В терапии туберкулёза тема диссертации и

Экспериментальное обоснование применения таурина в терапии туберкулёза Тема диссертации и автореферата по ВАК 14.00.16, кандидат медицинских наук Сабадаш, Елена Венидиктовна Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat http://www.dissercat.com/content/eksperimentalnoe-obosnovanie-primeneniya-taurina-v-terapii tuberkuleza Артикул: 387047 Год: 2006 Автор научной работы: Сабадаш, Елена Венидиктовна Ученая cтепень: кандидат медицинских наук Место защиты диссертации: Екатеринбург Код cпециальности ВАК: 14.00.16 Специальность: Патологическая физиология Количество cтраниц: 122 Оглавление диссертации кандидат медицинских наук Сабадаш, Елена Венидиктовна Условные обозначения и сокращения.

Введение.4 Глава 1. Обзор литературы.9 Глава 2. Материал и методы исследования.29 Глава 3. Влияние таурина на течение экспериментальной туберкулезной инфекции.41 Глава 4. К механизмам действия таурина при экспериментальном туберкулезе 4.1 Бактериостатическая активность таурина in vitro. 4.2 Влияние таурина на аминокислотный баланс. 4.3. Влияние таурина на показатели антиоксидантной системы, ПОЛ, иммунной системы и миелограммы. 4.4 Влияние различных вариантов использования таурина на течение ЭТ и аминокслотный баланс. Глава 5. Влияние сочетания таурина и изониазида на течение экспериментальной туберкулезной инфеции. Введение диссертации (часть автореферата) На тему "Экспериментальное обоснование применения таурина в терапии туберкулеза" В настоящее время туберкулез занимает первое место среди причин смерти от инфекционных заболеваний. В мире ежегодно регистрируется около 8 млн. новых случаев заболевания туберкулезом органов дыхания, и прогноз дальнейшей динамики эпидемической ситуации остается неблагоприятным [Б. Р. Блум, 2002, В.И.Литвинов,2003]. В России со средины 90-х годов прошлого века после длительного периода стабилизации эпидемическая ситуация качественно ухудшилась: помимо роста заболеваемости и смертности населения от туберкулеза, отмечено увеличение частоты деструктивных и остро прогрессирующих форм, а так же числа больных, выделяющих возбудители, устойчивые к действию противотуберкулезных препаратов. [А.В.Берсенева, 1999, Л.Б.Хейфец, 2003, В.Ю.Мишин, И.Чуканов, 2004, М.В.Шилова, 2005].

Высказываются мнения-об отрицательном патоморфозе туберкулеза [Л.М.Гринберг, Т.И.Казак, 1998, 2001, 2002] и появлении новых особенностей течения и исхода заболевания, определяющихся изменением биологических свойств микобактерий туберкулеза и резистентности организма. Это является следствием сложного комплекса социально-экономических, экологических и медицинских факторов [А.Г.Хоменко,1997, В.А.Поташова, 1997, В.В.Ерохин, 2003,В.Ю.Мишин,2004,2005].

Современная фтизиатрия располагает ограниченным набором применяемых более 50 лет противотуберкулезных препаратов. Поэтому увеличение частоты заболеваний, вызванных возбудителем с первичной лекарственной устойчивостью, является важной особенностью современной эпидемиологической ситуации по туберкулезу. Именно такой туберкулез в настоящее время создает серьезную и глобальную угрозу здоровью населения всех стран [В.Ю.Мишин, 2000, 2004, 2005, Л.В.Берестова, 1999, В.ИЛуканов, 2003, Б.Р.Блум,2002, М.В.Шилова, 2005]. Так, в 2004 г. наиболее неблагоприятный вариант множественной лекарственной устойчивости (МЛУ), существенно отягощающий прогноз на выздоровление, в Уральском федеральном округе был зарегистрирован в 9,8% впервые выявленных и в 24,2% хронических форм туберкулеза легких [Д.Н. Голубев, 2005].

Повышение эффективности химиотерапии, поиск новых противотуберкулезных препаратов и методов воздействия на механизмы обеспечения резистентности организма, в том числе патогенетической терапии, остается важнейшей задачей фтизиатрии [А.Г.Хоменко, 1997, В.Ю.Мишин, 2004, 2005, Ю.В.Визель, 2000].

