CC BY
19УДК 616-092.9
В.М. Хмара1, Е.В. Зиновьев2, Г.К. Ивахнюк3, А.В. Гарабаджиу4
Информация о типовых патологических нарушений водно-электролитного баланса, содержании водь, натрия и калия в плазме крови и тканях внутренних органов (сердца, скелетной мышцы, лёгкого, печени, головного мозга) у животных при критических изменениях водного баланса в условиях дегидратации (ДГ) и гипергидратации (ГД) - отсутствует.
В экспериментах участвовали 75 белых беспородных крыс линии Rattus массой 240-390 г, для которых искусственно создавались условия ДГ и ГД.
Для моделирования ДГ животным первой группы (12 крыс) внутрибрюшинно вводили 0,15 мл лазикса и полностью ограничивали в потреблении воды и пищи. Моделируя ДГ при гипертермии животным второй группы (12 крыс), после введения 0,15 мл лазикса также лишали пищи и воды, но содержались при температуре 30°С. Двум другим группам для имитации ГД организма блокировали функцию почек - для чего под эфирным наркозом перевязывались с двух сторон почечные ножки. Животным третьей и четвертой групп (по 18 крыс) после перевязки почечной ножки в желудок дробно, в течение 2 ч, вводили 142 мл/кг 0,9% раствора хлорида натрия или 5% р-р глюкозы. В группу контроля вошли 10 интактных особей, отобранных методом рандоминизации.
В плазме крови животных определяли содержание белка, электролитов (калия и натрия), а так же оценивали гематокрит.
Внутренние органы животных изучали методом светооптической микроскопии [1]. Во всех группах были исследованы скелетная мускулатура (мышцы, бедра), печень, легкие, миокард правого и левого желудочков сердца, кора и белое вещество головного мозга.
Определение электролитов в пробах производилось после их экстрагирования раствором соляной кислоты. Измерение производилось на пламенном фотометре «НаИо - 4», а расчет
ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОЛИТНЫХ НАРУШЕНИЙ ПРИ КРИТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЯХ ВОДНОГО БАЛАНСА ТКАНЕЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ
Военно-медицинская академия им. С.М.Кирова МО РФ 194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6
Санкт- Петербургский госуда рственный технологический институт (технический университет) 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., д. 26
Исследовано содержание воды, натрия и калия в сыворотке крови и тканях (миокарде, скелетной мышце, лёгочной ткани, печени, головном мозге) крыс в условиях дегидратации и гипергидратации. Полученные результаты позволяют заключить о высокой стабильности водносолевого состава тканей головного мозга даже при резких нарушениях водного баланса организма.
Ключевые слова: инфузионная терапия, электролитные нарушения, дегидратация, гипергидратация, внутренние органы, водноэлектролитный баланс, уровень натрия и калия
содержания производился на массу влажного обезжиренного вещества. Результаты исследований обрабатывались с использованием методик вариационной статистики.
Результаты и обсуждение
Степень ДГ и ГД крыс оценивали по изменению массы животных. Контрольная группа, имевшая свободный доступ к воде, но не получавшая пищи, теряла в течении первых суток до 4,5% исходной массы тела (таблица 1). За двое суток потери составили 6,2% (р < 0,05). Абсолютные потери воды из организма у дегидратированных животных составили 6-7 мл/100г массы тела. После инъекции крысам лазикса за 3 ч выделялось 4,2 ± 0,4мл/100г массы мочи. Введение диуретика обеспечивало 50-70% от общей потери воды из организма у этих групп животных. В составе внеклеточной жидкости в зависимости от степени ДГ в сыворотке крови увеличилась концентрация белка. ГД же сопровождалась уменьшением концентрации белка в сыворотке (таблица 1).
