С.О. Борисов, Ф.I. Костєв, О.В. Борисов

Про- та протизапальні ефекти простагландинів та лейкотрієнів, що до крові та нирки при експериментальному пієлонефриті, ускладненому цукровим діабетом з оцінкою фармакокорекції

Вступ

Introduction

Відомо, що запалення є захисною реакцією організму на проникнення інфекційного агента, надходження антигену або пошкодження клітин. Це один з найважливіших біологічних процесів та найчастіша причина розвитку численних за-хворювань.

Поглиблене дослідження морфологічних та патофізіологічних аспектів запалення в останні роки доповнено вивченням біохімічних механізмів регуляторного та ферментативного впливу на його розвиток і перебіг [1, 2, 3, 4]. Певні ферментні системи утворюють прозапальні гормони (ПЗГ). Поряд з цитокінами найбільш важливі ПЗГ це - простаноїди і лейкотриєни, що синтезуються у запальних клітинах та діють пара- і аутокринно [4, 5, 6, 7, 9].

Конститутивна циклоксигеназа (ЦОГ-1) і різкоіндукована запальними цитокінами циклооксигеназа-2 (ЦОГ-2) утворюють простагландини (простаноїди), а ліпоксигеназа (5-ЛОГ) - лейкотриєни (Л) [4-8, 10-13]. Простагландини (ПГЕ2 і F2L), діючи через відповідні рецептори, викликають запалення, гіперчутливість, а також міграцію та виражений хемотаксис лейкоцитів [4-10, 11, 12, 14, 15-18].

Вищезгадані прозапальні гормони, зокрема ейкозаноїди інтегративно регулюють не менше 15 реакцій при розвитку запалення і до 10 реакцій при його гальмуванні і вирішуванні.

Ниркова тканина вміщує значну кількість простагландинів та приймає активну участь у їх синтезі та метаболізмі, регулюючи запальні реакції і тонус верхніх сечових шляхів, підтримуючи у нормі баланс між різними групами ПГ, що мають різнонаправлену фізиологічну дію [19-24].

Мета роботи: визначення рівня ПГЕ-2 та ЛВ-4 в плазмі крові та тканині нирок щурів з гострим пієлонефритом на тлі супутнього гіперглікемічного стану для моніторингу розвитку та перебігу запального процесу в нирках та оцінки ефективності медикаментозного впливу.

Матеріали I методи дослIдження

Materials and methods

Експериментальні дослідження проводилися на щурах лінії Вістар, вагою 200-300 г віком 8-9 міс. Експеримент був здійснений відповідно до «Загальних етичних принципів експериментів на тваринах», які схвалені 3-м Національним конгресом (Київ, 2007) і відповідно до положень «Європейської конвенції про захист хребетних тварин, що використовуються для експериментальних та інших цілей» (Страсбург, 1986). Воду та їжу протягом всього експерименту тварини отримували ad libitum.

Гострий пієлонефрит моделювали за методикою Авер’янової Н.К. (2008). Щурам одноразово ректально уводили ізолят Escherichia coli (ступінь бактеріурії в 1 мл 107 КОЕ), отриманий з сечі пацієнта з клінічною картиною гострого пієлонефриту. На другу добу тварини підлягали холодовому стресу при температурі 0+2 °C протягом 2 годин. Отримана модель ГП максимально наближена до перебігу гострого пієлонефриту в клінічних умовах.

У тварин моделювали гіперглікемічний стан, який за характером перебігу відтворює цукровий діабет I (інтраперітоніальна ін’єкція стрептозотоцину одноразово дозою 55 мг на 1 кг ваги) та ЦД II (інтраперітоніальна ін’єкція стрептозотоцину двократно в дозі 35 мг на 1 кг на тлі отримання висококалорійної жирової їжі) типу (Байрашева В.К., 2015). Інсулін вводився діабетичним тваринам з метою запобігання смертності та зниження ваги за умови підтримки гіперглікемії.

При підтвердженні гіперглікемічного стану моделювали гострий пієлонефрит за вищенаведеною методикою Авер’янової Н.К. (2008).

