Кальций (Са), являясь внутриклеточным посредни ком, влияет на

В.Н. Ельский, С.В. Зяблицев
Глава 5
Г О Р М О Н А Л Ь Н А Я РЕГУЛЯЦИЯ
КАЛЬЦИЕВОГО ГОМЕОСТАЗА
К
альций (Са), являясь внутриклеточным посредни­
ком, влияет на функцию практически всех органов и
систем: принимает участие в генерации и передаче нервных им­
пульсов, регулирует деятельность сердечно-сосудистой системы,
воздействуя на сократимость миокарда и тонус сосудов, участвует
в обмене веществ, активации ферментов, выработке гормонов и
биологически активных веществ [45].
Изучение кальциевого гомеостаза в ТБ было начато с ди­
намической оценки содержания Са и Р в сыворотке крови. Для
проведения анализа были использованы методы множественных
сравнений. Результаты представлены в таблице 5.1.
Исследования содержания в сыворотке крови общего Са и
Р проведенное в динамике показали, что имело место существен­
ное нарушение кальциево-фосфорного обмена. Прежде все было
отмечено, что показатели кальций-фосфорного обмена сущест­
венно отличались между собой в выделенных группах, что обос­
новало необходимость их более детального анализа.
У животных 1-й группы динамика содержания Са в сы­
воротке крови (см. табл. 5.1) имела двухфазную реакцию: с мини­
мумом через 3 часа после травмы (содержание Са составило 89 %
от контрольного уровня) и с последующим максимумом через 24
часа после травмы (до 124 %), однако, во всех случаях оно не отли­
чалось статистически значимо от контроля (р>0,05).
У животных 2-й группы содержание Са прогрессивно сни­
жалось, составив через 3, 24 и 48 часов после травмы, соответс­
твенно, 64 %, 50 % и 20 % от контрольного уровня (р<0,05 во всех
90
Нейрогормональные
регуляторные
механизмы
при
черепно-мозговой
травме
Таблица 5.1
Содержание кальция и фосфора, а так же отношение Са/Р в
крови экспериментальных животных. М±m
Показатель
Контроль
Кальций,
ммоль/л
2,51±0,11
Фосфор,
ммоль/л
1,53±
0,09
Отношение
Са/Р,
усл.ед.
1,67±
0,08
Группа
Время после травмы, час
3
24
48
1-я
2,24±0,05
3,12±0,17
2,46±0,08
2-я
1,60±0,10 *#
1,25±0,08**
0,50±0,04 * #
1-я
2,79±0,12 *
3,05±0,12 *
3,19±0,06*
2-я
2,85±0,16 *
2,91±0,14 *
2,67±0,08 * #
1-я
0,83±0,05 *
1,04±0,08 *
0,7810,03 *
2-я
0,58±0,06 * #
0,43±0,01 * #
0,19±0,02 * #
Примечания:
* - р<0,05 при сравнении средних величин с контрольной группой;
# - р<0,05 при сравнении средних величин 2-й и 1-й групп
Рис. 5.1. Динамика содержания кальция у эксперименталь­
ных животных. По вертикальной оси - % от контрольного уров­
ня, по горизонтальной - время после травмы (час). * - р<0,05 при
сравнении средних величин с контрольной группой. # - р<0,05 при
сравнении средних величин 2-й и 1-й групп
91
В.Н. Ельский, С.В. Зяблицев
случаях). При этом во 2-й группе содержание Са в сыворотке кро­
ви было ниже, чем в 1-й (рис. 5.1) во все сроки (в 1,4 раз - через 3
часа после травмы; в 2,5 раз - через 24 часа и в 4,9 раза - через 48
часов; р<0,05 во всех случаях).
Содержание Р в сыворотке крови (см. табл. 5.1) оказалось
выше нормы у всех животных, фактически вне зависимости от тя­
жести течения ТБ. Некоторая разница выявилась только через 48
часов, когда содержание Р оказалось статистически значимо ниже
(рис. 5.2) у животных 2-й группы (в 1,2 раза; р<0,05).
