Онтогенетические аспекты изменения фагоцитарной активности лейкоцитов при острой соматической боли различной интенсивности

К истории формирования научного направления.

В истории Отечественной науки известно немало школ, которые обрели всемирную известность и дали толчок развитию научного направления на столетия вперед, создав поистине неисчерпаемую перспективу исследованиям.

Ученики, выходцы из таких школ, достойно и последовательно продолжают развивать теоретическое наследие своих Учителей, не только сохраняя идейную направленность Учения, но и внося свою конструктивную и самостоятельную лепту в развитие теории медицины.

Гениальный русский ученый, лауреат Нобелевской премии Илья Ильич Мечников создал учение о фагоцитозе, на основе которого впоследствии родилось учение об иммунитете в широком и современном смысле этого слова.

Его ученик Иван Григорьевич Савченко передал иммунологическое направление в исследовательской деятельности своему последователю Андрею Никандровичу Гордиенко (1961). Так иммунология как наука достигла Ростова-на-Дону и прочно поселилась в нашем городе.

Заслуженный деятель науки РСФСР А. Н. Гордиенко сформулировал свою теорию антителогенеза (1954), много его трудов посвящено механизмам анафилаксии и анафилактического шока (1961, 1965), регуляции фагоцитоза (1954).

Великая Отечественная война внесла свои коррективы в труд ученого. Продолжая изучать механизмы иммунитета, он в 1943 году по заданию Государственного комитета обороны СССР начинает исследование механизмов травматического шока, постепенно расширяя познание шока как типового патологического процесса на моделях ожоговой травмы, эндотоксинового повреждения. Разрозренные направления сами собой выстроились в единый комплекс экстремальных состояний, которым и служила в последующем научная Школа, созданная профессором А. Н. Гордиенко. Его учение удачно перекликалось с взглядами гениального канадского ученого Ганса Селье. Учение б.

Г. Селье о стрессе и общем адаптационном синдроме не могло не сказаться на теоретической направленности работ ростовских патофизиологов: патогенез шока различной этиологии, механизмы расстройства периферического кровообращения, другие типовые патологические процессы стали рассматриваться и трактоваться в канве учения об общем адаптационном синдроме (Б.А. Сааков, 1968, 1970, 1973; С. А. Еремина, 1968, 1970, 1987). В качестве модели стресса использовали иммобилизацию животных, физическую, химическую и биологическую атаку, нанесение болевой травмы. Боль, как этиологический фактор, невольно становится предметом самостоятельного интереса.

Продолжая работать в русле общей тематики кафедры патофизиологии Ростовского государственного медицинского университета, ее заведующий Заслуженный работник высшей школы России, профессор Овсянников Виктор Григорьевич впервые предпринимает попытку систематизировать знания о механизмах боли. Его книга «Боль» (1990), подводя некоторый итог теоретическим изысканиям, по сути, позволила рассмотреть боль во всех ее проявлениях как типовой патологический процесс. Уже в течение двадцати лет боль успешно изучается именно в этом ключе.

В лаборатории проф. Овсянникова В. Г. последовательно разворачиваются фундаментальные исследования моноаминового обмена при боли, изучаются механизмы регуляции при боли, особенности болевой реакции в раннем онтогенезе (Овсянников В .Г., 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2007; Зайнаб A.M., 1995; Шумарин А. Е., 1999, 2000, 2001, 2004, Котиева И. М., 1999, 2004; Каплиев А. В., 2005, 2007).

Внимание В. Г. Овсянникова привлекают механизмы иммунного ответа как составляющие патогенез боли.

Так, пройдя сложный многолетний путь, учение об иммунопатологии, экстремальных состояниях приняло новую конфигурацию, объединенную одной идеей — изучением патогенеза боли как типового патологического процесса.

Проведенное нами исследование не является исключением.

