Введение к работе
Актуальность темы
Огромная медико-социальная значимость заболеваний, сопровождающихся нарушением мозгового кровообращения, обусловлена их существенной долей в структуре заболеваемости, инвалидизации и смертности населения (Бурцев Е.М., Шпрах В.В., Осипова Н.Ф., 1990; Варакин Ю.А., Никитин Ю.М., Жагалко В.К., Клейменова Н.Б., 1994; Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2001). Поэтому важнейшей задачей современной медицины является разработка и внедрение эффективных методов первичной и вторичной профилактической нейропротекции (Новиков B.C., Сапова Н.И., Иванов А.О. и соавт., 1998; Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2002).
Показана эффективность ишемической (Власов Т.Д., Коржевский Д.Е., Гирина М.Б. и соавт., 2001; Kitagawa К., Matsumoto М., Tagaya М., 1990) и гипоксической (Кулинский В.И., Мннакина Л.Н., Гаврилина Т.В., 2002; Vannucci R., Towfighi J., Vannucci S., 1998; Zhao Т., Yu S., Ding A., Wang F. et al., 2001) адаптации, как средства увеличения толерантности мозга к ишемии. Однако ишемическое прекондиционирование мозга у человека вряд ли применимо ввиду трудностей реализации и опасности такового воздействия.
По мнению Агаджаняна Н.А. и Сергиенко А.В. (1970), Сулимо-Самойло З.К. (1979), Бреслава И.С. и Глебовского В.Д. (1981) адаптогенные свойства гипоксической гиперкапнии намного выше, по сравнению с изолированным воздействием гипоксии.
В эксперименте Беспаловым А.Г. и Куликовым В.П. (2002) установлен выраженный нейропротективный эффект гипоксически-гиперкапнических тренировок. Так, у крыс адаптированных к гипоксической гиперкапнии биоэлектрическая активность головного мозга при острой тотальной ишемии сохранялась в 2,7 раза дольше, а выраженность некробиоти-ческих, некротических и геморрагических проявлений была значимо ниже, по сравнению с неадаптированными животными. У людей подобные тренировки сопровождались увеличением коллатерального резерва и скорости ау-торегуляции мозгового кровообращения. Однако механизмы нейропротек-тивного эффекта гипоксически-гиперкапнического прекондиционирования в настоящее время практически не исследованы.
Важную роль в механизмах повышения толерантности головного мозга к ишемии может играть система гемостаза и реологические свойства крови. Это связано с тем, что, во-первых, нарушения гемостаза и гемореоло-гии являются важнейшими звеньями патогенеза ишемического и геморрагического инсульта (Ионова В.Г., Смирнов Е.И., Варакин Ю.А. и соавт., 2000; Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2001; Antonova N., 1999). Во-вторых, известно, что гипоксия и гиперкапния оказывают выраженное влияешє на состояние системы гемостаза (Зеленчук А.В., 1968; Горшкова Т.Н., Заикина Л.И., 1969;
Cliffton E.E., Clarke R.L., 1963) и реологические свойства крови (Геллер Л.И., 1964; Семенов Ю.В., 1966; Прокопов Г.В., Вигушина А.Э., Гречихина А.А., 1976; Salia N., Momtselidze N., Kurtskhalia E. et al., 1999). Однако влияние сочетанного воздействия гипоксии и гиперкапнии на систему гемостаза и гемореологию практически не исследовано. Этому вопросу посвящены лишь единичные работы (Пак Г.Д.,1979; Агаджанян Н.А., Елфимов А.И., 1986).
Все выше изложенное предопределило цель настоящей работы.
Цель исследования
Исследовать участие системы гемостаза и реологии крови в механизмах нейропротекции при гииоксически-гиперкапническом прекондициони-ровании.
Задачи исследования
1. Исследовать влияние однократного воздействия гипоксической
гиперкапнии на гемостаз, гемореологию и прооксидантно-антиоксидантную
активность крови у крыс.
-
Исследовать влияние тренировок гипоксической гипсркапнией на гемостаз, гемореологию и прооксидантно-антиоксидантную активность крови у крыс.
