Научная статья на тему 'СКОРОСТЬ ТРАНСФОРМАЦИИ ПЕРФУЗИИ У ЖИВОТНЫХ ПРИ КРУГЛОСУТОЧНОМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ СВЕТОВОМ ДЕСИНХРОНОЗЕ'

СКОРОСТЬ ТРАНСФОРМАЦИИ ПЕРФУЗИИ У ЖИВОТНЫХ ПРИ КРУГЛОСУТОЧНОМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ СВЕТОВОМ ДЕСИНХРОНОЗЕ Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

CC BY
9
2
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СКОРОСТЬ ПЕРФУЗИИ / МИКРОЦИРКУЛЯЦИЯ / ЛАЗЕРНАЯ ДОППЛЕРОВСКАЯ ФЛОУМЕТРИЯ / ДЕСИНХРОНОЗ / THE RATE OF PERFUSION / MICROCIRCULATION / LASER DOPPLER FLOWMETRY / DESYNCHRONOSIS

Аннотация научной статьи по ветеринарным наукам, автор научной работы — Андреев К. А., Злобина О. В.

В статье описывается влияние скорости изменения перфузионных показателей и её взаимосвязь с состоянием микрокровотока, микроциркуляторного русла под действием круглосуточного светового десинхроноза. Много внимания уделено корреляции стадийности развития стресс-нарушений со стадийностью десинхроноза непосредственно, характеризующие трансформацию микроциркуляторных колебаний.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по ветеринарным наукам , автор научной работы — Андреев К. А., Злобина О. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE RATE OF TRANSFORMATION OF PERFUSION IN ANIMALS WITH NOCTIDIAL EXPERIMENTAL LIGHT-INDUCED DESYNCHRONOSIS

The article describes the influence of the rate of change of perfusion indicators and its correlation with the state of microcirculation, the microvasculature under the action of noctidial light-induced desynchronosis. Much attention is paid to the correlation between the stages of development of stress disorders and the stages of desynchronosis, which characterize the transformation of microcirculatory oscillations.

Текст научной работы на тему «СКОРОСТЬ ТРАНСФОРМАЦИИ ПЕРФУЗИИ У ЖИВОТНЫХ ПРИ КРУГЛОСУТОЧНОМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ СВЕТОВОМ ДЕСИНХРОНОЗЕ»

УДК 616.16

Андреев К.А. студент

ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им.В.И. Разумовского Минздрава РФ Научный руководитель: к.м.н., доцент, ассистент кафедры гистологии, цитологии, эмбриологии Злобина О.В.

Россия, Саратов

СКОРОСТЬ ТРАНСФОРМАЦИИ ПЕРФУЗИИ У ЖИВОТНЫХ ПРИ КРУГЛОСУТОЧНОМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ СВЕТОВОМ

ДЕСИНХРОНОЗЕ

Аннотация: В статье описывается влияние скорости изменения перфузионных показателей и её взаимосвязь с состоянием микрокровотока, микроциркуляторного русла под действием круглосуточного светового десинхроноза. Много внимания уделено корреляции стадийности развития стресс-нарушений со стадийностью десинхроноза непосредственно, характеризующие трансформацию микроциркуляторных колебаний.

Ключевые слова: Скорость перфузии, микроциркуляция, лазерная допплеровская флоуметрия, десинхроноз.

K.A. Andreev

Scientific adviser: assoc. prof. O. V. Zlobina THE RATE OF TRANSFORMATION OF PERFUSION IN ANIMALS WITH NOCTIDIAL EXPERIMENTAL LIGHT-INDUCED

DESYNCHRONOSIS

Abstract: The article describes the influence of the rate of change ofperfusion indicators and its correlation with the state of microcirculation, the microvasculature under the action of noctidial light-induceddesynchronosis. Much attention is paid to the correlation between the stages of development of stress disorders and the stages of desynchronosis, which characterize the transformation of microcirculatory oscillations.

