Oxidative Distress in Patients with Polytrauma

Polytrauma is a serious threat to human life not only due to its direct damage to vital organs, but also to the development of significant oxidative distress that gives rise to multiple organ dysfunction. At the same time, the risk of lifethreatening infectious complications increases.

Objective: to study oxidative distress over time and its association with early pulmonary infectious complications in patients with polytrauma.

Subjects and methods. The authors examined 35 patients with polytrauma in the first 6—12 and 12—24 hours and 3, 5—7, and 10 days after injury and 25 healthy volunteers. Having regard to the development of pulmonary infectious complications, they formed two comparison groups of patients: 1) 15 patients without pneumonia and 2) 20 patients with pneumonia. The investigation used the antioxidant  index  (AOI)  considering  the  activity  of  erythrocyte  enzymes  (superoxide  dismutase,  catalase,  glutathione peroxidase, and glutathione reductase) and the degree of lipid peroxidation in the plasma (dienic conjugates and malonic dialdehyde) to estimate the balance between oxidative lesions and the performance of the body's antioxidant systems.

Results. In both groups, the AOI reflects the oxidative stress state, as substantiated by negative values for the AOI with its normal value equal to zero. However, with the virtually parallel nature of AOI changes after injury in the patients with pneumonia, the values of the index were significantly lower than in those without complications within the first 6—12 and 12—24 hours and 5—7 days (p<0.05).

Conclusion. This investigation has indicated that the AOI is an early candidate biomarker for the risk of infectious complications and its values are of prognostic value just within the first hours after injury.

polytrauma, antioxidant status, oxidative distress, ISS, infectious complications, pneumonia, mortality, mechanical ventilation

1. Stahel P.F., Heyde C.E., Wyrwich W., Ertel W. Current concepts of polytrauma management: from ATLS to «damage control». Orthopade. 2005; 34 (9): 823—836. PMID: 16078059

2. Keel M., Trentz O. Pathophysiology of polytrauma. Injury. 2005; 36 (6): 691—709. http://dx.doi.org/10.1016/j.injury.2004.12.037. PMID: 15910820

3. Голубев A.M., Москалева Е.Ю., Северин С.Е., Веснянко Т.П., Кузовлев А.Н., Алкадарский А.С., Порошенко Г.Г. Апоптоз при критических состояниях. Общая реаниматология. 2006; 2 (5—6): 184—190.

4. Мороз В.В. Шок. Введение в проблему. В кн.: Мороз B.B. (ред.). Фундаментальные проблемы реаниматологии (избранные лекции). Труды НИИ общей реаниматологии. т.3. М.; 2003: 271—281.

5. Капитонов В.М., Остапченко Д.А. Окислительный стресс и его коррекция у больных с тяжелой сочетанной травмой. Общая реаниматология. 2010; 6 (4): 70—75.

6. Рябов Г. А., Азизов Ю. М., Пасечник И. Н., Крылов В.В., Цветков Д.С. Окислительный стресс и эндогенная интоксикация у больных в критических состояниях. Вестн. интенс. терапии. 2002; 4: 4—7.

7. Голиков П.П., Картавенко В.И., Клычникова Е.В., Шабанов А.К. Характер взаимосвязи эндогенных факторов сосудистой регуляции и окислительного стресса с тяжестью сочетанной травмы. Вестник

8. РАМН. 2006; 7: 11—15. PMID: 16924872

9. Roth E., Manhart N., Wessner B. Assessing the antioxidative status in critically ill patients. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. 2004; 7 (2): 161—168. http://dx.doi.org/10.1097/00075197—200403000—00010. PMID: 15075707

10. Зоров Д.Б., Плотников Е.Ю., Янкаускас С.С., Исаев Н.К., Силачев Д.Н., Зорова Л.Д., Певзнер И.Б., Пулькова Н.В., Зоров С.Д., Моросанова М.А. Феноптозная проблема: от чего гибнет организм? Уроки по почечной недостаточности. Биохимия. 2012; 77 (7): 893—906. http://dx.doi.org/10. 1134/S0006297912070073. PMID: 22817538

11. Baker S.P., O’Neill B., Haddon W., Long W.B. The injury severity score: a method for describing patients with multiple injuries and evaluating emergency care. J. Trauma. 1974; 14 (3): 187—196. http://dx.doi.org/10.1097/00005373—197403000—00001. PMID: 4814394

12. Isenberg H.D. (ed.). Clinical microbiology procedures handbook. Washington DC: American Society for Microbiology; 1992.

13. Placer Z. Lipoperoxidation systeme in biologischen material. Nahrung. 1968; 12 (6): 679—684. http://dx.doi.org/10.1002/food.19680120615.

14. Гаврилов В.Б., Мишкорудная М.И. Спектрофотометрическое определение содержания гидроперекисей липидов в плазме крови. Лаб. дело. 1983; 3: 33 35.

