Журнал «Травма» Том 13, №4, 2012

Вступ

Опіковий травматизм є важливою медичною і соціальною проблемою. Найбільшою мірою він відзначається в промислових регіонах України і призводить до зростання летальності й інвалідизації [1, 2]. Зокрема, регіон Донбасу впродовж багатьох років утримує сумну першість за рівнем опікового травматизму в Україні, країнах СНД і Європи [1]. Лікування опіків є однією з пріоритетних проблем сучасної комбустіології, що особливо актуальна для Донеччини, де частота травматичних опікових уражень сягає 26,4 на 10 тисяч населення [1, 3]. Незважаючи на певні досягнення в лікуванні опікових ран, невирішеною залишається низка питань. У першу чергу це стосується варіабельності терміну та перебігу ранового процесу в шкірі, від динаміки яких залежить ефективність та характер загоєння, тривалість та якість ремоделювання тканин шкірі в місці ураження, відновлення структурно-функціональної повноцінності уражених ділянок шкіряного покриву [6, 8]. Трансформація фотомедицини на сучасному етапі розвитку фізіотерапії зумовлює необхідність вивчення і більш точного обґрунтування використання поляризованого світла при лікуванні опіків різного походження. Припускається, що дія поліхроматичного поляризованого світла на організм людини визначається широким спектром біологічних ефектів, до яких належать: стимуляція регенерації, пригнічення запалення, модулювання імунних процесів, відновлення мікроциркуляторних порушень, вегетотропна та анальгетична дія тощо [5, 7]. Але гіпотетичність цих механізмів потребує конкретних доказів, коло яких дуже обмежене у клінічній практиці. Також відсутні відомості про патофізіологічні механізми впливу поляризованого поліхроматичного світла на стан імунної системи при експериментальних опіках. Виходом із становища може бути моделювання патологічного процесу в експерименті та вивчення різних показників гомеостазу організму під впливом специфічних світлових хвиль.

Тому метою дослідження було експериментально встановити вплив поляризованого світла на порушення фагоцитарної ланки імунітету у щурів, які зазнали дозованого опіку відкритим полум’ям.

Матеріал і методи дослідження

Експерименти проведено на 70 білих нелінійних щурах-самцях масою 200–220 г, які утримувалися у звичайних умовах віварію. Усі експерименти виконано з дотриманням норм та принципів Європейської конвенції про захист хребетних тварин (European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes, 1986). Дослідження проводилися у трьох групах тварин. Інтактні щури (n = 10), група щурів (n = 30) із моделюванням опіку (контроль) та група щурів (n = 30) із моделюванням опіку та подальшим впливом поляризованого світла. Опіки здійснювались відкритим полум’ям (газ пропан, температура горіння ≈ 1800 °C) з відстані 15 мм та часом експозиції 3 секунди, 5 % площі тіла [4].

Вплив поляризованого світла здійснювався апаратом «Біоптрон-компакт» (номінальна потужність лампи 20 Вт; довжина світлових хвиль 480–3400 нм; ступінь поляризації світла > 95 % (свідоцтво МОЗ України про державну реєстрацію виробів медичного призначення, дозволених до застосування № 990/2002; Медстандарт згідно з Директивою 93/42/ЕЕС СЕ⁰¹²⁴) з відстані 15–20 см, протягом 10 хвилин три рази на добу.

Для визначення фагоцитарної активності моноцитів і нейтрофілів використовували метод, заснований на поглинанні цими клітинами бактерій (Staphilococcus aureus, штам 209). При виконанні цього методу розраховували фагоцитарний індекс (ФІ) — відсоток клітин, що фагоцитують, та фагоцитарну кількість (ФК) — середня кількість бактерійних клітин, що поглинені одним фагоцитом [9].

Отримані результати обробляли статистично з використанням параметричних і непараметричних критеріїв у рамках програм MedStat й Statistica 6.

Результати та їх обговорення

Встановлено, що дія відкритого полум’я на шкіру протягом 3 секунд призводила до розвитку опіку 2А–2Б ступеня, що проявлялося некрозом епідерміса та поверхневих шарів дерми, розвитком різкого тканинного набряку, який визначався формуванням пухирів різного розміру та десквамацією некротично зміненого епідерміса [6].