Keywords: The rate of perfusion, microcirculation, Laser Doppler Flowmetry, desynchronosis.

Введение

Состояние организма человека напрямую связано с колебаниями циркадианных ритмов и, что более важно, механизмы приспособления, обеспечивающие оптимальную жизнедеятельность в пределах этих колебаний, являются единственным барьером между нормой и патологией. Однако, эти механизмы недостаточно прочны, т.к. относительно резкие изменения естественных биоритмов способны вызвать особое патологическое состояние - световой десинхроноз, затрагивающий все без исключения системы органов, и в том числе сердцечно-сосудистую. Постоянное воздействие стрессорных факторов такого рода могут привести к изменениям структуры органов и тканей, и даже к тяжелым заболеваниям, включая онкологические [1]. Актуальность данного эксперимента предопределяется частотой возникновения светового десинхроноза в современных реалиях, а

также его негативное влияние на людей в группе риска, к которым относятся работающие по ночам, подвергнутые постоянному излучению искусственного освещения или быстрой смене времени суток, а также люди с депривацией сна, как результата расстройств при депрессивных состояниях [1, 2]. Необходимо упомянуть о том, что в ходе эксперимента установлено, что наиболее пагубное влияние оказывает круглосуточное искусственное освещение (Модель ЬЬ).

Сдвиги циркадианных ритмов подчиняются концепции общего адаптационного синдрома и влияют на организм как мощнейшая стрессорная сила, а первичная реакция рассматривается как простой адаптивный механизм, при этом изменения полностью обратимы [1, 3]. Отрицательные последствия такой реакции, вызванные длительным воздействием или большой силой светового раздражителя определяются как патологические и связаны с необратимыми изменениями, которые касаются не только органных и тканевых структур, но и микроциркуляторных и перфузионных показателей, причем изменения достаточно выражены и характеризуются как стадийные [4]. Но главным вопросом остается не столько собственные изменения жизненно важных функций, сколько скорость изменения этих самых функций и показателей. В свете этого основной задачей эксперимента являлось отслеживание скорости изменения микроциркуляторных изменений и её стадийности вследствие воздействия стрессорного фактора. Далее была сформирована цель настоящего эксперимента - оценка скорости изменения перфузионных изменений и/или нарушений у животных в условиях круглосуточного экспериментального светового десинхроноза (ЬЬ-десинхроноза).

Материал и методы

Эксперимент проводился на 80 беспородных белых крысах-самцах 180220 г, по случайному принципу разделённых на 4 группы, равные по количеству особей (20 штук): контрольная и 3 опытные. В ходе всего эксперимента животные имели постоянный доступ и воде и пище. Особи контрольной группы находились в условиях естественного отношения день-ночь, т.е. естественного освещения. Особи опытных групп подвергали 24-часовому воздействию света в течение 1 суток для первой, 10 суток для второй и 21 суток для третьей опытной группы для моделирования круглосуточного десинхроноза. При этом естественное освещение в светлое время суток сочеталось с искусственным в тёмное время суток. Искусственное освещение моделировалось лампой дневного света с освещённостью, равной лампе накаливания мощностью в 60 Вт. Все действия были выполнены в соответствии с Хельсинской декларацией о гуманном отношении к животным, Женевской конвенцией и с одобрения этического комитета ФГБОУ ВО Саратовского ГМУ им. В. И. Разумовского Минздрава России (протокол №4 от 06.12.2016 года). Для введения в наркоз за несколько минут до записи ЛДФ-грамм животным внутримышечно вводили комбинацию Телазола (7ое^ 1пс, США) в дозе 0,1 мл/кг и Ксиланита (Нита-Фарм, Россия)

