Дизрегуляционные нарушения негазообменных функций легких при дисфункции нигростриатных структур мозга и их медиаторных систем Тимофеева Марина Рудольфовна

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор литературы 17

1.1 Негазообменные функции легких: структура и механизмы регуляции в норме и патологии 17

1.2. Роль ГАМКергической, глутаматергической, дофаминергической систем в дизрегуляционной патологии 45

1.3. Нигростриатная система: морфофункциональная организация. Патофизиология паркинсонизма 54

Глава 2. Материалы и методы исследования 62

2.1. Экспериментальные модели нейропатологических процессов: методы воздействия на структуры мозга и нейромедиаторные системы .62

2.2. Методы исследования сурфактантной системы легких 67

2.3. Метод исследования водного баланса и кровенаполнения легких 73

2.4. Методы исследования системы гемостаза 74

2.5. Методы исследования свободно–радикальных процессов в легких 74

2.6. Методы статистического анализа 76

Глава 3. Негазообменные функции легких при дисфункции нигростриатных структур мозга .79

3.1. Негазообменные функции легких при односторонней имплантации нанопорошка металлического кобальта в чёрную субстанцию мозга 79

3.2. Негазообменные функции легких при нейроиммунном воздействии на чёрную субстанцию мозга 89

3.3. Негазообменные функции легких при односторонней имплантации нанопорошка металлического кобальта в область стриатума 93

3.4. Негазообменные функции легких при односторонней имплантации нанокобальта в область стриатума в условиях системного введения амантадина 99

Глава 4. Негазообменные функции легких при дисфункции чёрной субстанции в условиях гамкергической медиации структур нигрального эфферента .108

4.1. Негазообменные функции легких при односторонней имплантации нанокобальта в чёрную субстанцию в сочетании с билатеральным введением ГАМК в область центрального ядра амигдалы .108

4.2. Негазообменные функции легких при односторонней имплантации нанокобальта в чёрную субстанцию в сочетании с билатеральным введением ГАМК в область дорсомедиального ядра таламуса 115

4.3. Негазообменные функции легких при односторонней имплантации нанокобальта в чёрную субстанцию в сочетании с билатеральным введением ГАМК в область ретикулярного гигантоклеточного ядра ствола мозга 120

Глава 5. Негазообменные функции легких при дисфункции нигростриатных структур в условиях ишемии головного мозга 127

5.1. Негазообменные функции легких при десятидневной неполной глобальной ишемии головного мозга .127

5.2. Негазообменные функции легких при односторонней имплантации нанокобальта в чёрную субстанцию в условиях ипсилатеральной окклюзии общей сонной артерии .133

5.3. Негазообменные функции легких при односторонней имплантации нанокобальта в область стриатума в условиях ипсилатеральной окклюзии общей сонной артерии 139

Глава 6. Негазообменные функции легких при дисфункции гамкергической и глутаматергической системы 148

6.1. Негазообменные функции легких при церебровентрикулярном введении ГАМК .148

6.2. Негазообменные функции легких при церебровентрикулярном введении L–глутамата 152

Глава 7. Негазообменные функции легких при дисфункции дофаминергической системы 158

7.1. Негазообменные функции легких при церебровентрикулярном и системном введении допамина .158

7.2. Негазообменные функции легких при воспроизведении нейродегенерации чёрной субстанции мозга введением нейротоксина 6–OHDA 168

7.3. Негазообменные функции легких в условиях фармакологической блокады D2–рецепторов галоперидолом 175

Глава 8. Обсуждение результатов 183

Заключение 215

Выводы 222

Список литературы 225

Приложение 281

• Негазообменные функции легких: структура и механизмы регуляции в норме и патологии
• Негазообменные функции легких при односторонней имплантации нанопорошка металлического кобальта в область стриатума
• Негазообменные функции легких при односторонней имплантации нанокобальта в область стриатума в условиях ипсилатеральной окклюзии общей сонной артерии
• Негазообменные функции легких в условиях фармакологической блокады D2–рецепторов галоперидолом

Введение к работе

Актуальность проблемы

Значимым достижением современной науки является определение
генетически детерминированной структурно–функциональной общности

нервной, эндокринной и иммунной систем организма. Одним из проявлений
нарушений функций каждой из интегративных систем выступают

дизрегуляционные висцеропатии (Г.Н. Крыжановский и соавт., 2010; А.А. Кубатиев, В.Б. Симоненко, 2014; М.А. Самотруева и соавт., 2017).

Согласно теории генераторных и системных механизмов нервных расстройств дизрегуляционная патология возникает как при выпадении контролирующих механизмов, так и при их патологическом изменении и усилении, являясь основой формирования нейропатологических синдромов. Кроме того, в контексте данной теории нейрогенные расстройства могут быть результатом хронического и усиленного воздействия нейромедиаторов, а также следствием недостаточности органных механизмов ауторегуляции и резистентности и их взаимодействия (Е.И. Гусев, Г.Н. Крыжановский, 2009).

По данным литературы, патология мозга характеризуется высокой степенью вовлечённости в нейропатологический процесс системы внешнего дыхания (Р.В. Трушникова и соавт., 2017; Ю.А. Чурляев, Л.Ю. Редкокаша, 2006; А. 2008; Sedy et al., 2015; C.F. Su et al., 2012). Учитывая зависимость эффективности работы системы внешнего дыхания как от газообменной, так и негазообменных функций легких, актуальность и практическую значимость приобретают исследования, связанные с изучением патогенеза дизрегуляционных пневмопатий.

При дисфункции нигростриатных структур мозга дыхательные расстройства могут быть связаны с изменением эфферентных потоков от чёрной субстанции и стриатума к ядрам бульбарного дыхательного центра (Л.В. Глущенко и соавт., 1999; Н.А. Меркулова и соавт., 2004). Регуляторные стриатониграль-ные ГАМКергические влияния, по мнению учёных, модулируют активность

нигростриатной дофаминергической и кортикостриатной глутаматергической систем (Е.И. Гусев, Г.Н. Крыжановский, 2009; J.M. C.R. , 2007). Чёрная субстанция, как отмечено, является одним из основных источников ГАМК миндалевидного комплекса, аксоны ГАМК нейронов структуры формируют нигроталамические и нигроретикулярные проекции (А.И. Горбачевская, 2016; А.И. Горбачевская, О.Г. Чивилёва, 2003; M. et al., 2014; E. Rinvik et al., 1976). Вместе с тем, исследований, позволяющих определить приоритетные направления нарушений негазообменных функций легких при дисфункции чёрной субстанции, стриатума и ГАМК медиации структур нигрального эфферента ранее не проводилось.

В силу высокой функциональной активности и уникальной нейромедиа-торной организации нейроны чёрной субстанции и стриатума обладают особой чувствительностью к гипоксии и окислительному стрессу (Ю.Г. Васильев и соавт., 2008; H. 2012; H. 2010). Однако остается неясным, как отразится ишемическое повреждение головного мозга на негазообменных функциях легких при дисфункции нигростриатных структур. Неизбежным результатом церебральной гипоксии является изменение содержания в нервной ткани и ликворе тормозных и возбуждающих нейротрансмит-теров (В.А. Сафонов, 2006; T.R. et al., 2011; E. et al., 2015; M. et al., 2012) и формирование патологических типов дыхания (М.А. Лебедева и соавт., 2013; И.А. Тараканов и соавт., 2003 и 2013; E. Cinelli et al., 2014; H. B. Hoop, 1991). Тем не менее, вопрос о состоянии метаболических функций легких при нейромедиаторном дисбалансе ГАМК и глутамата до настоящего времени не изучен.

Дизрегуляция нигростриатных структур и нейромедиаторных систем, прежде всего, проявляется развитием болезни Паркинсона (Г.Н. Крыжановский и соавт., 2002). В основе патогенеза болезни Паркинсона лежит селективное повреждение и прогрессирующая гибель дофаминсинтезирующих нейронов чёрной субстанции (В.Г. Кучеряну и соавт., 2012; D.W. 2012; C. et al., 2015; Q.S. et al., 2017). Критическое снижение

нейротрансмиссии дофамина в стриатуме выступает триггерным механизмом дезинтеграции холин–, глутамат–, ГАМКергической систем. Известно, что клиническая картина заболевания включает в себя не только характерные моторные симптомы, но и комплекс немоторных расстройств (А.М. Вейн, 2003; S. 2016). Со стороны системы внешнего дыхания отмечается развитие пневмоний; висцеральные дисфункции проявляются в изменениях биомеханики дыхания (О.С. Левин, Н.В. Федорова, 2012; J.H. 2011; S.M. 2014). Однако вопрос о сопряженности нейродегенера-ции чёрной субстанции и нарушений нереспираторных функций легких на сегодняшний день остается открытым. Серьезной проблемой является развитие вторичного паркинсонизма у больных при приеме нейролептиков (M. et al., 2016). Считается, что антипсихотическое действие галоперидола связано с блокадой дофаминовых рецепторов лимбических структур мозга, тогда как двигательные проявления недостаточности экстрапирамидной системы обусловлены ингибированием D₂–рецепторов нигростриатных нейронов (К.С. Раевский и соавт., 1996). Имеющиеся экспериментальные данные свидетельствуют об участии дофаминергических механизмов в регуляции внешнего дыхания (I. et al., 2002; Y.G. N. et al., 2012). Поэтому важное практическое значение приобретает комплексный анализ негазообменных функций легких с признаками дизрегуляционной пневмопатии при дисфункции нигростриатной дофаминергической системы.

