CC BY
43
УДК 612.13+616—001.11/.2:622]—028.77
© В.Н. Ельский, Л.Г. Кривобок, Е.В. Антонов, Г.К. Кривобок, Ю.И. Стрельченко, 2009
В.Н. Ельский, Л.Г. Кривобок, Е.В. Антонов, Г.К. Кривобок, Ю.И. Стрельченко СИСТЕМНАЯ ГЕМОДИНАМИКА ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ДЕЙСТВИИ ФАКТОРОВ ШАХТНОГО ВЗРЫВА И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Донецкий национальный медицинский университет, Донецк, Украина Кафедра патологической физиологии
Цель исследования. Изучить состояние системной гемодинамики при комбинированном действии на организм шахтного взрыва и электрического тока в эксперименте.
Материалы и методы. Работа выполнялась на беспородных белых крысах самцах. Показатели системной гемодинамики определялись методом тетраполярной реографии.
Результаты. Установлено, что максимальные расстройства кровообращения происходят в группе отягощенной комбинированной шахтной травмы с последующим нанесением электротравмы. В этой группе наблюдалось достоверное (р 0,001) снижение ударного объема крови (на 84%), артериального давления (на 37%), минутного объема крови (на 83%) и увеличение общего периферического сопротивления (на 226%) в сравнении с контролем.
Заключение. Электротравма в сочетании с комбинированной взрывной шахтной травмой (ВШТ) вызывает значительное нарушение системной гемодинамики и ухудшает течение ВШТ. Нарушение системного кровообращения вследствие сочетанного действия электрического тока и комбинированной ВШТ более выражено на фоне пребывания организма в условиях шахтной производственной среды.
Ключевые слова: шахтный взрыв, электротравма, система гемодинамики, крысы
V.N. Yelsky, L.G. Krivobok, E.A.Antonov, G.K. Krivobok, Yu.I. Strelchenko THE SYSTEM HEMODYNAMICS WITH COMBINED EFFECTS OF EXPERIMENTAL MINE BLAST AND ELECTRICAL INJURIES
Purpose. To study the state of the system hemodynamics with combined effects of experimental mine blast and electrical injuries.
Materials and methods. The study was conducted in male mongrel white rats. The indicators of the system hemodynamics were evaluated by using the method of tetrapolar rheography.
Results. It has been shown that the circulation maximal disorders occur in the group with mine blast injury aggravated with additional electric injury. In this group a significant (p 0.001) decrease in strike volume (to 84%), blood pressure (to 37%), cardiac output (to 83%) and an increase in total peripheral vascular resistance (to 226%) compared with the control group was noted.
Conclusion. Electric injury with a combined mine blast injury brings about significant disorders of the system hemodynamics and impairs the course of trauma. Disorders of the system hemodynamics of the body due to effects of electric injury combined with mine blast injury are more marked in the mine work environment.
Key words: Mine blast injury, electric injury, system hemodynamics, rats
Пылегазовые взрывы в подземных выработках характеризуются одномоментным массовым поражением поликомпонетного генеза у шахтеров. Основными поражающими компонентами подземных взрывов являются: действие ударной волны, высокой температуры, токсическое влияние газов шахтной выработки и продуктов горения [2,7]. Взрывная шахтная травма (ВШТ) остается актуальной проблемой не только для стран СНГ, но для других развитых промышленных стран [3,9]. Основной особенностью этого вида травмы является высокая смертность не только среди пораженных в очаге взрыва, но и среди тех, кто находится на достаточно большом расстоянии от эпицентра. В большинстве случаев это обусловлено невозможностью оказания первой медицинской помощи пострадавшим на месте в сроки до одного часа. С учетом транспортировки в лечебные учреждения эти сроки растягиваются до 3 часов и более. Само- и взаимопомощь затруднена, а чаше невозможна [2,7,3].
Вне поля зрения исследователей остается такой неотъемлемый от угольной промышленности производственный фактор, как электрический ток. Существует достаточно высокая вероятность получения электротравмы во время подземного взрыва вследствие нарушения техники безопасности или вследствие разрушения существующих
средств электробезопасности шахтного оборудования [4,8]. Выживание организма и течение патологических процессов в нем при взрывной шахтной травме в основном обусловлено состоянием системного кровообращения [6,12]. Известно, что наличие перечисленных компонентов взрывного шахтного поражения имеет взаимоосложняющее влияние на состояние системной гемодинамики [9]. Однако уровень знаний о механизмах этого влияния остается недостаточным. Данные о влиянии электротравмы на системный кровоток разнятся и имеют обрывочный характер [10,14,15].
