fcmedicineФундаментальная и клиническая медицинаFundamental and Clinical Medicine2500-07642542-0941КемГМУ10.23946/2500-0764-2022-7-3-8-16fcmedicine-567Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL RESEARCHСистемная воспалительная реакция при экспериментальной взрывной ранеSystemic inflammatory response in rats with explosive woundhttps://orcid.org/0000-0002-6134-809XШулеповА. В.ShulepovA. V.

Шулепов Александр Васильевич, кандидат медицинских наук, научный сотрудник 

195043, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Лесопарковая, д. 4

Dr. Alexander V. Shulepov, MD, PhD, Research Fellow

4, Lesoparkovaya Street, St. Petersburg, 195043, Russian Federation 

soash@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3274-2290ШперлингМ. И.ShperlingM. I.

Шперлинг Максим Игоревич, клинический ординатор первойкафедры терапии усовершенствования врачей

194044, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Лебедева, д. 6, лит. Ж

Dr. Maxim I. Shperling, MD, Resident, First Department (Advanced Medical Training Therapy)  

6, lit. G, Lebedeva Street, St. Petersburg, 194044, Russian Federation 

https://orcid.org/0000-0002-9385-7104ЮркевичЮ. В.YurkevichYu. V.

Юркевич Юрий Васильевич, доктор медицинских наук, профессор, старший научный сотрудник 

195043, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Лесопарковая, д. 4

Prof. Yuri V. Yurkevich, MD, DSc, Professor, Senior Research Fellow

4, Lesoparkovaya Street, St. Petersburg, 195043, Russian Federation 

https://orcid.org/0000-0002-7865-486XШперлингН. В.ShperlingN. V.

Шперлинг Наталья Владимировна, доктор медицинских наук, доцент, старший научный сотрудник

195043, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Лесопарковая, д. 4

Dr. Natalia V. Shperling, MD, DSc, Senior Research Fellow

4, Lesoparkovaya Street, St. Petersburg, 195043, Russian Federation 

https://orcid.org/0000-0001-8049-7341МинаеваЛ. В.MinaevaL. V.

Минаева Любовь Валерьевна, кандидат медицинских наук, старший преподаватель кафедры клинической биохимии и лабораторной диагностики

194044, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Лебедева, д. 6, лит. Ж

Dr. Lyubov V. Minaeva, MD, PhD, Senior Lecturer, Department of Clinical Biochemistry and Laboratory Diagnostics

6, lit. G, Lebedeva Street, St. Petersburg, 194044, Russian Federation 

ФГБУ «Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины» Министерства обороны Российской ФедерацииРоссияResearch Institute for Military MedicineRussian FederationФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» Министерства обороны Российской ФедерацииРоссияMilitary Medical AcademyRussian Federation20223009202273816Copyright © Шулепов А.В., Шперлинг М.И., Юркевич Ю.В., Шперлинг Н.В., Минаева Л.В., 20222022Шулепов А.В., Шперлинг М.И., Юркевич Ю.В., Шперлинг Н.В., Минаева Л.В.Shulepov A.V., Shperling M.I., Yurkevich Y.V., Shperling N.V., Minaeva L.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fcm.kemsmu.ru/jour/article/view/567

Цель. Оценить динамику уровня циркулирующих цитокинов с позиции системного воспалительного ответа в различные фазы раневого процесса при экспериментальной взрывной ране.Материал и методы. Эксперименты выполнены на 60 крысах-самцах линии Вистар, разделенных на группы: основную (n = 50), которым наносили взрывную рану и интактную (n = 10). Моделирование взрывной раны мягких тканей проводили в условиях общего обезболивания с использованием терочных петард, начиненных пиротехнической смесью. Через 3, 7, 14 и 28 суток после повреждения оценивали внешний вид раны, характер раневого отделяемого, площадь раневого дефекта, выраженность локального отека тканей, концентрацию миоглобина и калия в сыворотке крови, содержание в сыворотке крови провоспалительных (IL-1β, TNF-α, IL-6) и противовоспалительных (IL-10) цитокинов.Результаты. Через 3–7 суток после повреждения наблюдалось обильное серозно-гнойное раневое отделяемое, выраженный локальный отек тканей без изменений площади раневого дефекта. В сыворотке крови отмечалось повышение уровня миоглобина (в 2,2–2,6 раза, p<0,05) и калия (на 29,3%, p<0,05), существенное увеличение циркулирующих провоспалительных цитокинов преимущественно за счет IL-1β. Фаза регенерации и образования грануляционной ткани (14 сут.) характеризовалась сокращением площади раны (на 24%, p<0,05), снижением объема раневого отделяемого, отека мягких тканей зоны повреждения. Уровень сывороточного миоглобина снижался, оставаясь в 1,6–2,2 раза (p<0,05) выше значений у интактных крыс. Содержание провоспалительных цитокинов в сыворотке крови уменьшалось, оставаясь достоверно выше исходных значений. Наибольшее снижение отмечено при оценке уровня IL-6 (на 25%, p<0,05). В фазу эпителизации и реорганизации рубца (28 сут.) на поверхности раны располагался небольшой струп. Содержание сывороточного IL-1β оставалось на 34,2% (p<0,05) выше значений интактных животных на фоне нормализации уровня циркулирующих IL-6 и TNF-α. Концентрация IL-10 достигала максимальных значений относительно контроля (в 3,9 раза, p<0,05) к исходу 14 сут. после травмы с последующим снижением (в 2,3 раза, p<0,05) к периоду формирования рубца.Заключение. При экспериментальной взрывной ране мягких тканей конечности у крыс происходит разрушение мягких тканей с формированием дисбаланса провоспалительных и противовоспалительных цитокинов на протяжении всех фаз раневого процесса.

