Нарушения сократительной функции миокарда крыс при термической травме и пути их коррекции

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию Российской Федерации» (ГОУ ВПО Омская ГМА Росздрава). Россия, 644099, г. Омск, ул. Ленина, д. 12, тел. 8(381)223-32-89.

Резюме: Изучали показатели работы изолированного сердца обожженных крыс и их изменение при проведении инфузионной терапии. Выявлены нарушения сократительной функции миокарда у обожженных животных и их улучшение при комбинированной инфузионной терапии.

Ключевые слова: термическая травма; инфузионная терапия; изолированное сердце.

Цель исследования. Изучение нарушений функции миокарда крыс при термической травме и выбор оптимального варианта инфузионной терапии для патогенетически обоснованной коррекции выявленных нарушений.

Материал и методы исследования. Эксперимент проведен на 115 белых беспородных крысах-самцах. Всем животным за сутки до эксперимента проводилась депиляция 10% раствором сернистого натрия. Наркотизацию животных осуществляли внутрибрюшинным введением нембутала в дозе 50 мг/кг. Животные были разделены на 8 групп. Животные I группы – контроль. У животных II-VIII групп моделировался ожог II-IIIА степени площадью 20% кожного покрова с помощью медных пластин толщиной 5 мм нужной площади, разогретых до 60°С. Время контакта кожного покрова с термическим агентом составляло 15 с. Всем животным проводилась катетеризация сонной артерии. Животные II группы не получали инфузионную терапию. Животным III-VIII групп в течение часа после нанесения термической травмы проводилась инфузионная терапия:

- в III группе – несбалансированным кристаллоидным раствором 0,9% хлорида натрия (n=15);

- в IV группе - сбалансированным (аналогичен электролитному составу сыворотки крови) кристаллоидным раствором Стерофундин изотонический (n=15);

- в V группе - 4% коллоидным раствором на основе модифицированного желатина - Гелофузин (n=15);

- в VI группе - 6% коллоидным раствором гидроксиэтилкрахмала (ГЭК, 130/0,42) - Венофундин (n=15);

- в VII группе – сбалансированным кристаллоидным раствором Стерофундин изотонический и 4% коллоидным раствором на основе модифицированного желатина Гелофузин в соотношении 1:1 (n=15);

- в VIII группе – сбалансированным кристаллоидным раствором Стерофундин изотонический и 6% коллоидным раствором ГЭК 130/0,42 Венофундин в соотношении 1:1 (n=15).

Объем инфузионной терапии рассчитывали с учетом массы животного следующим образом:

Объем инфузии (мл) = 2 (мл) × масса животного (кг) × площадь ожоговой поверхности (%).

Дальнейшее исследование проводили на изолированном сердце для детального изучения состояния и функции миокарда. Изоляцию сердца осуществляли через 1 час после нанесения ожоговой травмы (II, III, IV, V, VI, VII, VIII группы), а в I группе - через 1 час после наркотизации. Перфузия изолированного сердца проводилась по методике E.T. Fallen et al. [5]. После 20-минутной стабилизации проводилась гипоксическая перфузия в течение 15 мин. Силовые и скоростные показатели работы левого желудочка (ЛЖ) изолированного сердца оценивались в конце периода стабилизации, а также на 5-й и 15-й мин гипоксической пробы.

Статистическая обработка полученных данных проводилась на персональном компьютере с помощью пакета программ Statistica 6.0. В связи с тем, что полученные результаты соответствовали нормальному распределению, были использованы методы описательной и параметрической статистики с расчетом t-критерия Стьюдента.

Результаты исследования и их обсуждение. Из данных, представленных в таблице 1, видно, что во II группе изменения работы миокарда проявлялись снижением систолического и повышением диастолического давления ЛЖ в конце периода стабилизации. В ходе гипоксической пробы эти параметры статистически значимо изменялись уже на 5-й мин.

Силовые показатели работы ЛЖ изолированного сердца (M±m)

* - р<0,05 по сравнению с группой I;

^ - р<0,05 по сравнению с группой II;

° - р<0,05 по сравнению с группой III

Из данных, представленных в табл. 2, видно, что скорость сокращения и скорость расслабления миокарда левого желудочка значительно снижаются в группе обожженных животных (группа II). Причем во время гипоксической пробы значительные изменения (более 50% от первоначального) происходят уже на 5-й мин. В группах животных, получавших инфузионную терапию, также происходит снижение скорости сокращения и скорости расслабления миокарда. В группах IV и VII скорость сокращения ЛЖ в конце периода стабилизации достоверно не отличалась от таковой в I группе, а в группе VIII статистически достоверно не отличались ни скорость сокращения, ни скорость расслабления миокарда ЛЖ в конце периода стабилизации. В ходе гипоксической пробы во всех группах животных, получивших термическую травму, наблюдалось значительное (более 60%) снижение скорости расслабления миокарда ЛЖ уже на 5-й мин гипоксической перфузии. Скорость сокращения миокарда ЛЖ в ходе гипоксической пробы изменялась меньше. В VII и VIII группах она статистически достоверно не отличалась от скорости сокращения миокарда ЛЖ I группы.

