Введение

В общей структуре заболеваемости населения патологии соединительной ткани занимают важное место, что обусловлено их социально-экономической значимостью вследствие широкой распространенности, негативного влияния на качество жизни и высокого уровня инвалидизации. Согласно результатам исследования, проведенного А.М. Лила и соавт. [1], экономические затраты, ассоциированные только с тремя нозологическими формами (ревматоидный и псориатический артриты, анкилозирующий спондилит), составляют в Российской Федерации от 8,0 (базовый сценарий) до 17,5 млрд руб. (экспертная оценка) в год. В США, входящих в число наиболее экономически развитых стран [2], из 154 заболеваний первое место по расходам на медицинское обслуживание занимают патологии костно-мышечной системы: по состоянию на 2016 г. расходы составили 264,3 млрд долл. Анализ показателей, основанных на статистических исследованиях причин потерянных лет жизни в связи с инвалидностью (DALY), ежегодно публикуемых Всемирной организацией здравоохранения, свидетельствует о том, что заболевания опорно-двигательного аппарата являются ведущими в рейтинге и имеют устойчивую тенденцию к росту: с 1990 по 2017 г. отмечено увеличение этого показателя на 7,4% только по ревматоидному артриту (РА) [3].

Патогенетическую основу РА составляет хронический воспалительный процесс, вследствие чего определяющим в выборе стратегии лечения является ранняя агрессивная терапия метотрексатом (МТ), который образует активные полиглютамированные метаболиты, индуцирующие выработку мощного эндогенного противовоспалительного медиатора — аденозина [4]. При недостаточной эффективности монотерапии МТ лечение дополняют синтетическими базисными противовоспалительными или генно-инженерными биологическими препаратами. В рамках реализации стратегии «Лечение до достижения цели» (Treat to Target) основная цель проводимой терапии — достижение ремиссии (при раннем РА) или низкой активности воспаления (в развернутой стадии). Таким образом, препаратов, способствующих полному излечиванию заболевания, на данный момент не существует. В связи с этим особую актуальность приобретают поиски новых методов физиотерапии, способных дополнять фармакотерапию РА и повышать эффективность проводимого лечения. В числе активно развиваемых методов восстановительной медицины — бальнеотерапия, включающая в себя использование минеральных ванн и употребление минеральной воды внутрь. Так, в работах отечественных исследователей [5, 6] отмечается, что пребывание детей с ювенильным РА в санаторно-курортных условиях способствует нормализации показателей СОЭ (у 67% пациентов), лейкоцитарного индекса интоксикации (до значений 0,69±0,08), увеличению уровня α-1-ингибиторов протеаз (в 1,8 раза по сравнению с показателями до лечения) и нормализации индекса протеолитической деструкции (у 86% больных). Большой опыт применения бальнеотерапии у больных РА и остеоартритом накоплен зарубежными исследователями [7—12]. Так, S. Cheleschi и соавт. [13] описали механизм действия природных минеральных вод, биологический эффект которых обусловлен влиянием физических (температура, осмолярность, электропроводность и др.) и химических факторов, среди которых важную роль играют не только минеральные, но и органические компоненты, в совокупности положительно влияющие на иммунную систему, оказывающие противовоспалительное действие, а также способствующие коррекции метаболических процессов в костной и хрящевой тканях. Авторы российского исследования [14] отметили, что целесообразность ранней активной фармакотерапии РА подтверждена в многочисленных исследованиях и отражена во многих международных клинических рекомендациях, однако проблема эффективности раннего начала реабилитационных мероприятий остается недостаточно разработанной, несмотря на высокий реабилитационный потенциал на начальной стадии заболевания. При этом использование методов физиотерапии должно рассматриваться не в качестве альтернативы традиционного медикаментозного лечения патологий соединительной ткани, а как взаимодополняющий элемент комплексного терапевтического процесса [15], что может значительно повысить эффективность лечения и способствовать скорейшему наступлению сроков ремиссии.

Цель исследования — изучение воздействия природной минеральной воды «Тиб-1» на систему перекисного окисления липидов в эксперименте с модельным адъювант-индуцированным РА у крыс.