В современной литературе представлен фактический материал о существовании многозвеньевой иерархической системы нейрогуморального контроля метаболизма сурфактанта и водного баланса легких, в которой уровни регуляции представлены гипоталамусом и лимбическими структурами мозга (В.И. Крючкова и соавт., 1993 и 2001; С.А. Лукина, 2007; М.А. Уракова и соавт., 2004). Особенностью их нейронной организации является высокая конвергентная и дивергентная емкость с наличием множества афферентных и эфферентных проекций, что обуславливает включение лимбических структур не только в межсистемную координацию и регуляцию висцеральных функций,

но и тесное взаимодействие с чёрной субстанцией и стриатумом. Кроме того,
установлена «роль лимбико–диэнцефальной дизрегуляции в патогенезе
расстройств метаболических функций легких» (С.А. Лукина, 2011). В связи с
этим, изучение патогенетических аспектов нарушений негазообменных
функций легких при дисфункции нигростриатных структур и дофамин–,
ГАМК–, глутаматергической систем, безусловно, важно не только для развития
теоретической базы фундаментальных исследований по проблеме

дизрегуляционной патологии, но и для понимания механизмов дизрегуляцион-ных висцеропатий при паркинсонизме с целью дальнейшей разработки практических рекомендаций по коррекции дыхательной недостаточности в генезе заболевания, что и определило проблематику нашей работы.

Цель исследования

Целью комплексного экспериментального исследования явилось

установить закономерности дизрегуляционных расстройств негазообменных функций легких при дисфункции нигростриатных структур мозга, нейромедиа-торных дофамин–, ГАМК–, глутаматергической систем и их сочетании с анализом эффективности механизмов компенсации нарушенных функций.

Задачи исследования:

1. Установить роль дисфункции чёрной субстанции и дисфункции
стриатума в механизмах формирования дизрегуляционной пневмопатии.

2. Выяснить значение ГАМК медиации в амигдалярных, таламических и
стволовых структурах нигрального эфферента в патогенезе расстройств
негазообменных функций легких.

1. Определить роль ишемии головного мозга в патогенезе нарушений негазообменных функций легких при дисфункции нигростриатных структур.

2. Изучить изменения негазообменных функций легких в условиях дисбаланса ГАМК–, глутамат–, дофаминергической систем.

5. Провести сравнительный анализ нарушений негазообменных функций легких в условиях дисфункции дофаминергической нигростриатной системы.

6. Оценить особенности интеграции негазообменных функций легких при дисфункции нигростриатных структур и их дофамин–, ГАМК–, глутаматергической систем.

Научная новизна

Впервые проведена комплексная оценка метаболизма и биофизических свойств сурфактанта, водного баланса и кровенаполнения легких, параметров коагуляционного гемостаза и фибринолитической активности крови, свободно– радикальных процессов в легочной ткани при дизрегуляции нигростриатных структур мозга и разномодальной медиаторной нейротрансмиссии. Раскрыты звенья патогенеза, лежащие в основе расстройств негазообменных функций легких при дисфункции чёрной субстанции, стриатума и дофамин–, ГАМК–, глутаматергической систем. Сформулирована концепция формирования дизрегуляционной пневмопатии с анализом эффективности саногенетических механизмов, реализуемых в легких, при дисфункции нигростриатных структур мозга и их медиаторных систем.

Впервые детально изучена роль чёрной субстанции и стриатума в патогенезе дизрегуляционной пневмопатии. Показана однотипность нарушений и выявлены ведущие факторы, определяющие изменения негазообменных функций легких при дисфункции нигростриатных структур мозга. Установлено, что при патологической активации чёрной субстанции приоритетным является формирование сурфактантопатии. Выявлена сопряженность перестройки метаболизма фосфолипидов, органной гипергидратации, повышения коагуляционного потенциала артериальной крови с интенсификацией процессов перекисного окисления липидов в легочной ткани. Определено, что при дисфункции стриа-тума ведущим звеном патогенеза выступает развитие гипергидратации легких.

Впервые показано, что введение ГАМК в центральное ядро амигдалы, дорсомедиальное ядро таламуса и ретикулярное гигантоклеточное ядро ограни-

чивает расстройства негазообменных функций легких, индуцированные активацией чёрной субстанции с сохранением дизрегуляции коагуляционного потенциала крови в системе малого круга кровообращения. Повышение дофа-минергической нейротрансмиссии в условиях системного введения амантадина устраняет гипергидратацию легких при сохранении дизрегуляционных нарушений метаболизма сурфактанта, индуцированных дисфункцией стриатума.

Впервые определено, что ишемия головного мозга усугубляет дизрегуля-ционные расстройства негазообменных функций легких, индуцированные активацией чёрной субстанции. Снижается поверхностная активность выстилающего комплекса альвеол, возрастает интенсивность процессов липоперок-сидации и фосфолипазного гидролиза, повышается коагуляционный потенциал артериальной крови при низкой способности макрофагов к фагоцитозу.

Впервые доказано, что нейромедиаторный дисбаланс, индуцированный многократным введением ГАМК и глутамата в боковой желудочек мозга, проявляется в противоположно направленных изменениях негазообменных функций легких и в разной эффективности механизмов компенсации нарушенных функций. Повышение нейротрансмиссии ГАМК приводит к снижению продукции фосфолипидов и поверхностной активности сурфактанта, восстановлению коагуляционного потенциала крови в системе малого круга кровообращения при сохранении баланса про– и антиоксидантов в легочной ткани. В условиях нейротрансмиссии глутамата увеличивается продукция поверхностно–активных фосфолипидов при сбалансированности высокого коагуляционно-го и фибринолитического потенциала артериальной крови. При церебровентри-кулярном введении допамина гипоперфузия и гипогидратация легочной ткани сопровождаются гиперкоагуляцией артериальной крови, модификацией спектра фосфолипидов и ухудшением биофизических свойств сурфактанта.

Впервые установлено, что при нейродегенерации чёрной субстанции мозга нейропатологический синдром проявляется в изменении интегративного оптимума негазообменных функций легких. Спецификой дизрегуляционной пневмопатии явилось ухудшение поверхностной активности альвеолярного

комплекса, снижение количества фосфолипидов и холестерина, фракционный
дисбаланс с уменьшением фосфатидилхолина, повышением лизофосфатидил-
холина, сфингомиелина в составе сурфактанта в условиях сочетанной
активации фосфолипазного гидролиза и интенсификации процессов

перекисного окисления липидов, гиперкоагуляция артериальной крови и угнетение системы фибринолиза.

Научная и практическая значимость

Полученные новые данные о механизмах и общих закономерностях расстройств негазообменных функций легких при дисфункции нигростриатных структур мозга и их дофамин–, ГАМК–, глутаматергической систем позволили сформулировать целостное представление о роли чёрной субстанции, стриату-ма и нейромедиаторных систем в патогенезе нарушений негазообменных функций легких, что углубляет и расширяет современные представления о системных механизмах формирования дизрегуляционных пневмопатий и вносит значительный вклад в фундаментальные исследования по изучению проблемы дизрегуляционной патологии и механизмах её компенсации.

Выявленные закономерности нарушений негазообменных функций легких закладывают фундамент для обоснования комплексной патогенетической терапии расстройств функции внешнего дыхания у пациентов с болезнью Паркинсона и нейролептическим паркинсонизмом, а также являются теоретической базой для разработки практических рекомендаций по проведению научно–обоснованных мер коррекции и профилактики дыхательной недостаточности при вовлечении в патологический процесс нигростриатных структур мозга. Результаты исследований открывают путь для оптимизации подходов к фармакологической коррекции расстройств метаболических функций легких при нейросоматической патологии, включающей основным звеном патогенеза дисбаланс дофамин–, ГАМК– и глутаматергической систем.

