Механізми формування експериментального алергічного альвеоліту та пародонтиту та їх корекція L-аргініном

Дисертаційна робота присвячена з’ясуванню патофізіологічних особливостей змін маркерів системи оксиду азоту, прооксидантної і антиоксидантної системи, цитокінового профілю, клітинного і гуморального імунітету в крові та в легенях в механізмах розвитку експериментального алергічного альвеоліту (ЕАА) асоційованого з експериментальним пародонтитом (ЕП) до та після використання L-аргініну.

З цією метою  були проведені біохімічні, імунологічні та імуноферментні дослідження на 126 морських свинках (самцях).Маса тіла тварин варіювала від 180 до 220 г. Вони знаходилися на утриманні  стандартного раціону віварію Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького.

Досліджувані  тварини були розподілені  на п’ять груп: перша група – (контроль) інтактні тварини (9); друга група – морські свинки (36) з ЕАА, поділені на чотири підгрупи ( по 9 тварин у кожній) в залежності від термінів виведення з експерименту: на 4-у, 7-у, 14-у і 24-у доби;  третя група – тварини з ЕП (36), поділені на чотири підгрупи: на 4-у, 7-у, 14-у і 24-у доби експерименту;  четверта група – морські свинки з ЕАА та ЕП (36), поділені на чотири підгрупи ( по 9 тварин у кожній) на 4-у, 7-у, 14-у і 24-у доби експерименту до лікування; п’ята група - морські свинки з ЕАА та ЕП (9) на 24-у добу експерименту, яким проводили лікування. Застосовували препарат L-аргінін (виробництва ПрАТ Фармацевтична фірма «Дарниця»), який вводили внутрішньом'язово у дозі 150 мг/кг щоденно впродовж 11 днів (з 14-ї по 24-у доби).

Моделювали експериментальний алергічний альвеоліт за методом О. О. Орехова, Ю. А. Кирилова, [60] шляхом проведення попередньої імунізації за допомогою внутрішньом’язової ін’єкції 0,2 мл повного ад’юванта Фрейнда з подальшим внутрішньовенним введенням 0,2 мл 1% БЦЖ (бацили Кальмета-Жерена) на 4, 7, 14 та 24 доби дослідження у підгрупах тварин, що не були виведені з експерименту.

Експериментальний пародонтит відтворювали за методом Воскресенського О.Н. [9] з використанням моделі зниженої жувальної функції, згідно якої тварини знаходились на пастоподібному раціоні харчування, з нормою 65 г на добу протягом 24 діб. Модель обрана для відтворення пародонтиту – є класичною моделлю, яка рекомендована для доклінічного дослідження пародонтипротекторних властивостей лікарських засобів.

Встановлено, що експериментальний алергічний альвеоліт у поєднанні з експериментальним пародонтитом  (4-а, 7-а, 14-а і 24-а доби) зумовив значні відхилення від норми у  системі оксиду азоту, що проявлялися зростання вмісту стабільних метаболітів оксиду азоту (NO) відповідно на 90,0% (P<0,05), 95,0% (P<0,05), 100,0% (P<0,05),  110,0% (P<0,05) та сумарної активності синтаз оксиду азоту на 65,0% (P<0,05), 66,7% (P<0,05), 100,0% (P<0,05), 133,3% (P<0,05) та зниженням рівня L-аргініну в легенях на 57,5% (P<0,05), 62,5% (P<0,05), 65,0% (P<0,05), 70,0% (P<0,05) у порівнянні з  контрольною групою тварин, що може свідчити про ініціацію імунно-запальних процесів у легенях і в тканинах пародонта та їх участь  у патогенезі даних експериментальних моделей хвороб.

Використання препарату L-аргініну у дозі 150 мг/кг маси тіла, що вводили внутрішньом'язово, щоденно впродовж 11 днів (з 14-ої по 24-у доби) спричиняло зниження вмісту стабільних метаболітів оксиду азоту та сумарної активності синтаз NO  в гомогенаті легеневої тканини відповідно на 30,9% і 53,5% (P<0,05), а також зростання  рівня L-аргініну на 150,0% (P<0,05) в порівнянні з групою тварин (на 24-у добу експерименту), які не піддавалися впливові даного лікарського середника, що свідчило про його коригувальну дію на порушені метаболічні процеси стосовно системи оксиду азоту за умов формування експериментального алергічного альвеоліту та пародонтиту.

