CC BY
32
СТАРЕНИЕ КРОВИ IN VITRO КАК МОДЕЛЬ ТЯЖЕЛЫХ ГЕМОРЕОЛОГИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ РЕОАКТИВНОСТИ ИНФУЗИОННЫХ РАСТВОРОВ
Опакова Т. Н.1*
Назаров С. Б.1, доктор медицинских наук,
Пахрова О. А.2, кандидат биологических наук
1 Кафедра нормальной физиологии ГОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России, 153012, Иваново, просп. Ф. Энгельса, д. 8
2 Научно-исследовательский центр ГОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России
РЕЗЮМЕ Проведено исследование влияния инфузионных растворов на гемореологические характеристики на основе использования искусственной модели цитотоксического воздействия на клетки крови путем инкубации при 37°С в течение суток. Кровь для исследования брали у 31 практически здоровой женщины на основе добровольного информированного согласия. Установлены позитивные эффекты раствора глюкозы и липофундина на деформируемость и агрегацию эритроцитов. Вязкость крови нормализуется под влиянием раствора глюкозы. Процент дискоцитов в меньшей степени повышается при старении со всеми инфузионными растворами в отличие от группы сравнения. Полученные данные дополняют представления о влиянии инфузионных растворов, используемых при коррекции различных гемореологических нарушений, на реологию крови.
Ключевые слова: гемореологические нарушения, трансфузионные растворы, модель искусственного старения.
* Ответственный за переписку (corresponding author): e-mail: ge_ta_@mail.ru
Большое число клинико-экспериментальных исследований последних лет показало патогенетическую значимость нарушений реологических свойств крови в развитии целого ряда заболеваний. Это значительная часть цереброваскулярных нарушений, ишемическая болезнь сердца, острые заболевания респираторной системы, посттромбофлебитический синдром, ожоговая болезнь, сахарный диабет и др. [4, 6, 8, 9, 10, 11, 15, 17]. Лекарственные препараты, в частности используемые для трансфузий, и некоторые сигнальные молекулы, попав в кровоток, могут оказывать влияние на микрореологические свойства клеток крови, и в том числе на агрегацию и текучесть эритроцитов [2]. Однако сведения о реологических эффектах инфузионных растворов
недостаточно полны, исследования проводятся на крови здоровых добровольцев или лиц с уже имеющимся заболеванием. Нами не найдены работы, выполненные с использованием искусственной модели гемореологических нарушений для тестирования лекарственных препаратов. Поэтому целью настоящей работы явилось исследование влияния инфузионных растворов на реологические свойства крови на предложенной нами искусственной модели старения.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Использовалась периферическая венозная кровь, забранная из локтевой вены у 31 практически здоровой женщины в возрасте от 18 до 30
Opakova T. N., Nazarov S. B., Pakhrova O. A.
BLOOD AGING IN VITRO AS A MODEL OF SEVERE HEMORHEOLOGICAL DISORDERS FOR RHEOACTIVITY TESTING OF INFUSION SOLUTIONS
ABSTRACT The authors studied the infl uence of infusion solutions on the hemorheological characteristics by the use of artificial model of cytotoxic impact on blood red cells by incubation at 37oC for 24 hours. Blood samples were obtained in 31 healthy women on the basis of voluntary informed consent. The positive effects of glucose solution and lipofundinum on erythrocytes deformability and aggregation were determined. Blood viscosity was normalized under the infl uence of glucose solution. Discocytes percentage increased to even less degree in aging in all infusion solutions as distinct from comparison group. The obtained data added the notions of the in fl uence of infusion solutions which were used for the correction of various hemorheological disorders on blood rheology.
Key words: hemorheological disorders, transfusion solutions, arti ficial aging model.
лет на основе добровольного информированного согласия. В качестве антикоагулянта применялся гепарин.
Для изучения реологических характеристик регистрировали вязкость цельной крови при скоростях сдвига 10-200 с-1 на ротационном вискозиметре АКР-2 (Россия). Гематокрит определяли при помощи гематокритной центрифуги СМ-70 (Латвия). Концентрацию гемоглобина измеряли цианметгемоглобиновым методом. Индекс ригидности (IR) рассчитывали при прохождении раствора буфера и 1%-ной суспензии эритроцитов через мембранные фильтры с диаметром пор 3 мкм («Nucleopore», США) [12]. Агрегацию эритроцитов определяли на агрегометре МА-1 Мугеппе (Германия). Поверхностная цитоархитектоника эритроцитов устанавливалась в образцах крови, фиксированных 1%-ным раствором глютарового альдегида в растворе Хэнкса (pH 7,4) [5, 7].
