CC BY
24
Оригинальные исследования
Original Researches
МЕДИЦИНА
НЕОТЛОЖНЫХ состояний
®
УДК 591.111:57.043:661.718.6
ЛУКЬЯНЧУКВ.Д.1, СЕЙФУЛЛИНА И.И.3, ПОСТЕРНАКГ.И.2, ШЕБАЛДОВА Е.А.1, РИСУХИНА Н.В.1, МАРЦИНКО Е.Э.3 1Кафедра фармакологии
2Кафедра анестезиологии, реаниматологии и неотложных состояний ФПО ГУ «Луганский государственный медицинский университет»
3Кафедра общей химии и полимеров Одесского национального университета им. И.И. Мечникова
КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ У ЖИВОТНЫХ С ГИПОКСИЕЙ ЗАМКНУТОГО ПРОСТРАНСТВА НА ФОНЕ ФАРМАКОПРОФИЛАКТИКИ НОВЫМ КООРДИНАЦИОННЫМ
СОЕДИНЕНИЕМ ГЕРМАНИЯ
Резюме. Известно, что реперфузия и реоксигенация поврежденных тканей в процессе лечения терминальных состояний сопровождаются прогрессированием ишемического поражения клеток. Поэтому вопросы лекарственной профилактики и фармакотерапии острых видов гипоксии являются важной медико-биологической проблемой.
Перспективным направлением в решении данной задачи является изыскание новых антигипоксантов среди оригинальных элементоорганических, в т.ч. координационных соединений. К числу такого рода потенциальных фармакологических веществ относятся комплексные соединения германия, и в частности координационное соединение германия с диэтилентриаминпентауксусной кислотой и калием (Витагерм-3). С учетом того, что кислотно-основное состояние является важнейшим интегральным показателем жизнедеятельности любого организма, целью исследования было следующее: оценить в динамике протекторную способность Витагерма-3 регулировать нарушения кислотно-основного равновесия у животных в условиях гипоксии замкнутого пространства.
Установлено, что в раннем периоде реоксигенации после перенесенной гипоксической гипоксии на фоне гиперкапнии оригинальное координационное соединение германия Витагерм-3 при его введении с профилактической целью способно стабилизировать процессы усвоения кислорода тканями за счет активизации главных буферных систем плазмы крови, а также оптимизировать уровень метаболических процессов снижением скорости экстракции О2 из крови клетками.
Ключевые слова: координационные соединения германия, гипоксия замкнутого пространства, кислотно-основное состояние.
Введение
Общим патогенетическим звеном развития любого критического состояния является гипоксия. Существующие методы и способы коррекции тканевой гипоксии зачастую не приносят должных результатов. Более того, реперфузия и реоксигенация поврежденных тканей в процессе лечения терминальных состояний часто сопровождаются прогрессированием ишемического поражения клеток. Поэтому вопросы лекарственной профилактики и фармакотерапии острых видов гипоксии являются важной медико-биологической проблемой. Существует потребность в поиске, разработке и применении эффективных фармакологических средств поддержки и протезирования кислородного баланса крови, особенно при гипоксической гипоксии [2, 8, 11].
Одним из наиболее перспективных в плане результативности направлений в решении данной задачи является изыскание новых антигипоксантов среди оригинальных элементоорганических, в т.ч. коорди-
национных соединений. К числу такого рода потенциальных фармакологических веществ относятся комплексные соединения германия.
Ранее в серии скрининговых исследований на модели гипоксической гипоксии с прогрессирующей гиперкапнией выявлена выраженная противогипок-сическая активность у координационного соединения германия с диэтилентриаминпентауксусной кислотой и калием (Витагерм-3) [9].