Познавая особенности фагоцитоза при боли, мы стремились расширить представление о патогенезе самой боли, при этом опирались не только на интеллектуальные и технологические ресурсы кафедры патологической физиологии Ростовского государственного медицинского университета, но и черпали поддержку в других научных коллективах, пользующихся международным авторитетом и признанием. Выполнение диссертации стало возможным благодаря конкретной помощи со стороны профессора Орлова В. И. -директора ФГУ «Ростовский научно-исследовательский институт акушерства и педиатрии Росмедтехнологий», доцента Куцева С. И. — руководителя центра клинической морфологии и генетики ГОУ ВПО Рост ГМУ Росздрава, профессора Бордюшкова Ю. Н. — зав. лабораторией экспериментальной терапии опухолей ФГУ «Ростовский научно-исследовательский институт онкологии Росмедтехнологий», за что мы приносим им глубокую благодарность.

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Активно проводимые исследования патогенеза боли, как у нас в стране, так и за рубежом, позволили сформировать достаточно полное представление о тригерных механизмах боли, морфологическом и биохимическом субстратах боли, ее особенностях при различных заболеваниях и принципах патогенетической терапии (Крыжановский Г. Н., 1980, 1997, 1999, 2000; Игнатов Ю. Д., 1982, 1986, 1990; Кукушкин М. Л. с соавт., 2004; Овсянников В. Г., 1990, 2003; Jones А.К.Р. et al., 2003). Налицо концентрация интересов исследователей на «ядре» боли, ее «веерные» механизмы удостоены несравненно меньшего внимания. Поэтому настоящее исследование посвящено актуальной проблеме изучения онтогенетических аспектов изменения фагоцитарной активности лейкоцитов при острой соматической боли различной интенсивности.

В литературе крайне ограничена информация о роли неспецифической резистентности организма в механизмах боли (Филин В.И. с соавт., 1996; Вейн A.M., Авруцкий М. А., 1997; Новиков Г. А. с соавт., 1998; Машфорт М. Л с соавт., 2004; Штрибель Х. В., 2005; Прощаев К. И. с соавт., 2006). Большинство трудов, написанных видными учеными, посвящено изучению специфических иммунологических ответов на системном, органном, клеточном и субклеточном уровнях, а фагоцитозу в них отводится’лишь справочная роль. Однако наиболее верно и целесообразно начинать изучение механизмов защиты с фагоцитоза, как наиболее ранней, срочной и эффективной неспецифической реакции организма (Мазурин А.В., Воронцов И. М., 2000).

Боль мобилизует резервы фагоцитов и, тем самым, превентивно оберегает организм от возможной инфекции, или наоборот истощает их? Так, например, Ф. Г. Углов с соавт. (1985) считал, что боль стимулирует фагоцитоз и предлагал использовать болевое воздействие у больного для этого. Однотипен, стандартен ли процесс вовлечения фагоцитоза в механизмы боли, зависит ли он от интенсивности и продолжительности болевого воздействия и возраста субъекта, испытывающего боль? Эти вопросы сегодня остаются без ответа.

Очевидно, что механизмы фагоцитоза, его регуляция и дисрегуляция мало изучены и приобретают самостоятельное значение в контексте патогепеза боли. Это направление в сранительно-возрастном аспекте практически не изучено, что и определяет актуальность проблемы и интерес к ней.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

.

Целью настоящей работы является изучение механизмов изменения фагоцитарной активности лейкоцитов при острой соматической боли различной интенсивности в раннем постнатальном онтогенезе.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие конкретные задачи:

1. Изучить изменения количества лейкоцитов, лейкоцитарной * формулы, лейкоцитарного профиля и синтетической активности клеток крови у новорожденных и месячных крыс при острой соматической боли.;

2. Определить изменения морфологии костного мозга, как органа, образующего фагоциты, и синтетической активности его клеток у новорожденных и месячных крыс при острой соматической боли;

3. Оценить цитохимические характеристики (щелочную фосфатазу, пероксидазу, гликоген) лейкоцитов у крыс в раннем постнатальном периоде при острой соматической боли.

4. Исследовать уровень прои противовоспалительных цитокинов у крыс раннего возраста при острой соматической боли, особенно тех, которые принимают участие в регуляции фагоцитоза.