Aim. To evaluate the temporal changes in circulating cytokines rallying systemic inflammatory response after a blast injury.Material and Methods. Experiments were performed on 60 male Wistar rats (50 rats with blast-related soft tissue injury of the thigh and 10 intact rats). Blast injury was modeled under general anaesthesia using grater firecrackers stuffed with a pyrotechnic mixture. After 3, 7, 14 and 28 days post injury, we carried out a gross examination of the wound and its drainage, measured wound area, assessed local oedema severity, and evaluated serum potassium, myoglobin TNF-α, IL-1β, IL-6, and IL-10.Results. Three to seven days post injury, therewas abundant serous and purulent exudate and pronounced local edema without considerable changes in the wound area. Serum myoglobin and potassium were raised 2.2-2.6-fold and 1.3-fold, respectively (p < 0.05); in addition, we documented the elevation of a major pro-inflammatory cytokine IL-1β. Fourteen days post injury, wound area reduced by 24%, (p < 0.05) along with the decreased wound drainage and local edema of the injured area. Although the levels of serum myoglobin and pro-inflammatory cytokines (in particularIL-6) lowered, they were still significantly higher as compared with the intact rats. Twenty eight days post injury, fibrosis has been completed, epithelialization occurred and only a small scab remained on the wound surface. Yet, serum IL-1β still was 1.3-fold higher than in the intact animals (p < 0.05), albeit IL-6 and TNF-α returned to the reference values. The concentration of anti-inflammatory cytokine IL-10 reached its maximum values relative to the control (3.9-fold, p < 0.05) to the 14th day post injury that was followed by a considerable reduction (though not reaching the reference values) by the period of scar formation.Conclusion. Blast injury in rats is accompanied by a dysregulated balance between pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines throughout all regeneration phases.