Результати імунологічних досліджень дозволили встановити, що у щурів контрольної групи (із моделюванням опіку) в динаміці (доба, три доби, тиждень) спостерігалися вагомі зміни клітинної ланки імунітету (табл. 1). Лейкограма характеризувалася поступовим наростанням лейкоцитозу на 16 % (p = 0,028), 29 та 56 % (p < 0,001) на першу, третю та сьому добу відповідно. Також спостерігався лімфоцитоз. Абсолютна кількість лімфоцитів на першу та третю добу була на 21 % (p = 0,007 та 0,032 відповідно) вище за інтактних тварин та на 41 % (p < 0,001) вище через тиждень. Відсоткова частка лімфоцитів на першу та третю добу експерименту не відрізнялась від інтактних величин (p = 0,158 та 0,164 відповідно). Поряд із цим ми бачимо зниження відносної кількості лімфоцитів на 7,9 % (p = 0,007) на сьому добу експерименту, що говорить про зсув лейкоцитарної формули в бік поліморфно­ядерних та моноцитарних лейкоцитів. Це може свідчити про приєднання вторинної інфекції на тлі опікової ранової поверхні. Такі зміни лейкограми є відтворенням адекватної імунної реакції організму на опікову травму і стрес, що супроводжуються активацією гіпоталамо-гіпофізарно-надниркової системи, що направлена на забезпечення організму в умовах травми легкодоступними джерелами енергії [10], лейко- та лімфоцитозом. Інфекційні ускладнення супроводжуються розвитком імунної відповіді з підвищенням концентрації відповідних класів цитокінів у крові та нейтрофільозом.

Із контексту можливого розвитку автоімунних процесів при опіковій травмі необхідно додатково вивчити імунорегуляторну систему, що направлена на стабілізацію гомеостазу та захист від сторонніх ендогенних агентів (видозмінених автологічних клітин), а саме простежити зміни системи фагоцитозу, що універсально реагує на численні сигнали про дестабілізацію внутрішнього середовища організму. Фагоцитоз — це центральна ланка неспецифічного захисту організму від проникнення сторонніх екзогенних агентів (мікроорганізмів), що також актуально при опіковій травмі, коли існує великий ризик приєднання вторинної бактеріальної інфекції. Фагоцитарна активність визначає термін формування опікового струпу, вираженість запальної реакції, можливість дисемінації інфекції, що врешті-решт впливає на тяжкість опікової травми.

При аналізі функціональних властивостей фагоцитів ми спостерігаємо, що ФК на першу та третю добу експерименту не відрізнялась від інтактних величин (p = 0,262 та 0,051 відповідно). Але через тиждень після опіку ФК зменшилась на 31,7 % (p < 0,001) щодо інтактних тварин. Наявне суттєве зменшення ФІ на 41,1 та 33,5 % (p < 0,001) на першу та третю добу експерименту відповідно з тенденцією до нормалізації через тиждень (менше на 5,73 % (p = 0,049) за інтактних щурів). Такі зміни фагоцитарної картини відтворюють пригнічення загальної активності фагоцитів (із тенденцією до нормалізації на сьому добу експерименту) та дефекти фагоцитозу і, можливо, позаклітинного кілінгу у діяльності кожного окремо взятого фагоцита. У свою чергу це призводить до недостатності захисної, антимікробної дії фагоцитозу. Клінічно це може проявитися у розвитку тієї чи іншої форми імунодефіциту. Такі зімни у функціональній активності фагоцитів можуть призвести до персистенції інфекційного агента, порушення елімінації агентів та імунних комплексів із організму, врешті-решт до ускладнення опікової травми. Це вказує на зменшення резервів імунної системи організму, визначає тяжкість та динаміку розвитку опікової травми та інфекційних ускладнень.

Аналізуючи імунологічні зміни у групі щурів, які зазнали дозованого опіку відкритим полум’ям та подальшого впливу поляризованого світла, можна спостерігати такі зміни (табл. 2). Лейкограма характеризувалася хвилеподібним лейкоцитозом на 15 % (p = 0,028), 32 % (p < 0,001) та 15 % (p = 0,021) більше за інтактних щурів на першу, третю та сьому добу відповідно. Також спостерігався і лімфоцитоз. Абсолютна кількість лімфоцитів на першу добу не відрізнялась від інтактних величин (p = 0,14), але на третю та сьому добу була на 42 % (p < 0,001) та 25 % (p = 0,002) відповідно вище за інтактних тварин. Відсоткова частка лімфоцитів на першу добу експерименту не відрізнялась від інтактних щурів (p = 0,419). Поряд із цим ми бачимо збільшення відносної кількості лімфоцитів на 6,4 % (p = 0,026) та 7,5 % (p = 0,01) на третю та сьому добу експерименту відповідно. Такі зміни лейкограми є логічними після опікової травми, їх тлумачення проведено вище.

