор синтеза Е1, соединяясь с репрессором R1, блокирует оператор структурного гена О1, препятствуя образованию мРНК1, мРНКП и митотических белков (РМ). А цГМФ – корепрессор синтеза Е2 вместе с R2 репрессирует синтез мРНК2, мРНКД и специфических функциональных белков (РД).

Динамика существенных переменных в этой симметричной модели триггера описывается следующей системой дифференциальных уравнений.

Изменение концентрации мРНК соответствует

Член А / (В + [Re]n) представляет собой скорость синтеза мРНК на ДНК, которая пропорциональна вероятности застать оперон свободным. Последняя, в свою очередь, лимитируется концентрацией свободного репрессора Re1. А и В – постоянные, зависящие от констант скорости реакции А = В = k—1/k1. Поскольку неактивный репрессор находится в избытке, n – концентрация активного репрессора будет пропорциональна количеству корепрессора в другой половине системы, которое, в свою очередь, пропорционально количеству фермента в той же половине системы. Тогда для n = 2 (n > 1 – условие триггерности исследуемой модели) получим:

Изменение концентрации ферментов описывается уравнениями

В любом из двух устойчивых состояний амплитуда триггера (отношение цАМФ / цГМФ) зависит в основном от интенсивности синтеза мРНК. Варьируя этот параметр, можно получить любое отношение специфических корепрессоров в стационаре. Для переключения триггера путем специфического (гормонального) сигнала необходимо хотя бы на очень короткий период изменить концентрацию соответствующего специфического вещества (корепрессора, фермента или мРНК) по меньшей мере во столько раз, какова амплитуда триггера. Далее система сама переходит в другой режим за счет механизма собственного подкрепления (реципрокное увеличение синтеза соответствующего корепрессора).

Представленная схема общего типа взаимодействия между указанными группами генов предельно упрощена, ее не следует понимать буквально, однако она решает поставленную задачу – позволяет рассмотреть динамическое поведение системы. Согласно схеме, гены связаны с различными клеточными функциями и со средой через специфические рецепторы, которые могут реагировать на гормональные сигналы и изменять внутриклеточное состояние. Связывание гормонального эффектора дифференцировки (стрессреализующие гормоны) с рецепторным аппаратом лимфоцитов вызовет увеличение в них уровня цАМФ и соответственно блокирование белков митоза, что может привести к новому стационарному состоянию с пониженной скоростью пролиферации и постепенному дрейфу системы в направлении дифференцировки. При этом в результате репрессии митотического оперона клеточного цикла и снижения уровня цГМФ, подавляющего вместе с R2 оперон дифференцировки, будет производиться все больше и больше цАМФ (и соответственно R1цАМФ), что в конце концов приведет к полному прекращению пролиферации и остановке клеточного цикла.

С другой стороны, связывание митогенных факторов роста (инсулин) с рецепторами клеточной мембраны через повышение в лимфоцитах уровня цГМФ будет с зеркальной точностью инициировать пролиферацию в ущерб дифференцировке.

О митогенной активности инсулина свидетельствуют следующие факты. На клетках печени показано, что действие инсулина можно воспроизвести с помощью бивалентных антител к его рецептору или их бивалентных фрагментов F(ab′)2-фрагментов, способных «сшивать» на поверхности клетки-мишени несколько рецепторов для этого гормона. Моновалентные Fab-фрагменты способны лишь блокировать связывание инсулина рецепторами, однако если восстановить бивалентность, добавив в среду инкубации еще антитела против Fab′-фрагментов, то снова обнаруживаются те же инсулиноподобные эффекты. Действие субоптимальных концентраций инсулина заметно увеличивается после добавления в среду антител к этому полипептиду [327]. Следовательно «сшивка» рецепторов имитирует и лимитирует эффект гормона.

Инкубация флуоресцентно меченого инсулина с лимфоцитами приводит к образованию на их поверхности «шапок» (cap) [399]. Такие же образования (caps) обнаружены при инкубации лимфоцитов с аналогично мечеными антителами к инсулиновым рецепторам. По данным Шлессингера, сразу после взаимодействия инсулина с клетками (в течение 1 с) в результате локальной агрегации образуются микрокластеры, невидимые под микроскопом, которые затем разрастаются до хорошо различимых флуоресцирующих пятен, содержащих сотни рецепторных молекул. В течение короткого времени от нескольких секунд до 10 мин процесс кластеризации охватывает всю клеточную поверхность и включает в себя движение гормонрецепторных комплексов на расстояние до нескольких микрон. Такая агрегация является обязательным условием для нормального протекания процессов интернализации [399].

Существенно, что инсулин сам способен регулировать экспрессию собственных рецепторов на поверхности лимфоцитов, лимитирующей пролиферацию [98].

Важность гормонального контроля пролиферации иммунокомпетентных клеток подчеркивает тот факт, что экспрессия инсулиновых рецепторов на лимфоцитах увеличивается при любой активации их клеточного цикла: в смешанной культуре [309], при использовании антигенов или поликлональных митогенов [433]. Методом проточной цитометрии установлено, что на разных фазах клеточного цикла стимулированные ФГА лимфоциты несут разное число рецепторов для инсулина – в фазе G0 – 35, в фазе G1a – 465, в фазе G1b – 5554 [433].

С помощью специфических антител против ФГА доказано, что этот лектин в отсутствие макрофагов «включает» только процесс выхода клеток из состояния покоя в цикл клеточного деления, что на языке символов может быть обозначено как (G0/G1) переход [132].

Считается, что in vivo инициирующим механизмом включения (G0/G1) перехода является физиологическая недостаточность данного типа клеток, при этом избыток одного из внешних факторов становится выше определенного критического уровня и инициирует цикл [42]. Сам по себе (G0/G1) переход обычно не приводит к пролиферации. Для ее запуска необходим дополнительный сигнал, включающий следующий и основной (G1/S) переход. Инициация S-фазы и включение механизма синтеза ДНК является результатом действия на клетку второго сигнала, который может быть представлен специфическими активирующими факторами или неспецифическими агентами, содержащимися в сыворотке крови [42].

Поскольку существуют веские экспериментальные доказательства включения (G0/G1) и (G1/S) переходов при импульсной активации гуанилатциклазы и (или) угнетении аденилатциклазы [236], становится очевидным, что роль первого и второго сигналов может выполнять один и тот же эффектор, например Кон-А, способный повышать уровень цГМФ в лимфоцитах. Данный лектин отличается настолько высоким сродством к рецептору инсулина, что Кон-А-сефарозу используют для выделения этих рецепторов [264], а его митогенная активность не зависит от присутствия макрофагов или их продуктов [434]. Последнее означает, что Кон-А «включает» оба перехода (G0/G1) и (G1/S), и его действие имитирует инсулиновый механизм активации пролиферации, так как осуществляется через «сшивание» инсулиновых рецепторов и активацию гуанилатциклазы [132]. Сукцинил-Кон-А, не обладающий митогенной активностью, предотвращает постмитотическую трансформацию фагоцитов в ранней фазе G1, что приводит к стабилизации фазы покоя.

Для деблокирования (G0/G1) перехода клеток в позднюю фазу G1 необходимо было отмыть их от сукцинил-Кон-А и добавить инсулин [358]. Отсюда не исключено, что в условиях организма этот гормон, в определенных концентрациях постоянно присутствующий в крови, может исполнять роль универсального митогена, имеющего двойную триггерную функцию в регуляции клеточного цикла лимфоцитов.

Регуляция пролиферации у эукариот осуществляется с помощью механизма строгого контроля, при котором определяющим фактором является равновесие двух антагонистов [276]. Они могут быть как внутриклеточными (цАМФ и цГМФ, катионы и анионы, различные реципрокные инициаторные белки для каждой фазы митотического цикла), так и внеклеточными (стрессорные гормоны и инсулин). На протяжении клеточного цикла концентрации цАМФ и цГМФ изменяются противонаправленно, что является основанием для утверждения о взаимном антагонизме этих циклических нуклеотидов. В большинстве случаев между концентрацией цАМФ и пролиферацией клеток была обнаружена обратная зависимость, а с содержанием цГМФ – прямая [204]. Монобутирильные производные цАМФ и цГМФ, которые хорошо проникают через клеточную мембрану, легко индуцируют отрицательную и положительную плейотропную реакцию в культуре фибробластов [393]. Экзогенный цГМФ даже в такой низкой концентрации, как 10—6 М, стимулирует не только пролиферацию, но и гидролиз цАМФ [364]. Из этого следует, что стрессорные гормоны и все физиологические факторы, способные повышать внутриклеточную концентрацию цАМФ (отрицательный сигнал) и (или) уменьшать концентрацию цГМФ (положительный сигнал), можно рассматривать как неспецифические ингибиторы пролиферации [204]. Естественно, что как активаторы пролиферации могут квалифицироваться все факторы, способные вызывать противоположные сдвиги, например инсулин, который устраняет контактное торможение и активирует клеточный цикл фибробластов через увеличение в них соотношения цГМФ/цАМФ с 0,18/22,0 до 2,00/17,0 [324].

К их числу, очевидно, принадлежит и тиамин, который усиливает положительное и снижает отрицательное плейотропное влияние внешних эффекторов, т. е. оптимизирует вклад инсулиногенной и стероидогенной составляющих иммобилизационного стресса в пролиферацию лимфоцитов, что может служить основанием для разработки соответствующего регламента тиаминопро-филактики и тиаминотерапии стрессорных иммунодефицитов.

5.5. Тиамин и ферментные маркеры генетического триггера гепатоцитов при стрессе

Триггеры, т. е. системы, способные неопределенно долго находиться в любом из двух возможных устойчивых состояний, играют большую роль в биохимической регуляции гомеостаза [192]. Функционирование триггерного механизма in situ можно оценить с помощью ферментных маркеров. Например, активность глюкозо-6-фосфатазы (Г-6-Фазы) печени у эмбрионов практически отсутствует, впервые она появляется в пренатальном периоде, затем резко возрастает в период рождения и остается на высоком уровне у взрослых животных, а активность гексокиназы, наоборот, максимальна у эмбрионов млекопитающих и снижается по мере онтогенетического развития [61]. При малигнизации ткани активность Г-6-Фазы падает, а активность гексокиназы (Гк) увеличивается пропорционально скорости роста опухоли [61]. Следовательно, первый фермент является маркером дифференцировки, а второй – маркером пролиферации. Сдвиги активности обоих ферментов лимитируются не их оборачиваемостью, а изменением массы ферментного белка, реализуемого через геном клетки [437] с помощью промоторов дифференцировки (адреналин, гидрокортизон [35]) и пролиферации (инсулин [4]). Предложенная Г. Вебером схема срочной и хронической адаптации данных ферментов [436] фактически описывает перекрестную регуляцию их синтеза и в этом смысле является аналогом генетического триггера Ф. Жакоба и Ж. Моно [111].

