Влияние озона на цитокиновый профиль у больных с посттравматическими менингитами и менингоэнцефалитами Я.А. Шестериков, А.Ю. Савченко, Т.И. Долгих Омская государственная медицинская академия, Городская клиническая больница скорой медицинской помощи № 1, г. Омск
Целью исследования было обоснование целесообразности применения медицинского озона в комплексной терапии посттравматических менингитов и менингоэнцефалитов на основе изучения иммунопатогенеза. У 116 больных с посттравматическими менингитами и менингоэнцефалитами выявлены изменения цитокинового статуса и белка острой фазы — лактоферрина в сыворотке крови и ликворе. Установлена прямая корреляционная связь между содержанием цитокинов и лактоферрина и степенью тяжести состояния больных. Наиболее значительное повышение содержания цитокинов отмечалось в сыворотке крови больных в крайне тяжелом состоянии: TNFa — в 6,9 раза, IL-ip — в 8,2 раза, IL-4 — в 3,4 раза и IL-6 — в 2,5 раза по сравнению с контролем. У больных с летальным исходом наблюдалось резкое снижение продукции изученных цитокинов на фоне высокого уровня лактоферрина. Прогностическим значением в оценке степени риска развития осложнений и угрозы летального исхода независимо от этиологии нейроинфекции обладали IL-ip в сыворотке крови и IL-6 — в ликворе. Клинический эффект озонотерапии у больных с посттравматическими менингитами и менингоэнцефалитами проявлялся в снижении уровней лактоферрина и провоспалительных цитокинов TNFa, IL-ip и IL-6 на фоне повышения содержания противовоспалительного цитокина IL-4 (в ликворе), что свидетельствовало об ограничении воспалительного процесса. (Цитокины и воспаление. 2008. Т. 7, № 4. С. 49-53.)
В современных условиях в связи с интенсификацией производства и стремительным увеличением автомобильного парка проблема травматизма не теряет своей актуальности. Большая распространенность, высокий уровень инвалидизации и летальности обусловливают необходимость изучения черепно-мозговой травмы и ее осложнений, а также разработки эффективных методов лечения пострадавших [1, 3, 5, 12]. При всех видах черепно- мозговой травмы гнойные осложнения встречаются у 5-7 % пострадавших, а при тяжелой травме процент инфекционных осложнений в виде менингитов и менингоэнцефалитов значительно возрастает [8, 9]. В патогенезе черепно-мозговой травмы ведущая роль принадлежит различным формам гипоксии, обусловленной нарушением внешнего дыхания, мозгового кровообращения и тканевого дыхания,а также нарушению иммунологической защиты не только мозга и его оболочек, но всего организма в целом. При этом нельзя исключать и влияние на течение патологического процесса особенностей инфицирующей рану микрофлоры [5, 6, 8, 10]. В настоящее время интенсивно изучается состояние цитокиновой системы при различных заболеваниях, в том числе при травмах [5-7, 10- 12]. Вместе с тем, динамика провоспалительных и противовоспалительных цитокинов у больных с осложненной черепно-мозговой травмой с различной степенью тяжести изучена недостаточно.
В последние десятилетия для нормализации кислородного обеспечения тканей организма при различной патологии стали применять медицинский озон, в том числе в виде внутривенных инфузий — большой аутогемотерапии (БАГТ). Благодаря выявленным антиоксидантным свойствам, БАГТ улучшает условия функционирования клеточных мембран, которые играют ведущую роль в протекании метаболических процессов, способствует структурно-функциональному восстановлению органов при различных патологических состояниях, уменьшает выраженность воспалительного процесса путем коррекции иммунного статуса организма [2, 4, 12-14]. Установлено, что озон может воздействовать на одноядерные клетки периферической крови человека в качестве слабого стимулятора цитокинов (Bocci, 1997). В 1990 году V. Bocci было установлено образование IFNy под действием озона, а позже показано изменение уровня цитокинов IFNP, IL-2, IL-6, IL-8, TNFa на фоне озонотерапии [12].