Порівнюючи ці дані з групою контролю (рис. 1), ми бачимо, що вірогідних відмінностей за абсолютною кількістю лейкоцитів на першу та третю добу після опіку (p = 0,897 та 0,714 відповідно) не спостерігалось. Але через тиждень рівень лейкоцитів був на 26,4 % (p < 0,001) меншим за контрольних щурів. Також ми не отримали вірогідних відмінностей у абсолютній кількості лімфоцитів за весь термін спостереження (p = 0,188; 0,078 та 0,14 відповідно на першу, третю та сьому добу експерименту). Зважаючи на показники відсоткового вмісту лімфоцитів у лейкограмі, ми бачимо спочатку зменшення їх частки на 6,3 % (p = 0,027) на першу добу після травми, а потім збільшення кількості лімфоцитів на 10,3 та 15,4 % (p < 0,001) відповідно на третю та сьому добу експерименту. Ці відмінності можуть свідчити про модуляцію процесів запалення з тенденцією до нормалізації абсолютної кількості лейкоцитів, а саме поліморфноядерних та моноцитарних лейкоцитів (на відміну від контрольної групи, де спостерігався значний зсув у їх бік). Це може свідчити про відсутність приєднання вторинної бактеріальної інфекції у даній групі тварин.

При аналізі функціональних властивостей фагоцитів третьої групи ми спостерігаємо, що ФК за весь термін експерименту не відрізнялась від інтактних величин (p = 0,328; 0,976 та 0,123 відповідно на першу, третю та сьому добу після опіку). Але наявне суттєве зменшення ФІ на 31,9 % (p < 0,001) та 9,8 % (p = 0,003) на першу та третю добу експерименту відповідно зі збільшенням цього показника через тиждень (більше на 9,2 % (p < 0,001) за інтактних щурів). Такі зміни фагоцитарної картини відтворюють пригнічення загальної активності фагоцитів лише у перші три доби експерименту зі збільшенням її на сьому добу експерименту, без порушення фагоцитозу та позаклітинного кілінгу у діяльності кожного окремо взятого фагоцита.

Порівнюючи ці дані з групою контролю, ми спостерігаємо такі відмінності. На першу і третю добу після опіку вірогідних відмінностей у ФК ми не бачимо (p = 0,905 та 0,25 відповідно). Але через тиждень кількісний показник фагоцитозу був на 73 % (p < 0,001) більшим за контрольних тварин. Також слід відзначити істотне збільшення загальної активності фагоцитозу у цій групі, що відтворилось у збільшенні фагоцитарного індексу за весь термін експерименту (на 9,27, 23,7 та 14,9 %, p < 0,001 на першу, третю та сьому добу після травми відповідно). Ці дані свідчать про активацію фагоцитарної ланки імунітету зі стимуляцією як загальної фагоцитарної активності, так і окремого фагоцитарного кілінгу. У фагоцитах за рахунок активації механізму антиперекисної регенерації мембранної функції та нормалізації енергетичного балансу (накопичення АТФ) посилюється продукція антитіл, відновлюється рецепторна (щодо чужорідних агентів) та імунно-медіаторна функції. Модулюється синтез ДНК та покращуються умови для репродукції [7]. На нашу думку, ці позитивні ефекти поляризованого світла можливі за рахунок глибокого проникнення поляризованого світла крізь шкіру та неінвазивної фотомодифікації формених елементів крові, а саме лейкоцитів, та відновлення їх функцій. Таким чином, відбувається усунення дефіциту локального та системного імунітету. Слід зазначити, що вплив поляризованого світла на ділянки шкіри спричиняв розвиток імунних змін у всьому об’ємі циркулюючої крові. Ці зміни можуть відбуватися внаслідок високої активності малих порцій крові, що безпосередньо фотомодифікувались у поверхневих судинах шкіри. Такий механізм частково може бути розтлумачений як здатність крові «ретранслювати» позитивні зміни на весь об’єм крові та відігравати роль тригера, що запускає розвиток широкого спектра позитивних функціональних зсувів в організмі.

Висновки

Зсув лейкоцитарної формули вбік поліморфно­ядерних та моноцитарних лейкоцитів може свідчити про приєднання вторинної інфекції на тлі опікової ранової поверхні. Спостерігається пригнічення загальної активності фагоцитів і дефекти фагоцитозу та позаклітинного кілінгу у діяльності кожного окремо взятого фагоцита зі зменшенням резервів імунної системи організму, що визначає тяжкість і динаміку розвитку опікової травми та інфекційних ускладнень. Поляризоване світло, завдяки його антиперекисним та антигіпоксантним властивостям, чинить позитивний вплив на імунну систему, що супроводжується активацією фагоцитарної ланки імунітету зі стимуляцією як загальної фагоцитарної активності, так і окремого фагоцитарного кілінгу. Відбувається усунення дефіциту локального та системного імунітету. Необхідно подальше вивчення імунної системи, зокрема змін В- і Т-клітинних ланок імунітету під впливом поляризованого світла.