Развитие туберкулеза приводит к изменению нейроэндокринной, иммунной, кроветворной систем. Нарушение взаимодействия между ними ухудшает течение специфического процесса и осложняет лечение [JLB.Модель, 1958,1962, Г.О.Каминская, 1997,2000,2004, Р.Ю.Абдуллаев, 1999,2003, Г.А.Белокрылов, 1991, В.Ю.Мишин, 1997,2000,2005, Т.Ю.Салина, Л.Б.Худзик, 2001, Б.Е.Кнорринг,1998]. Несмотря на то, что в последние десятилетия концепция патогенеза туберкулеза существенно дополнена представлениями о механизмах защиты, воспаления, адаптации [Г.О.Каминская, 1997,2000,2004, Р.Ю:Абдуллаев, 1999,2003, С.Я.Проскуряков, 2000], далеко не все аспекты патогенеза представляются достаточно изученными.

Известно, что обмен аминокислот - единая система, оказывающая влияние как на клеточном, так и на органном уровне регуляции нервной, эндокринной, детоксикационной и др. систем. Изменение концентрации аминокислот в тканях может влиять на функциональное состояние организма и процессы адаптации [Г.А.Белокрылов, 1988, А.А.Кричевская, 1983]. Аминокислоты участвуют в синтезе важнейших биологических регуляторов, например, глутатиона и других полиаминов [В.И.Западнюк, 1982, А.А.Кричевская, 1983].

Предполагается, что видовая резистентность животных к туберкулезу связана с особенностями аминокислотного баланса, в частности, уровнем серосодержащих аминокислот (цистеина, метионина, таурина), и аминокислот группы глутамата в печени, кроветворной и лимфоидной ткани [В.А.Павлов, 1998,1999,2000]. Из классических работ Л.В.Моделя (1958,1962) также известно, что серосодержащие соединения, в частности аминокислота метионин, существенно замедляют рост микобактерий туберкулеза.

Клиническими исследованиями выявлена взаимосвязь тяжести течения и распространенности туберкулеза легких с динамикой количества аминокислот в плазме крови и в эритроцитах [М.Н.Григорян, 1963, И.Я. Хороши-ло,1972], описаны успешные попытки использования глутаминовой кислоты при туберкулезе легких [В.А.Павлов, Е.А.Егоров, 1999].

Серосодержащая аминокислота таурин широко применяется в клинической практике как антиоксидант, мембраностабилизирующее средство, гепа-топротектор [Л.И.Нефедов, 1999]. С накоплением таурина в кроветворной, лимфоидной ткани и в печени связывают видовую резистентность к туберкулезу [В.А.Павлов 1999,2000], однако воздействие таурина на параметры, определяющие резистентность к туберкулезу, равно как на ростовые:свойства микобактерий, ранее не изучалось. Это определило целесообразность изучения таурина в качестве препарата, способного оказывать, вероятно, комплексное воздействие, как на микобактерии туберкулеза, так и на процессы обеспечения резистентности организма к инфекции. у Цель исследования — в эксперименте доказать эффективность и обосновать патофизиологическую концепцию применения таурина в лечении туберкулезной инфекции.

Задачи:

1. Исследовать влияние таурина на течение экспериментальной туберкулезной инфекции у морских свинок.

2. В эксперименте in vitro оценить влияние таурина на рост лабораторного штамма МБТ.

3. Изучить состояние аминокислотного баланса при экспериментальной туберкулезной инфекции. г а 4. На модели экспериментального туберкулеза исследовать состояние анти-оксидантной системы, клеточного звена иммунитета, параметров кроветворной системы при введении таурина.

5. Оценить различные варианты применения таурина при туберкулезе.

6. Оценить характер экспериментальной туберкулезной инфекции в условиях введения таурина и изониазида.

Положения, выносимые на защиту 1.Применение таурина в лечении ЭТ существенно снижает тяжесть проявления заболевания и активность специфического воспаления.

