Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Эколого-физиологические механизмы токсического отека легких при ингаляции сероводородсодержащего газа

рте оа

- 8 ОМ «96

На правах рукописи

ТРИЗНО Николай Николаевич

ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ТОКСИЧЕСКОГО ОТЕКА ЛЕГКИХ ПРИ ИНГАЛЯЦИИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО ГАЗА

(14.00.17 - нормальная физиология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Москва - 1996

Работа выполнена в Астраханской государственной медицинской академии

Научные консультанты: академик РАМН, РЭА и МАН, доктор медицинских наук, профессор H.A. Агаджанян академик РЭА и МАН, доктор медицинских наук, профессор И.Н. Полунин

доктор медицинских наук, профессор Р.И. Асфандияров

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор Е.А. Димуров доктор медицинских наук, старший научный сотрудник В.М. Баранов

доктор биологических наук, старший научный сотрудник Н.В. Саноцкая

Ведущая организация-Российский государственный медицинский университет

Заш^и диссертации состоится " у " 1996 г. в

/V/ часов на заседании диссертационного совета Д 053.22.04 в Российском университете дружбы народов по адресу 117198, г. Москва, ул Миклухо-Маклая, д. 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского Университета дружбы народов по адресу: 117198, г. Москва, ул Миклухо-Маклая, д. 6.

Автореферат разослан "_" _ 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат медицинских наук, доцент Н.В. Ермакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Последние 12-15 лет в отечественной газовой и нефтяной промышленности характеризовались введением в строй новых действующих месторождений, содержащих, помимо жидких и газообразных углеводородов углекислый газ, сероводород, сульфиды, меркаптаны, азот и др. Первостепенное значение при токсическом воздействии на организм человека сероводородсодержащего природного газа имеет один из агрессивных его компонентов - сероводород, содержание которого в газе Оренбургского месторождения достигает 1,4 - 1,6 об.%, Ка-рачаганакского - около 5 об.%, Астраханского - 24 об.%, Тенгиз-ского нефтяного месторождения - 24-31 об.%.

Сероводород обладает не только высокой токсичностью для всего живого, но и характеризуется уникальными агрессивными свойствами. Поэтому при освоении такого рода месторождений на первое место выдвигаются не только проблемы охраны окружающей среды, но и становится актуальным для практического здравоохранения изучение вопросов диагностики, профилактики и лечения острых отравлений природным сероводородсодержащим газом (Пушкарев A.C. и др., 1989; Асфандияров Р.И. и др., 1995).

Со времени пуска Астраханского газоперерабатывающего завода (АГПЗ) были зафиксированы высокие и экстремально высокие уровни загрязнения окружающей среды: в 1987 году -шесть, 1988 году - два, 1989 году - три, 1990 - 1991 году - семь случаев. Имели место и случаи крайне высоких загрязнений (до 400 ПДК по сероводороду) атмосферного воздуха сероводородсодержащим газом с летальными исходами, с симптоматикой, характерной для асфиксии и острой сероводородной интоксикации (Сундуков В.А. и др., 1987; Чуйков Ю.С. и др., 1993).

Основным путем поступления токсических веществ в организм являются, как известно, органы дыхания. Исключительная опасность токсического отека легких, вызванного ингаляцией сероводородсодержащего газа, а именно, быстрое его развитие, медленное рассасывание и малая эффективность лечебных средств, главным образом симптоматических, делают разработку методов, средств профилактики и терапии отека легких весьма перспективной на основе правильного понимания патогенеза этого заболевания.

Цель и задачи исследования. Концептуально-методический подход настоящей работы сформулирован на основе экологической модели развития патологии. В соответствии с кон-

цепцией экопатологии изучены механизмы развития отека легких при остром отравлении летальными и сублетальными концентрациями промышленного природного сероводородсодержащего газа Астраханского месторождения (ППСГАМ). Целью работы являлось выявление механизмов развития токсического отека легких и поиск возможных путей повышения резистентности организма при этом состоянии.

Исходя из этого были поставлены следующие задачи:

1. Выявить зависимость повреждающего действия природного газа Астраханского месторождения от концентрации в нем сероводорода и времени ингаляции и на основании этого разработать экспериментальную модель токсического отека легких.

2. Провести сравнительное изучение проницаемости гистоге-матических барьеров различных органов и тканей, исследовать структурные нарушения аэрогематического барьера на фоне развития токсического отека легких.

3. Проанализировать в условиях эксперимента динамику расстройств внешнего дыхания и сердечно-сосудистой системы в ответ на токсическое действие высоких концентраций природного сероводородсодержащего газа.

4. Исследовать влияние летальных и сублетальных концентраций природного газа и его отдельных газовых компонентов на некоторые биохимические показатели жизненно важных систем организма при развитии токсического отека легких.

5. Изучить в динамике развития токсического отека легких нарушения регуляции и освобождения важнейших биологически активных веществ.

6. Определить возможность целенаправленной фармакологической коррекции токсического отека легких, вызванного ингаляцией ППСГАМ.

Научная новизна. Выявлены наиболее уязвимые звенья в системе жизнеобеспечения при ингаляции природного сероводородсодержащего газа Астраханского месторождения.

Впервые показано, что при ингаляции природного сероводородсодержащего газа возникает нарушение проницаемости гисто-гематических барьеров различных органов и тканей и в первую очередь аэрогематического и гемато-энцефалического барьеров.

Для выяснения механизмов развития токсического отека легких проведено комплексное исследование повреждающего действия природного сероводородсодержащего газа на системы дыхания и кровообращения, газового режима и кислотно-основного равновесия крови.

Описаны ультраструктурные изменения аэрогематического барьера легких и головного мозга на фоне развития токсического отека легких.

Впервые отмечен при воздействии различных концентраций природного сероводородсодержащего газа в случаях развития токсического отека легких выход цитоплазматических ферментов в плазму крови, характеризующих повреждения биологических мембран клеток основного детоксицирующего органа - печени.

Определена корреляционная зависимость концентрации сульфгидрильных групп в крови от степени выраженности токсического отека легких.

Установлено, что затравки животных летальными и сублетальными концентрациями природного газа приводят к инактивации цитохрома Р-450 и возрастанию уровня цитохрома Ьэ.

Показано, что в развитии токсического отека легких определенную роль играет нарушение сурфактантной системы легких.

Обнаружены ранее не описанные изменения регуляции и освобождения основных медиаторов в кровь (ацетилхолина, серо-тонина, гистамина) при одновременном ингибировании их ферментов.

Впервые изучена сравнительная эффективность различных фармакологических препаратов для профилактики и повышения резистентности при развитии токсического отека легких, вызванного воздействием природного сероводородсодержащего газа.

Теоретическое и практическое значение работы. Теоретическое значение результатов настоящего исследования состоит в комплексном анализе отдельных систем жизнеобеспечения, повреждение которых сероводородсодержащим газом приводит к возникновению отека легких.

Практическое значение выполненных исследований состоит прежде всего в том, что полученные результаты позволяют глубже понять механизм развития токсического отека легких, возникающего при аварийных ситуациях на газоперерабатывающих заводах по производству газовой серы из сероводородсодержащих природных газов.

На основании полученных результатов возможна также эффективная разработка новых методов диагностики поражений сероводородом и сероводородсодержащими газами, целенаправленный поиск возможных путей профилактики токсического отека легких, а также способов фармакологической коррекции отравлений сероводородсодержащими газами для использования в экстремальной медицине.

Результаты проведенных исследований используются в курсе лекций и практических занятий на кафедрах патологической физиологии, патологической анатомии, биохимии и судебной медицины.

Методические разработки по гистологическим методам исследования тканей при токсическом отеке легких, оформленные в виде рационализаторских предложений, могут быть использованы в научной и практической работе.

Разработанная модель токсического отека легких при остром воздействии ППСГАМ, в основе которого лежат нарушения барьерной функции легких, ЦНС, а также предложенная классификация (низкая, средняя и высокая отечность легких) могут быть использованы в научной, практической и педагогической работе.

Комплексная оценка изменения биохимических параметров и уровня биологически активных веществ может быть взята за основу для решения вопроса интенсивной терапии при токсическом отеке легких, вызванного ингаляцией высоких концентраций ППСГАМ.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. В патогенезе развития токсического отека легких при остром отравлении промышленным природным сероводородсодержа-щим газом Астраханского месторождения определяющее значение имеют следующие механизмы: прямое гистотоксическое действие агрессивных компонентов природного газа, резкое повышение проницаемости гистогематических барьеров, нарушение процессов газообмена в легких, уменьшение связывания кислорода гемоглобином и сдвигом его диссоциации влево, гиперкапния в артериальной и венозной крови, некомпенсированный ацидоз, избыток в крови среднемолекулярных пептидов, биологически активных веществ, а также снижение уровня сульфгидрильных групп, активация перекисного окисления липидов, снижение способности тканей утилизировать кислород, повышение уровня натрия в легочной ткани.

2. Введение животным с профилактической целью антигипок-сантов, средств, оказывающих влияние на холин-, гистамин- и серотонинергические процессы, а также веществ, снижающих уровень эндогенной интоксикации, существенно повышает выживаемость и продолжительность жизни, снижает степень выраженности токсического отека, вызванного ингаляцией ППСГАМ.

