CC BY
9VI БeЛYК. ЭКСПЕРИМЕНТАЛДЫК
иэилдеелер
РАЗДЕЛ 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА
ТРАНСФУЗИОННОЕ ОСТРОЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ ЛЕГКИХ У СОБАК РАЗНОГО ВОЗРАСТА
Маматова К.Т.
КРСУ
Резюме: Авторы изучили в эксперименте морфологические, биохимические и биофизические изменения в легких при переливании гетерогенной крови собакам разного возраста от двухнедельного до 10 лет. Выявлена картина острого трасфузионого повреждения легких, характеризующего недостаточностью сурфатантной системы, активацией перекисного окисления липидов, появление ионов калия в бронхо-альвеолярном смыве, а морфологические кровоизлияниями, ателектазом и отеком легких. Определены возрастные отличия этих изменений, у щенков первых 2 недель жизни они были выражены меньше.
Ключевые слова: трансфузионное острое повреждение легких, онтогенез, сурфактант легких, пере-кисное окисление, электролитный баланс.
Ар кандай жаштагы иттердин епкесундегу трансфузиондук курч бузулуулар
Маматова К.Т.
Корутунду. авторлор эки жумадан 10 жылга чейинки ар кандай жаштагы иттерге гетерогендик канды куюу экспериментинде eпкeнYн морфологиялык, биохимиялык жана биофизикалык eзгeрYYлeрдY изилдеген. Сурфактанттык системанын жетишсиздигин, липиддердин перекистик кычкылдануу активациясын, брон-хоальвеолярдык кырындыдагы калий ионунун пайда болуусун, морфологиялык канн куюлууну, ателектаз жана eпкeнYн шишигин мYнeздeeчY eпкeнYн курч трасфузиондук бузулуулары аныкталган. Бул eзгeрYYлeрдYн жашы боюнча айрымачылыктары аныкталган, эки жумалык жаштагы кYЧYктeрдe бул азыраак болгон.
Ачкыч создор: eпкeнYн курч трасфузиондук бузулуулары, онтогенез, eпкeнYн сурфактанты, перекистик кычкылдануу, электролиттик баланс.
Transfusion-related acute lung injury dogs of different age
Mamatova KT KRSU
Abstract. Avtors studied experimentally the morphological , biochemical and biophysical changes in lung blood transfusion heterogeneous dogs of different ages from two weeks to 10 years. Spotted picture of transfusion-related acute lung injury (TRALI), characterized by poor pulmonary surfatant system, activation of lipid peroxidation, the appearance of potassium ions in the bronchoalveolar lavage, and morphological hemorrhage, pulmonary edema and atelectasis . Defined age differences of these changes, the puppies the first 2 weeks of life, they were less pronounced.
Key words: transfusion-related acute lung injury, ontogenes, pulmonary surfactant, lipid peroxidation , electrolyte balance.
Переливание крови является жизненно важной врачебной манипуляцией при разнообразной патологии: травмы, анемии, истощениях, при операциях на сердце и крупных сосудах [1]. При этом существует риск посттрансфузионных осложнений [2, 3]. Одним из путей снижения этих осложнений является постепенный отказ от переливания цельной крови и переход на трансфузии по строгим
показаниям ее отдельных компонентов: плазмы крови, эритроцитарной массы, тромбоцитарной массы, альбумина, гамма-глобулинов и других [4,5]. Классический гемотрансфузионный шок по большому счету остался только в эксперименте, изменилось даже представление о механизмах его развития [6]. Наиболее частым осложнением переливания крови и ее компонентов стало транс-
Рис.1 - Гистологическая структура легких у взрослых собак (а) и щенков (б) в норме. Окр. Гематоксилин-эозином, увл. а - х70, б - х140.
г s «V ^
✓ S
/ ———i- \ 1
KOHTpO)l%iiVч,. ьяин 15 мин JXfhv, и
------
^tv..............■"•■■""'
-АД 1 -■- 0ПС1 * М0К1
-АД вз. — I— ОПСвз.
Рис.2 - Гемодинамические изменения у собак различного возраста при введении чужеродной крови. Примечание: стрелка - критерий достоверности различий с группой взрослых собак р<0,05
фузионное острое поражение легких - (transfusion-related acute lung injury (TRALI) [7,8, 9]. Эта патология еще не достаточно изучена, в частности те механизмы, которые играют ведущую роль в остром респираторном синдроме взрослых: недостаточность сурфактантной системы, активация перекисного окисления липидов, повреждение аэрогематического барьера и энергетических ферментов эпителия альвеол [6,7,8].