2. Выявлены следующие механизмы действия таурина в условиях экспериментального туберкулеза:

- таурин обладает туберкулостатической активностью;

- увеличивает содержания глутатиона, глутаминовой кислоты, глутамина, аргинина в плазме крови и лейкоцитах;

- повышает антиоксидантный потенциал организма;

- уменьшает дисбаланс Т-клеточного звена иммунитета и повышает функциональную активность фагоцитов.

3. Комбинированное применение таурина и изониазида сопровождается повышением эффективности лечения.

4. Применение таурина до развития клинических проявлений заболевания способствует существенному повышению резистентности организма к туберкулезной инфекции.

Научная новизна 1. Впервые выявлена туберкулостатическая активность таурина.

2. Впервые доказано благоприятное воздействие таурина на течение ЭТ, проявляющееся в снижении тяжести течения заболевания, специфического повреждения и бактериальной обсемененности тканей.

3. Впервые установлены механизмы лечебного эффекта таурина при туберкулезе:

подавление роста и размножения МВТ, повышение резистентности организма к инфекции путем коррекции аминокислотного баланса, системы ПОЛ-АО А, стимуляции иммунной и кроветворной систем.

4. Впервые показано, что применение таурина до инфицирования снижает тяжесть заболевания у высокочувствительных к туберкулезу животных.

Практическая значимость.

Проведенное исследование является экспериментальным обоснованием целесообразности применения таурина во фтизиатрической практике в качестве средства этиотропного лечения и компонента патогенетической терапии, повышающего резистентность организма и эффективность химиотерапии.

Предложены и защищены патентами на изобретение: способ лечения экспериментального туберкулеза (№ 2207126) и использование таурина в качестве туберкулостатического средства (№ 2207127). Таурин может быть перспективен для клинического применения с целью профилактики заболевания у лиц с высоким риском развития туберкулеза, в том числе для профилактики осложнений вакцинации БЦЖ у детей.

Заключение диссертации ВЫВОДЫ 1. Введение таурина животным, инфицированным МБТ штамма H37Rv, существенно снижает тяжесть течения экспериментального туберкулеза. Об этом свидетельствует продолжительность жизни экспериментальных животных, положительная динамика массы тела, преобладание продуктивных тканевых реакций воспаления и уменьшение бактериальной обсеме-ненности тканей.

2. Таурин в концентрации 1,0 мкг/мл и более обладает туберкулостатической активностью.

3. Введение таурина сопровождается увеличением глутатиона и входящих в него аминокислот, а так же аргинина в плазме крови и лейкоцитах.

4. В условиях экспериментального туберкулеза при введении таурина выявлено увеличение антиоксидантного потенциала, стимуляция Т-клеточного звена иммунитета, функциональной активности фагоцитов, моноцитарно-го и эритроцитарного ростков костномозгового кроветворения.

5. Наибольший терапевтический эффект таурина выявлен при использовании его на ранних стадиях экспериментального туберкулеза, профилактическое действие таурина может быть усилено глутаминовой кислотой.

6. Использование таурина повышает эффективность лечения изониазидом и уменьшает характерное для монотерапии изониазидом угнетение антиоксидантной активности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Лечение туберкулеза в настоящее время сопровождается определенными трудностями, обусловленными большим количеством случаев с множественной лекарственной устойчивостью, изменением реактивности организма, связанным с разнообразными экологическими, социальными факторами, развитием иммунодефицитных состояний и нетипичным ответом организма.

Очевидно, что методы, способствующие повышению резистентности организма и стимуляции естественных механизмов противотуберкулезной защиты, являются наиболее перспективными путями неспецифической профилактики и лечения туберкулеза.

В результате исследований проведенных в Уральском НИИ фтизиопуль-монологии было показано значение аминокислот-адаптогенов в механизмах обеспечения резистентности к туберкулезу лабораторных животных. Наиболее значимыми их них являются аминокислоты, входящие в систему глутатиона.

Таурин представляет для нас вследствие ряда причин наибольший интерес среди изучаемых аминокислот. Видовая резистентность к туберкулезу связана с накоплением таурина в тканях [119, 120, 121], серосодержащих аминокислоты. Например, метионин [105]способствует замедлению роста МБТ. Таурин широко используется в клинической практике как антиоксидант, мембранно-стабилизирующее средство;

он участвует в процессе синтеза глутатиона.