Дополнительным фактором, осложняющим патогенез взрывной шахтной травмы, является предшествующее неблагоприятное влияние производственных факторов. Преморбидный фон формируется в результате совокупного воздействия па организм шахтера неблагоприятных факторов производственной среды: высокой температуры и влажности воздуха, интенсивной физической нагрузки, нервно-эмоционального напряжения, загазованности и запыленности среды, повышенного атмосферного давления и т.д. Их роль в патогенезе ВПГГ изучена недостаточно, что также осложняет диагностику повреждений и снижает эффективность терапии [2,3,9].
Целью наших исследований явилось изучение состояния системной гемодинамики при ком-
бинированном воздействии ВШТ и несмертельного поражения электрическим током в эксперименте
Материалы и методы
Исследования были проведены на белых крысах-самцах массой от 250 до 300 г. Электротравму (50 В, 50 Гц, длительность воздействия 1 секунда), взрывную шахтную травму и совокупность неблагоприятных факторов производственной среды (температура воздуха 37-37,5°С, относительная влажность воздуха 96-97%, атмосферное давление 850-858 ммН^, концентрация мелкодисперсной угольной пыли в воздухе 56-68 г/м3, концентрация метана 8,0-8,4%), включая интенсивную физическую нагрузку, моделировали но методике и с помощью устройств, которые описаны ранее [2]. Исследования были проведены в 8 группах животных. Первая группа была контрольной, вторая - с моделированием элетротравмы (ЭТ), третья - с неотягощенной взрывной шахтной травмой (НВШТ), четвертая с комбинированным действием ЭТ и следующей за ней НВШТ (ЭТ+НВШТ), пятая - с комбинированным действием НВШТ и следующей за ней ЭТ (НВШТ+ЭТ), шестая группа с взрывной шахтной травмой, отягощенной действием преморбидных факторов (ОВШТ), седьмая группа с комбинированным действием ЭТ и следующей за ней ОВШТ (ЭТ+ОВШТ), восьмая группа с комбинированным действием НВШТ и следующей за ней ЭТ (НВШТ+ЭТ). Гемодинамику изучали методом тетраполярной импедансной реографии [1, 2, 11].
Определяли следующие параметры системной гемодинамики: артериальное давление (АД), частоту сердечных сокращений (ЧСС), ударный объем крови (УОК), ударный индекс (УИ), минутный объем крови (МОК), сердечный индекс (СИ), общее периферическое сопротивление (ОПС), удельное периферическое сопротивление (УПС).
Результаты клинических исследований обработаны методами вариационной статистики [5]. Для представления результатов исследования в различных группах рассчитывались среднее значение показателя и ошибка среднего (т). При сравнении средних значений величин более чем в двух группах использованы методы множественных сравнений [13]: дисперсионный анализ и критерий Шеффе в случае нормального закона распределения, критерий Крускала-Уоллиса и Данна в случае отличия закона распределения от нормального. Статистический анализ проводился в пакете меазгаг [5].
Результаты и обсуждение
Установлено, что во всех группах животных достоверно по отношению к контролю происходит изменение следующих показателей: повышение УОК в группе с ЭТ (па 32,6%) и снижение УОК во всех других группах, повышение ЧСС во всех группах, повышение АД в группах ЭТ (на 27%), НВШТ (на 53,6%), ОВШТ (на 47,2%) (табл.1 и 2). Достоверное снижение АД наблюдалось в группах ЭТ+НВШТ (на 7%), НВШТ+ЭТ (на 12,5%) и ОВШТ+ЭТ (на 37%) по отношению к контролю.
Таблица 1
Показатели системной гемодинамики при действии отягощенной и неотягощенной взрывной шахтной травмы
Показатель Контроль (п=10) ЭТ (п=10) НВШТ (п=10) ОВШТ (п=10)
УОК, мл 0,17±0,002 0,23± 0,002* 0,11±0,001*’** 0,08±0,002*'**'++
ЧСС, уд-1 435,4±3,7 501,4±2,27* 516,1±4,3*' + 511,4±4,12*
АД, мм Н 119,8±0,96 152,2±1,13* 184±1,155*'** 176,4±2,23*'**'#
МОК, мл*мин.-1 75,3 ± 1,092 114,9±1,51* 57,3±0,76*’** 41 1±1 14*’**’ ++
УИ, мл*кг 0,61±0,006 0,808±0,01* 0,43±0,004*’** 0,31±0,01*'**' ++
СИ, мл*мин-1*кг-1 264,1±4,34 405,3±7,27* 224,1±2,35*’** 156,5±4,97*'**' ++
ОПС, мм Н *мин.*мл-1 1,59±0,03 1,33±0,015* 3,22±0,055*’** 4,319±0,12*'**' ++
УПО, мм Н *мин.*мл-1*кг-1 0,46±0,01 0,38±0,007* 0,82±0,013*'** 1,14±0,035*'**' ++
* Отличия средних достоверны по отношению к контролю (р<0,001).
