Автореферат и диссертация по медицине (14.03.03) на тему:Экспериментальные модели и клинические варианты нарушений водно-электролитного обмена

ДИССЕРТАЦИЯ
Экспериментальные модели и клинические варианты нарушений водно-электролитного обмена - диссертация, тема по медицине
АВТОРЕФЕРАТ
Экспериментальные модели и клинические варианты нарушений водно-электролитного обмена - тема автореферата по медицине
Хмара, Вячеслав Михайлович Санкт-Петербург 2013 г.
Ученая степень
кандидата медицинских наук
ВАК РФ
14.03.03
 
 

Автореферат диссертации по медицине на тему Экспериментальные модели и клинические варианты нарушений водно-электролитного обмена

На правах рукописи

ХМАРА Вячеслав Михайлович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ И КЛИНИЧЕСКИЕ ВАРИАНТЫ НАРУШЕНИЙ ВОДНО-ЭЛЕКТРОЛИТНОГО ОБМЕНА

14.0Э.ОЗ-ПАТОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ 14.03.02- ПАТОЛОГИЧЕСКАЯ АНАТОМИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЁНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА МЕДИЦИНСКИХ НАУК

19 ДЕК 2013

Санкт-Петербург-2013

005544117

005544117

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном военном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Военно-медицинская академия имени С.М.Кирова» Министерства обороны Российской Федерации

Научные руководители:

доктор медицинских наук профессор Лютов Владимир Викторович доктор медицинских наук профессор Гайкова Ольга Николаевна

Официальные оппоненты: Тимофеев Игорь Владимирович - доктор медицинских наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Военно-медицинская академия имени С.М.Кирова» Министерство обороны Российской Федерации, кафедра патологической анатомии.

Насыров Руслан Абдуллаевич - доктор медицинских наук, профессор, проректор по научной работе Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный медицинский педиатрический университет» Министерство здравоохранения Российской Федерации кафедра патологической анатомии с курсом судебной медицины, заведующий кафедрой.

Ведущая организация: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени И.П.Павлова» Министерство здравоохранения Российской Федерации

Защита диссертации состоится 24 декабря 2013 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 215.002.03 при Федеральном государственном бюджетном военном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Военно-медицинская академия имени С.М.Кирова» Министерства обороны Российской федерации (194044 г. Санкт-Петербург, ул. Акад. Лебедева, дом 6)

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия имени С.М.Кирова» Министерства обороны Российской федерации

с/г?

Автореферат разослан

Учёный секретарь диссертационного совета /'доктор медицинских наук профессор Дергунов Анатолий Владимирович

Общая характеристика работы

Акггуальность темы исследования. Спонтанные и ятрогенные угрожающие жизни нарушения водно-электролитного обмена, возникающие в ходе развития заболеваний или в чрезвычайных ситуациях, являются неотъемлемой частью патогенеза, а так же могут иметь решающее значение в причинах смерти.

Анализ литературы показал, что единого мнения о значении нарушений гидратации и содержания электролитов в дисфункции того или иного органа еще не сложилось. Ряд авторов (Клявзуник И.З., 1978; Хартиг В., 1982) все нарушения делят на две группы: 1) дегидратация - то есть недостаток воды в организме; 2) гипергидратация - ее избыток. В зависимости от состояния электролитного обмена выделяют следующие три группы гипергидратаций и дегидратаций: гипертоническая, изотоническая и гипотоническая. Другие авторы основным фактором водно-электролитного обмена считают осмоляльность плазмы (Пермяков Н.К., Туманский В.А. 1982) и, в соответствии с этим, выделяют гипоосмоляльность и гиперосмоляльность, последнюю подразделяют на несколько разновидностей: гипергликемическая, гипернатриемическая, гиперазотемиче-ская, гиповолемическая и алкогольная. При этом нарушения обмена калия, натрия и воды рассматриваются отдельно. Кроме этого есть работы, где приводятся нарушения водного или электролитного обмена, не объединенные какой-либо системой (Какаев А.К., 1987). При этом автор отмечает, что секционная морфологическая картина смерти от нарушений водно-электролитного обмена состоит, в основном, из признаков острого расстройства гемодинамики.

Работы, объективно оценивающие состояние водно-электролитного обмена на клиническом или секционном материале, единичны. В то же время в лечебно-диагностическом процессе, для клиницистов чрезвычайно важно знать какова динамика содержания электролитов в той или иной конкретной ситуации. Этому комплексному изучению нарушений водно-электролитного обмена и посвящена наша работа

Цель исследования. С учетом патогенеза и на основании объективных клинических и патологоанатомических изменений изучить общие закономерности распределения воды и электролитов в организме при типичных вариантах экспериментально вызванных нарушений водно-электролитного обмена (у животных), а также значимые изменения водно-электролитного обмена у больных хирургического и терапевтического профилей.

Задачи исследования:

1. Создать адекватные модели различных вариантов дегидратации и гипергидратации в эксперименте на лабораторных животных (крысах).

2. Изучить основные закономерности распределения воды и электролитов в органах и тканях и нарушения водно-электролитного обмена на экспериментальных моделях дегидратации и гипергидратации.

3. На основании ретроспективного анализа (по историям болезни) результатов обследования и лечения пациентов выявить динамику изменений различных параметров обмена электролитов и осмотически активных веществ в клинике при хирургической и терапевтической патологии, оценить их роль в патогенезе рассматриваемой патологии.

Научная новизна.

В работе впервые проведен сравнительный анализ клинических проявлений различных моделей нарушения водно-электролитного обмена и найдено, что наиболее информативным клиническим критерием является содержание белка в плазме крови, в то же время такой общепринятый показатель как гематокрит только на модели изотонической гипергидратации отражает нарушения обмена.

При всех моделях нарушений водно-электролитного обмена достоверно менялось содержание воды, а в случаях с гипотонической гипергидратацией и электролитов в скелетной мускулатуре. Поэтому определение содержания воды и электролитов в скелетной мышце является наиболее достоверным критерием состояния как внутри- так и внеклеточного секторов.

Установлено, что наиболее стабильным, при всех видах нарушений водно-электролитного обмена, является содержание воды в корковом и белом веществе головного мозга, где, при сохранном гематоэнцефалическом барьере и отсутствии повреждений ткани мозга, гидратация практически не меняется.

Анализ клинического материала показал, что на примере больных с острым нагноением легких и плевры, относящихся к числу наиболее тяжелых форм гнойной хирургической инфекции, формируемые нарушения вводно-электролитного обмена отражают изменение соотношения водных пространств в организме. Установлено, что гнойно-деструктивный процесс легких и плевры в острой фазе заболевания протекает с признаками синдрома гипоосмолярности, который объясняется, по нашему мнению, гипонатриемией в сочетании с уменьшенной экскрецией натрия с мочой. Подобные состояния связаны с перемещением натрия и воды в интерстициапьное и, возможно, внутриклеточное пространства, поскольку объем циркулирующей крови в острых фазах патологии также снижен.

Анализ результатов широко применяемой в клинике лечения заболеваний терапевтического профиля стандартизированной процедуры плазмафереза, в сочетании с замещением удаляемой плазмы совместным использованием солевых и декстрановых растворов, позволяет поддерживать у пациентов устойчивые показатели гемодинамики при достоверном кратковременном и компенсированном снижении уровня общего белка, калия и натрия.

Прастическая значимость.

Доказано клиническое значение нарушений водно-электролитного обмена в объективизации оценки состояния больных с различными формами патологии. Предложенная в работе методика позволяет контролировать проводимое лечение, направленное на восстановление водно-электролитного баланса Проведенная экспериментальная часть работы позволяет реаниматологам и врачам других специальностей оценить степень нарушения гидратации организма, используя данные исследования крови (содержание белка) и изменение массы тела пациента. Изменения гематокрита достоверно меняются только при изотонической гипергидратации, другие варианты нарушений водно-электролитного обмена не приводят к значимому изменению этого показателя.

Адекватная патологоанатомическая диагностика нарушений водно-электролитного обмена может быть осуществлена только при объективном определении содержания воды и электролитов в тканях. Интегральным показателем водно-электролитного обмена организма является определение содержания воды и электролитов в скелетной мышце. Макроскопически достоверно можно диагностировать только скопление жидкости в серозных полостях, подкожно-жировой клетчатке и внутриаль-веолярный отек легких. Микроскопическая диагностика нарушений водного и тем более электролитного обмена не возможна.