Вышеизложенное послужило основанием для изучения состояния цитокиновой системы и эффективности применения озона в комплексной терапии больных с посттравматическими менингитами и менингоэнцефалитами.
Цель исследования: на основе изучения состояния цитокиновой системы обосновать эффективность применения озона в комплексной терапии больных с гнойными осложнениями черепно-мозговой травмы.
Материалы и методы
На первом этапе исследования в открытое рандомизированное исследование были включены 116 пациентов, находившихся на стационарном лечении в отделении нейрохирургии с диагнозами: посттравматический менингит и менингоэнцефалит, — у которых проведено углубленное клинико-инструментальное обследование, включавшее магнитнорезонансную томографию (МРТ) на томографе «Tomikon S 50 Avance» (Bruker, Germany). Средний возраст пациентов составил 49 ± 5 леТ. Основная часть пострадавших приходилась на трудоспособный возраст — 20-59 лет (57 %) с преобладанием мужчин (76,5 %). Определение тяжести состояния пациентов базировалось на совокупной оценке данных анамнеза, жалоб, неврологического обследования. Проводилась детализация общемозгового синдрома, учитывалось наличие и выраженность оболочечных симптомов, изучались функции черепных нервов и анализаторов. Особое внимание обращалось на выявление признаков очаговой патологии головного мозга.
При постановке диагноза учитывали результаты исследования ликвора и крови. Этиологическая расшифровка менингитов и менингоэнцефалитов проведена с использованием стандартного бактериологического метода, по результатам которого у 98 пациентов установлена бактериальная природа осложнения, а у 18 человек, выделенных в отдельную группу, бактериальная инфекция сочеталась с грибковой инвазией. 48 пациентов с бактериальным поражением мозга находились в состоянии средней тяжести, у 32 больных состояние было крайне тяжелым; отдельную группу составили 19 больных, поступившие в крайне тяжелом состоянии, с летальным исходом.
Функциональное состояние иммунокомпетентных клеток оценивали иммуноферментным методом с применением тест-систем НПО «Протеиновый контур» (Санкт-Петербург) по продукции
следующих цитокинов: фактора некроза опухоли альфа (TNFa), интерлейкина ip (IL-1P), интерлейкина 4 (IL-4), интерлейкина 6 (IL-6) и интерферона (IFNa). Содержание лактоферрина как показателя выраженности воспалительной реакции определяли иммуноферментным методом с помощью тест-системы ЗАО «Вектор-Бест» (г. Новосибирск). Контрольную группу составили 30 доноров, у которых определяли аналогичные показатели в сыворотке крови.
На втором этапе работы для оценки эффективности озонотерапии пациенты (42 человека) были разделены на две группы: основную группу составил 21 пациент (17 мужчин и 4 женщины), которым проведено комплексное лечение с применением озона; в группу сравнения был включен 21 больной со стандартной схемой терапии (без озона). Для лечения пациентов применили серийно выпускаемый аппарат озонотерапии «Медозонс БМ» (Россия, ОАО Арзамасский приборостроительный завод) (регистрационное удостоверение № ФС 022а2758/4360-06). Большая, или массивная аутогемотерапия (БАГТ) — метод, при котором определенный обLем цельной крови пациента экстракорпорально смешивается с необходимым количеством О3 /О2 смеси.
Противопоказаниями для проведения озоно-кислородной терапии являлись: острая и хроническая кровоточивость, тромбоцитопения, гипертиреоз, судороги в анамнезе, индивидуальная непереносимость озона, нарушение свертываемости крови, декомпенсированная сердечная недостаточность, тяжелые острые отравления (в том числе, алкогольное). Процедуры проводили один раз в 2 дня, в количестве 6-8 на курс лечения. Адекватность иммунного ответа оценивали по изменению показателей цитокинов и лактоферрина.