Способы моделирования нейропатологических процессов при воздействиях на чёрную субстанцию, стриатум и нейромедиаторные системы могут

быть использованы в качестве экспериментальных моделей для изучения вегетативно–висцеральных расстройств при дисфункции нигростриатных структур, дофамин–, ГАМК–, глутаматергической систем и их сочетании в практике дальнейших научных изысканий.

Внедрение в практику

Данные об особенностях расстройств негазообменных функций легких при дисфункции нигростриатных структур мозга и их медиаторных систем внедрены в учебный процесс на кафедрах ФГБОУ ВО «Ижевская государственная медицинская академия»: патологической физиологии; нормальной физиологии; психиатрии, наркологии и медицинской психологии; неврологии, нейрохирургии и медицинской генетики, а также на кафедре нормальной и патологической физиологии с курсом гигиены ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва». Нейротоксическая модель, основанная на введении в чёрную субстанцию мозга 6–OHDA, моделирование нейролептического паркинсонизма и нейроиммунной патологии, способы фармакологического воздействия на нейромедиаторные системы, используемые в экспериментальных исследованиях, внедрены в научную работу кафедры патологической физиологии ФГБОУ ВО ИГМА Минздрава России и научно–исследовательскую работу магистрантов в Институте естественных наук ФГБОУ ВО «УдГУ».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Дисфункция чёрной субстанции и дисфункция стриатума при формировании очага патологической активности сопровождаются увеличением продукции и дисбалансом фосфолипидов сурфактанта с ухудшением его поверхностно–активных свойств, гипергидратацией легких, разнонаправленными изменениями коагуляционного потенциала крови и процессов свободно– радикального окисления в легочной ткани.

2. ГАМК медиация структур нигрального эфферента ограничивает продукцию фосфолипидов и оптимизирует поверхностную активность выстилающего комплекса альвеол с сохранением дизрегуляции коагуляционно-го потенциала крови в системе малого круга кровообращения. Введение амантадина, по сравнению с активацией стриатума без фармакологических воздействий, приводит к гипогидратации легких, повышению коагуляционного и фибринолитического потенциала артериальной крови.

3. Расстройства негазообменных функций легких, индуцированные дисфункцией нигростриатных структур, усугубляются в условиях ишемии головного мозга, что проявляется в ухудшении поверхностно–активных свойств сурфактанта, гиперкоагуляции артериальной крови, интенсификации фосфолипазного гидролиза и процессов липопероксидации в легочной ткани.

4. Дисбаланс ГАМК–, глутамат–, дофаминергической систем вызывает
расстройства негазообменных функций легких с противоположно
направленными изменениями метаболизма сурфактанта, водного баланса и
гемостазконтролирующей активности легких при церебровентрикулярном
введении ГАМК и глутамата.

5. Нейродегенерация чёрной субстанции характеризуется формированием нейропатологического синдрома, проявлениями которого выступают расстройства метаболизма сурфактанта и динамического равновесия коагуляционной и фибринолитической активности крови, дисбаланс про- и антиоксидантов с нарушением интегративного оптимума негазообменных функций легких. При введении галоперидола уменьшение продукции фосфолипидов сурфактанта сочетается с гипогидратацией и гипоперфузией легочной ткани.

6. Дисфункция нигростриатных структур мозга и их нейромедиаторных механизмов сопровождается дизрегуляционными нарушениями негазообменных функций легких с различной эффективностью реализуемых саногенетических программ.

Достоверность полученных результатов, личное участие автора

Достоверность полученных научных результатов и обоснованность выводов базируются на достаточном объеме экспериментальных исследований, использовании методов, адекватных поставленным целям и задачам, обработкой результатов современными методами многомерного статистического анализа на основе программ Statistica 6.0, SPSS 19 for Windows. Представленные в работе данные получены лично автором или при его непосредственном участии во всех этапах экспериментальных исследований, а также аналитической обработки и анализа результатов, отраженных в написанных статьях. Автором самостоятельно проанализирована литература по профилю диссертационного исследования и единолично написана диссертация.

Апробация работы

Материалы диссертации обсуждены и представлены на II Международной конференции «Патофизиология и современная медицина» (Москва, РУДН, 2004), IV конференции иммунологов Урала (Уфа, 2005), VI Российской конференции «Нейроиммунопатология» (Москва, 2010), иммунологическом форуме (Нижний Новгород, 2013), Всероссийской конференции с международным участием «Нейрохимические механизмы формирования адаптивных и патологических состояний мозга» (Санкт–Петербург, 2014), VIII Российской конференции по Нейроиммунопатологии с международным участием (Москва, 2014), 4th European Conference on Biology and Medical Sciences «East West» Association for Advanced Studies and Higher Education GmbH (Vienna, 2015), VIII, IX, X и XI международных конгрессах «Нейронаука для медицины и психологии» (Судак: 2012, 2013, 2014, 2015), XV Всероссийском научном форуме с международным участием им. академика В.И. Иоффе (Санкт–Петербург, 2015), международной конференции «Системные механизмы регуляции функций организма: норма и патология» (Ижевск, 2015), Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы физиологии высшей нервной деятельности, сенсорных и висцеральных систем» (Санкт–Петербург, 2015), XIII Всероссий-

ской школе–семинаре с международным участием «Экспериментальная и клиническая физиология дыхания» (Санкт–Петербург, 2016), Российской научно–практической конференции «Фундаментальные и клинические аспекты нейродегенеративных заболеваний» (Ижевск, 2017).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 44 научные работы, в том числе 19 – в журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ и 2 – в иностранных изданиях.

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 286 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов собственных исследований (5 глав), обсуждения полученных результатов и выводов, приложения. Список литературы включает 210 отечественных и 308 зарубежных источников. Иллюстрации представлены 30 таблицами и 38 рисунками.

6–OHDA В ЧЁРНУЮ

СУБСТАНЦИЮ (SNC), (n = 9)

(в/брюшинно), (n = 14)

(в/брюшинно)

СТРИАТУМА (n = 13)

(n = 15)

АКТИВАЦИЯ ЧЁРНОЙ

(SNR ), (n = 20)

Односторонняя окклюзия общей сонной артерии (n = 13)

(n = 19)

ВВЕДЕНИЕ ДОПАМИНА (в/брюшинно), (n = 9)

АНТИНИГРАЛЬНЫХ АНТИТЕЛ (n = 12),

полученных при иммунизации кроликов (n=2)

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОСНОВНЫЕ ЭФФЕРЕНТЫ ЧЁРНОЙ СУБСТАНЦИИ

ГАМК (n = 9)

ГИГАНТОКЛЕТОЧНОЕ ЯДРО (n=10)

L-ГЛУТАМАТА (n = 8)

ДОПАМИНА (n = 9)

ЯДРО ТАЛАМУСА (n= 11)

АМИГДАЛЫ (n = 9)

^

^

_T

_T

_T

ФЛ, ХоЛ;

фракции ФЛ: ФХ, лизоФХ,

Сф, ФЭА, ФС, ФИ, ФК;

- фосфолипаза А2;

Поверхностное натяжение БАС: -статическое; -минимальное; -максимальное; -ИС по Clements;

- кровенаполнение;
-общая жидкость;

-экстраваскулярная жидкость;

- сухой остаток;

(артериальная и венозная кровь):

- АЧТВ, ПВ;

- XIIа-зависимый

фибринолиз;

клеточный состав БАС; -фагоцитарный индекс;

фагоцитарное число;

ПОЛ: МДА; каталаза;

Рисунок 2 — Структура экспериментального исследования.

При оценке локомоторной активности у опытных животных были выявлены признаки дофаминовой недостаточности, что проявилось в уменьшении на 87% числа локомоций и вертикальных стоек через 30 дней после введения 6–OHDA и расценивалось нами как проявление симптомов экспериментального паркинсонизма.

4. Селективную блокаду дофаминовых D₂–рецепторов осуществляли
введением галоперидола (Гедеон Рихтер, Венгрия): ежедневно, 2 недели, 0,5
мг/кг, в/брюшинно. Нейролептическую каталепсию оценивали по времени
нахождения крысы в положении на опоре, с удержанием передних лап на
горизонтальной перекладине (Э.А. Манвелян, М.Д. Булгакова, 2011; А.С.
et al., 2013). Средняя продолжительность каталепсии у крыс состави
ла: в 1 сутки 55 ± 7 сек, на 7 сутки – 210 ±10 сек и 14 сутки – 260 ± 8 сек, что
отражало развитие нейролептического паркинсонизма в эксперименте.