Таблица 1. Величина массы тела, гематокрита, концентрации белка, _____натрия и калия в плазме крови крыс с учетом водного баланса
Величина показателей в группах (М ± т)
Анализируемые показатели Контроль (интактные животные) острая дегидрата- ция острая дегидратация на фоне ■ипертермии инфузия 142 мл/кг 0,9% пасі инфузия 142 мл/кг 5% глюкозы
масса тела, % -4,5 ± 0,43 - 10,8 ± 0.47 -13,2 ± 0,74 10,5 ± 0,45 10,3 ± 0,31
гематакрит, % 44,6 ± 1,3 45,6 ± 1,2 47,7 ± 0,9 38,5 ± 1,0 47,7 ± 1,7
белок плазмы, % 6,9 ± 0,14 7,7 ± 0,13 8,7 ± 0,4 5,4 ± 0,14 5,7 ± 0,04
натрий плазмы, мэкв/л 139 ± 2,0 136 ± 1,6 142 ± 2,0 136 ± 1,1 108 ± 1,0
калий плазмы, мэкв/л 5,2 ± 0,4 3,0 ± 0.13 4,2 ± 0,23 7,2 ± 0,48 5,3 ± 0,21
1 Хмара Вячеслав Михайлович, аспирант ВМА им. С.М.Кирова" МО РФ, evz@mail.ru
2 Зиновьев Евгений Владимирович, д-р мед. наук, профессор каф. патофизиологии ВМА им. С.М.Кирова МО РФ, evz@mail.ru
3 Ивахнюк Григорий Константинович, д-р хим. наук, профессор, зав. каф. инженерной защиты окружающей среды СПбГТИ(ТУ), fireside@inbox.ru
4 Гарабаджиу Александр Васильевич, д-р хим. наук, профессор, зав. каф. технологии микробиологического синтеза, проректор по научной работе СПбГТИ(Ту), gar54@mail.ru
Дата поступления - 4 июля 2012 года
В тоже время, при ДГ гематокрит у крыс не изменялся и снижался только при введении физиологического раствора. Сгущение крови в условиях ДГ происходило без изменения концентрации натрия в сыворотки крови, но сопровождалось уменьшением концентрации калия. После введения животным физиологического раствора наблюдалась гиперкалиемия, а при введении раствора глюкозы - гипонатриемия.
При умеренной ДГ, несмотря на потери воды из организма, её содержание во всех исследованных тканях, за исключением печени, не отличалось от уровня характерного для контрольных животных (таблица 2).
Таблица 2. Содержание воды в тканях крыс ________________________на фоне дегидратации и гипергидратации
Содержание воды в тканях (мл/г) в группах (М ± т)
Анализируемая ткань контроль (интактные животные) острая дегидратация острая дегидратация на фоне гипертермии инфузия 142 мл/кг 0,9% пасі инфузия 142 мл/кг 5% глюкозы
скелетная мышца 756 ± 3,0 757 ± 1,7 739 ± 3,8 768 ± 2,5 795 ± 3,6
миокард правого желудочка 770 ± 1,9 766 ± 2,1 758 ± 2,5 784 ± 2,5 798 ± 3,2
миокард левого желудочка 763 ± 2,1 762 ± 1,3 750 ± 2,0 773 ± 2,7 776 ± 2,9
печень 725 ± 3,1 692 ± 3,2 709 ± 4,8 739 ± 7,5 739 ± 1,8
кора мозга 832 ± 2,7 831 ± 2,3 833 ± 2,1 826 ± 2,3 840 ± 1,9
белое вещество мозга 824 ± 3,7 818 ± 7,2 831 ± 1,6 816 ± 4,0 833 ± 3,3
лёгочная ткань 798 ± 4,4 790 ± 2,0 784 ± 4,0 848 ± 1,1 807 ± 2,7
Во всех тканях, кроме мозга, наблюдалось уменьшение содержания воды в условиях интенсивной ДГ. Потеря воды из исследованных тканей составляла 1,6-2,2 мл/100г влажной ткани. После введения физиологического раствора максимальное повышение содержания воды (6,3% от контрольного уровня, р<0,05) обнаружено в лёгких; при этом у всех животных в плевральной полости скапливалась свободная жидкость. Наиболее значительное возрастание содержания воды после введения глюкозы отмечалось в скелетной мускулатуре (5,2%) и мышце правого желудочка сердца (3,6%). Во время же ГД в ткани мозга содержание воды практически не отличалось от контрольного уровня (за исключением небольшого увеличения в коре мозга при введении глюкозы).
Введение крысам физиологического раствора практически не влияло на электролитный состав тканей, кроме соответствующего показателя для лёгочной ткани. Содержание натрия в лёгких возрастало до 70,4±5,3 мэкв/кг влажной массы (р<0,05) после вливания физиологического раствора и до 463±34 мэкв/кг сухой массы (у контрольной группы 271±16, р<0,01). Концентрация калия в лёгких снижалась в расчёте на влажную массу от 68,8 ± 3,1 до 45,8 ± 5,6 мэкв (р<0,01), но не отличалась от контрольного уровня при расчёте на сухую массу.