Скоростные показатели работы ЛЖ изолированного сердца (M±m)

* - р<0,05 по сравнению с группой I;

^ - р<0,05 по сравнению с группой II;

° - р<0,05 по сравнению с группой III

Инфузионная терапия в раннем периоде ожогового шока уменьшает повреждение сердца и улучшает показатели его работы, причем наибольший эффект отмечается в группах VII и VIII. Значительно выраженные в эксперименте нарушения сократительной функции миокарда обожженных крыс уже на 5-й мин гипоксической пробы свидетельствуют об истощении механизмов компенсации работы сердца как следствии тяжелой термической травмы. Нельзя не отметить, что в ходе ожогового шока, в первую очередь, нарушаются процессы расслабления. Вероятно, это связано с большей энергозатратностью процессов расслабления миокарда по сравнению с процессами сокращения. В то же время, нарушение диастолической функции ЛЖ, проявляющееся увеличением диастолического давления левого желудочка и снижением скорости расслабления миокарда левого желудочка, ведет к нарастанию гипоксии, что неотвратимо ведет к усугублению повреждения кардиомиоцитов. В условиях значительного снижения толерантности миокарда крыс к гипоксии развитие диастолической дисфункции замыкает порочный круг. Однако в ряде групп (IV, VII и VIII) значительные изменения показателей работы изолированного сердца происходили лишь к 15-й мин гипоксической пробы, что свидетельствует об эффективности защиты миокарда крыс от повреждения в ходе ожогового шока и увеличении толерантности миокарда к гипоксии, а значит и уменьшению выраженности диастолической дисфункции.

Тяжелый ожог вызывает значительные изменения в организме – от гемодинамических сдвигов и гемоконцентрации до повреждения органов и тканей продуктами распада клеток [4]. В связи с этим, повреждение сердца является закономерным следствием термической травмы. К основным патогенетическим факторам повреждения сердца следует отнести непосредственное токсическое действие на кардиомиоциты веществ, адсорбирующихся с обожженной поверхности, а также ишемическое повреждение миокарда в целом как следствие нарушения кислородтранспортной функции крови, неполноценной диастолы и повышенной нагрузки на сердечную мышцу при значительных гемодинамических нарушениях. Эти повреждения и обусловливают нарушение сократительной функции миокарда и повышение его чувствительности к гипоксии.

Выводы

2. Инфузионная терапия, проводимая в раннем периоде ожоговой травмы, уменьшает повреждение кардиомиоцитов, улучшает как силовые, так и скоростные показатели работы изолированного сердца, приводит к увеличению толерантности кардиомиоцитов к гипоксии.

3. Экспериментально установлено, что оптимальными вариантами инфузионной терапии в раннем периоде ожоговой травмы были комбинации: Стерофундин изотонический + Венофундин, а также Стерофундин изотонический + Гелофузин.

Список литературы

1. Адмакин А.Л. Осложнения ожоговой болезни, их причины и коррекция / А.Л. Адмакин, С.А. Петрачков // II съезд комбустиологов России. Сборник научных трудов. – М., 2008. - С. 97-98.

2. Вазина И.Р. Термическая травма: летальность, причины смерти, диагностические ошибки и ятрогенные осложнения / И.Р. Вазина, С.Н. Бугров, С.А. Бухвалов // II съезд комбустиологов России. Сборник научных трудов. – М., 2008. - С. 11-13.

3. Зильбер А.П. Этюды критической медицины / А.П. Зильбер. – М.: МЕДпресс-информ, 2006. – 568 с.

4. Николаев С.Б. Иммунометаболические эффекты агонистов опиоидных рецепторов при экспериментальной ожоговой травме / С.Б. Николаев, Н.А. Быстрова, Ю.Д. Ляшев // Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». – 2005. - № 3. – С. 16-23.

5. Fallen E.T. Apparatus for study of ventricular function and metabolism in the isolated rat / E.T. Fallen, W.G. Elliott, R. Gorlin // J. Appl. Physiol. – 1967. – Vol. 22. - № 4. - Р. 836-839.