Известно, что активность Г-6-Фазы в печени у интактных мышей максимальна в темноте и минимальна в светлое время суток, когда функция надпочечников имеет соответственно максимальные и минимальные значения [212]. Поскольку в принятых условиях повышение уровня кортикостероидов в крови количественно соответствовало степени активации глюкозо-6-фосфатазы и включению [14С]-оротовой кислоты в общую РНК печени [18], можно допустить, что эта корреляция обеспечивается гормональной индукцией синтеза фермента. Согласно модели перекрестной регуляции генетических локусов, активация оперона дифференцировки автоматически блокирует оперон клеточного деления [245]. Действительно, по данным Ф. Халберга, время наибольшего количества митозов в эпидермисе уха и печени у мышей приходится на утренние часы, когда наблюдается анафаза суточного ритма кортикостероидов в крови, а наименьшего – на вечерние, что соответствует его акрофазе [303]. Существует представление, что в течение суток клетки беспрепятственно проходят все этапы подготовки к делению, но вследствие различного уровня энергетического обмена в организме в утренние и вечерние часы неодинаковое их количество вступает в митоз.

Ранее было замечено, что митотический индекс зависит от двигательной активности животных. Это наблюдение отражает известное правило – работа и деление клеток несовместимы [380]. Уровень энергетического обмена в свою очередь также зависит от двигательной активности, которая влияет на него через гормоны. По мнению В. Буллоу, последовательно развивавшего представление об определяющей роли глюкозы как энергетического фактора в делении клеток, стимулирующее или тормозящее действие гормонов на митозы связано с одной ключевой ферментативной реакцией, катализируемой гексокиназой, и осуществляется путем усиления или ослабления притока энергии в G2-периоде клеточного цикла, во время которого аккумулируется необходимая для митоза энергия [246].

Из приведенных данных следует, что Г-6-Фаза – это маркерный фермент дифференцировки, а гексокиназа – маркерный фермент пролиферации, функционирование которых генетически детерминировано реципрокным влиянием соответствующих промоторов (кортикостероидов или инсулина). В течение суток содержание гормоновиндукторов в крови, равно как и активность обоих ферментов в органах-мишенях, колеблется в противофазе друг к другу. Это полностью отвечает требованиям модели Ф. Жакоба и Ж. Моно [111] и, следовательно, может адекватно отражать ее функционирование in situ.

Исследования этой и других схем Ф. Жакоба и Ж. Моно, проведенные на аналоговой машине, показали, что для триггерной модели абсолютно исключен автокатализ и соответственно внутренняя колебательная неустойчивость. Переключение триггера из одного устойчивого состояния в другое всегда осуществляется внешним сигналом [155].

Описанный выше суточный ритм изменения активности гексокиназы и Г-6-Фазы отражает циркадные колебания гормонального фона крови [19], а функционирование данной ферментной системы в автоколебательном режиме невозможно даже по формальным соображениям. Дело в том, что в печени оба фермента могут взаимодействовать друг с другом, составляя типичный футильный (бесполезный энергозатратный) цикл, где угнетаются собственными продуктами:

Автор теории футильных циклов Е. Сельков считает, что когда концентрации АТФ и АДФ в клетке стабилизированы и относительная концентрация глюкозы много больше, чем Г-6-Ф, т. е. если

[Глюкоза] / K iГ-6-Фаза >> [Г – 6 – Ф] / KiГК, (2)

где Кi Г-6-Фаза и Кi ГК – константы ингибирования ферментов своими продуктами, то

VГК >> V Г-6-Ф (3)

и в этом случае синтезируется Г-6-Ф со скоростью

V = VГК – VГ-6-Фаза > 0. (4)

Когда относительная концентрация глюкозы много меньше относительной концентрации Г-6-Ф, т. е. если

[Глюкоза] / K iГ-6-Фаза << [Г – 6 – Ф] / KiГК, (5)

то процесс идет в обратную сторону и Г-6-Ф распадается со скоростью

V = VГК– VГ-6-Фаза < 0. (6)

Анализ взаимодействия гексокиназы и Г-6-Фазы, проведенный Сельковым, показал, что при неизменной концентрации глюкозы в среде и фиксированном состоянии углеводного обмена цикл (1) не только не может автономно (т. е. сам без внешних воздействий) переходить от состояния (2) к состоянию (5) и обратно, но даже активно сопротивляется любым изменениям. Действительно, любой прирост концентрации Г-6-Ф в системе при фиксированной концентрации глюкозы приведет к увеличению VГ-6-Фазы и уменьшению VГК, что будет противодействовать первопричинному повышению концентрации Г-6-Ф [156].

Из схемы (1) видно, что как только цикл перестает обмениваться хотя бы одним из субстратов со средой или углеводным метаболизмом, он стабилизирует максимально бесполезное состояние, где скорости встречных реакций равны друг другу

VГК = VГ-6-Фаза

и где фактически будет выполняться только эквивалентная АТФазная реакция:

Однако такой вариант работы футильного цикла in vivo вряд ли возможен, хотя бы потому, что печень выполняет функции гомеостата глюкозы крови. Постоянное соответствие скорости поглощения и высвобождения глюкозы печенью степени гипергликемии или гипогликемии объясняют результирующим эффектом работы двух функционально сопряженных ферментов – гексокиназы и Г-6-Фазы [372]. Преобладание активности одного из ферментов, объединенных в субстратный цикл, абсолютно необходимо для печеночных клеток, поскольку именно оно определяет направление потока глюкозы и соответственно уровень гликемии. Постулированные Е. Сельковым переключения нетто-тока субстратов, а также вывод о том, что сигналы, вызывающие перемену его направления, генерируются вне футильного цикла [156], уже сами по себе поддерживают триггерную схему регуляции взаимодействия гексокиназы и Г-6-Фазы в гепатоцитах, которая реализуется с помощью гормонов на генетическом уровне.

Функционирование генетически детерминированного триггерного механизма в печени, являющейся органом-мишенью действия кортикостероидов и инсулина, удобно исследовать на моделях с более или менее длительным изменением функционирования глюкозо-глюкозо-6-фосфат субстратного цикла (переключения 2–5 по Е. Селькову), которое достигается воспроизведением гипер– или гипофункции соответствующих эндокринных желез.

Ранее было показано, что при гиперкортицизме (7-дневное введение гидрокортизона) активность Г-6-Фазы в печени крыс достоверно повышается, а при гипокортицизме (7-дневная адреналэктомия) – снижается [18]. Хроническое перераздражение секреторных элементов коры надпочечников, которое имеет место при развитии истощающего иммобилизационного стресса по Г. Селье, вызывает монотонную активацию Г-6-Фазы в гепатоцитах (рис. II-24).

На этом фоне резким контрастом выглядит снижение активности фермента к 12 ч опыта, когда по расчетам Г. Селье наступает фаза резистентности иммобилизационного стресса, сопровождающаяся существенным уменьшением концентрации 11-ОКС в крови (рис. II-19). Особенно отчетливо этот сдвиг воспроизводится у крыс, получавших тиамин, который, обладая инсулиноподобным действием, способен самостоятельно уменьшать амплитуду стероидогенной реакции надпочечников при стрессе [18].

Рис. II-24. Содержание глюкозы (1), глюкозо-6-фосфата (2), активность гексокиназы (3) и глюкозо-6-фосфатазы (4) в печени крыс в различные сроки иммобилизационного стресса

Учитывая четко установленный механизм двойственного гормонального контроля синтеза ферментного белка, специфически расщепляющего Г-6-Ф [437] при анализе собственных данных, легко предположить, что изменение активности Г-6-Фазы в печени всегда зависит от несбалансированного усиления потока «плюс» (инсулиновой) или «минус» (кортикостероидной) информации к репрессору [61] соответствующего генетического локуса. С этих позиций труднее объяснить обнаруженные сдвиги на уровне гексокиназы, которая в отличие от глюкозо-6-фосфатазы не является гормониндуцибельным ферментом [122]. Действительно, при суточной экспозиции иммобилизации по Г. Селье активность ГК в печени стрессировавшихся крыс падает вдвое, а у животных, подвергавшихся аналогичному воздействию, но на фоне тиамина, она в такой же степени увеличивается (рис. II-25).

Рис. II-25. Влияние тиамина на содержание глюкозы (1), глюкозо-6-фосфата (2), активность гексокиназы (3) и глюкозо-6-фосфатазы (4) в печени крыс в различные сроки иммобилизационного стресса

Хотя считается, что ГК не контролируется инсулином [122], ее ингибирование и стимуляция в принятых условиях опыта фактически накладываются на однонаправленные колебания инсулинового фона: в конце фазы резистентности истощающего стресса (24 ч иммобилизации), когда отмечается повторный и уже критический всплеск стероидогенеза (рис. II-19), очевидно, имеет место развитие функционального стероидного диабета [329], а активирующее инсулиногенез действие тиамина особенно сильно проявляется как раз при гипофункции β-клеток поджелудочной железы [18]. Воспроизведение стимулирующего влияния тиамина на уровне независящей от него ГК также заставляет искать какие-то альтернативные варианты гормонального опосредования данного эффекта. В качестве исходных предпосылок здесь могут быть приняты во внимание следующие: 1) генетическая детерминированность сдвигов ГК (в оптимальных условиях определения активности фермента обнаруженные эффекты обусловлены изменением массы ферментного белка); 2) ГК – это маркер пролиферации [61]. В совокупности эти предпосылки выстраиваются в схему генетического триггера, где инсулин играет роль промотора пролиферации камбиальных элементов [4], а у дифференцированных клеток активирует аутосинтетические гены, обеспечивающие восстановительные биосинтезы (белков, липидов, углеводов) и внутриклеточную регенерацию. В обоих случаях инсулин «толкает» маятник генетического триггера клетки из одного устойчивого состояния в другое (работа – репарация) через снижение внутриклеточного уровня цАМФ, который, согласно

Б. Гудвину [35], блокирует оперон пролиферации (аутосинтетические гены). Гормональнообусловленное подавление активности аденилатциклазы и падение содержания цАМФ показаны для всех органов-мишеней [350], в том числе и для печени [27], где эффекты инсулина особенно ярко проявляются на фоне противоположного действия стрессорных гормонов [323].