Полученные результаты были обработаны статистически с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0 и Biostat. Проведена оценка распределения полученных индивидуальных значений, сведенных в вариационные ряды, на так называемую «нормальность» с помощью критериев Лиллиефор- са и Шапиро-Уилка. В последующем в случае нормального или близкого к нему распределения были рассчитаны средняя величина признака, дисперсия, средняя ошибка репрезентативности. Статистическую значимость различий между выборками оценивали с помощью t-критерия Стьюдента для зависимых выборок. При распределении признака, отличающегося от нормального распределения, был использован парный критерий Вилкоксона для связанных выборок. Достоверным считали различие между сравниваемыми рядами с уровнем доверительной вероятности 99 %% (p < 0,001). При получении результата р < 0,05 проводили парное сравнение с использованием непараметрического теста Манна — Уитни с применением поправки Бонферрони при оценке значения р. Оценка динамики показателей цитокиновой системы при озонотерапии была осуществлена с помощью дисперсионного анализа. Для обнаружения корреляционных связей применяли коэффициент ранговой корреляции Спирмена.
Результаты и обсуждение
Клиническая картина менингита или менинго- энцефалита наслаивалась на симптоматику ушиба головного мозга и, как правило, на субарахнои- дальное кровоизлияние, что затрудняло диагностику. Распознаванию помогали анализ динамики неврологических симптомов и их сопоставление с динамикой показателей ликвора, ухудшение самочувствия пациента на фоне стабилизации тяжелого состояния или клинического улучшения. При возникновении менингита в крови отмечался лейкоцитоз (22,3 ± 1,1 х 109/л), повышалась СОЭ до 40-50 мм/ч, наблюдался сдвиг лейкоцитарной формулы влево. У всех больных отмечено повышенное давление ликвора (217 ± 1,2 мм вод. ст.) при первой пункции. Цитоз составил 810 ± 12 клеток, преимущественно за счет нейтрофилов. При повторной пункции через 3-5 суток давление составило 256 ± 5,2 мм вод. ст., а цитоз увеличился до 1700 ± 25 клеток (в отдельных случаях был неисчислим). В последующем тенденция ликворного давления и цитоза определялась развитием процесса и эффективностью лечения. Одновременно при нарастании цитоза повышалось содержание белка (до 2-3 г/л).
В периферической крови больных гнойными менингитами было установлено повышение содержания лейкоцитов в группе пациентов с крайне тяжелым течением (и; р < 0,05) и в группе пациентов с летальным исходом (и; р < 0,01) по сравнению с контрольной группой. Уровень лейкоцитоза коррелировал со степенью тяжести инфекции, возрастая по сравнению с контролем при крайне тяжелом состоянии в 2 раза (и; р < 0,05), а в случае летального исхода — в 3 раза (и; р < 0,01). Лейкоцитоз был обусловлен прогрессирующим ростом количества нейтрофилов. Общее количество лимфоцитов было снижено, статистически достоверные различия с контрольной группой отмечались среди пациентов с крайне тяжелым течением (и; р < 0,05) и в группе пациентов с летальным исходом (и; р < 0,01). Уровень лимфоцитопении коррелировал с уровнем лейкоцитоза, и максимальное снижение количест
ва лимфоцитов отмечалось у больных с летальным исходом (в 2,7 раза по сравнению с контролем; (U; p < 0,01; г = 0,8)). В случае развития осложнения со стороны мозга при нейровизуализации постконтрастные МРТ визуализировали контрастирование утолщенных менингеальных оболочек вокруг полушарий мозга.