** Отличия средних достоверны по отношению к группе ЭТ (р<0,001).
+ Отличия средних достоверны по отношению к группе ЭТ (р<0,05).
++ Отличия средних достоверны по отношению к группе НВШТ (р<0,01).
# Отличия средних достоверны по отношению к группе НВШТ (р<0,05).
Таблица 2
Показатели системной гемодинамики при комбинированном действии отягощенной ____________________________и неотягощенной взрывной шахтной травмы и электрического тока_______________________________
Показатель ЭТ+НВШТ, (п=10) НВШТ+ЭТ, (п=10) ЭТ+ОВШТ, (п=10) ОВШТ+ЭТ, (п=10)
УОК, мл 0,08±0,001 *'** 0,09±0,002*'** 0,05±0,001*'+ 0,027±0,001*'+
ЧСС, уд-1 552,4±1,57*'** 545,3±2,45*'** 504±2,82* 484,5±2,202*'+
АД, мм Н 111,8±1,05*'** 104,8±1,2*'** 120,8±1,89+ 75,6±0,933*'+
МОК, мл*мин.-1 46,08±0,68*'** 49,5±0,87*'** 29,01±0,66*'+ 13,081±0,392*'+
УИ, мл*кг 0,32±0,005*'** 0,34±0,006*'** 0,237±0,006*'+ 0,106±0,003*'+
СИ, мл*мин-1*кг-1 176,9±2,66*'** 183,1±2,8*'** 119,2±2,98*'+ 51,3±1,302*'+
ОПС, мм Н *мин.*мл-1 2,43±0,04*'** 2,1±0,048*'** 4,185±0,12* 5,819±0,162*'+
УПО, мм Н *мин.*мл-1*кг-1 0,63±0,01*'** 0,57±0,01*'** 1,02±0,033*'++ 1,481±0,036*'+
* Отличия средних достоверны по отношению к контролю (р=0,001).
** Отличия средних достоверны по отношению к группе НВШТ (р=0,001). + Отличия средних достоверны по отношению к группе ОВШТ (р=0,001).
++ Отличия средних достоверны по отношению к группе ОВШТ(р=0,05) .
Снижение МОК, УИ и СИ происходило во всех группах животных, кроме группы с ЭТ, где наблюдалось значительное увеличение этих показателей: МОК на 52,6%, УИ на 33,3% и СИ на 53,4%. Противоположными были изменения ОПС и УПС - умеренное снижение этих показателей
наблюдалось только в группе с ЭТ (на 17%). Во всех остальных группа наблюдалось повышение общего периферического сопротивления сосудов.
Рассмотрение динамики изменения показателей в отдельных группах позволило выявить следующие закономерности: действие преморбид-
ных факторов значительно ухудшает состояние сердечно-сосудистой системы. Изменения УОК, МОК и ОПС были наиболее выражены именно в группах с предыдущим действием факторов шахтной производственной среды. Очевидно, это связано с тем, что предшествующее действие этих факторов вызывает перенапряжение адаптационных систем организма с последующим их срывом при комбинированном действии экстремальных факторов подземного взрыва.
Изменения показателей системной гемодинамики под влиянием действия электрического тока показали, что электротравма в целом является отягчающим фактором, который негативно влияет на системный кровоток и вызывает достоверное снижение УОК, МОК, УИ и СИ во всех группах по сравнению как с контрольной группой, так и с группами, где ВШТ моделировалось без нанесения электротравмы. Однако было выявлено, что последовательность, с которой наносилась электротравма (до или после ВШТ), также имеет значение в определении тяжести указанных нарушений.
Нанесение ЭТ после действия отягощенной ВШТ достоверно приводило к более выраженным изменениям УОК (-84%), МОК (-82,3%), УИ (82,5%) и СИ (-80%) в сравнении с группой, где ЭТ предшествовала ОВШТ. Учитывая то, что подобные изменения не были достоверными в группах с НВШТ, можно сделать предположение, что именно влияние преморбидных факторов ответственно за то, что нанесение ЭТ после комбинированной ВШТ вызывает более тяжелые расстройства гемодинамики.