В основе уникальной способности инсулина тормозить различные эффекты множества контринсулярных гормонов, очевидно, лежит механизм его разнонаправленного влияния на тканевую концентрацию цАМФ и цГМФ [18, 25, 171]. Считается, что реципрокные взаимоотношения цАМФ и цГМФ на клеточном уровне обеспечивают динамический контроль, т. е. «включение» и «выключение» внутриклеточных систем, претерпевающих при своем функционировании противоположно направленные сдвиги [294].

В порядке проверки предположения, что торможение тиамином избыточного гормонообразования в надпочечниках [18], опосредованное антистрессорными эффектами инсулина [218], может сопровождаться переключением генетического триггера в гепатоцитах [33], было проведено исследование динамики соответствующих маркеров на высоте мощного болевого раздражения крыс по Г. Селье [153]. Для этого в стандартных условиях моделирования стресса (подкожное введение 1 мл скипидара) и предварительной нагрузки тиамином (400 мг/кг на 24 ч) через каждые 15 мин от начала раздражения животных в крови измеряли содержание иммунореактивного инсулина, в ткани надпочечников – концентрацию кортикостероидов, а в печени – уровень цАМФ.

Из рис. II-26 видно, что при данном виде стресса гормонообразование в надпочечниках достигает наивысшего уровня уже через 15 мин от начала опыта, а содержание инсулина в крови – только к 30-й минуте (рис. II-27).

Рис. II-26. Содержание 11-ОКС (а – мкМ/кг) в надпочечниках крыс в динамике острого стресса до (1) и после (2) введения тиамина. Здесь и на рис. II-27, II-28 по осям абсцисс – срок наблюдения, по осям ординат – единицы измерения. Достоверные сдвиги (р<0,05) обозначены звездочкой

На фоне предварительного введения тиамина максимумы стероидогенной и инсулиногенной реакций совпадают по времени. Тиамин не только способствует более раннему увеличению концентрации инсулина в крови, но, что особенно важно, поддерживает повышенный уровень инсулинемии даже через 45 и 60 мин от начала опыта. Результатом этого является нормализация содержания цАМФ, устойчиво повышенного в печени стрессированных крыс (рис. II-28).

Исходя из того, что цАМФ – это мессенджер генетического триггера в эффекторных клетках [35], уменьшение его уровня в принятых условиях может говорить о выключении активности гетеросинтетических генов (оперон дифференцировки), контролируемых стрессорными гормонами [246], и реципрокном включении аутосинтетических генов (оперон пролиферации), контролируемых инсулином [4]. Об этом свидетельствуют факты ингибирования под влиянием тиамина Г-6-Фазы, являющейся маркером дифференцировки [436], и стимуляции гексокиназы (рис. II-25) – маркера пролиферации [430].

Рис. II-27. Содержание ИРИ (б – МЕ/л · 10—3) в крови крыс в динамике острого стресса до (3) и после (4) введения тиамина

Рис. II-28. Содержание цАМФ (в – пкМ/г) в печени крыс в динамике острого стресса до (5) и после (6) введения тиамина

Поскольку такое действие тиамина проявляется не только при гипокортицизме [18], но и на фоне активации стрессреализующих систем, это означает, что он включает достаточно мощный конкурентный по отношению к стрессорным гормонам механизм инсулиновой регуляции метаболического гомеостаза, на основании которого можно строить новую стратегию витаминокоррекции стресса в клинике.

6.1. Иммунный гомеостат и его регуляция

Проблема влияния стресса на иммунитет тесно связана с проблемой адаптации организма к постоянно меняющимся условиям среды обитания. Исследования регуляции нормального функционирования и формирования адаптивных реакций иммунной системы, очевидно, не могут быть успешными без анализа естественной периодичности биологических процессов, среди которых наибольший практический интерес представляют суточные ритмы, обусловленные чередованием света и темноты, режимом двигательной активности и питания [14, 307]. Известно, что целый ряд морфофункциональных показателей лимфоидной системы изменяется по типу циркадного ритма, причем эти колебания тесно связаны с суточным ритмом функционирования желез внутренней секреции – гипофиза и надпочечников [97, 135, 159],

т. е. по сути они являются гормональнообусловленными и реализуются, как и ритмы с длинным шагом (сезонные), по стрессорному механизму [17]. Согласно [307], циркадная организация иммунной системы представляет комплекс миграционных, пролиферативных, дифференцировочных и биохимических процессов, связанных метаболическими путями и обладающих эволюционно закрепленными ритмами с высокой степенью консервативности, но находящимися под регулирующим воздействием нейроэндокринной системы [64].

Циркадианная система у высших животных состоит из множества потенциально независимых осцилляторов, которые связаны друг с другом и сопряжены с внешней средой посредством циркадных ритмов в нервной и эндокринной системах [115]. Суточная периодичность функций иммунной системы априори находится под контролем нейроэндокринных осцилляторов, так как в самой системе иммунитета отсутствуют структуры, способные непосредственно воспринимать внешние ритмы чередования света и темноты. Поскольку внешними водителями (экзогенными времязадателями) циркадного ритма иммуногенеза служат такие стрессорные раздражители, как световой, пищевой и двигательный режимы [92], то не исключено, что главным синхронизатором, обеспечивающим восприятие (рецепцию) этих сигналов на организменном уровне, является гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось, которая занимает одно из центральных мест в общей циркадианной системе организма [115]. Такая вероятность вполне очевидна в свете имеющихся данных, что глюкокортикостероиды – основной фактор, лимитирующий иммунитет [52], а эндокринная функция тимуса и оси гипоталамус – гипофиз – надпочечники находятся во взаимосвязи, которая обеспечивает динамику иммунного ответа [304]. Другая эндокринная подсистема, которая могла бы претендовать на роль синхронизатора, – это ось гипоталамус – гипофиз – тимус [384]. С одной стороны, вилочковая железа как центральный орган иммунитета осуществляет специфическую регуляцию иммунных функций, а с другой – как эндокринный орган является неотъемлемой частью нейроэндокринной системы, где все железы внутренней секреции функционально взаимосвязаны. Таким образом, тимус может быть внутрисистемным синхронизатором, т. е. осциллятором второго порядка, передающим ритм центрального осциллятора функциям периферических структур иммунной системы [92].

Согласно сценарию [10], «реализация циркадных биоритмов иммунной системы предполагает следующую последовательность лимфоэндокринных взаимодействий в суточном цикле. В гипоталамусе как центральном осцилляторе нейроэндокринных функций формируется циркадный ритм рилизинг-факторов для тропных гормонов гипофиза. Этот ритм синхронизируется с суточным циклом внешними водителями (времязадателями), например чередованием света и темноты [106]. В период окончания физической активности (у крыс и мышей предрассветные и утренние часы суток) гипофиз продуцирует максимальное количество соматотропного и тиреотропного гормонов [440]. Повышается образование гормонов щитовидной железы, которые стимулируют эндокринную функцию тимуса [166]. Соматотропный гормон стимулирует пролиферацию тимоцитов, пик которой отмечается в утренние часы [180, 331]. Рост концентрации гормональных факторов тимуса стимулирует дифференцировку лимфоцитов, их рециркуляцию и миграцию. Увеличение уровня тимозина в крови, а затем и в структурах головного мозга стимулирует образование рилизинг-факторов для АКТГ в гипоталамусе и запускает функцию оси гипоталамус – гипофиз – надпочечники [304].

Во второй половине светового периода начинается усиленное продуцирование глюкокортикостероидов, стимулирующих миграцию лимфоцитов из тимуса. Активность миграции увеличивается во второй половине светового периода, достигает максимума в первой половине темнового периода, а к утру снижается. Это снижение может быть связано с предыдущим пиком концентрации глюкокортикоидных гормонов в плазме крови и минимумом продуцирования тимозина в конце светового периода. Повышение концентрации глюкокортикостероидов по принципу обратной связи тормозит секрецию АКТГ гипофизом, что приводит к снижению стероидогенеза в коре надпочечников во второй половине темнового периода, который совпадает с окончанием физической активности животных.

Миграция Т-лимфоцитов из тимуса и их расселение заканчиваются, чему способствует гормональный фон: минимальное содержание тимусных факторов и понижающийся уровень глюкокортикостероидов, находящихся в прямой коррелятивной связи с признаками миграции из тимуса. В предутренние часы усиливается образование рилизинг-факторов для тиреотропного и соматотропного гормонов в гипоталамусе и соответственно образование этих гормонов в гипофизе. В тимусе активируются пролиферативные процессы и гормонообразование и цикл повторяется снова [10]. Данный сценарий подчеркивает важную роль тимуса в оформлении хронобиологической структуры иммунитета эндокринной системой организма в составе гипоталамо-гипофизарно-тимусной оси, контролирующей продукцию гормонов и трансмиттеров, регулирующих иммунные функции [384].

Кроме того, тимус функционирует как лимфопоэтический орган, в котором происходят размножение и дифференцировка Т-лимфоцитов с последующей эмиграцией их на периферию, что несомненно оказывает влияние на временную организацию перераспределения клеточных элементов лимфоидной системы. Показано, что суточные ритмы лимфоцитоза периферической крови у человека обусловлены колебаниями Т-лимфоцитов, отражающими динамику тимусного лимфопоэза [197]. У мышей около 70 % лимфоцитов периферической крови представлено Т-клетками [325], суточный ритм лимфоцитоза крови находится в противофазе к ритму цитоза тимуса, пик лимфоцитоза крови и минимум клеточности тимуса в суточном цикле наступают после максимума митотической активности клеточных элементов вилочковой железы [331]. Это означает, что у мышей, как и у человека, суточная динамика лимфоцитоза периферической крови отражает последовательность процессов пролиферации и выселения клеток из центрального органа иммунитета.

