Журнал «Травма» Том 14, №4, 2013

Профилактика и лечение гнойных осложнений после множественных открытых переломов длинных костей конечностей остаются достаточно актуальными и сейчас. Утрата трудоспособности больными данной категории вследствие развития гнойных осложнений ведет к высоким экономическим потерям в связи с длительностью и высокой стоимостью лечения.

В течение последнего десятилетия представления о механизмах воспалительной реакции существенно обогатились. Воспаление является универсальной защитной реакцией организма на повреждающие факторы, контролируемой иммунной системой. Благодаря развитию молекулярной биологии было доказано, что в развитии воспалительной реакции ведущая роль принадлежит цитокинам, оксиду азота (NO), фактору агрегации тромбоцитов, активированным эндотелиальным клеткам. Цитокины обеспечивают взаимодействия между клетками, активно участвующими в развитии местной и общей реакции на воспаление, путем усиления или угнетения их функции. Реакцию организма на воспаление, в том числе и обусловленную инфекцией, принято считать синдромом системного воспалительного ответа (ССВО).

В нормальных условиях неспецифические естественные иммунные механизмы обеспечивают адекватную местную защиту от инфекции, локализуют воспаление, ограничивают избыточную продукцию медиаторов воспаления, препятствуют развитию тяжелой общей реакции в ответ на воспаление.

Большинство реакций при воспалении осуществляется через посредничество цитокинов. Именно цитокины являются медиаторами первого ряда, которые сами способны вызывать каскады гуморальных реакций. Они могут оказывать как местное, так и избирательное воздействие (на отдаленные органы и ткани). Общим для всей группы является усиление адгезии и агрегации лейкоцитов, а также гиперкатаболический и гипердинамические эффекты. В патогенезе ССВО рассматривают три стадии.

Стадия 1. Локальная продукция цитокинов в ответ на травму или инфекцию. Цитокины способны выполнять ряд защитных функций, участвуя в процессах заживления ран и защите клеток организма от патогенных микроорганизмов.

Стадия 2. Выброс малого количества цитокинов в системный кровоток. Даже малые количества медиаторов способны активизировать макрофаги, тромбоциты, продукцию гормона роста. За счет баланса между цитокинами, антагонистами медиаторных рецепторов и антителами в нормальных условиях создаются предпосылки для заживления ран, уничтожения патогенных микроорганизмов, поддержания гомеостаза.

Стадия 3. Генерализация воспалительной реакции. В том случае, если регулирующие системы не способны поддерживать гомеостаз, начинают доминировать деструктивные эффекты цитокинов и других медиаторов, что приводит к нарушению проницаемости и функции эндотелия капилляров, формированию отдаленных очагов системного воспаления, развитию моно- и полиорганной дисфункции.

Инициирующим фактором, запускающим выброс медиаторов системного воспаления, в нашем случае является инфекция, ишемия. Перечисленные воздействия переводят полиморфноядерные нуклеары (нейтрофилы, базофилы, гранулоциты) и эндотелиоциты в состояние «кислородного взрыва». Результатом данной трансформации является мощный хаотичный выброс этими клетками в кровоток огромного количества цитокинов и интерлейкинов, обладающих разнонаправленными эффектами. Появление провоспалительных медиаторов в крови происходит раньше, чем концентрация иммунокомпетентных клеток в крови пострадавшего с травматическим остеомиелитом в зоне воспаления. Развивающаяся острофазовая реакция контролируется провоспалительными медиаторами и их эндогенными антагонистами, такими как антагонисты интерлейкина (IL) -1, -10, -13, фактор некроза опухоли a (TNF-a). Местное высвобождение цитокинов (IL-1, IL-8, TNF-a) координирует ответ на воспаление и вызывает перемещение нейтрофилов к месту повреждения или воспаления. IL-1, являясь провоспалительным цитокином, воздействует на рецепторы полиморфнонуклеарных гранулоцитов, вызывая стимуляцию фагоцитоза, хемотаксис и дегрануляцию клеток.

Наличие инфекционного очага, спровоцированный им массивный выброс цитокинов приводит к местным и генерализованным реакциям организма. Клиническая картина при тяжелых открытых переломах длинных костей конечностей представляет собой взаимодействие основных синдромов нарушения органного кровотока, реперфузионного повреждения тканей и кислородной задолженности. Основными факторами, усугубляющими «медиаторно-цитокиновую бурю», являются: гипоксия, глубокие нарушения микроциркуляции, аномально высокие концентрации промежуточных и конечных продуктов обмена веществ, циркулирующих иммунных комплексов, биогенных аминов, продуктов перекисного окисления. Развитие синдрома системного воспалительного ответа характеризуется рядом ответных реакций — гормональной, гемодинамической и метаболической.