5. Стимуляцию дофаминовых рецепторов и блокаду NMDA–рецепторов
глутамата выполняли введением амантадина (amantadine, ПК–Мерц, Мерц
Фарма, Германия. Справочник Видаль, 2015): через день, в течение двух
недель, в/брюшинно, в дозе 1 мг/кг.

6. Дисбаланс нейромедиаторных систем моделировали введением в
боковой желудочек мозга в 5 мкл изотонического раствора натрия хлорида
ГАМК (4––aminobutyric acid, Acros) в дозе 20 мкМ или L– глутамата
(L–Glutamic acid, Switzerland, Fluka) в дозе 10 мкМ, через день, две недели
посредством имплантированных канюль по стереотаксическим координатам:
P = 0,8; L = 1,5; V = 3,6.

7. В качестве агониста дофаминовых рецепторов и их эндогенного лиганда
производили введение допамина (Dopamine; Биохимик, Россия) в дозе 1,6 мкМ
в 5 мкл изотонического раствора натрия хлорида церебровентрикулярно через
день, три недели или в/брюшинно в 1 мл – ежедневно, две недели.

В качестве контроля выступали интактные (n = 21) и ложнооперированные (n = 88) крысы, интактные (n = 2) кролики. По окончании опытов проводили гистологический контроль локализации кобальта и канюль в структурах мозга.

Комплексное исследование негазообменных функций легких 1. Исследования сурфактантной системы легких. После экспериментальных воздействий наркотизированным крысам выполняли торакотомию и извлекали бронхо–легочный комплекс, предварительно наложив зажим на трахею для исключения попадания крови в дыхательные пути. О состоянии сурфактантной системы судили по исследованию бронхоальвеолярной жидкости. Легкие промывали изотоническим раствором натрия хлорида, получали бронхоальвео-лярные смывы (БАС) в объеме 28 – 31мл и проводили их центрифугирование. Биофизические методы. Поверхностную активность БАС оценивали методом Вильгельми. Смыв помещали в тефлоновую кювету с подвижным барьером для формирования монослоя сурфактанта на границе раздела фаз жидкость–воздух и способом отрыва пластинки измеряли статическое поверхностное натяжение (ПН). Далее в динамике сжатия и растяжения поверхности мономолекулярной пленки от 20% до 100% первоначальной площади определяли минимальное ПН и максимальное ПН с последующим расчетом индекса стабильности (ИС) альвеол по J. Clements (В.А. Березовский, В.Ю. Горчаков, 1982).

Биохимические методы. Количество фосфолипидов (ФЛ) определяли по уровню неорганического фосфора (Ф.И. Комаров и соавт., 1981), холестерина (ХоЛ) – энзиматическим колориметрическим методом (диагностикум Холесте-рин–11/21/31–Витал, СПб). Липиды экстрагировали смесью Блюра – для выделения общих фосфолипидов или реактивом Фолча – для анализа их фракций. Фракционирование ФЛ проводили методом тонкослойной хроматографии в стеклянных камерах в системе растворителей: хлороформ: метанол: уксусная кислота: вода (60:50:1:4) на пластинах с УФ индикатором (Merсk, Германия), (И.П. Кондрахин, 2004; S.A. Bhawani et al., 2010). Хроматограммы проявляли парами кристаллического йода, отдельные фракции идентифицировали с помощью «свидетелей» – стандартных растворов фосфолипидов (Sigma) и сканировали на денситометре «Сорбфил» (Россия). Денситограммы обрабатывали на базе программного обеспечения «Sorbfil TLC Videodensitometer» и устанавливали процентное содержание фосфатидилхолина (ФХ), лизофосфати-

дилхолина (лизоФХ), сфингомиелина (Сф), фосфатидилэтаноламина (ФЭА), фосфатидилсерина (ФС), фосфатидилинозитола (ФИ), фосфатидной кислоты (ФК); рассчитывали индексы ФХ/лизоФХ и ФХ/Сф. Активность фосфолипазы А₂ (ФлА₂) исследовали по количеству жирных кислот, отщепившихся в результате фосфолипазного гидролиза (С.А. Тужилин и соавт., 1975). Цитологические методы. Изучали клеточный состав БАС и фагоцитарную активность макрофагов в мазках, окрашенных по Романовскому–Гимзе (К.С. Голохваст, В.В. Чайка, 2011; Е.С. Лебедева и соавт., 2015). В качестве объекта фагоцитоза использовали частицы монодисперсного латекса (1,5мкм) в виде 10% полистирольной суспензии (Россия).

2. Исследование водного баланса и кровенаполнения легких. Водный
баланс оценивали гравиметрическим методом Gaar K.A. в модификации А.В.
Бобрикова (1999). Определяли содержание гемоглобина в крови и гомогенате
легочной ткани (навеска 100 мг) гемиглобинцианидным методом (Диагем–Т,
диагностикум НПО «Ренам», Москва), а также вес сердца, влажных и
высушенных легких с последующим расчетом кровенаполнения легких,
содержания общей и экстраваскулярной жидкости, «сухого остатка».

3. Методы исследования системы гемостаза. Гемостазиологические
параметры исследовали в притекающей к легким венозной и оттекающей от
них артериальной крови с использованием диагностических наборов реагентов
НПО «Ренам» (Москва). Отбор проб крови осуществляли в вакутейнеры путем
пункции правых и левых отделов сердца (А.Г. Васильев и соавт., 2014). На
турбидиметрическом гемокоагулометре CGL 2110 “Solar” (Беларусь) серией
тестов (З.С. Баркаган, А.П. Момот, 2008) определяли активированное частичное
тромбопластиновое время (АЧТВ–тест) и протромбиновое время (ПВ; Тромбо-
пластин, Диагем–П). Фибринолитический потенциал крови изучали в тесте
ХIIа–зависимый фибринолиз. По каждому параметру рассчитывали артерио–
венозный коэффициент.

4. Методы исследования свободно–радикальных процессов. Интенсивность
процессов свободно–радикального окисления оценивали в гомогенате ткани

легкого по концентрации вторичных продуктов ПОЛ – малонового диальдегида (МДА; реагенты ТБК Агат, «Агат–Мед», Москва), определяемого в реакции с тиобарбитуровой кислотой (К. et al., 1992) и по активности каталазы (М.А. Королюк и соавт., 1988).

Методы статистического анализа

Аналитическая обработка полученных результатов выполнена на основе пакета программ Statistica 6.0, SPSS 19 for Windows (С. Гланц, 1998; А. Насле-дов, 2013). Первоначальную оценку характера распределения параметров устанавливали с помощью критерия Шапиро–Уилка. Проверку статистических гипотез в группах проводили с использованием непараметрического критерия U–Манна–Уитни, а также процедуры Тьюки. Центральные параметры групп сравнивали с помощью Н – критерия Краскела–Уоллиса ANOVA. Взаимосвязь между парами дискретных количественных признаков устанавливали в зависимости от нормальности распределения, используя ранговый коэффициент корреляции Спирмена (r_s) и метод факторного анализа. Процедура факторного анализа включила анализ главных компонент с полной, объясненной дисперсией параметров и вращение методом Варимакс с нормализацией Кайзера. Для анализа взаимосвязи между одним признаком, выступающим в роли зависимого, и множеством независимых переменных, использовали множественный регрессионный анализ с пошаговым алгоритмом включения и исключения предикторов. Результаты представлены в виде медианы, нижнего и верхнего квартиля (25 и 75 процентили) – (Median (Q₁–Q₃)) и «среднего арифметического и стандартной ошибки среднего» – (M±m), (Т.А. Ланг, М. Сесик, 2016). Статистически достоверным считали уровень значимости p < 0,05, p < 0,01.

Негазообменные функции легких: структура и механизмы регуляции в норме и патологии

Оптимум функционирования системы внешнего дыхания определяется интеграцией респираторной и нереспираторных функций легких [22, 23, 200]. Важнейшими негазообменными функциями является активное участие легких в метаболизме липидов сурфактанта, синтезе про– и антикоагулянтов, регуляции водного баланса и региональной гемодинамики, механизмах врожденного и адаптивного иммунитета. В более широком аспекте установлена роль легких в белковом, жировом и углеводном обмене, функционировании обонятельного анализатора, голосообразовании, влаговыделении, терморегуляции, детоксикации [72, 77, 107, 132, 168, 175, 389, 410]. Интенсивно протекают в легочной ткани процессы свободно–радикального окисления [139].

