CC BY
56
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА И БИОЛОГИЯ
УДК 616.831-036.882-001.8-08-092.9
© Д. А. Еникеев, Е.А. Нургалеева, Л.В. Нагаева, Г.А. Байбурина, М. А. Александров, А.Ф. Самигуллина, Е.Р. Фаршатова, 2008
Д.А. Еникеев, Е.А. Нургалеева, Л.В. Нагаева, Г.А. Байбурина,
М.А. Александров, А.Ф. Самигуллина, Е.Р. Фаршатова ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МОДЕЛЕЙ УМИРАНИЯ НА
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МОЗГА КРЫС В ПОСТРЕАНИМАЦИОННОМ ПЕРИОДЕ ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Росздрава», г. Уфа
Целью работы является экспериментальное исследование влияния различных моделей умирания на динамику оживления, неврологического статуса и поведенческих реакций крыс. Проведено две серии опытов на 226 половозрелых неин-бредных белых крысах обоего пола. В первой серии клиническую смерть моделировали путем острого одномоментного кровопускания из сонной артерии, во второй серии - путем пережатия сосудистого пучка сердца с последующей реанимацией. В течение 5 недель наблюдения оценивали общее состояние и неврологический статус крыс, используя балльную оценку, а также поведенческие реакции по тесту «открытое поле». Установлено, что характер течения постреанимацион-ного периода на модели клинической смерти от острой кровопотери является более неблагоприятным, сопровождается выраженным угнетением высшей нервной деятельности и большим неврологическим дефицитом, обусловленным длительностью и пролонгированностью ишемии мозга, а также процессами реперфузии и реоксигенации.
Ключевые слова: смерть, болезнь, модели на животных, нейрофизиология, мозг головной.
D.A. Enikeyev, E.A. Nurgaleyeva, L.V. Nagayeva, G.A. Baiburina,
M.A. Aleksandrov, A.F. Samigullina, E.R. Farshatova THE EFFECTS OF VARIOUS DYING MODELS, ON NEUROPHYSIOLOGICAL RESTORATION MECHANISMS OF RATS BRAIN IN THE POST-REANIMATION PERIOD
The purpose of the experimental investigation is to study of the effects of various dying models on the dynamics of revival, neurologic status and behavioural reactions of rats. Two series of experiments on 226 puberal non-inbreeding white rats of both sex were carried out. In the first series of experiments, a clinical death was stimulated by sharp one-instant blood-letting from the carotid, in the second series - by means of oversquuezing the heart vascular bunch with its subsequent reanimation. During 5 week follow up the general health condition and neurologic status of rats were assessed using scores. Behavioral reactions were evaluated by « the open - field » test. The character of the post-reanimation period course based on the models of clinical death caused by sharp bleeding has been more adverse and shown to be accompanied by expressed suppression of the perfect nervous activity and great neurologic deficiency caused by duration and the brain is chemia prolongation, and as well as reperfusion and reoxigenation processes.
Key words: death, resuscitation, disease models, animal, neurophysiology, brain.
Проблема постреанимационной болезни, выделенная Неговским В.А. в 1979 г. в самостоятельную нозологическую единицу, по-прежнему актуальна. В постреанимацион-ном периоде изменения внутренней среды организма, возникшие в период умирания, не только не устраняются, но и прогрессируют, а также возникает целый ряд нарушений функций органов и систем, не наблюдавшихся в период умирания. Решающую роль при этом играют продолжительность аноксии или длительность и степень выраженности гипоксии [2]. Несмотря на несомненные успехи последних десятилетий в лечении постреа-нимационных нарушений, все еще высок процент психоневрологических расстройств, присутствующих спустя месяцы и годы после перенесенной гипоксической агрессии. Это,
несомненно, связано с недостаточностью знаний о динамике и механизмах развития по-стреанимационных патологических процессов в мозге.
Целью настоящей работы является экспериментальное исследование влияния различных моделей умирания на динамику оживления, неврологического статуса и поведенческих реакций крыс.
Материалы и методы
Первая серия исследований проведена на 124 половозрелых неинбредных белых крысах обоего пола (равное число самцов и самок) массой 200-220 г. Клиническую смерть длительностью 6 минут, считая от последнего вдоха, моделировали под кетаминовым наркозом (2 мг/кг) путем острого одномоментного кровопускания из сонной артерии [6]. Ком-
плекс реанимационных мероприятии включал внутриартериальное нагнетание забранной крови и искусственную вентиляцию легких. Контролем (п=8) служила группа крыс, подвергшихся аналогичному наркозу без перенесенного терминального состояния.