Рассмотрим гемодинамические нарушения.

Нарушение микроциркуляции в зоне поражения приводит к кислородному голоданию клеток и тканей. Это обусловливается повышенным выбросом большого количества NO — эндотелий-расслабляющего фактора, вазодилататора, воздействующего через систему гуанилатциклазы и вызывающего вазоплегию. Тканевая дизоксия служит базой для формирования аномального механизма экстракции кислорода периферическими тканями. Происходит это за счет недостаточной десатурации поступающего в капилляры гемоглобина. Системный выброс цитокинов, катехоламинов, ангиотензина II, простагландинов способствует формированию тканевого шунта со снижением перфузии. Параллельно IL-1 повреждает эндотелий и подавляет рост эндотелиальных клеток. Активация и повышение концентрации IL-1 приводит к подавлению антикоагуляционных механизмов и развитию тромботических осложнений.

Теперь рассмотрим метаболические изменения.

Основной чертой всей совокупности изменений обмена веществ является сочетание гиперпотребности организма в различных субстратах для адаптации к повышенным затратам энергии с толерантностью тканей к этим же субстратам.

На первом месте среди нарушений метаболизма стоят расстройства обмена протеинов. Они характеризуются перераспределением белков в организме. Ускоренный распад протеинов является донатором предшественников для активного печеночного глюконеогенеза и синтеза острофазовых белков, цитокинов. Однако имеющий место синтез белка не позволяет компенсировать возросший катаболизм мышечных и висцеральных протеинов. Также нарушаются процессы метаболизма углеводов. Возникает толерантность клеток периферических тканей к инсулину и глюкозе, скорость продукции глюкозы гепатоцитами возрастает с 2,5 до 4,4–5,1 мг/кг/мин, происходит мобилизация аминокислот из миоцитов скелетной мускулатуры и висцеральных клеток на глюконеогенез. Основными субстратами глюконеогенеза являются лактат, глутамин, аланин, глицин, серин, глицерол. Несмотря на повышенную продукцию гепатоцитами глюкозы, синтез инсулина не увеличивается, что приводит к спонтанной гипергликемии. Избыточное поступление в организм глюкозы приводит к гиперосмолярному синдрому, жировой инфильтрации печени, увеличению продукции СО₂. Одну из ведущих ролей в запуске каскада катаболизма занимает TNF-a, который в физиологически избыточных концентрациях способствует снижению иммунитета, активации процессов катаболизма, индукции синтеза белков острой фазы, подавляет деление гемопоэтических клеток.

Совместное системное воздействие TNF-a и IL-1 приводит к развитию лихорадки и повышению порога болевой чувствительности.

Выявленные нарушения легли в основу разработанного нами комплекса консервативной терапии в периоперационном периоде.

Целью данной работы было снижение частоты и выраженности осложнений, обусловленных воспалительным ответом, при воздействии на все звенья воспаления в периоперационном периоде.

Материалы и методы исследования

Для достижения поставленной цели нами были исследованы результаты лечения 48 пострадавших с тяжелыми открытыми переломами длинных костей конечностей за 2006–2011 гг. На основании выявленных нарушений сформулированы принципы консервативной терапии в периоперационном пе­риоде.

Изменения уровня белков в сыворотке крови пострадавших оценивали при помощи биуретового метода, альбумина и белковых фракций — электрофореза на ацетоцеллюлозной пленке; мочевины — уреазного метода (Бертло); мочевой кислоты — метода Мюллера — Зейферта с фосфорно-вольфрамовой краской, креатинина — цветной реакции Яффе с пикриновой кислотой.

Исследование активности в сыворотке крови аланинаминотрансферазы (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы осуществлялось посредством кинетического ультрафиолетового метода; гамма-глутамилтрансферазы — с субстратом L-гамма-глутамил-3-карбокси-4-нитроанилидом.

Биохимические исследования выполнены с помощью анализатора Microlite 2+3 фирмы Коnе, анализатора Kone Progress Plus (Финляндия).

Оценку иммунного состояния пострадавших осуществляли с помощью интегральных параметров, которые отражают состояние основных звеньев иммунной системы. Определяли общее количество лейкоцитов, относительное и абсолютное количество основных субпопуляций лимфоцитов венозной крови. Содержимое субпопуляций лимфоцитов CD3 (Т-лимфоциты), CD4 (Т-хелперы-индукторы), CD8 (Т-киллеры-супрессоры), CD19 (В-лимфоциты) изучали при помощи флюоресцентного метода с использованием моноклональных антител.