Предложенный в работе комплекс подходов интегральной оценки динамики величин осмолярности, уровня содержания Ыа+, К+ и общего белка в клинике сложной хирургической и терапевтической патологии способствует правильному выбору тактики и стратегии ведения больных с наиболее тяжелыми состояниями и заболеваниями.

Положения, выносимые на защиту.

I. Наиболее значимыми проявлениями дегидратации являются уменьшение массы тела лабораторного животного, повышение концентрации белка в плазме крови и

уменьшение содержания воды в скелетной мускулатуре, печени, миокарде без существенного изменения электролитного баланса.

2. Гипергидратация изотоническим раствором сопровождается увеличением массы тела лабораторного животного, скоплением жидкости в полостях и подкожно-жировой клетчатке, выраженным отеком легких, значительным снижением содержания белка в плазме крови и гематокрита, увеличением содержания воды в скелетной мускулатуре и миокарде без существенных сдвигов осмоляльности плазмы крови и тканевой жидкости.

3. Гипотоническая гипергидратация характеризуется, в первую очередь, увеличением массы тела лабораторного животного, значительным снижением концентрации белка и натрия в плазме крови, увеличением содержания воды в скелетной мускулатуре, печени, миокарде, снижением содержания натрия и калия практически во всех тканях, понижением осмоляльности плазмы крови и тканевой жидкости.

4. Достоверными признаками нарушения водно-электролитного обмена при клиническом обследовании является содержание белка в плазме крови, а на секционном материале - содержание воды и электролитов в скелетных мышцах, что можно использовать как интегральный показатель состояния этого обмена в организме.

5. Учет динамики определяемых и расчетных величин осмоляльности, уровня содержания Ыа+, К+ и общего белка в клинике сложной хирургической и терапевтической патологии способствуют не только правильному выбору применяемых процедур специального (типа плазмафереза) лечения, но и патогенетически обоснованному контролю динамики процессов лечения.

Личный вклад автора.

Автором сформулированы цель, задачи исследования и основные положения, выносимые на защиту, изучены зарубежные и отечественные источники литературы, посвященные вопросам нарушений водно-электролитного обмена. Самостоятельно реализована экспериментальная часть исследования и проведен сбор статистического материала. Доля участия в сборе материала - 100%, в обработке материала - 80%, в обобщении и анализе материала- 100%.

Апробация результатов исследования.

Материалы диссертации доложены и обсуждены на научной конференции «Анатомия и военная медицина» (Санкт-Петербург, 2003), Научном симпозиуме с международным участием «Фундаментальные проблемы морфологии» (Минск, 2004), Международной научно-практической конференции «Медико-психологическая реабилитация: теория и практика, технология и перспективы» (Санкт-Петербург, 2004), Итоговой конференции военно-научного общества слушателей факультета руководящего медицинского состава и клинических ординаторов Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова (Санкт-Петербург, 2006), II Международной научной конференции «Проблемы диагностики и коррекции состояния здоровья в напряженной экологической среде обитания» (Санкт-Петербург, 2006), «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины - 2006» (Санкт-Петербург, 2006) на научных заседаниях кафедры патологической физиологии Военно-медицинской академии (2006, 2007) на научных заседаниях кафедры патологической анатомии Военно-медицинской академии (2005, 2006, 2007).

Реализация результатов работы. Результаты исследования используются в практической работе клиники анестезиологии и реаниматологии Военно-медицинской академии, а также в учебном процессе на кафедрах патологической физиологии, патологической анатомии, анестезиологии и реаниматологии Военно-медицинской академии на факультетах подготовки и усовершенствования военных и гражданских врачей.

По теме исследования опубликовано 10 научных работ, 3 из них в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК.

Структура и объем диссертации. Работа представлена в одном томе, изложена на 154 страницах, состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, иллюстрирована 27 таблицами и 25 рисунками. Библиографический указатель содержит 118 источников, из них 94 - отечественных авторов и 24 - иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Организация, материалы н методы исследования

Исследование выполнено на базе кафедр патологической физиологии и патологической анатомии, лаборатории электронной микроскопии и гистохимии, а также нескольких клиник Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова.

В исследовании можно выделить два этапа;

1) исследование моделей нарушений водно-электролитного обмена, созданных в эксперименте на животных (экспериментальный этап);

2) клинико-пэтофизиологический анализ нарушений водно-электролитного обмена у больных с заболеваниями терапевтического и хирургического профилей (клинический этап).

Первый этап. Экспериментальная часть. Экспериментальная часть работы была проведена на 70 белых беспородных крысах (Rattus) массой 240-390 г, для которых искусственно создавались условия дегидратации и гипергидратации.

Для создания модели дегидратации первой группе из 12 крыс было внутрибрю-шинно введено 0,15 мл лазикса, и затем они на одни сутки были оставлены при комнатной температуре без воды и пищи. Через сутки проведено клиническое обследование животных и их безболезненное выведение из опыта путем декапитации под эфирным наркозом.

Животные предварительно специально не готовились и не наркотизировались. Питание и условия содержания лабораторных животных были стандартные (Западнюк И.П. с соавт., 1962). Для постановки экспериментов отбирались хорошо развитые здоровые животные. Контрольные животные отбирались методом случайного отбора.

Во второй группе животных (12 крыс) было введено внутрибрюшинно также 0,15 мл лазикса, а затем они были помещены в условия повышенной температуры (в термостат, настроенный на 30° С). Через сутки проведено клиническое обследование животных, степень дегидратации найдена недостаточной и они оставлены в тех же условиях еще на сутки. После чего повторно изучены изменения клинических параметров и проведено выведение животных из опыта. Двум другим группам животных для создания модели гипергидратации исключали функцию почек, для чего под эфирным наркозом перевязывались почечные ножки с двух сторон. Третьей группе животных (18 крыс), после перевязки почечной ножки, вводили 0,9% раствор NaCl в объеме 15% от массы тела. Жидкость вводили дробно тремя порциями с интервалом в 1 час через зонд в желудок. Через сутки животные выводились из опыта. Четвертой группе животных (18 крыс) после выключения функции почек дробно через желудочный зонд (с интервалов в 1 час тремя порциями) введен 5% раствор глюкозы в объеме 15% от массы тела. Выведение животных проводилось так же через сутки. 10 животных использовались в качестве контроля, они были взяты из той же партии крыс, "что и использованные в опыте, содержались в тех же условиях и выводились по 2-3 животных с каждой из групп использованных в опыте. Животных всех групп взвешивали до и после начала эксперимента, в плазме крови им определяли содержание белка, электролитов (калия и

натрия), а так же гематокрит. Кровь у животных для исследования бралась из уха или хвоста, чаще надрезом, в отдельных случаях пункцией вен. Посмертно кровь брали путем пункции сердца. Животных в эксперименте не фиксировали.

Гистологические исследования. Животных вскрывали по стандартной методике. Материал для гистологических исследований в эксперименте брали сразу после смерти животных, оценивали визуально, затем осуществляли фиксацию в растворе формалина. Во всех группах были исследованы следующие органы и ткани: скелетная мускулатура (мышцы бедра), печень, легкие, миокард правого и левого желудочков сердца, кора и белое вещество головного мозга. Проводилось макро- и микроскопическое исследование.

Для микроскопического исследования фрагменты тканей и органов фиксировали в 10% нейтральном формалине, затем после проводки через серию спиртов и хлоро-формов заливали в парафин. С парафиновых блоков были приготовлены срезы толщиной 7-8 микрон, которые в дальнейшем окрашивали гематоксилином и эозином по методам Ван-Гизона и Ниссля.

Лабораторные исследования. Содержание воды в тканях определялось методом высушивания. Для этого сразу после разреза ткани брали пробу массой 100 - 300 мг, помещали ее на подложку и взвешивали с точностью до 0,1 мг. В качестве подложки использовали алюминиевую фольгу ЛГ - 107 - 1031. Размеры подложки около 2x2 см. Она предварительно взвешивалась с точностью до 0,1 мг. Взвешивание производилось на аналитических весах ВЛА-200г-М № 369. Затем пробу с подложкой помещали в сушильный шкаф ШС - 40 с температурой 105° С. Высушивание проводилось до постоянной массы пробы. После высушивания пробы охлаждались в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивались еще раз. Затем от полученных при взвешивании результатов вычитали массу фольги и получали влажную и сухую массы пробы, по разнице влажной и сухой масс определяли абсолютное количество воды.

Процентное ее содержание рассчитывалось по формуле:

Содержание воды (%) = абсолютное содержание воды х 100,

влажная масса

где: абсолютное содержание воды - разница между массами влажной и сухой ткани (при расчетах исключается масса подложки-фольги).