Для модуляции суточных ритмов метаболической активности лимфоцитов может иметь значение функция тимуса как эндокринной железы, продуцирующей факторы, необходимые для созревания и дифференцировки Т-клеток как в самом органе, так и на периферии [191]. Гуморальные факторы тимуса (тимозин, тимарин, Т-ак-тивин и др.) синтезируются в клетках ретикулярного эпителия вилочковой железы и представляют собой полипептиды с характеристиками гормонов [351]. Как и большинство полипептидных гормонов, тимусные факторы действуют на клетки-мишени через стимуляцию

биосинтеза цАМФ в аденилатциклазной реакции [425], с последующей активацией цАМФ-зависимых протеин-киназ, катализирующих фосфорилирование ядерных и мембранных белков, а также ряда ферментов, лимитирующих дифференцировку и созревание лимфоцитов, включая экспрессию генетической информации, модуляцию функции мембран и ферментных ансамблей [43, 179]. Генерация гормонов тимуса осуществляется по типу суточного ритма, находящегося почти в противофазе к ритму секреции кортикостероидов [359].

Поэтому не исключено, что утренне-дневное повышение уровня лимфоцитов в крови интактных мышей, главным образом за счет АЦ++-фракции (лимфоциты с высокой активностью аденилатциклазы), связано с максимальной продукцией в этот период гормональных факторов тимуса [92], которые, стимулируя дифференцировку периферических Т-клеток, действуют через систему аденилатциклаза-цАМФ [425]. Очевидно, пермиссивный вклад в этот эффект дает и анафаза циркадного ритма глюкокортикостероидов, поскольку чувствительность Т-лимфоцитов к тимозину находится в обратной зависимости от уровня гормонов коры надпочечников в плазме крови [191], минимум которых у крыс и мышей наблюдается именно в утренние и дневные часы [359]. Показаны обратные взаимоотношения в суточных колебаниях количества Т-лимфоцитов в периферической крови и уровня кортизола в плазме у людей [362]. Наличие функциональной связи между этими биоритмами подтверждается опытами с удалением гипофиза или надпочечников у лабораторных животных и исследованием ритмов лимфоцитоза у больных с надпочечниковой недостаточностью, зафиксировавших исчезновение или сглаживание суточных колебаний содержания лимфоидных клеток в крови во всех случаях гипофункции гипофизадреналовой системы [114, 242, 310, 421].

Следовательно, можно сделать вывод, что циркадные осцилляции лимфоцитоза в периферической крови – это стрессобусловленные колебания, а глюкокортикостероиды как эффекторные гормоны стрессреализующей системы (гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось) являются их непосредственными модуляторами. Значимость гормонов коры надпочечников как эндогенных регуляторов суточного ритма количества лимфоцитов в крови подчеркивает факт его инверсии под влиянием 7—10-дневного введения гидрокортизона в середине периода дневного сна животных, когда концентрация кортикостерона в крови у мышей минимальна [92]. Стрессорный характер сдвигов документируется данными литературы [31] и результатами наших опытов, свидетельствующих о том, что уровень лимфопении в крови крыс при иммобилизационном стрессе зеркально отражает содержание в плазме 11-оксикортикостероидов (рис. II-19, рис. II-21). А из факта, что гипофизэктомия [31] и адреналэктомия (рис. II-21) предотвращают развитие лимфопении в крови животных при воспроизведении иммобилизационного стресса, следует, что уровень лимфоцитоза – это функция концентрации стероидных гормонов в крови.

Данная констатация означает, что стрессорные гормоны (глюкокортикостероиды) действительно могут быть лимитирующими факторами в синхронизации хронобиологической структуры иммунного гомеостаза. Возможно, что фазовые взаимоотношения ритмов иммунной и эндокринной систем определяют суточные колебания иммунного статуса. Суточный ритм иммунного ответа у людей (по тесту кожной чувствительности к антигену) находится в противофазе к ритму экскреции кортизола с мочой [92]. Исследование соотношения суточных колебаний силы иммунного ответа на эритроциты барана и циркадных ритмов стероидогенеза у мышей показало, что максимальная генерация антителообразующих клеток в селезенке возникала в том случае, если антиген вводился днем, т. е. на минимальном уровне кортикостерона в плазме крови. Из сопоставления различных комбинаций показателей клеточного фона, концентрации кортикостерона в плазме крови и уровня иммунного ответа было выяснено, что его сила (амплитуда) находится в обратной связи с отношением лимфоцитоза периферической крови к количеству клеток в тимусе и напряженности гормонального фона. Высокий иммунный ответ в 100 % случаев наблюдался при иммунизации животных на низком фоне эндогенных кортикостероидов и высоком отношении лимфоцитов крови к количеству клеток в тимусе [10]. Судя по всему, иммунная система эффективно реагирует на антиген, если он применяется во время активной миграции клеток из тимуса.

Согласно [92], высокая отвечаемость иммунной системы на антигенный раздражитель, применяемый на низком фоне глюкокортикоидных гормонов, связана не столько с отсутствием иммунодепрессивного действия последних, сколько с поддержанием «оптимальной» регулируемой лимфоэндокринной ситуации, характеризующейся интенсивной миграцией и рециркуляцией клеток с высокой активностью метаболических процессов. Свой вклад в реализацию высокого иммунного ответа в принятых условиях, очевидно, вносит и повышенная концентрация в крови гормональных факторов тимуса, поскольку анафазе в суточном ритме глюкокортикоидов всегда соответствует акрофаза циркадного ритма тимозина [359].

Таким образом, иммунный гомеостат – это структурно-временная организация иммунной системы организма, представленная комплексом биоритмов пролиферации, дифференцировки, миграции, метаболизма и гибели иммунокомпетентных клеток, находящихся между собой в определенных фазовых взаимоотношениях, регулируемых стрессгормонами. Динамический баланс лимфоэндокринного взаимодействия, очевидно, обеспечивает оптимальный уровень функционирования иммунной системы в каждый момент времени. С фазовым соотношением биологических ритмов организма связан феномен неодинаковой чувствительности системы к иммуномодуляторам. Один и тот же биологически активный фактор может оказывать разной степени выраженный (иногда даже противоположный) эффект в зависимости от фазы биологического ритма, во время которого он применяется [158, 200, 334].

Считается, что явления хроностезии и хроноэффективности связаны не только с ритмами продукции эндогенных регуляторных факторов, в результате чего при введении их извне создается различная конечная концентрация вещества в организме, но и с ритмами экспрессии рецепторов к ним на иммунокомпетентных клетках и состоянием метаболизма этих клеток [200], которые также лимитируются глюкокортикостероидами [77]. Синхронизирующее (регуляторное) влияние стрессреализующей системы на функциональное состояние всех звеньев иммунного гомеостата обеспечивает временную адаптацию иммунной системы к периодическим раздражениям, т. е. к циркадному ритму чередования внешних сигнальных факторов (световой, пищевой, двигательный режимы). Нарушение временной структуры лимфоэндокринных взаимоотношений при хроническом истощающем стрессе ведет к нарушению механизмов адаптации, снижению общей резистентности организма и активации иммунопатологических процессов – развитию вторичных иммунодефицитов и сепсиса. Отсюда ясна тактика корригирующих лечебных мероприятий – это не только компенсация дефицита эндогенных иммуномодуляторов их дополнительным введением, но и нивелирование эндогенного гиперкортицизма с помощью антистрессорных средств.

6.2. Т-активин и витамины

Сепсис, т. е. генерализация инфекции, всегда имеет место на фоне несостоятельности гомеостаза. Летальность при сепсисе достигает значительных цифр и колеблется в широких пределах – от 20 до 40 % и прогрессивно нарастает при развитии септических осложнений, таких, как ПОН и септический шок, – от 40 до 70 % [2, 3, 7, 288]. Причиной этого может быть тот факт, что применяемые лечебные мероприятия не решают реабилитационной задачи, т. е. восстановления имеющегося дефекта гомеостаза, а иногда даже усугубляют его. Исходя из представлений о перекрестной адаптации и системных реакциях организма [19], а также концепции витаминно-гормональных взаимоотношений [18, 20], было интересно использовать имеющиеся теоретические и экспериментальные наработки по функциональной реабилитации гомеостаза [430] в целях снижения смертности при сепсисе.

Исходя уже из принципов интенсивного комплексного лечения сепсиса, которое сегодня включает: устранение нарушений в иммунной, эндокринной, сердечно-сосудистой, дыхательной системах, системе детоксикации, системе свертывания крови, микроциркуляции и т. д., необходимо признать, что эта патология должна квалифицироваться, как тотальная несостоятельность гомеостаза. Сепсис – это системное заболевание с множественными дефектами гомеостаза, и прежде всего в гуморальном звене его регуляции. Здесь на первый план выдвигаются взаимоотношения между гормональной и иммунной системами, которые в аспекте сепсиса в литературе фактически не анализируются и не учитываются в клинической практике, что, безусловно, снижает эффективность лечения.

Если принять, что постоянство внутренней среды организма является результатом интеграции функций [19], а развитие сепсиса, т. е. генерализация инфекционного процесса, всегда имеет место на фоне первичного или вторичного иммунодефицита [382], то показатели специфического иммунитета в данном случае, очевидно, могут служить адекватными критериями состоятельности гомеостаза в целом. Из рис. ІІ-29 видно, что традиционная интенсивная терапия сепсиса не устраняет исходный иммунодефицит. Более того, по имеющимся в литературе данным, некоторые лечебные мероприятия способны даже его усугубить [26, 168].

Почему это происходит, можно показать на примере гемосорбции. Гемосорбция (ГС), позволяющая элиминировать из крови вещества молекулярной массой от 500 до 5000 дальтон [94], так называемые средние молекулы, в том числе пептиды, с накоплением которых связывают развитие эндотоксикоза и иммуносупрессии [93], является на сегодняшний день одним из важнейших и наиболее патогенетически обоснованным методом в комплексной схеме интенсивного лечения сепсиса [6].

Рис. II-29. Иммунный и гормональный статус больных сепсисом (1-я группа) до (прерывистая линия) и после лечения (сплошная линия). В виде радиусов отложены иммунологические и гормональные показатели (в % к норме, представленной в виде окружности): ЛФ – лимфоциты (в 1 мкл крови); Та – активные Т-клетки; То – общие Т-клетки; Тр – теофиллинрезистентные; Тч – теофиллинчувствительные; В – В-лимфоциты; lgA, lgM, lgG – иммуноглобулины плазмы; С – суммарные 11-ОКС (б – белковосвязанные, с – свободные); Гб – гидрокортизон, связанный с белком; Кб – кортикостерон, связанный с белком; Гс – гидрокортизон свободный; Кс – кортикостерон свободный; ССТ – связывающая способность транскортина; n – число связывающих мест на транскортине. Достоверные сдвиги (р < 0,05) между прерывистой и сплошной линиями обозначены кружком

Тем не менее гемосорбция не только не компенсирует имеющуюся при сепсисе недостаточность Т– и В-звеньев иммунитета, но обусловливает некоторую тенденцию к ее углублению, в результате стимуляции стероидогенеза [167, 168]. Активация надпочечников фиксируется уже после первой процедуры и сохраняется на протяжении всего времени применения экстракорпоральной детоксикации, формируя состояние устойчивого гиперкортицизма (табл. II-2). Элиминация глюкокортикостероидов из крови активированными углями при проведении гемосорбции [167] приводит к суперкомпенсации потерь, за счет растормаживания гипофиза (устранение отрицательной обратной связи) и развития обычной стрессорной реакции.