15. Mihara M., Uchiyama M., Fukuzawa K. Thiobarbituric acid value on fresh homogenate of rat as a parameter of lipid peroxidation in aging, CCl4 intoxication and vitamin E deficiency. Biochem. Med. 1980; 23 (3): 302—311. http://dx.doi.org/10.1016/0006—2944(80)90040 X. PMID: 7417237

16. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М.: Наука; 1972: 237—238.

17. Placer Z., Vidakova M., Erazimova J. Peroxidative degradation of polyunsaturated fatty acids during fasting and realimentation. Nahrung. 1971; 15 (1): 11—21. PMID: 5006009

18. Ernster L., Nordenbrand K. Microsomal lipid peroxidation. Meth. Enzymol. 1967; 10: 574—580.

19. Tilbotsen J.A., Sauberlich H.S. Effect of riboflavin depletion and repletion on the erythrocyte glutathione reductase in the rat. J. Nutr. 1971; 101 (11): 1459—1466. PMID: 4399384

20. Мальцев Г.Ю., Орлова Л.А. Оптимизация определения активности глутатионредуктазы эритроцитов человека на полуавтоматическом анализаторе. Вопр. мед. химии. 1994; 40 (2): 59—61. PMID: 8160436

21. Mills G.G. The purification and properties of glutatione peroxidase of erytrocytes. J. Biol. Chem. 1959; 234 (3): 502—506. PMID: 13641249

22. Мальцев Г.Ю., Тышко Н.В. Методы определения содержания глутатиона и активности глутатионпероксидазы в эритроцитах. Гигиена и санитария. 2002; 2: 69—72. PMID: 12077993

23. Мальцев Г.Ю., Васильев А.В. Способ определения активности каталазы и супероксид дисмутазы эритроцитов на анализаторе открытого типа. Вопр. мед. химии. 1994; 40 (2): 56—58. PMID: 8160435

24. Nishikimi M., Appaji N., Yagi K. The occurrence of superoxide anion in the reaction of reduced phenazine methosulfate and molecular oxygen. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1972; 46 (2): 849–854. http://dx.doi.org/10.1016/S0006—291X(72)80218—3. PMID: 4400444

25. Васильев А.В., Мальцев Г.Ю. Антиоксидантный индекс эритроцитов в мониторинге лечебного питания. Вопросы питания. 1999; 68 (2): 41—43. PMID: 10224651

26. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ: подход с использованием ЭВМ. М.: Мир; 1982: 488.

27. Петри А., Сэбин К. Наглядная статистика в медицине. М.: ГЭОТАР Медиа; 2003: 144.

28. Rael L.T., Bar-Or R., Aumann R.M., Slone D.S., Mains C.W., Bar-Or D. Oxidation reduction potential and paraoxonase arylesterase activity in trauma patients. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2007; 361 (2): 561—565. PMID: 17662690

29. Goode H.F., Cowley H.C., Walker B.E., Howdle P.D., Webster N.R. Decreased antioxidant status and increased lipid peroxidation in patients with septic shock and secondary organ dysfunction. Crit. Care Med. 1995; 23 (4): 646—651. http://dx.doi.org/10.1097/00003246—199504000—00011. PMID: 7712754

30. Antonelli M., Moro M.L., Capelli O., De Blasi R.A., D’Errico R.R., Conti G., Bufi M., Gasparetto A. Risk factors for early onset pneumonia in trauma patients. Chest. 1994; 105 (1): 224–228. http://dx.doi.

31. org/10.1378/chest.105.1.224. PMID: 8275735

32. Nathens A.B., Neff M.J., Jurkovich G.J., Klotz P., Farver K., Ruzinski J.T., Radella F., Garcia I., Maier R.V. Randomized, prospective trial of antioxidant supplementation in critically ill surgical patients. Ann. Surg. 2002; 236 (6): 814—822. http://dx.doi.org/10.1097/00000658—200212000—00014. PMID: 12454520

33. Марочков А.В., Липницкий А.Л., Точило С.А., Акулич Н.В. Влияние различных концентраций кислорода, применяемых во время многокомпонентной эндотрахеальной анестезии, на структурно функциональные параметры эритроцитов. Общая реаниматология. 2012; 8 (6): 11—16.

34. Савилов П.Н., Молчанов Д.В., Яковлев В.Н. Влияние гипербарической оксигенации на кинетику глутамина в организме при печеночной недостаточности. Общая реаниматология. 2012; 8 (2): 20—27.

35. Ливанов Г.А., Батоцыренов Б.В., Васильев С.А., Андрианов А.Ю., Баранов Д.В., Неженцева И.В. Окислительный дистресс и его коррекция реамберином у больных с острым отравлением смесью психотропных веществ. Общая реаниматология. 2013; 9 (5): 18—23.

36. Савилов П.Н., Дьячкова С.Я., Туровский А.В., Яковлев В.Н. Влияние гипербарической оксигенации на антистафилококковую активность крови при экспериментальной резекции печени. Общая реаниматология. 2013; 9 (5): 56—61.