На модели генерализованного туберкулеза данным исследованием установлено, что введение животным таурина способствует изменению характера течения туберкулеза, о чем свидетельствуют показатели экспериментального туберкулеза (статистически достоверный прирост массы тела, уменьшение весовых коэффициентов, индексов поражения внутренних органов, а также существенное уменьшение количества положительных посевов микобактерий из гомогенатов тканей). В большей степени защитный эффект проявляется на уровне органов ретикулоэндотелиальной системы — печени и селезенки.

In vitro, методом вертикальной диффузии и абсолютных концентраций установлено, что таурин в дозе 1,0 мкг/мл обладает туберкулостатическим эффектом.

Механизмы повышения резистентности при введении таурина были уточнены при исследовании ряда параметров ПОЛ-АОЗ, периферической крови, миелограммы, иммунной системы (рисунок №1).

Показано, что использование таурина при туберкулезе способствует существенному повышению антиоксидантного потенциала (количество суммарной антиоксидантной активности (АОА) плазмы крови увеличивалось с 0,209±0,011 мкМ/л,ч в контрольной группе до 2,679±0,312 мкМ/л,ч).

Это явилось следствием не только увеличения концентрации таурина в плазме крови (с 5,3+2,3 мкМоль/л в контрольной группе до 83,1±5,4 мкМоль/л) и в лейкоцитах (с 94,1+1,4 мкМоль/л до 189,5±26,1 мкМоль/л), но и повышения концентрации глутаминовой кислоты в плазме крови (с 63,0±12, мкМоль/л до 414,5±5б,8 мкМоль/л) и в лейкоцитах (с 25,8±0,5 мкМоль/л до74,6±12,9 мкМоль/л).

Количество GSH в плазме крови возрасло с 17,5±1,5 мкМоль/л до 56,3±17,83 мкМоль/л, в лейкоцитах - с 16,7+2,0 мкМоль/л до 35,9±13,5 мкМоль/л.

Концентрация аргинина в плазме крови снизилась с 34,1±9,04 мкМоль/л до 16,0±0, мкМоль/л, в лейкоцитах - увеличилась с нулевых значений до 5,9±2,6 мкМоль/л.

Исследование корреляционных связей показало, что концентрация таурина плазмы крови взаимосвязана с концентрацией глутатиона плазмы крови — (г=0,72), а так же участвующих в его синтезе аминокислот.

Глутаминовая кислота и глутамин являются предшественниками или включаются в синтез целого ряда биологически активных соединений, таких как аргинин, обеспечивающий обмен оксида азота в лейкоцитах [128, 143, 144]. Эти данные позволяют предположить регуляторный эффект таурина не только в отношении процессов синтеза глутатиона, но и процессов синтеза аргинина.

При использовании таурина отмечено увеличение моноцитарного ростка с 5,9±% до 10,2±% (р0,01) и эритроцитарного ростка с6,5±% до 12,9±% (р0,01), а так же ряд изменений иммунограммы.

Происходит увеличение количества субпопуляций лимфоцитов при снижении моноцитов и сегментоядерных лейкоцитов. Так, повышается количество Т-лимфоцитов с 23,4±1,8% в контрольной группе до 33,17±2,1% и Т-лимфоцитов (теофиллин чувствительных) с 17,09±1,77% в контрольной группе до 23,2±0,64% (р0,05), иммунорегуляторный индекс (Тх/Тс) повышается с 1,24 в контрольной группе до 2,25 (р0,05).

Данные изменения отражают регуляторное влияние таурина на параметры клеточного иммунитета. Под влиянием таурина происходит повышение функциональной активности лейкоцитов (показатели стимулированного НСТ-теста увеличились с 1,49±0,22 ед.опт.

плотности на 106 кл. в контрольной группе до 2,31±0,47 ед.опт. плотности на 10б кл.

(р0,05)). Особое значение в этих механизмах может иметь повышение количества аргинина как субстрата азотистого взрыва. Наши исследования показали, что этот процесс реализуется на фоне увеличения количества глутатиона и таурина в фагоцитах.