в дозе 0,1 мг/кг. Для изучения микроциркуляции методом ЛДФ (Лазерной Допплеровской Флоуметрии) использовали анализатор «ЛАКК-ОП» (производство НПП «Лазма», Россия). Регистрацию ЛДФ-грамм в опытных группах проводили на 1-ый 10-ый и 21 -ый день эксперимента. При записи ЛДФ-грамм световодный зонд фиксировали на коже дистального отдела задней конечности животного. Регистрация проходила периодами по 8 минут трижды, т.е. всего 24 минуты на одну особь, для достижения минимализации больших отклонений в какую-либо сторону [5]. По результатам определяли показатель перфузии М в перфузионных единицах (пф. ед.), ее среднеквадратического отклонения (СКО, пф.ед.), коэффициента вариации (%), а также абсолютные амплитуды эндотелиальных (0,01-0,076 Гц), нейрогенных (0,076-0,2 Гц), миогенных (0,2-0,74 Гц), дыхательных (0,15-0,4 Гц) и пульсовых (0,8-1,6 Гц) колебаний микроциркуляции с помощью спектрального вейвлет-анализа [4, 6]. Нормированные амплитуды колебаний показателей каждого диапазона вычисляли по формуле: (А/3хСКО)х100. Полученные данные были обработаны с применением возможностей программы «STATISTICA 10» (StatSoft, США). В связи с тем, что полученные данные в большей степени не подчинялись закону нормального распределения, для сравнения показателей использовали непараметрический U-критерий Манна-Уитни. Значимыми считали изменения при p<0,05.

Результаты

По мере эксперимента показатель перфузии у животных при воздействии светового десинхроноза стабильно снижался. На 1 сутки недостоверно понизился, всего на 4% от контрольной группы, к 10 дню снижался постоянно со скоростью 1,5%/день, к 21 дню тенденция к снижению оставалась, причем показатель падал с такой же скоростью и показатель изменения скорости оказался недостоверным.

Для абсолютных колебаний (таблица 2):

1. На 1 сутки эксперимента наблюдалось резкое, однако недостоверное снижение эндотелиальных колебаний на 28% относительно контрольной группы. К 10 суткам показатель продолжал снижаться, но менее интенсивно, со скоростью 9%/день. К 21 дню эксперимента показатель продолжил стабильно снижаться, но с чуть меньшей скоростью 3%/день от предыдущего значения.

2. Показатель нейрогенных колебаний на 1 день эксперимента значительно, однако недостоверно, снизился на 31% относительно группы контроля. К 10 дню эксперимента тенденция к снижению прекратилась и показатель стал чуть выше, средняя скорость изменения при этом составила 1,8%/день. К 21 дню эксперимента показатель снижался, но уже совсем с маленькой скоростью (средняя=0,7%/день), отличие показателей оказалось недостоверно.

3. На 1 сутки воздействия десинхроноза показатель миогенных колебаний заметно снизился на 29% относительно контрольной группы. На

10 день не было обнаружено значительных изменений в этом показателе, средняя скорость падения перфузии этих колебаний соответственно снизилась до 2,9%/день. На 21 день исследуемый показатель вновь начал снижаться и стал меньше предыдущего, средняя скорость падения при этом составила 1,8%/день.

4. Дыхательные колебания изменялись таким образом: на 1 сутки воздействия светового десинхроноза показатель снизился практически на половину (43%), к 10 дню было замечено небольшое увеличение со скоростью 1,3%/день, к 21 же суткам показатель сохранил тенденцию к снижению на небольшую величину, но настолько незначительную, что средняя скорость снижения была равна 1%/день.

5. Изменения пульсовых колебаний оказались весьма интересными: на 1 день воздействия десинхроноза показатель снизился на четверть (25%), далее значительных изменений показателя зафиксировано не было, ни на десятые, ни на двадцать первые сутки.

Для нормированных колебаний (таблица 3): Общей закономерностью явилось то, что значения всех 5 исследуемых показателей колебаний к 10 суткам заметно снижались, а к 21 суткам резко возрастали до кратного увеличения (в 2-3 раза в некоторых случаях). В остальном, изменения показателя на 1 день эксперимента распределилось неоднозначно.