взрывная ранарабдомиолизцитокинысистемный воспалительный ответexplosive woundrhabdomyolysiscytokinessystemic inflammatory responseReferencesПопов В.Л. Некоторые теоретические проблемы судебно-медицинской экспертизы взрывной травмы. Судебно-медицинская экспертиза. 2015;58(4):4-10.Popov VL. Certain theoretical-methodological problems of forensic medical expertise of the blast injury. Forensic medical expertise / Sudebno-meditsinskaya ekspertiza. 2015;58(4):4 10. (In Russ). https://doi.org/10.17116/sudmed2015.5844-10Айдаров В.И., Малеев М.В., Красильников В.И., Хасанов Э.Р. Экстренная неотложная помощь пострадавшим от взрывных поражений. Практическая медицина. 2019;17(6):6-9 https://doi.org/10.32000/2072-1757-2019-6-6-9Aydarov VI, Maleev MV, Krasilnikov VI, Khasanov ER. Emergency care for voctims of explosions. Practical Medicine. 2019;17(6):6-9. (In Russ). https://doi.org/10.32000/2072-1757-2019-6-6-9Козлов В.И., Азизов Г.А., Гурова О.А. Клинико-морфологические аспекты изучения расстройств микроциркуляции. Морфология. 2014;145(3):95-96.Kozlov VI, Azizov GA, Gurova OA. Clinical and morphological aspects of the study blood microcirculation diturbances. Morphology. 2014;145(3):95-96. (In Russ).Relja B, Mörs K, Marzi I. Danger signals in trauma. Eur J Trauma Emerg Surg. 2018;44(3):301-316. https://doi.org/10.1007/s00068-018-0962-3Relja B, Mörs K, Marzi I. Danger signals in trauma. Eur J Trauma Emerg Surg. 2018;44(3):301-316. https://doi.org/10.1007/s00068-018-0962-3Xu P, Wang F, Zhou XL, Li L, Xiong D, Yong YQ, Zhao Y, Jiang WX. Systemic Inflammatory Response and Multiple Organ Dysfunctions Following Crush Injury: a New Experimental Model in Rabbits. Inflammation. 2018;41(1):240-248. https://doi.org/10.1007/s10753-017-0683-5Xu P, Wang F, Zhou XL, Li L, Xiong D, Yong YQ, Zhao Y, Jiang WX. Systemic Inflammatory Response and Multiple Organ Dysfunctions Following Crush Injury: a New Experimental Model in Rabbits. Inflammation. 2018;41(1):240-248. https://doi.org/10.1007/s10753-017-0683-5Гусев Е.Ю., Зотова Н.В. Патогенез и прогноз критических осложнений политравмы с позиции общепатологических процессов. Политравма. 2021;1:97-116. https://doi.org/10.24411/1819-1495-2021-10014Gusev EYu, Zotova NV. Pathogenesis and prediction of critical complications of polytrauma from the position of common pathological processes. Polytrauma. 202;1:97-116. (In Russ). https://doi.org/10.24411/1819-1495-2021-10014Gaballah MH, Horita T, Takamiya M, Yokoji K, Fukuta M, Kato H, Aoki Y. Time-Dependent Changes in Local and Serum Levels of Inflammatory Cytokines as Markers for Incised Wound Aging of Skeletal Muscles. Tohoku J Exp Med. 2018;245(1):29-35. https://doi.org/10.1620/tjem.245.29Gaballah MH, Horita T, Takamiya M, Yokoji K, Fukuta M, Kato H, Aoki Y. Time-Dependent Changes in Local and Serum Levels of Inflammatory Cytokines as Markers for Incised Wound Aging of Skeletal Muscles. Tohoku J Exp Med. 2018;245(1):29-35. https://doi.org/10.1620/tjem.245.29Manson J, Thiemermann C, Brohi K. Trauma alarmins as activators of damage-induced inflammation. Br J Surg. 2012;99(1):12-20. https://doi.org/10.1002/bjs.7717Manson J, Thiemermann C, Brohi K. Trauma alarmins as activators of damage-induced inflammation. Br J Surg. 2012;99(1):12-20. https://doi.org/10.1002/bjs.7717Gupta AK, Ansari A, Gupta N, Agrawal H, B M, Bansal LK, Durga C. Evaluation of risk factors for prognosticating blunt trauma chest. Pol Przegl Chir. 2021;94(1):12-19. https://doi.org/10.5604/01.3001.0015.0427Gupta AK, Ansari A, Gupta N, Agrawal H, B M, Bansal LK, Durga C. Evaluation of risk factors for prognosticating blunt trauma chest. Pol Przegl Chir. 2021;94(1):12-19. https://doi.org/10.5604/01.3001.0015.0427Раны и раневая инфекция. Под ред. М.И. Кузин, Б.М. Костюченок. 2-е изд., перераб. и доп. Москва : Медицина, 1990. 591 с.Kuzin MI, Kostyuchenok BM. Rany i ranevaya infektsiya. 2-e izd, pererab i dop. Moscow : Medicine; 1990. 591 s. (In Russ).]Савченко Ю.П., Федосов С.Р. Методы определения размеров раневой поверхности. Вестник хирургии. 