Целью настоящего исследования стало выяснение онтогенетических особенностей изменения сурфактанта легких, перекисного окисления липи-дов и электролитного баланса непосредственно в легких при моделировании острого трансфузион-ного повреждения легких.
Материал и методы:
Исследование проведено на 97 собаках разного возраста, разделенными на 4 возрастные группы (до 1 месяца и 1-3 месяца, 1-2 года, старые собаки - около 10 лет). Гемотрансфузионный шок моделировался трансфузией гетерогенной крови из расчета 10 мл на 1 кг массы тела животных. Под местной анестезией обнажали сонную арте-
рию и яремную вену слева и обе бедренные вены, затем водился в/в гепарин из расчета 200 ед. на 1 кг массы. Определялось системное давление в аорте (АД), минутный (МОК) и ударный объем крови (УОК), частота сердечных сокращений (ЧСС), общее периферическое сопротивление. Затем через катетер в яремную вену вводили свежее заготовленную кровь человека группы АВ (IV) и фиксировали изменения показателей на 5, 15, 30, 45, 60 и 90 минуте. Контролем служили животные, забитые до введения инородной крови. Остальных щенков умертвляли спустя 15 и 60 минут, 1 и 3 суток.
Из верхней доли левого легкого готовился бронхоальвеолярный смыв (БАС) из расчета 100 мл 0,5% раствора глюкозы на 10 г ткани легкого, затем промытое легкое гомогенизировали, центрифугировали и из надосадочной жидкости готовили 10% экстракт. Поверхностную активность (ПА) внеклеточного сурфактанта оценивали в БАС, ПА клеточного сурфактанта в экстракте после смыва (ЭПС). На автоматических поверхностных весах - тензиоспектрометре [6] измеряли минимальное
ежемесячный научно-практическии медицинским журнал
Рис.3 - Динамика насыщения артериальной и венозной крови кислородом (02А и 02В) Примечание: стрелка - критерий достоверности различий с группой взрослых собак р<0,05
Рис. 4. Гистологическая структура легких при анафилактическом шоке у взрослых собак (а) и щенков (б). Окр. Гематоксили-эозином, увл. а,в, г - 70, б - 140.
(ПН мин) и максимальное поверхностное натяжение (ПН макс), на основе которых высчитывали индекс стабильности (ИС). Парафиновые срезы легких, почек, сердца окрашивались гематоксилином и эозином. Удельную плотность общих липи-дов, гидроперекисей, окислительного индекса БАС, плазмы крови определяли спектрофотометрически по методике Гаврилова, Мишкорудной, (1986). Концентрацию калия и натрия в бронхоальвеоляр-ных смывах, в плазме крови, моче определяли на пламенном фотометре.
Полученные результаты и их обсуждение
В норме гистологическая структура легких зависела от возраста собак. У взрослых и старых собак легкие были более воздушные (рис.1а).
Площадь просвета альвеол значительно преобладала над площадью паренхимы. Альвеолярные перегородки были тонкими, малоклеточными. Толщина их составила 9,4±0,5 мкм. Запирательные пластинки (ЗП) и мышечный слой респираторных бронхиол был мощным, четко контурирующимся. В стенках бронхов у старых собак имелись лимфо-
гистиоцитарные инфильтраты, перибронхиальный склероз.
У щенков легкие были менее воздушны (рис.1б). Альвеолы округлые, меньшего размера Альвеолярные перегородки более толстые, гиперклеточные. Толщина 11,6±0,5 мкм. В просвете альвеол часто встречались альвеолярные макрофаги (МФ), что свидетельствовало, что продолжающейся адаптация дыхательной системы щенков к новым условиям. Новорожденных щенков (1-2 дня) мы не исследовали в связи со сложностью функциональных исследований.
Введение гетерогенной крови приводило у взрослых собак и щенков второй возрастной группы к кратковременному (на несколько секунд) повышению АД, а затем длительному падению, несколько восстанавливающемуся спустя 90 мин (рис.2).