С учетом того, что кислотно-основное состояние (КОС) является важнейшим интегральным показателем жизнедеятельности любого организма, целью исследования было следующее: оценить в динамике протекторную способность Витагерма-3 регулировать
© Лукьянчук В.Д., Сейфуллина И.И., Постернак Г.И.,
Шебалдова Е.А., Рисухина Н.В., Марцинко Е.Э., 2014 © «Медицина неотложных состояний», 2014 © Заславский А.Ю., 2014
№ 1(56) • 2014
www.mif-ua.com
67
нарушения кислотно-основного равновесия у животных в условиях гипоксии замкнутого пространства (ГЗП).
Материалы и методы
Исследования выполнены на 72 белых половозрелых беспородных крысах обоих полов массой 190—230 г в соответствии с методическими рекомендациями ГП «Государственный экспертный центр МЗ Украины» (ГП «ГЭЦ МЗ Украины») [5] в лаборатории кафедры фармакологии ГУ «Луганский государственный медицинский университет», которая сертифицирована ГП «ГЭЦ МЗ Украины» на предмет проведения доклинических исследований лекарственных средств (сертификат от 25 декабря 2008 г. № 03).
В качестве экспериментальной модели ГЗП избран патологический процесс, развивающийся у животных в условиях замкнутого пространства. Моделирование гипоксии с прогрессирующей гиперкапнией проводили путем помещения крыс в изолированные стеклянные гермообъемы (10 дм3), которые переворачивали вверх дном и опускали в поднос с водой, чтобы предупредить попадание воздуха. Экспозиция составляла 30 мин. Все животные были разделены на 4 группы: интактную («здоровые» крысы), контрольную (гипоксия), опытную (гипоксия + Витагерм-3) и референтную (гипоксия + мексидол). Животным опытной группы внутрибрюшинно вводили Витагерм-3 в виде 1% водного раствора в ранее разработанном дозовом режиме: 49 мг/кг за 36 мин до начала моделирования ГЗП [12]. Препаратом сравнения был избран мексидол (производство «Фармасофт», Российская Федерация), который вводили крысам в дозе 100 мг/кг за 36 мин до начала развития гипоксического синдрома. Животные контрольной группы получали в таком же режиме дозирования физиологический раствор натрия хлорида.
С целью определения состояния КОС у крыс в динамике гепаринизированным шприцем забирали венозную кровь из бедренной вены через 1 и 6 ч после извлечения из гермообъема. Измерения параметров КОС проводили на цифровом анализаторе электролитов и газов крови OPTI CCA (производства OPTI Medical Osmetch, США). Определяли следующие показатели: отрицательный логарифм ионов водорода (рН); откорректированный по температуре рН (pH[T]); парциальное давление углекислого газа (руСО2); парциальное давление кислорода (руО2); общую концентрацию углекислого газа (tCO2); концентрацию бикарбонат-иона (НСО3); насыщение крови кислородом (сатурация) (SvO2); стандартный бикарбонат (SBC); избыток (дефицит) оснований (ВЕ).
Полученные в эксперименте данные обрабатывали статистически с помощью t-критерия Стьюдента [3].
Результаты и их обсуждение
Результаты исследования влияния Витагерма-3 на состояние кислотно-основного состояния организма крыс в условиях ГЗП в период постгипоксического восстановления приведены в табл. 1.
Поддержание должного уровня рН в узком диапазоне для оптимальной реализации процессов жиз-
недеятельности в организме достигается механизмами регуляции этого параметра. Наиболее важными физиологическими системами регуляции являются легкие и почки. Деятельность этих органов направлена на ликвидацию возникших изменений КОС. При этом респираторные нарушения компенсируются механизмами метаболической компенсации, а метаболические нарушения нивелируются изменениями вентиляции легких. Из табл. 1 видно, что рН крови животных всех групп находится в пределах физиологической нормы для крыс (7,28—7,34). Вместе с тем следует помнить, что значения рН, которые приближаются к нормальным, не исключают наличия нарушений КОС, которые компенсируются буферными системами крови [1, 10]. Поддержание рН в физиологических пределах является одним из основных обеспечений гомеостаза организма, поскольку при таких параметрах происходит большинство ферментативных реакций в клетках. Поэтому в дальнейшем комплексно анализируются и другие параметры КОС крови крыс в изучаемых условиях эксперимента.