2007;166(1):102-104.Savchenko YuP, Fedosov SR. Methods of determination of sizes of the wound surface. Grekov's bulletin of surgery. 2007;66(1):102-104. (In Russ).Шулепов А.В., Шперлинг И.А., Юркевич Ю.В., Шперлинг Н.В., Васильев С.Б. Профиль циркулирующих цитокинов в аспекте системного воспаления при продолжительной статической компрессии мягких тканей в эксперименте. Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2022;12(1):61-68. https://doi.org/10.37279/2224-6444-2022-12-1-61-68Shulepov AV, Shperling IA, Yurkevich YuV, Shperling NV, Vasil'ev SB. Profile of circulating cytokines in the aspect of systemic inflammation with a prolonged static compression of soft tissue in the experiment. Crimean journal of experimental and clinical medicine. 2022;12(1):61-68. (In Russ). https://doi.org/10.37279/2224-6444-2022-12-1-61-68Lindsay A, Healy J, Mills W, Lewis J, Gill N, Draper N, Gieseg SP. Impact-induced muscle damage and urinary pterins in professional rugby: 7,8-dihydroneopterin oxidation by myoglobin. Scand J Med Sci Sports. 2016;26(3):329-337. https://doi.org/10.1111/sms.12436Lindsay A, Healy J, Mills W, Lewis J, Gill N, Draper N, Gieseg SP. Impact-induced muscle damage and urinary pterins in professional rugby: 7,8-dihydroneopterin oxidation by myoglobin. Scand J Med Sci Sports. 2016;26(3):329-337. https://doi.org/10.1111/sms.12436Riteau N, Gombault A, Couillin I. Assessment of inflammasome activation by cytokine and danger signal detection. Methods Mol Biol. 2016;1417:63-74. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3566-6_3Riteau N, Gombault A, Couillin I. Assessment of inflammasome activation by cytokine and danger signal detection. Methods Mol Biol. 2016;1417:63-74. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3566-6_3Rodrigues M, Kosaric N, Bonham CA, Gurtner GC. Wound Healing: A Cellular Perspective. Physiol Rev. 2019;99(1):665-706. https://doi.org/10.1152/physrev.00067.2017Rodrigues M, Kosaric N, Bonham CA, Gurtner GC. Wound Healing: A Cellular Perspective. Physiol Rev. 2019;99(1):665-706. https://doi.org/10.1152/physrev.00067.2017Чеснокова Н.П., Моррисон В.В., Афанасьева Г.А., Полутова Н.В. Местные отеки. Этиология, патогенез процессов экссудации и транссудации. Научное обозрение. Медицинские науки. 2016;1:69-73. https://science-medicine.ru/ru/article/view?id=874Chesnokova NP, Morrison VV, Afanas'yeva GA, Polutova NV. Mestnyye oteki. Etiologiya, patogenez protsessov ekssudatsii i trassudatsii. Scientific review Medical sciences. 2016;1:69-73. (In Russ). https://science-medicine.ru/ru/article/view?id=874Qiu Y, Brown AC, Myers DR, Sakurai Y, Mannino RG, Tran R, Ahn B, Hardy ET, Kee MF, Kumar S, Bao G, Barker TH, Lam WA. Platelet mechanosensing of substrate stiffness during clot formation mediates adhesion, spreading, and activation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014;111(40):14430-14435. https://doi.org/10.1073/pnas.1322917111Qiu Y, Brown AC, Myers DR, Sakurai Y, Mannino RG, Tran R, Ahn B, Hardy ET, Kee MF, Kumar S, Bao G, Barker TH, Lam WA. Platelet mechanosensing of substrate stiffness during clot formation mediates adhesion, spreading, and activation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014;111(40):14430-14435. https://doi.org/10.1073/pnas.1322917111Wu X, Zhang G, Wang X, Zhang P, Tan Y. Endotoxin tolerance induction in human periodontal ligament fibroblasts stimulated with different bacterial lipopolysaccharides. Arch Oral Biol. 2015;60(3):463-470. https://doi.org/10.1016/j.archoralbio.2014.10.005Wu X, Zhang G, Wang X, Zhang P, Tan Y. Endotoxin tolerance induction in human periodontal ligament fibroblasts stimulated with different bacterial lipopolysaccharides. Arch Oral Biol. 2015;60(3):463-470. https://doi.org/10.1016/j.archoralbio.2014.10.005Walmsley GG, Maan ZN, Wong VW, Duscher D, Hu MS, Zielins ER, Wearda T, Muhonen E, McArdle A, Tevlin R, Atashroo DA, SenarathYapa K, Lorenz HP, Gurtner GC, Longaker MT. Scarless wound healing: chasing the holy grail. Plast Reconstr Surg. 