CC BY
15
УДК-613.81+616-092.9
i ОСОБЕННОСТИ НЕКОТОРЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ И ГЕМОДИНАМИКИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ АЛКОГОЛЬНОГО ПОРАЖЕНИЯ У КРЫС
Кузнецов А.А., Терехов А.Д., Дементьева И.И., Малышев Д.Р., Халепо О. В., Тишкова Я.В., Борсуков С. А., Дукачев Д.В., Коротенкова О.В., Коротенкова А.В., Моторо Л.М., Новиков М.А., Тимофеева А.М.
Научные руководители - к.м.н., доц. Халепо О. В., к.м.н. Тишкова Я.В.
Смоленский государственный медицинский университет Россия, 214019, Смоленск, ул. Крупской, 28. 204_Kuznetsov_alexey@mail.ru - Кузнецов А.А.
Резюме. У крыс в динамике алкогольного повреждения выявлено изменение резистентности к глюкозе, что отражает нарушение функции печени. Обнаружено, что повышение симпатического тонуса на начальном этапе в дальнейшем сменилась его снижением. Выявлено увеличение показателей, отражающих скорость кровотока в сонной артерии и снижение периферического сосудистого сопротивления, уменьшение перфузии и признаки эндотелиальной дисфункции в системе микроциркуляции. Установлена взаимосвязь между изменением вегетативной регуляции и вазомоторной активностью сосудов. Выявленные сдвиги показателей биоимпеданса подтверждают изменение функционального стояния тканей.
Ключевые слова: алкогольное повреждение, гемодинамика, периферическое кровообращение, лазерная допплеровская флоуметрия, ультразвуковая высокочастотная допплерография, биоимпедансный анализ.
i FEATURES OF SOME INDICATORS OF VEGETATIVE REGULATION AND HEMODYNAMICS IN THE FORMATION OF ALCOHOL DAMAGE IN RATS
Kuznetsov A.A., Terekhov A.D., Dementeva I.I., Malyshev D.R., Halepo O.V., Tshkova Y.V., Borsukov S.A., Dukachev D. V, Korotenkova O. . V, Korotenkova A. V, Motoro L.M., Novikov M.A., Timofeeva A.M.
Supervisors - Ph.D., Assoc. Halepo O.V., Ph.D. Tishkova Y.V.
Smolensk State Medical University
28, Krupskoj St., 214019, Smolensk, Russia
204_Kuznetsov_alexey@mail.ru - Kuznetsov A.A.
Abstract. In rats, the dynamics of alcohol damage revealed a change in glucose resistance, which reflects a violation of liver function. It was found that the increase in sympathetic tone at the initial stage was later replaced by a decrease in it. There was an increase in indicators reflecting the speed of blood flow in the carotid artery and a decrease in peripheral vascular resistance, a decrease in perfusion and signs of endothelial dysfunction in the microcirculation system. The relationship between changes in vegetative regulation and vasomotor activity of blood vessels was established. The revealed shifts in bioimpedance indicators confirm the change in the Junctional standing of tissues.
Key words: alcohol damage, hemodynamics, peripheral blood circulation, laser Doppler Jlowmetry, ultrasound high-frequency dopplerography, bioimpedance analysis.
Введение. Проблема злоупотребления алкоголем остается актуальной для здравоохранения. По данным Федеральной службы государственной статистики в последние годы общее количество лиц, злоупотребляющих алкоголем, продолжает увеличиваться среди населения России. По официальным данным ВОЗ число больных алкоголизмом в нашей стране достигло 1,3 миллиона человек, хотя реальные цифры значительно выше. По данным общественных организаций 9% от всех случаев летальности среди подростков и лиц молодого возраста связаны с потреблением алкоголя, что составляет 320 тысяч человек в год [8, 9].