1. Для эндотелиальных колебаний: на 1 день небольшое увеличение значения на 12% оказалось недостоверным, к 10 дню резкое снижение со скоростью 4,6%/день, до 21 дня воздействия показатель стремился вверх со скоростью 7,2%/день.

2. Для нейрогенных колебаний: на 1 день показатель заметно увеличился на 28%, к 10 дню эксперимента сильно снижался со скоростью 6,1%/день, к 21 дню колоссально возрос, при этом изменяясь со скоростью 19,6%/день.

3. Для миогенных колебаний: на 1 день незначительное и недостоверное снижение на 5%, к 10 суткам показатель стабильно снижался со скоростью 5,5%/день ниже предыдущего уровня, а к 21 суткам возрос в несколько раз от предыдущего уровня, изменяясь при этом со скоростью 18,5%/день.

4.Для дыхательных колебаний: после воздействия светового десинхроноза значение показателя стабильно уменьшалось, на 28% в первые сутки(изменения показателя оказались недостоверными), и к 10 дню тенденция снижения продолжилась (средняя скорость снижения составила 3,1%/день). На двадцать первые сутки показатель возрос в 2 раза, но оставался ниже контрольного показателя, изменялся со скоростью 9,3%/день.

5.Для пульсовых колебаний: с начала воздействия десинхроноза показатель недостоверно снизился на 8% и к 10 дню сильно изменился, снижаясь со скоростью 4,5%/день, после этого стал резко увеличиваться и к

Обсуждение

Полученные и описанные в ходе экспериментальной части результаты в полной мере характеризуют патологическое влияние световой стимуляции на микроциркуляторные колебания. Нарушения выражаются явной стадийностью, коррелирующейся в соответствии с этапами десинхроноза. Так, в стадию начального воздействия световой раздражитель становится стрессорным фактором, ответная реакция организма животных практически не выражена и характеризуется усилением миогенного тонуса, что в совокупности с увеличением пульса вследствие уменьшенной дилатации сосудов может быть опознано как предпосылка к ишемии периферических сосудов [1, 3], однако значительного сдвига перфузии не происходит, это может объяснять то, что скорость трансформации на начальных этапах воздействия самая низкая, в сравнении со следующими стадиями. Уменьшенная дилатация стала итогом одновременного снижения эндотелиальных колебаний с высокоамплитудным пульсовым ритмом(независимо от его стагнации) и может означать начальную степень редукции нутритивного кровотока за счёт констрикции прекапилляров [1, 4]. На 10 день эксперимента нарушения перфузии принимали регуляторный характер. Здесь стоит обратить внимание на нейрогенные и миогенные колебания, имеющие сильную взаимосвязь, особенно на этом этапе. Доминирование и последующая скоростная стойкость этих амплитуд среди остальных активных колебаний говорит о преобладании эрготропной направленности регуляции микрогемоциркуляторно-тканевых систем [6]. В совокупности их воздействие приводит к мышечному перенапряжению сосудов, регулирующих приток крови в нутритивное русло. Этот процесс сопровождается стойкостью колебаний во времени, показатели изменяются со сравнительно высокой скоростью, что и вызывает истощение как гладких мышцы, так и вегетативной нервной системы, следствием чего явилась стойкая ишемия прекапилляров и близрасположенных артериол. Выделялись также дыхательные колебания, указывающие на ухудшение скорости кровотока на уровне венул [1, 7]. На этапе 21 суток эксперимента состояние микроциркуляторного русла характеризовалось структурными нарушениями. Снижение перфузии сохраняется, но с меньшей скоростью, что свидетельствует о переходе стресса в стадию истощения, сопровождающуюся сильным угнетением модуляции сосудов за счёт снижения эндотелиальных, миогенных, пульсовых и дыхательных колебаний и их амплитуд. Резкое увеличение нормированнных амплитуд всех типов колебаний, но эндотелиальных в большей степени, на 21 сутки эксперимента связано с редукцией модуляции кровотока, что ,наиболее вероятно, указывает на развитие спазма мелких артерий. Колоссально возросшая скорость нормированных колебаний, а конкретно миогенного и нейрогенного тонусов, может быть причиной наличия шунтирующего протока[3-4, 6-7].