Асоційований експериментальний алергічний альвеоліт з експериментальним пародонтитом на 4-у, 7-у, 14-у та  24-у доби супроводжується активацією процесів перекисного окислення ліпідів – підвищенням вмісту дієнових кон’югатів (ДК) у гомогенаті легень відповідно на 28,1% (P<0,05), 46,9% (P<0,05), 68,0% (P<0,05), 76,6% (P<0,05), малонового діальдегіду (МДА) на 30,9% (P<0,05), 60,4% (P<0,05), 67,3% (P<0,05), 82,0% (P<0,05) в умовах депресії антиоксидантного захисту – зниження активності супероксиддисмутази (СОД) відповідно на 20,3% (P<0,05), 24,1% (P<0,05), 33,4% (P<0,05), 39,8% (P<0,05),  каталази (КТ) 28,4% (P<0,05), 33,8% (P<0,05), 39,0% (P<0,05), 40,8% (P<0,05),  рівня церулоплазміну (ЦП) на 35,5% (P<0,05), 39,8% (P<0,05), 43,0% (P<0,05), 47,4% (P<0,05) у порівнянні з групою контрольних тварин, що вказувало на наявність оксидантного стресу та активацію ліпідних  механізмів пошкодження клітин. 

Викориcтання L-аргініну зумовлювало  зниження вмісту ДК і МДА в легенях відповідно на 39,3% (P<0,05) і 40,7% (P<0,05) та активацію антиоксидантної системи захисту, що виявлялося у зростанні  СОД, КТ і ЦП відповідно на 44,5% (P<0,05), 55,6% (P<0,05), 62,8%  (P<0,05) на 24-у добу експерименту при ЕАА та ЕП відносно групи тварин без впливу цього лікарського середника, що свідчило про його антиоксидантну дію на порушені маркери метаболічних процесів.

Маніфестація експериментального алергічного альвеоліту поєднаного з пародонтитом в динаміці їх розвитку (4-а, 7-а, 14-а, 24-а доби) зумовлює помітне поступове зростання концентрації фактора некрозу пухлин-альфа (ФНП-ɑ) у крові відповідно на 70,3% (P<0,05), 75,7% (P<0,05), 83,8% (P<0,05), 89,2%  (P<0,05) і інтерлейкіну-6 (IL-6) на 50,9% (P<0,05), 59,6% (P<0,05), 68,4% (P<0,05), 71,9% (P<0,05) на фоні  зниження активності інтерлейкіну -10 (IL-10) на 40,9% (P<0,05), 42,1% (P<0,05), 43,2% (P<0,05), 44,3% (P<0,05) в порівнянні  з першою групою тварин, що вказує на порушення  балансу між прозапальними і протизапальними цитокінами, наслідком чого є  ураження органів, наростання  імунного процесу та їх участь в механізмах формування цих експериментальних моделей хвороб.

Застосування L-аргініну тваринам з коморбідною патологією (ЕАА і ЕП) призводить до цитокінокоригувального впливу, яке проявлялося зниженням вмісту ФНП-ɑ і IL-6 в крові відповідно на 35,7% (P<0,05), 30,6% (P<0,05) та підвищенням рівня IL-10 на 55,1% (P<0,05) у порівнянні з групою тварин з даними моделями хвороб на 24-у експерименту, яким не вводили даний препарат. Досліджено, що  при поєднанні алергічного альвеоліту і пародонтиту (4-а, 7-а, 14-а, 24-а доби) спостерігається  зниження вмісту Т-лімфоцитів у крові відповідно на 24,2% (P<0,05), 32,2% (P<0,05),36,3% (P<0,05), 40,8% (P<0,05) та підвищення концентрації В-лімфоцитів та  циркулюючих імунних комплексів (ЦІК) відповідно на 24,4% (P<0,05), 39,7% (P<0,05), 59,6% (P<0,05), 84,0% (P<0,05) та 33,8% (P<0,05), 50,1% (P<0,05), 60,0% (P<0,05), 70,2% (P<0,05) проти контролю, що характеризує порушення імунного гомеостазу, яке проявлялося інгібуванням клітинної відповіді на фоні стимуляції гуморального  імунітету та на їх участь у патогенезі формування цих коморбідних патологій.