Возможно, это связано с тем, что некоторый вазодилятационный эффект электрического тока
нивелируется в условиях предшествующего расширения микрососудов при физической нагрузке в нагревающем микроклимате. В пользу этого свидетельствует тот факт, что при отсутствии действия теплового производственного фактора нанесение электротравмы достоверно снижает ОПС и УПС в сравнении с группой без влияния электрического тока.
Вероятно, механизм вазодилятации при электротравме и при перегревании имеет одну природу и поэтому интенсивность расширения просвета сосудов при одновременном действии обоих повреждающих факторов имеет определенную границу, за которой увеличение интенсивности их действия не приводит к суммации эффекта и включаются процессы декомпенсации, которые приводят к генерализованному спазму сосудов, что имеет свое отражение в максимальном повышении ОПС и УПС в группе ОВШТ+ЭТ (265% и 226% соответственно).
Выводы
Действие электротравмы в сочетании с комбинированной взрывной шахтной травмой вызывает значительное нарушение системной гемодинамики и ухудшает течение ВШТ. Нарушение системного кровообращения вследствие сочетанного действия электрического тока и комбинированной ВШТ более выражено на фоне пребывания организма в условиях шахтной производственной среды. При отягощенной комбинированной ВШТ наибольшие расстройства кровообращения наблюдались при нанесении электротравмы после действия взрыва.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гугова Ф. К, Лапин В. В. Оценка ортостатической регуляции посредством торакального импеданса и пробы с седлом // Патологическая физиология и экспериментальная терапия.- 2002.-№ 2.-С. 20-22.
2. ЕльскийВ.Н., Гусак В. К., Кривобок Г. К., Талалаенко А. Н., Фисталъ Э. Я. Взрывная шахтная травма.- Донецк: Апекс, 2002.
3. Елъский В. Н., Кривобок Г. К., Талалаенко А. Н., Редъко А.А. и соавт. Нарушения гемодинамики при взрывной травме (экспериментальное исследование) // Общая реаниматология.- 2005.-№ 2.-С. 31-33.
4. Жернов О. А., Осадча О.І., Сочіенкова Л. С. Особливості патогенезу і клничного перебігу електро-уражень // Шпитальна хірургія.- 2003.-№1.-С. 85-89.
5. Лях Ю.Е., Гурьянов В. Г., Хоменко В. П., Панченко О. А. Основы компьютерной биостатистики // Анализ информации в биологии, медицине и фармации статистическим пакетом MedStat. -Донецк: Е.К.Папакица, 2006.
6. Мазуркевич Г.С., Багненко С.Ф. (ред) Шок: Теория, клиника, организация противошоковой помощи.- СПб.: Политехника, 2004.
7. Нечаев Э. А., Грицанов А. И., Миннуллин И. П., Рухляда Н. В. и др. Взрывные поражения / Под ред. Э. А. Нечаева. -СПб.: ИКФ "Фолиант", 2002.
8. Породенко В. А., ТамбиевА.Е. Электротравма в условиях бытового пожара // Судебно-медицинская экспертиза.- 2001.-№ 2 (44).-С. 46-47.
9. Редъко А.А. Влияние морфо-функциональных изменений преморбидного периода на течение взрывной шахтной травмы // Архив клинической и экспериментальной медицины.- 2003.- №2 (12). Приложение: 90.
10. AmoldoB.D., Purdue G. Г., Kowalske К., Helm P. A., Bums A., Hunt J. L. Electrical injuries: a 20-year review. J.Burn Care Rehab!! 2004; 6 (25): 479-484.
11. Bernstein D. P., Lemmens H. J. Stroke volume equation for impedance cardiography. Med. Віоі. Eng. Comput 2005; 4 (43): 443-450.
12. ^^ingham C. A. Resusritation of traumata shock: a hemodynamic review. AACN advanced critical care 2006; 3 (17): 317-326.
13. Curran-Everett D. Multiple comparisons: philosophies and illustrations. Am. J. of physiology. Regulatory, integrative and comparative physiology 2000; 1 (279): l-8.
14. Jost W.H., SchonrockL. M., CheringtonM. Autonomic nervous system dysfunction in lightning and electrical injuries. NeuroRehabilitation 2005; 1 (20): 19-23.
15. Spies C, Trohman R. G. Narrative review: Electrocution and life-threatening electrical injuries. Annals of internal medicine 2006; 7 (145): 531-37.
