Экспериментальное исследование механизмов снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

Шефер, Тимур Васильевич

Диссертации по медицине → Токсикология

Автореферат и диссертация по медицине (14.00.20) на тему:Экспериментальное исследование механизмов снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

ДИССЕРТАЦИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

Шефер, Тимур Васильевич Санкт-Петербург 2005 г.

Ученая степень: кандидата медицинских наук

ВАК РФ: 14.00.20

Автореферат диссертации по медицине на тему Экспериментальное исследование механизмов снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

На правах рукописи

ШЕФЕР Тимур Васильевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ СНИЖЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА ОРГАНИЗМОМ ПРИ БАРБИТУРАТНОЙ КОМЕ

14.00.20 - токсикология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова.

Научный руководитель:

доктор медицинских наук профессор Ивницкий Юрий Юрьевич Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук профессор Головко Александр Иванович доктор медицинских наук профессор Баринов Владимир Александрович

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский Научно-исследовательский институт скорой помощи имени И.И. Джанелидзе

Защита диссертации состоится_марта 2005 года в 73 часов на заседании

диссертационного совета Д 215.002.11 при Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова (194044, Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6).

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова.

Автореферат разослан "_" января 2005 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук профессор

Ищенко Борис Ионович

кЬЧ5Ч

Актуальность. Кома - состояние крайнего угнетения неврологических функций, сопровождающее различные экстремальные воздействия на организм. Она почти всегда предшествует смерти и тесно связана с её непосредственными причинами. Поэтому раскрытие механизмов комы - ключ к повышению эффективности реанимации при поражениях различной природы. В той мере, в какой эти механизмы неспецифичны, изучение комы любой этиологии актуально в теоретическом отношении.

Весьма важна проблема комы и в лечении острых интоксикаций веществами седативного-гипнотического действия, в том числе барбитуратами, столетие медицинского применения которых исполнилось в 2003 году. Именно высокий риск развития комы при передозировках барбитуратов послужил одной из главных причин постепенного перехода от них к менее эффективным, но более безопасным снотворным препаратам. В анестезиологической практике барбитураты сохранили роль основной группы средств общей внутривенной анестезии. Поэтому изучение барбитуратной комы актуально также в практическом отношении.

Клинические проявления барбитуратной комы всегда включают

(а) глубокое угнетение функций центральной нервной системы (ЦНС) и

(б) уменьшение интенсивности энергетического обмена (проявляющееся, в частности, снижением температуры тела и потребления кислорода организмом). Хотя связь между этими явлениями кажется вполне вероятной, о характере этой связи существуют взаимоисключающие представления.

С одной стороны, снижение интенсивности энергетического обмена рассматривается как следствие уменьшения энергетических потребностей организма в условиях крайнего торможения неврологических функций [Smith A.L., 1977; Papas T.N. et al., 1981; Guo J. et al.; 1995; Hoffman W.E. et al., 1998]. С другой стороны, высказывается мнение о том, что сами энергетические потребности при барбитуратной коме не удовлетворяются полностью вследствие нарушения внешнего дыхания [Ducati A. et al.; 1981, Аничков C.B., 1982] и гемодинамики [Pierce Е.С. et al., 1962; Морева Е.В. и соавт., 1975; Sokoll M.D. et al., 1980; Feustel P.J. et al., 1981]. Одно из возможных объяснений такого противоречия могло бы состоять в том, что факторы, лимитирующие доступность для организма свободной энергии, не одинаковы при барбитуратном наркозе различной глубины (в том числе и при коме различной степени). Закономерная смена лимитирующих факторов вероятна не только при возрастании дозы барбитурата, но и в динамике интоксикации - в зависимости от фазы наркотического эффекта.

Очевидно, что наиболее эффективными и безопасными являются именно те терапевтические мероприятия, которые направлены на факторы, лимитирующие уровень жизнеобеспечивающих функций.

Одним из ключевых показателей, характеризующих интенсивность обмена веществ, является интенсивность потребления кислорода организмом. Это связано с тем, что реакции переноса электронов на кислород более чем на 90 % обеспечивают ресинтез АТФ в человеческих клетках [Ленинджер А., 1985; Самойлов В.О., 1986], а расход кислорода является надёжным показателем энергетических затрат организма, составляя примерно 0,2 л на 1 ккал [Коган А.Б. и соавт., 1954]. С участием молекулярного кислорода получается практически вся свободная энергия, обеспечивающая постоянство температуры тела [Скула-чёв В.П., 1962].

Вследствие тесной связи с энергетическим обменом, а также благодаря простоте и высокой точности измерения, высокой чувствительности к изменениям функционального состояния организма, интенсивность потребления кислорода представляется информативным показателем в исследовании патогенеза барбитуратной комы. Поэтому вызывает удивление тот факт, что феномен снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме остаётся мало изученным. В частности, не исследована роль системы массопереноса кислорода в изменениях его потребления при введении барбитуратов в полном диапазоне наркотических доз (а не только в летальных дозах), неясна роль хорошо известного биохимикам прямого действия барбитуратов на дыхательную цепь в депрессии газообмена на уровне целостного организма. Поэтому определение факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом при различном по глубине наркотическом действии барбитуратов, представляется актуальной научной задачей.

Понятно, что необходимость в коррекции потребления кислорода может существовать лишь в тех случаях, когда возникает дефицит необходимой организму свободной энергии (наиболее яркими его проявлениями служат критическое снижение температуры тела и агональное состояние). Следующим шагом после констатации энергетического дефицита должно стать выявление фактора, лимитирующего снабжение организма свободной энергией. Известно, что в этом качестве при барбитуратной коме могут выступать процессы, обеспечивающие массоперенос кислорода в организме - ритмическая активность дыхательного центра, лёгочная вентиляция и кровообращение.

Угнетение барбитуратами газообмена может быть обусловлено нарушением способности тканей экстрагировать из крови кислород в количестве, необхо-

димом для полного удовлетворения энергетических потребностей. В этом случае ведущий механизм снижения теплопродукции и других потенциально летальных биоэнергетических нарушений, характерных для барбитуратной комы, первично возникает на клеточном уровне. Поэтому следующей актуальной научной задачей в проблеме барбитуратной комы является оценка состояния тканевых механизмов утилизации кислорода при введении барбитуратов в комато-генных дозах. На этой основе необходимо определить условия, при которых коррекция тканевых механизмов утилизации кислорода препятствует снижению температуры тела и летальному исходу при барбитуратной коме, а также предложить пути такой коррекции.

Цель исследования: на основе выявления факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом, сформулировать предложения по метаболической коррекции температуры тела и уменьшению летальности при барбитуратной коме.

В ходе исследования предполагалось решить следующие задачи:

1. Разработать экспериментальные модели, обеспечивающие возможность выявления факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом, в различных интервалах диапазона наркотических доз барбитуратов.

2. Определить факторы, лимитирующие потребление кислорода организмом, в различных интервалах диапазона наркотических доз барбитуратов.

3. Исследовать влияние коматогенных доз барбитуратов на состояние тканевых механизмов утилизации кислорода у экспериментальных животных.

4. Оценить влияние средств метаболической коррекции потребления кислорода организмом на температуру тела и выживаемость экспериментальных животных при моделировании барбитуратной комы.

Научная новизна. Впервые показано, что в пределах диапазона наркотических доз барбитуратов имеет место закономерная смена факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом. При барбитуратном наркозе, не сопровождающемся гибелью животных, потребление кислорода лимитировано уровнем функциональной активности ЦНС. При большей глубине барбитурат-ного наркоза у животных, имеющих ритмичное дыхание, потребление кислорода лимитировано субстратным пулом цикла Кребса, а у животных, имеющих периодическое дыхание - массопереносом кислорода из атмосферы в ткани. Впервые обнаружено развитие гипераммониемии у крыс при барбитуратной

коме, а также установлено, что этот феномен на !/з определяет снижение потребления кислорода организмом при интоксикации тиопенталом натрия в дозах, близких к ДД50.

Практическая значимость. Экспериментально обосновано применение препаратов, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса в тканях организма, для профилактики критического падения температуры тела и для снижения летальности при барбитуратной коме.

Реализация результатов исследования. Рекомендации, разработанные на основе полученных в ходе диссертационного исследования данных, используются в научной работе и учебном процессе на кафедре военной токсикологии и медицинской защиты Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Фактором, лимитирующим потребление кислорода организмом после введения барбитуратов в сублетальных наркотических дозах, является уровень функциональной активности центральной нервной системы. После введения барбитуратов в потенциально летальных дозах при сохранении ритмичного дыхания потребление кислорода организмом лимитировано пулом интермедиатов цикла Кребса, а на фоне развития периодического дыхания - массопереносом кислорода.

2. При барбитуратной коме имеет место гиперамммониемия, в среднем на '/з определяющая снижение потребления кислорода организмом при интоксикации тиопенталом натрия в дозах, близких к ЛД50.

3. Терапевтическое применение препаратов, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса, позволяет замедлить снижение температуры тела и повысить выживаемость при барбитуратной коме.

Апробация работы. Результаты исследования были представлены на Всеармейской научно-практической конференции "Военная профилактическая медицина. Проблемы и перспективы" (Санкт-Петербург, 2002), научно-практической конференции "Медико-гигиенические аспекты обеспечения работ с особо опасными химическими веществами" (Санкт-Петербург, 2002), Российской научной конференции "Медико-биологические проблемы противолучевой и противохимической защиты" (Санкт-Петербург, 2004).

Публикации. По теме исследования опубликовано 8 научных работ.

Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 137 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, главы собственных результатов, обсуждения, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. В диссертации приведено 10 таблиц и 28 рисунков. Список литературы содержит 180 библиографических источников, из них 85 отечественных и 95 иностранных публикаций.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проведено на 920 самках крыс-альбиносов массой 150200 г. Животных распределяли на экспериментальные группы случайно; контрольная и экспериментальные группы участвовали в опыте одновременно. Барбитуратную кому моделировали внутрибрюшинным введением тиопентала или амитала натрия (ТН, АН) в дозах 75 или 100 мг/кг, соответственно.

Интенсивность потребления кислорода организмом определяли закрытым камерным методом в аппарате Regnault [Ольнянская Р.П. и соавт., 1959].

Для моделирования гипероксии через респирометрическую камеру (объём 900 мл) с крысой пропускали 9000 мл чистого кислорода.

Для оценки показателей внешнего дыхания - МОД, ЧДД и ДО на фоне наркоза использовали устройство для изучения лёгочной вентиляции (ЛВ) у крыс.