Материал и методы

В работе с лабораторными животными придерживались правил и этических норм содержания и ухода, описанных в руководстве National Research Council (2011 г.) и ГОСТ Р53434-2009 «Принципы надлежащей лабораторной практики», с разрешения этического комитета при Институте биомедицинских исследований РАН.

Эксперимент проводили на белых крысах линии Wistar (самцы с массой тела 400—440 г), разделенных на три группы по 8 животных в каждой:

— 1-я группа (негативный контроль) — животные, получавшие растворители по схеме и в объемах, как в модельной и опытной группах (2-я и 3-я группы соответственно);

— 2-я группа (позитивный контроль) — животные с модельным аутоиммунным РА, вызванным субкутанным введением полного адъюванта Фрейнда (АФ) («Difco Laboratories», США) из расчета 0,1 мл на 200 г массы тела в заднюю конечность животного;

— 3-я группа — опытные животные с коррекцией РА (формируемого по той же схеме, что и во 2-й группе) природной минеральной водой «Тиб-1», которую дегазировали, разводили дистиллированной водой в соотношении 1:3 (по объему) и заливали в поилку. Свободный доступ к воде у животных осуществляли на протяжении первых 2 нед с момента индукции РА, после чего воду заменяли на обычную питьевую и животных содержали еще в течение 5 нед на стандартном корме и в стандартных условиях вивария. Мониторинг объема выпитой минеральной воды показал, что животные употребляли в среднем в пересчете на неразбавленную «Тиб-1» 1,57 мл на 1 кг массы тела.

Характеристика воды «Тиб-1». Газированная природная минеральная вода гидрокарбонатная натриево-кальциевая, скважина 1—3 участка тибский-3 Тибского месторождения минеральных вод Республики Северная Осетия — Алания; минерализация 4,0—6,5 г/л, химический состав: гидрокарбонаты (HCO₃⁻) <4500, сульфаты (SO₄²⁻) <150, хлориды (Cl⁻) <250, кальций (Ca²⁺) <900, магний (Mg²⁺) <250, натрий+калий (Na⁺+K⁺) <600.

Забор крови для клинико-лабораторных исследований осуществляли в динамике на 3-й и 7-й неделях, для чего животных усыпляли (внутрибрюшинное введение раствора золетила, Франция) и из сердца отбирали кровь.

Общее количество лейкоцитов определяли с применением автоматического гематологического анализатора Mythic 22 (Польша). Для биохимических исследований кровь центрифугировали и фракционировали. В плазме определяли содержание гидроперекисей (ГП) по Гаврилову, используя наборы фирмы ООО «Агат-Мед» (Россия), а в эритроцитах, отмытых холодным (4 °C) изотоническим раствором, оценивали с помощью стандартного метода содержание малонового диальдегида (МДА) по реакции с тиобарбитуровой кислотой [16] и изучали активность каталазы (КТ) по методике T. Beutler, основанной на спектрофотометрическом измерении кинетики распада перекиси водорода при длине волны 230 нм [17].

Рентгеновские снимки получали с использованием стационарного ветеринарного аппарата EcorayUltra 300V (Корея).

На основании полученных результатов рассчитывали среднее значение (M) и стандартную ошибку среднего (±m). Нормальность распределения случайных величин оценивали по W-критерию Шапиро—Уилка и в случае подтверждения нормальности выборки сравнение гипотез выполняли по t-критерию Стьюдента. Статистически значимыми считали различия при p<0,05. Расчеты проводили в программе Excel, входящей в пакет Microsoft Office 2016.

Результаты

Иммунизация животных полным АФ, содержащим в своем составе термически инактивированные микобактерии туберкулеза, широко используется в экспериментальной практике для формирования аутоиммунных патологий [18] и сопровождается воспалительным процессом в соединительной ткани. Маркером воспаления выступает общее количество лейкоцитов в крови, которое у животных с модельным РА повысилось к 3-й неделе с момента формирования патологии на 66% (рис. 1).