5. На основе сравнительного анализа выявить общие механизмы и особенности фагоцитарной реакции на боль у крыс в разные сроки раннего постнатального онтогенеза.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ.

Впервые в онтогенетическом аспекте дана характеристика изменений при острой соматической боли содержания лейкоцитов в периферической крови, параметров, характеризующих фагоцитарную активность пейтрофилов (фагоцитарный индекс, фагоцитарное число, фагоцитарный пул, фагоцитарная емкость, моноцитарно-нейтрофильное соотношение), синтетической активности клеток костного мозга и периферической крови, уровня прои противовоспалительных цитокинов, ферментативной активности гранулоцитов у новорожденных животных и животных месячного возраста. Установлено, что новорожденные крысы отвечают гиперергической реакцией, как самого фагоцитоза, так и факторов его обеспечивающих, реакция крыс препубертатного возраста более умерена.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ.

Вскрыты ранее неизвестные стороны фагоцитарной реакции, принимающие участие в механизмах формирования боли. Установлены особенности вовлечения фагоцитоза в патогенез боли у новорожденных особей и особей, находящихся в препубертатном возрасте. При этом показано, что эта реакция формируется достаточно быстро и зависит от интенсивности алгогенного раздражения.

Установлено, что реакция на боль у новорожденных животных носит гиперергический характер, при этом она быстро истощается. У животных препубертатного возраста отмечается более скоординированный ответ, но и он не до конца сформирован и также истощаем. Таким образом, результаты работы расширяют теоретические представления о механизмах боли, в частности, неспецифической резистентности при-ней.

Впервые установлено, что острая соматическая боль мобилизует зрелые лейкоциты костного мозга, которые покидают свое депо. При этом, только у животных препубертатного возраста отмечается незначительное повышение синтетической активности клеток костного мозга, синтетическая активность клеток костного мозга новорожденных существенно подавляется.

Полученный материал может представлять интерес для врачей-неонатологов, т.к. ориентирует их на осторожное отношение к коррекции механизмов резистентности при боли, позволяет дифференцированно относиться к появлению лейкоцитоза, т.к. он может носить всего лишь реактивный характер, а не манифестировать патологию. Результаты исследований внедрены в учебный процесс кафедр патологической физиологии, анестезиологии и реаниматологии ГОУ ВПО Рост ГМУ Росздрава.

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Основные результаты исследования были доложены на 58-ой итоговой научной конференции молодых ученых и специалистов РостГМУ (Ростов-на-Дону, 2004), 59-ой итоговой научной конференции молодых ученых и специалистов РостГМУ (Ростов-на-Дону, 2005), 60-ой итоговойнаучной конференции молодых ученых и специалистов РостГМУ (Ростов-на-Дону, 2006), на межвузовской конференции молодых ученых «Актуальные проблемы патофизиологии» (Санкт-Петербург, 2006), Экстремальная медицина. Проблемы экстремальных состояний (Владикавказ, 2006), 62-ой итоговой научной конференции молодых ученых и специалистов РостГМУ (Ростов-на-Дону, 2008).

ПУБЛИКАЦИИ.

По материалам диссертации опубликованы 16 работ. Из них 1 статья напечатана в периодическом научном издании, выпускаемом в Российской Федерации, рекомендованном ВАК для публикации основных положений диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук- 15 — в сборниках научных работ, материалах и тезисах научных конференций, в том числе и с международным участием.

НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Острая соматическая боль изменяет фагоцитарную активность лейкоцитов.

2. Новорожденные особи и особи препубертатного возраста реагируют на острую соматическую боль лейкоцитозом и повышением фагоцитарной активности нейтрофилов, которая у новорожденных носит гиперергический характер, у крыс препубертатного возраста реакция более скоординирована.