Известно, что кортикостероиды ингибируют миграцию стволовых и B-клеток из костного мозга, кооперацию Т– и B-клеток, вызывают транзиторную лимфопению [286].

При стрессе изменяется не только спектр лимфоцитов, но и общая масса лимфоидной ткани в организме (атрофия тимуса, инволюция селезенки и т. д.), что является морфологической основой развития иммунодефицита. Функциональная взаимосвязь между гормональной и иммунной системами здесь настолько очевидна, что ее используют в диагностических целях при тестировании адаптации, т. е. для контроля фаз развития стрессорной реакции по изменению клеточного состава крови [271].

Таким образом, проблема иммунокоррекции при сепсисе – это в значительной мере проблема оптимизации стресса, которая в практическом плане связана с решением следующих основных вопросов: 1) снижение биосинтеза стероидов (определяет амплитуду функционального ответа надпочечников на раздражение); 2) снижение рецепции стероидов (определяет возможность проявления биологического действия гормонов); 3) активация катаболизма стероидов (определяет время существования эффективных концентраций гормонов); 4) снятие иммунодепрессантного действия стероидов (определяет реабилитацию иммунитета). Исходя из концепции витаминно-гормональных связей [18, 20] и имеющихся данных что:

1) витамин В1 является антистрессором, активирует инсулярный аппарат поджелудочной железы, нормализует углеводный обмен [18]; 2) витамин В6 блокирует стероидные рецепторы и, следовательно, биологическое действие гормонов [271, 375]; 3) витамин В12 активирует катаболизм стероидов и является метаболическим антагонистом стероидных гормонов, нормализует белковый и жировой обмен [205]; 4) Т-активин обладает реципрокным по отношению к глюкокортикостероидам иммуномодулирующим действием [191] – предполагалось, что эта комбинация (В1+В6+B12+Т-активин) может дать при сепсисе аддитивный антистрессорный иммунокорригирующий эффект.

Клинические испытания подтвердили это предположение. Исследования были проведены на 78 больных сепсисом, в лечении которых широко использовали детоксикационную гемосорбцию. В зависимости от характера лечения больные были разделены на 4 группы: 1 (32) – гемосорбция (ГС – 2–6 сеансов); 2 (15) – ГС (2–6 сеансов), накануне и за 2 ч до каждой ГС внутривенно 2 мл 6 % витамина В1, а через час последовательно 2 мл 5 % р-ра витамина В6 и 2 мл 0,01 % витамина В12, на ночь подкожно 0,01 % раствор Т-активина из расчета 40 мкг/м2 поверхности тела; 3 (17) – ГС (2–6 сеансов), витамины группы B (как больным 2-й группы) + УФО крови с помощью аппарата «Изольда МД 73М» (5—10 сеансов) по общепринятой методике; 4 (14) – к назначениям, аналогично больным 3-й группы, добавлен Т-активин подкожно из расчета 40 мкг/м2 поверхности тела.

Применение антистрессорных средств здесь регламентируется тем, что сама патология (сепсис) и лечение (мощная антибактериальная терапия, хирургическая санация очагов, использование различных травматических видов экстракорпоральной детоксикации) являются большой, а в сочетании, возможно, чрезмерной стрессорной нагрузкой на надпочечники (активация стероидогенеза), что в свою очередь приводит к тяжелой иммуносупрессии. Причинами снижения функциональной активности лимфоцитов периферической крови при стрессе являются: транзиторная лимфопения, вызывающая обеднение внутрисосудистого пула лимфоцитов благодаря избирательной эмиграции рециркулирующих клеток, а также прямое угнетение глюкокортикостероидами пролиферации отдельных субпопуляций лимфоцитов [305].

По данным [256], в механизме лимфопенического действия гидрокортизона и АКТГ большую роль играет уменьшение количества митозов и кариорексис лимфоцитов. Кроме того, гормоны коры надпочечников могут изменить реакцию макрофагов на Т-клеточные факторы посредством блокады активации лимфоцитов, угнетения синтеза лимфоцитов, а также влияния на взаимодействие этих медиаторов с клетками-мишенями [255].

Рис. II-30. То же, что и на рис. ІІ-29, для 2-й группы

Как видно из рис. II-30, применение комплекса витаминов В с Т-активином при сепсисе вызывает выраженный антистрессорный эффект (снижение функционального ответа надпочечников на гемосорбцию) и устранение исходного иммунодефицита (достоверное повышение содержания в крови иммунокомпетентных клеток). Четкая синхронизация (зеркальность) сдвигов указывает на их взаимную обусловленность. Пролиферация лимфоцитов является важнейшим элементом развития нормальной иммунной реакции [25, 171]. В соответствии с современными теориями иммунитета этот процесс лежит в основе образования антигеноспецифического клона лимфоцитов и определяет интенсивность иммунной реакции [186, 188]. Поскольку иммунный ответ зависит от пролиферации Т– и В-лимфоцитов (в случае тимусзависимых антигенов пролиферация В-клеток осуществляется в кооперации с Т-клетками), то вполне возможно, что при сепсисе критической лимитирующей стадией может стать гормональнообусловленное нарушение способности прекомитированных антигеном клеток (осуществивших G0—G1-переход) включаться в митотическое деление.

Показано, что in vivo глюкокортикостероиды существенно ослабляют иммунный ответ сенсибилизированных лимфоцитов (после первого введения антигена) на последующие антигенные стимулы [230]. In vitro гормоны коры надпочечников угнетают бласттрансформацию сенсибилизированных Т-лимфоцитов в смешанной лимфоцитарной реакции и ответ на введение в культуру антигена [191]. Исходя из того, что процесс бласттрансформации есть не что иное, как рост клеток в фазе G1—S – G2, сопряженный с синтезом ДНК [132], можно заключить, что кортикостероиды способны изменять ответ Т-лимфоцитов на митогены (антигены) посредством блокирования триггерного по отношению к митозу перехода G1—S в клеточном цикле [256]. Изучение эффекта бласттрансформации лимфоцитов человека при воздействии на них ФГА показало, что добавление в систему преднизолона блокирует их трансформацию в бластные формы из-за специфического подавления синтеза ДНК [248].

Кортизолобусловленное ингибирование синтеза ДНК в лимфоидных клетках in vivo дозозависимо и проявляется уже через 150–390 мин после введения гормона [415, 416], что в принципе сопоставимо с экспозицией G1-фазы в клеточном цикле [42, 132]. Существенно, что именно в середине G1-фазы при активации лимфоцитов в смешанной культуре [419] либо при их активации антигенами или митогенами [308] на Т-клетках во множестве появляются рецепторы для инсулина, выполняющего, очевидно, функции триггера G1—S-перехода в условиях организма [132]. Следовательно, не исключено, что иммунодепрессантное действие глюкокортикостероидов реализуется через их реципрокные взаимоотношения с инсулином, на уровне рецепторного аппарата, генома и метаболизма лимфоцитов, как это известно в отношении гепатоцитов и клеток других органов-мишеней для обоих гормонов [18, 19]. В этой связи интересны следующие факты. Сепсис, как правило, сопровождается развитием инсулинорезистентности [113], частично за счет сопутствующего стрессорного гиперкортицизма [112], частично за счет связывания эндогенного инсулина накапливающимися в крови средними молекулами [177], что в обоих случаях нарушает специфическую рецепцию гормона и соответственно его биологическое действие.

Если уровень иммунокомпетентных клеток действительно отражает активность зависящей от инсулина пролиферации лимфоцитов, то отсутствие признаков иммунокоррекции после ГС (рис. II-29) прямо указывает на то, что данная процедура, несмотря на элиминацию средних молекул, проблему относительной недостаточности инсулина у больных сепсисом не решает. Наоборот, судя по направленности сдвигов, здесь скорее имеет место усиление инсулинорезистентности в результате выраженного стрессорного действия ГС (табл. II-2).

Следуя этой логике и представлениям о триггерной роли инсулина в «запуске» G1 – S-перехода клеточного цикла лимфоцитов [132], иммунокорригирующее действие витаминов группы В при сепсисе (т. е. достоверное увеличение пула иммунокомпетентных клеток – рис. II-30) можно объяснить следующим образом. Прежде всего, существенным моментом этого действия безусловно является сам совокупный антистрессорный эффект данного комплекса (см. выше), поскольку снижение уровня глюкокортикостероидов в крови устраняет инсулинорезистентность и соответственно отменяет «стероидный блок» пролиферации иммунокомпетентных клеток [191]. Однако не менее важное значение здесь, очевидно, имеет и аддитивный иммуномодуляторный эффект комплекса, где каждый его компонент вносит свой вклад в реализацию пролиферативного цикла.

В условиях антигенной стимуляции лимфоцитов (сепсис), т. е. «включенного» G0—G1-перехода, процесс активации транскрипции является центральным моментом действия активирующих факторов, так как синтез РНК и белка – суть G1-фазы клеточного цикла, в ходе которого клетка растет и готовится к делению на две [42]. Поэтому немаловажно и то, что стресслимитирующие витамины в составе соответствующих ферментов in vivo участвуют в формировании интрацеллюлярного пластического резерва для роста клеток в фазе G1, обеспечивая синтезы белков и нуклеиновых кислот необходимыми субстратами за счет катализирования межмолекулярных обменов простыми (трансаминирование – В6, трансметилирование – В12) и сложными (транскетолазные реакции – В1) фрагментами. Хотя актуальность дополнительного введения витаминов при сепсисе кажется очевидной, поскольку длительное антигенное раздражение в силу своего стрессорного характера [230] приводит к вторичной витаминной недостаточности [18], применение В-витаминов в принятых условиях решает регуляторную задачу реабилитации метаболического и соответственно иммунного гомеостаза. В этом отношении показательно активирующее влияние тиамина на инсулинсинтетическую функцию поджелудочной железы, которое воспроизводится как у интактных, так и гиповитаминозных животных [430].