Ректальную и подкожную температуру крыс измеряли ртутным термометром с ценой деления 0,1 °С. Для измерения подкожной температуры крысы делали разрез кожи спины длиной 1 см на уровне задних рёбер перпендикулярно оси позвоночного столба и помещали резервуар термометра под кожу на 3 см в краниальном направлении.

Содержание лимонной кислоты в крови и головном мозгу определяли по цветной реакции с уксусным ангидридом и пиридином [Safran M. et al., 1948]. Концентрацию пировиноградной кислоты в крови определяли колориметрическим методом в реакции с 2,4-динитрофенилгидразином по Фридеману и Хау-гену [Рубин В.И. и соавт., 1980]. Экскрецию аммиака с выдыхаемым воздухом рассчитывали по его накоплению в поглотителе (2 мл 0,01 н. H2S04). Аммиак определяли титрометрически в присутствии индикатора Ташира [Быховская М.С. и соавт., 1966; Shimamoto С. et al., 2000]. Концентрацию аммиака и аммо-

ния (далее обозначаемую как концентрация аммиака) в крови определяли микродиффузионным методом Конвея с последующим обратным ацидометриче-ским титрованием [Смирнова Л.Г. и соавт., 1960]. Содержание мочевины в крови определяли гипобромитным методом в аппарате Коварского [Смирнова Л.Г. и соавт., 1960].

Статистическую оценку результатов исследования производили путём оценки значимости различий среднегрупповых величин с помощью t-критерия Стьюдента для средних арифметических [Рокицкий П.Ф., 1961], U-критерия Вилкоксона-Манна-Уитни, критерия Вилкоксона-Вилкокс и критерия знаков [Лучкевич B.C. и соавт., 1996], оценки значимости межгрупповых различий выживаемости точным методом Фишера [Генес B.C., 1964], оценки связи между измерявшимися признаками [Рокицкий П.Ф., 1961] и определения средней смертельной дозы и её ошибки методом пробит-анализа Литчфилда-Вилкоксона [Беленький М.Л., 1963].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Было установлено, что через 30 мин после введения ТН (75 мг/кг) или АН (100 мг/кг) у крыс наблюдалось снижение интенсивности потребления кислорода в 3,44 или 3,85 раза, соответственно. В течение трёх часов потребление кислорода в среднем не изменялось более чем на 7 % от уровня, достигнутого через 30 мин. Потребление крысой кислорода менее 17 % от исходного уровня всегда сопровождалось её последующей гибелью.

Угнетение газообмена у крыс при барбитуратной коме сопровождалось снижением температуры ядра тела, измеренной в проксимальном отделе прямой кишки, на 5-12 °С. Коэффициент линейной корреляции г между потреблением кислорода и падением ректальной температуры равен 0,82.

Подкожная температура изменялась в той же степени, что и ректальная, что указывает на снижение теплопродукции как на ведущий механизм гипотермии при барбитуратной коме. Практически вся тепловая энергия получается организмом за счёт аэробной стадии катаболизма [Хочачка П. и соавт., 1988]. Поэтому корреляция снижения температуры тела и снижения интенсивности потребления крысами отражает причинную связь между этими эффектами кома-тогенных доз барбитуратов.

Таким образом, тепловое состояние организма при барбитуратной коме у крыс характеризовалось утратой гомойотермии, что было причинно связано с уменьшением интенсивности потребления кислорода организмом.

При изучении роли снижения активности газотранспортных систем как возможной причины нарушения утилизации кислорода организмом при барби-туратной коме установили, что в течение 25-30 мин после введения ТН интенсивность внешнего дыхания значительно уменьшалась: ЧДД снижалась вдвое -со 120-160 мин"1 у интактных животных до 60-80 мин"1. Потребление кислорода организмом к этому времени составляло 27 ± 1 % от исходного уровня.

В течение последующих полутора часов отмечалось дальнейшее угнетение внешнего дыхания: ЧДД и МОД уменьшались в 1,4 раза. В то же время потребление кислорода организмом существенно не изменялось в сравнении с величиной, регистрируемой через 0,5 ч после введения ТН (рис. 1).

У животных, которым через 0,5 ч после ТН вводили сукцинат натрия (СН), тенденция к снижению интенсивности внешнего дыхания в последующие 1,5 ч сохранялась, в то время как потребление кислорода, напротив, увеличивалось в 1,2 раза.

Возможность повышения потребления кислорода введением СН без сопутствующей интенсификации внешнего дыхания, а также уменьшение легочной вентиляции, происходящее без сопутствующего уменьшения потребления кислорода, свидетельствуют о том, что интенсивность внешнего дыхания не лимитирует потребление кислорода организмом при острой интоксикации ТН при условии сохранения ритмичного дыхания.

Однако, фактор, лимитирующий потребление кислорода организмом, при одной и той же дозе барбитурата может быть различным у выживших и погибших животных. Поэтому раздельно для каждой из этих групп была определена динамика показателя, характеризующего соотношение интенсивности внешнего дыхания (МОД) и потребления кислорода организмом (<Зо2)• В спортивной медицине этот показатель называется "дыхательным эквивалентом" и у здоровых людей колеблется в пределах 18 + 30 [Чоговадзе и соавт., 1984].

Средняя величина отношения МОД/<Зо2 у крыс, выживших после введения ТН в дозе 75 мг/кг, не опускалась ниже 10,4, а через 2 ч возросла до 12,4. У крыс, впоследствии погибших, она снижалась на 21 % и к концу второго часа интоксикации составила 8,4. При столь низкой величине МОД/(Зо2 60 % всего кислорода, вдыхаемого крысой, ею поглощалось.

Поскольку даже у спортсменов, организм которых обладает повышенной эффективностью экстракции кислорода из вдыхаемого воздуха, эта доля не превышает 16 %, (рассчитано по данным [Чоговадзе и соавт., 1984]), такое снижение МОД/<Зо2 можно связать лишь с патологическими изменениями внешнего дыхания - в частности, со всегда наблюдавшимся у животных перед гибелью

нарушением ритма дыхания, которое становилось периодическим. Поэтому летальный исход интоксикации у таких крыс был непосредственно обусловлен нарушением внешнего дыхания. В этом случае роль массопереноса кислорода как фактора, лимитирующего потребление кислорода организмом, представляется вполне очевидной.

ЧДЦ

0,5 1 1,5 2

0 0,5 1 1,5

0,5 1 1,5 2

Рис. 1. Влияние сукцината натрия на частоту дыхательных движений (ЧДД), дыхательный объём (ДО), минутный объём дыхания (МОД) и потребление кислорода (С?о2) при барбитуратной коме (М ± т, п = 11). По осям абсцисс -время после введения тиопентала натрия, часы, по осям ординат - ЧДД, мин"1;

ДО, мл/кг; МОД, мл/(кгхмин); С?о2, мл/(кгхмин); —о--№С1; •

СН.

* - различие с контролем значимо, р < 0,05;

+ - различие с уровнем, определённым через 0,5 ч значимо, р < 0,05.

У выживших крыс, напротив, массоперенос кислорода не лимитировал потребление кислорода организмом, поскольку в этой группе средняя величина отношения МОД/<Зо2 на 32 % превышала критическую величину 8,4, при которой животные погибали.

Из приведённых данных следует, что при барбитуратной коме нарушения внешнего дыхания могут определять развитие энергетического дефицита лишь в случае возникновения периодического дыхания, асфиксии или апноэ.

Соответствие функций газотранспортных систем (внешнего дыхания, крови и кровообращения) потребностям клеток организма в кислороде при барбитуратной коме характеризуется результатами экспериментальной оксигеноте-рапии. При помещении животных в атмосферу чистого кислорода увеличение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе в и 5 раз должно было вести к сопоставимому увеличению напряжения кислорода в артериальной крови [Колчинская А.З. и соавт., 1983] и, следовательно, скорости потока кислорода к клеткам. Однако трёхчасовое пребывание экспериментальных животных в атмосфере чистого кислорода при атмосферном давлении не влияло на потребление ими кислорода и на летальность после введения ТН в дозах 0,4 -е- 1,0 ЛД50.

Приведённые данные позволяют исключить из числа возможных причин депрессии газообмена при барбитуратной коме нарушения функций систем внешнего дыхания, крови и кровообращения при условии сохранения ритмичного дыхания. По-видимому, развитие этих нарушений является не причиной, а следствием развивающегося при коме энергодефицитного состояния организма.

При проверке гипотезы о лимитирующем влиянии эндогенного пула АДФ (который может уменьшаться вследствие снижения функциональной активности ЦНС) на потребление кислорода организмом при барбитуратной коме ожидалось, что в случае стимулирующего действия стрихнина на газообмен данная гипотеза получит подтверждение.

Введение стрихнина интактным животным интенсифицировало потребление ими кислорода в 1,25 раза (рис. 2).

При введении стрихнина одновременно с ТН (31,6 мг/кг) он также стимулировал газообмен: интенсивность потребления кислорода была в 1,22 раза выше, чем в группе, получавшей только ТН. В виде тенденции стимулирующее действие стрихнина на газообмен сохранялась и при наркозе, вызванном ТН в дозе 50,1 мг/кг. Однако введение ТН в дозе, вызывавшей кому (75 мг/кг) отменяло способность стрихнина интенсифицировать потребление кислорода организмом. Интенсификация потребления кислорода стрихнином отмечалась у животных только при дозах ТН, не вызывающих летальных исходов.

Рис. 2. Влияние стрихнина нитрата на потребление кислорода через 40 мин после введения тиопентала натрия (М ± ш, п = 4).

—о--№С1; —•--стрихнин.

* - различие с контролем значимо, р < 0,05.

Стрихнин хорошо известен способностью повышать энергетические потребности интактного организма [Машковский М.Д., 2000]. Вместе с тем, описанное в литературе увеличение летальности при применении стрихнина на фоне глубокой барбитуратной комы [Лужников Е.А. и соавт., 1977] позволило предположить, что при ней влияние препарата на метаболизм сохраняется - изменяется (по знаку) лишь терапевтический эффект. Из этой гипотезы следует, что стрихнин способен увеличивать потребность организма в энергии не только в норме, но и при барбитуратной коме.

Установлено, что у интактных животных стимуляция ЦНС стрихнином действительно интенсифицировала потребление кислорода. Однако данный эффект уменьшался на фоне барбитуратного наркоза и полностью исчезал при барбитуратной коме. Таким образом, обусловленное стрихнином увеличение потребности в кислороде не сопровождалось увеличением потребления животными кислорода, что характерно для энергодефицитного состояния организма.

