Полная версия

Главная arrow Медицина arrow Вестник новых медицинских технологий, 2014, Том 21. №4

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ПРИМЕНЕНИЕ УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТОВ ПРИ КРИТИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЯХ ОРГАНИЗМА

В.Т. ДОЛГИХ*, Л.Г. ПЬЯНОВА**, В.А. ЛИХОЛОБОВ**, Т.И. ДОЛГИХ*, С.М. ХВОСТУНЦЕВ***

*Омская государственная медицинская академия М3 РФ, ул. Ленина, д. 12, г. Омск, Россия, 644000 **Институт проблем переработки углеводородов СО РАН, ул. Нефтезаводская, д.54, г. Омск, Россия, 644000 ’**Омский областной клинический онкологический диспансер, ул. Завертяева, д. 9, г. Омск, Россия, 644000

Аннотация. Многие современные сорбенты имеют невысокую сорбционную активность по отношению к токсичным веществам белковой природы. Повысить избирательность сорбции по отношению к белковым соединениям можно путем химического модифицирования поверхности сорбентов поливинилпирролидоном. На первом этапе обследовано и пролечено 58 больных, оперированных по поводу опухолей брюшной полости. У 28 пациентов послеоперационный период осложнился разлитым гнойным перитонитом, поэтому в состав комплексной терапии этой группы больных было включено 1-2 сеанса гемосорбции. Использован углеродный сорбент в стерильном физиологическом растворе ВНИИТУ-1, отмеченный золотой медалью Международного салона инноваций и инвестиций, мезопористый характер поверхности которого позволяет удалять из организма человека токсичные вещества низкой и средней молекулярной массы. Сеансы гемосорбции существенно уменьшали гематологические, иммунологические и биохимические нарушения, что в конечном итоге в 3,7 раза снизило летальность в раннем послеоперационном периоде. Второй этап иследований предусматривал разработку формованного селективного углеродного сорбента на основе ВНИИТУ-1, способного избирательно сорбировать из сыворотки крови провоспалительные цитокины. Материалом для стендовых испытаний служила плазма крови, полученная при проведении плазмафереза у 15 больных острым панкреатитом, осложнившимся панкреонекро- зом и разлитым гнойным перитонитом. Перфузию плазмы крови проводили с помощью аппарата «Унирол-1» через колонки объемом 10 см3, заполненные сорбентом, со скоростью 15 мл/мин при соотношении «плаз- ма/сорбент» - 10/1. В целом через колонку пропускалось 50 мл плазмы. В плазме крови до и после сорбции определяли содержание TNFa , IL-1|3, IL-4, и IgA. Установлено, что модифицированный гемосорбент ВНИИТУ-1-ПВП по сорбционной способности и селективности существенно превосходит ^модифицированный ВНИИТУ-1. Это касается провоспалительного цитокина интерлейкина-1(3: его концентрация уменьшилась в 33,5 раза, а TNF-a практически не определялся. Уровень противовоспалительного цитокина - интерлейкина-4, почти в два раза превышал аналогичный показатель в сыворотке крови, пропущенной через ВНИИТУ-1. Содкржание IgA практически не менялось.

Ключевые слова: углеродные гемосорбенты, разлитой гнойный перитонит, провоспалительные цитокины.

THE CARBON SORBENTS USE IN CRITICAL STATES OF THE ORGANISM

V.T. DOLGIKH*, L.G. P'YANOVA**, V.A. LIKHOLOBOV**, T.L DOLGIKH*, S.M. KHOSTANTSEV***

*Omsk State Medical Academy, Lenin Street, d. 12, Omsk, Russia, 644000 **Institute of Hydrocarbon Processing SB RAS, street Neftezavodskaya, 54, Omsk, Russia, 644000 ***Omsk Regional Clinical Oncologic Dispensary, st. Zavertyaev, d. 9, Omsk, Russia, 644000