Регулярный прием алкоголя приводит к многочисленным повреждениям органов и систем, среди которых одной из первых повреждается печень. В гепатоцитах происходит метаболизм 95% поступившего в кровоток алкоголя и наиболее опасного его метаболита -ацетальдегида [3]. В результате токсического и гипоксического эффектов этанола одной из первых нарушается способность печени поддерживать постоянство уровня глюкозы крови.
Известно, что злоупотребление алкоголем вызывает повреждение центральной, периферической и вегетативной нервной системы, патогенез которого связан с дефицитом тиамина, других витаминов группы В, недостатком ГАМК, эксайтотоксическими эффектами глутамата и других нейрометаболических факторов [5].
К органам-мишеням алкогольной интоксикации относят миокард, магистральные и периферические сосуды, другие органы и системы. Известно, что при хронической алкогольной интоксикации формируются кардимиопатии, ИБС, гипертоническая болезнь, вторичные почечные гипертензии, дистрофические изменения эндотелиоцитов, что проявляется признаками эндотелиальной дисфункции [6].
Однако, несмотря на большое количество исследований, посвященных механизмам повреждающего действия этанола, до конца не выяснены механизмы реакции систем регуляции и ответных изменений исполнительных органов и систем, тканевых расстройств при хронической алкогольной интоксикации, что возможно при моделировании алкогольного повреждения в условиях эксперимента.
Цель исследования. Изучение взаимосвязи особенностей вегетативной регуляции, изменений гемодинамики в сонной артерии и микроциркуляторном русле и состояния биоимпеданса при хронической алкогольной интоксикации у лабораторных крыс.
Методика. Работа выполнена на 10 крысах-самках породы «Вистар» массой 170±9,4 г. Для оценки функционального состояния печени использовали глюкозотолерантный тест (ГТТ). После определения тощакового уровня глюкозы крови животному вводили 40% раствор глюкозы в дозе 0,25мл/100 г массы тела внутрибрюшинного, после чего повторно изучали гликемию через 30, 60 и 120 минут с помощью глюкометра Contour Bayer TS (Bayer Diabetes Care, США).
Для оценки вегетативного статуса изучали вариабельность сердечного ритма (ВСР) с помощью комплекса ВНС-Спектр (ООО Нейрософт, Россия) с использованием статистических и спектральных показателей, полученных временным и частотным методами анализа [1]. Для мониторинга ЭКГ-сигнала электроды накладывали на левую (LA) и правую передние лапы (RA), а заземление - через заднюю правую лапу (RF). Анализировали индекс вагосимпатического взаимодействия (LF/HF), характеризующий соотношение симпатической и парасимпатической регуляции; относительную мощность спектра в диапазоне колебаний высокой частоты (HF%), отражающую влияние парасимпатической системы и в диапазоне колебаний низкой частоты (LF%), дающую информацию об активности симпатической системы, вариационный размах (BP, с), характеризующий общую вариабельность продолжительности кардиоинтервалов.
Состояние кровотока оценивали методом компьютеризованной ультразвуковой высокочастотной допплерографи (УЗДГ) с помощью аппарата Минимакс-допплер-К (ООО СП Минимакс, Россия). Регистрировали показатели, характеризующие линейную скорость кровотока: максимальная систолическая скорость кровотока по кривой средней скорости (Vas), средняя линейная скорость кровотока по кривой средней скорости (Vam), конечная диастолическая скорость по кривой огибающей средней скорости (Vakd); параметры объемной скорости кровотока: систолическая объемная скорость по кривой средней скорости (Qas), средняя объемная скорость (Qam); показатели периферического сосудистого сопротивления: индекс Стюарта (STI), отражающий упругоэластичные свойства лоцируемой артерии и спектрального расширения, пульсационный индекс (PI), индекс резистивности (RI), общий показатель перфузии (М) и коэффициент вариации (К), характеризующий вазомоторную активность сосудов [2]. Регистрацию параметров макрогемодинамики проводили в области проекции сонной артерии, а показателей микроциркуляторного русла -в межпальцевом промежутке задней левой лапы, где микрососуды максимально приближены к поверхности кожи.