Известно, что легкие обладают огромной площадью поверхности сосудистого эндотелия, где происходит синтез, депонирование, инактивация и стимуляция высвобождения целого спектра биологически активных субстанций [503]. Показана роль легких в метаболизме биогенных аминов (катехоламины, серотонин, ацетилхолин), пептидов (брадикинин, ангиотензин I), компонентов свертывающей и фибринолитической системы крови, естественных антикоагулянтов, вазоактивных веществ (оксид азот, простациклин (PGI2), простагландины (Е1, Е2, F2a), натрийуретический пептид–С, лейкотриены, эндотелин–1, гидроксиэйкозатетраеновая кислота (20–НЕТЕ), тромбоксан А2), гормонов (вазопрессин, кортизол, тироксин) [68, 72, 106, 168, 169, 175, 318].

Работами Pattle R. E. (1955) и Clements J. A. (1957) было положено начало изучению сурфактантной системы легких. Ученые установили важную роль поверхностно–активных веществ в формировании эластичности и растяжимости легочной ткани. Однако, только результаты исследований Avery M. E., Mead J. (1959) позволили сделать вывод о том, что причиной развития респираторного дистресс–синдрома у новорожденных является сурфактантдефицитное состояние.

Современные экспериментальные и клинические исследования подтвердили ведущую роль сурфактанта в обеспечении стабильности респираторного отдела [389, 489, 508]. Так, доказано, что сурфактант в большей мере определяет эффективность биомеханики дыхания и вентиляции легких [125, 439]. Понижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз жидкость–воздух препятствует коллабированию альвеол на выдохе и перерастяжению их на вдохе [22, 389, 487]. Наряду с выполнением антиателектатической функции сурфактант участвует в диффузии газов через аэрогематический барьер, регулирует процессы транссудации жидкости, выходящей за пределы легочных капилляров, и скорость испарения воды с границы раздела фаз, а также обладает защитными, антирадикальными и иммуномодулирующими свойствами [22, 341, 377, 380, 413, 432]. Особый интерес к сурфактанту обусловлен определением его значения в патогенезе ателектаза легкого, пневмонии, туберкулеза, отека легких, болезни гиалиновых мембран, острого респираторного дистресс–синдрома [23, 69, 201, 218, 223, 410, 508].

Достижения в области биохимии позволили детально изучить структуру сурфактанта, определяющую его многообразные функции. Установлено, что сурфактант – сложный комплекс, состоящий на 85%–90% из альвеолярных липидов, преимущественно фосфолипидов, специфических протеинов (10%) и углеводов (2–3%) [369, 380, 389, 410]. Именно дипальмитоилфосфатидилхолин, на долю которого приходится более 50% фосфолипидного профиля, определяет поверхностно–активные свойства выстилающего комплекса альвеол [236, 341]. Фосфатидилэтаноламин и сфингомиелин в композиционном составе сурфактанта характеризуются низкой поверхностной активностью, а фосфатидилинозитол, фосфатидилсерин, фосфатидилглицерол ускоряют процесс адсорбции лецитина на границе раздела фаз [22, 23, 369, 487].

Среди фосфолипидов эффекты лизофосфатидилхолина носят дозозависимый характер. В экспериментах Holm B. A. et al. (1999), Hite R. D. et al. (2005), Machado–Aranda D. et al. (2013) избыток лизофосфатидилхолина приводил к увеличению минимального поверхностного натяжения монослоя сурфактанта.

Таким образом, было показано, что детергентные свойства лизофосфатидилхолина обуславливают дисфункцию сурфактанта. По данным исследований Торховской Т. И. с соавт. (2007), лизофосфолипиды участвуют в передаче сигнала, опосредованного специфическими GPC–рецепторами, сопряженными с мембранными G–белками и внутриклеточными протеинкиназами. В частности, лизофосфатидилхолин повышает экспрессию генов ростовых факторов, стимулирует пролиферацию макрофагов и их участие в процессах фагоцитоза, активизирует Т–лимфоциты [78, 83]. Вместе с тем, лизофосфатидилхолин индуцирует выработку активных форм кислорода нейтрофилами, макрофагами и клетками эндотелия [181]. В модели острого повреждения легких, лизофосфолипиды увеличивали внутриклеточную концентрацию Са2+ за счёт ингибирования Са2+–АТФазы, что сопровождалось киллинговой активацией нейтрофилов [391]. При добавлении лизофосфатидилхолина в культуру макрофагов экспрессия генов провоспалительных цитокинов повышалась [390].

Высокой метаболической активностью в легких, по мнению ученых, обладают альвеолоциты II типа [22, 175, 289]. Так установлено, что основной синтез фосфатидилхолина в дифференцированных альвеолоцитах II типа реализуется с участием холинфосфатцитидилилтрансферазы – фермента, катализирующего реакцию образования цитидиндифосфатхолина из холинфосфата и цитидинтрифосфатхолина [446]. Продуктом взаимодействия ЦДФ–холина с диацилглицеролом выступает фосфатидилхолин [269]. Биосинтез фосфатидилхолина de novo представлен реакциями метилирования фосфатидилэтаноламина. В данном биохимическом каскаде фосфатидная кислота, выступающая предшественником фосфолипидов, превращается в ЦДФ– диглицерид с дальнейшим синтезом фосфатидилсерина, фосфатидилинозитола и фосфатидилглицерола. Далее в процессе декарбоксилирования фосфатидилсерина образуется фосфатидилэтаноламин. Важным является путь ацилирования лизофосфатидилхолина [356]. В культуре альвеолоцитов II типа Pantazi D. et al. (2013) показали его значимость, особенно в условиях статического механического напряжения. Цикл деацилирования/реацилирования включает гидролиз фосфатидилхолина сурфактанта фосфолипазой А2 с образованием лизофосфатидилхолина [362], а при участии фермента лизолецитин– ацилтрансферазы из субстрата образуется фосфатидилхолин [279, 289]. В липидных механизмах сигналинга фосфатидилхолин включается в синтез сфингомиелина из церамида [336].

Существуют разные точки зрения о функциональной роли стероидного липида – холестерина, составляющего от 5% до 10% молекулярной массы альвеолярных липидов [267, 431]. Согласно Bernardino de la Serna J. et al. (2013), холестерин, вместе с фосфолипидами, триглицеридами и белками обеспечивает условия стабильного функционирования внеклеточно расположенных мембран сурфактанта. По данным Taneva S. et al. (1997), Nag K. et al. (2007), избыток холестерина нарушает процесс адсорбции мономолекулярного слоя на альвеолярной поверхности. Исследования Gunasekara L. et al. (2005) также свидетельствуют о том, что поверхностно–активные свойства липидов зависят от концентрации холестерина в составе сурфактанта. Детальная характеристика легочного экстракта, выполненная Andersson J. M. et al. (2017), продемонстрировала, что молекулярная структура и переход поверхностно– активного вещества из упорядоченной фазы в неупорядоченную фазу зависят от концентрации холестерина. Считается, что источником холестерина служат липопротеины плазмы крови, которые альвеолярные клетки поглощают посредством рецептор–опосредованного эндоцитоза, и только 1% холестерина синтезируется в альвеолоцитах [236].

Ряд учёных белку сурфактанта отводят роль регулятора его поверхностной активности [341, 389, 489]. Выделены сурфактант–ассоциированные протеины с гидрофильными (SP–A, SP–D) и гидрофобными (SP–B, SP–C) свойствами, продукция которых осуществляется в альвеолоцитах II типа и нецилиарных клетках бронхиол – клетках Клара [410, 508]. Определено, что белки SP–A и SP–D оказывают модулирующее влияние на процессы синтеза фосфолипидов, биофизические свойства сурфактанта и активность альвеолярных макрофагов [352, 377, 508]. В частности, SP–A регулирует не только клиренс альвеолярной жидкости, но и координирует секрецию фосфатидилхолина и белковых компонентов сурфактанта [257]. Протеины SP–B и SP–C, преимущественно влияют на транспорт фосфолипидов и скорость их адсорбции в монослое на границе раздела фаз, динамику поверхностно–активных веществ [456]. Потенциальная роль SP–C связана с его участием в мобилизации холестерина из сурфактанта [312]. В результате исследований Rausch F. et al. (2014) открыты новые белки поверхностно–активных веществ легких SP–G и SP–H, также определяющие активное участие фосфолипидов в дыхательном цикле.

Негазообменные функции легких при односторонней имплантации нанопорошка металлического кобальта в область стриатума

Экспериментальную группу составили 15 животных. Дисфункцию стриатума моделировали имплантацией в структуру 1 мг нанопорошка металлического кобальта по стереотаксическим координатам атласа мозга: А = 1,7; L = 2,5; V = 5,5 [422]. В качестве контроля выступали ложнооперированные животные (n = 29).