Апробация работы. Основные положения диссертации до-ложенны на IV Всесоюзном съезде патофизиологов, конференции "Экстрем-90", Учредительном Конгрессе Международного обще-

ства по патофизиологии, двух Всесоюзных, четырех Республиканских, двух межрегиональных, межвузовской, пяти областных научно-практических конференциях, заседаниях Астраханского общества патофизиологов. По теме диссертации опубликовано 28 работ, монография, получены дипломы на 3 рационализаторских предложения.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из "Введения", "Обзора литературы", " Объекта и методов исследования", 4 глав собственных исследований, "Заключения", "Выводов", "Практических рекомендаций" и " Списка использованной литературы". Материалы диссертации изложены на 347 страницах компьютерного текста, иллюстрированы 11 микрофотографиями, 33 рисунками, 44 таблицами и 2 схемами. Список литературы содержит 547 работ, из них 179 иностранных авторов.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для изучения патогенетических механизмов повреждающего действия сероводородсодержащего газа на организм животных использовался промышленный природный сероводородсодер-жащий газ Астраханского месторождения. Отбор природного газа производился в контейнеры-пробоотборники типа ПГО-50 по ГОСТ 149-69 из замерного узла установки "Y-171" Астраханского газоперерабатывающего завода. Состав проб газа определялся в центральной заводской лаборатории методом газохроматографи-ческого анализа на хроматографе "GC - 121 VL".

Экспериментальное моделирование отека легких на крысах проводилось в затравочных камерах на интактных животных с составлением газовых смесей воздуха с сероводородсодержащим природным газом в концентрациях от 300 до 1000 мг/м3 по сероводороду.

Изучение патогенетических механизмов развития токсического отека легких было проведено в острых опытах на 280 лабораторных белых крысах линии Вистар массой 200 - 250 г, 560 беспородных крысах массой тела 180 - 220 г и 30 беспородных кошках обоего пола массой 2,0 - 3,9 кг.

Для определения наличия и степени отека легких у всех погибших и умерщвленных декапитацией животных во время вскрытия подробно описывали внешний вид легких, в части опытов каждой серии использовали также микроскопические методы исследования. Определяли весовой коэффициент (ВК) - отношение массы легких к массе тела ( Courtice Р., 1953) и изменение

сухого остатка (СО) ткани. Сухой остаток выражался в % к массе сырой ткани. В части опытов аналогично исследованиям по определению весового показателя и сухого остатка легких проводилось исследование этих же показателей в отношении других органов и тканей (печень, почки, селезенка, кожа бедра, мышцы бедра, головной мозг, тонкая кишка, надпочечники, кровь).

По удельной способности связывания красителя определялась сорбционная активности органов и тканей на фоне токсического отека легких (Насонов Д.Н. и др., 1946).

Динамика нарушений дыхательной и сердечно-сосудистой систем исследовалась на беспородных кошках под нембуталовым наркозом (35 мг/кг внутрибрюшинно). В ходе эксперимента с помощью отечественного полиграфа MX -01 определялись следующие параметры: системное артериальное давление, частота сердечных сокращений, частота дыхания, минутный объем дыхания, напряжение кислорода в артериальной крови и ее pH (все оборудование фирмы Radiometer International А/S).

Для изучения структуры дыхательного акта вычисляли ин-спираторный показатель, представляющий собой отношение длительности инспираторного возбуждения к длительности дыхательного цикла (Гаранина И.П., 1974).

Основные электролиты (К+ и Na+) определялись в плазме крови, отечной жидкости и легочной ткани методом пламенной фотометрии.

Сурфактантная система легких исследовалась путем измерения поверхностного натяжения бронхоальвеолярной лаважной жидкости (БАЛЖ) и гомогенатов легочной ткани на весах Виль-гельми-Ленгмюра в модификации E.H. Нестерова (1984).

Эндотоксемия изучалась по методу М.Я. Малаховой и соавт. (1989) с определением молекул низкой и средней молекулярной массы, олигопептидов в плазме, эритроцитах, в БАЛЖ и в моче. Опыты, анализ и публикации по этому разделу проводились совместно с научными сотрудниками временного творческого коллектива Малаховой М.Я., Мешковой М.Е. и др. при научном консультировании Белякова H.A.

Скорость перекисного окисления липидов определяли по накоплению малонового диальдегида, используя в качестве проокси-дантов НАДФН и аскорбат.

Содержание цитохрома Р-450 измеряли по дифференциальной схеме по методу Omura Т., Sato R. (1964) на спектрофотометре "Hitachi- 557".

Исследование липидного состава плазмы крови: общего холи-на, липопротеидов высокой, низкой и очень низкой плотности проводили на автоматическом анализаторе фирмы "Union Carbaite".

Электрофоретическое разделение белков сыворотки крови крыс проводили по методу (Laemmli U., Cleavage P., 1970), адаптированному для электрофореза в пластинах геля. Расчет молекулярной массы полипептидных цепей белков проводили по методу Weber К., Osborn М. (1969) с использованием стандарта молекулярного веса.

Для определения содержания сульфгидрильных групп белков использовалась цветная реакция сульфгидрильных групп с реактивом Элмана (5,5-дитиобис-2-нитробензойная кислота). Исследование проводили после обработки микросом додецилсульфа-том натрия на спектрофотометре "Ultraspec".

Кинетику тепловой инактивации цитохрома Р-450 в мембранах микросом клеток печени, полученных от животных, подвергнутых действию природного сероводородсодержащего газа Астраханского месторождения, исследовали на спектрофотометре "Hitachi-556".

Содержание белка определяли по методу О. Lowry et al. (1951). Мембраны микросом и плазму крови солюбилизировали 1% дезоксихалатом натрия. В качестве стандарта использовали бычий сывороточный альбумин.

Адреналин и норадреналин в плазме крови определяли флуо-риметрически триоксииндоловым методом в модификации Е.М. Стабровского и соавт. (1978), адреналиноподобные вещества в крови по методу Шоу в модификации Э.Ш. Матлиной (1967).

Ацетилхолин в малых количествах крови определялся по И.В. Шуцкому (1967). Определение активности холинэстераз крови и эритроцитов основывался на принципе N. Plattner (1928) с последующим определением ацетилхолина химическим методом S. Hestrin (1949).

Гистамин и серотонин определяли методом В.Н. Солинского, используя флуориметр фирмы "Hitachi". Определение активности диаминоксидазы и моноаминоксидазы основывались на реакции окислительного дезаминирования аминов.

Исследование концентрации молочной кислоты проводилось по методу S. Barker, N. Summerson (1941), пировиноградной кислоты - по методу П.М. Бабаскина (1976). Для оценки наличия тканевой гипоксии рассчитывали отношение молочной кислоты к пировиноградной и избыток лактата (Huckabee W., 1958).

Содержание 2,3 - дифосфоглицерата изучали неэнзиматиче-ским методом по И.Л. Виноградовой и соавт. (1980), а фотометрию трихлоруксусных экстрактов эритроцитов проводили на фо-тоэлектроколориметре "КФК-2".

Определение активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы проводили по методу Л.И. Идельсан и З.Р. Котоян (1970) с последующей фотометрией. Активность остальных ферментов крови определяли с помощью автоматического анализатора "Centrifichem-400".

Количество общего гемоглобина, метгемоглобина и сульфге-моглобина определяли гемоглобинцианидным методом в модификации М.С. Кушаковского (1958) на спектрофлуориметре "Specord М-40".

Исследование ткани легких и мозга проводилось с использованием электронной микроскопии. Ультратонкие срезы толщиной 40 - 60 нм контрастировали в уранилацетате и цитрате свинца, затем прсматривали в электронных микроскопах типа "JEM-7A", "JEM-100CX". На микрофотографиях выполняли морфометриче-ские определения средней арифметической (т) и средней гармонической (tj,) толщин аэрогематического барьера (АГБ) легких (Weibel Е., Knight В., 1964).

Результаты экспериментов обрабатывались по стандартным программам "EXEL", "STATGRAPHICS " и "QUATTRO PRO" на персональном компьютере IBM PC/AT. Статистическая обработка проводилась по критериям Стъюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

С целью разработки методики воспроизведения токсического отека легких при остром воздействии сероводородсодержа-щего газа, а также изучения зависимости "доза-эффект" нами были проведены эксперименты на животных при различных временных интервалах нахождения их в затравочной камере. Использовались различные концентрации природного сероводородсодер-жащего газа и чистого сероводорода. В токсикологических экспериментах с достаточной степенью достоверности отмечается более выраженное действие ППСГАМ, чем чистого сероводорода при одинаковых концентрациях. Для изучения степени оводнения легочной ткани исследовались: весовой коэффициент легких-(ВКлег) и сухой остаток легких- (СОлег). В контроле эти показатели составили: ВКлег - 0,57 ± 0,01, СОлег - 20,93 ± 0,10%. Снижение СОлег до 18% оценивалось как низкая отечность легких (НОЛ), до 16% - как средняя отечность легких (СОЛ), падение

этого показателя до 14% и ниже указывало на развитие высокой отечности легких (ВОЛ), или отек легких крайней тяжести. Незначительное снижение СОлег до 19% являлось признаком овод-нения легких до суботека.