Abstract. Many modem sorbents have low sorption activity toward toxic substances of protein nature. Sorption selectivity for protein compounds can be enhanced by chemical modification of the sorbent surface withpolyvinylpyrroli- done. At the first stage of the study, 58 patients after surgical removal of abdominal cavity tumors were examined and treated. In 28 patients, the postoperative period was complicated with diffuse purulent peritonitis. So, the complex therapy of these patients was supplemented with 1-2 hemosorption sessions using a VNIITU-1 carbon sorbent in a sterile saline solution. The sorbent, which was awarded with a gold medal of the International Salon of Innovations and Investments, has a meso-porous surface that allows toxic substances of low and moderate molecular weight to be removed from the human body. The hemosorption sessions substantially reduced hematological, immunological and biochemical disorders and ultimately decreased mortality in the early postoperative period by a factor of 3.7. The second stage of the study was aimed to develop a molded carbon sorbent based on VNIITU-1 for selective sorption of pro-inflammatory cytokines form blood plasma. Bench testing was performed with blood plasma obtained during plasmapheresis from 15 patients with acute pancreatitis complicated with pancreonecrosis and diffuse purulent peritonitis. Blood plasma perfusion was carried out on a Unirol-1 device using the 10 cm3 columns filled with the sorbent, at a rate of 15 ml/min and a plasma/sorbent ratio of 10/1. Overall, 50 ml of plasma was passed through the column. The TNFa , IL-1(3, IL-4, and IgA contents were determined in blood plasma before and after the sorption. The modified hemosorbent VNIITU-l-PVP showed much higher sorption capacity and selectivity than the initial VNIITU-1. This concerns pro-inflammatory cytokine interleukin-1 (3: its concentration decreased by a factor of 33.5 and TNF-n was virtually absent. The level of antiinflammatory cytokine interleukin-4 was nearly twofold higher as compared to blood plasma that was passed through VNIITU-1. The IgA content remained virtually unchanged.

Key words: carbon hemosorbents, diffuse purulent peritonitis, pro-inflammatory cytokines.

В последние годы, как в России, так и за рубежом большое внимание уделяется изучению механизмов формирования критических состояний, при которых возникает необходимость коррекции функций и даже замены их в общей системе интенсивного лечения [1]. При таких критических состояниях, как сепсис, перитонит, панкреонекроз, политравма, шоки различной этиологии, наблюдается обширный комплекс патологических синдромов: гипоэргоз, гипоксия, ишемия, эндотоксикоз, ацидоз, оксидативный стресс, кальциевый и кислородный парадокс и др., которые, если их не корригировать, в конечном итоге приводят к летальному исходу [3,4]. Среди этих синдромов особого внимания заслуживает эндотоксемия. Когда традиционные методы купирования эндотоксикоза, аутоиммунного или иммунокомплексного процесса становятся несостоятельными и перестают быть эффективными, то прибегают к экстракорпоральным методам активной гемокоррекции и эфферентной терапии.

Однако многие современные сорбенты имеют невысокую сорбционную активность по отношению к токсичным веществам белковой природы [5]. Основные недостатки сорбентов, связанные с их текстурой и химической природой поверхности, ограничивают возможности их применения, в частности, для сорбционной медицины, протеомики, медицинской диагностики и других целей [6]. Изменение пористой структуры сорбентов и ее регулирование до недавнего времени чаще всего проводили методом «геометрической» модификации материалов, что снижает прочность гранул сорбента, нередко приводит к их разрушению и возможному пылеотделению в кровеносное русло [5]. Выбор сорбента с той или иной пористой структурой позволяет в известной степени влиять на избирательность сорбции тех или иных токсинов и предопределять их терапевтический эффект.