При оценке двигательной активности у 65% опытных крыс выявили признаки неврологических расстройств в виде стереотипного поведения по типу манежных движений.

Исследования, проведенные через 14 дней от начала эксперимента показали, что индуцирование очага активности в области стриатума сопровождалось увеличением содержания фосфолипидов в составе сурфактанта с 143,89 ± 7,71 до 248,72 ± 22,41 мкмоль/г [Z = -3,93; p = 0,001] и повышением коэффициента фосфолипиды/холестерин с 3,36 ± 0,24 до 5,09 ± 0,55 усл.ед. [Z = -2,51; p = 0,012] по сравнению с ложнооперированными животными. Количество холестерина (55,24 ± 6,96 мкмоль/г) соответствовало контролю (табл. 3.5).

Несмотря на высокую продукцию альвеолярных липидов, биофизические свойства сурфактанта не были оптимальными. Корреляционная связь между содержанием фосфолипидов и индексом стабильности в опыте минимизировалась (r = 0,14; p 0,05), тогда как в контроле взаимосвязь данных параметров была средней силы (r = 0,56; p 0,05) с достоверным различием корреляций (p 0,01).

Ухудшение поверхностно–активных свойств выстилающего комплекса альвеол, вероятно, обусловлено фракционным дисбалансом альвеолярных фосфолипидов. Активность фосфолипазы А2 – фермента, катализирующего реакцию деацилирования фосфатидилхолина легочного сурфактанта, увеличилась и составила 57,34 ± 3,66 Ед. против 35,32 ± 3,06 Ед. в контроле [Z = -3,29; p =0,001]. Результатом фосфолипазного гидролиза, как известно, является накопление лизофосфолипидов, обладающих детергентными свойствами. В исследовании это проявилось в повышении минимального поверхностного натяжения с 17,09 ± 0,11 мН/м в контроле до 20,96 ± 0,25 мН/м в опыте [Z = -4,67; p = 0,001] и в снижении индекса стабильности альвеол с 0,71 ± 0,01 усл.ед. до 0,54 ± 0,01 усл.ед. [Z = -4,67; p = 0,001].

В клеточном составе лаважной жидкости число лимфоцитов увеличилось до 41,10 ± 2,18% против 13,90 ± 0,98% [Z = -4,62; p = 0,001] в контроле. Доля макрофагов соответственно уменьшилась до 57,4 ± 2,14% против 84,79 ± 0,98% [Z = -4,68; p = 0,001]. Вместе с тем, активность альвеолярных макрофагов значительно возросла: фагоцитарный индекс составил 56,0 ± 2,27% в опыте при 48,55 ± 1,02% в контроле [Z = -2,72; p = 0,006], фагоцитарное число – 3,01 ± 0,28 усл.ед., вместо 2,09 ± 0,06 усл.ед. [Z = -4,08; p = 0,001].

Оценка параметров водного баланса показала, что в легочной ткани увеличилось содержание общей жидкости с 105,61 ± 3,81% в контроле до 122,75 ± 6,28% в опыте [Z = -2,41; p = 0,016] и количество экстраваскулярной жидкости с 101,0 ± 3,62% до 115,88 ± 5,7% [Z = -2,51; p = 0,012]. Органное кровенаполнение повысилось до 8,27 ± 0,85% в опыте, против 5,55 ± 0,58% в сравниваемой серии [Z = -2,35; p = 0,019]. Однако изменение условий перфузии в эксперименте не улучшило показатели поверхностной активности альвеолярного комплекса. Корреляционная связь кровенаполнения легких и индекса стабильности альвеол стала отрицательной (r = –0,53) при её положительном значении в контроле (r = 0,48; p 0,01), (p 0,01). Установлена прямая корреляционная связь между органным кровенаполнением и содержанием общей жидкости (r = 0,86; p 0,01), и количеством экстраваскулярной жидкости (r = 0,72; p 0,05) в легких, что предполагает роль гидродинамического фактора в развитии гипергидратации интерстиция.

При анализе параметров гемостаза определили гипокоагуляцию крови в системном кровотоке, о чем свидетельствовало удлинение как протромбинового времени венозной крови – с 16,60 ± 0,81сек в контроле до 44,10 ± 2,99 сек в опыте [Z = -4,67; p = 0,001], так и тромбопластинового времени – с 21,39 ± 0,61 сек до 30,85 ± 3,45 сек [Z= -3,59; p = 0,001]. В артериальной крови показатели тестов ПВ (39,85 ± 4,75 сек) и АЧТВ (38,57 ± 4,40 сек) соответствовали значениям в контроле (p 0,05). Восстановление коагуляционного потенциала крови в системе малого круга кровообращения сопровождалось уменьшением артериовенозного коэффициента по ПВ с 1,81 ± 0,16 до 0,94 ± 0,23 усл.ед. [Z = -3,84; p = 0,001] и по АЧТВ с 1,63 ± 0,05 до 1,19 ± 0,12 усл.ед. [Z = -2,41; p = 0,014].

Интенсивность процессов свободно–радикального окисления не изменилась: концентрация МДА (0,23 ± 0,08 мкмоль/сух.ост.) и активность каталазы (9,03 ± 1,47 мМ/мин/сух.ост.) в легочной ткани были в пределах значений, полученных у ложнооперированных животных (p 0,05).

Таким образом, при формировании очага патологической активности в области стриатума оборот липидов сурфактанта повысился, что проявилось в увеличении продукции фосфолипидов на фоне активации фосфолипазы. Несмотря на повышение фосфолипидов в составе сурфактанта, поверхностно– активные свойства альвеолярного выстилающего комплекса ухудшились. Водный дисбаланс характеризовался развитием гипергидратации легочной ткани с повышением общей жидкости за счет воды внесосудистого сектора и органного кровенаполнения. Гемостазконтролирующая способность легких проявилась восстановлением коагуляционного потенциала в системе малого круга кровообращения, сниженного в венозном секторе, в условиях баланса про– и антиоксидантов. Возросла фагоцитарная активность альвеолярных макрофагов, участвующих в реализации механизмов органной резистентности. Проведение регрессионного анализа пошаговым методом показало, что в уравнение регрессии были включены два предиктора – показатель экстраваскулярной жидкости и кровенаполнения легких, которые объяснили в модели «дисфункция стриатума» 99% дисперсии зависимой переменной «общая жидкость» (F2 = 1691; p = 0,0001). Доминирующим выступил показатель экстраваскулярной жидкости: величина коэффициента регрессии составила = 0,91 (p = 0,001). Параметр, характеризующий органное кровенаполнение, выступил второй независимой переменной со значением коэффициента в дисперсионной оценке – = 0,11 (p = 0,001).

При выполнении процедуры факторного анализа матрицы корреляций для всех переменных экспериментальной группы была установлена пятикомпонентная структура распределения показателей негазообменных функций легких, охватывающая 86,2% совокупной дисперсии (табл. 3.6).

Доля первой компоненты составила 34,6% общей дисперсии. В структуре главной компоненты ведущими явились показатели водного баланса с максимальной факторной нагрузкой на параметр, определяющий кровенаполнение легких. Параметры водного баланса были взаимосвязаны с показателями, характеризующими метаболизм сурфактанта. Данная факторная структура первой компоненты свидетельствует о том, что при активации стриатума перестройка водного и липидного обмена в легочной ткани имели сопряженный характер.

Вторая компонента (18,1% дисперсии) представлена факторной нагрузкой параметра фосфолипазы и показателя, отражающего поверхностно–активные свойства альвеолярных липидов, что подтверждает значимость процессов фосфолипазного гидролиза в нарушении биофизических свойств сурфактанта.

На долю третьей и четвертой компоненты, в состав которых вошли показатели поверхностной активности липидов сурфактанта и коагуляционного гемостаза, пришлось 14,6% и 11,3% совокупной дисперсии. Посредством показателя минимального поверхностного натяжения третья компонента была связана со второй, отражая взаимосвязь состава липидов сурфактанта с активностью фосфолипазы.

Структура пятой компоненты объединила цитологические переменные с максимальной факторной нагрузкой показателей, включающих фагоцитарный индекс и число, что предполагает незначительное участие альвеолярных макрофагов в процессах катаболизма сурфактанта как полифункциональных клеток [54].

В целом факторная структура параметров показала приоритетную роль дисбаланса жидкости в легочной ткани в условиях патологической активации стриатума и сопряженность изменений метаболизма липидов сурфактанта и водного баланса, а также значимость гидродинамического фактора в развитии гипергидратации легочной ткани. Вместе с тем, о напряженности механизмов, обеспечивающих биофизические свойства легочного сурфактанта, свидетельствует представление во всех компонентах показателей, характеризующих его поверхностно–активные свойства.