При проведении исследования учитывались такие существенные факторы, как присутствие в пробе неучтенного количества липидов, что существенно искажает данные о содержании воды в пробе и может привести к неправильным выводам о характере нарушений водного обмена.

Процентное содержание воды в расчете на массу влажного обезжиренного вещества определялось по формуле:

Содержание воды (%) = абсолютное содержание воды

влажная обезжиренная масса х 100,

где влажная обезжиренная масса рассчитывалась по формуле:

Масса влажного абсолютное масса сухого

обезжиренного = содержание +• обезжиренного

вещества Воды вещества

Определение содержания электролитов в пробах производилось после их экстракции раствором соляной кислоты (Полуэктов Н.С., 1967). Содержание таких ионов, как натрий и калий в растворе кислоты очень высокое, это неудобно для работы на

пламенном фотометре, поэтому раствор кислоты разводили дистиллированной водой в 10 или 20 раз.

Определение содержания электролитов производилось на пламенном фотометре Flaho - 4. Полученный результат по калибровочной кривой пересчитывался в мкмоль электролита в данном растворе, затем, в зависимости от степени разведения, рассчитывалось абсолютное содержание его в пробе.

Расчет содержания электролитов производился на массу влажного обезжиренного вещества по формуле:

Содержание электролита _ Абсолютное содержание электролита

во влажном обезжиренном Масса влажного обезжиренного вещества

веществе

Второй этап исследования заключался в клинико-патофизиологическом анализе процессов нарушений водно-электролитного обмена у больных терапевтического и хирургического профилей.

У больных терапевтического профиля (всего 895 человек) проводился клинико-лабораторный анализ изменений водно-электролитного обмена в процессе традиционного лечения с применением плазмафереза. Анализ проводился ретроспективно, по историям болезни у больных семи групп:

1-я группа: больные со стенокардией 2, 3 и 4 функционального класса - соответственно 123, 114 и 105 человек - всего 342 человека;

2-я группа: больные с нестабильной стенокардией, соответственно по 70, 72 и 75 человек - всего 217 человек;

3-я группа: больные с инфарктом миокарда - всего 95 человек;

4-я группа: больные с окклюзионными поражениями сосудов нижних конечностей (тромбофлебитом) - всего 61 человек;

5-я группа: больные с заболеваниями органов дыхания (хроническим обструк-тивным бронхитом, пневмонией и хронической астмой) - всего 49 человек;

6-я группа: группа больных с патологией печени (хронический гепатит разной степени выраженности, включая группу с асцитом) - всего 56 человек;

7- я группа: больные с ревматоидным артритом (острым, подосгрым и хроническим) - всего 75 человек.

У больных хирургического профиля осмолярный статус исследован ретроспективно (по архивным данным). Всего исследовано 45 больных, находившихся на лечении по поводу острых гнойно-деструктивных заболеваний легких и плевры. В анализ было взято 20 больных с острым абсцессом легких, 10 с распространенной гангреной легкого, 10 с ограниченной гангреной легкого и 5 с острой эмпиемой плевры и пиопневмотораксом.

Больным проводилось комплексное консервативное лечение. Части больных выполнялись пункции и дренирование очагов нагноения в легких и плевре, 7 пациентам -лобэктомия, 7 - пневмонэктомия.

Статистическая обработка данных. Полученные количественные данные подвергались стандартной статистической обработке на персональном компьютере с помощью пакета прикладных программ «Statistica for Windows». Оценка достоверности различий средних значений проводилась с использованием t-критерия Стьюдента. Разница между средними значениями расчетных показателей принималась достоверной с вероятностью 95% и выше. Уровень значимости р < 0,05 считался достаточным для вывода о существенности различий значений показателей, полученных по результатам проведенных исследований.

Результаты исследования и их обсуждение

Исследование моделей нарушений водно-электролитного обмена, созданных в эксперименте на животных (экспериментальный этап), позволило получить объективные данные и провести сравнительный анализ основных физиологических показателей водного баланса и содержания электролитов, а также установить основные закономерности развития патофизиологических нарушений в органах и тканях.

При исследовании модели дегидратации у лабораторных животных, содержавшихся при комнатной температуре (18-20 °С) установлено, что через сутки после внут-рибрюшинного (внутривенного) введения лазикса и прекращения доступа к воде и пище (дегидратация I) потеря массы тела крыс составила в среднем 10,8±0,47% от исходной (табл. 1). Контрольные животные, имевшие свободный доступ к воде, потеряли за это же время 4,5±0,43% от исходной массы тела, то есть уменьшение массы за счет прекращение питания-животных за сутки составило менее половины от потери у животных с дегидратацией. У животных при дегидратации -И при исследовании крови было найдено значительное и достоверное увеличение содержания белка в плазме крови до 8,7 г/л, (по сравнению с 6,9 г/л в контроле и - 7,7 г/л в первой группе дегидратированных животных).Содержание калия по сравнению с контролем было снижено до 4,2 Мэкв/кг, но оно оказалось выше, чем у животных первой группы (3,0 Мэкв/кг), что, по-видимому, можно объяснить возмещением выведенного с мочой калия за счет тканевых запасов. При вскрытии серозных полостей, достоверных макроскопических и микроскопических признаков дегидратации мы не обнаружили. Всем животным через сутки после начала эксперимента проводился забор крови. Исследование крови показало (табл. 1) достоверное увеличение белка в плазме (с 6,9 г/л в контроле до 7,7 при дегидратации -I и 8,7 при дегидратации- И), что говорит о сгущении крови, то есть потеря жидкости идет в основном за счет внеклеточного, а точнее внутрисосудистого сектора. Показатель гематокрита достоверно менялся только при дегидратации -II. В плазме крови отмечено также достоверное снижение содержание калия, которое объясняется активным выведением его лазиксом.

Таблица 1 - Изменение показателей крови и массы тела у животных с моделью дегидратации- I и II

Показатель Контроль Дегидратация I Дегидратация II

Белок плазмы крови (г/л) 6,9±0,14 7,7±0,13"' 8,7±0,40"'

Гематокрит 44,5±1,33 45,6±0,18 47,7±0,9

Калий плазмы крови (мэкв/кг) 5,2±0,40 3,0±0,13"' 4,2±0,23"

Натрий плазмы крови (мэкв/кг) 139,4±1,97 136,5±1,87 142,3±2,03

Д массы тела к исходной массе тела крысы (%) - 4,5±0,43 -10,8±0,47 -13,2±0,74

Исследование содержания воды в тканях показало, что в пересчете на массу не обезжиренного и обезжиренного вещества количество воды уменьшилось только в печени. Во всех остальных органах и тканях достоверных изменений содержания воды не выявлено (табл. 2).

Таблица 2 - Содержание воды (%) в расчете на массу не обезжиренного и обезжиренного влажного вещества у животных с моделью дегидратации при комнатной температуре и при гипертермии.

Показатель Контроль Дегидратация I Дегидратация П

не обезжиренное обезжиренное не обезжиренное обезжиренное не обезжиренное обезжиренное

Скелетная мышца 74,9*0,34 75,6*0,30 73,4*0,36" 73,9*0,38" 74,0*1,05 75,6*0,30

Печень 69,8*1,1 72,5*0,31 66,6*0,45' 70,9*0,48" 68,4*0,31 72,5*0,31

Легкие 78,3*0,44 79,8*0,44 77,4±0,7б' 78,4±0,40" 78,6±0,16 79,8*0,44

Миокард правого желудочка 76,7*0,23 77,0*0,19 75,3±0,31" 75,8*0,25" 76,6*0,23 77,0*0,19

Миокард левого желудочка 76,2*0,21 76,3*0,21 74,7*0,23" 75,0*0,20" 76,2±0,15 76,3*0,21

Кора головного мозга 79,8*0,29 83,2*0,27 79,6±0,26 83,3*0,21 79,7*0,03 83,2*0,27

Белое вещество головного мозга 72,3±0,50 82,4±0,37 72,7±0,94 83,1±0,18 71,6*0,32 82,4*0,37

* Р<0,05 " Р<0,01 *"Р<0,001

Отмечено, что в первые три часа после инъекции лазикса животные выделяли в среднем 4,2±0,4 мл мочи на 100 г массы тела. То есть введение лазикса обеспечивало 50 -70% от общей потери воды из организма у этих групп животных.

При исследовании органов и тканей при дегидратации -I установлено, что статистически достоверное уменьшение содержания натрия и калия было выявлено только в печени (табл. 3). В скелетной мускулатуре были найдено уменьшение содержания калия и небольшое увеличение содержания натрия - эти изменения, вероятнее всего, так же как и уменьшение содержания калия в плазме крови, связаны с действием лазикса При дегидратации -II в условиях гипертермии содержание электролитов изменялось незначительно.