При моделировании комы, вызванной ТН, интенсифицировало потребление кислорода введение животным интермедиатов цикла Кребса (сукцината или малата или а-кетоглутарата или цитрата) или веществ, способных внутрикле-

точно в них превращаться (диметилсукцината или глутамата или глутамата с пиридоксином) (рис. 3).

Бензоат или пируват или никотинат натрия или глюкоза или глюкоза с инсулином значимо не влияли на потребление кислорода при барбитуратной коме.

Введение ацетата или помещение крыс в атмосферу чистого кислорода на 3 ч после введения ТН не модифицировало потребление кислорода организмом и действие сукцината натрия на газообмен.

Ни один из интермедиатов ЦК не оказывал существенного влияния на потребление кислорода интактными животными. Таким образом, введение в организм препаратов, способных пополнять пул интермедиатов ЦК, оказывало корригирующее действие на газообмен, интенсифицируя его лишь в условиях подавления, вызванного барбитуратом. Данный эффект отсутствовал у веществ, не обладающих способностью пополнять пул интермедиатов ЦК.

Введение экспериментальным животным глюкозы, глюкозы с инсулином, либо одного из продуктов гликолиза - пирувата - не приводило к изменениям газообмена и чувствительности крыс к ТН. Следовательно, ни доступность для клеток глюкозы, ни какая-либо из реакций гликолиза не лимитируют потребление кислорода при барбитуратной коме. Эти данные согласуются с отсутствием у глюкозы [Reading H.W. et al., 1969; Soskin S. et al., 1943], пирувата [Reading H.W. et al., 1969] или лактата [Soskin S. et al., 1943] заметного терапевтического действия при острой барбитуратной интоксикации. Не имело эффекта и введение крысам ацетата, что свидетельствует об отсутствии существенных нарушений окислительного декарбоксилирования пирувата.

Введение СН или диметилсукцината или малата натрия значимо увеличивало выживаемость животных при коме, вызванной ТН. Тенденцию к увеличению выживаемости проявляли также а-кетоглутарат и глутамат натрия. Другие субстраты не влияли на летальность при барбитуратной коме (таблица 1).

Животные, выжившие после введения ТН в коматогенной дозе, имели через 3 ч в 1,35 раза более высокий уровень потребления кислорода, чем те, которые погибли в течение последующих двух суток. При введении СН данная тенденция усиливалась: в группе выживших крыс через 2,5 ч после введения СН газообмен был в 1,75 раза более интенсивным, чем в группе погибших (рис. 4). Введение СН изменяло соотношение численности погибших и выживших животных в пользу последних (11 к 73 на фоне введения СН против 35 к 49 в контроле). В результате этого в группе погибших оказывались лишь крысы, неспособные интенсифицировать потребление кислорода в ответ на введение СН. Внешнее дыхание у этих животных визуально и по данным измерения ЧДД в

течение 1,0-1,5 ч до гибели было периодическим (напоминающим чейн-стоксово дыхание).

Рис. 3. Влияние энергетических субстратов на потребление кислорода крысами при тиопенталовой коме.

По осям абсцисс - время после введения ТН, часы; по осям ординат - потребление кислорода организмом в % от уровня, имевшегося до введения ТН (М + т, п = 6 - 11). А, Б, В, Г - серии опытов. 1 - хлорид натрия (контроль); 2 -сукцинат натрия; 3 - диметилсукцинат; 4 - малат натрия; 5 - пируват натрия; 6 - а-кетоглутарат натрия; 7 - цитрат натрия; 8 — глутамат натрия; 9 - глутамат натрия + пиридоксина гидрохлорид (2,5 ммоль/кг). Различия значимы: *р < 0,05, **р < 0,01 по сравнению с контролем.

Таким образом, в группе крыс, выживших после введения ТН в потенциально летальной дозе, оказались животные, в состоянии комы способные селективно отвечать на введение препаратов, пополняющих пул интермедиатов ЦК, приростом потребления кислорода. Такая способность означает, что потребление кислорода у выживших крыс лимитировалось пулом интермедиатов ЦК.

Таблица 1

Влияние однократного введения некоторых субстратов или дыхания кислородом на выживаемость крыс при тиопенталовой коме

Вещество Число крыс в группе Выживаемость в контроле, % Выживаемость в опытной группе, % Уровень значимости различий с контролем

Сукцинат натрия 84 58 87 <0,01

Диметилсукцинат 6 33 100 <0,05

Малат натрия 6 33 100 <0,05

а-кетоглутарат натрия 10 30 40

Глутамат натрия 6 83 100

Глутамат натрия + пиридоксина гидрохлорид (2,5 ммоль/кг) 6 83 100

Бензоат натрия И 64 55

Ацетат натрия 6 83 83

Ацетат натрия + сукцинат натрия 6 83 83

Глюкоза 4 75 100

Глюкоза + инсулин (0,09 ЕД/кг) 4 75 75

Никотиновая кислота 6 83 83

Кислород 8 63 63

Кислород + сукцинат натрия 8 63 75

Введение СН в дозе 1 -И 0 ммоль/кг интенсифицировало газообмен, однако при дозе 1 ммоль/кг эта тенденция не была значимой. Потребление кислорода через 2,5 ч после введения препарата в дозах 5 или 10 ммоль/кг было выше, чем в контроле, в 1,71 и 1,48 раза, соответственно. Таким образом, доза

1 ммоль/кг была мала для достижения максимального эффекта, а доза 10 ммоль/кг не имела преимуществ перед дозой 5 ммоль/кг.

60 п

50 40 30 20 -10 -0

Хлорид натрия

0,5 1 1,5 2 2,5 3

60 50 40 30 20 10 0

Сукцинат натрия

0,5 1 1,5 2 2,5 3

Рис. 4. Потребление кислорода крысами, погибшими или выжившими при интоксикации тиопенталом натрия и лечения хлоридом или сукцинатом натрия. По осям абсцисс - время после введения ТН, часы; по осям ординат - потребление кислорода организмом в % от уровня, имевшегося до введения ТН (М + т, п = 6 - 56). —о— 1 - ЫаС1 выжившие; —•— 2 - ЫаС1 погибшие; —□— 3 - СН выжившие; —■— 4 - СН погибшие.

Различия между группами 1 и 2 или 3 и 4 значимы, * - р < 0,05; **-р < 0,01; ***-р < 0,001.

Для оценки потенциальных возможностей применения интермедиатов ЦК в лечении комы, вызванной барбитуратами, применяли однократное через 0,5 ч или шестикратное (каждые 0,5 ч) введение СН.

За 2,5 ч однократная инъекция раствора СН увеличивала потребление кислорода крысами при коме, вызванной ТН или АН, в 1,50 или 1,44 раза, соответственно, по сравнению с контрольной группой. Шестикратное введение СН интенсифицировало газообмен в 1,96 или 1,80 раза, соответственно, по сравнению с контролем (рис. 5). Выживаемость экспериментальных животных проявляла тенденцию к увеличению с увеличением количества введённого СН.

Сравнение влияния однократного и шестикратного введения СН на потребление кислорода организмом и выживаемость при барбитуратной коме позволяет рассчитывать на положительный терапевтический эффект от многократного или продолжительного (например, внутривенного капельного) введе-

ния препаратов, содержащих интермедиа™ ЦК, больным соответствующей категории.

Амитал натрия

0,5 1 1,5 2 2,5 3

0,5 1,33 2,17

Рис. 5. Потребление кислорода крысами при барбитуратной коме после однократного или шестикратного введения сукцината натрия. По осям абсцисс - время после введения барбитурата, ч; по осям ординат - потребление кислорода организмом в % от уровня, имевшегося до введения барбитурата (М ± ш, п = 6 - кома, вызванная тиопенталом натрия, п = 5 - кома, вызванная амиталом натрия). —о— 1 - №С1 шестикратно (контроль); —•— 2 - сукцинат натрия однократно, затем ЫаС1 пятикратно; —□— 3 - сукцинат натрия шестикратно.

Различия значимы: * - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001 (опытная группа против контрольной); + - р < 0,05; ** - р < 0,01 (группа 3 против группы 2).

Через 20 мин и через 3 ч концентрация цитрата в крови крыс уменьшалась значимо (в 1,21 и 1,15 раза, соответственно). Содержание цитрата в головном мозгу уменьшалось через 1 и 3 ч в 1,24 и 1,16 раза, соответственно. Потребление кислорода организмом во все испытанные сроки уменьшалось в 3-4 раза. Содержание цитрата в головном мозгу через 3 ч после введения ТН положительно коррелировало с потреблением кислорода животными (г = 0,602, р < 0,05). Уменьшение концентрации цитрата при барбитуратной коме как в крови, так и в мозгу, по-видимому, отражает уменьшение пула интермедиатов ЦК в организме.

Из представленных данных следует, что при барбитуратной коме энергетическое обеспечение организма может быть лимитировано интенсивностью

протекания реакций ЦК. Учитывая, что все испытанные интермедиа™ ЦК имели примерно равное по амплитуде влияние на газообмен (рис. 3), можно предположить, что причиной снижения "скорости оборота" ЦК является уменьшение не активности какого-либо его фермента, а субстратного пула данного цикла. Эта гипотеза подтверждается наличием дозового "порога" во влиянии СН на газообмен при барбитуратной коме: эффективны лишь дозы, обеспечивающие, при условии равномерного распределения в организме, превышение тканевой концентрацией сукцината величину Кт СДГ. Снижение концентрации в крови и головном мозгу лимонной кислоты - продукта самой медленной из реакций ЦК - также свидетельствует в пользу такой возможности.

Гипотеза о снижении пула интермедиатов ЦК при барбитуратной интоксикации согласуется с данными, полученными King et al., 1973, согласно которым наблюдается уменьшение концентрации интермедиатов ЦК и пирувата, но не интермедиатов гликолиза, в головном мозгу мышей через 40 мин после введения фенобарбитала (100 мг/кг).

На фоне истощения пула интермедиатов ЦК потребление кислорода организмом весьма чувствительно к введению животным веществ, пополняющих данный пул: это связано с каталитическим действием интермедиатов ЦК в отношении потребления кислорода клетками [Ленинджер А., 1985; Хочачка П., 1988]. Этим можно объяснить то, что прирост потребления кислорода, вызванный введением СН при барбитуратной коме, был больше того, который можно объяснить окислением только самого экзогенного сукцината.