-
Исследовать влияние тренировок гипоксической гиперкапнией на толерантность головного мозга к острой геморрагии у крыс.
-
Исследовать влияние тренировок гипоксической гиперкапнией на выраженность оксидантного стресса при тотальной ишемии головного мозга у крыс.
Научная новизна
Впервые установлено, что однократное воздействие гипоксической гиперкапнии у крыс вызывает снижение вязкости крови и стимулирует агре-гационную способность эритроцитов.
Впервые показано, что тренировки гипоксической гиперкапнией у крыс приводят к активации тромбоцитарного гемостаза и фибринолитиче-ской системы, удлинению времени свертывания крови по внутреннему пути, увеличению вязкости крови, гематокрита и снижению деформируемости эритроцитов.
Впервые установлено, что гипоксически-гиперкапкические тренировки приводят к выраженному увеличению толерантности головного мозга к острой геморрагии у крыс.
Практическая значимость
Результаты исследования, показавшие выраженное увеличение толерантности головного мозга к ишемии и геморрагии под влиянием гицоксиче-ски-гиперкапнических тренировок, могут быть использованы для разработки методов профилактики нарушений мозгового кровообращения.
Показатели системы гемостаза и реологических свойств крови при ги-поксическом и гипоксически-гиперкапиическом воздействии необходимо учитывать для контроля безопасности.
Положения, выносимые на защиту
-
Срочная адаптация к гипоксической гиперкапнии у крыс сопровождается активацией свободно-радикального окисления, внутреннего пути коагуляционного гемостаза и снижением вязкости крови.
-
Долговременная адаптация к гипоксической гиперкапнии у крыс сопровождается активацией тромбоцитарного гемостаза и фибринолитиче-ской системы, торможением плазменного гемостаза по внутреннему пути и увеличением вязкости крови.
-
Тренировки гипоксической гиперкапнией приводят к выраженному увеличению толерантности головного мозга к ишемии и геморрагии у крыс.
Апробация и внедрение результатов Материалы диссертации докладывались и обсуждались:
на заседании кафедры патофизиологии, функциональной и ультразвуковой диагностики ГОУ ВПО Алтайского государственного медицинского университета Министерства здравоохранения Российской Федерации (2002, 2003 г.).
на четвертой городской научно-практической конференции молодых ученых "Молодежь-Барнаулу", г. Барнаул, Ноябрь 15-16, 2002 г.
на итоговой научной конференции ГОУ ВПО Алтайского государственного медицинского университета Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Барнаул, 15-18 апреля 2003 г.
на международной конференции "Гемореология и микроциркуляция", г. Ярославль, Россия, Июль 27-29, 2003 г.
на пятой городской научно-практической конференции молодых ученых "Молодежь-Барнаулу", г. Барнаул, Ноябрь 20-21, 2003 г.
Материалы диссертации используются в преподавании на кафедре патофизиологии, функциональной и ультразвуковой диагностики ГОУ ВПО Алтайского государственного медицинского университета Министерства здравоохранения Российской Федерации. Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава 1), характеристик материалов и методов исследования (глава 2), результатов собственных исследований (глава 3, 4, 5), обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, иллюстрирована 9 таблицами, 7 рисунками и 1 схемой. Работа выполнена на кафедре патофизиологии, функциональной и ультразвуковой диагностики ГОУ ВПО Алтайского государственного
медицинского университета Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Весь материал, представленный в диссертации получен, обработан и проанализирован лично автором.