ГД животных раствором глюкозы приводит к значительному изменению содержание ионов в исследованных тканях [2].
В экспериментах ДГ в значительной мере обуславливалась потерей воды с мочой после введения диуретика. Поскольку содержание натрия в моче при введении лазикса приближалось к его концентрации в плазме крови, а содержание калия в моче было значительно выше, то во время ДГ концентрация натрия во внеклеточной жидкости не изменилась, а калия уменьшалась (таблица 1). О снижении объёма плазмы крови свидетельствует повышение содержания в ней белка (на 11,6%, р < 0,05). При более интенсивной ДГ наблюдается не только значительное сгущение крови (концентрация белка возрастает на 26%), но существенная потеря воды из большинства тканей (таблица 2), исключая ткани головного мозга. О
повышении объёма плазмы крови свидетельствует снижение концентрации в ней белка на 21,7% и гематокрита на 13,8% (таблица 1). Такое резкое расширение объёма внеклеточной жидкости у нефрэктомированных животных сопровождается образованием свободной жидкости в их грудной и брюшной полостях, а также увеличением содержания воды в других тканях. Для ткани лёгкого эта величина возрастала от контрольного уровня 3,76±0,18 до 5,58±0,16 мл/кг сухой массы (р<0,001) после нагрузки крыс физиологическим раствором. При таком внеклеточном отёке в лёгких значительно повышается содержание натрия и снижается концентрация калия. Как и в случае ДГ, введение физиологического раствора не влияло на содержание воды в головном мозге.
После нагрузки крыс раствором глюкозы (которая легко проникает в клетки и быстро метаболизируется) возникает внутриклеточный отёк тканей большинства органов. Значительная гипонатиемия и, по-видимому, гипоосмия, способствуют входу воды в клетки (таблица 3).
Таблица 3. Содержание калия и натрия в тканях крыс на фоне гипергидратации
Анализируемая ткань Содержание (мэкв/кг) у интактных животных Содержание (мэкв/кг) у животных после инфузии 142 мл/кг 5% глюкозы
натрия калия натрия калия
скелетная мышца 17,3 ± 1,2 115 ± 3,2 15,2 ± 1.0 101 ± 2,8
правый желудочек сердца 37,0 ± 2,3 77,1 ± 2,8 36,5 ± 2,9 70,6 ± 1,4
левый желудочек сердца 32,6 ± 0.9 81,2 ± 2,1 26,7 ± 0,82 74,8 ± 0,6
печень 23,1 ± 1.2 95,2 ± 2,2 19,1 ± 0,6 85,6 ± 1,5
кора мозга 39,2 ± 1.5 93,1 ± 1,8 32,3 ± 0,5 86,8 ± 3,5
белое вещество мозга 32,6 ± 0,9 67,5 ± 4,0 26,2 ± 0,5 56,7 ± 2,0
лёгочная ткань 54,7 ± 3,2 68,8 ± 3,1 47,5 ± 2,3 65,3 ± 1,7
Часть введённого раствора остаётся во внеклеточной жидкости, на что указывает снижение концентрации белка в сыворотке крови на 17,4% (р<0,05). При этих условиях минимальные изменения содержания воды отмечаются для тканей мозга и лёгкого, а - максимальные -в мышечной ткани. Повышение содержания воды в тканях сопровождается уменьшением концентрации основного внутриклеточного иона (калия) в расчёте на сухую массу тканей.
Заключение
Установлено, что концентрация белка в плазме крови (но не гематокрит) является показателем сгущения или разбавления крови и отражает состояние водного баланса организма. Учитывая, что ткани скелетных мышц составляют значительную долю от всей массы тела, то её ткани являются основными источниками воды при ДГ и «депо» жидкости - в случае внутриклеточной ГД. При этом, водно-электролитный состав тканей головного мозга, несмотря на выраженные нарушения водного баланса организма, остаётся практически неизменным.
Литература
1. Пирс Э. Гистохимия. М.: Иностр. лит., 1962.
963 с.
2. Чуфаров В.Н. Водно-электролитный баланс. В кн.: Интенсивная терапия угрожающих состояний / под ред. Корячкина В.А., Страшнова В.И. СПб.: Мед.изд-во, 2002. С. 9-31.