Таблица 3 - Содержание натрия и калия (мэкв/кг) в расчете на массу обезжиренного влажного вещества у животных с моделью дегидратации I и II

Показатель Контроль Дегидратация I Дегидратация И

N3* К* Иа" К* Иа+ К*

Скелетная мышца 17,3*1,2 115,4*3,2 21,2*1,73 109,5*4,25 20,4*0,5' 108,8*2,1

Печень 23,1*1,2 95,2*2,2 21,2*0,65 86,9*5,06" 19,7*0,5' 90,3*0,5'

Легкие 54,7*3,2 68,8*3,1 58,6*2,19 65,7*0,33 54,4*1,1 75,1*2,7

Миокард правого желудочка 37,0*2,3 77,1*2,8 38,7*0,63 81,9*2,06 37,0*1,2 73,8*0,9

Миокард левого желудочка 32,6*0,9 81,2*2,1 30,4*1,7 85,8*2,36 30,7*0,8 76,0*2,0

Кора голов, мозга 39,2*1,5 93,1*1,9 39,9*1,39 86,7*2,14" 40,3*2,0 94,1*2,6

Белое в-во головного мозга 32,6*0,9 67,5*4,0 34,3*1,71 64,5*2,40 ' 33,0*1,4 63,6*1,4

* Р<0,05 " Р<0,01 "*Р<0,001

Сумма электролитов (натрия и калия) в скелетной мышце, при дегидратации-1 представляет собой примерно половину осмолярности тканевой жидкости (Гайкова О.Н., 1985). В данном эксперименте она составила 170,9±3,1 (при норме 179,5±4,5), то есть не существенно отличалась от нормы (р > 0,05). При дегидратации -II сумма электролитов (натрия и калия) в расчете на 1 кг воды в скелетной мускулатуре не изменилась и составила 176,9±5,9 мэкв/кг. После выведения животного из опыта проведеная макроскопическая оценка показала отсутствие свободной жидкости в полостях тела, в то же время все серозные оболочки были влажными, блестящими. Микроскопическая характеристика органов крыс этой группы не отличалась от нормы. Достоверные изменения содержания воды отмечались в печени. По нашему мнению они связаны с голоданием и утилизацией в связи с этим запасов гликогена.

Модель дегидратации у животных, содержавшихся в условиях гипертермии.

Через сутки потеря массы тела при дегидратация П составила 10,2±0,54% от исходной, то есть практически такую же величину, как и в первой группе и, если судить по этому показателю, дегидратация достигнута не была Поэтому дополнительно в течение суток крысы находись в том же температурном режиме без доступа к воде и пище, после чего масса тела уменьшилась на 13,2±0,74%. Масса контрольных животных, так же двое суток не получавших пищи, но имевших свободный доступ к воде, уменьшилась в среднем только на 6,2±0,03%, что достоверно меньше, чем в опытной группе (р<0,01).

Значительной разницы в поведении и состоянии контрольных и дегидратированных животных не отмечалось. В ткани печени найдено даже незначительное расширение внеклеточного пространства, а в корковом веществе головного мозга - расширение некоторых перицеллюлярных пространств. Установлено, что содержание воды в тканях было достоверно снижено в скелетной мускулатуре на 1,8% и миокарде правого и левого желудочков на 1,3% (табл. 3).Определено, что гидратация ткани легких и печени так же была достоверно сниженаВ ткани печени в расчете на не обезжиренную массу это снижение составило 3,2%, а на обезжиренную - 1,6%, но, так как в норме в печени содержалось значительное и неодинаковое количество липидов, то эти сдвиги были менее выражены.

В ткани легкого уменьшение содержания воды составило менее 1%. В белом веществе головного мозга в расчете на массу не обезжиренного и обезжиренного вещества имело место небольшое (статистически недостоверное) увеличение содержания воды. Иными словами дегидратации головного мозга и при этой экспериментальной модели нам так и не удалось получить.

Таким образом, при введении больших доз лазикса и длительном ограничении поступления воды развивается изотоническая дегидратация, при которой наиболее достоверным клиническим признаком явилось значительное снижение массы тела и повышение содержания белка в плазме крови, в то же время гематокрит, который традиционно считается показателем гемоконцентрации, достоверно не менялся. Содержание воды достоверно уменьшилось в скелетной мускулатуре, миокарде, печени, то есть была получена модель изотонической дегидратации.

Модель изотонической гипергидратации. Через сутки после введения животным изотонического раствора в количестве 15% от массы тела все крысы были живы, но их состояние было тяжелым или крайне тяжелым. У 7 из 18 животных ведущим синдромом была анасарка, выражавшаяся в диффузном отеке подкожно-жировой клетчатки. Крысы с трудом двигались, имела место умеренно выраженная одышкаУ остальных животных на первый план выходила дыхательная недостаточность, одышка у этих животных была резко выраженной, они принимали вынужденную позу, пытались придать телу вертикальное положение. Отек клетчатки у

этих крыс был выражен в меньшей степени. Увеличение массы тела у этих животных составило 10,5±0,45% от исходной массы (табл. 4).При гипотонической гипергидратации определение клинических параметров показало значительное (на 1,2 г/л по сравнению с контролем) и статистически достоверное уменьшение содержания белка в плазме крови , но оно было несколько менее значимым (на 1,5 г/л), чем в модели изотонической гипергидратации. Гематокрит, напротив, был даже несколько выше, чем в контроле, но статистически значимых различий не получено. Найдено также выраженное и достоверное снижение концентрации натрия в плазме крови.

Таблица 4 - Изменение показателей крови и массы тела у животных с моделью изотонической и гипотонической гипергидратации

Показатель Контроль Изотоническая гипергидратация Гипотоническая гипергидратация

Белок плазмы крови 6,9±0,14 5,4±0,14*" 5,7±0,04"

Гематокрит 44,5±1,33 38,5±1,0** 47,7±1,7

Калий плазмы крови 5,2±0,40 7,2±0,48** 5,3±0,21

Натрий плазмы крови 139,4±1,97 135,7±1,16 107, ±1,90***

Дмассы тела к исходной массе тела крысы (%) - 4,5±0,43 +10,5±0,45 + 10,3±0,31

' Р<0,05 " Р<0,01 Р<0,001

При вскрытии животных найдено скопление свободной жидкости в брюшной и плевральной полостях. Количество транссудата было примерно одинаково во всех случаях. В семи случаях с анасаркой разрез гиподермы сопровождался стеканием с поверхности разреза транссудата, у остальных крыс гиподерма была утолщена, отечна, но свободная жидкость не определялась. Во всех случаях был диагностирован отек легких, но у животных с резко выраженной дыхательной недостаточностью транссудат в большом количестве свободно стекал с поверхности разреза органа, а в группе животных с анасаркой истечение жидкости наблюдалось в значительно меньшей степени. В других органах каких-либо макроскопических признаков отека не наблюдалось. При микроскопическом исследовании заметных изменений даже в ткани легкого, где макроскопически отек хорошо определялся, не найдено.При исследовании плазмы крови найдено достоверное снижение содержания белка на 1,5 г/л и гематокрита (табл. 4). Концентрация натрия не менялась, а калия значительно увеличилась. Возможно за счет выхода из скелетной мускулатуры. Максимальное увеличение содержания воды (на 5,3% к влажной массе) было в ткани легкого (табл. 5). Макроскопически и клинически это был резко выраженный отек, который приводил практически к гибели животных.