Ингаляция животными воздушно-газовой смеси природного газа в концентрации 300 мг/м3 по сероводороду в течение 2 часов практически не изменяла показателей ВК и СО (табл. 1).

Таблица 1

Изменение показателей выживаемости крыс, выраженности отека легких при ингаляции различных концентраций сероводорода и сероводородсодержащего газа (М ± т) (п=10)_

Серии опытов Развит ие оте-ка(%) СП ^'-'легких (%) ® ^легких Выжив аемость (%) • Продолжи тельность жизни

Контроль - 20,93+0,10 0,57+0,01 -

НгЭ 300 мг/м3 2 ч 6 19,02+0,20 0,62+0,02 100 -

Нгв 600 мг/м3 2 ч 54 17,63+0,37* 1,84+0,21* 72 5 - 24 ч.

НгЭ 800 мг/м3 1 ч 62 15,23+0,46* 2,14+0,13* 50 20мин - 6 ч

НгЭЮОО мг/м3 30 мин 12 18,00+0,38 0,92+0,35 0 10 - 25 мин

ППСГАМ З00мг/м3 2 ч 43 18,82+0,24 0,76+0,20 96 -

ППСГАМ 600мг/м3 2 ч 70 14,88+0,41 * 2,07+0,09* 50 3 - 12 ч

ППСГАМ 800мг/м3 1 ч 85 13,78+0,24* 2,20+0,12* 30 Юмин - 3 ч

ППСГАМ 1000мг/м3 2 ч 14 18,34+0,42 0,84+0,32 0 5 - 20 мин

Примечание:*- обозначена степень достоверности по сравнению с контролем при Р<0,05.

Нахождение крыс в среде ППСГАМ при концентрации 600 и 800 мг/м3 по сероводороду в течение 2 и 1 часов соответственно приводило к развитию средней и выраженной отечности легких. Наиболее выраженный отек легких развивался у экспериментальных животных при ингаляции природного газа в концентрации 800 мг/м3 по сероводороду в течение 1 часа. Однако, учитывая высокую летальность в этой группе животных, для изучения механизмов развития токсического отека легких мы остановили свой выбор на концентрациях ППСГАМ 300 и 600 мг/м3 по сероводороду.

На изменение содержания воды в органах и тканях при легочном отеке впервые указал A.M. Чарный (1935), который в опытах на собаках обнаружил изменение содержания воды в печени, селезенке, почках, коже, соединительной ткани. Исследование содержания воды в различных органах и тканях при токсическом отеке легких, вызванного ингаляцией животными и ППСГАМ в концентрации 600 мг/м3 по сероводороду сопровождалось достоверным снижением весового коэффициента селезенки и почек, а легких увеличивался в 4-5 раз. Заметно снижался весовой коэффициент печени без существенного изменения ее сухого остатка, что происходит в связи с выходом депонированной в ней крови, потеря которой не отражается на величине сухого остатка печеночной ткани.

Гематокритный показатель при сопоставлении его с контрольными значениями указывает на резкое сгущение крови. В контроле этот показатель составил - 31,0 + 0,64%, в процессе формирования токсического отека легких он достигал величины 40,0+ 1,74%, а после гибели животных с выраженным отеком легких доходил до 43,0 ± 2,34%. Убедительным подтверждением сгущения крови было также увеличение ее сухого остатка. Этот показатель составлял после развития токсического отека легких -20,02+0,68% (в контроле- 16,5+0,28%, Р<0,05).

Микроскопическая картина после ингаляции в течение 2 часов природного сероводородсодержащего газа в концентрации 600 мг/м3 по сероводороду характеризовалась повышением продукции слизи бронхиальным эпителием, расширением альвеолярных ходов, чередованием полей дисателектазов с участками бу-лезной эмфиземы. Повсеместно отмечено неравномерное полнокровие капилляров, сосудов мелкого, и среднего диаметра, очаговые периваскулярные отеки, накопление эксудата в просвете альвеол. Пространства между эндотелиальными клетками расширены.

Электронно-микроскопические исследования аэро-

гематического барьера показали, что при развитии отека легких отмечается усиление микропиноцитоза в эндотелии легочных капилляров, однако микропиноцитозные везикулы часто располагаются в 4-5 и более рядов по толщине слоя, т.е. наблюдается явление, называемое "чрезмерным везикулообразовани-ем"(Шахламов В.А., 1971). В некоторых случаях отмечается слияние отдельных микровезикул в более крупные вакуолеподоб-ные образования. Выявлено расхождение отростков эндотелиаль-ных клеток в местах межклеточных контактов и образование ще-

лей, что принято рассматривать как характерную реакцию клеточных элементов, составляющих АГБ, при развитии гипоксиче-ского состояния (Reidbord С., Spits W., 1966). В основе этих изменений лежит нарушение проницаемости биологических мембран, приводящее к увеличению оводненности легочной ткани и отеку легких (Носков С.М., 1982; Коваленко Т.М., 1984 и др.). Отмечались обширные участки полной деструкции эпителиального слоя с оголением, а в ряде случаев с деструкцией базальной мембраны. В просвете альвеол часто можно было наблюдать единичные эритроциты, либо их скопления, что позволяет говорить о наличии геморрагического синдрома.

Средняя арифметическая н гармоническая толщины были существенно выше, чем в контроле. Результаты морфометриче-ского определения толщин АГБ легких в зависимости от условий эксперимента представлены на рис 1.

А Б

а. а г и > о <

П ПС ГАМ )00

ППСГАи 100

плсгди 300

ППСГАМ «00

Рис. 1. Изменение (А) средней арифметической (т) и (Б) средней гармонической (ть ) толщин аэрогематического барьера легких при ингаляции различных концентраций природного газа. Обозначения: 1-АГБ; 2-эпителиальный слой АГБ; З-интерстиииальный слой АГБ; 4-эндотелиальный слой АГБ (данные приведены в % к контролю).

Существенно страдает и сурфактантная система легких, поскольку в исследованных препаратах не наблюдается зрелый и резервный сурфактант, а единичные ламеллярные тельца в пнев-моцитах II типа были бедны осмиофильным содержимым. Эти данные подтверждаются также исследованиями поверхностного натяжения БАЛЖ и гомогената легочной ткани.

На стадии окончательного формирования токсического отека легких при воздействии ППСГАМ межклеточные контакты со стороны эпителиальных клеток становились плотными "без щелей", большая часть альвеол была заполнена плотным содержимым, состоящим из белков плазмы крови, остатков разрушенных клеток, эндоплазматического ретикулума и мембранных везикул, что свидетельствовало о выраженном внутриальвеолярном отеке легких.

Одной из наиболее ранних реакций организма на воздействие природного сероводородсодержащего газа, как известно, является изменение внешнего дыхания (Голиков С.Н., 1977; Даршт В.В., 1986 и др.).

Использование воздушно-газовых смесей ППСГАМ в концентрации 300 мг/м3 по сероводороду, у большинства животных в первые минуты наблюдения при естественном дыхании не приводило к заметным отклонениям в параметрах легочной вентиляции, при этом чаще всего наблюдалось вполне компенсированные их изменения. Первоначальные изменения частоты дыханий (ЧД) при ингаляции воздушно-газовой смеси ППСГАМ в концентрации 600 мг/м3 по сероводороду характеризуются не одинаковой направленностью со стороны внешнего дыхания и позволяют выделить два типа ответных реакций: увеличение дыхательных движений в 70% и снижение частоты дыханий в 30% случаев. Через 5-15 минут от момента подачи газовой смеси отмечается относительное снижение числа животных, реагирующих увеличением частоты дыхательных движений при одновременном росте числа реакций второго типа (40%). На 30 минуте ингаляции бра-дипное становилось ведущим типом реакции. Начиная с 40 - 60 минут наблюдения направленность реакции со стороны дыхательной системы становится единой прогрессивно уменьшается частота дыханий. Наряду с развитием брадипное в значительном проценте случаев возникает нарушение ритма вплоть до появления патологических форм дыхания (Чейн-Стокса, Грока, Биота), указывающее на центральный генез их происхождения и резко снижающих газотранспортную функцию (Великанов Э.Б., 1994). Следует отметить то, что большинство животных с подобными типами нарушения дыхания при ингаляции ППСГАМ погибали до окончания двухчасовой ингаляции без явлений выраженного отека легких.

В заключительном периоде наблюдения за отравленными животными (90 - 120 мин) отмечалось частое поверхностное дыхание. Морфологические и гравиметрические (по сухому остатку

и легочному коэффициенту) методы исследования легочной ткани позволили установить у этих животных развитие отека легких.

Таким образом, отравление газовой смесью с концентрацией 600 мг/м3 по сероводороду в течении 2 часов, вызывает существенные нарушения внешнего дыхания, характеризующиеся определенной фазностью. В первую фазу - отсутствует единая направленность изменений частоты дыхательных движений и проявляются два варианта реакций, которые, по-видимому, и являются причиной противоречивых данных, приводимых в литературе. Во вторую фазу - преобладающей тенденцией становится снижение частоты дыхательных движений. И, наконец, в третьей фазе, в период окончательного формирования отека легких, частое и поверхностное дыхание становится ведущим типом реакции.