2015;135(3):907-917. https://doi.org/10.1097/PRS.0000000000000972Walmsley GG, Maan ZN, Wong VW, Duscher D, Hu MS, Zielins ER, Wearda T, Muhonen E, McArdle A, Tevlin R, Atashroo DA, SenarathYapa K, Lorenz HP, Gurtner GC, Longaker MT. Scarless wound healing: chasing the holy grail. Plast Reconstr Surg. 2015;135(3):907-917. https://doi.org/10.1097/PRS.0000000000000972Kosaraju R, Rennert RC, Maan ZN, Duscher D, Barrera J, Whittam AJ, Januszyk M, Rajadas J, Rodrigues M, Gurtner GC. Adipose-Derived Stem Cell-Seeded Hydrogels Increase Endogenous Progenitor Cell Recruitment and Neovascularization in Wounds. Tissue Eng Part A. 2016;22(3-4):295-305. https://doi.org/10.1089/ten.tea.2015.0277Kosaraju R, Rennert RC, Maan ZN, Duscher D, Barrera J, Whittam AJ, Januszyk M, Rajadas J, Rodrigues M, Gurtner GC. Adipose-Derived Stem Cell-Seeded Hydrogels Increase Endogenous Progenitor Cell Recruitment and Neovascularization in Wounds. Tissue Eng Part A. 2016;22(3-4):295-305. https://doi.org/10.1089/ten.tea.2015.0277Islam H, Jackson GS, Yoon JSJ, Cabral-Santos C, Lira FS, Mui AL, Little JP. Sex differences in IL-10's anti-inflammatory function: greater STAT3 activation and stronger inhibition of TNF-α production in male blood leukocytes ex vivo. Am J Physiol Cell Physiol. 2022;322(6):1095-C1104. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00091.2022Islam H, Jackson GS, Yoon JSJ, Cabral-Santos C, Lira FS, Mui AL, Little JP. Sex differences in IL-10's anti-inflammatory function: greater STAT3 activation and stronger inhibition of TNF-α production in male blood leukocytes ex vivo. Am J Physiol Cell Physiol. 2022;322(6):1095-C1104. https://doi.org/ 10.1152/ajpcell.00091.2022Zhou X, Zhang Z, Jiang W, Hu M, Meng Y, Li W, Zhou X, Wang C. Naringenin is a Potential Anabolic Treatment for Bone Loss by Modulating Osteogenesis, Osteoclastogenesis, and Macrophage Polarization. Front Pharmacol. 2022;13:872188. https://doi.org/10.3389/fphar.2022.872188Zhou X, Zhang Z, Jiang W, Hu M, Meng Y, Li W, Zhou X, Wang C. Naringenin is a Potential Anabolic Treatment for Bone Loss by Modulating Osteogenesis, Osteoclastogenesis, and Macrophage Polarization. Front Pharmacol. 2022;13:872188. https://doi.org/10.3389/fphar.2022.872188Fujioka K, Kishida T, Ejima A, Yamamoto K, Fujii W, Murakami K, Seno T, Yamamoto A, Kohno M, Oda R, Yamamoto T, Fujiwara H, Kawahito Y, Mazda O. Inhibition of osteoclastogenesis by osteoblastlike cells genetically engineered to produce interleukin-10. Biochem Biophys Res Commun. 2015;456(3):785-791. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2014.12.040Fujioka K, Kishida T, Ejima A, Yamamoto K, Fujii W, Murakami K, Seno T, Yamamoto A, Kohno M, Oda R, Yamamoto T, Fujiwara H, Kawahito Y, Mazda O. Inhibition of osteoclastogenesis by osteoblast-like cells genetically engineered to produce interleukin-10. Biochem Biophys Res Commun. 2015;456(3):785-791. https://doi.org/ 10.1016/j.bbrc.2014.12.040Tekşen Y, Kadıoğlu E, Koçak C, Koçak H. Effect of Hydrogen Sulfide on Kidney Injury in Rat Model of Crush Syndrome. J Surg Res. 2019;235:470-478. https://doi.org/10.1016/j.jss.2018.10.033Tekşen Y, Kadıoğlu E, Koçak C, Koçak H. Effect of Hydrogen Sulfide on Kidney Injury in Rat Model of Crush Syndrome. J Surg Res. 2019;235:470-478. https://doi.org/ 10.1016/j.jss.2018.10.033Шперлинг И.А., Шулепов А.В., Шперлинг Н.В., Юркевич Ю.В.,Кузьмина О.Ю., Арутюнян А.А., Заргарова Н.И. Саногенетические и фармакологические эффекты локального применения гиалуроновой кислоты при экспериментальной компрессионной травме мягких тканей. Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2020;10(2):53-60.Shperling IA, Shulepov AV, Shperling NV, Yurkevich YV, Zargarova NI, Kuzmina OYu, Arutyunyan AA. Sanogenetic and pharmacological effects of local application of hyaluronic acid in experimental soft tissue compression trauma. Krymskiy zhurnal eksperimental'noy i klinicheskoy meditsiny. 2020;10(2):53-60. (In Russ). https://doi.org/10.37279/2224-6444-2020-10-2-53-60.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.