Сведения об авторах:

Долгих Владимир Терентьевич – доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой патофизиологии с курсом клинической патофизиологии Омской государственной медицинской академии, тел. раб.: 8(3812)23-03-78, e-mail: prof_dolgih@mail.ru

Гирш Андрей Оттович – доктор медицинских наук, профессор кафедры анестезиологии, реанимации и интенсивной терапии Омской государственной медицинской академии, тел. раб.: 8(3812)23-03-78, e-mail: agirsh@mail.ru

Гольдзон Марина Александровна – ординатор кафедры госпитальной терапии Омской государственной медицинской академии, тел.: 8(904)329-46-50; e-mail: magi-net@rambler.ru

Материал поступил в редакцию 09.02.2010 г.

УДК: 616.72-002:616-092.9

© С.В. Белова,2010

Моделирование экспериментального артрита

С.В. Белова

Федеральное государственное учреждение «Саратовский Научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Росмедтехнологий», г. Саратов, Россия
Белова С.В. Моделирование экспериментального артрита // Профилактическая и клиническая медицина. – 2010. - № 2 (35). – С.

Федеральное государственное учреждение «Саратовский Научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Росмедтехнологий», Россия, 410002, г. Саратов, ул. Чернышевского, д. 148. Тел.: 8(845)223-04-13. Эл. адрес: sarniito@yandex.ru

Резюме: Показана возможность моделирования экспериментального ревматоидного артрита с помощью нового способа (Патент РФ №2351021). Сопоставимость клинических проявлений, гематологических, цитологических, биохимических и гистоморфологических изменений у животных и больных ревматоидным артритом, а также надежность и оперативность адекватного воспроизведения данной патологии позволяют рекомендовать новую модель для изучения патогенеза, совершенствования методов диагностики и апробации различных схем медикаментозной и немедикаментозной терапии ревматоидного артрита.

Ключевые слова: ревматоидный артрит; патогенез; диагностика и лечение.

Цель исследования. Разработка нового способа моделирования экспериментального артрита у кроликов.

Материал и методы исследования. Экспериментальное исследование выполнено на 64 кроликах породы «Шиншилла Русская», весом 3,0-3,6 кг. Из них у 30 особей моделирование артрита осуществлялось по новому способу [1] (опытная группа), у 24 - по методу Pettipher E.R. с соавт., (1988) [6] (группа сравнения), 10 интактных (здоровых) кроликов составили группу контроля.

Моделирование экспериментального артрита по предлагаемому способу осуществлялось путем подкожного введения 4 мг антигена - овальбумина в 1 мл полного адъюванта Фрейнда в две точки (латерально и медиально) опытного коленного сустава. После этого в обработанную 5%-ным раствором йода краевую вену уха кролика вводился папаин в дозе 10 мг/кг массы тела. После проведения манипуляций места инъекций заклеивались бактерицидным пластырем. Затем на 12-е сутки после начала иммунизации стерильно в опытный коленный сустав животного вводилось 5 мг овальбумина в 1 мл физиологического раствора. Через 2-3 суток после этого наблюдалась картина выраженного артрита.

Выведение животных из эксперимента осуществлялось с помощью внутривенного введения в краевую вену уха 1%-ного раствора промедола в дозе 1 мл/кг массы тела животного. Все эксперименты на животных проводились в соответствии со стандартами Этического комитета и Хельсинкской декларации 1983 г.

Подтверждение формирования моделей экспериментального артрита проводилось с помощью клинических, инструментальных и лабораторных методов исследования. Клинические методы предусматривали осмотр, оценку состояния и поведения животного, определение массы тела животных, пальпацию и измерение окружности и объема движений в обоих коленных суставах. Инструментальные методы включали в себя тепловизионную термографию, объективно оценивающую наличие и выраженность воспалительных процессов в тканях коленных суставов животных. Лабораторные исследования состояли из гематологических (определение скорости оседания эритроцитов - СОЭ, уровня гемоглобина, эритроцитов и лейкоформулы); цитологических (определение общего цитоза и клеточного состава суставного содержимого); биохимических; иммунологических (определение циркулирующих иммунных комплексов) [2] и гистоморфометрических методов. Биохимические методы характеризовали состояние кислотно-основного равновесия по уровню лактата и рН крови, в сыворотке крови, также оценивали метаболизм протеогликанов соединительной ткани по общему содержанию гликозаминогликанов, определяемых по уроновым кислотам и гексозам в сыворотке крови и фракционному составу с выделением их сульфатированных и несульфатированных форм в суставном содержимом коленных суставов [3]. Гистоморфометрическое исследование тканей коленных суставов (синовиальная оболочка, мениски, суставной хрящ, субхондральная кость) подтверждало картину данной патологии [5]. Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием пакета прикладных программ «Medstat», предназначенных для обработки результатов медицинских и биологических наблюдений.