Таблица II-2.

Содержание 11-оксикортикостероидов (в мкмоль/л) в крови больных сепсисом до и после гемосорбции (ГС)

Примечание. I – до ГС; II – после ГС; III – через 6 часов; IV – через 24 часа; V – после всех ГС. * До

При стрессе тиамин не только снижает амплитуду пика глюкокортикостероидов в крови (рис. II-26), но и синхронизирует его с выходом пика инсулина (рис. II-27), что обеспечивает эффективную конкуренцию гормонов – антагонистов (т. е. отмену стероидного влияния) на уровне регуляции метаболических функций [23]. Повышение концентрации инсулина в крови [430] и маркерные эффекты его действия в органах-мишенях выявляются уже через 2 ч после введения тиамина интактным животным [18, 66]. Следовательно, экспозиционные характеристики инсулинотропного действия тиамина полностью укладываются во временные параметры G1-фазы клеточного цикла лимфоцитов, когда на их поверхности экспрессируются инсулиновые рецепторы, что создает реальные предпосылки лиганд-рецепторного взаимодействия, т. е. включения G1-перехода и соответственно пролиферации клеток лимфоидного ряда.

Рис. II-31. То же, что и на рис. ІІ-29, для 3-й группы

Насколько значим для роста каждой клетки в фазе G1 «интрацеллюлярный пластический резерв», очевидно, настолько же важен для количественного роста всей популяции эффекторных лимфоцитов резерв иммунокомпетентных клеток, который лимитирует процесс генерализации их деления. Предполагалось, что формирование этого клеточного резерва при сепсисе должен был обеспечить Т-активин, поскольку известно, что гормоны тимуса в присутствии антигена индуцируют двухэтапное созревание Т-клеток (Т0—Т1—Т2), т. е. превращение их в иммунокомпетентные лимфоциты [257]. Судя по амплитуде иммунокорригирующего действия (рис. II-30), такие ожидания не были беспочвенными. При этом вряд ли можно думать, что Т-активин способен активировать пролиферацию, поскольку для созревания лимфоцитов, т. е. для появления на их поверхности соответствующих антигенных маркеров, обеспечивающих иммунокомпетентность, не требуется деления клеток [191]. Более того, в большинстве случаев дифференцировка клеток связана с подавлением пролиферации. Филогенетически древние процессы дифференцировки сопровождаются появлением, углублением G1-фазы клеточного цикла и последующим переходом клеток в состояние покоя – G0 [42]. Кстати, длительное переживание Т2-клеток в фазе G0 in vivo может быть важным условием формирования клеточного резерва пролиферации [257].

Рис. II-32. То же, что и на рис. ІІ-29, для 4-й группы

Если вместо Т-активина в схему лечения сепсиса ввести ультрафиолетовое облучение (УФО), действие которого в отношении лимфоцитов крови противоположно действию гормонов тимуса, то иммунокорригирующий эффект (прирост клеточного пула) В-витаминного комплекса, несмотря на сохранение его антистрессорного влияния (одинаковое снижение в крови уровня биологически активных свободных форм кортикостероидов), заметно сокращается (рис. II-31). УФО негативно влияет на жизнеспособность и функциональное состояние иммунокомпетентных клеток [172]. Например, у облученных макрофагов снижается функция презентации антигена и нарушается выработка интерлейкина-1 [322]. По-видимому, УФО-зависимая фотоальтерация клеточных мембран [151] нарушает дифференцировку лимфоцитов и соответственно сокращает клеточный резерв пролиферации. Изменения клеточных мембран, очевидно, носят малообратимый характер [151], поскольку дополнительное введение Т-активина хотя и повышает суммарный иммунокорригирующий эффект В-витаминов (рис. II-32), но не выводит его на уровень сдвигов, наблюдающихся без облучения (рис. II-30).

Следовательно, сочетание УФО и Т-активина в схеме лечения сепсиса вряд ли целесообразно. В то же время сочетание Т-активина с витаминами антистрессорного действия в принятых условиях себя полностью оправдало (рис. II-30).

Таблица II-3.

Уровень летальности больных в условиях проведения интенсивного комплексного лечения сепсиса

Сейчас хорошо известно, что биологическое действие гормонов тимуса резко усиливается на фоне гипокортицизма и зачастую достаточно даже кратковременного снижения уровня глюкокортикостероидов в крови для создания условий, обеспечивающих длительный, стимулирующий систему клеточного иммунитета эффект тимозина [191]. Полученные нами данные показывают, что вызванные совместным применением В-витаминов и Т-активина иммуномодуляция и нивелирование гормональнообусловленной иммуносупрессии (рис. II-29—ІІ-32) позволяют существенно (с 37,4 до 13,3 %) снизить уровень летальности у больных в условиях проведения интенсивного комплексного лечения сепсиса (табл. II-3).

Если выздоровление рассматривать как интегральный критерий реабилитации гомеостаза, то следует признать, что В-витамины в сочетании с иммуномодуляторами являются эффективным гомеостатическим (иммунокорригирующим) средством при сепсисе.

6.3. Ронколейкин (ИЛ-2) и витамины

Рекомбинантный ИЛ-2, синтезируемый на дрожжевой матрице, впервые появился в поле зрения клиницистов в 1995 г., а сейчас уже широко применяется в сепсисологии для иммунокоррекции ВИД. В возникновении ВИД важную роль играет гиперпродукция эндогенных глюкокортикостероидов в результате действия предшествующих сепсису различных видов стресса: операционного, травматического, болевого и др. В опытах на животных показано, что in vivo ИЛ-2 вызывает активацию гипофизад-реналовой системы [53]. Однако стрессогенное действие ИЛ-2 при его введении больным сепсисом клиницистами не учитывается, хотя это может быть важным как для выбора тактики иммунореабилитации, так и для оценки ее эффективности. Поскольку в медицинской литературе практически отсутствуют сведения о влиянии ИЛ-2 на уровень глюкокортикостероидов в крови больных сепсисом, прежде всего необходимо было восполнить существующий пробел.

Изучение иммунокорригирующего влияния ронколейкина при сепсисе проводили на 12 больных (6-я группа), еще 12 больным перед введением ронколейкина вводили комплекс витаминов группы В (7-я группа – накануне и за 2 ч до каждой инфузии ронколейкина внутривенно вводили 2 мл 6 % раствора витамина В1, а через 1 ч последовательно 2 мл 5 % раствора витамина В6 и 2 мл 0,01 % раствора витамина В12). Контролем служили 12 больных, которым проводилась интенсивная комплексная терапия сепсиса без применения ронколейкина и витаминов (5-я группа).

У 16 из 24 больных сепсисом, леченых ронколейкином, отмечены побочные реакции: незначительное (не более 0,5 °C по сравнению с исходным) повышение температуры тела во время введения препарата – у 12 (50 %), лихорадка с повышением температуры тела от 0,5 °C и выше – у 4 (16,7 %) больных. Пирогенные эффекты, сопряженные с повышением уровня стрессорных гормонов в крови [101], как правило, наблюдаются после введения корпускулярных или растворимых белков, являющихся аллоантигенами [86]. Существующий опыт использования в клинике дрожжевого рекомбинантного интерлейкина-2 показывает, что наряду с выраженной иммуностимуляцией многочасовое капельное введение ронколейкина часто вызывает у больных развитие лихорадочного состояния [13], которое может быть проявлением побочного стрессогенного действия препарата, снижающего эффективность иммунокорригирующего лечения.

У животных внутривенное введение ИЛ-2 сопровождается стрессогенной реакцией, которая проявляется повышением уровня АКТГ и глюкокортикостероидов в крови [53] и одновременно септическими проявлениями: лихорадкой, тахикардией, снижением системного АД, сердечного индекса, транзиторной почечной недостаточностью [77]. Были случаи, когда большие дозы ИЛ-2 при проведении противоопухолевой терапии вызвали усиление признаков сепсиса и тяжелые стрессобусловленные осложнения: инфаркт миокарда, канюлярный сепсис, почечную недостаточность, тромбоз легочных артерий и др. [33].

Экзогенный ИЛ-2 проявляет себя как стрессор и при сепсисе. Об этом свидетельствует двукратное повышение общих, белковосвязанных и свободных 11-ОКС, а также лимфопения, наблюдающиеся сразу после завершения первой инфузии ронколейкина (табл. II-4).

Таблица II-4.

Уровень 11-ОКС и лимфоцитов в крови больных сепсисом в конце 1-й 4-часовой инфузии ронколейкина

* р<0,05; ** р<0,02; *** р<0,001.

В работах [33] и [116] зафиксировано некоторое снижение абсолютных цифр лимфоцитоза у больных с хирургическим и ожоговым сепсисом даже на следующий день после разового применения ронколейкина, что косвенно указывает на проявление его стрессогенного действия и является основанием для продолжения цитокиновой терапии. Зеркальный характер сдвигов в системе «11-ОКС-лимфоциты» подчеркивает их взаимообусловленность, т. е. определяющую роль гормонов коры надпочечников в развитии лимфопенической реакции [31].

Аналогично, т. е. в противофазе, колеблется уровень кортикостероидов и лимфоцитов в крови крыс при циркадной ритмике [10]. По-видимому, ИЛ-2 является более сильным стрессором, чем Т-антиген (эритроциты барана – ЭР), так как первый вызывает инверсию циркадного ритма лимфоцитоза у мышей [200], а второй – нет [77]. Поскольку при введении глюкокортикостероидов интактным животным наблюдается смещение фаз суточной динамики уровня лимфоцитов [10], можно допустить, что парадоксальный лимфопенический эффект ронколейкина является результатом 4-часовой экспозиции стрессогенного действия препарата. Исходя из того, что экзогенные и эндогенные стресс-гормоны вносят помехи в действие активаторов иммунитета – ЭР и ИЛ-2 (в обоих случаях имеют место нарушения циркадного ритма лимфоцитоза [77, 200]), легко заключить, что для усиления иммуномодулирующих эффектов ронколейкина необходимо нивелировать стрессогенную составляющую его действия.

Неспецифический характер этих изменений подчеркивает основной компонент используемого нами комплекса витаминов – тиамин, который при введении септическим больным ронколейкина действует так же, как и при любом другом виде стресса – достоверно снижает амплитуду стероидогенной реакции (табл. II-4) [430] и тем самым нивелирует стрессорные сдвиги в системе крови [23].