Особое внимание уделялось анализу динамики изменений газового состава венозной крови, отражающего уровень обмена веществ и интенсивность кровотока в тканях. Установлено, что в условиях ГЗП у животных контрольной группы на первом этапе наблюдения отмечалось достоверное снижение парциального напряжения О2 в венозной крови. Данный показатель характеризует степень усвоения кислорода тканями и является прямо пропорциональным растворимости данного газа в крови. При этом руС02 увеличивалось до 57,02 ± 3,80 (Р < 0,05). Дефицит кислорода препятствует нейтрализации ионов водорода до образования воды, а накопление углекислоты также способствует повышению концентрации Н+. Состояние газового состава крови соответствовало респираторному ацидозу [4, 6, 7, 10]. При восстановлении газообмена у крыс через 6 часов исследования показатель рН крови соответствовал ацидозу, но при этом значение ВЕ становилось отрицательным (Р < 0,05), ру02 возрастало до уровня нижних границ интактных животных (Р < 0,05), а руС02 снижалось в 2,50 ± 1,36 раза. Это можно объяснить декомпенсацией защитных механизмов и повышенной скоростью экстракции (извлечения) кислорода клетками. Данные изменения характерны для метаболического ацидоза с респираторной компенсацией. Таким образом, тканевая гипоксия у крыс приводит к нарушению кислотно-основного состояния крови в виде респираторного ацидоза. Реоксигенация тканей в раннем постгипоксическом периоде сопровождается истощением систем компенсации поддержания внеклеточного значения рН для обеспечения большинства метаболических процессов организма [4, 10].
В опытной группе животных после введения Ви-тагерма-3 прослеживалась тенденция к улучшению процессов тканевого дыхания. На первом этапе исследования изменения КОС носили характер компенсированных респираторных изменений. Показатель рН крови не отличался от исходного уровня (Р > 0,05). РуСО2 достоверно (Р < 0,05) повышалось, что свидетельствовало о первоначальном накоплении СО2 в ус-
Оригинальные исследования / Original Researches ^w
ловиях ГЗП и его последующем эффективном экскре-тировании из организма.
Следующим показателем оценки фармакопрофи-лактической эффективности Витагерма-3 в изучаемых условиях эксперимента является процент насыщения венозной крови кислородом (Зу02), который представляет собой расчетное значение сатурации кислородом доступного гемоглобина на основании идентифицированных уровней величин рО2, рН и рСО2 и характеризует интенсивность доставки кислорода к тканям [10].
Экспериментально доказано, что у животных опытной серии для поддержания метаболических процессов усвоение кислорода тканями уже на 1-м часу реоксиге-нации возрастало, о чем свидетельствовало снижение на 14 % величины Б02 венозной крови (Р < 0,05).
На следующем этапе исследования изменения КОС ограничивались респираторным компонентом и компенсированными метаболическими процессами. Продолжалось активное выведение СО2 из организма, и его общий уровень на протяжении всего исследования
имел достоверное отличие от показателя интактных животных. Величина SvO2 соответствовала исходному уровню. Это, вероятно, связано с более активным функционированием механизмов компенсации — восстановлением скорости утилизации кислорода тканями и связыванием СО2 свободным гемоглобином. Не менее важным аргументом компенсации являлись изменения уровня стандартных бикарбонатов крови (SBC), концентрация которых близка по диагностической ценности к значимости НСО3-. Данные показатели через 6 часов после перенесенной тяжелой гипоксии возвращались к уровню интактной группы.
В референтной группе животных на всем протяжении наблюдения изменения КОС венозной крови соответствовали компенсированному респираторному ацидозу.