Рис. 5.2. Динамика содержания ф о с ф о р а у эксперименталь­
ных животных. По вертикальной оси - % от контрольного уров­
ня, по горизонтальной - время после травмы (час). * - р<0,05 при
сравнении средних величин с контрольной группой. # - р<0,05 при
сравнении средних величин 2-й и 1-й групп
Таким образом, если при благоприятном течении имело
место двухфазное изменение содержания Са в крови и стабильно
высокие значения содержания Р, то при неблагоприятном - сдвиги
носили иной характер: на фоне стабильно низких величин содер­
жания Са - постоянно высокие величины содержания Р.
Существенно пониженным по отношению к нормальным
92
Нейрогормональные
регуляторные
механизмы
при
черепно-мозговой
травме
величинам оказалось отношение Са/Р в обеих группах животных
(см. табл. 5.1). В динамике наблюдения (рис. 5.3) данное отличие
лишь усугублялось: через 3 часа после травмы отношение Са/Р
было в 1,4 ниже у животных 2-й группы, чем у животных 1-й; че­
рез 24 часа - в 2,4 раза; а через 48 часов - уже в 4,1 раза, что было
статистически достоверно во всех случая (р<0,05).
Рис. 5.3. Динамика индекса Са/Р у экспериментальных жи­
вотных. По вертикальной оси - % от контрольного уровня, по го­
ризонтальной - время после травмы (час). * - р<0,05 при сравне­
нии средних величин с контрольной группой. # - р<0,05 при срав­
нении средних величин 2-й и 1-й групп
Полученные данные показали, что, у животных 1-й группы
была отмечена эукальциемия с колебаниями уровня Са в крови
возле значений, характерных для контрольных животных, а так же
стабильная гиперфосфоремия. У ж и в о т н ы х 2-й группы состояние
кальций-фосфорного обмена отличалось от такового у животных
1-й группы. У них имела место стабильная гипокальциемия и ги­
перфосфоремия.
Исходя из этого, становилось очевидным, что величины со­
держания Са в сыворотке крови, а так же - отношения Са/Р могли
быть использованы как критерии тяжести течения ТБ.
Как видно из рисунка 5.1 снижения уровня Са в сыворотке
93
В.Н. Ельский, С.В. Зяблицев
крови ниже 50 % от контрольного уровня было характерно лишь для
неблагоприятного течения. При анализе цифрового материала было
установлено, что значение содержания Са в сыворотке крови мень­
шее 2,0 ммоль/л не было зарегистрировано ни у одного животного
контрольной группы. У животных 1­й группы значения Са меньше
2,0 ммоль/л было зарегистрировано у 2 животных (n=40). Среди жи­
вотных 2­й группы, наоборот, почти не регистрировались значения
выше 2,0 ммоль/л (только у 1 животного из 25; значение составило
2,036 ммоль/л).
Исходя из этого, данное значение содержания Са в сыво­
ротке крови (2,0 ммоль/л) было выбрано как пороговое (референ­
тное) для определения тяжести течения ТБ. Групповые различия
по критерию χ статистически достоверны (χ =53,08; α<0,05).
Расчет критериев оценки результатов лабораторных ис­
следований [78] установил, что диагностическая чувствитель­
ность составила 96,0 %, диагностическая специфичность ­ 97,5 %
и предсказательная ценность положительного ответа ­ 96,0 %.
Таким образом, величину содержания в сыворотке крови Са ниже
2,0 ммоль/л можно считать объективным диагностическим крите­
рием неблагоприятного течения ТБ.
Из рисунка 5.3 видно, что величина отношения Са/Р у жи­
вотных 1­й группы оказалась выше во все сроки наблюдения, чем
у животных 2­й группы. При анализе фактических данных было
установлено, что референтную величину для дифференцировки
групп животных можно выбрать только для сроков 24 и 48 часов
после травмы. Такой величиной явилось значение 0,5 усл.ед., пос­
кольку ни у одного животного контрольной (n=10) и 1­й групп
(n=24) не было отмечено меньшего значения и ни у одного живот­
ного 2­й группы (n=16) ­ большего. Групповые различия по крите­
рию χ статистически достоверны (χ =40,00; α<0,05 при сравнении
показателей 1­й и 2­й групп).