Таблица 5 - Содержание воды (%) в расчете на массу необезжиренного и обезжиренного влажного вещества у животных с моделью изотонической и гипотонической гипергидратации___

Показатель Контроль Изотоническая гипергидратация Гипотон! гипергид шеская ратация

не обезжиренное обезжиренное не обезжиренное обезжиренное обезжиренное не обезжиренное

Скелетная мышца 74,9±0,34 75,6±0,30 78,6±0,33* ** 79,5±0,3б" • 79,5±0,36*" 76,7±0,23*

Печень 69,8±1,1 72,5±0,31 73,3±0Д0* 73,9±0,18" 73,9±0,18" 73,0±0,59*

Легкие 78,3±0,44 79,8±0,44 80,4±0,28* 80,7±0,27 80,7±0,27 83,6±1,03* **

Миокард правого елудочка 76,7±0,23 77,0±0,19 79,6±0,32* 79,8±0,32" 79,8±0,32*" 78,4±0Д5*

Миокард левого желудочка 76,2±0,21 76,3±0,21 77,5±0,25* «« 77,6±0,29" 77,6±0,29" 77,3±0,25*

Кора головного мозга 79,8±0,29 83,2±0,27 80,4±0,25 84,0±0,19" 84,0±0,19** 79,б±0,29

Белое вещество головного мозга 72,3±0,50 82,4±0,37 73,2±0,52 83,3±0,33 83,3±0,33 73,7±0,60

* Р<0,05; ** Р<0,01; "*Р<0,0(Н

Менее выраженная (на 1,2% к влажной обезжиренной массе), но статистически достоверная гипергидратация имела место в скелетной мускулатуре животных.В миокарде левого желудочка повышение содержания воды так же было не очень большим (1%), но значимым. В правом желудочке оно составило 1,4%. Такие различия могут быть связаны с острой искусственно созданной гиперволемией. В ткани печени содержание воды несколько увеличивалось, а корковом и белом веществе головного мозга содержание воды было в пределах нормы. Содержание натрия увеличилось параллельно увеличению содержания воды (табл.6) и достигало статистически достоверных величин в легких и скелетной мышце. В этих же тканях уменьшалось содержание калия. Сумма электролитов (натрия и калия) в скелетной мускулатуре составила 167,5±4,1 мэквл/кг воды, что меньше нормы, но эти изменения недостоверны.

Таким образом, при изотонической гипергидратации (преимущественно внеклеточной) наиболее типичным является увеличение массы тела, снижение содержания в плазме крови белка и гематокрита. Макроскопически определялось скопление жидкости в полостях тела, подкожной клетчатке и легких.

Таблица 6 - Содержание натрия и калия (мэкв/кг) в расчете на массу обезжиренного влажного вещества у животных с моделью изотонический и гипотонической

Показатель Контроль Изотоническая гипергидратация Гипотоническая гипергидратация

Na+ Na+ К" Na К

Скелетная мышца 17,3±1,2 115,4±3,2 15,2±1,0 108,6±3,25" 20,2±1,61* 100,7±2,8"

Печень 23,1±1,2 95,2±2,2 19,1±0,6 92,9t3,6 27,2±2,42 85,6±1,5

Легкие 54,7±ЗД 68,8±3,1 47,5±2,3 45,8±5,6" 70,4±5,29 65,3±1,7

Миокард правого желудочка 37,0±2,3 77,1±2,8 36,5±2,9 82,2±2,2 34,6±1,93 70,6±1,4*

Миокард левого желудочка 32,6±0,9 81,2±2,1 26,7±0,82*" 82,6±1,2 32,8±1,91 74,8±0,б"

Кора головного мозга 39,2±1,5 93,1±1,9 32,3±0,5*" 93,7±1,6 44,8±2,09* 86,8±3,5

Белое вещество головного мозга 32,6±0,9 67,5±4,0 26,2±0,5*" 69,6±2,3 35,5±2,41 56,7±2,0**

* Р<0,05; " Р<0,01; *" Р<0,001

Содержание электролитов при изотонической гипергидраггации менялось незначительно, достоверные изменения в виде увеличения содержания натрия и снижения содержания калия найдены только в легких и скелетной мускулатуре. Сумма электролитов в мускулатуре достоверно не менялась.

Модель гипотонической гипергидратации.

Через сутки после внутривенного введения 5% раствора глюкозы, который в данном случае можно считать гипотоническим, так как после утилизации глюкозы в кровяном русле остается только дистиллированная вода, животные были несколько адина-мичны, но нарушений каких-либо жизненно важных функций не наблюдалось. Масса их увеличивалась в среднем на 10,3±0,31% от исходной, то есть практически на такую же величину, как и в случае с изотонической гипергидратацией. При вскрьггии животных в четырех из восемнадцати случаях были найдены незначительные скопления свободной жидкости в плевральной или брюшной полости. В трех случаях имел место умеренно выраженный отек подкожной клетчатки. Макроскопически отечных или каких-либо других изменений при исследовании органов не выявлено. Гистологическое исследование тканей так же не выявило каких-либо признаков вне или внутриклеточного отека.

В легких и белом веществе головного мозга экспериментальных животных содержание воды было несколько увеличено, но эти изменения были статистически недостоверны. Содержание электролитов в расчете на массу влажного обезжиренного вещества было снижено практически во всех органах и тканях (табл. 6). В скелетной мускулатуре сумма натрия и калия составила 145,9±4,1 мэкв/ кг воды, что на 35 мэкв меньше чем вконтроле, что свидетельствует о значительном с уровнем значимости Р<0,001, понижении осмолярности тканевой жидкости.

Таким образом, наиболее характерным для гипергидратации бессолевыми растворами является снижение содержания белка и натрия в плазме крови, увеличение

содержания воды в большинстве органов и тканей, а также снижение содержания в них электролитов.

Следующим этапом нашей работы было определение и анализ процессов нарушений водно-электролитного обмена в клинике при различных видах тяжелой хирургической и терапевтической патологии. В клинике хирургических болезней нами была выбрана группа гнойно-деструктивных заболеваниях легких и плевры. Задачей данной части нашего исследования было получить четкое представление об изменениях обмена электролитов и осмотически активных веществ у данной категории больных. Осмо-лярный статус исследован ретроспективно (по архивным данным) у 45 больных, находившихся на лечении по поводу острых гнойно-деструктивных заболеваний легких и плевры. В проведенном нами исследовании было установлено, что гнойно-десгруктивный процесс легких и плевры в острой фазе заболевания протекает с признаками синдрома гипоосмолярности. Осмолярность сыворотки крови, мочи и плеврального экссудата изучалась криоскопическим методом. Параллельное исследование концентрации натрия, мочевины и глюкозы, как основных носителей осмолярности в тех же пробах, позволяло рассчитывать осмолярность по модифицированной формуле Дорварта (Тулупов А.Н. с соавт, 2005):

Осмолярность = 1,86Ка + 1,74К + глюкоза/0,99 + мочевина/1,03 + 6,

где осмолярность выражается в мосм/л, а концентрация компонентов в ммоль/л.

На основании данных клинического, рентгенологического и лабораторного исследований течение гнойно-деструктивного процесса у этих больных условно было разделено на 3 фазы: 1-я - острого воспаления и нагноения, 2-я - разрешения, 3-я — остаточных явлений. Лабораторными критериями этих фаз были уровень лейкоцитоза и лейкоцитарного индекса интоксикации (ЛИИ), по Я.Я. Кальф-Калифу, СОЭ, концентрация сывороточного белка .Анализ динамики изменения содержания электролитов и белка в процессе лечения показал, что на осмолярность плазмы существенное влияние оказывает содержание натрия.

В 1-й фазе гнойно-деструктивного процесса концентрация натрия сыворотки составляла 145,5 ± 0,8 ммоль/л, во 2-й — 151,0 ± 0,5 ммоль/л, в 3-й -154,3 ± 0,5 ммоль/л.

В ходе исследования состояния гнойного и серозного плевральных экссудатов выявлено, что они различаются не только содержанием лейкоцитов, но и концентрацией осмотически активных веществ (табл. 7).

Таблица 7 - Характеристика экссудатов по концентрации осмотически активных веществ

Показатели серозный экссудат Гнойный экссудат

Осмолярность расчетная мосм/л 260,3±8,5 220,2±9,2

Натрий, ммоль/л 131,3±3,7* 110,4±4,2

Глюкоза, ммоль/л 4,0±0,37"' 1,3±0,13

Мочевина, ммоль/л 5,2±0,6 5,7±0,8

* Р<0,05; " Р<0,01; "*Р<0,001.

В серозном экссудате концентрация натрия и глюкозы достоверно выше, чем в гнойном. Кроме того, уровень осмолярности экссудата у исследованных пациентов ниже осмолярности сыворотки крови, что свидетельствует об относительной «осмоляр-ной автономности» плеврального выпота.Сравнение процесса выделения почками ос-

мотически активных веществ показало, что величина последних меняется в зависимости от фазы легочно-плеврального нагноения (табл.8).

