zabmedvestnikЗабайкальский медицинский вестникTransbaikalian Medical Bulletin1998-6173Читинская государственная медицинская академия10.52485/19986173_2022_3_70zabmedvestnik-193Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHВЛИЯНИЕ ПЕРИФОКАЛЬНОГО ВВЕДЕНИЯ ГЕЛЯ ГИАЛУРОНОВОЙ КИСЛОТЫ НА ДИНАМИКУ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ В ПЛАЗМЕ КРОВИ У КРЫС ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ВЗРЫВНОЙ РАНЕTHE EFFECT OF PERIFOCAL INTRODUCTION OF HYALURONIC ACID GEL ON THE DYNAMICS OF INFLAMMATORY CYTOKINES IN THE PLASMA OF BLOOD IN RATS IN AN EXPERIMENTAL EXPLOSIVE WOUNDШперлингИ. А.ShperlingI. A.

Ministry, 4 Lesoparkovaya Str., 195043, Saint-Petersburg

ШулеповА. В.ShulepovA. V.

Ministry, 4 Lesoparkovaya Str., 195043, Saint-Petersburg

ШперлингН. В.ShperlingN. V.

Ministry, 4 Lesoparkovaya Str., 195043, Saint-Petersburg

РостовцевС. О.RostovtsevS. O.

Ministry, 4 Lesoparkovaya Str., 195043, Saint-Petersburg

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный научно- исследовательский испытательный институт военной медицины» Министерства обороны Российской ФедерацииРоссияState Scientific Research Test Institute of the military medicine of the Russian Federation defenseRussian Federation202206082024037081Copyright © Шперлинг И.А., Шулепов А.В., Шперлинг Н.В., Ростовцев С.О., 20242024Шперлинг И.А., Шулепов А.В., Шперлинг Н.В., Ростовцев С.О.Shperling I.A., Shulepov A.V., Shperling N.V., Rostovtsev S.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zabmedvestnik.ru/jour/article/view/193Цель исследования

Цель исследования. Оценка динамики содержания про- и противовоспалительных цитокинов в плазме крови экспериментальных животных с взрывной раной бедра после раннего локального введения гиалуроновой кислоты (ГК).

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование проведено на 106 крысах-самцах линии Вистар, разделенных по 32 животных в группы: основную, сравнения, контрольную. Под наркозом наносили взрывную рану бедра. Через 3 ч после повреждения всем крысам проводили первичную хирургическую обработку раны, стандартное лечение, локально вводили гиалуроновую кислоту (основная группа), 0,9% раствор натрия хлорида (группа сравнения), без локального лечения (контрольная). Оценивали динамику проявлений и сроки заживления раны, концентрацию миоглобина и калия в плазме крови, а также воспалительных цитокинов (IL-1β, IL-6, TNF-α и IL-10) на 3, 7, 14 и 28 сут после повреждения. Интактную группу составляли животные без повреждений (n=10). Полученные данные обработаны с помощью пакета прикладных программ Мicrosoft Excel 2013 в среде программы Statistica 10.0.

Результаты

Результаты. Перифокальное введение ГК через 3 ч после взрывного повреждения в период первых 3-7 сут способствовало уменьшению концентрации миоглобина на 22,1-23,8% (p<0,05) и калия на 26,8% (p<0,05) в плазме крови, снижению уровня провоспалительных цитокинов: IL-1β на 25,9 % (p<0,05), IL-6 – на 22,5 % (p<0,05), TNF-α – на 29,1 % (p<0,05) в сравнении с группой сравнения. В период 14-28 сут уровень провоспалительных цитокинов снижался, достигая значений интактных животных. Уровень IL-10 умеренно повышался (в 2,1-3,1 раза, p<0,05) в сравнении с интактными животными, преимущественно в период 14-28 сут после повреждения. Полное закрытие раневого дефекта после локального применения ГК наступало на 4-5 сут раньше, чем у животных из группы сравнения.

Заключение

Заключение. Перифокальное введение ГК через 3 часа после взрывного повреждения мягких тканей бедра уменьшает выраженность посттравматического рабдомиолиза, снижает индуцированный травмой уровень циркулирующих провоспалительных цитокинов (IL-1β, TNF-α, IL-6) в фазу воспаления, повышает концентрацию противовоспалительных цитокинов (IL-10) в фазу регенерации и образования грануляционной ткани, сокращает сроки заживления на 19% (p<0,05).