При ингаляции воздушно-газовой смеси ППСГАМ в концентрациях 300 и 600 мг/м3 по сероводороду отмечается снижение артериального давления в большом и малом кругах, кровообращения, что обусловлено, вероятно, уменьшением сосудистого сопротивления, т.е. происходят изменения по типу периферического коллапса. Следует отметить, что при использовании последней концентрации природного газа для ингаляции у животных совер- • . шенно отсутствует период скомпенсированного поддержания параметров гемодинамики и с первых минут отмечается быстрое снижение артериального давления в большом и малом кругах, уменьшается также объемная скорость кровотока в нижнедолевой артерии. Сравнение воздействий при самостоятельном и искусственном дыхании сероводородсодержащим газом в указанных концентрациях обнаруживается тот факт, что динамика сердечнососудистых нарушений более выражена во втором случае, так как они развиваются раньше и быстрее без признаков компенсации. Вероятно, при естественной вентиляции сохранение оптимальных вентиляционно-перфузионных отношений может происходить как за счет изменения вентиляции легких, так и за счет их перфузии, что в целом смягчает нагрузку на системы регуляции дыхания и кровообращения. При искусственном же дыхании, когда жестко задан режим вентиляции, регуляция вентиляционно-перфузионных отношений может происходить только посредством изменения легочной гемодинамики, что в целом увеличивает нагрузку на сердечно-сосудистую систему, а это уменьшает ее адаптивные возможности.

Одним из механизмов развивающейся брадикардии при ингаляции воздушно-газовой смеси ППСГАМ является прогрессирующее затруднение проведения импульса в атриовентрикуляр-

ном узле. Такая же закономерность отмечается и в отношении длительности комплекса РИЭТ, вместе с тем не исключена возможность нарушения функции автоматии вследствие расстройств процессов метаболизма в миокарде, вызванных дыхательной недостаточностью, угнетением тканевого дыхания, а также расстройством коронарного кровотока. Потверждением такого предположения является снижение вольтажа зубца Т вплоть до его полной инверсии. Поскольку вольтаж зубцов Р, И, Б на протяжении всего периода наблюдения не изменялся, можно предположить, что изменения формы зубца Т и уровня БТ являются результатом метаболических расстройств в миокарде, а не следствием снижения электрической активности сердца (Чазов Е.И. 1982).

При ингаляции животными различных концентраций ППСГАМ отмечается возрастание уровня гемоглобина особенно в венозной крови, обусловленное мобилизацией эритроцитов из кровяных депо в ответ на действие природного газа, гиперкапнию, гипоксию, а также сгущение крови, вследствие повышения проницаемости сосудистой стенки. Содержание оксигемоглобина в артериальной и венозной крови уже в первые 15-30 минут ингаляции достоверно падало на 32%, что свидетельствовало о значительном снижении кислородтранспортной функции крови.. Наличие этих двух противоположных тенденций говорит о том, что при отравлении сероводородсодержащим газом на фоне компенсаторного роста концентрации гемоглобина, кислородная емкость крови не только не повышается, но и, напротив, вследствие имеющихся изменений функциональных свойств самого гемоглобина значительно снижается (рис. 2). Обусловлено это тем, что часть оксигемоглобина трансформируется в метгемоглобин и сульфгемоглобин, содержание которых резко возрастает как при воздействии ППСГАМ, так чистого сероводорода. Используемые концентрации ППСГАМ оказались мощными метгемоглобинобра-зователями. Так, при ингаляции обеих концентраций ППСГАМ уровень метгемоглобина в циркулирующей крови повышался со-отвественно в 2 и 2,2 раза по сравнению с контролем. При этом следует учитывать то, что если метгемоглобин может восстанавливаться и включаться в газотранспортную функцию крови, тосульфгемоглобин полностью деградирует и восстановление кислородной емкости крови может осуществляться только за счет вновь синтезированного гемоглобина. Складывается ситуация, когда в крови может циркулировать до 48 - 77% инактивирован

Рис. 2. Изменение показателей РаОг, РвОг РаСОг, РвСОг НЬа, НЬв, НЬаОг, НЬвОг в артериальной и венозной крови на фоне развития токсического отека легких (данные приведены в усл. ед. к контролю).

ного гемоглобина, что свидетельствует о развитии тяжелого ги-поксического состояния организма гемической природы и объясняет наблюдаемую клиницистами "синюшность" слизистых оболочек и кожных покровов при отравлениях сероводородом. Обращает на себя внимание тот факт, что повышение в 8,8 раза уровня инактивированного гемоглобина крови прн ингаляции ППСГАМ в концентрации 600 мг/м3 по сероводороду снижает кислородную емкость крови на 30%.

Не менее существенным в патогенезе токсического отека легких является развитие ацидоза и гиперкапнии, регистрируемых уже через 10-20 минут от момента ингаляции ППСГАМ, что является одной из причин, вызывающих усиление диссоциации НвОг. Полученные данные показали, что в первые минуты ингаляции природного газа как в артериальной, так и в венозной крови просходит умеренное снижение рСОг- Обнаруженная гипо-капния, обусловлена, видимо, первоначальным увеличением частоты и глубины дыхательных движений, что приводило к "вымыванию" углекислого газа из организма и носила кратковременный характер. Уже через 5-15 минут начинает четко

(особенно в венозной крови) проявляться противоположная тенденция - гиперкапния. К 30 минуте наблюдения за отравленными животными при ингаляции ППСГАМ отмечалось достоверное повышение рСОг- Аналогичная ситуация сохранялась и на более поздних этапах развития патологического процесса. Эти изменения указывают на то, что гиперкапния при отравлении природным газом формируется не только вследствие ухудшения условий для выведения углекислого газа из организма, но и за счет метаболических расстройств в тканях. В свою очередь, повышение напряжения углекислого газа в венозной крови приводит к уменьшению способности гемоглобина связывать кислород и способствует усилению диссоциации имеющегося оксигемоглобина.

Динамическое исследование рН артериальной и венозной крови показало, что к концу первого часа ингаляции формируется ацидоз, который выражен больше в венозной крови и удерживается на низких цифрах до конца наблюдения. В свою очередь снижение рН вызывает также усиленную диссоциацию оксигемоглобина, что совместно с гиперкапнией, очевидно, и влечет за собой закономерное падение содержания НвОг в артериальной и в венозной крови. Значительную роль в снижении рН играют и метаболические расстройства, происходящие в тканях при непосредственном токсическом действии сероводородсодержащего газа (Колчинская А.З., 1983; Даршт В.В., 1987).

Для оценки степени тканевой гипоксии при воздействии сероводородсодержащего газа изучалось отношение между аэробным и анаэробным гликолизом (Тверской А.Л., 1979). Исследование отношения между молочной и пировиноградной кислотами выявило повышение "избытка лактата" (0,99 ммоль/л), что свидетельствовало о развитии вторичной тканевой гипоксии. При других моделях гипоксии отмечается также появление "избытка лактата": при гипоксической гипоксии - 0,88, а при кровопотере -2,34 ммоль/л (Середенко М.М. и др., 1987). Однако в этих случаях в ответ на тканевую гипоксию наблюдалось компенсаторное усиление гликолиза, вследствие чего, наряду с повышением концентрации молочной кислоты, отмечалось и увеличение концентрации пировиноградной. При ингаляции природного газа концентрация пировиноградной кислоты не отличалась от ее величины в контрольной группе, и появление "избытка лактата" связано лишь с большим восстановлением пировиноградной кислоты в молочную. Иными словами, в данном случае не отмечалось усиления гликолиза (что обязательно происходит при вторичной тканевой гипоксии), а пировиноградная кислота, являющаяся суб-

стратом для цикла трикарбоновых кислот, в меньшей степени, по сравнению с контролем, поступала в этот цикл, а;,'в большей -восстанавливалась в молочную. Поскольку в специально проведенной серии опытов с вдыханием метана отмечалась активация гликолиза (одновременный рост концентрации молочной и пиро-виноградной кислот), можно предположить, что отсутствие такой активации при дыхании ППСГАМ связано с наличием сероводорода. Ярким доказательством этого служит серия опытов, в которой крысы дышали чистым сероводородом в концентрации 600 мг/м3. В данном случае гликолиз не только не активировался, но, напротив, ингибировался (концентрация молочной и пиро-виноградной кислот снижались в 2,7 и 1,2 раза соответственно, а величина "избытка лактата" становилась даже отрицательной), что указывает на снижение энергообмена и позволяет предположить развитие в организме крыс первичной тканевой или гисто-токсической гипоксии. При дыхании крыс меньшей концентрации чистого сероводорода (300 мг/м3) наблюдаемые изменения гликолиза были аналогичны тем, которые отмечались в серии опытов с ингаляцией природного газа ППСГАМ в концентрации 600 мг/м3 по сероводороду (увеличение молочной кислоты и ее отношения к пировиноградной в 1,5 раза при неизменной величине пировиноградной кислоты). Вероятно, что наличие в дыхательной смеси сероводорода ингибирует гликолиз, причем степень влияния сероводорода на метаболизм пропорциональна его концентрации.