Тварини були розподілені на 8 груп: 1-ша гру-па - контрольна група - норма (n=15), 2-га гру-па - тварини з ГП (n=17), 3-тя група - тварини з ГП, ускладненим гіперглікемічним станом, що є прототипом цукрового діабету I типу (n=13) та 4-та група - тварини з ГП на тлі прототипу цукрового діабету II типу (n=14) та чотири групи щурів, які отримували етіотропний медикаментозний вплив (ЕМВ) (n=14 та n=15) та етіо-патогенетичний медикаментозний вплив (ЕПМВ) (n=16 та n=16) на тлі ГП з цукровим діабетом I типу та II типу, відповідно. При ЕМВ в групах тварин з діабетом I та II типу при експериментальному ГП застосовували внутрішньо- м’язово антибіотик цефалоспоринового ряду - «Гепацеф» в дозі 60 мг/кг ваги тварини на добу протягом 14 днів.

При ЕПМВ в групах тварин при експериментальному ГП і цукровому діабеті I та II типу крім внутрішньом’язового введення антибіотика «Гепацеф» в дозі 60 мг/кг ваги тварини на добу отримували метаболізмкоригуючі лікарські засоби: перорально препарат «Нуклекс» (кислота рибонуклеїнова) з розрахунку по 21 мг/кг на добу та внутрішньом’язово препарат «Армадин» (інгібітор вільно-радикальних процесів та мембранопротектор 2-етил-6-метил-3-гідро-ксіпірідін-сукцинат) 4,5 мг/кг ваги на добу протягом 14 днів.

Визначення рівня простагландину Е2 та лейкотрієну В4 в плазмі крові та нирках щурів проводили використовуючи імуноферментний метод. Аналіз вмісту ейкозаноїдів у плазмі крові та в супернатанті тканини, отриманому після центрифугування гомогенату нирок, проводили за допомогою селективних антитіл тест-системи для кількісного визначення рівня простагландину Е2 та лейкотрієну В4 методом імуноферментного аналізу Prostaglandin Е2 та Leukotriene B4 («Biotrak» система «Amersham Pharmacia Biotech», Великобританія) на аналізаторі «Stat Fax 2100».

Статистичну обробку результатів досліджень проводили за допомогою програми «Statistica».

Результати та їх обговорення

Results and discussion

При дослідженні вмісту простагландину Е2 в плазмі крові та нирках щурів з ГП встановлено, що його рівень вірогідно підвищувався на 106,4% в плазмі крові та 48,9% в нирках порівняно з нормою (табл. 1).

При відтворенні ГП в умовах супутнього цукрового діабету II типу у щурів виявлено значне зростання рівня простагландину Е2 в плазмі крові та нирках тварин - на 208,2% та на 112,6% відносно норми (р<0,001), а по відношенню до групи тварин з ГП на 49,3% (р<0,01) та на 42,8% (р<0,01), відповідно (табл. 1).

Моделювання ГП при супутньому цукровому діабеті I типу у щурів сприяло ще більшому підвищенню рівня простагландину Е2 в плазмі крові на 235,2% та нирках на 132,7% при порівнянні з нормою (р<0,001), а відносно групи тварин з ГП на 62,4% (р<0,01) в плазмі крові та на 56,3% (р<0,01) в нирках (табл. 2).

Вміст лейкотрієну В4 в плазмі крові та нирках щурів з ГП в умовах супутнього цукрового діабету II типу характеризувався більш низьким рівнем у співставленні з простагландином Е2. Отримані експериментальні дані свідчать про вірогідне зростання вмісту лейкотрієну В4 в плазмі крові на 192,7% та нирках тварин на 67,4% відносно норми (р<0,001), а по відношенню до групи тварин з ГП на 24,5% (р<0,05) та на 31,3% (р<0,05), відповідно (табл. 3).

У щурів при ГП та супутньому цукровому діабеті I типу виявлено виразне зростання рівня лейкотрієну В4 в плазмі крові на 128,7% та нирках на 103,7% відносно норми (р<0,001), а при порівнянні з групою тварин з ГП на 47,7% (р<0,01) в плазмі крові та на 59,8% (р<0,001) в нирках (табл. 4).

Виявлені істотні зміни рівня ПГЄ2 та ЛВ4 в плазмі крові та тканині нирок щурів при моделюванні ГП на тлі супутнього гіперглікемічного стану свідчили про негативний вплив останнього на перебіг запального процесу в нирках та ймовірність розвитку функціональних розладів у сечовидільній системі. Застосування ЕМВ викликало зниження рівня простагландину Е2 в плазмі крові, і нирках щурів, при цьому його рівень суттєво відрізнявся від норми, складаючи при ГП на тлі діабету II типу 265,9% (р<0,001) в плазмі крові, а нирках 170,2% (р<0,001), при ГП на тлі діабету I типу 273,8% (р<0,001) в плазмі крові, а у нирках 192,0% (р<0,001) та вірогідно не відрізняючись від показників групи тварин без МВ, відповідно (табл. 1, 2).