Таблица 8 - Анализ выделения почками осмотически активных вешесгв в различных фазах гнойно-деструктивного процесса

Показатели Фаза острого воспаления Фаза разрешения процесса Фаза остаточных явлений

Осмолярность расчетная мосм/л 490,5±31,1 550,4±26,2 650,2±36,3

Натрий, ммоль/л 82,5±7,2 110,5±8,1 125,5±7,5

Мочевина, ммоль/л 250±20 310±27 395±28

Калий мочи, ммоль/л 62,2±2,7 31,3±2,5 17,5±2,4

Полученные результаты исследования позволяют говорить о том, что, в первых 2-х фазах легочно-плеврального нагноения имеются признаки синдрома гипоосмо-лярности. Данные изменения объясняются, скорее всего, гипонатриемией в сочетании с уменьшенной экскрецией натрия с мочой. Подобные состояния связаны с перемещением натрия и воды в интерстициальное и, возможно, внутриклеточное пространства, поскольку объем циркулирующей крови на этом этапе также снижен. Разница между определенной и расчетной величинами осмолярности обусловлена, вероятнее всего, воздействием калия.

Ниже (табл. 9) приводятся количественные данные содержания общего белка, калия и натрия до и после использования методики плазмозамещения у больных с различными заболеваниями.

Таблица 9 - Изменение содержания общего белка, калия и натрия под влиянием плазмафереза с замещением солевыми и декстрановыми растворами у больных с различными заболеваниями.

Заболевания (количество наблюдений) Показатели

Общий белок, г/л Калий ммоль/л Натрий ммоль/л

до ЛПА После ЛПА до ЛПА после ЛПА до . ЛПА после ЛПА

Стенокардия (п = 342) 75,2 ± 0,5 60,2 ± 0,5* 4,2 ±0,05 3,7 ±0,05* 145±2,0 136+2,0*

Нестабильная стенокардия (п = 217) 78,0 ± 1,0 58,0 ±1,0* 4,3 ±0,1 3,7 ±0,1* 141±1,0 136+1,0

Инфаркт миокарда (п = 95) 79,0 ±2,5 54,0 ±2,5* 4,5 ±0,1 3,6±0,1* 140+1,0 135+2,0*

Оюслюзионные поражения сосудов нижних конечностей (п = 61) 75,0 ±1,5 55,1 ±3,2* 4,5 ±0,3 4,1 ±0,2 140±3,0 135±3,0

Органов дыхания (п = 49) 76,7 ±1,5 58,1 ±1,8* 4,3 ±0,2 3,9 ±0,2 145±2,0 136±3,0

Печени (п = 56) 83,0 ±2,5 60,2 ±2,0* 4,1 ±0,1 3,7±0,1* 140±1,0 137±1,0

Ревматоидный артрит (п = 75) 78,0 ±1,3 61,5 ±1,2* 3,7 ±0,2 3,5 ±0,1 141±1,0 138±1,0

* р<0,05

Согласно данным таблицы видно, что снижение содержания калия на 7-16% и натрия на 1-3% в больших выборках имело достоверный характер, но не выходило за

пределы физиологических величин и не требовало дополнительной коррекции. Кратковременное уменьшение после плазмафереза общего белка крови на 24-26%, в отдельных случаях выходящее за пределы нижнего уровня нормы, сначала компенсируется онкотическими свойствами введенных коллоидных растворов с последующим восполнением белковых потерь из тканевых резервов и дополнительного синтеза белков в печени.

Интересные данные получены при анализе изменений параметров водно-солевого обмена у больных парапротеинемическими гемобластозами.

У этих больных выявлено значительное снижение после плазмафереза уровня общего белка, которое сопровождалось улучшением показателей кислотно-щелочного состояния и газов крови. Исходная гиперпротеинемия у этих пациентов после плазмафереза достоверно снижалась на 26-32%, достигая нормального уровня. Такое уменьшение концентрации биополимеров в крови повышает диффузионную способность кислорода и углекислого газа, что положительно отражается на водородном показателе, газовом парциальном давлении и сатурации венозной крови. Парциальное давление кислорода возросло на 54-57%, парциальное давление углекислого газа снизилось на 17-19%, а оксигемоглобин вырос на 38-59%.

Проведение клинико-патофизиологического анализа и получение обобщающих количественных характеристик важнейших параметров водно-электролитного обмена у больных с заболеваниями терапевтического и хирургического профилей дало возможность получить четкое представление об изменениях обмена электролитов и осмотически активных веществ у данной категории больных.

Полученные данные о механизмах и количественных изменениях характеристик важнейших параметров водно-электролитного обмена способствуют не только правильному выбору применяемых процедур специального (типа плазмафереза) лечения, но и патогенетически обоснованному контролю и коррекции динамики процессов лечения.

ВЫВОДЫ

1. Исследование различных моделей нарушений водно-электролитного обмена показало, что наиболее достоверными общими клиническими признаками его нарушения являются уровень содержания белка в плазме крови и изменение массы тела экспериментального животного.

2. Характерными проявлениями обоих видов дегидратации являются уменьшение массы тела лабораторного животного, повышение концентрации белка в плазме крови и уменьшение содержания воды в печени, а при гипертермии также в скелетной мускулатуре и миокарде. Значимых изменений электролитного баланса, а также макроскопических и микроскопических изменений в органах и тканях при дегидратации не наблюдается.

3. Гипергидратация изотоническим раствором (преимущественно внеклеточная) характеризируется увеличением массы тела животного, скоплением жидкости в полостях и подкожно-жировой клетчатке, выраженным отеком легких, значительным снижением содержания белка в плазме крови и гематокрита, увеличением содержания воды в скелетной мускулатуре и миокарде без существенных сдвигов осмоляльности плазмы крови и тканевой жидкости. Для диагностики этих нарушений необходимо исследование содержания воды и электролитов в тканях и органах.

4. Выявлены общие закономерности распределения воды и электролитов в организме при создании модели гипотонической гипергидратации. Гипотоническая гипергидратация (преимущественно внутриклеточная) характеризовалась в первую очередь увеличением массы тела животного, значительным снижением концентрации белка и

натрия в плазме крови, увеличением содержания воды в скелетной мускулатуре, печени, миокарде, снижением содержания натрия и калия практически во всех тканях, понижением осмоляльности плазмы крови и тканевой жидкости.

5. Показатель гематокрита достоверно изменяется только при изотонической гипергидратации.

6. Наиболее достоверными признаками нарушения водно-электролитного обмена на секционном и биопсийном материале является изменение содержания воды и электролитов в скелетных мышцах, что можно использовать как интегральный показатель состояния этого обмена в организме.

7. Учет динамики определяемых и расчетных величин осмолярности, уровня содержания №+, К* и общего белка в клинике сложной хирургической и терапевтической патологии способствуют не только правильному выбору применяемых процедур специального (типа плазмафереза) лечения, но и патогенетически обоснованному контролю и коррекции динамики процессов лечения.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Проведенная экспериментальная работа позволяет реаниматологам и врачам других специальностей оценить степень нарушения гидратации организма, используя данные исследования крови (содержание белка) и изменение массы тела пациента.

Патологоанатомическая диагностика нарушений водно-электролитного обмена может быть осуществлена только при объективном определении содержания воды и электролитов в тканях.

Интегральным показателем водно-электролитного обмена организма является определение содержания воды и электролитов в скелетной мышце. Макроскопически достоверно можно диагностировать только скопление жидкости в серозных полостях, подкожно-жировой клетчатке и внутриальвеолярный отек легких. Микроскопическая диагностика нарушений водного и тем более электролитного обмена не возможна.

Предложенный в работе комплекс подходов интегральной оценки динамики величин осмолярности, уровня содержания Ыа+, К+ и общего белка в клинике сложной хирургической и терапевтической патологии способствует правильному выбору тактики и стратегии ведения сложной патологии.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гайкова, О.Н. Влияние дегидратации и гипергидратации организма на содержание воды, натрия и калия в тканях крыс/ О. Н. Гайкова, В. М. Хмара, Г. П. Гусев // Нейрохирургия и неврология детского возраста. -2011. -№4. - С. 12-19.

2. Дергунов, A.B. Нарушение электролитного обмена в тканях крыс при дегидратации и гипергидаратации / A.B. Дергунов, В.М. Хмара, Г.П. Гусев //Актуальные проблемы транспортной медицины. -2012. -JV«2(28). - C.139-I44.

3. Хмара, В.М. Патофизиологические основы электролитных нарушений при критических изменениях водного баланса тканей экспериментальных животных / В.М.Хмара, Е.В.Зиновьев, Г.К.Ивахнюк, Л.В.Гарабаджну // Известия Санкт-Петербург. гос. тегнол. ин-та. -2012. - №16(42).- С.46-48.

4. Гайкова, О. Н. Состояние гидратации головного мозга у умерших с неврологической и соматической патологией / О. Н. Гайкова, О. А. Ган, К. В. Ким, В.М. Хмара// Современные проблемы патологии. -2007. - С. 25-31.