У взрослых собак через 5 минут после введения чужеродной крови АД снижалось на 56%. Резкое падение АД является очень характерным для развитии гемотрансфузионного шока и указывает на тяжелое его течение. Артериальная гипотен-зия удерживалась с небольшими колебаниями в течении 45 минут. В дальнейшем АД постепенно повышалось и достигало исходного уровня спустя 90 минут после начала опыта. Минутный объем крови на 5 минуте от начала развития гемотрансфузионного шока снижался на 58%. В дальнейшем наступало постепенное повышение этого показателя, хотя к исходу опыта (90 минут) МОК оставался ниже первоначальных величин (на 21,5%). Следует отметить, что падение МОК развивалось на фоне тахикардии. Темп сердечных сокращений на 10% превышал исходный уровень. Другим важным патогенетическим фактором, определяющим изменения гемодинамики при гемотрансфузионном шоке у собак, является заметное падение общего периферического сопротивления сосудов. Наиболее выраженное падение ОПС выявлено в первые 5 минут шоковой реакции (на 27,1%).
У щенков младшей возрастной группы достоверного падения АД не выявлено, сдвиг ЧСС также был не достоверен. Сдвиги МОК у щенков были достоверно меньшими нежели у взрослых собак (р<0,05). У щенков первой возрастной группы тип реагирования был совершенно другой. Так уже на 5 минуте происходило резкое почти 80% увеличение ОПС (р<0,001), в чем принципиальное а не количественное отличие от контроля. К 15 минуте уровень ОПС практически не менялся и только к 90 минуте несколько снижался, но оставался достоверно больше контрольной величины (р<0,05).
Кислородное насыщение артериальной крови (О2А) у взрослых животных на протяжении 90 минут колебалось в пределах исходных величин (рис. 3а). Сдвиг на 5 минуте составил 6% будучи не достоверным (р>0,05). В отличие от артериальной оксигенации насыщение венозной крови кислородом (О2В) претерпевало выраженные изменения. Отчетливое снижение кислородного насыщения
венозной крови отмечалось уже с 5 минуты ге-терогемотрансфузии. Максимальный сдвиг О2В отмечен на 45 минуте, оставаясь и в дальнейшем на пониженном уровне.
У щенков реакция О2А и О2В выглядела совершенно иначе (рис. 3б). Сдвиги О2А были менее заметны нежели у взрослых особей. Наибольший градиент О2В приходился на 5 минуту после ге-мотрансфузии. После этого наблюдалась четко выраженная фазность процесса: резкий подъем насыщения венозной крови на 15 минуте затем спад на 45 минуте и нормализация к 90 минуте.
При посмертных исследованиях обнаружены фазные изменения уровня внеклеточного и клеточного сурфактанта, взаимосвязанные с нарушениями структуры легких, зависящие от возраста щенков и срока исследования после введения гетерогенной крови. У взрослых собак и щенков старшей возрастной группы уже через 15 мин после гемотрансфузии ПА внеклеточного сурфактанта (функционально активной фракции ССЛ) резко снижалась, об этом свидетельствует рост на 76,7% ПН мин, и снижение на 36,8% ИС в БАС. Сдвиги клеточного сурфактанта были не достоверными.
Через 60 мин после введения чужеродной крови морфологические изменения в легких нарастали, очаги ателектаза и кровоизлияний стали более распространенными, во многих альвеолах обнаруживалась белковая жидкость, нарастал гемолиз эритроцитов в сосудах микроциркуляции. Максимально снижалась ПА обеих фракций сурфактанта. Рост ПН мин в БАС составил 88%.
По всей видимости, кроме разбавления отечной жидкостью, произошло ингибирование ПА сурфактанта гемоглобином лизированных эритроцитов, что вполне соответствует литературным данным. Через 1 сутки от момента введения крови легкие оставались морфологически измененными, обнаруживались очаги кровоизлияний и ателектаза, но преобладала эмфизема. Это сопровождалось увеличением ПА клеточного и неклеточного сурфактанта до контрольного уровня. На 3 сутки после гемотрансфузии наблюдается постепенное восстановление нормальной аэрации альвеол и кровенаполнения сосудистого русла. Однако кровоизлияния в легких остаются. В просвете альвеол много альвеолярных макрофагов, сидерофагов.