Показатель реактивности нейтрофилов (НСТ-тест) определяли при проведении реакции прижизненного поглощения нитросинего из среды и его восстановления в нейтрофилах в нерастворимую форму диформазана. Лейко-Т-индекс (ЛТИ) определяли расчетным способом. ЛТИ — отношение количества лейкоцитов к количеству Т-лимфоцитов в 1 мкл крови. Степень повышения величины ЛТИ выше нормы (в нашем исследовании — 3,9 ± 0,2) отражает сущность Т-клеточного иммунитета.

Фагоцитарную активность нейтрофилов оценивали по их способности поглощать полистироловый латекс (размер частиц 1,8–2 нм). Фагоцитарный индекс как таковой определяли расчетным методом, что отвечало среднему количеству поглощенных частей латекса в одной клетке. Изучали также медиаторы воспаления — провоспалительный интерлейкин-6, который активирует Т-лимфоциты, и TNF-a (a-лимфотоксин), который обусловливает развитие классических признаков воспаления, активирует макрофаги, гранулоциты, эозинофилы и эндотелиальные клетки.

Содержание IL-6 и TNF-a определяли при помощи твердофазного иммуноферментного метода с использованием пероксидазы хрена в качестве индикаторного фермента (набор ферментов фирмы «Протеиновый контур», г. Санкт-Петербург) на аппарате Multiscan EX производства фирмы Thermolabsystem.

Полученные результаты обработаны вариационными методами математической статистики с использованием пакета прикладных программ Microsoft Offіce 7.0, пакета программ Statіstіca for Wіndows.

Результаты и их обсуждение

Для клинической оценки течения раневого процесса у больных с открытыми переломами длинных костей конечностей нами проведено исследование обменных процессов и уровня IL-6 и TNF-a до начала лечения. Анализируя исходный уровень показателей иммунитета в сравнении с нормой у пострадавших с открытыми переломами длинных костей конечностей, мы установили, что у них отмечался иммунодефицит клеточного типа (о чем свидетельствовали статистически достоверно повышенные показатели ЛТИ), не компенсированный гуморальными факторами защиты, который является следствием воспалительного ответа на травму. О последнем свидетельствовала повышенная активность системы фагоцитоза, в частности фагоцитарная активность нейтрофилов и их метаболическая активность (по данным НСТ-теста). Таким образом, фагоцитарная система активируется в результате развития процессов воспаления.

С целью углубления характеристики воспаления у данной категории пострадавших было определено содержание интерлейкинов в сыворотке крови до начала лечения. Установлено, что уровень IL-6 до начала лечения достоверно и значительно (в 18,9 раза) отличался от нормы, уровень TNF-a — недостоверно. Уровень IL-6 опосредованно отражает высокий уровень стимуляции острофазовых белков воспаления. Уровень TNF-a в исследуемой группе до начала лечения свидетельствовал о снижении иммунного ответа за счет недостаточной активности макрофагов и гранулоцитов и указывал на необходимость коррекции иммунитета.

Также установлено, что до начала лечения уровень IL-6 в сыворотке крови положительно коррелировал с фагоцитарной активностью нейтрофилов (r = 0,78; p < 0,05) и негативно — с фагоцитарным индексом (r = –0,69; p < 0,05) нейтрофилов. Показатели TNF-a негативно коррелировали с фагоцитарной активностью (r = –0,69; p < 0,05) и положительно — с фагоцитарным индексом (r = 0,72; p < 0,05). Исходя из полученных результатов, можно думать, что в этот период исследования уровень IL-6 и TNF-a свидетельствовал об их провоспалительной активности путем стимуляции системы фагоцитоза.

Об интенсивных окислительных процессах у данных больных свидетельствовали повышенные относительно нормы показатели мочевой кислоты и гамма-глутамилтрансферазы. Доказательством наличия воспалительной реакции в мышечной и костной ткани было существенное повышение относительно нормы активности креатинкиназы (259,9 ± 23,3 Ед/л против 80,9 ± 9,1 Ед/л в норме, р < 0,05) и щелочной фосфатазы (229,5 ± 21,7 Ед/л против 125,5 ± 6,2 Ед/л в норме, р < 0,05).