При відтворенні ГП в умовах супутнього гіперглікемічного стану у щурів та застосуванні ЕМВ спостерігалась лише тенденція до зниження рівня лейкотрієну В4 порівняно з групою тварин без МВ (табл. 3, 4). Відносно норми рівень цього ейкозаноїду залишався вірогідно підвищеним: при ГП та діабеті II типу в плазмі крові на 64,6% і тканині нирок на 53,5% (р<0,001), при ГП та діабеті I типу на 89,4% (р<0,001) в плазмі крові і у тканині нирок на 71,7% (р<0,001).

При застосуванні ЕПМВ у тварин з відтвореним ГП та супутнім цукровим діабетом I і II типу, на відміну від ЕМВ, спостерігаємо вірогідне зниження рівня простагландину Е2 при ГП і діабеті II типу в плазмі крові на 46,6% (р<0,001) і у тканині нирок на 20,3% (р<0,05) та при ГП і діабеті I типу в плазмі крові на 40,4% (р<0,001) і нирках на 23,6% (р<0,05) відносно груп щурів при ЕМВ (табл. 1, 2).

Порівняння з відповідними даними норми показало, що рівень простагландину Е2 був ще достатньо високим - в плазмі крові вище на 42,0% (р<0,01) та у нирках на 35,7% (р<0,01) при ГП на тлі діабету II типу; в плазмі крові вище на 63,2% (р<0,001) і у тканині нирок на 46,7% (р<0,01) при ГП ускладненому ЦД I типу, але при цьому вірогідно відрізняючись від показників групи тварин без МВ - в плазмі крові на 53,9% (р<0,001) і у нирках на 36,2% (р<0,001) при ГП і діабеті II типу та на 51,3% (р<0,001) в плазмі крові (р<0,001) і у нирках на 37,0% (р<0,001) при ГП на тлі діабету I типу.

Застосування ЕПМВ у тварин з ГП при супутньому гіперглікемічному стані викликало суттєве зниження рівня лейкотрієну В4 в плазмі крові на 20,1% (р<0,05) і у нирках на 18,9% (р<0,05) при ГП та діабеті II типу, а також в плазмі крові на 19,4% (р<0,05) і у нирках на 22,6% (р<0,05) при ГП і діабеті I типу відносно групи щурів при ЕМВ (табл. 3,4). Слід зазначити, що незалежно від типу гіперглікемічного стану вміст лейкотрієну В4 в досліджуваних тканинах був вірогідно нижче за відповідні дані в групі без МВ, так, при ГП на тлі діабету II типу в плазмі крові на 31,8% (р<0,01), у нирках на 25,7% (р<0,001), при ГП та діабеті I типу в плазмі крові на 33,3% (р<0,001), нирках на 34,8% (р<0,001). Проте, незважаючи на виразну тенденцію до нормалізації рівня цього ейкозаноїду, його вміст залишався вірогідно підвищеним порівняно з нормою (при ГП та діабеті II типу в плазмі крові на 31,4% (р<0,05), нирках на 24,4% (р<0,01), при ГП та діабеті I типу в плазмі крові на 52,6% (р<0,001), нирках на 32,9% (р<0,05).

Слід зазначити, що застосування ЕПМВ сприяло суттєвому зниженню рівнів ПГЄ2 та ЛВ4 в плазмі крові і в тканині нирок щурів з відтвореним ГП та ЦД, що свідчить про ефективність запропонованого нами медикаментозного впливу на перебіг інфекційно-запального процесу та попередження розвитку тяжких ниркових ускладнень, обумовлених супутнім гіперглікемічним станом. На наш погляд, вищезгаданий етіопатогенетично орієнтований медикаментозний вплив дозволяє досягти певного балансу про- і протизапальних регуляторів, сукупна дія яких попереджує не лише прогресування і ускладнення запалення, а і перехід гострого запального процесу у хроніч-ну фазу. Ймовірно, що досліджувані медіатори запалення (ейкозаноїди) спроможні активізувати апоптоз, у цьому аспекті останній захисний механізм, що сприяє елімінації з ниркових клубочків та канальців надлишку ушкоджених клітин і відновленню їх структури, забезпечуючи сприятливе завершення запального процесу та запобігання розвитку його ускладнень за умов супутнього гіперглікеміч-ного стану.