При расчете критериев оценки результатов лабораторных
исследований [78] было установлено, что диагностическая чувс­
твительность составила 100,0 %, диагностическая специфичность
­ 100,0 % и предсказательная ценность положительного ответа
­ 100,0 %. Такой результат был достигнут вследствие того, что ис­
2
2
94
2
2
Нейрогормональные
регуляторные
механизмы
при
черепно-мозговой
травме
следованные выборки данных не пересекались между собой ни в
одной точке и, следовательно, величину отношения Са/Р через 24
и 48 часов после травмы можно считать высоконадежным объек­
тивным критерием неблагоприятного течения ТБ.
Таким образом, можно заключить, что неблагоприятным
сдвигом кальций-фосфорного обмена при Ч М Т являлась про­
грессирующая гипокальциемия. Гиперфосфоремия, видимо, имела
компенсаторно-приспособительное значение.
Полученные данные имеют значение для понимания меха­
низмов регуляции гомеостаза Са при ТБ. То, что у животных при
стандартной Ч М Т формировались два различных типа реакции
кальций-фосфорного обмена и, соответственно, имело место раз­
личное течение ТБ, позволило утверждать, что при данной модели
травмирования могли формироваться альтернативные типы ком­
пенсаторно-приспособительных механизмов.
Нарастающая гипокальциемия (менее 2,0 ммоль/л) и низ­
кий индекс отношения Са/Р (менее 0,5 уcл.ед.) являются критери­
ями неблагоприятного течения ЧМТ. С другой стороны, этот факт
указывал на важное значение нарушений кальциевого гомеостаза
при ЧМТ, что в свою очередь продиктовало необходимость даль­
нейшего изучения сдвигов нейрогормональной регуляции, лежа­
щих в основе этого явления.
Анализ содержания ПТГ и КТ в крови экспериментальных
животных проводили с привлечением критерия множественных
сравнений. Как следует из таблицы 5.2, динамика содержания в
крови ПТГ и КТ в выделенных группах крыс была не однозначна.
Так содержание ПТГ у животных 1-й группы было повышено все
время наблюдения с максимумом сразу после травмы.
Во 2-й группе содержание в крови гормона так же оказа­
лось повышенным через 3 часа с момента травмы до 419 % от кон­
трольного уровня (р<0,05). Через 24 часа уровень гормона остал­
ся практически на тех же величинах, а через 48 часов - несколько
снизился (до 200 %; р<0,05).
На основании этих данных можно было заключить, что
динамика содержания в крови ПТГ у всех травмированных жи­
вотных была однонаправленной. Максимальный, более чем 4-х
95
В.Н. Ельский, С.В. Зяблицев
кратный прирост содержания гормона в крови отмечался уже че­
рез 3 часа после нанесения травмы. Затем содержание ПТГ, хоть
и снижалось, но все же оставалось значительно повышенным по
сравнению с контрольным уровнем.
Таблица 5.2
Содержание паратиреоидного гормона и кальцитонина
в крови экспериментальных животных. М±m
По казатель
Конт­
роль
Паратиреоидный гор­
мон, мкг/л
41,9±3,8
Кальцитонин,
мкг/л
20,5±1,7
Группа
Время после травмы, час
3
24
48
1-я
179,3±10,6*
110,1±5,4 *
102,6±7,5
2-я
175,6±21,5*
153,7±8,1 * #
84,1±4,7*
1-я
33,5±1,9*
22,4±2,4
24,6+1,8
2-я
55,5±1,9*#
24,4±1,5
42,9±1,9*#
Примечания :
* - р<0,05 при сравнении средних величин с контрольной группой;
# - р<0,05 при сравнении средних величин 2-й и 1-й групп.
Содержание в крови КТ у животных 1-й группы (см. табл.
5.2) было повышенным только через 3 часа после травмы (до 163 %
от контрольного уровня, р<0,05), в остальные сроки - статистичес­
ки не отличалось от контроля.
Во 2-й группе через 3 часа после травмы прирост уровня
КТ был более выражен, составив 271 % от контрольного уровня
(р<0,05). Этот показатель превысил аналогичный у животных 1й группы в 1,7 раза, что было статистически достоверно (р<0,05).
Через 24 часа уровень КТ вернулся к контрольным величинам и
статистически не отличался от такового показателя в 1-й группе.