The aim of the research

The aim of the research. Evaluation of the dynamics of the content of pro- and anti-inflammatory cytokines in the blood plasma of experimental animals with an explosive wound of thigh after early local injection of hyaluronic acid (HA).

Materials and methods

Materials and methods. The study was carried out on 106 male Wistar rats, divided into 32 animals into groups: main, comparison, control. Under anesthesia, an explosive wound was inflicted on the thigh. 3 hours after the injury, all rats underwent primary surgical treatment of the wound, standard treatment, local injection of hyaluronic acid (main group), 0.9% sodium chloride solution (comparison group), without local treatment (control). The dynamics of manifestations and the timing of wound healing, the concentration of myoglobin and potassium in blood plasma, as well as inflammatory cytokines (IL-1β, IL-6, TNF-α and IL-10) were assessed on days 3, 7, 14, and 28 after injury. The intact group consisted of animals without injuries (n=10). The obtained data were processed using the Microsoft Excel 2013 application package in the Statistica 10.0 software environment.

Results

Results. Perifocal administration of HA 3 hours after the explosive wound during the first 3-7 days contributed to a decrease in the concentration of myoglobin by 22.1-23.8% (p<0.05) and potassium by 26.8% (p<0.05) in blood plasma, a decrease in the level of pro-inflammatory cytokines: IL-1β by 25.9% (p<0.05), IL-6 - by 22.5% (p<0.05), TNF-α - by 29.1 % (p<0.05) in comparison with the comparison group. In the period of 14-28 days, the level of pro-inflammatory cytokines decreased, reaching the values of intact animals. The level of IL-10 moderately increased (by 2.1-3.1 times, p<0.05) in comparison with intact animals, mainly in the period 14-28 days after injury. Complete closure of the wound defect after local application of HA occurred 4-5 days earlier than in animals from the comparison group.

Conclusion

Conclusion. Perifocal administration of HA 3 hours after an explosive injury to the soft tissues of the thigh reduces the severity of post-traumatic rhabdomyolysis, reduces the trauma-induced level of circulating pro- inflammatory cytokines (IL-1β, TNF-α, IL-6) in the inflammation phase, increases the concentration of anti- inflammatory cytokines (IL-10) in the phase of regeneration and formation of granulation tissue, reduces the healing time by 19% (p<0.05).