Результаты исследования и их обсуждение. При сравнительном анализе как новой, так и известной модели развивалась классическая картина заболевания с выраженной клинической симптоматикой. У кроликов отмечалось похудание, отказ от еды, пассивность поведения, выпадение волосяного покрова, местная (околосуставная) температурная реакция, что соответствовало и изменениям лабораторных показателей (табл.1).

Таблица 1

Результаты гематологического исследования экспериментальных животных (М±m)

* - достоверная разница (р<0,05) между показателями интактных животных (норма) и животных опытной группы;

** - достоверная разница (р<0,05) между показателями интактных животных и животных группы сравнения;

*** - достоверная разница (р<0,05) между показателями животных опытной группы и группы сравнения.

У кроликов развитие артрита сопровождалось общей активностью воспалительного процесса, которая определялась данными гематологического исследования. При обоих способах моделирования наблюдалось повышение СОЭ, снижение уровня гемоглобина и количества эритроцитов, изменение в лейкоформуле с увеличением количества палочко- и сегментоядерных элементов и моноцитов, уменьшением количества лимфоцитов (табл. 1).

Наличие местной активности воспаления подтверждалось достоверным повышением общего цитоза и изменением качественного состава клеточных элементов суставного содержимого, в котором определялись нейтрофилы, макрофаги, лимфоциты и рагоцитоподобные клетки с характерными включениями в цитоплазме, соответствующие рагоцитам у больных РА [4], причем в опытной группе с новой моделью изменение описанных показателей было более выраженным, чем в группе сравнения (табл. 2).

Таблица 2

Показатели содержимого суставной полости опытного коленного сустава экспериментальных животных (М±m)

* - достоверная разница (р<0,05) между показателями интактных животных (норма) и животных опытной группы;

** - достоверная разница (р<0,05) между показателями интактных животных и животных группы сравнения.
У животных обеих групп имелось нарушение метаболизма протеогликанов, выражавшееся в нарастании уровня гликозаминогликанов сыворотки крови, определяемых по уроновым кислотам (в опытной группе - 2,68±0,08 г·10^-2/л, в группе сравнения - 2,42±0,07 г·10^-2/л при норме 1,69±0,12 г·10^-2/л), а также гликозаминогликанов, определяемых по гексозам (в опытной группе - 4,28±0,10 г·10^-2/л, в группе сравнения - 3,96±0,09 г·10^-2/л при норме 2,15±0,10 г·10^-2/л). При этом имелось снижение общего содержания гликозаминогликанов с одновременным нарастанием количества их сульфатированных фракций в суставном содержимом коленных суставов. Все это говорило о выраженных воспалительно-деструктивных процессах, происходящих в соединительной ткани, изменения которых в опытной группе и группе сравнения были сопоставимы.
Дополнительно выявлялись системные проявления заболевания в виде нарушений кислотно-основного равновесия с существенным статистически достоверным повышением содержания лактата как в опытной группе (19,28±0,30 ммол/л при норме 10,94±0,16 ммол/л), так и в группе сравнения (17,09±0,84 ммол/л), на фоне снижения уровня рН крови в опытной группе до 7,32±0,01 при норме 7,41±0,01, в группе сравнения - до 7,34±0,01. В очаге воспаления кислотно-основное равновесие сдвигалось в сторону закисления с развитием метаболического ацидоза, развивающегося вследствие нарушения окислительно-восстановительных процессов, накопления продуктов пероксидного окисления, а также возникающих электролитных сдвигов. При этом развивающийся в очаге воспаления ацидоз, не являясь фактором, инициирующим воспаление, способствовал сохранению и хронизации воспалительного процесса.

Кроме того, имелось статистически достоверное повышение содержания циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке крови у животных опытной группы (21,20±1,00 у.е.) и группы сравнения (19,70±1,00 у.е.) по сравнению с показателями интактных животных (14,00±0,92 у.е.).

Гистоморфометрическое исследование подтверждало картину данного заболевания у животных, как при моделировании предлагаемым способом, так и при моделировании традиционным способом. При этом имелось утолщение параартикулярных тканей, разволокнение пучков коллагеновых волокон и слабая периваскулярная метахромазия, свидетельствующая о наличии мукоидного набухания - признака дезорганизации соединительной ткани. Определялась умеренно выраженная пролиферация фибробластов и слабая лимфоидноклеточная инфильтрация.