Выводы
Таким образом, результаты исследования кислотно-основного состояния венозной крови животных
Таблица 1. Влияние предварительного введения Витагерма-3 на динамику изменений параметров кислотно-основного состояния в венозной крови крыс, перенесших ГЗП (M ± m) (п = 6)
Показатель P Группы животных
Интактная Контрольная Опытная Референтная
1 ч 6 ч 1 ч 6 ч 1 ч 6 ч
PH Р! Рз 7,з1 ± 0,0з 7,2з ± 0,02 < 0,05 7,18 ± 0,02 < 0,05 < 0,05 7,28 ± 0,01 > 0,05 < 0,05 > 0,05 7,з0 ± 0,02 > 0,05 < 0,05 < 0,05 7,26 ± 0,02 > 0,05 < 0,05 7,24 ± 0,01 < 0,05 < 0,05
pH[T] Р! P2 Рз 6,45 ± 0,1з 6,14 ± 0,04 < 0,05 6,12 ± 0,02 < 0,05 > 0,05 6,26 ± 0,01 > 0,05 > 0,05 > 0,05 6,28 ± 0,01 > 0,05 > 0,05 > 0,05 6,29 ± 0,02 < 0,05 > 0,05 6,26 ± 0,01 < 0,05 > 0,05
pvCO2 P! P2 Рз 50,25 ± 2,з9 57,02 ± з,80 < 0,05 45,18 ± 1,18 < 0,05 < 0,001 55,50 ± 0,77 < 0,05 > 0,05 > 0,05 57,92 ± 2,44 < 0,05 < 0,05 > 0,05 56,87 ± 0,95 < 0,05 > 0,05 59,22 ± 1,99 < 0,05 > 0,05
pvO2 P! P2 Рз 45,17 ± 2,41 з7,00 ± 1,з1 < 0,05 4з,27 ± 2,67 > 0,05 < 0,05 з7,85 ± 1,54 > 0,05 > 0,05 > 0,05 40,72± 2,78 > 0,05 > 0,05 > 0,05 з4,17 ± 0,54 < 0,05 < 0,05 46,50 ± 1,87 > 0,05 > 0,05
tCO2 P! P2 Рз 24,1з ± 0,91 28,28 ± 0,61 < 0,05 20,9з ± 0,65 < 0,05 < 0,001 26,57 ± 0,65 > 0,05 > 0,05 > 0,05 26,88 ± 1,9з > 0,05 < 0,05 < 0,05 28,58 ± 0,82 < 0,05 > 0,05 зз,85 ± 0,66 < 0,05 < 0,01
hco- P! Р2 Рз 2з,07 ± 0,8з 17,з7 ± 0,62 < 0,05 19,12 ± 0,59 < 0,05 < 0,001 24,67 ± 0,69 > 0,05 < 0,05 > 0,05 26,з7 ± 1,78 < 0,001 < 0,05 < 0,05 26,7з ± 0,80 < 0,05 < 0,05 з2,5з ± 0,59 < 0,001 < 0,01
SBC Р1 Р2 Рз 22,72 ± 0,24 з2,47 ± 1,94 > 0,05 22,27 ± 0,з8 < 0,001 < 0,05 22,22 ± 0,50 > 0,05 < 0,001 < 0,05 24,0з ± 1,07 > 0,05 > 0,05 < 0,05 28,45 ± 0,81 < 0,05 < 0,05 29,45 ± 0,5з < 0,01 < 0,05
SvO2 Р1 Р2 Рз 77,67 ± 1,15 66,75 ± 5,зз < 0,05 77,87 ± з,21 > 0,05 59,97 ± з,20 < 0,05 < 0,05 < 0,05 76,27 ± 6,зз > 0,05 > 0,05 < 0,05 5з,77 ± 1,70 < 0,001 < 0,05 69,7з ± з,29 < 0,05 < 0,05
BE Р1 Р2 Р2з з,65 ± 1,17 -4,25 ± 1,12 > 0,05 -6,52 ± 0,6з < 0,05 < 0,05 -1,7з ± 0,68 > 0,05 > 0,05 > 0,05 -з,90 ± 0,з1 > 0,05 > 0,05 > 0,05 -2,з8 ± 0,72 > 0,05 > 0,05 -4,47 ± 0,64 > 0,05 > 0,05
Примечания: Р1 — достоверно в сравнении с интактной группой; Р2 — достоверно в сравнении с контрольной группой; Р3 — достоверно в сравнении с референтной группой.