Повысить избирательность сорбции по отношению к белковым соединениям можно также путем химического модифицирования поверхности сорбентов. При этом возрастает их гидрофильность, что является в целом положительным эффектом [2,7,8]. Известно, что гидрофобносгь материала затрудняет сорбцию белков и может повлиять на конформацию белковых молекул. На сегодня остается актуальной проблемой повышение эффективности сорбции токсичных веществ определенной природы. С этой целью разрабатываются формованные углеродные сорбенты, модифицированные поливинилпирролидоном, эффективные при гнойновоспалительных процессах.

Цель исследования - разработать и оценить эффективность применения обычных и формованных углеродных сорбентов в комплексной терапии больных, находящихся в критическом состоянии.

Материалы и методы иследования. Исследование проведено в два этапа. На первом этапе обследовано и пролечено 2 группы больных (п=58), оперированных по поводу опухолей брюшной полости и находившихся в реанимационном отделении Омского областного клиничесакого онкологического диспансера. Послеоперационный период осложнился развитием разлитого гнойного перитонита. Пациенты I группы (п=30; средний возраст 61,6±3,8 лет) получали стандартный комплекс послеоперационного лечения, пациентам II группы (п=28; средний возраст 64,3±4,2 лет) в состав комплексной терапии включали 1-2 сеанса гемосорбции, используя углеродный сорбент в стерильном физиологическом растворе ВНИИТУ-1, отмеченный золотой медалью Международного салона инноваций и инвестиций, мезопористый характер поверхности которого позволяет удалять из организма человека токсичные вещества низкой и средней молекулярной массы. Он имеет ряд преимуществ по сравнению с другими сорбентами: высокая степень химической чистоты; минимальное содержание примесей; нетоксичность; большая механическая прочность и гладкий рельеф поверхности гранул; отсутствие пылеобразования (выделения ультрадисперсных частиц); гемосовместимость; инертность по отношению к форменным элементам крови. Степень выраженности эндотоксемии оценивали по величине лейкоцитоза, лейкоцитарному индексу интоксикации (ЛИИ). Уровень иммуноглобулинов А, М и G в сыворотке крови определяли на анализаторе Turbox plus количественным нефелометрическим способом. СоВлияние гемосорбента ВНИИТУ-1 на изменение гематологических, биохимических и иммунологических показателей у онкологических больных с разлитым гнойным перитонитом (M±STD)

Изучаемый показатель

До сорбции

После сорбции

Эритроциты, 10|2

3,0±0,3

3,810,4*

Гемоглобин, г/л

105±7,2

121+6,5

Тромбоциты, 10Ул

280±20

255±17

Лейкоциты, 10ч

9,8±0,5

6,710,4*

ЛИИ, уел. ед.

14,0±4,0

1,1+0,2*

Глюкоза, ммоль/л

6,6±0,55

4,7+0,32*

Белок общий, г/л

59,0±2,9

64i2,1

Билирубин общий, ммоль/л

12,0±0,95

8,711,02*

Мочевина, ммоль/л

10,5±0,9

5,410,4*

Креатинин, мкмоль/л

155,0±11,6

96i6,5*

TNFD, пг/мл

59±3,1

10,5+0,8*

Интерлейкин-6, пг/мл

24±3,0

5,910,4*

Ig А, г/л

2,7±0,И

2,910,09

Ig М, г/л

1,0±0,06

1,1+0,07

Ig G, г/л

7,5±0,08

16,3+0,94*

Примечание: * - <0,05

держание туморнекротического фактора (TNFa) определяли с помощью реагентов ProCon TNFa, а интерлейкина-6 (IL-6) - с помощью ProCon IL-6. На гемо- анализаторе иследовали содержание эритроцитов, лейкоцитов, а на биохимическом анализаторе - содержание глюкозы, белка, билирубина, мочевины и креатинина. Эти параметры иследовали до и после сеансов гемосорбции.