Так как морфофункциональная организация стриатума представлена афферентными глутамат– и дофаминергическими проекциями с преобладанием дофаминергической нейротрансмиссии [12], в наших последующих исследованиях дисфункцию стриатума моделировали в условиях дисбаланса нейромедиаторных систем.

Негазообменные функции легких при односторонней имплантации нанокобальта в область стриатума в условиях ипсилатеральной окклюзии общей сонной артерии

Экспериментальным животным (n = 19) имплантировали нанопорошок металлического кобальта в область стриатума левого полушария мозга по стереотаксическим координатам: А = 1,7; L = 2,5; V = 5,5 [422] и через шесть дней, в условиях образования в структуре очага патологической активности, выполняли ипсилатерально окклюзию общей сонной артерии. Изучение параметров негазообменных функций проводили спустя десять дней после моделирования ишемии головного мозга. Группа сравнения включила ложнооперированных животных с погружением канюли в структуру, исключая введение кобальта (n = 29). Летальность крыс в опыте составила 26%.

Сопоставление результатов H–критерием Kruskal–Wallis ANOVA контрольной и трех экспериментальных групп (при имплантации кобальта в область стриатума (n = 15), при окклюзии левой общей сонной артерии (n = 10), при сочетанном воздействии (n = 14) позволило установить изменения параметров негазообменных функций легких за исключением максимального поверхностного натяжения бронхоальвеолярных смывов (приложение, табл. 6).

Дальнейшее сравнение параметров попарно показало, что при формировании очага патологической активности в стриатуме в условиях ишемии головного мозга содержание альвеолярных фосфолипидов составило 153,76 (146,07 – 215,27) мкмоль/г, что не имело отличий от контроля [Z = -1,8; p = 0,07], но было на 28% меньше, чем при изолированном воздействии на структуру 223,42 (194,65 – 302,4) мкмоль/г [Z = -2,0; p1 = 0,045], (табл. 5.3). Количество холестерина снизилось с 53,29 (40,10 – 62,85) при активации стриатума до 34,40 (23,45 – 41,28) мкмоль/г в опыте [Z = -2,37; p1 = 0,018], (рис. 5.6). При этом соотношение поверхностно–активных липидов сурфактанта к инертным липидам стало равно 5,63 (4,56 – 7,76) усл.ед., как и при дисфункции структуры [Z = -1,26; p1 = 0,27]. Активность фосфолипазы А2 в опыте увеличилась до 48,33 (42,74 – 56,4) Ед. против 32,01 (29,08 – 39,64) Ед. в контроле [Z = -2,49; p = 0,013]. Активность фосфолипазного гидролиза была высокой как при имплантации нанокобальта в область стриатума – 54,75 (48,15 – 69,90) Ед. [Z = -1,32; p1 = 0,19], так и при ишемии головного мозга – 78,22 (53,50 – 98,80) Ед. [Z = -1,47; p2 = 0,14].

Биофизические свойства сурфактанта ухудшились. Минимальное поверхностное натяжение бронхоальвеолярных смывов увеличилось до 19,40 (19,20 – 20,0) мН/м против 17,10 (16,70 – 17,60) мН/м у ложнооперированных животных [Z = -4,5; p = 0,001]. Индекс стабильности альвеол понизился до 0,58 (0,57 – 0,58) усл.ед. против 0,72 (0,68 – 0,75) усл.ед. в контроле [Z = -4,20; p = 0,001]. Взаимосвязь параметров количества фосфолипидов сурфактанта и минимального поверхностного натяжения утратила свое функциональное значение (rs = –0,15; p 0,05).

В клеточном составе лаважной жидкости, как и при воздействии на стриатум, процентное содержание альвеолярных макрофагов уменьшилось до 78,0 (73,0 – 83,0)% относительно контроля [Z = -2,40; p = 0,02], число лимфоцитов увеличилось до 20,0 (15,0 – 26,0)% [Z = -2,63; p = 0,009]. Фагоцитарная активность макрофагов изменилась разнонаправлено. При сочетанном воздействии снизилась способность макрофагов к фагоцитозу, о чем свидетельствовало уменьшение в опыте фагоцитарного индекса до 33,0 (20,50 – 37,50)% против 49,0 (46,0 – 52,0)% в контроле [Z = -3,22; p = 0,001] и 57,0 (52,0 – 60,0)% в условиях изолированного воздействия на структуру [Z = -3,35; p1 = 0,001]. Интенсивность фагоцитоза повысилась: фагоцитарное число увеличилось до 3,70 (3,60 – 4,40) усл.ед. по сравнению с контролем и сравниваемыми экспериментальными сериями (p, p1, p2 0,01).

При анализе параметров водного баланса было установлено, что явления гипергидратации легочной ткани, выявленные при активации стриатума, в условиях ишемии головного мозга не проявились. Содержание общей жидкости составило 98,75 (98,30 – 107,0)%, что соответствовало контролю 101,25 (93,11 – 110,64)% [Z = -0,19; p = 0,85], но было ниже значений, полученных в условиях активации стриатума 111,10 (108,80 – 134,67)% [Z = -2,61; p1 = 0,009]. Аналогичная динамика наблюдалась со стороны экстраваскулярной жидкости. Содержание воды внесосудистого сектора в легочной ткани было равно 92,09 (90,77 – 98,04)% при 94,48 (89,11 – 105,60)% в контроле [Z = -0,94; p = 0,4] и против 105,27 (102,4 – 126,98)% в условиях активации структуры [Z = -3,26; p1 = 0,001]. Кровенаполнение легких при сочетанном воздействии повысилось с 6,02 (5,09 – 7,07)% у ложнооперированных животных до 8,83 (7,72 – 11,09)% в опыте [Z = -2,83; p = 0,005], как и при воздействии на стриатум. В условиях эксперимента корреляционная взаимосвязь параметров кровенаполнения и индекса стабильности альвеол, наблюдаемая в контроле (rs = 0,54; p 0,01), была утрачена (rs = 0,03) с достоверным различием коэффициентов корреляций (p 0,05).

Оценка гемостазиологических параметров при сочетанном воздействии показала, что активность про– и антикоагулянтов в артериальной крови изменилась разнонаправлено, в отличие от дисфункции стриатума (рис. 5.7).

У животных данной экспериментальной группы в венозной крови наблюдали явления гипокоагуляции, поскольку тромбопластиновое время было удлинено с 21,10 (19,20 – 22,40) сек в контроле до 35,08 (22,70 – 42,20) сек в опыте [Z = -2,35; p = 0,02]. Значение протромбинового времени (13,60 (10,0 – 23,10) сек) соответствовало контролю [Z = -0,07; p = 0,94], но было снижено относительно условий активации стриатума 46,50 (41,0 – 51,0) сек [Z = -3,02; p1 = 0,002]. Одновременно повысилась фибринолитическая активность венозной крови, о чем свидетельствовало укорочение эуглобулинового лизиса до 10,0 (9,10 – 10,13) мин против 14,0 (13,0 – 14,8) мин в контроле [Z = -3,40; p = 0,001].

В системе малого круга кровообращения при сочетанном воздействии также проявились явления гипокоагуляции по тесту АЧТВ: время внутреннего каскада увеличилось до 53,80 (43,10 – 66,90) сек относительно контроля и сравниваемых серий (p, p1, p2 0,05). Напротив, время внешнего каскада гемостаза уменьшилось. Значение теста по ПВ составило 11,10 (9,90 – 13,0) сек, против 28,40 (27,30 – 31,40) сек в контроле [Z = -3,29; p = 0,001] и 36,0 (27,40 – 39,90) сек при активации стриатума [Z = -3,19; p1 = 0,001]. Артериовенозный коэффициент по ПВ снизился с 1,61 (1,58 – 1,75) усл.ед. в контроле до 1,03 (0,44 – 1,30) усл.ед. в опыте [Z= -3,35; p = 0,001]. Время лизиса эуглобулинов (8,20 (6,58 – 10,06) мин) соответствовало контролю [Z = -0,93; p = 0,35]. Артериовенозный индекс по тесту XIIа–зависимый фибринолиз был равен 0,81 (0,70 – 1,13) усл.ед., что не имело отличий от 0,68 (0,62 – 0,72) усл.ед. у ложнооперированных животных [Z = -1,5; p = 0,13].