Состояние периферического кровообращения оценивали методом лазерной допплеровской флоуметрии с помощью аппарата ЛАКК-М (НПП Лазма, Россия). Оценивали показатель микроциркуляции (ПМ), среднеквадратичное отклонение показателя микроциркуляции (СКО) и коэффициент вариации (Кв), а также нейрогенный тонус (HT),
миогенный тонус (МТ) и эндотелиально-зависимый компонент тонуса (ЭЗКТ), характеризующие активные механизмы контроля и максимальную амплитуду колебаний кровотока в диапазоне дыхательных экскурсий (АтахД) и кардиоритмов (АтахС), отражающие состояние пассивных механизмов регуляции микроциркуляции [4].
Изучение биоимпеданса, уровень которого определяется физиологическими особенностями тканей и состоянием сердечно сосудистой системы, кровенаполнением сосудистого русла, проводили с помощью аппарата Арра 703 Innovative LCR Meter (Арра Technology Corporation, Тайвань). Оценивали общее сосудистое сопротивление (ОСС) и общую ёмкость (ОЁ) [7].
После исходной регистрации показателей моделировали алкогольную интоксикацию ежедневным введением 40% раствора этанола в дозе 2мл/100 г массы тела внутрижелудочно.
Изучение всех показателей повторяли через 3 часа после первого приема этанола, на 1,3,7,10,21 сутки эксперимента.
Статистическую обработку результатов проводили с помощью компьютерной программы StatSoft «Statistica 10.0» с использованием критерия Колмогорова-Смирнова, U-теста Манна Уитни, t-критерия Стьюдента, коэффициент ранговой корреляции Спирмена.
Результаты. Полученные данные свидетельствуют, что после введения этанола у крыс тощаковый уровень гликемии оказался меньше исходных значений на 1 сутки - на 30%, на 7 сутки - на 39% (р<0,05 в обоих случаях), в дальнейшем его показатели не различались с исходными данными (табл.1).
Таблица 1. Результаты глюкозотолерантного теста
Натощак 30 минут 1 час 2 часа
До введения этанола (M±m), ммоль/л 5,3±0,3 10,2±0,3** 7,6±0,5** 4,9±0,1
1 сутки (M±m), ммоль/л 3,7±0,36* 7,8±0,58*** 7,6±0,4** 3,6±0,23*
7 сутки (M±m), ммоль/л 3,2±0,3* 6,2±0,42*** 5,4±0,2*** 4,6±0,3
14 сутки (M±m), ммоль/л 5,5±0,4 6,4±0,3* 5,9±0,55* 5,8±0,35
21 сутки (M±m) 5,1±0,35 7,1±0,5*** 6,6±0,4 5,5±0,42
* - р<0,05 по сравнению с исходными данными
** - р<0,05 по сравнению с тощаковым уровнем глюкозы
Результаты ГТТ свидетельствуют (табл.1), что после введения этанола максимальная физиологическая гипергликемия на нагрузку через 30 мин после введения глюкозы оказалась меньше исходной. Степень гипергликемии на 7 сутки введения этанола оказалась на 1,9 ммоль/л, на 14 сутки - на 4 ммоль/л, на 21 сутки - 2,9 ммоль/л меньше, чем у интактных крыс (р<0,05 во всех случаях).
Через 1 час после введения глюкозы уровень гипергликемии на 14 сутки алкогольной интоксикации оказался меньше на 1,9 ммоль/л, а через 2 часа после нагрузки глюкозой во все сроки наблюдения уровень гликемии в крови не различался с показателями у здоровых животных.
Результаты ГТТ позволили выявить изменение резистентности к глюкозе начиная с 7 суток введения этанола, что может свидетельствовать о нарушении функции печени.
С целью изучения системного ответа организма на алкогольную интоксикацию представляло интерес оценить состояние вегетативного статуса. После введения первой дозы алкоголя существенных изменений показателей ВСР не было выявлено.