Световой десинхроноз сопряжен с длительной стрессорной стимуляцией светового раздражителя, которая приводит к возбуждению светочувствительных супрахиазматических ядер гипоталамуса, это сопровождается повышением активности образования гормонов тропного типа в гипофизе и снижению темновой секреции мелатонина в эпифизе. Механизм активирует симпатоадреналовую систему с последующим выбросом гормонов в кровь. Действие катехоламинов и глюкокортикостероидов доказывает угнетение активных и пассивных механизмов регуляции микроциркуляторного русла, уменьшение вазодилатации эндотелия сосудов, что выражается снижением абсолютных колебаний в миогенном, нейрогенном и эндотелиальном диапазонах, увеличением периферического сопротивления, уменьшением числа функционирующих капилляров и прекапилляров[1, 3], а также оскудением микроциркуляторного русла, то есть имеются явления ишемии периферических тканей, воздействие которой усугубляется постоянной, непрерывно изменяющейся скорости перфузионных изменений, постепенно снижающейся к окончательным дням эксперимента.

Выводы

Таким образом, непрерывное воздействие освещения на организм обуславливает значительные нарушения микроциркуляции, проявление и стабильность которых напрямую коррелирует с длительностью стрессорного воздействия. В условиях круглосуточного освещения у животных на 1 день возникала слабая стресс-реакция, неподкреплённая мобилизацией ресурсов организма, из-за того, что изменения перфузии происходили довольно медленно. В течение 10 дней наступает стадия регуляторных нарушений -сильной физиологической стресс-реакции, а скорость изменения колебаний перфузии на этом этапе достигает максимальных значений. На 21 сутки воздействия светового десинхроноза у крыс проявляются довольно значительные и стабильные дефекты микроциркуляции, что указывает на возникновение патологического круглосуточного десинхроноза (ЬЬ типа) и перехода стресса в стадию истощения за счет постоянной скорости воздействия. Стадийность развития указанных выше нарушений соответствует стадийности протекания десинхроноза, этот факт доказывает возможность изучения этого процесса в качестве одной из главных причин развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Группа Показатель перфузии, пф, ед. Среднеквадратическое отклонение, пф. ед. Коэффициент вариации, %

Контроль(п=10) 11,4 (10,6;11,9) 0,45 (0,4;0,65) 4,7 (3,15;6,0)

1-е сутки (п=10) 11,0 (9,6;11,4) р1=0,19 -4%/день 0,4 (0,3;0,7) р1=0,14 3,4 (2,5;5,8) р1=0,2

10-е сутки (п=10) 9,65 (8;10,3) р1=0,004* -1,2%/день 0,75 (0,5;1,1) р1=0,25 8,8 (3,9;12,4) р1=0,11

21-е сутки (п=10) 8,0 (7,6;10,4) р1=0,0009 Р2=0,55 -1,5%/день 0,3 (0,2;0,6) р1=0,01 р2=0,006 3,6 (2,3;5,3) р1=0,1 р2=0,02

Примечание: в каждом случае приведены медиана, верхний и нижний квартили; р1, р2 - по сравнению с контролем и 10-ми сутками эксперимента соответственно.

Символом "*" помечены достоверные показатели (р<0,05)

Таблица 2.