№ 1 (56) • 2014 www.mif-ua.com 69
■
в норме и в раннем периоде реоксигенации после перенесенной гипоксической гипоксии на фоне ги-перкапнии в условиях фармакопрофилактики оригинальным координационным соединением германия Витагерм-3 весьма убедительно свидетельствуют о способности этого соединения стабилизировать процессы усвоения кислорода тканями за счет активизации главных буферных систем плазмы крови, а также оптимизации уровня метаболических процессов снижением скорости экстракции О2 из крови клетками.
Список литературы
1. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов/М.В. Биленко. — М.: Медицина, 1985. — 368с.
2. Гаврилов 1.1. Газовий склад кровi на моделi синдрому ендогенног штоксикаци при застосувант корвтину / В.Д. Лук'янчук, 1.1. Гаврилов, Н.В. Рисумна // Сучаст проблеми токсикологИ. — 2012. — № 1 (56). — С. 35-40.
3. Гланц С. Медико-биологическая статистика / Гланц С.:Пер с англ. — М.: Практика, 1999. — 459 с.
4. Горн М. Мима. Водно-электролитный и кислотно-основный баланс /Мима М. Горн, Хейтц И. Урсула, Сверинген Л. Памела: Пер. с англ. В.И. Легезы. — СПб. : Невский проспект, 1999. — 320с.
5. Доклинические исследования лекарственных средств: Метод. рекоменд./Подред. чл.-корр. АМНУкраиныА.В. Стефанова. — К., 2002. — 567с.
6. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике. — Минск: Беларусь, 2002. — С. 325-342.
7. Патологическая физиология / Под ред. Новицкого В.В., Голь-дберга Е.Д. — Томск, 2001. — С. 349-360.
8. Патофизиология комплексной цитопротекции при ишемии мозга / Румянцева С.А., Афанасьев В.В., Силина Е.В. // Журнал невропатологии и психиатрии. — 2009. — № 109(3). — С. 64-68.
9. Порiвняльнi скринiнговi дослiдження в ряду координацш-них сполук герматю на моделi япокси замкнутого простору /
B.Д. Лук'янчук, 1.Й. Сейф/умна, К.О. Шебалдова [и др.]//Украш-ський журнал екстремальног медицини т. Г.О. Можаева. — 2013. — № 1. — С. 81-84.
10. Рябов ГА.. Гипоксия критических состояний /ГА.. Рябов. — М, 1988. — 288с.
11. Цитофлавин в коррекции гомеостаза у пациентов в остром периоде политравмы/Никонов В.В., Павленко А..Ю, Белецкий А.В. [и др.]// Медицина неотложных состояний. — 2012. — №1 (40). —
C. 42-48.
12. Шебалдова ЕА Использование математического моделирования для разработки оптимального дозового режима потенциального антигипоксанта / ЕА. Шебалдова // III Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов «Молодая фармация — потенциал будущего», 25—26апреля 2013, г. Санкт-Петербург. — С. 11-12.