На 1 сутки наблюдения выявлено увеличение вклада симпатических влияний: ЬР/НР оказался в 5,8 раз, а ВР - в 2 раза больше исходных значений (р<0,05 в обоих случаях). Тенденция к преобладанию симпатических влияний сохранялась на 3 и 7 сутки наблюдения. Однако на 10 и 21 сутки величина ЬБ стала меньше исходных значений в 3,2 раза и в 2,5 раза соответственно (р<0,05 в обоих случаях). Таким образом, выявленное на начальном этапе алкогольного повреждения нарастание симпатической активности, при хронической алкогольной интоксикации сменилось ее угнетением.
Известно, что состояние вегетативной регуляции оказывает влияние на тонус сосудов. В связи с этим особый интерес представляло изучение состояния макрогемодинамики и микроциркуляции экспериментальных животных в динамике наблюдения.
После введения первой дозы этанола у крыс в сонной артерии выявлено увеличение Уат в 3,9 раза, а Оаш - в 4,5 раза, 811 - снизился на 10% по сравнению с исходными значениями (р<0,05 во всех случаях), что свидетельствует о повышении скорости кровотока и снижении периферического сосудистого сопротивления (рис1).
* - р<0,05 по сравнению с исходными значениями Рисунок 3. Параметры макроциркуляции
На 1 сутки значения Уат оставались больше исходных показателей в 2 раза, а Оат - в 2,4 раза; на 3 сутки обнаружено увеличение Уав в 2 раза и Оав - в 1,5 раза (р<0,05 во всех случаях).
На 7 сутки обнаружено увеличение периферического сосудистого сопротивления: Р1 стал больше исходных значений на 12 %, Ы - на 9% (р<0,05 в обоих случаях). Тенденция к повышению этих показателей сохранялась на 10 сутки исследования.
В системе микроциркуляторного русла на 1 сутки введения этанола методом УЗДГ выявлено снижение показателей периферического сосудистого сопротивления: показатель К был больше исходного на 57% (р<0,05). На 3 и 7 сутки обнаружено снижение М соответственно на 69% и 65% (р<0,05 в обоих случаях).
Особый интерес представляло выявить взаимосвязь между изменениями показателей гемодинамики и состоянием вегетативной регуляции у животных с алкогольной интоксикацией. Результаты корреляционного анализа свидетельствуют что между показателями К и ВР выявлена выраженная статистически значимая отрицательная взаимосвязь на 7 и 10 сутки (р= -0,87,-0,97 соответственно, р<0,05 в обоих случаях), что подтверждает известный факт связи вариабельность флакса сосудов с активностью вегетативной регуляции.
Изучение состояния микроциркуляторного русла кожных покровов методом ЛДФ показало, что через 3 часа, на 1 и 3 сутки после первого введения этанола выявлена тенденция к снижению ПМ и СКО. На 1 и 7 сутки алкогольной интоксикации обнаружено снижение эндотелиальной активности, о чем свидетельствуют увеличение ЭЗКТ на 37% и 19% соответственно по сравнению с исходными (р<0,05 в обоих случаях).
Для оценки биоэлектрических явлений был проведен биоимпеданнсный анализ, позволяющий судить о физиологическом состоянии тканей. Известно, что уровень биоимпеданса связан с кровенаполнением сосудов и зависит от состояния сердечнососудистой системы [8]. Полученные результаты свидетельствуют, что ОСС, отражающего способность тканей препятствовать прохождению электрического тока, имела нарастающую тенденцию к снижению с 3 суток введения этанола. На 21 сутки наблюдения этот показатель оказался меньше исходных значений на 41,4% (р<0,05).
Показатель ОЁ , который характеризует способность тканей накапливать электрический заряд, на 1 сутки стал меньше исходных значений на 18,7%, на 3 сутки - на 50% (р<0,05 в обоих случаях). С 7 суток наблюдения данный показатель начал восстанавливаться и на 21 сутки уже не различался с исходным уровнем.