Рис. 1. Содержание лейкоцитов в крови экспериментальных животных с индуцированным аутоиммунным ревматоидным артритом и на фоне приема минеральной воды «Тиб-1».

К окончанию эксперимента (7 нед) разница между животными с модельной патологией и контролем (негативным) стала менее выраженной и достигла 43%, что свидетельствует о переходе воспалительного процесса в хроническую стадию. Двухнедельный курс минеральной воды «Тиб-1» способствовал уменьшению остроты воспалительной реакции на 1-м этапе исследований (3-я неделя) на 41% (статистически значимо); в дальнейшем разница между группой позитивного контроля и опытной группой нивелировалась и воспаление приобрело низкоинтенсивный, но затяжной характер, наблюдаемый при аутоиммунных патологиях.

Тесная корреляция между процессами воспаления и липопероксидации, выявленная в многочисленных экспериментальных исследованиях [19—22], позволяет рассматривать состояние системы «перекисное окисление липидов — антиоксидантная защита» (ПОЛ-АОЗ) в качестве диагностического инструмента для оценки эффективности коррекции патогенетических признаков индуцированного РА (рис. 2—4).

Рис. 2. Содержание органических гидропероксидов в крови экспериментальных животных с модельным аутоиммунным ревматоидным артритом.

Рис. 3. Содержание МДА в крови экспериментальных животных с модельным аутоиммунным ревматоидным артритом.

Рис. 4. Активность каталазы в крови экспериментальных животных с модельным аутоиммунным ревматоидным артритом.

Как следует из диаграммы, содержание первичных продуктов ПОЛ в крови животных, затравленных антигенами M. tuberculosis, оказывается меньшим по сравнению с группой негативного контроля, что может свидетельствовать о снижении антиоксидантного потенциала, способствующего обратимому восстановлению ГП в исходные полиненасыщенные жирные кислоты. При этом статистически значимые различия в ГП были выявлены между опытной и модельной группами на 3-й неделе (вскоре после окончания периода употребления минеральной воды) в виде 15% снижения показателя в плазме крови. К 7-й неделе отмеченные различия сглаживались. В целом для исследуемого биохимического параметра были характерны константные признаки: степень флюктуаций (3-я/7-я недели) в группе негативного контроля и группе с модельной патологией оказалась относительно невысокой (18 и 11—12% соответственно).

Анализ крови на содержание вторичных продуктов ПОЛ — тиобарбитурат-активных соединений (ТБАРС) — представлен на рис. 3.

Согласно результатам проведенных исследований, интоксикация масляным адъювантом привела к увеличению выхода вторичных продуктов липопероксидации. Условия модельной патологии содействовали статистически значимому повышению в крови животных ТБАРС: на 60% к 3-й неделе и на 67% после завершения эксперимента (7-я неделя). Употребление животными минеральной воды способствовало коррекции патобиохимических признаков окислительного стресса: содержание исследуемого маркера ПОЛ у опытных животных по сравнению с животными модельной группы снизилось на 26 и 20% к середине и окончанию эксперимента соответственно.

Реакции одного из ключевых ферментов системы АОЗ — КТ — на модельную патологию РА и ее возможную коррекцию минеральной водой представлены на рис. 4.

Из рисунка видно, что в условиях нормы активность фермента варьирует в более широком диапазоне, чем на фоне индуцированной адъювантом патологии. Последнее обстоятельство может проявляться в снижении возможностей приспособления и компенсации в условиях гиперактивации иммунной системы антигенами туберкулезных микобактерий. Универсальной формой адаптации к меняющимся внешним факторам среды являются сезонные изменения активности ферментных систем живых организмов. Обнаруженные у животных негативного контроля флюктуации в работе фермента, расщепляющего токсичную эндогенную перекись водорода, могут являться отражением естественных биоритмических колебаний [23, 24]. Поступление в организм минеральной воды способствовало повышению стрессоустойчивости, что проявлялось статистически значимым увеличением активности фермента АОЗ относительно группы позитивного контроля на 8,3% (7-я неделя эксперимента).