Таким образом, на фоне развивающегося токсического отека легких при ингаляции ППСГАМ наряду с признаками дыхательной, циркуляторной и гемической гипоксии в последующем отчетливо выявляется и тканевая гипоксия. На основании вышеизложенного есть основания считать, что при ингаляции сероводо-родсодержащего газа формируется гипоксия смешанного типа. В начальной фазе она, в основном, обусловлена дыхательной недостаточностью и циркуляторными расстройствами. Затем более существенное значение приобретает нарушение функциональных свойств гемоглобина, накопление сульф- и мет- его форм и, как следствие, снижение кислородной емкости крови. В заключительной стадии формирования токсического отека легких присоединяется снижение способности тканей утилизировать кислород. Вместе с тем, не вызывает сомнений, что на каждом этапе отравления гипоксия является смешанной и обусловлена сложным многокомпонентным повреждающим действием природного серо-водородсодержащего газа на различные органы и системы.

Некопенсируемые нарушения внешнего дыхания и системного кровообращения при ингаляции природного газа, как показали дальнейшие исследования, закономерно приводят к существенным изменениям функционального состояния систем, играющих важную роль в поддержании гомеостаза организма, и, одновременно, согласно литературным данным наиболее страдающих при отравлении сероводородсодержащими газами (Боев В.М. и др., 1993; Великанов Э.Б., 1994; Резаев A.A. и др. 1994).

• Исследование основных электролитов (калий и натрий) в крови, в ткани легких и отечной жидкости при формирующемся токсическом отеке легких показало постепенное снижение уровня натрия в плазме крови, достигающее достоверных значений к концу второго часа наблюдения за отравленными животными. Вместе с тем достоверные изменения концентрации калия в плазме по сравнению с контролем регистрировались уже к 30 минутам наблюдения (рис 3). Увеличение концентрации ионов калия в ответ на повреждающее действие природного газа, по-видимому, связано с тем, что калий является парасимпатомиме

120 -■ 100 ■■ 80 60 -■ «0 -20 -■ 0 -•20 -■ -40 -•60 -•

Рис. 3. Изменение уровней К+ и Na+ на фоне развития токсического отека легких в плазме крови и легочной ткани (данные приведены в % к контролю).

тическим веществом и эти изменения, как показали дальнейшие исследования, находятся в прямой коррелятивной связи с аце-тилхолиновым метаболизмом.

В контроле концентрация натрия в легочной ткани значительно ниже, чем в плазме. По мере развития токсического отека

легких отмечается избыток этих ионов в отечных легких, что является, вероятно, следствием скопления в них отечной жидкости и увеличением количества секвестрированной крови. В последние годы все большее внимание исследователей привлекает вопрос, касающийся патологии сурфактантной системы легких, так как большая дыхательная поверхность имеет постоянный и длительный контакт с вредными примесями атмосферного воздуха. Изменения со стороны сурфактантной системы легких на фоне развивающегося отека легких, вызванного ингаляцией сероводо-родсодержащего газа были выявлены во всех проведенных сериях экспериментов и степень выраженности этих нарушений зависела от концентрации и состава ингалируемой воздушно-газовой смеси. Отмечено, что сероводородсодержащий газ оказывает больший повреждающий эффект на сурфактантную систему легких, чем чистый сероводород в аналогичных концентрациях. Установлены статистически значимые изменения при ингаляции воздушно-газовой смеси ППСГАМ в концентрациях 300 и 600 мг/м3 по сероводороду, а также чистого сероводорода в концентрации 600 мг/м3. Поверхностное натяжение (ПНМИ„ и ПНмакс) оценивалось в БАЛЖ и гомогенатах легочной ткани. Так, величина ПНмин при остром воздействии при развитии токсического отека легких превышала контрольные значения на 47% при определении сурфак-танта в БАЛЖ и на 36,6% в гомогенате легочной ткани, что, указывает на снижение внутриклеточных резервов поверхностно-активных веществ.

При блокировании сульфгидрильных групп нарушается структура и целостность биологических мембран, следствием чего является повышение их проницаемости и, в частности, может приводить к отеку легких. Наблюдаемое снижение содержания сульфгидрильных групп в суммарной фракции белков плазмы крови может служить показателем, характеризующим степень воздействия компонентов ППСГАМ на животных Воздействие сероводородсодержащего газа приводит к достоверному повышению БН-групп в микросомах, полученных из печени животных, подвергнутых действию компонентов природного газа Астраханского месторождения по сравнению с животными контрольной группы. Изменение содержания БН-групп в микросомах, видимо, является одной из причин снижения активности НАДФН-специфичного флавопротеина и инактивации цитохрома Р450 в печени животных, при воздействии ППСГАМ. Оказалось, что коэффициент корреляции между содержанием БН-групп и концентрацией цитохрома Р450 составил 0,14, а между содержанием БН-

групп и содержанием Р420 -0,63. Эти данные свидетельствуют о том, что между последними параметрами существует обратная зависимость.

С помощью маркерных белков с известной молекулярной массой были идентифицированы полосы белков плазмы и рассчитана их молекулярная масса. Электрофоретически обнаружено 15 белковых полос с молекулярной массой от 15,5 до 218 кДа. При ингаляции природного газа, а также основного его токсического компонента - сероводорода изменения наблюдались как во фракциях глобулинов, так и в содержании альбуминов. Так, под влиянием сероводорода снижалось количество глобулинов с молекулярной массой 218 кДа. В меньшей степени снижение этих белков отмечается при ингаляции ППСГАМ в концентрации 600 мг/м3 по сероводороду. Весьма характерными реакциями на ингаляцию ППСГАМ и чистого сероводорода было резкое снижение уровня глобулинов с М. массой 71 кДа и совершенно противоположный эффект наблюдался у альбуминов с М. массой в 60 кДа. Наибольшее снижение уровня альбуминов с М. массой 43 кДа было на чистый сероводород (на 59%). Тот факт, что наибольшие изменения в содержании белков обнаружены в альбуминовых фракциях плазмы крови говорит о возможной роли альбумина в связывании 52"-аниона. Кроме того увеличение фракции белков с низкой молекулярной массой можно объяснить деградацией белков плазмы или выходом низкомолекулярных белков (или их обломков) в кровь из клеток при формирующемся токсическом отеке легких.

Заслуживает также внимания класс среднемолекулярных продуктов протеолиза - олигопептидов, или, как их именуют в современной литературе, молекулы низкой и средней молекулярной массы (МН и СММ). В зависимости от своего состава МН и СММ способны воздействовать на различные уровни регуляции, а также влиять на тонус гладкомышечных клеток, следствием чего является увеличение трансваскулярного транспорта (Малахова М.Я., Кузьмин С.Ю., 1989). В экспериментальных исследованиях при ингаляции сероводородсодержащего газа в зависимости от концентрации и степени выраженности токсического отека легких отмечается нарастание эндогенной интоксикации организма, обусловленной повышением концентрации олигопептидов как в плазме крови (до 30%), так и в эритроцитах (до 27%). Существенное повышение их наблюдается и в БАЛЖ, что, очевидно, связано с увеличением легочной проницаемости.

Одним из разделов работы являлось определение активности ряда ферментов для диагностики сероводородной интоксикации. Были выбраны следующие ферменты: аланин-аминотрансфераза, альдолаза, лактат-дегидрогеназа, щелочная фосфатаза, аспартат-аминотрансфераза и кислая фосфатаза данные приведены на рис.4.

£

ЛДГ1

ЩФ

□ Н2Э 600 ■ Н2Э 300

□ ППСГАМ 600

□ ППСГАМ 300

-го О 50 100 150 200 250 300 350 400

Рис. 4. Изменения уровней различных ферментов при токсическом отеке легких, вызванного ингаляцией ППСГАМ и чистого сероводорода в различных концентрациях (в % к контролю) обозначения: Ал-АТФ - аланин-аминотрансфераза, Ал - альдолаза, ЛДГГ - лактат-дегидрогеназа, ЩФ - щелочная фосфатаза, Ас-АТФ - аспартат-аминотрансфераза, КФ - кислая фосфатаза.

Наибольшие и достоверные изменения обнаружены при исследовании активности альдолазы при действии ППСГАМ в концентрации 300 мг/м3 по сероводороду и чисмтого сероводорода. Изменения кислой фосфатазы имели значительные изменения только в одном случае (при ингаляции ППСГАМ в концентрации 600 мг/м3 по сероводороду), что снижает диагностическую ценность этого фермента при определении степени интоксикации

Таким образом, показано, что при всех воздействиях в плазме крови наблюдается выход цитоплазматических ферментов, характеризующих повреждение биологических мембран и, в первую очередь, печени. В то же время не обнаружено зависимости степени выраженности показателей от дозы примененного агента. Вероятно отечные процессы могут приводить к парадоксальному эффекту, когда меньшая концентрация ППСГАМ обладает большим биологическим эффектом. Отмечено, что наиболее информа-

тивным показателем, отражающим поражение животных серово-дородсодержащим газом является фермент альдолаза.