Таким образом, полученные данные показали, что аминокислотный баланс, вероятно, создает благоприятный фон для процессов формирования резистентности при туберкулезе.

При сравнительной оценке эффективности таурина и изониазида и их сочетания показано, что таурин способствует повышению эффективности лечения, преимущественно за счет суммации туберкулостатического эффекта препаратов и мембраностабилизирующего и антиоксиадантного эффекта таурина.

Установлено, что положительный эффект таурина проявляется при всех вариантах использования этого препарата (при начале терапии до заражения, одновременно с заражением и после развития генерализованного туберкулеза). Однако максимально положительный эффект наблюдался при введении таурина вместе с глутаминовой кислотой до заражения животных. В этой группе примененное лечение существенно замедляло развитие туберкулеза. Отмечались локальные, ограниченные формы с преобладанием продуктивных реакций специфического воспаления. Вероятно, глутаминовая кислота за счет стимуляции орнитинового цикла повышает образование аргинина, который является субстратом «азотистого взрыва» - основного инструмента повреждения микобактерий в фагоцитах. Данная комбинация препаратов может быть использована с целью предупреждения развития туберкулеза при повышенном риске заражения.

Рисунок 1. Механизмы действия таурина при лечении экспериментального туберкулеза ТАУРИН Аминокислотный баланс ТГлутаминовая кислота Моноцитарный, эритроцитарный росток ^ ф Иммунитет Пролиферативные тканевые реакции Th лейкоциты I I t РЕЗИСТЕНТНОСТЬ Фагоцитарная активность нейтрофилов ТУБЕРКУЛО-СТАТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ f ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗОНИАЗИДА ПРОФИЛАКТИКА туберкулеза Эффективность при использовании на ранних стадиях заболевания СНИЖЕНИЕ ТЯЖЕСТИ туберкулезной инфекции Глутаминовая кислота при начале терапии одновременно с заражением не повышала эффективность таурина, а при применении после заражения даже усугубляла течение туберкулеза. Угнетение синтеза аргинина (существенное уменьшение концентрации аргинина в лейкоцитах), сопровождающее использование таурина и глутаминовой кислоты на фоне развившегося туберкулеза, может являться препятствием к использованию данной комбинации препаратов при генерализованном туберкулезе.

Применение активной формы метионина, начатое одновременно с заражением, также оказывало протек-тивное действие при экспериментальном туберкулезе. Это, вероятно, связано с тем, что заражение микобактериями сопряжено с усилением обмена серосодержащих аминокислот. Увеличение ресурсов метионина в активной его форме значительно повышает концентрацию глутатиона в лейкоцитах. Одновременно с этим повышается и концентрация аргинина, что, видимо, и определяет повышение резистентности морских свинок этой группы к туберкулезу. Следует отметить, что при этом не наблюдается повышения уровня таурина в лейкоцитах и плазме крови зараженных животных. Вероятно, это следствие того, что морские свинки не могут метаболизировать серосодержащие аминокислоты до таурина. Ввиду этого, несмотря на положительный эффект применения активной формы метионина наблюдается значительное поражение лимфоузлов различной локализации, а следовательно, S-адеу метионин не может в полной мере заменить таурин.

Наши исследования показали, что повышение резистентности происходит на фоне увеличения количества глутатиона, таурина и аргинина в фагоцитах. Особое значение в этих механизмах может иметь повышение количества аргинина как субстрата азотистого взрыва. Это позволяет предположить, что таурин принимает участие в реализации «азотистого взрыва» как одного из механизмов повышения функциональной активности лейкоцитов.

При развитии генерализованного туберкулеза в лейкоцитах нет ресурса глутатиона и аргинина. Если создать такой ресурс до заражения туберкулезом, становится возможным существенно изменить течение туберкулеза. Be Рисунок 2. Вероятные взаимоотношения компонентов аминокислотного баланса при ЭТ и лечении таурином Условные обозначения: изменение аминокислотного баланса при ЭТ;

i- изменение аминослотного баланса при лечении таурином Мембраностабилизирующий эффект