Негазообменные функции легких в условиях фармакологической блокады D2–рецепторов галоперидолом

Дисфункцию дофаминергической нейромедиаторной системы моделировали введением животным (n = 14) свежеприготовленного раствора галоперидола (МН: галоперидол): 0,5 мг/кг, внутрибрюшинно, ежедневно, на протяжении двух недель. Контролем служили крысы, которым осуществляли инъекции (в/брюшинно) изотонического раствора натрия хлорида (n = 12).

Тестирование животных на наличие каталепсии показало, что при введении галоперидола у крыс нарушение двигательной активности проявилось в мышечной ригидности, которую расценивали как проявление симптомов экспериментального нейролептического паркинсонизма. Средняя продолжительность фармакологически индуцированной каталепсии у опытных крыс составила: в 1 сутки 55 ± 7 сек, на 7 сутки – 210 ±10 сек и 14 сутки – 260 ± 8 сек. В группе контроля изменений мышечного тонуса у крыс не наблюдали.

Было установлено, что в условиях селективной блокады D2–рецепторов при введении галоперидола в составе сурфактанта уменьшилось содержание фосфолипидов до 59,48 (37,12 – 83,42), против 156,0 (150,30 – 171,30) мкмоль/г у ложнооперированных животных [Z = -4,14; p = 0,001] и снизилось количество холестерина до 22,11 (16,26 – 29,63), против 63,98 (57,33 – 66,81) мкмоль/г [Z = -4,03; p = 0,001]. При этом соотношение фосфолипиды/холестерин не изменилось – 2,66 (1,82 – 3,13) усл.ед. [Z = -0,15; p = 0,89], (табл. 7.8).

Среди фосфолипидов сурфактанта наиболее значительные изменения коснулись фракций фосфатидилхолина и лизофосфатидилхолина (рис. 7.5).

В биохимическом спектре уменьшилась доля фосфатидилхолина на 45% (p 0,01) и увеличилась доля лизоФХ на 56% (p 0,01). Абсолютное содержание фосфатидилхолина в экспериментальных условиях составило 3,71 (3,37 – 3,96), против 77,96 (73,32 – 82,93) мкмоль/г у ложнооперированных животных [Z = -2,89; p = 0,004], фракции лизоФХ – 35,50 (29,58 – 36,68), против 2,73 (2,04 – 3,13) мкмоль/г [Z= -2,91; p = 0,004], (табл. 7.9). Фракционный дисбаланс сопровождался инверсией коэффициента ФХ/лизоФХ с 29,03 (27,0 – 35,15) усл.ед. в контроле до 0,08 (0,06 – 0,1) усл.ед. в опыте [Z = -2,88; p = 0,004] и формированием отрицательной корреляционной связи между фракцией фосфатидилхолина и количеством фосфолипидов сурфактанта (rs = –0,65; p 0,05) в условиях детергентного действия лизосоединений на монослой. Активность фосфолипазы А2 была высокой и составила 67,74 (66,55 – 98,44) Ед. при 32,60 (30,20 – 35,41) Ед. в контроле [Z = -3,61; p = 0,001]. Со стороны других фракций альвеолярных фосфолипидов уменьшилось абсолютное количество сфингомиелина до 5,32 (5,30 – 9,10) мкмоль/г [Z = -2,93; p = 0,003], фосфатидилэтаноламина до 1,77 (1,18 – 2,96) мкмоль/г [Z = -2,87; p = 0,004], а также фосфатидилсерина [Z = -2,92; p = 0,003], фосфатидилинозитола [p = 0,003] и фосфатидной кислоты [Z = -2,90; p = 0,004]. Определили инверсию индекса ФХ/Сф с 4,79 (4,47 – 6,58) усл.ед. в контроле до 0,44 (0,29 – 0,51) усл.ед. в опыте [Z = -2,89; p = 0,004]. Известно, что фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин и фосфатидилхолин связаны ферментативными превращениями, поэтому истощение их пула может быть следствием синтеза фосфатидилхолина в альвеолоцитах II типа по пути тройного метилирования фосфатидилэтаноламина, чем, вероятно, объясняется обеднение сурфактанта этой фракцией и косвенно подтверждается сильной корреляционной связью ФЭА и ФХ (rs = 0,85; p 0,01).

В связи с уменьшением количества и перераспределением фракций фосфолипидов поверхностно–активные свойства сурфактанта ухудшились. Так, повысилось статическое поверхностное натяжение бронхоальвеолярных смывов с 31,80 (27,80 – 32,60) мН/м до 33,40 (32,0 – 34,20) мН/м [Z = -2,64; p = 0,008] и увеличилось минимальное поверхностное натяжение с 17,41 (16,0 – 18,60) мН/м в контроле до 18,50 (18,05 – 21,0) мН/м в опыте [Z = -2,02; p = 0,03]. Индекс стабильности альвеол снизился до 0,61 (0,55 – 0,64) усл.ед. против 0,71 (0,65 – 0,75) усл.ед. в контроле [Z = -2,44; p = 0,015]. Выявлена сильная положительная корреляционная связь между ФЭА и Сф, фракциями с низкой поверхностной активностью, (rs = 0,95; p 0,01).

В составе лаважной жидкости определили, что уменьшилась доля макрофагов до 71,50 (62,25 – 81,25)% при 81,0 (80,0 – 84,0)% в контроле [Z= -3,2; = 0,001] на фоне увеличения числа лимфоцитов до 27,50 (18,75 – 36,75)% против 16,0 (13,0 – 16,0)% [Z = -3,83; p = 0,001]. Функциональная активность альвеолярных макрофагов не угнеталась: фагоцитарное число составило 2,60 (2,0 – 2,85) усл.ед., как и в контроле 2,15 (1,95 – 2,30) усл.ед. (p = 0,21), фагоцитарный индекс (40,0 (36,0 – 53,0)%) также соответствовал контролю (p = 0,35), что может быть связано с непродолжительным введением нейролептика [365].

В водном балансе легких содержание общей жидкости уменьшилось с 109,95 (101,22 – 113,64)% в контроле до 70,36 (62,67 – 82,26)% в опыте [Z = -3,01; p = 0,003]. Изменения коснулись вне– и внутрисосудистого сектора. Содержание экстраваскулярной жидкости снизилось с 100,90 (95,34 – 106,35)% у ложнооперированных животных до 67,54 (59,14 – 89,99)% в опыте [Z = –2,96; p = 0,003]. Сухой остаток увеличился с 20,41 (17,75 – 20,72)% до 23,79 (21,25 – 24,56)% [Z = -3,01; p = 0,003], что тоже свидетельствовало о гипогидратации легочной ткани. Кровенаполнение легких составило 3,67 (3,11 – 6,11)%, вместо 7,04 (6,46 – 8,39)% в сравниваемой серии [Z = -3,11; p = 0,002].

При оценке параметров системы гемостаза венозной крови определили удлинение как тромбопластинового времени с 19,34 (18,40 – 21,0) сек в контроле до 41,70 (31,60 – 70,50) сек в опыте [Z = -4,37; p = 0,001], так и протромбинового времени с 17,90 (16,0 – 19,80) сек до 24,20 (19,80 – 35,71) сек [Z = -3,48; p = 0,001]. В малом круге кровообращения коагуляционный потенциал восстановился: АЧТВ составило 27,75 (21,90 – 29,90) сек при 31,80 (27,80 –35,50) сек в контроле [Z = -1,89; p = 0,06], значение ПВ – 23,35 (21,50 – 27,71) сек при 29,0 (26,0 – 31,90) сек [Z = -1,84; p = 0,07]. Артериовенозная разница по тромбопластиновому времени была инвертирована с 1,63 (1,51 – 1,69) усл.ед. в контроле до 0,66 (0,42 – 0,87) усл.ед. в опыте [Z = -3,88; p = 0,001] и снижена по протромбиновому времени с 1,61 (1,61 – 1,63) усл.ед. до 1,10 (0,84 – 1,22) усл.ед. [Z= -2,72; p = 0,006]. О сохранении гемостазконтролирующей способности легких в условиях введения галоперидола свидетельствуют исследования Axelsson S. et al. (2007).

При исследовании процессов свободно–радикального окисления в легочной ткани выявили увеличение концентрации МДА до 0,44 (0,43 – 0,47) вместо 0,19 (0,15 – 0,24) мкмоль/сух.ост. в контроле [Z = -2,87; p = 0,004]. Активность каталазы была в пределах контрольных значений: 10,46 (3,16 – 13,04) мМ/мин/сух.ост. [Z = -0,75; p = 0,45]. Влияние интенсификации процессов ПОЛ на состав липидов сурфактанта проявилось в корреляционной связи МДА и лизоФХ (rs = 0,86; p 0,05), на систему гемостаза – МДА и ПВ венозной крови (rs = 0,75; p 0,05).