Развитие аутоиммунного воспалительного процесса сопровождалось эрозивно-деструктивными изменениями в костно-мышечном аппарате, в связи с чем для оценки эффективности коррекции минеральной водой клинических проявлений РА были проведены рентгенологические исследования (рис. 5).

Рис. 5. Рентгенограммы крестцово-ягодичного отдела туловища крыс трех групп.

а — негативный контроль; б — позитивный контроль; в — опытные животные.

Рентгенограммы животных из группы негативного контроля позволили зафиксировать отсутствие патологических изменений суставной щели и уплотнений головок бедренных костей.

У крыс модельной группы (позитивный контроль) были отмечены уплотнение головок бедренной кости (на рис. 5, б — больше справа), субхондральный склероз головок с обеих сторон.

Для животных опытной группы были характерны подчеркнутость суставных поверхностей кости тазобедренного сустава, незначительное сужение суставной щели (на рис. 5, в — больше справа).

Обсуждение

Спектр минерального состава воды «Тиб-1» (помимо отмеченных в разделе «Материал и методы» макрокомпонентов) включает следующие жизненно важные микроэлементы: железо, марганец, цинк, медь и условно эссенциальный элемент литий [25], что определяет эффективность ее использования для купирования оксидативного стресса, ассоциированного с хроническим воспалением при индуцированном аутоиммунном РА. Схожие результаты в плане противовоспалительного действия при использовании хлоридных натриевых ванн у больных, страдающих хроническим бронхитом, были получены в работе А.Н. Анисимкиной и соавт. [26]. Ученые из Томского научно-исследовательского института курортологии и физиотерапии, изучавшие влияние ванн с солью «Тонус+», содержащих в своем составе солевые носители, экстракты лечебных грязей и другие компоненты, установили механизм действия бальнеологических процедур, заключающийся в купировании процессов свободнорадикального окисления и воспалительного процесса, что проявилось повышением бронхиальной проходимости у пациентов с заболеванием дыхательных путей [27].

Саногенетический эффект природной минеральной воды «Тиб-1» может быть основан на механизме мембранопротективного действия микро- и макрокомпонентов, входящих в ее состав. Как отмечается в работе Л.И. Колесниковой и соавт. [28], к настоящему времени известно более 200 заболеваний и патологических состояний, одним из ключевых звеньев в патогенезе которых являются свободные радикалы. В связи с этим поступление в организм металлов, являющихся кофакторами активного центра ферментов антиоксидантной защиты (железо — КТ; медь, цинк или марганец — супероксиддисмутаза; медь — церулоплазмин), может непосредственно способствовать регуляции свободнорадикального окисления за счет эффективной утилизации активных форм кислорода. Обоснованием этого предположения может служить активация КТ, выявленная у животных опытной группы к окончанию эксперимента (учитывая сроки полужизни эритроцитов 30±5 сут [29], описанный эффект приходится на период потребления подопытными животными минеральной воды), и, как результат, снижение в крови маркера ПОЛ — МДА.

Нормализации рентгенологической картины суставного аппарата опытных животных может также способствовать поступление с минеральной водой остеоассоциированных микроэлементов, к числу которых в первую очередь относятся железо, марганец и цинк, недостаток которых, как показали О.В. Синяченко и соавт. [30], диагностируется у больных с ревматоидной, реактивной урогенитальной хламидий-индуцированной, псориатической, подагрической формами артрита и с остеоартритом.

Заключение

Употребление природной минеральной гидрокарбонатной натриево-кальциевой воды «Тиб-1» способствует снижению острой воспалительной реакции при адъювант-индуцированном аутоиммунном РА у экспериментальных животных и приводит к нормализации баланса про- и антиоксидантных процессов в организме, что сопровождается уменьшением дегенеративно-воспалительных поражений суставов.

Участие авторов: концепция работы, обсуждение результатов — С.В. Скупневский, сбор материала — Ф.Э. Батагова, Е.Г. Пухаева, А.К. Бадтиев; статистическая обработка данных, расшифровка рентгенограмм — Ф.К. Руруа, Ж.Г. Фарниева; все авторы принимали участие в написании и редактировании текста.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.