5. Лесничий, В.В. Анализ динамики структурно-функциональных изменений клеток крови у людей в чрезвычайных условиях жизнедеятельности / В.В. Лесничий, В.М. Хмара, Д.С. Рыбальченко // Междунар. акад. -2006. - № 27. - С. 70-72.

6. Гайкова, О.Н. Изменение содержания воды и электролитов в тканях организма при создании модели гипотонической гипергидратации / О.Н. Гайкова, В.М. Хмара // Вестн. Рос. Воен.-мед. акад. Прил. -2007.-№1(17).-С. 375.

7. Апексанин, С.С. Комплексная клинико-морфологическая и патогенетическая оценка спонтанных и ятрогенных вариантов нарушений водно-электролитного обмена и перспективы их лечения / С.С. Алексанин, В.М. Хмара, C.B. Кобышев // Вестн, Рос. Воен.-мед, акад. Прил.-2007. -№1(17). - С. 468.

8. Лесничий, В.В. Психофизиология профессионального здоровья человека и системное моделирование клеточных механизмов его сохранения / В.В.Лесничий, В.М. Хмара, Е.В. Насонова // Вестн. Рос. Воен.-мед. акад. Прил - 2007. -№ 3 (19). - С. 225 -226.

9. Хмара, В.М. Патофизиология водно-электролитного обмена и проблемы клинической психофизиологии / В.М. Хмара, О.Н. Гайкова, А.Ю. Чудаков // Вестн. Рос. Воен.-мед. акад. Прил.-2007. - № 3 (19). - С. 254.

10. Хмара, В.М. Ятрогенные нарушения водно-солевого обмена в эксперименте, как оптимальная модель изучения нейрональных этапов психофизиологических модельных клинических исследований / В.М. Хмара, О.Н. Гайкова, А.Ю. Чудаков // Вестн. Рос. Воен.-мед. акад. Прил-2007. - № 3 ( 19). - С. 254 - 255.

Подписано в печать 20.11.13

Обьем 1 пл. Тираж 100 экз.

Формат 60x84/16 Заказ №. 779

Типография ВМедА, 194044, СПб., ул. Академика Лебедева, 6.

 
 

Текст научной работы по медицине, диссертация 2013 года, Хмара, Вячеслав Михайлович

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕННЫЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С.М. КИРОВА МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Экспериментальные модели и клинические варианты нарушений водно-электролитного обмена

14.03.03 - патологическая физиология 14.03.02 - патологическая анатомия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научные руководители: Доктор медицинских наук профессор Лютов В.В. Доктор медицинских наук профессор Гайкова О.Н.

На правах рукописи

04201455305

Хмара Вячеслав Михайлович

Санкт-Петербург 2013

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

Список принятых сокращений............................................................................................................4

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................................................................5

ГЛАВА 1. ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ПАТОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАРУШЕНИЙ

ВОДНО-ЭЛЕКТРОЛИТНОГО ОБМЕНА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)...... 13

1Л. Водный баланс организма...................................................... 13

1.2. Классификация нарушений вводно-электролитного обмена.......... 18

1.3. Патофизиологические и клинические аспекты водно-электролитного обмена.............................................................. 24

1.3.1. Патофизиологические аспекты процессов обмена воды и электролитов........................................................................... 24

1.3.2. Механизмы регуляции объема внутрисосудистой жидкости и осмоляльности внеклеточной жидкости.......................................... 41

1.3.3. Патогенетические и клинические аспекты нарушений баланса

воды и электролитов......................................................................................................................................46

1.4. Танатогенез водно-электролитных нарушений....................................................68

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ........................................................................................................................................80

2.1. Организация и объем исследований......................................... 80

2.2. Гистологические исследования............................................... 82

2.3. Лабораторные исследования................................................... 82

2.4. Статистическая обработка данных........................................... 86

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ..................................

3.1. Модель дегидратации у лабораторных животных, содержавшихся

при комнатной температуре (18-20 °С).......................................... 87

3.2. Модель дегидратации у животных, содержавшихся в условиях гипертермии............................................................................ 93

3.3. Модель изотонической гипергидратации................................... 101

3.4. Модель гипотонической гипергидратации.................................. 110

3.5. Анализ процессов нарушений водно-электролитного обмена в клинике................................................................................................ 118

3.5.1. Изменения водно-электролитного обмена у больных хирургического профиля............................................................ 118

3.5.2. Клинико-лабораторный анализ изменений водно-электролитного обмена у больных терапевтического профиля в процессе традиционного лечения............................................................................... 123

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................ 129

ВЫВОДЫ............................................................................... 140

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.......................................... 141

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................... 143

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

1. АД - артериальное давление;

2. АДГ - антидиуретический гормон;

3. АКТГ - адрено-кортикотропный гормон;

4. ИО - идиопатический отек;

5. КОС -кислотно-основное состояние;

6. ЛИИ - лейкоцитарный индекс интоксикации;

7. МТ - масса тела в кг;

8. ОПН - острая почечная недостаточность;

9. ОПСС - общее периферическое сопротивление сосудов;

10. ОЦК - объем циркулирующей крови;

11. СН - сердечная недостаточность;

12. СНАДГ- синдром неадекватной или нерегулируемой секреции АДГ;

13. ССС - сердечно-сосудистая система;

14. ЦВД - центральное венозное давление;

15. ЦНС - центральная нервная система;

16. Рс - капиллярное гидростатическое давление;

17. Рь гидростатическое давление интерстициальной (внутритканевой) жидкости;

18. рс - коллоидно-осмотическое давление в капилляре;

19. р1 - коллоидно - осмотическое давление интерстициальной жидкости.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Спонтанные угрожающие жизни, а иногда и смертельные нарушения водно-электролитного обмена, возникающие в чрезвычайных ситуациях или в ходе развития заболеваний, являются неотъемлемой частью патогенеза (Автандилов Г.Г., 1984), а иногда и танатогенеза (Терегу-лов Р.Г., 1968; Захарченко М.П., Новожилов Г.Н., Положенцев С.Д. с соавт., 2000). В связи с широким внедрением инфузионной терапии в реаниматологическую практику, к спонтанным присоединились ятрогенные нарушения водно-электролитного обмена (Боголюбов В.М., 1968; Малышев В.Д., 1977).

Нарушение водно-электролитного обмена влечет за собой изменение метаболизма и баланса органических веществ: белков, жиров, углеводов. По данным С.С.Пшениной (1981), вначале возникала относительная гиперпроте-инемия, которая по мере развития обезвоживания сменялась абсолютной ги-попротеинемией. Диспротеинемия и нарушение состава тканевых белков внутренних органов, а также нарастание компонентов остаточного азота свидетельствовали не только об изменении белкового обмена в организме, но и функциональных нарушениях деятельности таких органов, как печень, почки, а также о наличии усиленного распада белка в организме. Обезвоживание сопровождается и значительными фазными нарушениями углеводного обмена (Батчаева Т.И., 1981).

Вовремя не устраненные послеоперационные нарушения усугубляют тяжелое течение послеоперационного периода из-за возникновения нарушений гомеостаза вследствие скрытых потерь воды, электролитов, белков, что обусловливает развитие гиповолемического шока (Киркилевский С.И. с соавт., 2003).

В настоящее время существуют несколько классификаций нарушений водно-электролитного обмена. Ряд авторов во главу угла ставят состояние водного обмена (Клявзуник И.З., 1978; Хартиг В., 1982) и делят, в соответствии с этим, все нарушения на две группы:

1) дегидратация - то есть недостаток воды в организме;

2) гипергидратация - ее избыток.

В зависимости от состояния электролитного обмена выделяют следующие три группы гипергидратаций и дегидратаций: гипертоническая, изотоническая и гипотоническая.

Другие авторы основным фактором водно-электролитного обмена считают осмоляльность плазмы (Пермяков Н.К., Туманский В.А. 1982) и, в соответствии с этим, выделяют гипоосмоляльность и гиперосмоляльность, причем последнюю подразделяют на несколько разновидностей: гипергликеми-ческая, гипернатриемическая, гиперазотемическая, гиповолемическая и алкогольная. При этом нарушения обмена калия, натрия и воды рассматриваются отдельно.

Кроме этого есть работы, где приводятся нарушения или водного или электролитного обмена, не объединенные какой-либо системой (Какаев А.К., 1987). Автор отмечает, что секционная морфологическая картина смерти от нарушений вводно-электролитного обмена на фоне гипертермии состоит, в основном, из признаков острого расстройства гемодинамики. В легких это выражается в виде отека паренхимы (80% случаев), скопления в просвете бронхиального дерева вязкой слизи (35%), кровоизлияний под висцеральной плеврой (86%) и в ткань легких (10%). Изменения в желудочно-кишечном тракте выражались в виде резкого полнокровия слизистой оболочки с мелкоточечными кровоизлияниями (45%) и даже профузного кровотечения (5%). Отек головного мозга, резкое полнокровие с мелкими кровоизлияниями в мозговых оболочках и в тканях мозга отмечалось во всех случаях.