Исследование активности НАДФН- и аскорбат-зависимых реакций перекисного окисления липидов (ПОЛ) показало, что обе реакции активируются при ингаляции ППСГАМ и чистого сероводорода. Причем в случае НАДФН-зависимого ПОЛ максимальный подъем активности наблюдается при ингаляции животными сероводорода, а в случае воздействия высоких концентраций природного газа наблюдается снижение активности ферментативной реакции ПОЛ. Аскорбат-зависимая реакция ПОЛ активируется при введении низкой концентрации ППСГАМ и чистого сероводорода. Полученные результаты говорят об активации процессов перекисного окисления липидов мембран микросом клеток печени. В то же время прооксидантное действие сульфгидрильных соединений не известно. Полученные результаты позволяют предположить, что Б2'-анионы или их метаболиты могут использоваться в качестве доноров электронов для реакции ПОЛ. Вместе с тем анализ литературы показывает, что в мембранах микросом отсутствует какой-либо фермент способный катализировать окисление Б2' аниона до 502'з или ЗО2'^. В тоже время известно, что цитохром Р450, метаболизируя ряд соединений (ССЦ и др.) способен активировать процессы перекисного окисления липидов за счет активных радикалов, образующихся ферментативно из жирорастворимых субстратов. При этом кроме ПОЛ, наблюдается инактивация самих молекул цитохрома Р450 и появление неактивных форм гемопротеида, что может служить доказательством участия цитохрома Р450 в метаболизме Б2"анионов.

Высокий токсический эффект наблюдался при воздействии газовых смесей ППСГАМ и чистого сероводорода на монооксиге-назную систему печени. Отмечено увеличение коэффициента инактивации цитохрома Р450 за счет одновременного снижения цитохрома Р450 и увеличения в 3,4 раза цитохрома Р420 Одновременно отмечается возрастание цитохрома Ь-5 (на 17%), активность НАДФ-цитохром-с-редуктазы существенно не менялась.

Как свидетельствуют полученные данные в динамике развития токсического отека легких значительно нарушается баланс биогенных аминов. Исследование симпатико-адреналовой системы показало резкое усиление ее активности в начальный период ингаляции природного газа с постепенным истощением резервов в стадии окончательного формирования токсического отека легких. Полученные данные соответствуют имеющимся представлениям о роли симпатико-адреналовой системы при стрессовых ситуациях

(Андреева С.И., Кобкова И.М., 1970), но они представляли интерес в порядке сопоставления с состоянием других медиаторных систем при отравлении сероводородсодержащим природным газом.

Исследование характера холинергических процессов на фоне развития токсического отека легких проводилось у тех же животных, у которых определяли адреналиноподобные вещества. Отмечено нарастание уровня ацетилхолина, причем достоверные изменения этого показателя отмечались уже через 15 минут от момента вдыхания газовой смеси, достигали максимальных значений к 1 часу наблюдения и поддерживались на этом уровне вплоть до конца наблюдения (рис. 5).

Рис. 5 Изменение уровней ацетилхолина (АХ), холинэстеразы плазмы (ХЭПЛ) и эритроцитов (ХЭэр) на фоне развития токсического отека легких ( данные приведены в % к контролю).

Вместе с тем противоположной направленностью характеризовались изменения уровней холинэстеразы плазмы (ХЭПЛ) и эритроцитов (ХЭэр). Максимальное снижение этих показателей отмечалось ко второму часу наблюдения (ХЭПЛ - 4,3 раза, ХЭэр -2,3 раза), что указывает на холинотропный эффект сероводород-содержащего газа.

Учитывая то, что серотонин поддерживает вегетативное равновесие в организме, была изучена динамика изменений концентрации серотонина и активности моноаминоксидазы на фоне развития токсического отека легких. Выявлено, что изменение концентрации серотонина крови и моноаминоксидазы протекают по однотипной схеме и соответствуют сдвигам холинергических реакций. Так, концентрация серотонина в крови, начиная с 5 мину-

-1Ш

ХЭт

ты ингаляции природного газа, повышалась, достигая достоверных цифр к 30 минуте наблюдения; максимальные значения этого показателя регистрировались к концу 2 часа наблюдения. Активность моноаммноксидазы снижалась на протяжении всего периода формирования токсического отека легких в 4,3 раза.

Аналогичная динамика была прослежена и со стороны системы гистамин-диаминоксидаза: значительное нарастание уровня гистамина при параллельном снижении катаболизирующего фермента - диаминоксидазы при воздействии ППСГАМ.

Таким образом, при ингаляции ППСГАМ патологический процесс интенсифицируется, указанные выше нарушения лавинообразно нарастают, принимая черты острого легочного повреждения. Затруднение транспорта газов по дыхательным путям обусловлено рядом причин: нарушением центральных механизмов дыхания, работы дыхательных мышц и бронхиальной проходимости. В дальнейшем вентиляция может быть нарушена за счет отека слизистой бронхов, нарушения эластичности легочной ткани, заполнения просвета бронхов секретом и отечной жидкостью. Поскольку сдвиги в системе трансваскулярного транспорта жидкости и плазменных компонентов с развитием гипергидратации легких выходят на лидирующее место, они влекут за собой нарушения диффузии Ог и СОг- При этом в силу меньшей растворимости кислорода раньше страдает оксигенация крови. Присоединяющиеся циркуляторные нарушения, а также изменение функциональных свойств гемоглобина на фоне развивающейся альвеолярной гиповентиляции ведут к утяжелению процесса. Определенное значение в возникновении токсического отека легких могут иметь избыток ионов натрия в отечных легких, спазм посткапиллярного отдела микроциркуляторного русла, выброс в кровь биологически активных веществ, среднемолекулярных пептидов, продуктов ПОЛ, образовавшихся при повреждении легких. Повышение проницаемости кровеносных капилляров ведет к ин-терстициальному и внутриальвеолярному отеку. Накопление жидкости в интерстиции и альвеолах, а также коллапс бронхиол ведут к снижению растяжимости легочной ткани и нарушению вентиляции. Отношение вентиляция/перфузия изменяется, что обусловливает нарастающую гипоксию, таким образом замыкается "порочный круг". По всей вероятности на ранних и поздних стадиях формирующегося токсического отека легких ведущая роль принадлежит разным механизмам. Из этого вытекает целесообразность и возможная направленность поиска путей повышения

резистентности организма при развитии отека легких, возникающего при ингаляции ППСГАМ.

Для изучения эффективных мер профилактики токсического отека легких использовались следующие группы препаратов:

1. антигипоксанты, способствующие образованию АТФ анаэробным путем и гипероксическая среда;

2. препараты, снижающие уровень эндогенной интоксикации;

3. вещества, оказывающие влияние на адренергические процессы;

4. средства, оказывающие влияние на центральные звенья рефлекторных реакций;

5. средства, действующие на холин-, гистамин- и серотони-нергические процессы.

При использовании фармакологических препаратов для профилактического действия в качестве критериев использовались тесты на продолжительность жизни, выживаемость, а также на наличие и степень выраженности отека легких. В отдельных сериях экспериментов исследовались параметры изменения рН и газового состава крови.

Использование фруктозо-1,6-дифосфата, активировавшего гликолитические процессы во время гипоксии и гипероксической смеси давало существенное снижение степени выраженности отека легких, увеличение продолжительности жизни животных в 2,4 и 2,2 раза соответственно.

Позитивный эффект был получен при использовании в качестве протектора при ингаляции ППСГАМ энтеросорбента - по-лифепана (в плазме - МН и СММ остаются такими же, как в контрольной группе и соответственно этому рОг снижается у этих животных только на 7,3%, в то время как при токсическом отеке легких без полифепана то же снижение рОг в плазме составляет 36,4%). Кроме того, однократная дача сорбента оказала существенное влияние на динамику показателей содержания биогенных аминов в крови животных, подверженных токсическому воздействию. Продолжительности жизни в этой группе животных возрасла в 1,9 раза, выживаемости в 2,3 раза, СОлег составил 18%.

Блокада а- и (3-адренергических структур оказывала негативное влияние на устойчивость организма к острому отравлению ППСГАМ, проявлением чего служило сокращение продолжительности жизни, выживаемости и степени выраженности токсического отека легких. В еще большей степени резистентность организма понижалась при активации симпато-адреналовой системы сим-

патомиметиком - эфедрином. Симпатолитик - рауседил снижал степень выраженности токсического отека легких и увеличивал продолжительность жизни животных при ингаляции природного газа, хотя этот эффект может быть частично обусловлен седа-тивным действием препарата.

Использованный препарат - этамунал натрия, ослабляя рефлекторные вегетативные реакции, значительно повышал резистентность животных к возникновению токсического отека легких.