Значение пула интермедиатов ЦК при барбитуратной коме не ограничивается его лимитирующей ролью в отношении потребления кислорода организмом. По-видимому, в этом случае субстратным пулом ЦК лимитируется также интенсивность ресинтеза АТФ в тканях, о чём косвенно свидетельствует положительное влияние сукцината, диметилсукцината и малата на выживаемость крыс, отравленных ТН (таблица 1).

Soskin S. и Taubenhaus М., 1943, также наблюдали небольшой антидотный эффект сукцината в отношении нембутала в токсических дозах. Как установили мы, защитный эффект одиночного введения сукцината зависит от его дозы и достигает максимума при 5 ммоль/кг. Эти данные свидетельствуют о том, что лишь дозы, обеспечивающие существенное влияние на "скорость оборота" ЦК, способны корригировать энергетический статус организма и снижать летальность при барбитуратной коме.

Для оценки влияния экзогенных интермедиатов ЦК на энергопродукцию при барбитуратной коме оценивали изменения ректальной и подкожной температуры лабораторных животных при барбитуратной коме после введения СН1.

Введение СН замедляло охлаждение тела крыс при моделировании барбитуратной комы, а также имело корригирующее влияние на газообмен и уменьшало угнетение внешнего дыхания. Влияние СН было значимым в отношении ректальной температуры (её снижение тормозилось на 26 %), а замедление охлаждения кожи проявлялось лишь в виде тенденции.

Таким образом, введённый в организм СН интенсифицировал газообмен, что сопровождалось замедлением снижения температуры ядра тела крыс при барбитуратной коме.

Введение крысам СН частично корригировало газообмен и уменьшало падение концентрации пирувата в крови через 1 ч и цитрата в крови через 3 ч после инъекции ТН. На фоне применения СН изменения содержания цитрата в головном мозгу проявлялись лишь в виде тенденций и не превышали 3 %.

Таким образом, у крыс при коме, вызванной ТН, уменьшалось содержание пирувата в крови и цитрата в крови и головном мозгу. Экзогенный СН частично корригировал эти изменения.

С увеличением дозы вводимого барбитурата факторы, лимитирующие потребление кислорода организмом, сменяются в следующей последовательности: функциональная активность ЦНС —♦ величина пула интермедиатов цикла Кребса —> массоперенос кислорода в организме (таблица 2). Интервалу сублетальных доз ТН соответствует функциональная активность ЦНС как фактор, лимитирующий потребление кислорода организмом. В интервале потенциально летальных доз ТН (0,83 + 1,07 ЛД50) фактор, лимитирующий потребление кислорода организмом, зависит от ритма внешнего дыхания животного: при сохранении ритмичного дыхания таким фактором является пул интермедиатов ЦК, а в условиях периодического дыхания - становится массоперенос кислорода в организме.

' Раздел выполнен с участием преподавателя кафедры военной токсикологии и медицинской защиты Военно-медицинской академии им. С. М Кирова кандидата медицинских наук В.Л Рейнюка, которому автор выражает благодарность.

ЧДД Д^СгесО

Рис. 6. Влияние сукцината натрия на потребление кислорода (0о,)> частоту дыхательных движений (ЧДД) и изменение ректальной температуры (Д1°(гес1:)) крыс при барбитуратной коме. По осям абсцисс - время после введения тиопентала натрия, ч; по осям ординат (М ± ш, п = 19): <Зо2, % от исходного уровня; ЧДД, мин" '; Д1°(гес0, °С. —о— 1 - КаС1; —•— 2 - сукцинат натрия. * - различие с контролем значимо, р < 0,05.

Таблица 2

Характеристика состояния газообмена у крыс после введения тиопентала натрия в наркотических дозах

Показатели состояния газообмена через 2-3 ч после введения тиопентала натрия Интервалы диапазона наркотических доз

Сублетальные (0,42 -н 0,83 ЛД50) Потенциально летальные (0,83 +1,07 ЛД»)

Для выживших Для павших

Внешнее дыхание Ритмичное Периодическое*

Потребление кислорода (<Зо2)> % от исходного 80-40 40-20 <20

Стимулирующее влияние на <}о2: стрихнина Есть Нет

интермедиатов цикла Кребса Нет Есть Нет*

оксигенотерапии Нет

Фактор, лимитирующий потребление кислорода организмом Функциональная активность ЦНС Пул интермедиатов цикла Кребса Массоперенос кислорода в организме

* Для павших животных - регистрация непосредственно перед гибелью

Через 1 ч после введения ТН содержание пирувата в крови крыс уменьшилось в 3,33 раза по сравнению с уровнем, определённым у интактных животных. Поскольку пируват - кетокислота, значит, он может вступать в реакцию трансаминирования с глутаматом и в реакцию аминирования с аммиаком. Поэтому неожиданный, на первый взгляд, факт снижения концентрации пирувата - маркера гипоксии - в крови позволил предположить, что аммиак играет определённую роль в развитии ряда субстратных ограничений, характерных для острой барбитуратной интоксикации.

Концентрация аммиака в крови крыс при барбитуратной коме была повышена в 7,40; 3,22 и 7,03 раза через 20 мин, 1 и 3 ч, соответственно, по сравнению с уровнем интактных животных.

Экскреция аммиака с выдыхаемым воздухом возрастала за 1-й час после введения ТН в 1,63 раза при выражении её в мкмоль на 1 кг массы тела в час или в 4,48 раза при выражении в мкмоль на 1 ммоль потреблённого кислорода, по сравнению с интактными животными.

Концентрация мочевины в крови крыс через 3 ч после введения ТН в ко-матогенной дозе имела тенденцию к увеличению в 1,24 раза по сравнению с

уровнем, определённым у интактных животных.

Итак, барбитуратная кома у крыс сопровождалась гипераммониемией эндогенного происхождения, не связанной с нарушением синтеза мочевины. Уровень аммиака в крови при барбитуратной крови превышал возможности тканей по его связыванию, что проявлялось увеличением экскреции аммиака с выдыхаемым воздухом.

Была предпринята количественной оценки вклада гипераммониемии в формирование феномена снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме.

Уровни аммиака в крови, определённые через 20 мин, 1 и 3 ч после введения ТН, составили, соответственно, 897, 643 и 805 мкМ.

Определив концентрации аммиака и аммония в крови после введения крысам АА в различных дозах, построили кривую, отражающую зависимость концентрации аммиака и аммония в крови от дозы введённого АА (рис. 7, А). По ней определили, что выше указанным значениям концентрации аммиака в крови на 20-й, 60-й и 180-й минутах тиопенталовой комы соответствовали дозы АА = 3,4; 3,0 и 3,2 ммоль/кг.

Пользуясь зависимостью потребления кислорода от дозы введённого АА (рис. 7, Б), установили, что этим дозам АА соответствовала интенсивность потребления кислорода, равная 78-80% от исходного уровня. То есть угнетение потребления кислорода при введении таких доз АА составляло 20-22 %. После введения ТН, при соответствующей концентрации аммиака в крови (643897 мкМ), полная амплитуда снижения уровня интенсивности потребления кислорода составляла 64 %. Значит, вклад гипераммониемии в угнетение газообмена при коме, вызванной ТН, составил приблизительно Уз от фактически наблюдавшегося.

Наблюдавшаяся при барбитуратной коме гипераммониемия может приводить к истощению пула интермедиатов ЦК, к уменьшению поступления восстановительных эквивалентов в ДЦ и, как следствие, к снижению потребления кислорода организмом.

Механизмы гипераммониемии, наблюдавшейся в настоящем исследовании, остаются неизученными. Вместе с тем, отсутствие существенного повышения концентрации мочевины в крови экспериментальных животных позволяет предположить, что гипераммониемия при барбитуратной коме не носит ре-тенционный характер (как можно было бы думать в связи с характерным для комы [Ершов А.Ф., 1984; Зайчик А.Ш. и соавт., 2000; Лужников Е.А. и соавт., 2001] уменьшением образования мочи).

е-

X 8 S

Ьй

2500

2000-

1500

1000-

500

100

6 7 8

ÖX

о с

6 7 8

Дота ацетата аммония, и иены кг

Доза ацетата аммония, иимыкг

Рис. 7. Дозовая зависимость влияния ацетата аммония на концентрацию аммиака в крови крыс (А) и на потребление ими кислорода (Б) (М ± ш, п = 4-8). Стрелки соответствуют срокам после введения ТН (20, 60 и 180 мин.). По левой части рисунка определяются дозы ацетата аммония, позволяющие моделировать наблюдаемую при барбитуратной коме гипераммониемию. По правой части рисунка находится потребление кислорода организмом, наблюдаемое при введении ацетата аммония в определённых дозах. Пояснения даны в тексте.

Непосредственной причиной гибели животных при барбитуратной коме служило несовместимое с жизнью нарушение ритма дыхания, сопровождавшееся критическим падением лёгочной вентиляции. Несмотря на то, что само нарушение внешнего дыхания может быть обусловлено истощением пула ин-термедиатов цикла Кребса в клетках дыхательного центра и (или) его угнетением на фоне падения температуры тела, применение интермедиата цикла Кребса на фоне периодического дыхания оказалось неэффективным. Уменьшилась лишь доля животных, у которых развивались потенциально смертельные нарушения лёгочной вентиляции. Поэтому очевидно, что при периодическом дыхании, а также асфиксии или апноэ, проведение ИВЛ является обязательным.

Таким образом, данные настоящего исследования демонстрируют закономерную смену факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом, в диапазоне наркотических доз барбитуратов. Из этих данных вытекает, что введение в организм соединений, пополняющих эндогенный пул интермедиатов цикла Кребса, является патогенетически обоснованной мерой метаболической коррекции снижения температуры тела и повышения выживаемости при барбитуратной коме.

ВЫВОДЫ

1. Разработаны экспериментальные модели барбитуратного наркоза, позволяющие выявлять факторы, лимитирующие потребление кислорода организмом. По мере увеличения глубины наркотического эффекта факторы, лимитирующие потребление кислорода организмом, сменяются в следующей последовательности: функциональная активность ЦНС —► величина пула интермедиатов цикла Кребса —> массоперенос кислорода в организме.

2. У интактных крыс, а также на фоне введения тиопентала натрия в сублетальных наркотических дозах (0,42 0,83 ЛД50), повышение функциональной активности ЦНС с помощью стрихнина позволяет увеличить потребление кислорода организмом; данный эффект (у интактных крыс превышающий 20 %) уменьшается по мере углубления барбитуратного наркоза и полностью исчезает на фоне введения барбитурата в потенциально летальных дозах (0,83 + 1,07 ЛД»).