Через 48 часов было отмечено повторное повышение в крови со­
держания КТ до 209 % от контрольного уровня (р<0,05). Этот по­
казатель так же превысил аналогичный в 1-й группе в 1,7 раза, что
так же было статистически достоверно (р<0,05).
Исходя из этих данных, можно было заключить, что, как и
96
Нейрогормональные
регуляторные
механизмы
при
черепно-мозговой
травме
в отношении ПТГ, динамика содержания в крови КТ в выделенных
группах была в принципе однонаправленной. Однако, при небла­
гоприятном течении прирост содержания в крови КТ был выра­
жен в большей степени, представляя собой кривую с двумя выра­
женными подъемами: через 3 и 48 часов после травмы.
Большой интерес представлял вопрос о выяснении причин
формирования нарушений кальций-фосфорного обмена при ЧМТ.
Для этого была проанализирована динамика содержания в крови
ПТГ, КТ и Са в каждой из групп (рис. 5.4 и 5.5).
Как следует из этих рисунков как в 1-й, так и во 2-й груп­
пах животных через 3 часа после травмы снижение уровня Са
сопровождалось резким (более чем 4-х кратным) приростом со­
держания ПТГ в крови. Как известно [125], основным физиоло­
гическим эффектом ПТГ является повышение уровня Са в крови.
Действительно корреляционный анализ показал наличие положи­
тельных связей ПТГ и Са во 2-й группе (r=0,78; р<0,05) в этот пери­
од, что указывало на сохранение стимулирующего эффекта ПТГ.
Рис. 5.4. Динамика содержания в крови паратиреоидного
гормона, кальцитонина и кальция (Са) у животных 1-й группы. По
левой вертикальной оси - содержание гормонов, по правой - со­
держание кальция (% от контрольного уровня); по горизонтальной
- время после травмы (час). * - р<0,05 при сравнении средних вели­
чин с контрольной группой
97
В.Н. Ельский, С.В. Зяблицев
Столь резкий прирост содержания ПТГ должен был бы
привести к формированию гиперкальциемии, однако в данном
случае имело место нарушение этого механизма регуляции каль­
циевого гомеостаза, и уровень Са в крови все же снижался.
В данной ситуации вполне обоснованно предположить,
что первичным было снижение уровня Са в ответ на что резко по­
вышался выброс ПТГ из паращитовидных желез. Физиологически
это вполне возможно, так как известно, что через 3-4 часа от нача­
ла ночного сна уровень ПТГ в крови повышается в 2,5-3 раза [96].
Соответственно, можно считать, что резерв паращитовидных же­
лез вполне достаточен, для того чтобы дать столь мощный выброс
гормона в ответ на формирующуюся гипокальциемию уже через 3
часа после травмы.
Рис. 5.5. Динамика содержания в крови паратиреоидного
гормона, кальцитонина и кальция (Са) у животных 2-й группы. По
левой вертикальной оси - содержание гормонов, по правой - со­
держание кальция (% от контрольного уровня); по горизонталь­
ной - время после травмы (час). * - р<0,05 при сравнении средних
величин с контрольной группой
Необходимо отметить, что степень снижения Са в 1-й груп­
пе была ниже, чем во 2-й, тогда как прирост содержания в крови
98
Нейрогормональные
регуляторные
механизмы
при
черепно-мозговой
травме
ПТГ был практически одинаков в обеих группах. Видимо, коли­
чественно данный выброс гормона являлся предельно возможным
для функционального резерва паращитовидных желез. При этом
в 1-й группе (см. рис. 5.4) данная компенсаторная реакция достиг­
ла своей цели, и уровень Са после некоторого повышения через
24 часа возвращался к контрольному уровню уже через 48 часов
после травмы. Это отражало физиологическую динамику восста­
новления функции после возмущения: колебания биологического
параметра по синусоиде с конечным возвратом к контрольному
уровню [4].
Повышение Са в крови через 24 часа в 1-й группе сопро­
вождалось ответным снижением содержания ПТГ. Однако содер­
жание гормона оставалось на достаточно высоком уровне и че­
рез 24 и через 48 часов после травмы даже, несмотря на конечное
восстановление уровня Са. При этом проявлялась положительная
связь ПТГ и Са: r=0,72 через 24 часа после травмы (р<0,05).