На основании полученных данных был сформирован комплекс консервативной терапии, состоящий из препаратов, улучшающих магистральный и венозный кровоток в поврежденной конечности (пентоксифиллин, флебодиа 600); эндотелиопротекция осуществлялась за счет применения гидроксиэтилкрахмалов в объеме 500,0 мл в сутки внутривенно, до 10 суток (рефортан, стабизол, хетасорб); коррекция гиперметаболизма проводилась за счет применения растворов аминокислот, таких как аминосол, гепасол и инфезол, в объеме 250,0–500,0 мл в сутки внутривенно (в зависимости от выраженности процесса), до 10 суток, в сочетании с использованием 5% раствора глюкозы как донатора энергии окислительных процессов; коррекция иммунного статуса производилась путем применения в предложенном комплексе индуктора синтеза интерферона — тилорона (лавомакс). Профилактика микротромбозов осуществлялась путем применения у данной категории пострадавших бемипарина натрия в профилактических дозах — по 2500 МЕ анти-Ха (цибор 2500) подкожно, 7–10 суток. Проводилось введение протеолитических ферментов, до 100 тысяч ЕД в сутки, до 4–5 суток. В качестве антиоксиданта нами использовалась альфа-липоевая кислота (берлитион), которую вводили внутривенно по 600 МЕ 1 раз в сутки, в течение 10 суток. Альфа-липоевая кислота является универсальной ловушкой свободных радикалов и действует как в клеточной мембране, так и в цитоплазме. Преимущество берлитиона перед другими антиоксидантами заключается в улучшении синтеза одной из основных эндогенных протекторных систем — оксида азота, действие которого направлено на защиту процессов биосинтеза и структурной целостности белков в поврежденной клетке с прерыванием процессов апоптоза. Являясь коэнзимом митохондриального комплекса ферментов и активируя эти ферменты, альфа-липоевая кислота нормализует нарушенный обмен веществ в тканях, противодействует энергетическим потерям в клетках, ингибирует экспрессию провоспалительных цитокинов, адгезивных молекул и препятствует адгезии лимфоцитов к эндотелию сосудов, нормализует клеточный иммунитет.

Проведенные в процессе лечения исследования позволяют судить о высокой эффективности предложенного нами комплекса консервативной терапии.

По результатам исследования содержания электролитов и микроэлементов в сыворотке крови больных в первые 3 суток после начала лечения обнаружена тенденция к снижению содержания калия, что свидетельствовало об уменьшении интоксикационного синдрома, что можно объяснить инфузионной терапией. В это же время у больных наблюдался существенный рост содержания в сыворотке крови фосфатов и магния, что можно оценить как адекватную реакцию метаболизма, связанную с энергетическими процессами на уровне клеток, а также как позитивный прогноз относительно сращения костей. На протяжении 14 суток лечения сохранялись повышенные показатели активности АЛТ в сыворотке крови больных, что свидетельствовало об активных процессах переаминирования кислот. Определение активности креатининкиназы установило статистически достоверное уменьшение активности фермента на протяжении всего срока исследования.

К 7-м суткам после начала лечения показатели лейкоцитов, лимфоцитов и иммунокомпетентных клеток возвращались к норме, в то время как фагоцитарная активность нейтрофилов оставалась существенно повышенной, что свидетельствовало о сенсибилизации организма в результате бактериального фактора. Последнее в наших исследованиях подтверждалось высокими показателями спонтанного НСТ-теста.

Таким образом, можно констатировать, что применение предложенного комплекса лечения у больных с тяжелыми открытыми переломами длинных костей конечностей обусловливает активацию гуморальных факторов защиты в остром периоде после хирургического вмешательства и последующую активацию системы фагоцитоза на фоне нормальных показателей лейкоцитоза к 7-м и 14-м суткам.

Предложенный комплекс мероприятий для профилактики и лечения гнойных осложнений при тяжелых открытых переломах длинных костей конечностей с учетом современных взглядов на патогенез ССВО позволил снизить уровень гнойных осложнений и длительность пребывания в стационаре, улучшить исходы лечения.

Выводы

ССВО представляет собой симптомокомплекс, характеризующий выраженность воспалительной реакции в системе эндотелиоцитов, а следовательно, и направленность воспалительного ответа на повреждение.

Наши исследования подтвердили, что основу патогенеза ССВО составляет именно диссеминированная воспалительная реакция, сопровождающаяся активацией и выбросом большого количества биологически активных соединений.

Предложенный нами комплекс мероприятий для профилактики и лечения гнойных осложнений при тяжелых открытых переломах длинных костей конечностей с учетом современных взглядов на патогенез ССВО позволил снизить уровень гнойных осложнений на 28 % и сократить длительность пребывания в стационаре в среднем на 14 ± 3 суток.