3. У крыс при барбитуратном наркозе любой глубины в условиях нор-моксии и наличия ритмичного дыхания потребление кислорода организмом не лимитировано его парциальным давлением во вдыхаемом воздухе, что вытекает

из отсутствия влияния ингаляции чистого кислорода на интенсивность его потребления животными.

4. При моделировании барбитуратной комы в организме крыс уменьшается пул интермедиатов цикла Кребса, что проявляется снижением содержания продукта лимитирующей реакции данного цикла - цитрата - на 9-17 % в крови и на 14-19 % в головном мозгу.

5. При моделировании барбитуратной комы потребление кислорода и теплопродукция у ритмично дышащих крыс лимитированы величиной пула интермедиатов цикла Кребса. Это вытекает из (а) прироста потребления кислорода в 1,4 4- 2,2 раза, достигаемого введением в организм препаратов, пополняющих данный пул, и отсутствия такого эффекта у других препаратов; (б) замедления на 26 % охлаждения тела при введении в организм сукцината натрия.

6. При коме, вызванной введением тиопентала натрия (ЛД50), у крыс развивается гипераммониемия, в среднем на Уз определяющая амплитуду снижения потребления кислорода организмом.

7. Тепловое состояние организма крыс при моделировании барбитуратной комы характеризуется преобладанием теплоотдачи над теплопродукцией, преимущественно вследствие уменьшения последней, в течение 3 ч после введения барбитурата, что проявляется снижением ректальной и подкожной температуры со скоростью 1,5-2,0 °С в час, тесно коррелирующим со снижением потребления кислорода организмом.

8. Терапевтическое применение препаратов, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса, позволяет затормозить снижение температуры тела и повысить выживаемость крыс при барбитуратной коме на 29-83 %; таким действием не обладают препараты, не способные пополнять пул интермедиатов цикла Кребса, а также ингаляция чистого кислорода. Терапевтический эффект интермедиатов цикла Кребса при моделировании барбитуратной комы наблюдается только у животных, имеющих ритмичное внешнее дыхание, и отменяется при развитии периодического дыхания.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для коррекции теплового состояния организма при барбитуратной коме следует вводить препараты, пополняющие пул интермедиатов цикла Кребса.

2. Пополнение пула интермедиатов цикла Кребса, следует проводить в условиях, обеспечивающих возможность их окисления, то есть при наличии ритмичного дыхания или проведения ИВЛ.

3. Применение препаратов, пополняющих пул интермедиатов цикла Креб-са, при барбитуратной коме необходимо проводить непрерывно длительно до вывода организма из комы.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Вызванная сукцинатом натрия модификация газообмена крыс при барбитуратной коме // Военная профилактическая медицина. Проблемы и перспективы- СПб.: Воен. мед. акад., 2002 - С. 485-486. (соавт.: Ивницкий Ю.Ю., Малаховский В.Н.).

2. Сукцинат натрия ускоряет нормализацию газообмена крыс при барбитуратной коме // Медико-гигиенические аспекты обеспечения работ с особо опасными химическими веществами- СПб.: ФГУП НИИ гигиены, 2002 - С. 240. (соавт.: Ивницкий Ю.Ю., Малаховский В.Н.).

3. Влияние сукцината натрия на газообмен крыс при барбитуратной коме// Бюл. эксп. биол. мед., 2003. - Т.135, №4. - С. 419-422. (соавт.: Ивницкий Ю.Ю., Малаховский В.Н.).

4. Коррекция первичных нарушений клеточного дыхания при барбитуратной коме // Тезисы докладов 10 Российского национального конгресса «Человек и лекарство»,- М.: Гэотар медицина, 2003 - С. 708. (соавт.: Ивницкий Ю.Ю.).

5. Метаболическая коррекция нарушений газообмена у крыс при барбитуратной коме // Бюл. эксп. биол. мед., 2004- Т. 137,№5 - С.530-534. (соавт.: Ивницкий Ю.Ю., Малаховский В.Н.).

6. Лимитирующие звенья метаболизма - новый фундаментальный аспект проблемы экстремальных состояний радиационной и химической этиологии // Медико-биологические проблемы противолучевой и противохимической защиты- СПб.: ООО «Издательство Фолиант», 2004 - С. 91-92. (соавт.: Рейнюк В.Л., Ивницкий Ю.Ю.).

7. Роль эндогенного аммиака в патогенезе барбитуратной коме // Медико-биологические проблемы противолучевой и противохимической защиты-СПб.: ООО «Издательство Фолиант», 2004 - С. 92-93. (соавт.: Рейнюк В.Л., Ивницкий Ю.Ю.).

8. Intermediates of Krebs cycle correct the depression of the whole body oxygen consumption and lethal cooling in barbiturate poisoning in rat // Toxicology, 2004,- Vol.202, Is.3 - P. 165-172. (соавт.: Ivnitsky Ju.Ju., Malakhovsky V.N., Rej-niuk V.L.).

Подписано в печать 24.01.2005 Формат 60х84'/16

Объем 1 Уг п.л._Тираж 100 экз._Заказ № 2032

Издание ГПМА (194100, СПб, ул. Литовская, д. 2) Отпечатано в ЦМТ СПбГПМА

РНБ Русский фонд

2005-4 46954

- f * \ * *

f i i г i

<h S

»«ш'.-..y ш

Оглавление диссертации Шефер, Тимур Васильевич :: 2005 :: Санкт-Петербург

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.•.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Определение предмета исследования.

1.2. Транспорт кислорода в организме в норме и при барбитуратной коме.

1.2.1. Центральная регуляция дыхания.

1.2.2. Альвеолярно-капиллярная мембрана и диффузия газов.

1.2.3. Вентиляционно-перфузионное отношение; лёгочный кровоток.

1.2.4. Дыхательная функция крови.

1.3. Генерация восстановительных эквивалентов в клетке и влияние на неё барбитуратов.

1.3.1. Гликолиз.

1.3.2. Р-окисление жирных кислот.

1.3.3. Перенос восстановительных эквивалентов через митохондриальные мембраны.

1.3.4. Цикл трикарбоновых кислот Кребса и шунт у-аминомасляной кислоты Робертса.

1.4. Влияние барбитуратов на перенос электронов в дыхательной цепи и сопряжённое с ним фосфорилирование.

1.5. Периферические эффекты барбитуратов и возможный характер их влияния на энергетический обмен в организме.

1.6. Постановка задач исследования.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Экспериментальные животные и моделирование барбитуратной комы.

2.2. Дизайн исследования.

2.3. Изучение потребления кислорода экспериментальными животными.

2.4. Изучение параметров внешнего дыхания у экспериментальных животных.

2.5. Изучение изменений температуры тела при барбитуратной коме.

2.6. Химическое исследование крови, выдыхаемого воздуха и гомогената головного мозга.

2.7. Статистическая оценка результатов исследования.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Разработка экспериментальных моделей.

3.1.1. Выбор вида барбитуратов.

3.1.2. Выбор дозы барбитуратов.

3.1.3. Выбор показателей, характеризующих тепловое состояние организма при барбитуратной коме.

3.1.4. Моделирование гипероксии.

3.1.5. Моделирование состояния повышенной интенсивности катаболизма.

3.1.6. Выбор показателей, характеризующих обеспеченность организма субстратами клеточного дыхания.

3.1.7. Моделирование воздействий, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса.

3.1.8. Выбор срока введения лечебных средств.

3.1.9. Моделирование истощения пула интермедиатов цикла Кребса.

3.1.10. Выбор средств метаболической коррекции, пригодных для применения в условиях нарушений внешнего дыхания.

3.2. Потребление кислорода и тепловое состояние организма при барбитуратной коме.

3.3. Влияние изменений интенсивности внешнего дыхания и содержания кислорода во вдыхаемом воздухе на его потребление организмом при барбитуратной коме.

3.4. Влияние стрихнина на потребление кислорода организмом при различной глубине барбитуратного наркоза.

3.5. Влияние биоэнергетических субстратов на потребление кислорода, тепловое состояние организма и выживаемость крыс при барбитуратной коме.

3.5.1. Влияние глюкозы, карбоновых кислот, глутамата и дыхания чистым кислородом на потребление кислорода крысами и летальность при барбитуратной коме.

3.5.2. Дозовая зависимость влияния сукцината натрия на потребление кислорода крысами при барбитуратной коме.

3.5.3. Влияние малоната натрия на газообмен крыс и на эффект сукцината натрия при барбитуратной коме.

3.5.4. Влияние кратности введения сукцината натрия на газообмен экспериментальных животных при барбитуратной коме.

3.5.5. Влияние сукцината натрия на температуру тела при барбитуратной коме.

3.5.6. Влияние сукцината натрия на потребление кислорода организмом при различной глубине барбитуратного наркоза.

3.6. Содержание биоэнергетических субстратов в крови и головном мозгу при барбитуратной коме.

3.7. Взаимосвязь энергетического и азотистого обмена при барбитуратной коме.

3.7.1. Содержание аммиака и мочевины в крови крыс и аммиака в выдыхаемом воздухе при барбитуратной коме.

3.7.2. Оценка вклада эндогенного аммиака в изменение потребления кислорода организмом при барбитуратной коме.

3.7.3. Влияние ацетата аммония на изменение интенсивности потребления кислорода организмом при барбитуратной коме.

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Зависимость биоэнергетического статуса организма от глубины барбитуратного наркоза.

4.2. Роль изменений внешнего дыхания и системы массопереноса кислорода из лёгких в ткани в снижении потребления кислорода организмом при барбитуратной коме.

4.3. Роль уменьшения пула интермедиатов цикла Кребса в угнетении потребления кислорода организмом при барбитуратной коме.

4.4. Роль аммиака в формировании состояния пониженной энергетической обеспеченности организма при барбитуратной коме.

Введение диссертации по теме "Токсикология", Шефер, Тимур Васильевич, автореферат

Кома - состояние крайнего угнетения неврологических функций, сопровождающее различные экстремальные воздействия на организм. Она почти всегда предшествует смерти и тесно связана с её непосредственными причинами. Поэтому раскрытие механизмов комы — ключ к повышению эффективности реанимации при поражениях различной природы. В той мере, в какой эти механизмы неспецифичны, изучение комы любой этиологии актуально в теоретическом отношении.

Клинические проявления барбитуратной комы всегда включают а) глубокое угнетение функций центральной нервной системы (ЦНС) и б) уменьшение интенсивности энергетического обмена (проявляющееся, в частности, снижением температуры тела и потребления кислорода организмом). Хотя связь между этими явлениями кажется вполне вероятной, о характере этой связи существуют взаимоисключающие представления.