Клинический анализ крови (табл. II-5) показал, что у больных сепсисом исходно наблюдаются такие же изменения, как и при стрессе: лейкоцитоз со сдвигом формулы влево и лимфопения [153].

Таблица II-5.

Содержание нейтрофильных гранулоцитов в крови больных сепсисом через сутки после 1-й инфузии ронколейкина

*р<0,05; ** р<0,02; *** р<0,001.

У больных 5, 6 и 7-й групп до лечения (контроль) наличие 2, 3 и 4 клинических признаков SIRS (системный ответ на агрессию) было выявлено соответственно в 100, 69 и 33 % случаев.

Оценка исходного состояния пациентов по системе APACHE-II и шкале SAPS показала, что в целом у всех больных до лечения средний балл в первом случае составил 14, а во втором – 8,0, что позволяло прогнозировать вероятную летальность на уровне 25 % (табл. II-6).

Факт повышения эффективности лечебного действия ронколейкина под влиянием комплекса антистрессорных витаминов документируется улучшением клинического состояния больных 3-й группы, которое проявлялось 2-кратным снижением среднего балла по шкалам SAPS и APACHE-II, ослаблением степени тяжести эндотоксикоза в виде нормализации температуры и гемодинамики, достоверного снижения лейкоцитоза, индекса сдвига лейкоцитарной формулы, увеличением относительного и абсолютного количества лимфоцитов, улучшением биохимических показателей крови. У больных 2-й группы, получавших только ронколейкин, клинический эффект был менее выражен, тогда как у пациентов 1-й группы (контроль) либо вообще не отмечалось положительной клинической динамики, либо она достигалась за более длительное время, хотя и в данной группе регистрировалось умеренное снижение среднего балла по обеим шкалам.

Таблица II-6.

Клинические показатели тяжести состояния больных до и после лечения

Цитокинотерапия на фоне комплекса витаминов группы В характеризовалась выраженным иммунокорригирующим действием. При сочетанном применении стресслимитирующих витаминов и ронколейкина устранение лимфопении у больных сепсисом в третьей группе происходило значительно быстрее, чем во второй, где указанный комплекс не применялся, о чем свидетельствует снижение общего количества инфузий иммуномодулятора.

Из данных, представленных в табл. II-7, следует, что при сочетанном применении ронколейкина и комплекса антистрессорных витаминов коррекция клеточного и гуморального иммунитета была более выраженной.

Через сутки после первой инфузии ронколейкина общее количество Т-лимфоцитов (CD3) и Т-хелперов (CD4) по сравнению с исходным уровнем изменилось мало, а вот субпопуляция Т-супрессоров (CD8) сократилась почти на четверть. В результате структура кооперативных связей между элементами иммунореактивности в системе Т-клеточного иммунитета формально восстанавливается, однако это вряд ли можно рассматривать как признак иммунореабилитации. Оптимальное соотношение внутрипуловых субпопуляций, обеспечивающих эффективную реализацию специализированной функции иммунокомпетентных Т-клеток, отражает индекс CD4/CD8, который в норме равен 1,2–1,8. У больных сепсисом исходное снижение индекса CD4/CD8 до 0,8 определяется не только избытком Т-супрессоров, но и подавлением Т-хелпе-ров [130], о чем свидетельствует угнетение продукции эндогенного ИЛ-2 в принятых условиях [163]. Иммунореабилитация ВИД, в принципе, предполагает общее увеличение всего пула Т-клеток, когда же ничего подобного не происходит (табл. ІІ-7), а имеет место снижение одной из его субфракций (CD8), то речь здесь может идти в первую очередь об иммуносупрессии, т. е. о стрессогенном влиянии ронколейкина.

Если ронколейкин применять вместе со стресслимитирующими витаминами, то на первый план выдвигается иммунопротекторная составляющая его действия. В этом случае через сутки после первой инфузии цитокина наблюдается существенный рост общего содержания Т-лимфоцитов в крови больных сепсисом (7-я группа), главным образом за счет увеличения субпопуляции Т-хелперов и в меньшей степени Т-супрессоров (табл. II-7). Нивелирование снижения уровня Т-супрессоров, отмеченное у больных, получавших ронколейкин (6-я группа), очевидно, может быть еще одним проявлением антистрессорного действия витаминов, поскольку известно, что именно эта субпопуляция лимфоидных клеток (CD8) отличается наибольшей чувствительностью к кортикостероидам [86]. Таким образом, витамины фактически нормализуют нарушенное стрессом функционально важное соотношение CD4/CD8, которое у больных сепсисом после совместного применения комплекса антистрессорных витаминов группы В и ронколейкина достигает оптимального значения (табл. II-7), что объективно отражает факт иммуномодуляции.

Таблица II-7.

Содержание субфракций Т-лимфоцитов и иммуноглобулинов в крови больных сепсисом через сутки после 1-й инфузии ронколейкина

* р<0,05; ** р<0,02; *** р<0,001.

При тяжелом сепсисе [150] и стрессе [136] наблюдается феномен «исчезающих глобулинов» – резкое снижение иммуноглобулинов класса IgA, IgM и особенно IgG, что является поводом для применения соответствующей заместительной терапии антителами. Согласно [148], лечебный эффект IgG при сепсисе зависит от показателя формализованной оценки тяжести состояния по шкале SAPS: в диапазоне 20–25 баллов авторами зафиксировано снижение летальности на 33 %, а в группах больных с индексом тяжести менее 20 баллов заместительная терапия была неэффективной, очевидно, из-за отсутствия исходного дефицита антител. У наших больных при гораздо меньших значениях SAPS – 8 и APACHE – 14 (5-я группа) все фракции иммуноглобулинов крови находятся на уровне нижней границы нормы (табл. ІІ-7). На следующий день после первой инфузии ронколейкина (6-я группа) концентрация IgA, IgM и IgG заметно не изменялась. Введение ронколейкина на фоне действия комплекса антистрессорных витаминов группы В (7-я группа) в это же время достоверно повышало уровень IgG по сравнению с исходным.

Известно, что стрессорный всплеск стероидогенеза подавляет не только клеточный, но и гуморальный иммунитет, вызывая сбои в работе В-лимфоцитов, препятствующие их превращению в плазматические клетки, что, в конце концов, приводит к угнетению антителообразования. В опытах на животных показано, что концентрация IgG в крови обратно пропорциональна содержанию в ней эндогенных глюкокортикостероидов: при стрессе она снижается, при адреналэктомии – увеличивается

[86]. Следовательно, снижение уровня 11-ОКС у больных сепсисом (7-я группа), обеспечиваемое антистрессорными витаминами (табл. II-4), может быть необходимым условием для проявления иммуномодулирующего действия ронколейкина, которое распространяется и на В-клетки, а через них и на продукцию IgG. Поскольку синтез IgG зависит от Т-хелперов [28], которые контролируются инсулином [68], увеличение этой фракции антител в крови больных сепсисом, получавших ронколейкин вместе с комплексом витаминов группы В (7-я группа), очевидно, можно объяснить при помощи механизма инсулинового опосредования действия основного компонента комплекса – витамина В1 как в части ограничения амплитуды стероидогенной реакции [430], так и в части влияния на пролиферацию иммуноцитов [24], являющихся клетками-мишенями для данного гормона [98].

В связи с этим важно отметить, что стресслимитирующее действие витаминов существенно повышает терапевтический эффект ронколейкина у больных сепсисом.

Оценка динамики показателей SAPS и APACHE II свидетельствует о заметно большем снижении тяжести состояния пациентов после сочетанного применения ронколейкина и комплекса антистрессорных витаминов группы В, чем одного ронколейкина (табл. ІІ-8, ІІ-9).

Объективными критериями, подтверждающими этот факт, служат также уменьшение реальной летальности по сравнению с прогнозируемой, уменьшение сроков пребывания в палате интенсивной терапии, которые были всегда самыми значимыми в группе, где применялось сочетанное витаминно-цитокиновое лечение (табл. ІІ-6).

Иммуносупрессия, сопутствующая многим заболеваниям, физиологическим состояниям (старение, роды, недоношенность новорожденных) и действию на организм экстремальных факторов (травмы, ранения, ожоги, хирургические вмешательства и т. п.), сопряжена с недостатком ИЛ-2 в периферической крови и может быть компенсирована путем введения экзогенного лимфокина. Согласно [240], в динамике развития септического процесса по схеме SIRS – CARS – MOD применение провоспалительных цитокинов оправдано начиная со второй антивоспалительной стадии при несбалансированном течении CARS, которое приводит к выраженному иммунодефициту. Основным показанием к применению ИЛ-2 здесь является стойкое снижение общего количества лимфоцитов и их субфракций в крови больных на фоне клинических и лабораторных признаков сепсиса.

Таблица II-8.

Оценка тяжести состояния больных сепсисом до и после лечения по шкале SAPS

Вводимый in vivo ИЛ-2 увеличивает пул иммунокомпетентных клеток крови за счет интенсивной пролиферации предшественников цитотоксических Т-лимфоцитов, которые затем переходят в эффекторную форму, а также зрелых киллерных и хелперных Т-клеток [196]. Последние в свою очередь генерируют лимфокины, стимулирующие поликлональную активацию, пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов в антителопродуценты. Таким образом, восстанавливаются системы клеточного и гуморального иммунитета и ликвидируется имеющийся транзиторный вторичный иммунодефицит (ВИД).

Таблица II-9.

Оценка тяжести состояния больных сепсисом до и после лечения по шкале APACHE II

Хотя мишенью экзогенного ИЛ-2 являются периферийные иммуноциты, и он фактически осуществляет «центробежную» активацию иммунитета в направлении, обратном естественному движению активационного сигнала [189], тем не менее, в конечном счете, приходит в движение вся иммунная система, в результате чего повышается антиинфекционная защита организма.

Для того чтобы понять, как действует экзогенный ИЛ-2 по принципу «от обратного», необходимо рассмотреть механизм прямой иммуномодуляции. При «центростремительной» активации иммунитета первичными эффекторными клетками являются макрофаги, которые захватывают Т-зависимые антигены и перерабатывают их в поверхностные Ia-антигенные маркеры, которые распознаются Т-лимфоцитами. При контакте с Ia-положительными гистосовместимыми макрофагами происходит активация Т-иммуноцитов (первый сигнал), которая сопровождается G0/G1-переходом в их клеточном цикле, а макрофаги приобретают способность продуцировать ИЛ-1.