У щенков младшего возраста структурные повреждения легких на всех этапах опыта были выражены меньше. По сути дела картина респираторного дистресс-синдрома не наблюдалась. В первые минуты и часы легкие были полнокровны, эмфизематозно вздуты, но без распространенных ателектазов и кровоизлияний.
Показатели ПА клеточного и внеклеточного сурфактанта на 15 и 60 минуте опыта не отличались от контрольных величин. Спустя 1 и 3 суток отмечен достоверный рост ПА клеточного (резервного) сурфактанта, о чем свидетельствует повышение
ежемесячный научно-практический медицинский журнал
ИС ЭПС на 16,8% и снижение ПН мин на 12,6% (Р <0,05).
Таким образом, выявлены отличия в реакции щенков разного возраста на трансфузию гетерогенной крови. У взрослых собак и щенков старшей возрастной группы в легких выявляется картина «шокового легкого», резкое снижение ПА сурфактанта, появление в бронхоальвеолярном смыве ионов калия, свободного гемоглобина и активация перекисного окисления липидов . У щенков первых недель жизни трансфузия гетерогенной крови протекает с менее выраженными гемодинамическими расстройствами и структурными изменениями в легких, без существенного гемолиза и быстрым восстановлением ССЛ.
Литература:
1. Дутевич И. Г. Возможности трансфузионной терапии и показания к ее применению //Вестн. службы крови России 2003; 3:18-21.\
2. Аграненко В.А., Скачилова Н.Н. Гемотрансфузионные реакции и осложнения.-M.: Медицина, 1986.- 236 с.
3. Герасимова Н.Д. Риск посттрансфузионных осложнений /ГерасимоваН.Д., Караваев А.В. // Вестник службы крови России. 2010. №2. -С.6-12
4. Донсков С.И. Иммунологическая безопасность переливания эритроцитов (развитие концепции) / Донсков С.И., Гапонова Т.В. // Вестник службы крови России. 2013. -№2. -С.1-9.
5. ПотапневМ.П. Современные тенденции развития службы переливания крови Республики Беларусь / Потапнев М.П., Лях С.А., Лещук С.П., Клестова Т.В. // Трансфузио-логия. 2009. Т. 10. № 3-4. С. 36-42.
6. Шевченко Ю.Л. Внедрение правил назначения компонентов крови в клиническую практику / Шевченко Ю.Л.,
Жибурт Е.Б, Шестаков Е.А.//Вестник хирургии им. И.И. Грекова. - 2008. -№4. - С.85-89
7. Люляева О.Д. Трансфузионные острые повреждения легких - главное смертельное осложнение /Люляева О.Д., Фёдоров Н. А., Павлов С.А. //Российские медицинские вести. 2008. -№4. -С.31-35.
8. Карпун Н.А. Острое повреждение легких, ассоциированное с трансфузией, у кардиохирургических больных / Карпун Н.А., Мороз В.В., Афонин А.П., Хренов Ю.В., Фитилев Д.Б. // Общая реаниматология. 2008. Т. IV. № 3. С. 23-29.
9. Kleinman S.H. and Popovsky M.A. «TRALI: Mechanisms, Management and Prevention.» AABB Press, 2008.
10. Bardou O, Nguyen TN, Brochiero E. K+ channels and lung epithelial physiology //Med Sci (Paris). 2009Apr;25(4):391-397.
11. Bhattacharya J, Matthay MA. Regulation and repair of the alveolar-capillary barrier in acute lung injury. // Annu Rev Physiol. 2013;75:593-615
12. SchmidtR. Increase in alveolar antioxidant levels in hyperoxic and anoxic ventilated rabbit lungs during ischemia / R .Schmidt, C. Schafer, T. Luboeinski et al. // Free Radic. Biol. Med. 2004.- Vol. 36, №1. - P.78-89.
13. Leung JM, Sin DD Biomarkers in airway diseases. Can Respir J. 2013May-Jun;20(3):180-2. Review.
14. Akella A, Deshpande SB. Pulmonary surfactants and their role in pathophysiology of lung disorders //Indian J Exp Biol. 2013 Jan;51(1):5-22. Review.
15. Белов Г.В. Арбузов А.А., БримкуловН.Н. Оценка состояния сурфактантной системы легких. - Бишкек, 2005. - 104 с.
Сведения об авторах: Маматова Калима Тойчубековна - соискатель кафедры патанатомии и судебной медицины Кыргызско-Российского Славянского университета.