Второй этап иследований предусматривал разработку формованного селективного углеродного сорбента на основе ВНИИТУ-1, способного избирательно сорбировать из сыворотки крови провоспа- лительные цитокины, и проведение стендовых испытаний. В Центральной научно-исследовательской лаборатории и на кафедре патофизиологии с курсом клинической патофизиологии Омской государственной медицинской академии проведены стендовые испытания по оценке сорбционной способности ВНИИТУ-1 и ВНИИТУ-1, модифицированного полимером аминокапроновой кислоты (ВНИИТУ-1- ПВП). Материалом служила плазма крови, полученная при проведении плазмафереза у 15 больных острым панкреатитом, осложнившимся панкреонекро- зом и разлитым гнойным перитонитом, при проведении их лечения в отделении гравитационной хирургии Больницы скорой медицинской помощи № 1. Перфузию плазмы крови проводили с помощью аппарата «Унирол-1» через колонки объемом 10 см3, заполненные сорбентом, со скоростью 15 мл/мин при соотношении «плазма/сорбент» - 10/1. В целом через колонку пропускалось 50 мл плазмы. В плазме крови до и после сорбции определяли содержание таких провоспалительных цитокинов, как TNFa, IL-1|3 и IL-4, и уровень IgA.

При анализе результатов исследования использованы методы описательной и вариационной статистики. На первом этапе определяли основные статистические характеристики изучаемых параметров, затем проводили тест на нормальность распределения. Поскольку было выявлено нормальное или близкое к нормальному распределению параметров в вариационных рядах и равенство дисперсий распределения признаков в двух сравниваемых группах, го использовали параметрическую статистику: М - выборочное среднее, STD - выборочное стандартное отклонение, р - достигнутый уровень значимости. Критическим уровнем значимости при проверке статистических гипотез принимали равным р=0,05. Статистическую обработку полученных данных осуществляли с применением пакета прикладных программ STATISTICА-6, стандартных математических таблиц Microsoft Excel.

Результаты и их обсуждение. Включение гемосорбента ВНИИТУ-1 в комплексную терапию перитонита у онкологических больных сопровождалось увеличением содержания гемоглобина, тромбоцитов, моноцитов, лимфоцитов и уменьшением выраженности лейкоцитоза, уровня мочевины, содержания TNFa, значения тимоловой пробы, активности АлАТ и диастазы (табл. 1). Эффективность гемосорбции достигала 85,8%. Показатель «снижение относительного риска» по летальности возрастал до 73%, что соответствует клинически значимому эффекту. Показатель «снижение относительного риска» по выживаемости достигал 84%, что также соответствует клинически значимому эффекту. Летальность уменьшилась с 53,3% (I группа) до 14,2% (II группа), а причинами смерти послужили полиоргаппая недостаточность и острая сердечно-легочная недостаточность.

Таблица 1

В Институте проблем переработки углеводородов СО РАН разработан комплекс методов химической функционализации поверхности углеродных сорбентов с прочным закреплением азот- и кислородсодержащих групп с целью придания им избирательного характера сорбции токсических веществ белковой природы. Использованы различные модификаторы. Наибольший интерес представляют сорбенты, модифицированные полимерами аминокапроновой кислоты и смеси адипиновой кислоты с этиленгликолем. Выбор модификатора обусловлен присутствием в составе аминокапроновой кислоты двух разных по природе функциональных групп гидрофильного характера (-СООН и NH2-), разделенных гидрофобной цепью (СНг)з. Бифункциопаль- ность модифицирующего соединения создает условия для протекания реакции гомополиконденсации с образованием олигомерных и полимерных молекул, обладающих малой подвижностью и низкой растворимостью в воде. Это позволяет обеспечить постоянство химического состава поверхности модифицированного сорбента в процессе работы при контактах с плазмой крови. Важным моментом при

Таблица 2

Эффективность использования сорбентов ВНИИТУ-1 и ВНИИТУ-1-ПВП (M±STD)