При этиологической расшифровке первое ранговое место по частоте встречаемости заняла Kl. pneumoniae (57,14 %), на втором месте оказались Str. pyogenes (19 %) и S. aureus (19 %). При исследовании цитокинов у больных бактериальными менингитами и менингоэнцефалитами были выявлены значительные их изменения в зависимости от степени тяжести заболевания (табл. 1). Концентрация изученных цитокинов в сыворотке крови была выше во всех анализируемых группах по сравнению с контролем. Наиболее информативным оказалось определение в сыворотке крови провоспалительных цитокинов IL-1?, TNFa и противовоспалительного цитокина IL-4. В ликворе статистически значимые различия между анализируемыми группами, подтверждающие выявленную закономерность, были наиболее характерны для IL-6. Установлена прямая корреляционная связь между уровнем цитокина и степенью тяжести пациентов: максимальные значения цитокинов отмечались в сыворотке крови больных с крайне тяжелым течением: уровень IL-1? в 8,2 раза превышал контрольные значения (U; p < 0,05; г = 0,62), IL-4 — в 3,4 раза (U; p < 0,05; г = 0,46), IL-6 — в 2,5 раза (U; p < 0,05; г = 0,51) и TNFa — в 6,9 раза (U; p < 0,05; г = 0,67). Вместе с тем, у пациентов с летальным исходом наблюдались минимальные значения цитокинов. Прогностическим значением в оценке степени риска развития осложнений и угрозы летального исхода независимо от этиологии нейроинфекции обладали IL-1? в сыворотке крови и IL-6 в ликворе.
Таблица 1 Содержание цитокинов и лактоферрина в сыворотке крови и ликворе у больных менингитами и менингоэнцефалитами
Примечание. Достоверность различий: *,**,*** — с контролем (р < 0,05, 0,01, 0,001, соответственно); между группами (поU-критерию):
— 1 и 2;
Уровень острофазового белкалактоферрина коррелировалсо степенью тяжести заболевания, достигая максимальногозначения в группе пациентов слетальным исходом (U; p < 0,01).В ликворе больных с крайнетяжелым течением менингитаего содержание было выше, чему пациентов со среднетяжелымтечением заболевания, в 3,1 раза(U; p < 0,01), а в группе с летальным исходом — в 4,6 раз выше,чем у пациентов со среднетяжелым течением заболевания в3,1 раза (U; p < 0,01) и в 1,5 разавыше по сравнению с больными,находившимися в крайне тяжелом состоянии.Нарастание уровня лактоферрина в сыворотке крови и ликворе на фоне снижения содержания изученных нами цитокинов можнорасценить как неадекватную реакцию иммуннойсистемы на повышенную антигенную нагрузкуи истощение механизмов защиты с летальнымисходом.
Результаты второго этапа исследования, направленного на оценку эффективности озонотерапии,показали, что у пациентов, которым проводиласьтерапия с включением озона, наблюдались: болеебыстрый регресс общеинфекционных симптомов на49 % (р < 0,05, % 2), значительное уменьшение гипертензионного синдрома на 37,7 % (р < 0,05, % 2), болеебыстрая обратная динамика развития застойныхдисков зрительных нервов, чем в группе больныхсо стандартной схемой лечения. Отмечалось быстрое уменьшение выраженности с последующимисчезновением менингеальной симптоматики на29,8 % (р = 0,02, % 2) и энцефалитического синдромана 32 % (р = 0,03).
Значительным изменениям (со снижением на56,3 %, р < 0,05, % 2) подвергся синдром воспалительных изменений цереброспинальной жидкости.Наблюдалось резкое уменьшение цитоза (от неподдающегося счету или шестизначного значениядо нормы), уменьшились воспалительные диссоциации — количество белка достигало нормальныхвеличин, уровень электролитов и глюкозы быстроприходил в норму.После курса озонотерапии установлены существенные изменения показателей цитокинов всыворотке крови и ликворе (табл. 2). Проведеннаяозонотерапия по-разному отразилась на динамикецитокинов в сыворотке крови и ликворе. В большейстепени озон оказал свое влияние на уровень лактоферрина (п2 = 36,1 %; р < 0,001) и IL-1? (п2 = 30,2 %;р < 0,001).