Вторая серия экспериментов выполнена на 102 половозрелых неинбредных белых крысах обоего пола (равное число самцов и самок), массой 150-180 г. Моделирование 7минутной клинической смерти проводили по методу В.Г. Корпачева с соавт. (1982) [4] путем интраторакального пережатия сосудистого пучка сердца под общим эфирным наркозом. Реанимация проводилась с помощью наружного массажа сердца и искусственной вентиляции легких. Контрольная группа крыс подвергалась эфирному наркозу без моделирования клинической смерти (п=8).
В течение всего периода наблюдения (5 недель) оценивали общее состояние и неврологический статус крыс по методу С.П. Лы-сенкова с соавт. (1982) в модификации Л.Т. Идрисовой с соавт. (1999) [3] и ориентировочно-исследовательские реакции по тесту «открытое поле» [1].
Результаты и обсуждение
В первой серии процент успешной реанимации составил 73,4. Общая летальность в течение всего эксперимента была высокой и равной у животных обоих полов - 30,6% (87 крыс). В первые 6 часов наблюдения погибло
26 крыс (29,9%), к концу первых суток еще 47 животных (54%). Летальность в поздние сроки постреанимационного периода составила 16,1%. Динамика угасания и восстановления жизнедеятельности представлена в табл.
1. Статистически значимых отличий данных показателей по полу выявлено не было.
Во второй серии процент успешной реанимации был выше - 85,4. Общая летальность в течение всего эксперимента составила 24,6% без достоверной разницы по полу. Клиническая смерть фиксировалась сразу после пережатия сосудистого пучка сердца. Восстановление дыхания и сердечной деятельности происходило быстрее, чем у животных первой серии (табл. 1).
У животных первой серии неврологический дефицит был более выражен во все сроки наблюдения. В первые часы после оживления животные находились в угнетенном состоянии, отсутствовали произвольные движения. Атония всех мышечных групп, отсутствие болевого рефлекса, нарушение терморегуляции определялись в течение первых 6 часов. К 12 часам постреанимационного периода брадикардия сменялась тахикардией, животные начинали принимать воду. Отчетливая положительная динамика отмечалась с конца первых суток эксперимента, неврологический дефицит уменьшался и составлял 56,14±2,94 балла у самцов и 58,84±2,33 балла у самок (табл. 1).
Таблица 1
Показатели умирания, оживления и неврологического статуса крыс в постреанимационном периоде при различных моделях умирания (М±т)
3
м
о
П
дол к 5
и ^
нс 2 в £ в
цк ас ме ич ни аг ео £ §
° &
Пе
1-4 1-г"
Параметры Первая серия Вторая серия
самцы самки самцы самки
Угасание дыхания 12,1±0,95 11,0±1,66 - -
Угасание серд. деят. 14,55±0,88 14,3±1,6 - -
Восст. серд. деят. 1,3±0,26 1,78±0,56 0,9±0,13 0,96±0,28
Восст. дыхания 18,15±3,4 16,16±1,5 4,0±0,56 4,6±0,62
6ч 78,06±1,15 81,4±1,03 70,16±1,16* 76,23±1,8#
12ч 64,34±1,83 69,57±1,75 58,36±1,95* 62,84±1,73#
1 сутки 56,14±2,94 58,84±2,33 45,84±1,83* 49,63±1,6#
2 « 45,41±2,31 49,1±2,02 29,41±1,78** 32,85±1,54##
3 « 39,04±2,52 43,16±2,36 19,2±1,24** 23,71±1,64##
5 « 14,09±1,42 18,17±1,92 6,22±1,02** 8,75±1,32##
7 « 5,18±0,96 7,68±1,3 1,93±0,6* 2,04±0,6#
10 « 1,58±0,63 2,88±0,96 0,66±0,33 0,62±0,42
14 « 0,7±0,44 1,85±0,9 0,56±0,39 0,52±0,34
21 « 0,13±0,13 1,33±0,58 0,28±0,18 0,28±0,19
28 « 0,17±0,17 0,67±0,51 0,23±0,17 0,2±0,11
35 « 0 0,75±0,75 0 0
* р<0,05, ** р<0,01 - статистически значимые различия между сериями «самцы»,
# р<0,05, ## р<0,01— статистически значимые различия между сериями «самки».
К концу вторых суток восстанавливалась адекватная реакция на болевой раздражитель, животные начинали переворачиваться, пытались удержать позу, но явления атаксии сохранялись. В дальнейшем наблюдалось улучшение неврологического состояния животных. По истечении 7 суток после реанима-
ции поведение крыс практически не отличалось от нормы (5,18±0,96 и 7,68±1,3 балла у самцов и самок соответственно), животные были чистыми и опрятными, охотно принимали воду и пищу. В то же время сохранялись очаговые нарушения в виде выпадения от-
дельных рефлексов вплоть до 35-х суток наблюдения.