Белки

плазмы

крови

Содержание белков до сорбции, пг/мл

Содержание белков после сорбции, пг/мл

ВНИИТУ-1

ВНИИТУ-1-

ПВП

IL-ip,

пг/мл

14,0±3,4

13,4±3,9

0,4±0,8*л

IL-4, пг/мл

13,9±6,0

6,5±4,0*

10,9±2,4

TNFa,

пг/мл

16,8±4,0

16,4±2,1

0*л

IgA, пг/мл

1,2±0,2

1,4±0,3

1,4±0,1

Примечание: * - р=0,05 по отношению к исследуемым параметрам до сорбции; л - р=0,05 при сравнении изучаемых параметров плазмы при использовании ВНИИТУ-1 и ВНИИТУ-1-ПВП

модифицировании поверхности углеродного сорбента является «локальное» (островкое) покрытие полимерной пленкой.

Формованный сорбент ВНИИТУ-1-ПВП по техническим условиям (ТУ - 9398-044-71069834-2013) является аналогом гемосорбента ВНИИТУ-1 (регистрационное удостоверение № ФСР2008/03492 от

25.09.2012 г.). Поверхность формованного сорбента модифицирована поливинилпирролидоном (ПВП) методом пропитки раствором мономера с последующей его полимеризацией. Формованный сорбент ВНИИТУ-1ПВП имеет форму цилиндра черного цвета диаметром 3 мм, длиной от 15 мм до 25 мм с одним внутренним каналом. Удельная поверхность сорбента по адсорбции азота составляет не более 50 м2/г, массовая доля золы не более 0,45%, массовая доля общей серы не более 0,30%, прочность на раздавливание не менее 20 кг/см2, pH 6,0-8,0, содержит на поверхности не менее 5,0% ПВП. Сорбент стерилен, подвергнут паровой стерилизации при 134°С и давлении 2 атм. в течение 45 мин. Сорбент апироге- нен, нетоксичен: токсикологическое заключение (№2099.013П от 14 августа 2013 г.) выдано Испытательным лабораторным центром Федерального государственного бюджетного учреждения науки НИИ физико-химической медицины ФМБА России. Этим же НИИ проведена оценка результатов технических испытаний медицинского изделия: акт №12.405 ОРТ/2013 от 26 августа 2013 г.

Как следует из табл. 2, модифицированный сорбент (ВНИИТУ-1-ПВП) по сорбционной способности и селективности существенно превосходит немоди- фицированный (ВНИИТУ-1). Это касается провоспа- лительныго цитокина интерлейкина-1 (3: его концентрация уменьшилась в 33,5 раза, a TNFa практически не определялся. Уровень противовоспалительного цитокина - интерлейкина-4, почти в два раза превышал аналогичный показатель в сыворотке крови, пропущенной через ВНИИТУ-1. Уровень IgA практически не менялся.

Выводы:

  • 1. Клинические иследования по оценке эффективности использования углероднеого гемосорбента ВНИИТУ-1 в послеоперационном периоде у больных с разлитым гнойным перитонитом, оперированных по поводу опухолей брюшной полости, позволили в 3,7 раза снизить летальность в раннем послеоперационном периоде, существенно уменьшить гематологические, иммунологические и бихимические нарушения.
  • 2. Результаты стендовых иследований плазмы крови больных острым панкреатитом, осложненным панкреонекрозом и разлитым гнойным перитонитом, позволяют утверждать, что формованный сорбент ВНИИТУ-1-ПВП более эффективен по сравнению с ВНИИТУ-1 по сорбции провоспалительных цитокинов: IL-1(3 и TNFa.

Литература

  • 1. Александрович Ю.С., Пшениснов К.В. Инфузионные антигипоксанты при критических состояниях у детей // Общая реаниматология. 2014. Т.10. № 3. С. 59-73.
  • 2. Бакланова О.Н., Пьянова Л.Г., Талзи В.П. Модифицирование поверхности углеродного сорбента пол-М-винилпирролидоном для аппликационной медицины // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2012. Т. 48. № 4. С. 363-369.
  • 3. Косовских А.А., Чурляев Ю.А., Кан С.Л., Льгз- лов А.Н., Кирсанов Т.В., Вартанян А.Р. Центральная гемодинамика и микроциркуляция при критических состояниях // Общая реаниматология. 2013. Т.9. № 1.