Застосування препарату L-аргініну зумовило підвищення вмісту Т-лімфоцитів у крові на 54,3% (P<0,05) і зниження рівня В-лімфоцитів і ЦІК відповідно на 37,9% (P<0,05) і 35,6% (P<0,05) проти групи тварин на 24-у добу експерименту при ЕАА і ЕП до корекції цим препаратом, що вказувало на його імунокоригуючий вплив на порушені показники імунних процесів.

Наукова новизна отриманих результатів. Уперше з’ясовані патофізіологічні особливості змін системи оксиду азоту, процесів ліпопероксидації та антиоксидантного захисту, цитокінового профілю, гуморального та клітинного імунітету в крові і легенях та доведена їх роль та активна участь в механізмах розвитку експериментального алергічного альвеоліту поєднаного з пародонтитом.

Уперше встановлено, що експериментальний алергічний альвеоліт  асоційований з пародонтитом в динаміці експериментального моделювання спричиняє порушення балансу в системі оксиду азоту, а саме підвищення вмісту стабільних метаболітів оксиду азоту та сумарної активності NO синтаз на фоні зниження рівня L-аргініну в гомогенаті легеневої тканини з досягненням максимальних величин  на 14-у і 24-у доби експерименту.

Уперше виявлено, що на усіх стадіях  експериментальної моделі алергічного альвеоліту поєднаного з пародонтитом відбувається поетапне посилення процесів ліпопероксидації на тлі виснаження, як ферментативної так  і неферментативної ланок антиоксидантного захисту з розвитком оксидантного стресу з перевагою на 14-у і 24-у доби експерименту.

Уперше показано, що асоційований експериментальний алергічний альвеоліт з пародонтитом супроводжується помітним дисбалансом цитокінів, а саме підвищенням прозапальних цитокінів на тлі зниження протизапального цитокіну ,як у ранній так у пізній їх періоди розвитку з найбільшим ступенем вираження на 24-у добу експерименту.

Уперше визначено, що впродовж усіх етапів розвитку експериментального алергічного альвеоліту і пародонтиту спостерігалося порушення імунної системи, яке супроводжувалося депресією клітинної імунної відповіді та активацією гуморального імунітету з домінуванням на 14-у і 24-у доби експерименту.

Уперше доведено, антиоксидантну, імунно- і цитокінкоригуючу дію L-аргініну на порушені показники метаболічних і імунних процесів за умов розвитку поєднаного алергічного альвеоліту і пародонтиту.

Практичне значення отриманих результатів.Отримані результати досліджень поглиблюють і розширюють сучасні уявлення про механізми розвитку експериментального алергічного альвеоліту і експериментального пародонтиту і можуть бути використані в подальшій науково-дослідній та педагогічній роботі. Доведена антиоксидантна та цитокіно- і імунокоригуюча дія L-аргініну вказує на перспективність і доцільність їх подальшого дослідження і вивчення в експерименті так і в клініці (пульмонології, алергології, стоматології) з метою корекції порушень метаболічних та імунних процесів за умов розвитку експериментального алергічного альвеоліту і пародонтиту та розробки методичних вказівок.

Результати дослідження впроваджені в навчальний процес на кафедрі патологічної фізіології Івано-Франківського національного медичного університету, Тернопільського національного медичного університету імені І. Я. Горбачевського, Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького, ВДНЗ України “Буковинський державний медичний університет”, кафедрі анатомії, фізіології та патології Львівського медичного університету, що підтверджено актами впровадження.

https://drive.google.com/file/d/1ht8k2faMb9iL60p0_9dowt9KYuIzwuvW/view?usp=sharing