В качестве контроля регистрировали геморео-логические показатели в течение 4 часов после забора крови. В качестве модели тяжелых гемо-реологических нарушений нами использовалось искусственное старение крови in vitro [3]. Для получения эффекта старения кровь инкубировали в термостате при 37°С в течение 24 часов, предварительно добавив 0,9%-ный раствор хлорида натрия (группа сравнения) и тестируемый инфу-зионный раствор. Применяли следующие растворы: 5%-ный раствор глюкозы, 10%-ный гидроэтилированный крахмал (ц = 200 000), 10%-ный липофундин, реополиглюкин (ц = 30 000-40 000). Полученные данные обрабатывались статистически с использованием методов вариационного анализа. Достоверность различий в эксперимен-
тальных группах оценивали с использованием t-критерия Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
При старении крови in vitro наблюдаются резкие изменения реологических свойств вследствие нарушения электролитного и энергетического баланса в клетках. В сравнении с контрольной группой при старении увеличивается вязкость крови, изменяется поверхностная цитоархитектоника эритроцитов, сопровождающаяся появлением множественных выростов мембраны, что в свою очередь снижает способность клеток к агрегации и деформации.
Одним из важнейших показателей, характеризующих реологические свойства крови, является ее вязкость, представляющая собой величину внутреннего трения, или свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении слоев. Вязкость определяется отношением силы сдвига к его скорости и выражается в сотых долях пуаза. Эта величина имеет прямую зависимость от белкового и липидного состава плазмы, гематокрита, а обратную - от скорости течения. Увеличению вязкости способствует ацидоз, гиперкапния и повышение ригидности клеток крови [1]. При старении in vitro с инфузионными растворами показатели вязкости крови изменялись в положительную сторону лишь в группе с глюкозой (3,35 ± 0,30; р < 0,05), а в остальных наблюдалось достоверное повышение этого показателя (рис. 1). Возрастал в них и показатель предела текучести крови, достоверно снижавшийся только в группе с глюкозой (19,4 ± 2,71; р < 0,05) (рис. 2).
Предел текучести, ллПэ
AQ
35
за
25
20
15
10
5
а
*
Фшраогэор Глюкоза
гэк
ЛФН
РПГ
Рис. 2. Предел текучести цельной крови при старении in vitro: ГЭК- гидроэтилированный крахмал;
ЛФН - липофундин, РПГ - реополиглюкин.
Достоверность различий в сравнении с группой физраствора * - р < 0,05
Деформируемость эритроцитов - важный показатель, определяющий движение крови в капиллярах. Способность клеток крови к деформации зависит от вязкоэластических свойств мембраны, содержания гемоглобина, формы и размера клеток [13,14,16]. Индекс ригидности, характеризующий жесткость мембран эритроцитов, резко увеличивается при инкубировании крови. Снижение этого показателя происходило лишь в группе с глюкозой (рис. 3).
В проведенном исследовании выявлено стимулирующее действие инфузионных растворов на аг-
регационную способность эритроцитов, которая резко снижалась в результате старения in vitro. Это выражалось в приросте показателя агрегации в отличие от группы сравнения, причем наиболее выраженный эффект оказывал раствор глюкозы (р < 0,05), следующий по выраженности эффекта
- липофундин (р < 0,05). Действие гидроэтилированного крахмала и реополиглюкина на данный показатель достоверно слабо отличалось от такового в группе (табл.).
При искусственном старении крови наблюдается нарушение состава и микровязкости мембран
усл.ед.
2700
2200
1700
1200
700
200
Фи1раствор Глюийло ГЭК
ЛфН
РПГ
*
Таблица 1. Показатель агрегации эритроцитов при старении крови in vitro
Исследуемый раствор n Агрегация при 5 с Агрегация при 10 с
М М1 М М1
Физраствор 31 0,42 ± 0,02 1,84 ± 0,06 0,00 3,73 ± 0,17
Глюкоза 9 1,18 ± 0,04* 4,22 ± 0,19* 2,62 ± 0,18* 11,0 ± 0,60*
Липофундин 7 1,49 ± 0,10* 1,33 ± 0,10* 3,39 ± 0,27* 2,39 ± 0,15*
Г идроэтилированный крахмал 8 0,00* 1,93 ± 0,10 0,00* 3,93 ± 0,23
Реополиглюкин 7 0,00* 2,16 ± 0,05* 0,00* 3,86 ± 0,05
эритроцитов, сдвиги в их фосфолипидном спектре, усиление перекисного окисления липидов, развитие ионного дисбаланса, что, в свою очередь, способствует изменению цитоархитектоники [1]. Это нашло отражение в резком падении числа дис-коцитов - до 2,68 ± 0,32% (против 80,3 ± 1,13% в контроле). Инкубация крови с инфузионными растворами способствует достоверному повышению этого показателя в группе с гидроксиэтилкрахма-лом (до 5,13 ± 0,23%, р < 0,05) и в группе с реопо-лиглюкином (до 6,57 ± 0,90%, р < 0,05) (рис. 4).