С. 18-22.

  • 4. Кричевский Л.А., Рыбаков В.Ю., Гусева О.Г., Лямин А.Ю., Харламова И.Е., Магилевец А.И. Ранняя диагностика критических постперфузионных растройств кровообращения // Общая реаниматология. 2012. Т.8. № 3. С. 25-30.
  • 5. Пьянова Л.Г., Лихолобов В.А., Долгих Т.И., Соколова Т.Ф., Долгих В.Т., Лузянина Л.С., Филиппов С.И., Глущенко А.В., Ершов А.В. Изучение сорбции цитокинов на поверхности модифицированных углеродных сорбентов // Эфферентная терапия. 2010. Т. 6. № 1. С. 16-19.
  • 6. Самсонов К.В. Сравнительная эффективность сорбции бактерий и бактериальных токсинов углеродными и углерод-минеральными сорбентами // Бюл. физиологии и патологии дыхания. 2008. Т.29. С.48-50.
  • 7. Belik E.V., Brykalov A.V., Bostanova F.A., Gryadskikh D.A., Golovkina E.M. Fabrication and study of biologically active organosilica polymer composites used for application sorption // Fibre Chemistry. 2008. Vol. 40. № 5. P. 445-446.
  • 8. Levashov P.A., Afanasieva O.I., Dmitrieva O.A. Preparation of affinity sorbents with immobilized synthetic ligands for therapeutic apheresis // Biochemistry. 2010. Vol. 4. № 3. P. 303-307.

References

  • 1. Alrksandrovich YuS, Pshenisnov KV. Infusion antihypoxants in children with critical conditions. Obsh- chaya reanimatologiya. 2014; 10(3):59-73. Russian.
  • 2. Baklanova ON, Pyanova LG, Talzi VP, Knyazhe- va OA, Sedanova AV, Dolgikh TI, Likholobov VA. Modification of carbon sorbent surface by poly-N- vinylpyrrolidone in application medicine. Physikokhi- miya poverkhnosti I zashchita materialov. 2012; 48(4):363~9. Russian.
  • 3. Kosovskikh AA,Churlyaev Yu A, Kan SL, Lyzlov AN, Kirsanov TV, Vartanyan AR. Central hemodynamics and microcirculation in critical condition. Obshchaya reanimatologiya. 2013; 9(l):18-22. Russian.
  • 4. Krichevsky LA, Rybakov VYu, Gueva OG, Lya- min A Yu, Kharlamova IE, Magilevits AI. Early diagnosis of critical postperfusion circulatory disorders. Obshchaya reanimatologiya. 2012;8(3):25-30. Russian.
  • 5. Pyanova LG, Likholobov VA, Dolgikh TI, Sokolova TF, Dolgikh VT, Lusyanina LS, Filippov SI, Glush- chenko AV, Yershov AV. Studying the sorbtion of cytokines on a surface of the modified carbon sorbent. Effe- rentnaya therapiya. 2010;6(l):16-9. Russian.
  • 6. Samsonov KV. The comparative effectiveness of bacteria and bacterial toxins sorption with carbonic and carbonmineral sorbents. Byulleten physiologii i patholo- gii dichaniya. 2008;29:48-50. Russian.
  • 7. Belik EV, Brykalov AV, Bostanova FA, Gryadskikh DA, Golovkina EM. Fabrication and study of biologically active organosilica polymer composites used for application sorption. Fibre Chemistry. 2008;40(5):445-6.
  • 8. Levashov PA, Afanasieva OI, Dmitrieva OA. Preparation of affinity sorbents with immobilized synthetic ligands for therapeutic apheresis. Biochemistry. 2010;4(3):303-7.

УДК: 616-089-06 DOI: 10.12737/7275

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>