Выраженный профилактический эффект в вохникновении токсического отека легких был получен при ингибировании атропином процессов, осуществляющихся через М- и Н-холинореактивные системы. Изолированная блокада центральных М-холинореактивных структур также увеличивала продолжительность жизни животных, выживаемость и снижение отечности легких. В отличии от этого блокада Н-холинореактивных структур вызывала понижение резистентности к действию природного газа. Следует отметить развитие выраженного отека легких и резкое сокращение продолжительности жизни при активации холинореактивных структур карбахолином. Сопоставление этих данных позволяет считать, что реализация повреждающего действия ППСГАМ в значительной степени связана с холинореактив-ными структурами.

Патогенетически обоснованным следует считать применение средств, блокирующих рецепторные аппараты холин-, серотонин-и гистаминергических структур. С этой целью были исследованы реактиватор холинэстеразы, кетансерин - антисеротониновый и фенкарол - антигистаминный препараты. Отмечен четкий профилактический эффект каждого из них, а комбинированное их применение давало наиболее выраженную картину повышения резистентности при ингаляции сероводородсодержащего газа, сравнимую по исследуемым показателям с контрольными животными.

ВЫВОДЫ

1. В результате комплексного исследования влияния на организм различных концентраций природного сероводородсодержаще-го газа выявлены эколого-физиологические механизмы развития отека легких, разработаны экспериментально обоснованные кор-регирующие средства. Установлено, что при ингаляции природного газа возникает нарушение проницаемости гистогематических барьеров и, в первую очередь, аэрогематического и гематоэнцефа-лического. Экспериментально обоснована модель токсического отека легких.

2. Выявлена зависимость "доза-эффект" повреждающего действия природного газа от концентрации в нем сероводорода и времени ингаляции. Показано, что 2 часовая ингаляция животными воздушно-газовой смеси промышленного природного серово-дородсодержащего газа Астраханского месторождения в концентрациях 300, 600 мг/м3 по сероводороду вызывает развитие отека легких, а вдыхание более высоких его концентраций (800 и 1000 мг/м3 по сероводороду в течение 0,5 - 1 час) проявляется выраженным нейротоксическим эффектом, выражающимся в раннем возникновении терминального дыхания, генерализованных судорог и высокой степенью летальности еще до развития токсического отека легких.

3. Сравнительное изучение состояния гистогематических барьеров различных органов и тканей (легкие, головной мозг, печень, селезенка, кишечник и др.) показало неодиковое повышение их проницаемости на фоне токсического отека легких. Обнаруженные нарушения наиболее выражены в легких, структурах головного мозга и надпочечниках, то есть именно тех органов, которые наиболее подвержены действию как сероводородсодер-жащего газа, так и гипоксии, формирующейся у отравленных животных. Перераспределение жидкости в фазу развития отека легких идет за счет выхода ее в первую очередь из крови, кожи и кишечника.

4. Установлено, что ингаляция высоких концентраций природного газа приводит к выраженным структурным нарушениям аэрогематического барьера: развивается тотальный отек эндоте-лиальных клеток, образуются крупные "парусообразные" выпячивания в просвет альвеолы, отмечаются участки деструкции эндо-телиальных клеток, на месте которых остается масса, содержащая большое количество осмиофильных гранул, страдает сурфактант-ная система легких. На заключительной стадии отека большая

часть альвеол оказывается заполненной белками плазмы, форменными элементами крови, поврежденными альвеолоцитами.

5. Развитие токсического отека легких, вызванного ингаляцией природного сероводородсодержащего газа, сопровождается глубокими нарушениями функции внешнего дыхания и газообмена, приводящими к прогрессирующему уменьшению вентиляции легких, нарушению структуры дыхательного цикла, появлению патологических форм дыхания, развитию бронхоспазма, гиперпродукции слизи бронхиальными железами с последующим снижением проходимости бронхов, дисателектазами. Гемодинамические изменения проявляются в виде первоначального резкого повышения давления в сосудах большого и малого кругов кровообращения, сменяющегося быстрым его снижением и уменьшением объемной скорости кровотока в нижнедолевой легочной артерии.

6. В процессе ингаляции природного сероводородсодержащего газа формируется токсическая гипоксия. В первой фазе она обусловлена легочной недостаточностью и ранними циркулятор-ными расстройствами; во второй - существенное значение приобретают нарушения функциональных свойств гемоглобина и формирование условий, препятствующих образованию оксигемогло-бина; в третьей, заключительной фазе, присоединяется снижение способности тканей утилизировать кислород. На каждом этапе отравления природным газом гипоксия является смешанной и обусловлена совокупностью различных механизмов. Профилактическое применение антигипоксантов, способствующих образованию АТФ анаэробным путем, и гипероксическая среда оказывают выраженный протективный эффект в развитии токсического отека легких.

7. Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что в патогенезе развития токсического отека легких при остром отравлении природным сероводородсодержащим газом Астраханского месторождения определяющее значения имеют следующие механизмы: прямое гистотоксическое действие агрессивных компонентов природного газа, резкое повышение проницаемости гис-тогематических барьеров, нарушение процессов газообмена в легких, уменьшение связывания кислорода гемоглобином и сдвигом его диссоциации влево, гиперкапния в артериальной и венозной крови, некомпенсированный ацидоз, избыток в крови средне-молекулярных пептидов, биологически активных веществ, снижение уровня сульфгидрильных групп в крови, активация пере-кисного окисления липидов, понижение способности тканей утилизировать кислород, повышение уровня натрия в легочной тка-

ни. Сочетание этих причин и условий приводит к резкому нарушению микроциркуляции с последующим развитием отека легких.

8. В динамике развития токсического отека легких при ингаляции ППСГАМ обнаружены существенные нарушения медиатор-ного обмена: первоначальная активация симпато-адреналовой системы с постепенным истощением ее резервов в период окончательного формирования отека легких. В противоположность этому максимальная активность холинергической системы отмечается именно в этот период. Такие, ранее не описанные нарушения, являются одним из важнейших звеньев в механизме развития токсического отека легких при ингаляции сероводородсодержаще-го газа. В связи с этим очевидна необходимость целенаправленной коррекции сдвигов вегетативной регуляции. Экспериментальное ограничение функциональной активности симпато-адреналовой системы и холинореактивных рецепторов в ранний период интоксикации при отравлении природным сероводородсо-держащим газом существенно повышает продолжительность жизни животных и снижает степень выраженности отека легких.

9. Нарушение недыхательной функции легких при ингаляции сероводородсодержащего природного газа приводит к выраженным изменениям регуляции и освобождения биологически активных веществ при одновременном ингибировании их ферментов. В результате этого создаются высокие концентрации биогенных аминов в альвеолярных капиллярах, что приводит к расстройству микроциркуляции в легких и выраженному повышению сосудистой проницаемости. Фармакологическая блокада холин-, серото-нин- и гистаминергических рецепторов на фоне токсического отека легких, вызванного ингаляцией сероводородсодержащего газа, снижает степень их отечности и увеличивает выживаемость животных в 2 - 3 раза.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ

ДИССЕРТАЦИИ

1. Физиолого-гигиеническая оценка условий труда рабочих, занятых бурением газовых скважин вахтовым методом в условиях жаркого климата// Тез. Астраханского государственного медицинского института им. A.B. Луначарского.- Астрахань, 1985.-С.22-23. (соавт. В.И. Бойко, И.П. Гаранина, П.П. Прошина, Ю.И. Дайхес, C.B. Завгороднева, A.A. Духовская).

2. Изучение механизмов расстройств дыхания,сердечнососудистой и нервной систем при остром воздействии природного

газа Астраханского месторождения / / Проблемы изучения, охраны и рационального использования природных ресурсов Вол-го-Ахтубинской поймы и дельты реки Волги.-Астрахань. 1989,- С. 160 - 161 (соавт. Э.Б. Великанов, В.Ю. Шур).

3. К механизму развития токсического отека легких при отравлении природным газом с высоким содержанием сероводорода// IV Всесоюзный съезд патофизиологов " Нарушение механизмов регуляции и их коррекция".- Кишинев, 1989.- т. 3.- С. 1127.

4. К вопросу о влиянии природного газа Астраханского месторождения на сурфактантную систему легких крыс// Сб. науч. трудов АГМИ.- Астрахань, 1989,- С.7-8.

5. Влияние природного газа с высоким содержанием сероводорода на сурфактантную систему легких крыс// Тез. докл. Все-союз. науч.-практич. конф. "Экология и воздействие природного газа на организм".- Астрахань, 1989,- С. 28.

6. Об участии тиоловых групп в механизме нарушения проницаемости альвеолярно-капиллярной мембраны// Тез. докл. обл. науч.-практ. конф. сотрудников мед. ин-та и врачей Астраханской обл.-Астрахань, 1990.-С.34.(соавт. М.Н. Салихов).

7. О роли сульфгидрильных групп в развитии токсического отека легких// Всесоюзн. научн. конф. "Экстрем-90".- Москва, 1990,- С.129-131.

8. К механизму токсического отека легких при ингаляции промышленного природного сероводородсодержащего газа Астраханского месторождения (ППСГАМ)/ / 2-ой Всесоюзный конгресс по болезням органов дыхания. - Челябинск, 1991,- № 1317.

9. Воздействие сероводородсодержащего газа на ультраструктуру головного мозга крыс// Сб.'."Влияние антропогенных факторов на морфогенез и структурные преобразования органов".-Астрахань, 1991. С.155. (соавт. А.К. Маслов).