Выводы. Таким образом, на 7 сутки алкогольной интоксикации обнаружены признаки нарушения способности печени поддерживать постоянный уровень глюкозы крови, изменение толерантности к глюкозе, что может служить одним из первых признаков нарушения функции печени в условиях хронической алкогольной интоксикации.
Повышенный вклад симпатических влияний в вегетативный тонус, выявленный при острой алкогольной интоксикации, в дальнейшем сменялся снижением ее активности. Доказана взаимосвязь состояния вегетативной регуляции и вариабельности сосудистого тонуса на уровне микроциркуляторного русла в условиях постоянной алкогольной интоксикации у крыс.
При хронической алкогольной интоксикации выявлена активизация гемодинамики в магистральных артериях и снижение кровенаполнения тканей на уровне микроциркуляторного русла с признаками эндотелиальной дисфункции.
Динамика показателя ОСС соответствует изменениям состояния системы микроциркуляции и может служить признаком тканевых расстройств при постоянном введении алкоголя. В свою очередь восстановление показателя ОЁ может косвенно отражать степень привыкания организма к этанолу, повышение уровня толерантности, изменению его первоначального эффекта на организм и свидетельствовать о начале формирования зависимости.
Полученные результаты позволяют проследить взаимосвязь между особенностями вегетативной регуляции и состоянием гемодинамики, показателями биоимпеданса на фоне нарушения функции печени, хотя механизмы реакции систем регуляции и ответных изменений исполнительных органов и систем, тканевых расстройств при хронической алкогольной интоксикации требуют дальнейшего изучения.
Литература
1. Бокерия, Л.А. Вариабельность сердечного ритма: методы измерения, интерпретация, клиническое использование / Л.А. Бокерия, О.Л. Бокерия, И.В. Волковская //Анналы аритмологии. - 2009. - Т. 6, №. 4. - 378с.
2. Голубь, A.A. Оценка показателей микроциркуляции в тканях пародонта у студентов в зависимости от табакокурения и наличия соматической патологии / A.A. Голубь, Т.С. Чемикосова., O.A. Гуляева II Медицинский вестник Башкортостана. - 2010. - Т. 5, №. 1- С. 53-57.
3. Ковалёв, Г.А. Экспериментальная модель алкогольного поражения печени у самок крыс / Г.А. Ковалёв, А.Ю. Петренко II Вестник Харьковского национального университета имени В Н. Каразина. «Серия «Медицина». - 2004. - Т. 5, №. 8- С. 24-31.
4. Крупаткин, А.И. Функциональная диагностика состояния микроциркуляторно-тканевых систем. Колебания, информация, нелинейность (руководство для врачей) / А.И. Крупаткин, В В. Сидоров II М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ». - 2013. - 496 с.
5. Павлова, C.B. Вегетативная регуляция и метаболические процессы при осложнениях алкоголизма / С. В. Павлова, [и др.] //Сибирский вестник психиатрии и наркологии. - 2009. -Т. 4, №. 2. - С. 35-37.
6. Сиволап, Ю.П. Алкогольное поражение нервной системы: систематика, патогенез, подходы к лечению / Ю.П. Сиволап, В.А. Савченков, М.В. Янушкевич II Наркология. - 2014. -Т. 13, №. 2. - С. 52-57.
7. Тихомиров, А. М. Импеданс биологических тканей и его применение в медицине / A.M. Тихомиров [и др.] //М.: РГМУ. - 2006. - Т. 10 №. 4. - С. 34-37.
8. Health-EU The Public Health Portal of the European Union / Report: Alcohol in Europe [Электронный ресурс]. - Режим доступа :http://ec.europa.eu/
9. WHO Regional Office for Europe [Электронный ресурс]. - Режим доступа: data.euro.who.int/alcohol.