С одной стороны, снижение интенсивности энергетического обмена рассматривается как следствие уменьшения энергетических потребностей организма в условиях крайнего торможения неврологических функций [116, 122, 144, 157]. С другой стороны, высказывается мнение о том, что сами энергетические потребности при барбитуратной коме не удовлетворяются полностью вследствие нарушения внешнего дыхания [2, 109] и гемодинамики [51, 111, 146, 158]. Одно из возможных объяснений такого противоречия могло бы состоять в том, что факторы, лимитирующие доступность для организма свободной энергии, не одинаковы при барбитуратном наркозе различной глубины (в том числе и при коме различной степени). Закономерная смена лимитирующих факторов вероятна не только при возрастании дозы барбитурата, но и в динамике интоксикации - в зависимости от фазы наркотического эффекта.

Идеей "лимитирующего фактора" почти два века назад владел адмирал Ф.Ф Ушаков, который утверждал, что скорость эскадры определяется скоростью самого медленного судна, а широта кругозора - уровнем глаз смотрящего. Само понятие "лимитирующий фактор" возникло в 1823 г. в докторской диссертации Ju. Liebich, посвященной связи между химическим составом почвы и развитием растений. В XX веке русским математиком И.А. Полетаевым был предложен принцип "смены лимитирующего фактора" в моделях биологических систем (цит. по [56]). В современном русском языке "лимитировать" — значит ограничивать, устанавливать предельное количество чего-либо [67]. Применительно к природным явлениям лимитирующим фактором обычно называется такое необходимое условие протекания процесса, которое определяет предельное значение его скорости. Это понятие широко используется при описании процессов тканевого метаболизма [36], но к физиологическим функциям на уровне целостного организма оно применяется сравнительно редко.

Между тем, очевидно, что наиболее эффективными и безопасными являются именно те терапевтические мероприятия, которые направлены на факторы, лимитирующие уровень жизнеобеспечивающих функций. Применительно к барбитуратной коме особенно важным представляется вопрос о том, при каких условиях интенсивность метаболизма лимитирована потребностью организма в свободной энергии, а при каких — способностью эту потребность удовлетворить. В первом случае можно ожидать положительного терапевтического эффекта от применения стимуляторов ЦНС, во втором -их действие, очевидно, окажется вредным.

Одним из ключевых показателей, характеризующих интенсивность обмена веществ, является интенсивность потребления кислорода организмом. Это связано с тем, что реакции переноса электронов на кислород более чем на 90 % обеспечивают ресинтез АТФ в человеческих клетках [36, 64], а расход кислорода является надёжным показателем энергетических затрат организма, составляя примерно 0,2 л на 1 ккал [31]. С участием молекулярного кислорода получается практически вся свободная энергия, обеспечивающая постоянство температуры тела [66].

Понятно, что необходимость в коррекции потребления кислорода может существовать лишь в тех случаях, когда возникает дефицит необходимой организму свободной энергии (наиболее яркими его проявлениями служат критическое снижение температуры тела и атональное состояние). Следующим шагом после констатации энергетического дефицита должно стать выявление фактора, лимитирующего снабжение организма свободной энергией. Известно, что в этом качестве при барбитуратной коме могут выступать процессы, обеспечивающие массоперенос кислорода в организме ритмическая активность дыхательного центра, лёгочная вентиляция и кровообращение.

Не отрицая сам факт снижения интенсивности массопереноса кислорода в организме при погружении в наркоз, необходимо отметить, что причинная роль изменений массопереноса кислорода в отношении снижения интенсивности метаболизма остаётся недоказанной для случаев, когда имеет место ритмичное самостоятельное дыхание или осуществляется искусственная вентиляция лёгких. Поэтому во внимание должна быть принята и другая возможность, которая заключается в том, что при определённой глубине барбитуратного наркоза ни энергетические потребности организма, ни массоперенос кислорода не лимитируют уровень энергетического обмена.

Угнетение барбитуратами газообмена может быть обусловлено нарушением способности тканей экстрагировать из крови кислород в количестве, необходимом для полного удовлетворения энергетических потребностей. В этом случае ведущий механизм снижения теплопродукции и других потенциально летальных биоэнергетических нарушений, характерных для барбитуратной комы, первично возникает на клеточном уровне. Поэтому следующей актуальной научной задачей в проблеме барбитуратной комы является оценка состояния тканевых механизмов утилизации кислорода при введении барбитуратов в коматогенных дозах. На этой основе необходимо определить условия, при которых коррекция тканевых механизмов утилизации кислорода препятствует снижению температуры тела и летальному исходу при барбитуратной коме, а также предложить пути такой коррекции.

С учётом приведённых соображений, в ходе настоящего исследования преследовалась следующая цель: на основе выявления факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом, сформулировать предложения по метаболической коррекции температуры тела и уменьшению летальности при барбитуратной коме.

Задачи:

Научная новизна. Впервые показано, что в пределах диапазона наркотических доз барбитуратов имеет место закономерная смена факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом. При барбитуратном наркозе, не сопровождающемся гибелью животных, потребление кислорода лимитировано уровнем функциональной активности ЦНС. При большей глубине барбитуратного наркоза у животных, имеющих ритмичное дыхание, потребление кислорода лимитировано субстратным пулом цикла Креб-са, а у животных, имеющих периодическое дыхание - массопереносом кислорода из атмосферы в ткани. Впервые обнаружено развитие гипераммо-ниемии у крыс при барбитуратной коме, а также установлено, что этот феномен на Уз определяет снижение потребления кислорода организмом при интоксикации тиопенталом натрия в дозах, близких к ЛД50.

В ходе исследования получены данные, которые позволили вынести на защиту следующие основные положения:

2. При барбитуратной коме имеет место гиперамммониемия, в среднем на Уз определяющая снижение потребления кислорода организмом при интоксикации тиопенталом натрия в дозах, близких к ЛД50.

По теме исследования опубликовано 8 печатных работ.

Заключение диссертационного исследования на тему "Экспериментальное исследование механизмов снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме"

ВЫВОДЫ

1. Разработаны экспериментальные модели барбитуратного наркоза, позволяющие выявлять факторы, лимитирующие потребление кислорода организмом. По мере увеличения глубины наркотического эффекта факторы, лимитирующие потребление кислорода организмом, сменяются в следующей последовательности: функциональная активность ЦНС —» величина пула интермедиатов цикла Кребса —■» массоперенос кислорода в организме.

2. У интактных крыс, а также на фоне введения тиопентала натрия в сублетальных наркотических дозах (0,42 -т- 0,83 ЛД5о), повышение функциональной активности ЦНС с помощью стрихнина позволяет увеличить потребление кислорода организмом; данный эффект (у интактных крыс превышающий 20 %) уменьшается по мере углубления барбитуратного наркоза и полностью исчезает на фоне введения барбитурата в потенциально летальных дозах (0,83 1,07 ЛД50).

3. У крыс при барбитуратном наркозе любой глубины в условиях нормоксии и наличия ритмичного дыхания потребление кислорода организмом не лимитировано его парциальным давлением во вдыхаемом воздухе, что вытекает из отсутствия влияния ингаляции чистого кислорода на интенсивность его потребления животными.

4. При моделировании барбитуратной комы в организме крыс уменьшается пул интермедиатов цикла Кребса, что проявляется снижением содержания продукта лимитирующей реакции данного цикла — цитрата - на 9-17 % в крови и на 14-19 % в головном мозгу.

5. При моделировании барбитуратной комы потребление кислорода и теплопродукция у ритмично дышащих крыс лимитированы величиной пула интермедиатов цикла Кребса. Это вытекает из (а) прироста потребления кислорода в 1,4 т 2,2 раза, достигаемого введением в организм препаратов, пополняющих данный пул, и отсутствия такого эффекта у других препаратов; (б) замедления на 26 % охлаждения тела при введении в организм сукцината натрия.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

2. Пополнение пула интермедиатов цикла Кребса> следует проводить в условиях, обеспечивающих возможность их окисления, то есть при наличии ритмичного дыхания или проведения ИВЛ.

3. Применение препаратов, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса, при барбитуратной коме необходимо проводить непрерывно длительно до вывода организма из комы.

Список использованной литературы по медицине, диссертация 2005 года, Шефер, Тимур Васильевич

1. Альберт Э. Избирательная токсичность: Пер. с англ.- М.: Мир, 1971.-431 с.

2. Аничков С.В. Нейрофармакология: Руководство Л.: Медицина, 1982.-384 с.

3. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте-М.: Медицина, 1979- 195 с.

4. Балаховский С.Д., Балаховский И.С. Методы химического анализа крови — 3-е изд.- М.: Медгиз, 1953 523 с.

5. Бартон А., Эдхолм О. Человек в условиях холода. Физиологические и патологические явления, возникающие при действии низких температур: Пер. с англ.— М.: Изд-во иностранной литературы, 1957 334 с.

6. Батоцыренов Б.В. Патогенетические основы интенсивной терапии неспецифических поражений в ранней фазе острых отравлений ней-ротропными ядами: Автореф. дис. . д-ра мед. наук.- СПб, 2002.- 46 с.

7. Беленький М.Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта-Л.: Медгиз, 1963,— 152 с.

8. Бесядовский Р.А., Иванов К.В., Козюра А.К. Справочное руководство для радиобиологов-М.: Атомиздат, 1978 125 с.

9. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов (молекулярные механизмы, пути предупреждения и лечения).—М.: Медицина, 1989.-368 с.

10. Браунштейн А.Е. Процессы и ферменты клеточного метаболизма.-М.: Наука, 1987.- 548 с.

11. Брин В.Б., Вартанян И.А., Данияров С.Б. и др. Основы физиологии человека.- СПб., 1994 Т. 1.- 567 с.

12. Быховская М.С., Гинзбург С.Л., Хализова О.Д. Методы определения вредных веществ в воздухе.-М.: Медицина, 1966.- 595 с.

13. Виноградов А.Д. Измерение активности сукцинатдегидрогена-зы // Реакции живых систем и состояние энергетического обмена.— Пущи-но: Б.и., 1976.-С. 96-99.

14. Вторичная тканевая гипоксия / Под общей редакцией А.З. Колчинской —Киев: Наук, думка, 1983 256 с.

15. Галкин B.C. Опыт применения метода условных рефлексов в повседневной практике патофизиолога // Механизмы патологических реакций: Под ред. В.С.Галкина.- Д.: Медгиз, 1955.-С. 4-38.