Нарушения водно-электролитного обмена отдельных органов (головного мозга, сердца, легких, печени и почек) может иметь в танатогенезе очень большое, а часто и решающее значение (Медведев Ю.А., Гайкова О.Н., Гусев Г.П., 1988). Однако анализ литературы показал, что единого мнения о значении нарушений гидратации и содержания электролитов в дисфункции того

или иного органа еще не сложилось (Киреев П.М., 1978; Мчедлишвили Г.И., 1989; Тимофеев И.В., 1997).

Работы, объективно оценивающие состояние водно-электролитного обмена на клиническом или секционном материале, единичны (Гайкова О.Н., 1985, 1996; Тимофеев И.В, 1999; Чудаков А.Ю., 2000).

В то же время как для клинициста, в частности реаниматолога, так и для патологоанатома, работающего с таким материалом, необходимо знать как будет распределяться жидкость, введенная в организм и, в противоположной ситуации, какие органы и ткани пострадают в наибольшей степени при потере организмом значительного количества жидкости.

Цель исследования. С учетом патогенеза и на основании объективных клинических и патологоанатомических изменений изучить общие закономерности распределения воды и электролитов в организме при типичных вариантах экспериментально вызванных нарушений водно-электролитного обмена (у животных), а также значимые изменения водно-электролитного обмена у больных хирургического и терапевтического профилей.

Задачи исследования:

1. Создать адекватные модели различных вариантов дегидратации и гипергидратации в эксперименте на лабораторных животных (крысах).

2. Изучить основные закономерности распределения воды и электролитов в органах и тканях и нарушения водно-электролитного обмена на экспериментальных моделях дегидратации.

3. Изучить основные закономерности распределения воды и электролитов в органах и тканях и нарушения водно-электролитного обмена на экспериментальных моделях гипергидратации.

4. На основании ретроспективного анализа (по историям болезни) лечения и обследования пациентов выявить динамику изменений различных параметров обмена электролитов и осмотически активных веществ в клинике при хирургической и терапевтической патологии, оценить их роль в патогенезе рассматриваемой патологии.

Научная новизна:

В работе впервые проведен сравнительный анализ клинических проявлений различных моделей нарушения водно-электролитного обмена.

Найдено, что наиболее информативным клиническим критерием является содержание белка в плазме крови, в то же время такой общепринятый показатель как гематокрит только на модели изотонической гипергидратации отражал нарушения обмена.

Установлено, что при всех моделях нарушений водно-электролитного обмена достоверно менялось содержание воды, а в случаях с гипотонической гипергидратацией - и электролитов в скелетной мускулатуре.

Экпериментально доказано, что определение содержания воды и электролитов в скелетной мышце является наиболее достоверным критерием состояния как внутри- так и внеклеточного секторов.

Выявлено, что при различных моделях водно-электролитных нарушений гидратация в коре и белом веществе головного мозга практически не меняется. При анализе клинического материала установлено, что формируемые нарушения водно-электролитного обмена у больных с острым нагноением легких и плевры отражают изменение соотношения водных пространств в организме и распределение токсических агентов, что имеет самое непосредственное отношение к патогенетическим механизмам клинических проявлений имеющегося у них эндотоксикоза.

Доказано, что гнойно-деструктивный процесс легких и плевры в острой фазе заболевания протекает с признаками синдрома гипоосмолярно-сти, который объясняется гипонатриемией в сочетании с уменьшенной экскрецией натрия с мочой. Это связано с перемещением натрия и воды в интер-стициальное и, возможно, внутриклеточное пространства, поскольку объем циркулирующей крови в острых фазах патологии также снижен.

Анализ широко применяемой в клинике лечения заболеваний терапевтического профиля стандартизированной процедуры плазмафереза в сочетании с замещением удаляемой плазмы совместным использованием солевых и деке-

трановых растворов позволяет поддерживать у пациентов устойчивые показатели гемодинамики при достоверном кратковременном и компенсированном снижении уровня общего белка, калия и натрия.

Позитивные сдвиги в параметрах состояния гомеостаза в целом и динамике клинических проявлений изученных семи групп заболеваний свидетельствуют о патогенетически обоснованном выборе именно данных нозологических форм заболеваний.

Практическая значимость исследования.

Показано клиническое значение нарушений водно-электролитного обмена в объективизации оценки состояния больных с различными формами патологии. Предложенная в работе методика позволяет контролировать проводимое лечение, направленное на восстановление водно-электролитного баланса. Проведенная экспериментальная работа позволяет реаниматологам и врачам других специальностей оценить степень нарушения гидратации организма, используя данные исследования крови (содержание белка) и изменение массы тела пациента. Изменения гематокрита достоверно меняются только при изотонической гипергидратации, другие варианты нарушений водно-электролитного обмена не приводили к значимому изменению этого показателя.

Адекватная патологоанатомическая диагностика нарушений водно-электролитного обмена может быть осуществлена только при объективном определении содержания воды и электролитов в тканях. Интегральным показателем водно-электролитного обмена организма является определение содержания воды и электролитов в скелетной мышце.

Макроскопически достоверно можно диагностировать только скопление жидкости в серозных полостях, подкожно-жировой клетчатке и внутри-альвеолярный отек легких. Микроскопическая диагностика нарушений водного и тем более электролитного обмена не возможна.

Предложенный в работе комплекс подходов интегральной оценки динамики величин осмолярности, уровня содержания К+ и общего белка в

клинике сложной хирургической и терапевтической патологии способствует правильному выбору тактики и стратегии ведения больных с наиболее тяжелыми состояниями и заболеваниями.

Положения, выносимые на защиту.

1. Наиболее значимыми проявлениями дегидратации являются уменьшение массы тела лабораторного животного, повышение концентрации белка в плазме крови и уменьшение содержания воды в скелетной мускулатуре, печени, миокарде без существенного изменения электролитного баланса.

2. Гипергидратация изотоническим раствором сопровождается увеличением массы тела лабораторного животного, скоплением жидкости в полостях и подкожно-жировой клетчатке, выраженным отеком легких, значительным снижением содержания белка в плазме крови и гематокрита, увеличением содержания воды в скелетной мускулатуре и миокарде без существенных сдвигов осмоляльности плазмы крови и тканевой жидкости.

3. Гипотоническая гипергидратация характеризуется, в первую очередь, увеличением массы тела лабораторного животного, значительным снижением концентрации белка и натрия в плазме крови, увеличением содержания воды в скелетной мускулатуре, печени, миокарде, снижением содержания натрия и калия практически во всех тканях, понижением осмоляльности плазмы крови и тканевой жидкости.

4. Достоверными признаками нарушения водно-электролитного обмена при клиническом обследовании является содержание белка в плазме крови, а на секционном материале - содержание воды и электролитов в скелетных мышцах, что можно использовать как интегральный показатель состояния этого обмена в организме.

5. Учет динамики определяемых и расчетных величин осмолярности, уровня содержания Ка+, К+ и общего белка в клинике сложной хирургической и терапевтической патологии способствуют не только правильному выбору применяемых процедур специального (типа плазмафереза) лечения, но и патогенетически обоснованному контролю динамики процессов лечения.

Апробация результатов исследования.

Материалы диссертации доложены и обсуждены на научной конференции «Анатомия и военная медицина» (Санкт-Петербург, 2003), научном симпозиуме с международным участием «Фундаментальные проблемы морфологии» (Минск, 2004), международной научно-практической конференции «медико-психологическая реабилитация: теория и практика, технология и перспективы» (Санкт-Петербург, 2004), итоговой конференции военно-научного общества слушателей факультета руководящего медицинского состава и клинических ординаторов Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова (Санкт-Петербург, 2006), II Международной научной конференции «Проблемы диагностики и коррекции состояния здоровья в напряженной экологической среде обитания» (Санкт-Петербург, 2006), «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины -2006» (Санкт-Петербург, 2006) на научных заседаниях кафедры патологической физиологии Военно-медицинской академии (2006, 2007) на научных заседаниях кафедры патологической анатомии Военно-медицинской академии (2005, 2006, 2007).

Реализация результатов исследования.

Результаты исследования используются в практической работе клиники анестезиологии и реаниматологии Военно-медицинской ак