Таблица 2Изменение концентрации цитокинов и лактоферрина у пациентов с посттравматическими менингитами и менингоэнцефалитами до и после проведения озонотерапии
Коэффициенты конкордации, указывающие на выраженность связи озонотерапии сизменением содержания данных цитокинов в крови пациентов, составили, соответственно, г = 0,601 и г = 0,549. В отношении цитокинов IL-6 и TNFa влияние озонотерапии было менее выражено, однако статистически значимо. Так, значения коэффициента конкордации для изменчивости уровней IL-6 и TNFa оказались равными, соответственно, г = 0,367 и г = 0,343. Изменение значений IL-4 в крови пациентов было незначительным (п2 = 0,5 %; р > 0,05), что отражает отсутствие связи между используемым методом терапии и динамикой IL-4 в данном биоматериале (г = 0,073).
Достаточно близкими по ряду критериев оказались результаты, полученные при определении содержания цитокинов в ликворе. Произошло значительное снижение уровня лактоферрина после применения озона (п2 = 35,7 %; р < 0,001), коэффициент конкордации был наиболее выраженным (г = 0,687). Достаточно выраженным было и снижение содержания IL-6 (п2 = 35,3 %; р < 0,001) с коэффициентом конкордации г = 0,599. Произошло более чем двукратное увеличение содержания в ликворе IL-4: сила влияния изучаемого фактора составила п2 = 19,1 % (р < 0,02), коэффициент конкордации г = 0,437. Менее выраженным (статистически менее значимым) было влияние озона на снижение содержания IL-10: так сила влияния фактора (озона) оказалась равной п2 = 10,6 %; р < 0,046, коэффициент конкордации г = 0,352. Близким по силе было влияние озона на изменчивость TNFa (п2 = 8,0 %; р = 0,059) с коэффициентом конкордации г = 0,283.
Имевшие место по 2 летальных случая в группе больных, получавших озонотерапию, и в группе сравнения были связаны с крайне тяжелым состоянием пациентов при поступлении, выраженной декомпенсацией витальных функций (оценка по шкале Глазго 6-7 баллов), нарастающимивоспалениямивлениями полиорганной недостаточности, развитием сепсиса, крайними сдвигами в иммунной системе.
Таким образом, проведенные исследования показали изменение в цитокиновом статусе у больных с посттравматическими менингитами и менингитами и целесообразность определения в сыворотке крови IL-1?, TNFa и IL-4, в ликворе — IL-6, а также параллельное определение в сыворотке и ликворе лактоферрина. Нарастание уровня лактоферрина на фоне снижения цитоки- нов можно расценить как неадекватную реакцию иммунной системы на повышенную антигенную нагрузку и рассматривать как плохой прогностический признак. Показана целесообразность применения озона в комплексной терапии пациентов с данной патологией, на фоне которого отмечается нормализация цитокинового баланса, что является патогенетически обоснованным и улучшает исходы осложненной черепно-мозговой травмы.
ЛИТЕРАТУРА
Беляев А.Н., Атясов И.И., Козлов С.А., Таратыпов И.Б. Прогностическое значение показателей эндогенной интоксикации у больных с тяжелой травмой // Озон и методы эфферентной терапии в медицине: Тез. докл. III Всеросс. Науч.-пракТ. конф. — Н. Новгород, 1998. — С. 248.
Гречко В.Н. Влияние озона и озонированных растворов на патогенную микрофлору гнойных ран // Озон и методы эфферентной терапии в медицине: Тез. докл. III Всеросс. науч.-пракТ. конф. — Н. Новгород, 1998. — С. 28-29.
Григорова И.А., Шевчук В.А., Шапкина В.Е. и др. Этиопатогенетические аспекты тяжелой черепно-лицевой травмы // Теоретические и клинические проблемы современной реаниматологии: Междунар. симп., посвящ. 90-летию академика РАМН В.А. Неговского. — М., 1999. — С. 28.