Количественное соотношение нормальных и патологических форм эритроцитов выражается индексом трансформации (рис. 5). Данный показатель резко возрастал при инкубировании крови
- до 55,2 ± 6,96% (против 0,24 ± 0,02 в контроле), однако гидроэтилированный крахмал и реополиглюкин способствовали его достоверному сниже-
нию до 18,8 ± 0,91 и 15,8 ± 2,02% соответственно (Р < 0,05).
ВЫВОДЫ
Таким образом, используемая биологическая модель тяжелых гемореологических нарушений позволила протестировать реоактивность некоторых трансфузионных растворов. Липофундин и раствор глюкозы способствуют повышению агрегации эритроцитов. Реополиглюкин в большей степени по сравнению с остальными растворами улучшает цитоархитектонику эритроцитов. Раствор глюкозы оказывает положительный эффект на деформируемость клеток крови, снижает вязкость. Полученные результаты могут быть использованы как в превентивных, так и в лечебных программах по коррекции гемореологических нарушений в клинике.
Индекс трансформации,
%
Фнирлстюр Глюкоза ГЭК ЛФН РПГ
Рис. 5. Индекс трансформации клеток крови при старении in vitro: ГЭК - гидроэтилированный крахмал;
ЛФН - липофундин, РПГ -реополиглюкин.
Достоверность различий в сравнении с группой физраствора: * - р < 0,05
ЛИТЕРАТУРА
1. Воложин А. И., Порядин Г. В. Патофизиология. - М. : Академия, 2006. - Т. 2.
2. Гемореология: перспективы развития/А. В. Муравьев [и др.] Регионарное кровообращение и микроциркуляция. - 2007. - № 2 (22). - С. 4-6.
3. Динамика реологических свойств эритроцитов при их старении in vitro / Т. Н. Опакова [и др.] // Гемореология и микроциркуляция : матер, междунар. науч. конф. - Ярославль : Изд-во ЯГПУ им. К. Д. Ушинско-го, 2009. - С. 62.
4. Камышева Е. П., Покалев Г. М. Сахарный диабет: современное представление, клинические симптомы, синдромы и врачебная тактика. - Н. Новгород : Изд-во Нижегородской государственной медицинской академии, 1999.
5. Козинец Г. И., Симоварт Ю. А. Поверхностная цитоархитектоника клеток периферической крови в норме и при заболеваниях системы крови. - Таллин : Валгус, 1984.
6. Люсов В. А., Савенков М. П. Современные проблемы терапии нарушений реологических свойств крови у больных ишемической болезнью сердца //Терапевт, арх. - 1988. - № 2. - С. 5-9.
7. Назаров С. Б. Динамика становления эритроидного ростка кроветворных органов белых крыс в онтогенезе //Физиологический журн. - 1993. - Т. 79, № 3.
- С. 54-59.
8. Патогенез трофических расстройств при варикозной и посттромбофлебитической болезнях / А. Е. Богданов [и др.] // Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. - 1993. - № 1. - С. 28-32.
9. Симоненко В. Б., Широков Е. А. Основы кардионеврологии : руководство для врачей. - 2-е изд., пере-раб. и доп. - М. : Медицина, 2001.
10. Современные представления о роли гемореологических отклонений и функционального состояния эндотелия в патогенезе острых воспалительных заболеваний легких и бронхов у детей / А. В. Мо-жаев [и др.] // Вопросы современной педиатрии.
- 2007. - Т. 6. - № 2. - С. 58-62.
11. Суслина 3. А. Сосудистые заболевания головного мозга в России: достижения и нерешенные вопросы //Труды 1 Национального конгресса «Кардионеврология» / под ред. М. А. Пирадова, А. В. Фоня-кина. — М., 2008. — С. 7—10.
12. Термины, понятия и подходы к исследованиям реологии крови в клинике / Е. В. Ройтман [и др.] // Тромбоз, гемостаз и реология. - 2000. - № 3. -С. 5-12.
13. Cicco G., Pirrelli A. Red blood cell (RBC) deformability, RBC aggregability and tissue oxygenation in hypertension // Clin. Hemorheol. Microcirc. - 1999.
- Vol. 21. - P. 169-172.
14. Chien S. Determinants of blood viscosity and red cell deformability //Scand. J. Clin. And Lab. Invest. - 1981. -Vol. 41, № 156. - P. 7-12.
15. Serial experimental and clinical studies on the pathogenesis of multiple organ dysfunction syndrom (MODS) in severe burns / Y. S. Huang [et al.] // Burns.
- 1998. - Vol. 24. - P. 706-716.
16. Mohandas N., Chasis J. A., Shobet S. B. The infl uence of membrane skeleton on red cell deformability, membrane material properties, and shape // Seminare in Hematology. - 1983. - Vol. 20, № 3. - P. 225-242.
17. Stoltz J., Doneer M., Muller S. Hemorheology in practice: an introduction to the concept of a hemorheological profile // Rev. Port. Hemorheol. - 1999. - № 5. -P. 175-188.
Поступила 15.06.10