Синовиальная оболочка была утолщена и разрыхлена. Определялась очаговая пролиферация синовиоцитов, выявлялась гиперплазия ворсин и пролиферация крупных молодых пиронинофильных форм фибробластов. Имелись воспалительно-экссудативные признаки - разрыхление поверхностного слоя. Определялся пролиферативный эндоваскулит. Из признаков дезорганизации соединительной ткани выявлялась периваскулярная метахромазия как результат усиленного синтеза гликозаминогликанов фибробластами и синовиоцитами, а также декомпозиции белково-углеводных комплексов основного вещества соединительной ткани. Обнаружен склероз, проявлявшийся периваскулярным фиброзом и уплотнением стромы субинтимального слоя. В менисках выявлялась пролиферация фибробластов, ослабление метахромазии глубоких зон и плазматические клетки.

В суставном хряще имелись дегенеративные изменения, типичные для РА у людей: очаговая потеря наружных слоев поверхностной зоны хряща, очаговое разволокнение поверхностной и частично основной зон, диффузная ортохромазия, свидетельствующая о выходе гликозаминогликанов, потеря хондроцитов и дистрофия оставшихся, что сопровождалось пиронинофилией и повышением активности кислой фосфатазы - маркерного фермента лизосом. Нарушение строения субхондральной кости проявлялось истончением субхондральной костной пластинки и трабекул, что свидетельствовало о потере костного вещества.

Предлагаемая модель РА позволяет формировать данную патологию в более короткие сроки за счет дополнительного использования внутривенного введения протеолитического фермента растительного происхождения папаина, приводящего к деградации белково-углеводных компонентов матрикса соединительнотканных суставных структур, что усиливает их воспалительную деструкцию. Дополнительное внутривенное введение папаина позволяет вводить смесь овальбумина и полный адъювант Фрейнда однократно, в отличие от модели Pettipher E.R. с соавт. (1988), что сокращает количество этапов за счет исключения повторной иммунизации и позволяет осуществлять введение овальбумина в полость коленного сустава на 12-е сутки с начала формирования модели, а не на 19-е, как описано в сравниваемой модели, что приводит к сокращению срока формирования модели до 15-ти суток.

Заключение. Таким образом, сопоставимость клинических проявлений заболевания у животных с артритом и больных РА, а также надежность и оперативность адекватного воспроизведения данной патологии позволяют рекомендовать предлагаемую модель (Патент РФ № 2351021) для изучения патогенеза, совершенствования методов диагностики и апробации различных схем медикаментозной и немедикаментозной терапии РА.

Список литературы

1. Гриневич Ю.А. Определение иммунных комплексов в крови онкологических больных / Ю.А. Гриневич, А.И. Алферов // Лаб. дело. - 1984. - № 8. – С. 493-496.

2. Карякина Е.В. Клиническое значение определения гликозаминогликанов сыворотки крови и синовиальной жидкости при ревматоидном артрите / Е.В. Карякина // Вопр. ревматологии. - 1982. - № 4. – С. 31-34.

3. Насонова В.А. Ревматические болезни. Руководство для врачей / В.А. Насонова, Н.В. Бунчук. - М.: Медицина, 1997. – 35 с.

4. Пат. № 2351021 РФ Способ моделирования экспериментального ревматоидного артрита / С.В. Белова, Е.В. Карякина, Е.А. Кистнер; заявитель и патентообладатель Саратовский Научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии; опубл. 27.03.2009г., Бюл. № 9. – 5 с.

5. Шехтер А.Б. Оценка морфологических проявлений синовита у больных ревматоидным артритом: Методические рекомендации / А.Б. Шехтер, А.А. Крель, З.П. Ращупкин. - М., 1985. – 30 с.

6. Pettipher E.R. Leucocyte infiltration and cartilage proteoglycan loss in immune arthritis in the rabbit / E.R. Pettipher, B. Henderson, S. Moncada, // Br. J. Pharmacol. – 1988. – Vol. 95. - P. 169-176.

Сведения об авторе:

Белова Светлана Вячеславовна - старший научный сотрудник отдела лабораторной и функциональной диагностики Саратовского Научно-исследовательского института травматологии и ортопедии, тел.: 8(845)223-46-68, e-mail: sarniito_bsv@mail.ru

Материал поступил в редакцию 18.05.2010 г.
1295 Тарасов+

УДК: 616.37-089.819843

© А.Н. Тарасов, 2010