У животных второй серии в первые часы после оживления неврологический дефицит проявлялся в виде атаксии, нарушения тонуса мышц конечностей, учащения сердечной деятельности и ритма дыхания, а также индифферентностью к пище и воде, периодически отмечались клонические судороги. К концу первых суток крысы начинали удерживать позу, тонус мышц восстанавливался, балльная оценка снижалась до 45,84±1,83 у самцов и 47,63±1,6 у самок, что было достоверно ниже, чем у животных предыдущей группы (р=0,02, р=0,04 соответственно) (табл. 1). Дальнейшее наблюдение показало, что к окончанию 3-х суток неврологический дефицит становился незначительным, а к концу 5-х суток практически исчезал - 6,22±1,02 и 6,75±1,32 соответственно у самок и самцов,
что достоверно отличалось от первой серии (р=0,006, р=0,008).
Ориентировочно-исследовательская деятельность первой экспериментальной группы крыс с первых суток характеризовалась значительным угнетением всех ее составляющих (табл. 2). Животные длительное время находились в полной неподвижности, также возрастала продолжительность латентного периода (56,3±3,5 с, р=0,001). Горизонтальная и вертикальная активности были минимальными. Во второй экспериментальной группе ориентировочно-исследовательская
активность крыс в течение первых суток была однообразна и обеднена. Число пробежек и пересечений квадратов снизилось по сравнению с интактными животными, также уменьшилось количество вертикальных стоек, длительность латентного периода возросла (10,3±0,9 с, р=0,001).
Таблица 2
Показатели ориентировочно-исследовательской деятельности у крыс в постреанимационном периоде (М±т)
Показатели Контроль п=16 серия Постреанимационный период, сутки
1-е п= 26 3-и п=27 5-е п=25 7-е п=26 10-е п=26 14-е п=24 21-е п=23 28-е п=25 35-е п=24
Латентн. период, с 4,6± 0,2 I 56,3± 3 5*** 35,8± 4 1*** 24,7± 2 8*** 16,2± 2,6*** 12,5± 3,1** 6,3± 1,6 6,0± 0,9 5,5± 0,4 5,0± 0,2
II 10,3± 0 9*** 6,6± 0 4** 5,1± 0,4 3,5± 0,1** 4,0± 0,6 13,4± 1 2*** 6,7± 0,3* 5,9± 0,6 5,1± 0,5
Горизонт. активн., колич. 38,5±1,6 I 4,3± 1 1*** 12,1± 1 5** 17,6± 12*** 25,8± 2,0** 29,4± 1,3** 34,5± 1,0 39,2± 1,2 38,1± 2,2 32,8± 2,5
II 18,2± 1 8*** 46,8± 2 3** 32,1± 1,5* 39,4± 3,0 36,8± 3,5 28,6± 19** 46,7± 2,5** 40,2± 3,1 30,5± 2,2*
Вертик. активн., колич. 8,4±0,3 I 1,6± 0,2** 2,3± 0 4** 2,8± 0,3** 3,2± 0,5* 5,1± 0,2* 7,9± 0,3 8,6± 0,2 9,0± 0,4 8,2± 0,5
II 4,3± 0 3*** 13,6± 1 1*** 11,7± 0 9** 10,6± 0,7* 8,2± 0,7 6,8± 0,4* 7,5± 0,8 8,0± 0,6 8,8± 0,6
Норки, число 7,1±0,3 I 2,1± 0,1** 3,0± 0,2** 4,8± 0,3* 4,6± 0,2* 5,2± 0,3 6,7± 0,4 6,3± 0,8 7,4± 1,1 7,1± 0,9
II 8,8± 0,5* 8,0± 1,4 7,4± 0,9 6,2± 0,6 6,5± 0,8 3,6± 0,5** 6,4± 1,0 7,7± 1,3 7,9± 0,8
Груминг, с 5,6±0,8 I 3,5± 0,6 6,8± 1,0 7,4± 1,2 6,2± 0,8 6,4± 1,2 7,3± 0,9 10,5± 1,4* 12,1± 1,6* 11,6± 0,9*
II 12,4± 1 9**_ 18,7± 2 9*** 14,5± 3 2** 17,3± 2,6*** 15,8± 2,4** 7,2± 1,5 14,3± 2,8** 12,8± 2,2** 8,9± 0,7*
*р<0,05, **р<0,01, ***р<0,001 - статистически значимые различия по сравнению с контролем, п - количество обследованных животных.