В качестве объекта исследования использовались 133 половозрелые крысы - самцы линии Wistar. В соответствии с целями и задачами исследования животные были разделены на 6 серий (табл. 1). В первой серии изучался коагуляционный гемостаз после однократного воздействия гипоксической гиперкапнии. Вторая серия была посвящена исследованию влияния гипоксической гиперкапнии на тромбоцитарный гемостаз, гемореологию и активность свободно-радикального окисления в крови. В третьей серии оценивалось влияние тренировок гипоксической гиперкапнией на коагуляционный гемостаз и активность свободно-радикального окисления в крови. У животных четверной серии после цикла гипоксически-гиперкапнических тренировок определялись показатели тромбоцитарного гемостаза и гемореологии, а также продолжительность периода жизни мозга после острой кровопотери (геморрагический шок II). У адаптированных к гипоксической гиперкапнии крыс пятой серии, подвергнутых тотальной ишемии головного мозга, исследовалась активность свободно-радикального окисления в постмортальной крови, а у животных шестой серии, погибших в аналогичных условиях, - в головном мозге.
Гипоксическая гиперкапния создавалась путем помещения крыс в индивидуальную камеру с калибровочным отверстием (Беспалов А.Г., Куликов В.П., 2003). Концентрация С02 во вдыхаемой смеси составляла 4,0-5,0%, дефицит Ог - 4,8-6,0%. Однократное воздействие гипоксической гиперкапнии моделировалось при посадке животных в камеры на 20 минут. Гипоксиче-ски-гиперкапнические тренировки проводились ежедневно по 20 минут в течение 30 дней, согласно рекомендациям Зверьковой Е.Е. (1982) и Косицко-го Г.И. (1987). Крысы обеих групп находились в состоянии неполной иммобилизации.
Экспериментальная работа проведена в осенне-зимний период. С учетом дневных колебаний устойчивости к гипоксии (Хачатурян М.Л., Панченко Л.А., Занина Е.Н. и соавт., 1999), тренировки проводились с 16 до 18 часов.
Все инвазивные манипуляции на животных производились после предварительной наркотизации раствором Тиопентала натрия, внутрибрю-шинно, из расчета 50 мг/кг.
Тотальная ишемия головного мозга создавалась путем перевязки магистральных артерий головы, с последующей регистрацией биоэлектрической активности головного мозга, сердцебиения и дыхания. Регистрация продол-
жалась до появления изолинии на электроэнцефалограмме, что соответствует смерти мозга.
Геморрагический шок моделировался путем острой кровопотери в количестве 34,0±1,6% от объема циркулирующей крови, что соответствовало 11 степени тяжести (Батрак Г.Е., Кудрин Л.Н., 1979). Смерть после забора крови регистрировалась в момент необратимой остановки дыхания по секундомеру.
Таблица 1.
Характеристика животных, использованных п эксперименте.
Примечание: Животные контрольных и экспериментальных групп в разных сериях не отличались по массе тела.
Материалом исследования являлась кровь, плазма крови богатая и бедная тромбоцитами, а также головной мозг животных.
Забор крови у крыс 1-й 2-й серии производился сразу после окончания времени воздействия, 3-й и 4-й серии - спустя сутки, 5-й серии - после
регистрации изолинии на электроэнцефалограмме, У животных 1-4 серии кровь для исследования получали из печеночного синуса, 5-й серии - путем декапитации. Головной мозг у крыс 6-й серии извлекался из черепной коробки после регистрации смерти мозга.
Система гемостаза изучалась стандартными методами, гемореология - при помощи капиллярной вискозиметрии (Усынин В.В., Лычев В.Г., 1998). С целью определения стрессорной значимости выбранного режима воздействия определялась активность свободно-радикального окисления в крови по концентрации малонового диальдегида, оксида азота (по нитритам), общей прооксидантной активности в плазме и антиоксидантной активности в эритроцитах, в головном мозге - по концентрации оксида азота (по нитритам) и малонового диальдегида.
Статистическая обработка результатов была проведена на персональном компьютере с помощью пакетов статистических программ Microsoft Excel 2000 и Statistic for Windows 5.0. Для каждой выборки вычисляли среднюю арифметическую (X) и ошибку средней арифметической (т). Достоверность различий исследуемых выборочных оценивали по критерию Стьюдента (t) и значению вероятности (р). Статистически достоверными считались различия, уровень значимости которых был р < 0,05. Корреляционный анализ проводился с помощью вычисления коэффициента корреляции Пирсона, который отражает степень линейной зависимости между двумя множествами данных.