Густов А.В., Котов С.А. Конторщикова К.Н., Потехин Ю.П. Озонотерапия в неврологии. — Н.Новгород, 2001. — 179 с.
Калинина Н.М., Сосюкин А.Е., Вологжанин Д.А. и др. Травма: воспаление и иммунитет // Цитокины и воспаление. — 2005. — Т. 4, № 1. — С. 28-35.
Курлович Н.А., Тимочко В.Р., Кашуба Э.А. и др. Уровень цитокинов плазмы крови при стафилококковой инфекции // Мед. иммунол. — 200б. — Т. 8, № 2-3. — С. 276-277.
Козлов В.А. Некоторые аспекты проблемы цитокинов // Цитокины и воспаление. — 2002. — Т. 1, № 1. — С. 5-8.
Леонов А.В. Мозговой кровоток при тяжелых черепно-мозговых травмах // Общ. реаниматол. — 2008. — Т. IV, № 2. — C. 9-13.
Лобзин Ю.В., Пилипенко В.В., Громыко Ю.Н.. Менингиты и энцефалиты. — СПб.: Фолиант, 2001. — 128 с.
Останин А.А., Леплина О.Ю., Тихонова М.А., Шевела Е.А. Цитокин- опосредованные механизмы развития системной иммуносупрессии у больных с гнойно-хирургической патологией // Цитокины и воспаление. — 2002. — Т. 1, № 1. — С. 38-45.
Симбирцев А.С. Цитокины — новая система регуляции защитных реакций организма // Цитокины и воспаление. — 2002. — Т. 1, № 1. — С. 9-16.
Boca V. Autohaemotherapy after treatment of blood with ozone. A reappraisal // J. Int. Med. Res. — 1994. — Vol. 22, № 3. — P. 131-144.
Gomez Moraleda M.A. Ozone therapy in the functional recovery from diseases involving damage to central nervous system cells // Ozone in Medirine: Proc. XII World Congress of the International Ozone Association. — Lille, France, 1995. — P. 111-123.
Sunnen G.V. Ozone in medicine: review of perspective directions // Proc. 9th Ozone World Congress. — New York, 1989. — Vol. 3. — P. 1-16.
Ozone effect on cytokine profile in patients with posttraumatic meningitis and encephalomeningitis Ya.A. Shesterikov,A.Yu.Savchenko, T.I. Dolgikh
Omsk State Medical Academy, City Emergency Hospital Number 1, Omsk
The purpose of the study was to demonstrate the feasibility of medical ozone treatment in the complex therapy of post-traumatic meningitis and encephalomeningitis based on a study of immunopathogenesis.A survey of 116 patients with post-traumatic meningitis and encephalomeningitis revealed changes in the levels of cytokines and acute phase protein lactoferrin in serum and cerebrospinal fluid. A direct correlation between the content of cytokines and lactoferrin and the severity of illness was showed. The most significant increases in serum cytokine levels were noted in patients in critical condition: 6.9-fold — for TNFa, 8.2-fold - for IL-1?, 3.4-fold - for IL-4, and 2,5-fold - for IL-6 compared to control. In patients with fatal outcome, there was a sharp decline in production of cytokines studied against the background of high-level lactoferrin. Predictive value to assess the risk of complications and death, regardless of neuroinfection aetiology, had the levels of IL-1? in serum and IL-6 - in cerebrospinal fluid. Clinical effect of Ozone in post-traumatic meningitis and encephalomeningitis was manifested as the decrease in serum lactoferrin and proinflammatory cytokines TNFa, IL-1? and IL-6 and the increase in anti-inflammatory cytokine IL-4 (in cerebrospinal fluid), which was indicative of the limitation of inflammation. (Cytokines and Inflammation. 2008. Vol. 7, № 4. P. 49-53.)