Рецепторы к нему на поверхности клеток-мишеней появляются в середине G1-фазы. Соединение ИЛ-1 с рецептором (второй сигнал) «включает» в активированных Т-лимфоцитах синтез ДНК, т. е. служит триггером G1/S-перехода в их клеточном цикле [187]. Таким образом, ИЛ-1 реализует индуцированную антигеном пролиферацию Т-лимфоцитов и, по-видимому, опосредованно антигензависимую активацию В-лимфоцитов с превращением их в плазматические клетки.

Действие антигена или митогена на Т-клетку (первый сигнал) инициирует одновременно синтез ИЛ-2 и экспрессию рецепторов к нему (ИЛ-2Р) [80]. Продукция ИЛ-2 происходит в G1-фазе клеточного цикла и не зависит от пролиферации. В клетках, находящихся в фазе G0, ИЛ-2 не выявляется. Увеличение экспозиции G1-фазы с помощью блокатора G1/S-перехода – оксимочевины приводит к повышению генерации ИЛ-2, а облучение клеток-продуцентов в дозе 9,5 Гр угнетает их пролиферацию, но не изменяет скорости синтеза лимфокина [196].

Биологическая роль ИЛ-2 состоит в подкреплении действия ИЛ-1 по инициации пролиферации, так как при соединении ИЛ-2 и ИЛ-2Р фактически дублируется сигнал к включению G1/S-перехода в клеточном цикле Т-лимфоцитов. Добавление ИЛ-2 к активированным лимфоцитам усиливает синтез РНК и осуществляет перевод клетки из фазы G1a в фазу G1b, что продвигает ее в фазу S. Целесообразность такого дубляжа второго сигнала обусловлена тем, что после связывания ИЛ-1 и ИЛ-2 с рецепторами клеток-мишеней происходит быстрая, зависимая от лизосом деградация обоих факторов [196].

Биохимический механизм действия ИЛ-1 и ИЛ-2 одинаков: образование лимфокин-рецепторных комплексов в обоих случаях сопряжено с активацией внутриклеточной гуанилатциклазы и накоплением в лимфоцитах цГМФ [86], который является непосредственным медиатором пролиферации, ответственным за G1/S-переход в клеточном цикле [187], и включение митотического оперона в генетическом триггере лимфоцитов, лимитирующем наработку белков митоза и построение митотического аппарата [24].

Пролиферативный эффект ИЛ-2 лимитируется фазой клеточного цикла лимфоцитов, от которой зависит экспрессия ИЛ-2Р. На покоящихся клетках (фаза G1) высокоаффинных лимфокиновых рецепторов практически нет, их количество резко возрастает после антигенной или митогенной активации лимфоцитов. ИЛ-2Р появляются на Т-лимфоцитах периферической крови через 6 ч после стимуляции ФГА. Причем 90 % клеток, экспрессирующих ИЛ-2Р, являются хелперами/индукторами, 10 % – супрессорами/киллерами [80]. ИЛ-2Р выявляются также на активированных В-лимфоцитах [196].

Следует подчеркнуть, что ИЛ-2 стимулирует пролиферацию лимфоцитов только после их бласттрансформации митогеном или антигеном [360]. Отсюда ясно, что обратный (центробежный) ход процесса иммуногенеза, т. е. ответ на экзогенный ИЛ-2, будет определяться степенью экспрессии ИЛ-2Р, пропорциональной количеству уже активированных лимфоидных клеток.

Выпадение ИЛ-2 звена иммунного ответа при развитии стрессорных ВИД у ожоговых больных и у больных после обширных операций компенсируется введением экзогенного рИЛ-2 [116]. В то же время при СПИДе этот иммуномодулятор неэффективен из-за блокирования его рецепции на иммуноцитах, поскольку в крови таких больных содержится ингибитор продукции ИЛ-2 и экспрессии ИЛ-2Р [80].

Исходя из того, что у наших больных получен четкий иммунокорригирующий эффект на введение ронколейкина, можно предположить, что здесь имеет место стрессиндуцированный ВИД, который развивается за счет снижения синтеза эндогенного лимфокина без нарушения экспрессии его рецепторного аппарата на поверхности лимфоцитов. Известно, что стрессорные гормоны блокируют продукцию ИЛ-2, но не экспрессию ИЛ-2Р [80].

Данная констатация уже сама по себе предопределяет целесообразность применения в этих условиях антистрессорных средств. С другой стороны, сопутствующий стрессорный эффект самого ронколейкина безусловно требует коррекции, поскольку вызываемое им увеличение содержания 11-ОКС в крови больных, которое сохраняется на стабильно высоком уровне даже на следующий день после завершающей инфузии, вряд ли способствует максимальному проявлению иммуноактивности дрожжевого рекомбинантного лимфокина, а скорее всего ограничивает его регуляторный потенциал.

Действительно, применение комплекса антистрессорных витаминов группы В, уменьшающего амплитуду стероидогенной реакции организма больных на введение ронколейкина (снижение 11-ОКС в крови), существенно усиливает иммуномодулирующее действие препарата (повышение общего количества циркулирующих Т-лимфоцитов, в том числе Т-хелперов и Т-супрессоров, а также А-, М-, G-иммуноглобулинов).

Показано, что антистрессорное влияние основного компонента витаминного комплекса – тиамина опосредуется инсулином [23], который ограничивает гормонообразование в надпочечниках при стрессе за счет ингибирования ключевых ферментов стероидогенеза при переключении генетического триггера кортикоцитов из состояния секреции в состояние регенерации [24], а на уровне соматических клеток-мишеней был способен уравновешивать метаболические эффекты кортикостероидов за счет реципрокной регуляции синтеза и функционирования соответствующих ферментных ансамблей [430].

In vivo тиамин [83], как и инсулин [124], усиливает иммунный ответ на эритроциты барана (ЭБ). В продуктивную фазу иммунного ответа (на 8-й день иммунизации) тиамин резко повышает количество Т-лимфоцитов (Е-РОК) в тимусе, костном мозге, а также в селезенке и бляшкообразующих клеток (БОК) – в селезенке, причем у стрессированных животных (подвергавшихся затравке CCl4) иммуномодуляция была больше, чем у интактных [208].

Важно отметить, что in vitro инсулин дозозависимо увеличивает количество антителопродуцентов в суспензии клеток селезенки мышей, иммунизированных ЭБ [76]. Поскольку в условиях in vitro тиамин не влияет на пролиферативную активность лимфоцитов, его способность поддерживать высокую чувствительность лимфоидных клеток к антигенным стимулам in vivo прямо указывает на механизм инсулинового опосредования.

При моделировании in vivo стрессорного иммунодефицита показано, что в крови крыс колебания пролиферативной активности лимфоцитов во все фазы иммобилизационного стресса отчетливо дублируют осцилляции уровня иммунореактивного инсулина. Одинаковый синфазный ритм инсулиногенеза и синтеза ДНК (включение 3Н-тимидина) в эффекторных клетках в динамике развития стрессорной реакции до и после нагрузок тиамином свидетельствует о том, что сдвиги пролиферации в обоих случаях – это инсулининдуцируемые изменения и что пролиферативный эффект витамина В1 является гормональнообусловленным [24].

При инкубации in vitro суспензии клеток селезенки мышей, иммунизированных эритроцитами барана с инсулином, теофиллином (ингибитор фосфодиэстеразы) и NaF (активатор аденилатциклазы), новообразование БОК было достоверно ниже, чем при контакте спленоцитов только с инсулином. Инсулинотропный эффект носил дозозависимый характер и был связан с изменением оптимального соотношения цГМФ/цАМФ [76]. Согласно концепции триггерного механизма [24], воздействие на функциональное состояние аденилат– и гуанилатциклаз – есть эффективный способ регуляции процессов пролиферации и дифференцировки клеток иммунной системы.

Если говорить о тиамине как базовом компоненте исследуемого комплекса антистрессорных витаминов, то из вышеизложенного следует, что его действие в отношении проявления иммунотропных эффектов ронколейкина, по-видимому, реализуется по двум взаимосвязанным направлениям: 1) через инсулинозависимое снижение стрессорной нагрузки чужеродного белкового препарата на организм больного, которая усугубляет уже имеющийся ВИД, и 2) через инсулинозависимое увеличение внутриклеточной концентрации цГМФ, который является триггером G0/G1– и G1/S-переходов в клеточном цикле лимфоцитов. В результате тиаминовой коррекции увеличивается количество активированных лимфоцитов, экспрессирующих ИЛ-2Р, и оптимизируются условия для осуществления пролиферативного процесса в целом, что в сумме дает ощутимый прирост эффективности иммуномодулирующего действия ронколейкина при сепсисе.

Фактически данный комплекс антистрессорных витаминов решает триединую задачу по обеспечению антистрессорной профилактики, коррекции и устранения ВИД, т. е. реабилитации иммунитета. Во-первых, стресслимитирующие витамины предупреждают развитие дистресса, индуцирующего ВИД (тиамин, пиридоксин), во-вторых, нейтрализуют метаболические проявления уже возникшего стресса и ограничивают проявления ВИД (тиамин, кобаламин) и, в-третьих, способствуют устранению ВИД, т. е. восстановлению клеточного пула иммуноцитов (тиамин) через подключение действия эндогенных иммуномодуляторов (инсулина) и создание благоприятных условий для действия экзогенных (ронколейкина) [24].

Таким образом, применение комплекса антистрессорных витаминов группы В при сепсисе оправдано с позиций патогенетической коррекции ВИД и усиления иммуномодулирующего действия ронколейкина. Стресслимитирующие витамины фактически обеспечивают эндогенную реактивацию иммунной системы в условиях гиперкортицизма и являются пусковым фактором последующей ре-интеграции различных звеньев иммунитета под влиянием ронколейкина, что определяет целесообразность их совместного применения в комплексной терапии сепсиса.

В клинике Гродненского медицинского университета систематический учет септического контингента проводится с 1982 г. За это время обследовано свыше тысячи пациентов. Начиная с 1994 г. витамины В1+ В6+ В12 в комбинации с иммуностимулирующей терапией здесь стали базисным лечением септических больных. Данный подход позволил снизить летальность в группе больных, подвергавшихся гемосорбции, с 37,4 до 13,3 % и с 25 до 8,3 % в группе больных, получавших ронколейкин.