ВисновкИ

Conclusions

1. При гострому пієлонефриті у щурів виявлено суттєве підвищення рівня простагландину Е2 в плазмі крові на 106,4% та у тканині нирок на 48,9% (р<0,001), лейкотрієну В4 в плазмі крові на 54,8% (р<0,001) та у нирках 27,5% (р<0,05) порівняно з нормою (р<0,001).

2. Виявлено, що гострий пієлонефрит при супутньому гіперглікемічному стані обумовлює підвищення рівня простагландину Е2, при діабеті II типу в плазмі крові на 208,2% а тканині нирок тварин - на 112,6% відносно норми (р<0,001), по відношенню до групи тварин з гост-рим пієлонефритом на 49,3% (р<0,01) та на 42,8% (р<0,01), відповідно; при діабеті I типу виявлено виражене зростання рівня простагландину Е2 в плазмі крові на 235,2% та нирках на 132,7% при порівнянні з нормою (р<0,001), а відносно групи тварин з гострим пієлонефритом на 62,4% (р<0,01) в плазмі крові та на 56,3% (р<0,01) в тканині нирок.

3. Встановлено, що вміст лейкотрієну В4 при гострому пієлонефриті та супутньому гіперглікемічному стані суттєво підвищується: при діабеті II типу в плазмі крові на 92,7% та нирках тварин - на 67,4% відносно норми (р<0,001), по відношенню до групи тварин з гострим пієлонефритом на 24,5% (р<0,05) та на 31,3% (р<0,05), відповідно; при діабеті I типу виявлено суттєве зростання рівня цього ейкозаноїду в плазмі крові на 128,7% та нирках на 103,7% при порівнянні з нормою (р<0,001), відносно групи тварин з гострим пієлонефритом на 47,7% (р<0,01) в плазмі крові та на 59,8% (р<0,001) в тканині нирок.

4. Застосування етіопатогенетичного медикаментозного впливу у тварин з гострим пієлонефритом та супутнім відтвореним цукровим діабетом на відміну від ефекту етіотропного медикаментозного впливу сприяло розвитку вираженої тенденції до нормалізації вмісту простагландину Е2 та лейкотрієну В4 в плазмі крові та тканині нирок, вірогідно відрізняючись від даних групи тварин без медикаментозного впливу - рівень проста-гландину Е2 знижувався в плазмі крові на 53,9% (р<0,001) і нирках на 36,2% (р<0,001) при діабеті II типу та на 51,3% (р<0,001) в плазмі крові (р<0,001) і у нирках на 37,0% (р<0,001) при діабеті I типу; рівень лейкотрієну В4 знижувався в плазмі крові на 31,8% (р<0,01) і нирках на 25,7% (р<0,001) при діабеті II типу та на 33,3% (р<0,001) в плазмі крові (р<0,001) і у нирках на 34,8% (р<0,001) при діабеті I типу.

5. Виявлено, що застосування етіопатогенетичного медикаментозного впливу за умов супутнього гострого пієлонефриту гіперглікемічного стану у щурів забезпечує вірогідне зниження рівня простагландину Е2 при діабеті II типу в плазмі крові на 46,6% (р<0,001) і нирках на 20,3% (р<0,05) та при діабеті I типу в плазмі крові на 40,4% (р<0,001) і нирках на 23,6% (р<0,05), рівня лейкотрієну В4 при діабеті II типу в плазмі крові на 20,1% (р<0,05) і нирках на 18,9% (р<0,05) при діабеті I типу в плазмі крові на 19,4% (р<0,05) і нирках на 22,6% (р<0,05) відносно групи щурів з ЕМВ.

6. Доведено, що застосування ЕПМВ за умов моделювання гострого пієлонефриту та супутнього цукрового діабету забезпечує досягнення балансу про - і протизапальних ефектів ейкозаноїдів, обумовлюючи сприятливе завершення інфекційно-запального процесу в нирках за умов супутнього гіперглікемічного стану. Оцінка рівня вмісту ПГЕ2 та ЛВ4 в крові та тканині нирок щурів дозволяє проводити дієвий моніторинг перебігу виучуваного патологічного стану та оцінку ефективності медикаментозного впливу в експериментальних умовах.