УДК 612.017.122.3:616-005.1-036.882-08-078.75]-092.9
© Д.А. Еникеев, Е.А. Нургалеева, Л.В. Нагаева, Г.А. Байбурина, В.И. Лехмус, Н.В. Нургалеев, 2009
Д.А. Еникеев, Е.А. Нургалеева, Л.В. Нагаева, Г.А. Байбурина, В.И. Лехмус, Н.В. Нургалеев ФАГОЦИТАРНАЯ АКТИВНОСТЬ И УРОВЕНЬ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЦИТОКИНОВ ПОСЛЕ ПЕРЕНЕСЕННОЙ СМЕРТЕЛЬНОЙ КРОВОПОТЕРИ И РЕАНИМАЦИИ У КРЫС
ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Росздрава», г. Уфа
Целью экспериментального исследования являлось изучение состояния фагоцитоза и уровня провоспалительных цито-кинов на протяжении 35 суток после смертельной кровопотери. Эксперимент выполнен на 210 беспородных белых крысах массой 190-220 г под кетаминовым наркозом (2 мг/кг). На протяжении всего периода наблюдения выявлялись нарушения в системе фагоцитоза, что проявлялось снижаем фагоцитарного числа, изменением фагоцитарного индекса. Клеточные реакции в ранние сроки после оживления проявлялись нейтрофильным лейкоцитозом, а в поздние сроки - моноцитозом. Стойкое повышение содержания провоспалительных цитокинов (а-ФНО) на протяжении всего периода после оживления сопровождалось изменениями фагоцитарной активности крови.
Ключевые слова: смерть, реанимация, животные, крысы, цитокины, фагоцитоз.
D.A. Enikeyev, E.A. Nurgaleyeva, L.V. Nagayeva,
G.A. Baiburina V.I. Lekhmus M.A. Aleksandrov., N.V. Nurgaleyev PHAGOCYTE ACTIVITY AND THE LEVEL OF PRO-INFLAMMATORY CYTOKINES AFTER MORTAL BLOOD LOSS AND RESUSCITATION IN RATS
The purpose of the experimental investigation was to study the phagocyte condition and the level of pro-inflammatory cytokines during the 35 day period after mortal blood loss. The experiment was carried out on 210 mongrel white rats weighing 190-200 g by using ketamin anesthesia (2 mg/kg). The phagocyte system disorders associated with an increase in phagocyte number, and changes in the phagocyte index were observed within the whole experimental period. Cellular reactions were caused by neutrophilic leukocytosis in the early period, and monocytosis in the late one. A steady increase in the content of pro-inflammatory TNF-a cytokine observed within the whole period after resuscitation was accompanied by changes in blood phagocyte activity.
Key words: death, resuscitation, animal, rats, neurophysiology, cytokines, phagocytosis.
Общеизвестно, что устойчивость организма к экстремальным повреждениям, токсическим агентам в значительной мере определяется его неспецифической резистентностью и, в частности, состоянием системы фагоцитоза. Многочисленными исследованиями доказано, что развитие экстремальных состояний сопровождается сложной структурно- функциональной перестройкой клеточных элементов системы фагоцитов, играющей ключевую роль в исходе постагрессивных состояний [1,8]. Так снижение функциональной активности фагоцитов у больных в раннем (3-и сутки) по-стреанимационном периоде относится к фактору риска развития летального исхода [11].
Не менее важными представляются сведения об изменении при терминальных состояниях гуморальных факторов, участвующих в реализации иммунных реакций. Принципиально важную роль в развитии системных расстройств метаболизма играют медиаторные системы и в первую очередь цитокины. Цитокины вырабатываются прежде всего клетками иммунной системы, но также и другими типами клеток мезенхимального происхождения и эпителиальных тканей. Секрети-руемые цитокины способствуют непрерывной ак-
тивации всех типов иммуннокомпетентных клеток, отвечающих за противоинфекционную защиту. Любая антигенная стимуляция приводит к секреции цитокинов первого поколения -интерлейкина 1 (1Ь-1), интерлейкина 6 (1Ь-6), фактора некроза опухоли - а (а-ФНО), которые индуцируют биосинтез цитокинов второго поколения- 1Ь-2, ГЬ-3 и др. Цитокины второго поколения вновь оказывают влияние на биосинтез ранних цитокинов, что позволяет не только регулировать иммунный ответ, но и усиливать его, вовлекая в реакцию все возрастающее количество клеток. Бесконтрольно выделяемые цитокины превращаются из факторов иммунной защиты организма в факторы агрессии. Именно «цитокиновая буря» приводит к микротромбозам сосудов и нарушению микроциркуляции в органах и системах, способствует системной вазодилятации, патологическому депонированию крови, прогрессирующей гиповолемии, что усугубляет тяжесть состояния [4,9].
Целью настоящего исследования явилось изучение состояния фагоцитоза и цитокинов для выяснения патогенетических механизмов нарушения неспецифической резистентности организма в