На 3-и сутки постреанимационного периода было отмечено повышение двигательной активности животных первой серии. Снизились время полной неподвижности животных (р=0,04), а также продолжительность латентного периода (р=0,006), при этом оставаясь выше, чем у интактных крыс. Во второй серии наблюдалось усиление ориентировочно-исследовательской деятельности животных. Активация поведения происходила за счет увеличения как горизонтального (числа перемещений), так и вертикального (стоек) компонентов (табл. 2). На 7-е сутки двигательная активность крыс первой серии продолжала восстанавливаться, но оставалась,
тем не менее, ниже контрольных значений. Во второй серии высокая двигательная активность животных сопровождалась повышенным уровнем эмоциональной напряженности - продолжительность и интенсивность гру-минга превышали показатели контроля в 3 раза (р=0,0008). К 10-м суткам большинство элементов исследовательского поведения данной серии животных соответствовало показателям группы контроля.
К 14-м суткам после реанимации у крыс после острой кровопотери наблюдалась нормализовалась ориентировочно-
исследовательская деятельность, поведение становилось активным. Число перемещений и
мозга [5]. Ориентировочно-исследовательская деятельность реанимированных крыс после острой кровопотери характеризовалась длительным угнетением ее активных компонентов с постепенной нормализацией к 14-м суткам после оживления. Ориентировочноисследовательская деятельность животных второй серии (острая остановка кровообращения) характеризовалась чередованием процессов торможения (1-е, 14-е сутки) и возбуждения (3-и, 21-е сутки) и частичной нормализацией ориентировочно-исследовательской активности (10-е, 35-е сутки) в различные сроки постреанимационного периода.
Выводы
1. Неблагоприятное течение постреа-нимационного периода и выраженная тяжесть состояния крыс после острой кровопотери обусловлены предшествующим клинической смерти длительным периодом умирания (11,0±1,66 мин) по сравнению с острой остановкой кровообращения при пережатии сосудисто-нервного пучка. Этим обусловлены и меньший процент успешного оживления при острой кровопотере, высокая летальность, длительное сохранение неврологического дефицита и нарушений высшей нервной деятельности в течение всего эксперимента.
2. В процессе умирания, оживления и динамики постреанимационного периода между самцами и самками в осенне-зимний период времени статистически значимых различий не выявлено.
Принята к печати 21.12.2008
ЛИТЕРАТУРА
1. Волчегорский И.А., Долгушин И.И., Колесников О. Л., Цейликман В.Э. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма. - Челябинск. 2000. - С. 26-32.
2. Золотокрылина Е.С. Постреанимационная болезнь//Анестезиология и реаниматология. -2000. - №6. - С. 68 -73.
3. Идрисова Л.Т., Еникеев Д. А., Байбурина Г.А. и др. Балльная оценка неврологического статуса крыс при алкогольной коме и влияние на нее лазерной физиогемотерапии // Клиническая медицина и патофизиология. - 1999. - №2. - С. 75 -79.
4. Корпачев В.Г. Моделирование клинической смерти и постреанимационной болезни у крыс // Патол. физиология и эксперим. терапия. - 1982. - №3. - С. 78-80.
5. Крыжановский Г.Н. Патологические интеграции в центральной нервной системе // Бюллетень эксперим. биологии и медицины. - 1999. - №3. - С. 244-247.
6. Миннебаев М.М., Бахтизин В.Ф., Мусин М.С. Устройство для реанимации мелких лабораторных животных при кровопотере // Патол. физиология и эксперим. терапия. - 1981. - №3. -С. 95-96.
стоек не отличалось от контроля, эмоциональный компонент (груминг) был не выражен. В то же время у животных после пережатия сосудистого пучка сердца отмечалось повторное снижение ориентировочноисследовательской деятельности (табл. 2).
На 21-е сутки показатели исследовательской активности приближались к контрольным значениям. Ориентировочноисследовательские реакции часто сменялись грумингом, длительность которого в первой и второй сериях превышала контрольный уровень соответственно на 155% (р=0,04) и 160% (р=0,006). К 35-м суткам большинство показателей исследовательской деятельности крыс обеих серий соответствовало контролю. В то же время нарушения в эмоциональной компоненте поведения животных, такой как гру-минг, оставались по-прежнему высокими (р=0,02).
Таким образом, анализ поведенческих актов свидетельствовал о трудностях построения адекватной формы реагирования для достижения полезного результата действия (избегание опасности) после перенесенной ишемии. Очевидно, это связано с невозможностью быстрого и точного решения сложных поведенческих задач на фоне значительного повреждения нейронных сетей головного мозга. Выявленные изменения в эмоциональной составляющей в позднем постреанимацион-ном периоде также могут быть объяснены формированием нейронных сетей с признаками патологической активности головного