Видимо, все-таки патологический механизм, который уже
в первые часы после травмы приводил к формированию гипокальциемии, сохранял свое действие и в дальнейшем. Соответственно
выявленный посттравматический гиперпаратиреоз можно считать
компенсаторной реакцией, предотвращающей развитие гипокальциемии при ТБ.
Характерной в данной ситуации явилась и реакция парафолликулярных клеток щитовидной железы, синтезирующих КТ.
Сразу после травмы в ответ на повышение ПТГ повысился и уро­
вень КТ (см. рис. 5.4), поскольку известно, что действие последнего
компенсирует биологические эффекты ПТГ [125]. В дальнейшем
содержание КТ не отличалось от контрольного уровня. Интересно,
что если тиреопродуцирующая функция щитовидной железы ока­
залась существенно снижена, то секреция КТ не была изменена.
Видимо, все-таки при Ч М Т существенного расстройства мета­
болизма паренхимы щитовидной железы не формировалось, а в
основе выявленного гипотиреоза, действительно лежал централь­
ный механизм.
99
В.Н. Ельский, С.В. Зяблицев
Такие взаимоотношения кальций-регулирующих гормонов
и Са, в целом, были характерны и для 2-й группы (см. рис. 5.5). 4-х
кратный прирост уровня ПТГ, являлся предельным для функцио­
нальных возможностей паращитовидных желез, поскольку более
выраженное снижение уровня Са во 2-й группе сопровождалось
таким же, как и в 1-й группе приростом содержания в крови ПТГ.
Как было отмечено выше, у животных этой группы формировалась
прогрессирующая гипокальциемия. При этом через 24 и 48 часов
отмечалось снижение содержания в крови ПТГ до уровня более
низкого, чем в 1-й группе. Видимо, в условиях нарастающей гипок­
сии при неблагоприятном течении ТБ снижались секреторные воз­
можности паращитовидных желез, иными словами формировалось
посттравматическое истощение их функционального резерва.
Корреляционный анализ показал, что положительная связь
между ПТГ и Са была отмечена только через 3 часа после трав­
мы (r=0,78; р<0,05). В дальнейшем коррелятивных связей между
этими параметрами отмечено не было. Соответственно, можно
считать, что как при благоприятном, так и при неблагоприятном
течении ТБ имело место формирование первичной гипокальциемии в ответ на что, формировался посттравматический компен­
саторный гиперпаратиреоз. При благоприятном течении ТБ эта
реакция приводила к восстановлению кальциевого гомеостаза, а
при неблагоприятном - гипокальциемия нарастала, достигая кри­
тических значений на фоне формирования посттравматического
истощения функционального резерва паращитовидных желез.
Сдвиги содержания в крови КТ во 2-й группе носили бо­
лее выраженный характер, чем в 1-й (см. рис. 5.5), что позволило
констатировать формирование гиперкальцитонинемии. При этом,
как отмечено выше, была обнаружена четкая двухфазная кривая с
максимумами через 3 и 48 часов после травмы.
Физиологическим эффектом КТ является снижение содер­
жания Са и Р в крови [125]. Возможно предположить, что в дан­
ном случае выраженная гиперфосфоремия могла обуславливать
прирост содержания КТ в крови. С другой стороны, в 1-й группе
100
Нейрогормональные
регуляторные
механизмы
при
черепно-мозговой
травме
гиперфосфоремия была выражена фактически в той же степени, а
содержание КТ существенно не изменялось.
Известно, что КТ модулирует тканевые эффекты ПТГ, «обе­
регая» ткани от избыточного действия последнего [125]. Возможно,
системное рассогласование механизмов нейрогормональной регу­
ляции при Ч М Т могло привести к параллельной, наряду с ПТГ, ак­
тивации секреции КТ. Однако гиперкальцитонинемия, формирую­
щаяся при неблагоприятном течении ТБ не имела существенного
компенсаторного значения, поскольку нарушения кальций-фос­
форного обмена не исчезали.
Оценка показателей, характеризующих абсолютное содер­
жание ПТГ и КТ, как и отношения ПТГ/КТ не выявила возможнос­
ти использования их как критериев диагностики для определения
тяжести течения ТБ.
101