Реакции фагоцитоза в раннем онтогенезе эпергозависимы и быстро истощаемы. Острая соматическая боль вовлекает в процесс костный мозг. У новорожденных животных наблюдается ранняя и прогрессирующая потеря костным мозгом зрелых клеток белой крови, у животных препубертатного возраста эта реакция наступает сразу и не получает дальнейшего развития в течение часа.

3. У новорожденных животных в нейтрофилах в ответ на боль активируется щелочная фосфатаза, уровень пероксидазы практически не изменяется. У животных препубертатного возраста наблюдается выраженное и однонаправленное вовлечение в процесс щелочной фосфатазы и пероксидазы в сторону увеличения их активности.

4. Цитокиновая регуляция фагоцитоза у животных разных возрастных групп не одинакова. У новорожденных крыс в ответ на острую соматическую боль наблюдается увеличение содержания ИЛ-1а и ИЛ-6 при резком снижении ФНО-а. У животных препубертатного возраста динамика изменений ИЛ-1а и ФНО-а синхронизирована и однонаправлена.

ОБЪЁМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ.

Диссертация изложена на 177 страницах машинописного текста, состоит из введения, главы обзора литературы, главы материала и методов исследования, 5 глав собственных исследований, обсуждения собственных результатов, выводов и указателя литературы. Работа иллюстрирована 41 таблицей и 33 рисунком.

Список литературы

содержит 250 источников, из них 172 — отечественных и 78 -зарубежных.

Выводы:

1. Новорожденные крысы и крысы. препубертатного возраста отвечают па острую соматическую боль нейтрофильным лейкоцитозом с регенеративным сдвигом влево, причем у новорожденных эта реакция более бурная и формируется даже на болевое воздействие слабой интенсивности.

2. Признаки активации фагоцитоза в ответ на острую соматическую боль более выражены у новорожденных крыс. Они связаны с увеличением фагоцитарного пула и активности за счет повышения фагоцитарного числа и фагоцитарной емкости. У крыс препубертатного возраста вовлечение нейтрофилов в фагоцитоз развивается менее интенсивно в основном за счет увеличения фагоцитарного пула, т. е. суммарного, объема фагоцитирующих клеток.

3. При острой соматической боли 4−5 степени интенсивности выявлено обеднение костного мозга зрелыми форменными элементами нейтрофильного ряда и относительное обогащение незрелыми формами, как новорожденных крыс, так и у крыс препубертатного возраста. Новорожденные крысы реагируют раньше, реакция у них намного сильнее, чем у крыс месячного возраста.

Гиперергическая реакция лейкоцитарного пула новорожденных крыс в ответ на острую соматическую боль 4−5 степени интенсивности имеет более выраженное подавление синтетической активности клеток костного мозга всех степеней зрелости по сравнению с животными препубертатного возраста.

4. У новорожденных крыс уровень активности щелочной фосфатазы нейтрофилов в ответ на острую соматическую боль закономерно возрастает, а пероксидазы практически не меняется. У животных препубертатного возраста в ответ на болевое раздражение активность щелочной фосфатазы сначала падает, а затем возрастает, пероксидазная активность нарастает с течением времени. Истощение энергетического субстрата — гликогена в лейкоцитах у животных препубертатного возраста протекает быстрее и интенсивнее, чем у новорожденных. Через час у животных месячного возраста содержание гликогена начинает восстанавливаться, а у новорожденных крыс продолжает снижаться.

5. У новорожденных животных вовлечение провоспалительных цитокинов в ноцицептивный процесс разнонаправлено: через 2 минуты уровень ИЛ-1а и ИЛ-6 возрастает, а ФНО-а падает. Уровень противовоспалительного цитокина ИЛ-4 повышается. У крыс препубертатного возраста реакция ИЛ-1а и ФНО-а однонаправлепа и характеризуется ростом их содержания к концу 1часа. Динамика изменения уровня противовоспалительного цитокина (ИЛ-4) бифазнас первичным подъемом и последующей нормализацией.

6. В целом, новорожденные животные отвечают на боль гиперергической реакцией, как самого фагоцитоза, так и факторов его обеспечивающих. Реакция крыс препубертатного возраста более умерена.