Взрывная ранагиалуроновая кислотамягкие тканирабдомиолизсистемный воспалительный ответцитокиныExplosive woundhyaluronic acidsoft tissuesrhabdomyolysissystemic inflammatory response syndromecytokinesАвторы заявляют, что при подготовке статьи не использовались вневедомственные источники финансированияReferencesLiu G.E., Tian Y., Zhao W.J., Song S.M., Li L. Annual review of Chinese Journal of Travmatology 2020. Ghin J Travmatol. 2021 24(1). 1-4. DOI: 10.1016/j.cjtee.2020.12.001Liu G.E., Tian Y., Zhao W.J., Song S.M., Li L. Annual review of Chinese Journal of Travmatology 2020. Ghin J Travmatol. 2021. 24(1). 1-4. DOI: 10.1016/j.cjtee.2020.12.001Rivedal D.D., Coon C., Sanger J.R., Hettinger P. Blast injury to the hand: assessing the injury pattern and functional outcome of the thumb. Plast Reconstr Surg Glob Open. 2021. 9(9). e3767. DOI: 10.1097/GOX.0000000000003767Rivedal D.D., Coon C., Sanger J.R., Hettinger P. Blast injury to the hand: assessing the injury pattern and functional outcome of the thumb. Plast Reconstr Surg Glob Open. 2021. 9(9). e3767. DOI: 10.1097/GOX.0000000000003767Смирнов И.Е., Рошаль Л.М., Кучеренко А.Г., Карасева О.В., Понина И.В. Изменения содержания костных биомаркетов и цитокинов в сыворотке крови при сочетанной травме у детей. Российский педиатрический журнал. 2017. 20(6). 371-378. DOI: 10.18821/1560-9561-2017-20-6-371-378Smirnov I.E., Roshal L.M., Kucherenko A.G., Karaseva O.V., Ponina I.V. Changes in The blood serum content of bone biomarkers and cytokines in children with combined trauma. Russian pediatric journal. 2017. 20(6). 371-378. in Russian. DOI: 10.18821/1560-9561-2017-20-6-371-378Козлов В.И., Сахаров В.Н., Гурова О.А., Сидоров В.В. Оценка состояния микроциркуляции у детей 6–7 лет по данным лазерной допплеровской флоуметрии. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2021. 20(3). 46-53. DOI: 10.24884/1682-6655-2021-20-3-46-53Kozlov V.I., Sakharov V.N., Gurova O.A., Sidorov V.V. Laser doppler flowmetry assessment of microcirculation in children of 6–7 years old. Regional blood circulation and microcirculation. 2021. 20(3). 46-53. in Russian. DOI: 10.24884/1682-6655-2021-20-3-46-53Petfield J.L., Lewandowski L.R., Stewart L., Murray C.K., Tribble D.R. IDCRP Combat-related extremity wound infection research. Mil Med. 2022. 187(2). 25-33. DOI: 10.1093/milmed/usab065Petfield J.L., Lewandowski L.R., Stewart L., Murray C.K., Tribble D.R. IDCRP Combat-related extremity wound infection research. Mil Med. 2022. 187(2). 25-33. DOI: 10.1093/milmed/usab065Relja B., Mörs K., Marzi I. Danger signals in trauma. Eur J Trauma Emerg Surg. 2018. 44(3). 301-316. DOI: 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. DOI: 10.1007/s00068-018-0962-3Xu P., Wang F., Zhou X.L., Li L., Xiong D., Yong Y.Q., Zhao Y., Jiang W.X. Systemic inflammatory response and multiple organ dysfunctions following crush injury: a new experimental model in rabbits. Inflammation. 2018. 41(1). 240-248. DOI: 10.1007/s10753-017-0683-5Xu P., Wang F., Zhou X.L., Li L., Xiong D., Yong Y.Q., Zhao Y., Jiang W.X. Systemic inflammatory response and multiple organ dysfunctions following crush injury: a new experimental model in rabbits. Inflammation. 2018. 41(1). 240-248. DOI: 10.1007/s10753-017-0683-5Шулепов 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. DOI: 10.37279/2224-6444-2022-12-1-61-68Shulepov A.V., Shperling I.A., Yurkevich Yu.V., Shperling N.V., Vasil’ev S.B. 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 Russian. DOI: 10.37279/2224-6444-2022-12-1-61-68Taskan M.M., Balci Yuce H., Karatas O., Gevrek F., Isiker Kara G., Celt M., Sirma Taskan E. Hyaluronic acid with antioxidants improve wound healing in rats. Biotech Histochem. 2021. 96(7). 536-545. DOI: 10.1080/10520295.2020.1832255Taskan M.M., Balci Yuce H., Karatas O., Gevrek F., Isiker Kara G., Celt M., Sirma Taskan E. Hyaluronic acid with antioxidants improve wound healing in rats. Biotech Histochem. 2021. 96(7). 536-545. DOI: 10.1080/10520295.2020.1832255Капулер О., Галеева А., Сельская Б., Камилов Ф. Гиалуронан: свойства и биологическая роль. Врач. 2015. 2. 25-27.Kapuler O., Galeeva A., Selskaya B., Kamilov F. Hyaluronan: properties and biological role. Vrach. 2015. 2. 25-27. in Russian.Шперлинг И.А., Ростовцев С.О., Шулепов А.В., Коуров А.С., Баженов М.В. Особенности микроциркуляции и метаболизма в коже и мягких тканях области повреждения при экспериментальной взрывной травме. Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2022. 24(1). 101-110. DOI: 10.17816/brmma71464Shperling I.A., Rostovtsev S.O., Shulepov A.V., Kourov A.S., Bazhenov M.V. Features of microcirculation and metabolism in the derma and soft tissues of the area of damage in experimental explosive trauma. Bulletin of the Russian Military medical academy. 2022. 24(1). 101-110. in Russian. DOI: 10.17816/brmma71464Wang W., Wang Yu., Yang J. Protective effects of ischemic postconditioning on skeletal muscle following crush syndrome in the rat. Acta Cir Bras. 2021. 36(7). e360701. DOI: 10.1590/ABC360701Wang W., Wang Yu., Yang J. Protective effects of ischemic postconditioning on skeletal muscle following crush syndrome in the rat. Acta Cir Bras. 2021. 36(7). e360701. DOI: 10.1590/ABC360701Riteau N., Gombault A., Couillin I. Assessment of inflammasome activation by cytokine and danger signal detection. Methods Mol Biol. 2016. 14(17). 63-74. DOI: 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. 14(17). 63-74. DOI: 10.1007/978-1-4939-3566-6_3Qiu Y., Brown A.C., Myers D.R., Sakurai Y., Mannino R.G., Tran R., Ahn B., Hardy E.T., Kee M.F., Kumar S., Bao G., Barker T.H., Lam W.A. Platelet mechanosensing of substrate stiffness during clot formation mediates adhesion, spreading, and activation. Proc Natl Acad Sci USA. 2014. 111(40). 14430-144355. DOI: 10.1073/pnas.1322917111Qiu Y., Brown A.C., Myers D.R., Sakurai Y., Mannino R.G., Tran R., Ahn B., Hardy E.T., Kee M.F., Kumar S., Bao G., Barker T.H., Lam W.A. Platelet mechanosensing of substrate stiffness during clot formation mediates adhesion, spreading, and activation. Proc Natl Acad Sci USA. 2014. 111(40). 14430-144355. DOI: 10.1073/pnas.1322917111Schrottmaier W.S., Kral J.B., Zeitlinger M., Salzmann M., Jilma B., Assinger A. Platelet activation at the onset of human endotoxemia is undetectable in vivo. Platelets. 2016. 27(5). 479-483. DOI: 10.3109/09537104.2015.1119814Schrottmaier W.S., Kral J.B., Zeitlinger M., Salzmann M., Jilma B., Assinger A. Platelet activation at the onset of human endotoxemia is undetectable in vivo. Platelets. 2016. 27(5). 479-483. DOI: 10.3109/09537104.2015.1119814Cheng A., Vantucci C.E., Krishnan L., Ruehle M.A., Kotanchek T., Wood L.B., Roy K., Guldberg R.E. Early systemic immune biomarkers predict bone regeneration after trauma. Proc Natl Acad Sci USA. 2021. 118(8). e2017889118. DOI: 10.1073/pnas.2017889118Cheng A., Vantucci C.E., Krishnan L., Ruehle M.A., Kotanchek T., Wood L.B., Roy K., Guldberg R.E. Early systemic immune biomarkers predict bone regeneration after trauma. Proc Natl Acad Sci USA. 2021. 118(8). e2017889118. DOI: 10.1073/pnas.2017889118Гусев Е.Ю., Зотова Н.В. Патогенез и прогноз критических осложнений политравмы с позиции общепатологических процессов. Политравма. 2021. 1. 97-116. DOI: 10.24411/1819-1495-2021-10014Gusev E.Yu., Zotova N.V. Pathogenesis and prediction of critical complications of polytrauma from the position of common pathological processes. Polytrauma. 2021. 1. 97-116. in Russian. DOI: 10.24411/1819-1495-2021-10014Fallacara A., Baldini E., Manfredini S., Vertuani S. Hyaluronic acid in the Third Millennium. Polymers (Basel). 2018. 10(7). 701. DOI: 10.3390/polym10070701Fallacara A., Baldini E., Manfredini S., Vertuani S. Hyaluronic acid in the Third Millennium. Polymers (Basel). 2018. 10(7). 701. DOI: 10.3390/polym10070701Price Z.K., Lokman N.A., Ricciardelli C. Differing roles of hyaluronan molecular weight on cancer cell behavior and chemotherapy resistance. Cancers (Basel). 2018. 10(12). 482. DOI: 10.3390/cancers10120482Price Z.K., Lokman N.A., Ricciardelli C. Differing roles of hyaluronan molecular weight on cancer cell behavior and chemotherapy resistance. Cancers (Basel). 2018. 10(12). 482. DOI: 10.3390/cancers10120482Jou I-M., Wu T-T., Hsu C-C., Yang C-C., Huang J-S., Tu Y-K., Lee J-S., Su F-C., Kuo Y-L. High molecular weight form of hyaluronic acid reduces neuroinflammatory response in injured sciatic nerve via the intracellular domain of CD44. J Biomed Mater Res. 2021. 109. 673-680. DOI: 10.1002/jbm.b.34731Jou I-M., Wu T-T., Hsu C-C., Yang C-C., Huang J-S., Tu Y-K., Lee J-S., Su F-C., Kuo Y-L. High molecular weight form of hyaluronic acid reduces neuroinflammatory response in injured sciatic nerve via the intracellular domain of CD44. J Biomed Mater Res. 2021. 109. 673-680. DOI: 10.1002/jbm.b.34731

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