10. On SH-group state in toxic pulmonary edema// Constituent Congress International Society for Pathophysiology.-Moscow, 1991,- P. 145.

11. Морфофункциональная характеристика аэрогематического барьера легких у крыс при дыхании газовыми смесями с высоким содержанием сероводорода// Морфология .- 1992.- 102, № 5,- С. 120 - 129 (соавт. М.М. Середенко, Е.В. Розова, Э.Б. Великанов).

12. Влияние сероводородсодержащего газа АГКМ на структурные преобразования ЦНС и легких//Тез. докл. XI съезда анатомов, гистологов и эмбриологов.-Смоленск, 1992.-С.38. (соавт. А.Е. Лазько, Р.И. Асфандияров, А.К. Маслов и др.).

13. Влияние на дыхание и кровообращение природного серо-водородсодержащего газа / / Бюлл. эксперим. биол. и мед. -1993,- № 7.- С.35 - 38 (соавт.В.А. Сафонов, И.А. Тараканов, Э.Б. Великанов).

14. Изменение дыхания и кровообращения при ингаляции воздушных смесей с летальными и сублетальными концентрациями природного сероводородсодержащего газа / / Бюлл. эксперим. биол. и мед.- 1993.- №7.- С. 25 - 29 (соавт. В.А. Сафонов, И.А. Тараканов, Э.Б. Великанов).

15. Ультраструктурные изменения легких крысы при остром воздействии природным сероводородсодержащим газом Астраханского месторождения //Тез.докл. науч.-практ. конф.: "Влияние антропогенных факторов на структурные преобразования органов, тканей, клеток человека и животных."- Саратов, 1993.- Часть IV,-С. 73 ( соавт. М.М. Середенко, Е.В. Розова, Э.Б. Великанов).

16. Субмикроскопическая организация клеточных элементов коры головного мозга крыс после воздействия экстремальными концентрациями природного сероводородсодержащего газа/ / Тез.докл. науч.-практ. конф.: "Влияние антропогенных факторов на структурные преобразования органов, тканей, клеток человека и животных."- Саратов, 1993,- Часть I.- С. 112 (соавт. А.К. Мас-лов, Э.Б. Великанов).

17. Электронно-цитохимическая характеристика структур продолговатого мозга крыс при ингаляции воздушных смесей с природным сероводородсодержащим газом / / Тез. докл. науч.-практ. конф. "Влияние антропогенных факторов на структурные преобразования органов, тканей, клеток человека и животных".-Саратов, 1993,- Часть 1.- С. 88 . (соавт. А.К. Маслов, Э.Б. Великанов).

18. О фармакологической коррекции острых отравлений сероводородсодержащим природным газом / /Медицинские технологии.-1993.- № 2,- С. 8 - 9 ( соавт. A.A. Резаев, Э.Б. Великанов).

19. Реакция кардиореспираторной системы на ингаляции газовых смесей с сублетальными концентрациями природного газа с высоким содержанием сероводорода // Тез.докл. науч.-практ. конф.: "Проблемы охраны здоровья и социальные аспекты освоения газовых месторождений России",- Астрахань, 1993,- С. 40 (соавт. В.А. Сафонов, Э.Б. Великанов)

20. Динамика показателей некоторых биологически активных веществ на фоне острого отравления Астраханским промышленным сероводородсодержащим газом / /, Тез. докл.науч.-практ. конф.- "Проблемы охраны здоровья и социальные аспекты освое-

ния газовых месторождений России". Астрахань, 1993.-С.40 (соавт. А.Д.Стемпковский, Э.Б. Великанов).

21. Изменение уровня тканевого дыхания при воздействии Астраханским природным сероводородсодержащим газом / / Республиканская науч.конф. посвящ. 95-летию со дня рождения М.В. Сергиевского.- Самара, 1993.- С. 19 - 21 (соавт. А.В Карякин, Э.Б. Великанов).

22. Гипоксия в условиях ингаляции высоких концентраций промышленного природного сероводородсодержащего газа / / Республиканская науч.- конф., посвящ.95-летию со дня рождения М.В. Сергиевского,- Самара. 1993.- С. 21 - 26 (соавт. М.М. Сере-денко, Э.Б. Великанов).

23. Реакция кардиореспираторной системы на интоксикацию сероводородсодержащим газом// Республиканская науч.- конф., посвящ.95-летию со дня рождения М.В. Сергиевского,- Самара. 1993,- С. 26 - 28 (соавт. В.А. Сафонов, Э.Б. Великанов).

24. Характеристика пневмопатий и их генез при остром отравлении природным газом с высоким содержанием сероводорода/ / 4 Национальный конгресс по болезням органов дыхания.-Москва,1994.-№ 1150( соавт. Г.А. Трубников, В.Э. Вальтер, A.A. Резаев, Л.Д. Давыдова, М.Н. Орлов).

25. Изменения печени при воздействии природного сероводородсодержащего газа Астраханского газоконденсатного меторож-дения//Тр. Астраханской мед. акад-"Эколого-медицинские аспекты адаптации",- Астрахань, 1996.T.II. (XXVI). С. 97-102. (соавт. H.H. Евлашева. Б.Н. Левитан, А.Э. Васильев)

26. Токсическое действие сероводородсодержащего газа на дыхательную систему// Тр. Астраханской мед. акад. "Эколого-медицинские аспекты адаптации",- Астрахань, 1996.- Т. И.(XXVI). С. 128-145. (соавт. И.Н.Полунин).

27. Изменение гемодинамических показателей при однократном остром воздействии природного газа с высоким содержанием сероводорода// Тр. Астраханской мед. акад."Эколого-медицинские аспекты адаптации". Астрахань, 1996,- T.III.(XXVII). - С. 111-121.(соавт. И.Н. Полунин).

28. К вопросу о моделировании эколого-патологического состояния - токсического отека легких// Тр. Астраханской мед. акад. "Эколого-медицинские аспекты адаптации". Астрахань, 1996.- T.III.(XXVII). - С. 121-135.

1. Способ определения проницаемости аэрогематического барьера с одновременным выявлением аргирофильных волокон/ / Удостоверение на рационализаторское предложение .Астрахань, 1988,- № 865 (соавт.Р.А. Зумеров, Л.Г. Сентюрова).

2. Способ обработки микропрепаратов при окраске // Удостоверение на рационализаторское предложение.- Астрахань, 1988.- № 880 (соавт. P.A. Зумеров, Л.Г. Сентюрова, С.А. Азарян).

3. Устройство для изготовления гистологических срезов / / Удостоверение на рационализаторское предложение,- Астрахань, 1988.- № 881 (соавт. А.А Шипилов, Р.А.Зумеров, Л.Г. Сентюрова).

Тризно Николай Николаевич "Эколого-физиологические механизмы токсического отека легких при ингаляции сероводородсодержащего газа"

Анализ совокупности полученных данных свидетельствует о том, что в развитии токсического отека легких при ингаляции промышленного природного сероводородсодержащего газа Астраханского месторождения определяющую роль играют следующие механизмы: развитие дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточности, нарушение функциональных свойств гемоглобина, прямое гистотоксическое действие агрессивных компонентов природного газа, резкое повышение проницаемости гистогематических барьеров, гиперкапния в артериальной и венозной крови, некомпенсированный ацидоз, нарастание эндогенной интоксикации, падение уровня ЭН-групп в крови, активация перекисного окисления липидов, увеличение содержания натрия в легочной ткани.

Впервые получены данные об особенностях метаболизма биологически активных веществ в динамике развития токсического отека легких, указывающие на их существенную роль в механизме реализации сероводородсодержащего газа на организм.

Наиболее перспективными для клинического испытания в профилактике развития отека легких, вызванного ингаляцией ППСГАМ, следует считать комбинированное применение блока-торов холин-, серотонин- и гистаминергических рецепторов, реак-тиватора холинэстеразы, антигипоксантов и знтеросорбентов.

TRIZNO NIKOLAY NIKOLAEVICH ECOLOGICAL AND PHYSIOLOGICAL MECHANISMS OF TOXIC LUNG OEDEMA IN INHALATION OF SULPHAR-HYDROGEN GASES.

The analysis of received data in complex combination shows that the development of toxic oedema of the lungs in inhalation of industrial natural sulphur-hydrogen gases Astrakhanian Region is connected with the determinative role of the following factors: the development of respiratory and cardio-vascular insufficiency, the disturbance of functional features of hemoglobin, the direct histotoxic action of agressive components of the natural gas, the sharp increase of permeability of histohematic bariers, hypercapnia in arterial and venous blood, noncompensated acidosis, increase of endogenic intoxication, decrease of level of SH-group in blood, activation of overacid lipid acidity, increase of sodium content in pulmonary tissue.

For the first time there were received the data about metabolic peculiarities of active substances in dynamic development of toxic lung oedema which prove their signicant role in realization of sulphur-hydrogen gas on the organism.

The most perspective thing in this case is the combinative usage of block choline-, serotonin- and histominegetic receptors, reactivator - cholin-esnerase, antihypoxants and enterosorbents.