Скорость трансформации показателей нормированных амплитуд колебаний перфузии у животных при световом десинхронозе

Нормированные амплитуды колебаний, отн. ед. Контроль(п=10) 1-е сутки (п=10) 10-е сутки (п=10) 21-е сутки (п=10)

Эндотелиальных 10,4 (8,7;13,9) 11,6(7,59;14,06) р1=0,8 +12%/день 6,21 (3,65;9,17) р1=0,002* -4,6%/день 11,13(8,35;12,68) р1=0,92; р2=0,02* +7,2%/день

Нейрогенных 10,18 (9.33;12.25) 13,06(10,2;14,4) р1=0,2* +28%/день 5,04(3,39;10,74) р1=0,03* -6,1%/день 15,9(13,68;19,14) р1=0,03*; р2=0,006* +19,6%/день

Миогенных 9,89 (8,39;12,05) 9,4 (6,5;11,8) р1=0,5 -5%/день 4,19 (2,49;9,21) р1=0,009* -5,5%/день 12,72(9,34;13,79) р1=0,09; р2=0,008* +18,5%/день

Дыхательных 9,46 (6,46;11,88) 6,79 (4,02;9,7) р1=0,1 -28%/день 4,03 (2,07;6,38) р1=0,0009* -3,1%/день 8,17 (5,31;14,32) р1=0,67; р2=0,02* +9,3%/день

Пульсовых 6,07 (3,93;7,48) 5,6 (2,5;8,6) р1=0,8 -8%/день 3,08 (1,58;4,55) р1=0,007* -4,5%/день 7,01 (3,66;9,54) р1=0,35*; р2=0,009* +11,6%/день

Примечание: см. Таблицу 1.

Скорость трансформации перфузии модели 1/1

101 100 99 98 97 96 95 94

Перфузия

Контроль

1 сутки

10 сутки

21 сутки

30 сутки

График 2.

Скорость трансформации абсолютных амплитуд колебаний перфузии

модели Ь/Ь на 1 сутки

104 102 100 98 96 94 92 90 88 86 84

10 сутки

М

Д

График 4.

Скорость трансформации абсолютных амплитуд колебаний перфузии

модели Ь/Ь на 21 сутки

100 99 98 97 96 95 94 93 92

21 сутки

М

Д

Э

Н

П

Э

Н

П

140

120

100

80

60

40

20

1 сутки

М

Д

График 6.

Скорость трансформации нормированных амплитуд колебаний перфузии модели Ь/Ь на 10 сутки

97.5 97 96.5 96 95.5 95 94.5 94 93.5 93 92.5 92

10 сутки

М

Д

0

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Э

Н

П

Э

Н

П

122 120 118 116 114 112 110 108 106 104 102 100

21 сутки

М

Д

Э

Н

П

Использованные источники:

1. Терешкина Н.Е., Злобина О.В., Иванов А.Н., Долгов А.А. Влияние продолжительности воздействия непрерывным освещением на обратимость микроциркуляторных нарушений при экспериментальном десинхронозе. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2018;17(3):129-134.

2. Кику П.Ф., Хотимченко М.Ю., Нагирная Л.Н. Проблемы трансмеридиональных перелетов // Экология человека. 2015. №1. С. 15-20.

3. Иванов А.Н., Злобина О.В., Журкин К.И., Николашкина А.Д., Бугаева И.О., Федонников А.С., Норкин И.А. Изменения микроциркуляции при экспериментальном световом десинхронозе. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2017;16(1):43-48.

4. Крупаткин А.И. Колебания кровотока - новый диагностический язык в исследовании микроциркуляции // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2014. Т. 13, №1. С. 83-99

5. Лазерная допплеровская флоуметрия (ЛДФ) и оптическая тканевая оксиметрия (ОТО) в оценке состояния и расстройств микроциркуляции крови. Методические рекомендации, 2013.

6. Крупаткин А.И., Сидоров В.В. Функциональная диагностика состояния микроциркуляторно-тканевых систем. Колебания, информация, нелинейность. Руководство для врачей. М, 2013.- 496с

7. Осиков М.В., Огнева О.И., Гизингер О.А., Федосов А.А. Этологический статус и когнитивная функция при экспериментальном десинхронозе в условиях светодиодного освещения // Фундаментальные исследования. 2015. № 1-7. С. 1392-1396.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.