Получено 24.12.13 □
Лук'янчук В.Д.1, Сейфуллна 1.1.3, Постернак Г.1.2, Шебалдова С.А.1 Рисухиа Н.В.1, Марцинко С.Е.3 ''Кафедра фармакологи
2Кафедра анестезюлоги, реанматологн й невдкладних станв ФПО ДУ«Луганський державний медичний унверситет»
3Кафедра загальноI хми й полмерв Одеського
нацонального унверситету ¡м. 1.1. Мечникова
КИСЛОТНО-ЛУЖНИЙ СТАН У ТВАРИН ¡3 ппокаею ЗАМКНУТОГО ПРОСТОРУ НА Ш ФАРМАКОПРОФ^АКТИКИ НОВОЮ КООРДИНАЦМНОЮ СПОЛУКОЮ ГЕРМАЖЮ
Резюме. Вщомо, що реперфуз1я i реоксигенацiя пошко-джених тканин у процеш лжування термшальних сташв супроводжуються прогресуванням iшемiчного ураження клиин. Тому питання лжарсько1 профшактики та фарма-котерапи гострих ввддв гшокси е важливою медико-бюло-пчною проблемою.
Перспективним напрямком у виртенш дано1 задачi е пошук нових антиппоксантав серед орипнальних еле-ментооргашчних, у т.ч. координацшних сполук. До числа
такого роду потенцшних фармаколопчних речовин вщно-сяться комплексш сполуки германш, i зокрема координа-цшна сполука германш з дiетилентрiамiнпентауксусною кислотою та калiем (Вггагерм-3).
З урахуванням того, що кислотно-лужний стан е най-важлившим штегральним показником життодаяльноста будь-якого оргашзму, метою дослщження було наступне: оцшити в динамщ протекторну здатшсть Вггагерм-3 регу-лювати порушення кислотно-лужно1 рiвноваги у тварин в умовах гшокси замкнутого простору.
Установлено, що в ранньому перiодi реоксигенаци тсля перенесено! гшоксично! гшокси на тлi пперкапни оригь нальна координацшна сполука германш Ви"агерм-3 при
11 введенш з профшактичною метою здатна стабшзувати процеси засвоення кисню тканинами за рахунок активiза-ци головних буферних систем плазми кров^ а також опти-мiзувати рiвень метаболiчних процешв зниженням швид-костi екстракц11 О2 з кровi клiтинами.
Ключовi слова: координацшш сполуки германiю, гiпок-с1я замкнутого простору, кислотно-лужний стан.
Lukyanchuk V.D.1, Seifullina I.I.3, Posternak G.I.2, Shebaldova Ye.A.1, Risukhina N.V.1, Martsinko Ye.E.3 Department of Pharmacology 2Department of Anesthesiology, Critical Care and Emergency Medicine of the Faculty of Postgraduate Education of State Institution «Lugansk State Medical University»
3Department of General Chemistry and Polymers of Odessa National University named after I.I. Mechnikov, Odessa, Ukraine
ACID-BASE BALANCE IN ANIMALS WITH CONFINED SPACE HYPOXIA AGAINST PHARMACOLOGICAL PREVENTION BY NEW GERMANIUM COORDINATION COMPOUND
Summary. It is known that reperfusion and reoxygenation of damaged tissue in the treatment of terminal states are accompanied by progression of ischemic cell damage. Therefore, the issues of drug prevention and drug therapy of acute hypoxia types are an important biomedical problem.
Promising direction in solving this problem is to find new antihypoxants among original elementoorganic ones, including coordination compounds. Among such potential pharmacological substances are germanium complex compounds, in particular a coordination compound of germanium with di-ethylenetriaminepentaacetic acid and potassium (Vitagerm-3).
Given that the acid-base balance is an essential integral indicator of vital activity of any organism, the aim of the study was the following: to evaluate in the dynamics the protective ability ofVitagerm-3 to regulate acid-base imbalance in animals under confined space hypoxia.
It is found that in the early reoxygenation period after hypoxic hypoxia against hypercapnia, an original germanium coordination compound Vitagerm-3 when administered prophylacti-cally can stabilize processes of absorption of oxygen by tissues due to activation of the main buffer systems of blood plasma, as well as to optimize the level of metabolic processes by reducing the rate of O2 extraction from the blood by cells.
Key words: germanium coordination compounds, confined space hypoxia, acid-base balance.