16. Генес B.C. Таблицы достоверных различий между группами наблюдений по качественным показателям М.: Медицина, 1964- 80 с.

17. Гиммельфарб Г.Н., Остреров Б.М. Наркоз, искусственная вентиляция лёгких и лёгочное кровообращение Ташкент: Медицина, 1978 — 205 с.

18. Голиков С.Н., Саноцкий Н.В., Тиунов JI.A. Общие механизмы токсического действия / АМН СССР- Д.: Медицина, 1986 280 с.

19. Дарбинян Т.М., Головчинский В.Б. Механизмы наркоза- М.: Медицина, 1972.-264 с.

20. Дэгли С., Никольсон Д. Метаболические пути: Пер. с англ.- М.: Мир, 1973.-312 с.

21. Ершов А.Ф. Клиника, диагностика, патогенез и вопросы лечения острых отравлений производными барбитуровой кислоты: Автореф. дисс. . д-ра мед. наук.— Д., 1984- 42 с.

22. Ещенко Н.Д., Вольский Г.Г. Методы биохимических исследований (липидный и энергетический обмен).- Д.: Издательство ЛГУ, 1982. -272 с.

23. Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. Основы патохимии— СПб.: Эл-би-СПб, 2000.- 687 с.

24. Зарицкий А.Р., Прокопенко Г.А., Фок М.В., Ярмоненко С.П. Авторегуляция внутриклеточного напряжения кислорода и модификация раднечувствительности клеток. Развитие адаптационной гипотезы // Радиобиология.- 1990.-Т. 30, Вып. 1.-С. 88-93.

25. Зеленин К.Н. Химия- СПб.: Специальная литература, 1997687 с.

26. Зильбер А.П. Влияние анестезии и операции на основные функции организма /Руководство по анестезиологии / Под ред. А.А. Бунатяна-М.: Медицина, 1997-С. 314-339.

27. Ивницкий Ю.Ю., Головко А.И., Софронов Г.А. Янтарная кислота в системе средств метаболической коррекции функционального состояния и резистентности организма — СПб: Воен. мед. акад., 1998 — 79 с.

28. Исаков П.К., Иванов Д.И., Попов И.Г. и др. Теория и практика авиационной медицины-М.: Медицина, 1971-С. 51-62.

29. Кнедыш И.Н. Ингибиторы р-окисления жирных кислот (обзор) // Вопросы медицинской химии 1984 - Т. 30, Вып. 2 — С. 18-27.

30. Коваленко Е.А., Березовский В.А., Эпштейн И.М. Полярографическое определение кислорода в организме М.: Медицина.— 1978.- 231 с.

31. Коган А.Б., Щитов С.И. Практикум по сравнительной физиологии— М.: Советская наука, 1954.- 548 с.

32. Кондрашова М.Н., Маевский Е.И. Переменное использование углеводов и липидов как форма регуляции физиологического состояния // Регуляция энергетического обмена и физиологическое состояние организма.- М.: Наука, 1978 С. 5-14.

33. Константинова H.H. О терморегуляции в барбитуровом наркозе / Механизмы патологических реакций: Под ред. B.C. Галкина — Л.: Медгиз, 1955.-С. 63-70.

34. Куценко С.А., Бутомо Н.В., Гребенюк А.Н. и др. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита: учебник / Под. ред. С.А.Куценко-СПб: ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2004.- 528 с.

35. Ленинджер А. Митохондрия. Молекулярные основы структуры и функции: Пер. с англ.—М.: Мир, 1966 — 316 с.

36. Ленинджер А. Основы биохимии: В 3-х т. Т.2. Пер с англ.— М.: Мир, 1985. -386 с.

37. Ливанов Г.А., Батоцыренов Б.В., Глушков С.И. и др. Нарушение транспорта кислорода при острых отравлениях нейротропными препаратами и его метаболическая коррекция // Международный медицинский журнал.-2002-Т. 1- С. 33-36.

38. Ливанов Г.А., Мороз В.В., Батоцыренов Б.В. и др. Пути фармакологической коррекции последствий гипоксии при критических состояний у больных острыми отравлениями // Международный медицинский журнал,- 2002.- Т. 6.- С. 540-544.

39. Лужников Е.А., Дагаев В.Н., Фирсов Н.Н. Основы реаниматологии при острых отравлениях.— М.: Медицина, 1977 367 с.

40. Лужников Е.А., Остапенко Ю.Н., Суходолова Г.Н. Неотложные состояния при острых отравлениях (диагностика, клиника, лечение).- М.: Медпрактика-М, 2001.- 220 с.

41. Лужников. Е.А., Костомарова Л.Г. Острые отравления М.: Медицина, 1989.-439 с.

42. Лучкевич B.C., Маймулов В.Г., Нечаева Е.Н. Непараметрические критерии статистики в медицинских исследованиях — СПб.: СПбГМА им. И.И. Мечникова, 1996.— 130 с.

43. Маевский Е.И., Розенфельд А.С., Вазаташвили М.В., Чи-лая С.М. Возможность окисления янтарной кислоты в условиях организма/ Янтарная кислота в медицине, пищевой промышленности, сельском хозяйстве —Пущино: Институт эксперим. биофизики РАН, 1996 С. 52-57.

44. Мак-Ильвейн Г. Биохимия и центральная нервная система: Пер. с англ.-М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1962 420 с.

45. Маковецкий П.В. Смотри в корень!: Сборник любопытных задач и вопросов — М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991 — 352 с.

46. Машковский М.Д. Лекарственные средства: В 2 т. Т. 1- 14-е изд., перераб., испр. и доп.— М.: ООО «Издательство новая Волна», 2000.540 с.

47. Медицинские проблемы подводных поружений: Пер. с англ./ Под ред. П. Б. Беннета, Д. Г. Эллиота М.: Медицина, 1988.- 672 с.

48. Методы биохимических исследований (липидный и энергетический обмен). Учебное пособие / Под ред. М.И.Прохоровой.- Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1982.- 272 с.

49. Методы оценки обитаемости военно-технических объектов-М.: ЦВМУ МО СССР, 1971.- 334 с.

50. Морева Е.В., Швайкова М.Д. Барбитураты / БМЭ: Изд. третьему Советская энциклопедия, 1975-Т. 2 —С. 558-559.

51. Навратил М., Кадлец К. Патофизиология дыхания, М 1967.

52. Новикова Т.М. Система глутатиона и перекисное окисление ли-пидов в патогенезе острых тяжёлых интоксикаций препаратами седативно-гипнотического действия (клинико-экспериментальное исследование): Ав-тореф. . канд. мед. наук.: СПб, 2002.-22 с.

53. Ноздрачёв А.Д., Баженов Ю.А., Баранникова И.А. и др. Общий курс физиологии человека и животных. Физиология висцеральных систем- М.: Высш. шк., 1991.- Т. 2.- 528 с.

54. Ольнянская Р.П., Исаакян Л.А. Методы исследования газового обмена человека и животных-М.: Медгиз, 1959 — 180 с.

55. Очерки истории информатики в России. Ред.-сост. Д.А. Поспелов и Я.И. Фет- Новосибирск: Научно-изд. центр ОИГГМ СО РАН, 1998160 с.

56. Паламарчук Е.С. Изменения тканевого дыхания при интоксикации барбитуратами и методы его компенсации а эксперименте и клинике: Автореф. дисс. . канд. мед. наук —Киев, 1970.

57. Петровский Г.А., Панащенко А.Д. Клиническая фармакология-Киев: Здоров'я, 1965.-528 с.

58. Прозоровский В.Б, Козяков В.П. Скорость наступления эффекта токсикометрический критерий воздействия яда в малых дозах // Токсикологический вестник — 2002 — № 2 — С. 18-20.

59. Розанов В.А Роль системы ГАМК в механизмах фармакологической защиты мозга от гипоксии // Анестезиология и реаниматология — 1989, №2.-С. 68-78.

60. Рокицкий П.Ф. Основы вариационной статистики для биологов- Минск: Изд-во Белгосуниверситета им. В.И.Ленина, 1961.— 223 с.

61. Рубин В.И., Ларский Э.Г., Орлова Л.С. Биохимические методы исследования в клинике — 2-е изд., перераб., доп.- Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1980 380 с.

62. Руководство по клиническим лабораторным исследованиям / Под ред. Л.Г.Смирновой и Е.А.Кост.- М.: Гос. изд-во медицинской литературы, 1960.-963 с.

63. Самойлов В.О. Транспорт веществ в организме (биомембрано-логия) // Медицинская биофизика: Под. ред. В.О.Самойлова.— Л., 1986-С. 107-238.

64. Сергиевский М.В., Меркулова Н.А., Габдрахманов Р.Ш. и др. Дыхательный центр-М.: Медицина, 1975- 184 с.

65. Скулачёв В.П. Соотношение окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи.-М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1962 156 с.

66. Современный словарь иностранных слов.- М.: Русский язык, 1999.- 742 с.

67. Спортивная медицина / Под ред.А.В. Чоговадзе и Л.А. Бутчен-ко М.: Медицина, 1984 - 383 с.

68. Справочник по анестезиологии и реаниматологии / Под. ред. А.А. Бунятяна-М.: Медицина, 1982 400 с.

69. Станишевская А.В., Кудрин А.Н. Сравнительная оценка антитоксической активности аналептиков центральной нервной системы и их комбинаций при отравлении барбамилом // Фармакол. и токсикол — 1975 — Т. 38, №2.-С. 152-154.

70. Сурфактанты лёгкого в норме и патологии— Киев.: Наукова думка, 1983.-379 с.

71. Трахтенберг И.М., Сова Р.Е., Шефтель В.О., Оникиенко Ф.А. Проблема нормы в токсикологии // (Современные представления и методические подходы, основные параметры и константы).— М.: Медицина — 1991.- 203 с.

72. Умбрейт В.В., Буррис Р.Х., Штауффер Д.Ф. Манометрические методы изучения тканевого обмена: Пер. с англ.- М.: Иностр. лит., 1951.359 с.

73. Уэбб JI. Ингибиторы ферментов и метаболизма. Общие принципы торможения: Пер. с англ.-М.: Мир, 1966.- 862 с.

74. Уэбб П. Тепловые проблемы подводных погружений //Медицинские проблемы подводных погружений: Пер. с англ. М.: Медицина, 1988. - С.321 - 359.

75. Фомочкин И.П. Влияние стимуляторов центральной нервной системы на кровоснабжение и кислородный режим головного мозга в условиях барбитуратного наркоза (экспериментальное исследование): Авто-реф. дисс. . д-ра мед. наук Симферополь, 1974.— 38 с.

76. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация: Пер. с англ.— М.: Мир, 1988.-568 с.

77. Цыганенко А.Я., Жуков В.И., Мясоедов В.В., Завгородний И.В. Клиническая биохимия М.: Триада-Х, 2002 - 497 с.

78. Чанг Р. Физическая химия с приложениями к биологическим системам: Пер. с англ.—М.: Мир, 1980 — 662 с.

79. Черноруцкий М.В. Диагностика внутренних болезней — Л.: Медгиз, 1953-660 с.

80. Шанин В.Ю. Бронхиальная астма и астматический статус // Шанин. В.Ю., Кропотов С.П. Клиническая патофизиология функциональных систем СПб.: Специальная литература, 1997 — С. 54-70.

81. Шанин В.Ю. Дыхательная недостаточность и артериальная гипоксия // Шанин. В.Ю., Кропотов С.П. Клиническая патофизиология функциональных систем.— СПб.: Специальная литература, 1997- С. 28-53.

82. Шанин В.Ю., Гуманенко Е.К. Клиническая патофизиология тяжёлых ранений и травм СПб.: Специальная литература, 1995- 135 с.

83. Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека: Пер. с англ.- М.: Мир, 1996.—Т. 2.— 198 с.

84. Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека: Пер. с англ.- М.: Мир, 1996.-Т. 3.-209 с.

85. Adams J.M., Feustell P.J., Donnelly D.F., Dutton R.E. Hypoxia, hyperammonemia, and cerebrospinal fluid metabolites // Adv. Shock Res 1978-Vol. l.-P. 209-220.

86. Agrawal H.C., Davis J.M., Himwich W.A. Developmental changes in mouse brain: weight, water content and free amino acids // J. Neurochem.-1968.-Vol. 15.-P. 917-928.

87. Aldridge W., Parker V. Barbitutates and oxidative phosphorylation // Biochem. J.- I960.-Vol. 76, Is. l.-P. 47-52.

88. Aoki K., Kuroiwa Y. Effect of acute and chronic phenobarbital treatment on GABA and other amino acids contents in seven regions of the rat brain//J. Pharmacobiodyn.- 1982- Vol. 5, Is. 2-P. 88-96.

89. Barrow C.S., Steinhagen W.H. NH3 concentrations in the expired air of the rat: importance to inhalation toxicology // Toxicol. Appl. Pharmacol-1980.-Vol. 53,Is. l.-P. 116-121.

90. Barrueto F. Jr., Hack J.B. Hyperammonemia and coma without hepatic dysfunction induced by valproate therapy // Acad. Emerg. Med 2001-Vol. 8, Is. 10.-P. 999-1001.

91. Battistin L., Varotto M., Berlese G., Roman G. Effects of some anticonvulsant drugs on brain GABA level and GAD and GABA-T activities // Neurochem. Res.- 1984.-Vol. 9, Is. 2.-P. 225-231.

92. Benson D.M., Knopp J.A., Longmuir J.S. Intracellular O2 measurement of mouse liver cells using quantitative fluorescence video microscopy // Biochem. Biophys. Acta.- 1980.-Vol. 591.-P. 187-197.

93. Bielicki L., Krieglstein J. Inhibition of glucose phosphorilation in rat brain by thiopental // Naunyn. Schmiedebergs. Arch. Pharmacol- 1976 — Vol. 293, Is. 1.-P. 25-29.

94. Bielicki L., Krieglstein J., Wever K. Key enzymes of glycolysis in brain as influenced by thiopental // Arzneimittelforschung— 1980- Vol. 30, Is. 4.-P. 594-597.

95. Blacklock J.B., Oldfield E.H., Di Chiro G. et al. Effect of barbiturate coma on glucose utilization in normal brain versus gliomas. Positron emission tomography studies // J. Neurosurg 1987 - Vol. 67, Is. 1- P. 71-75.

96. Boxenbaum H. Interspecies scaling, allometry, phisiological time, and the ground plan of pharmacocinetics // J. Pharmacocin. Biopharm — 1982— Vol. 10, Is. 2.-P. 201-227.

97. Butterworth R.F. Pathophysiology of hepatic encephalopathy: a new look at ammonia // Metab. Brain Dis- 2002.- Vol. 17, Is. 4 P. 221-227.

98. Buttrose M., McKellar D., Welbourne T.C. Gut-liver interaction in glutamine homeostasis: portal ammonia role in uptake and metabolism // Am. J. Physiol.- 1987.- Vol. 252, Is. 6.-P. 746-750.

99. Carrel A. Phisiological time // Science.- 1931.- Vol. 74.-P. 618-621.

100. Casas H., Murta В., Casas M. et al. Increased blood ammonia in hypoxia during exercise in humans // J. Physiol. Biochem — 2001— Vol.57.— Is. 4.-P. 303-312.

101. Castillo С., Asbun J., Escalante B. et al. Thiopental inhibits nitric oxide production in rat aorta // Can. J. Physiol. Pharmacol 1999 — Vol. 77, Is. 12.-P. 958-966.

102. Chen X., Tsukaguchi H., Chen X.-Z. et al. Molecular and functional analysis of SDCT2, a novel rat sodium-dependent dicarboxylate transporter // J. Clin. Invest.- 1999.-Vol. 103, № 8, P. 1159-1168.

103. Choi I.Y., Lei H., Gruetter R. Effect of deep pentobarbital anesthesia on neurotransmitter metabolism in vivo: on the correlation of total glucose consumption with glutamatergic action // J. Cereb. Blood Flow Metab 2002.-Vol. 22, Is. 11.-P. 1343-1351.

104. Clemmessen C., Nilsson E. Therapeutic trends in the treatment of barbiturate poisoning // Clin. Pharmacol. Therap- 1961- Vol. 8, Is. 2 — P. 220229.

105. Crain P.D., Braun L.D., Cornford E.M. et al. Dose dependent reduction of glucose utilization by pentobarbital in rat brain // Stroke 1978 - Vol. 9, Is. 1.-P. 12-18.

106. Dobson G.P., Veech R.L., Passonneau J.V., Huang M. In vivo portal-hepatic venous gradients of glycogen precursors and incorporation ofл

107. D-3- H.glucose into liver glycogen in the awake rat // J. Biol. Chem 1990— Vol. 265, Is. 27.-P. 16350-16357.

108. Done A.K. Clinical pharmacology of systemic antidotes // Clin. Pharmacol. Therap.- 1961.-Vol. 2, Is. 6.-P. 750-753.

109. Ducati A., Signoroni G., Meli M. et al. Respiratory complications during artificial barbiturate coma // J. Neurosurg— 1981- Vol. 25, Is. 1.— P. 27-34.

110. Felipo V., Butterworth R.F. Neurobiology of ammonia // Prog. Neurobiol — 2002.- Vol. 67, Is. 4.- P. 259-279.

111. Feustel P.J., Ingvar M.C., Severinghaus J.W. Cerebral oxygen availability and blood flow during middle cerebral artery occlusion: effects of pentobarbital // Stroke.- 1981.- Vol. 12, Is. 6.- P. 858-863.

112. Fulirman F., Field J. The relationship between chemical structure and inhibitory action of barbituric acid derivates on rat brain in vitro // J. Pharmacol. Exp. Ther.- 1943.- Vol. 77, Is. 4.- P. 392-400.

113. Furukawa S., Usuda K., Fujieda Y. et al. Apoptosis and cell proliferation in rat hepatocytes induced by barbiturates // J. Vet. Med. Sci.— 2000 — Vol. 62.-Is. 1.-P. 23-28.

114. Gibala M.J., MacLean D.A., Graham Т.Е., Saltin B. Tricarboxylic acid cycle intermediate pool size and estimated cycle flux in human muscle during exercise // Am. J. Physiol.- 1998- Vol. 275, Is. 6.-P. 235-242.

115. Guo J., White J.A., Batjer H.H. The protective effects of thiopental on brain stem ischemia // Neurosurgery- 1995- Vol. 37, Is. 3 P. 490-495.

116. Haberle D.A., Davis J.M., Kawabata M. et al. Renal and single-nephron function is comparable in thiobutabarbitone- and thiopentone-anaesthetised rats // Pflugers. Arch 1993- Vol. 424, Is. 3-4.- P.-224-230.

117. Hasselstrom L., Kristoffersen M.B. Hepatitis following thiopentone. A case report. // Br. J. Anaesth 1979.- Vol. 51- Is. 8.- P. 801-804.

118. Heller A., Heller S., Blecken S. et al. Effects of intravenouse anesthetics on bacterial elimination in human blood in vitro // Acta Anaesthesiol. Scand.- 1998.-Vol. 42, Is. 5.-P. 518-526.

119. Herbert M.K., Berg W., Kublik A. et al. Thio- and oxybarbiturates inhibit peristalsis in the Guinea-pig ileum in vitro // Anasthesiol. Intensivmed. Notfallmed. Schmerzther.- 2002.- Vol. 37.- № 12.- S. 721-726.

120. Hertz L., Murthy C.R., Fitzpatrick S.M., Cooper A.J. Some metabolic effects of ammonia on astrocytes and neurons in primary cultures // Neu-rochem. Pathol.- 1987, Vol. 6, Is. 1-2.-P. 97-129.

121. Hoffman W.E., Charbel F.T., Edelman G., Ausman J.I. Thiopental and Desflurane treatment for brain protection // Neurosurgery.— 1998.- Vol. 43, Is. 5.-P. 1050-1053.

122. Holzer P., Beubler E., Dirnhofer R. Barbiturate poisoning and gastrointestinal propulsion // Arch. Toxicol.- 1987.- Vol. 60, Is. 5.- P. 394-396.

123. Jalan R., Shawcross D., Davies N. The molecular pathogenesis of hepatic encephalopathy // Int. J. Biochem. Cell. Biol 2003.- Vol. 35, Is. 8-P. 1175-1181.

124. Kassell N.F., Hitchon P.W., Gerk M.K. et al. Alterations in cerebral blood flow, oxygen metabolism, and electrical activity produced by high dose sodium thiopental // Neurosurgery- 1980 Vol. 7, Is. 6 - P. 598-603.

125. Kekuda R., Wang H., Huang W. et al. Primary structure and functional characteristics of a mammalian sodium- coupled high affinity dicarboxy-late transporter // J. Biol. Chem.- 1999 Vol. 274, Is. 6.- P. 3422-3429.

126. King L.J., Carl J.L., Lao L. Carbohydrate metabolism in brain during convulsion and its modification by phenobarbitone // J. Neurochem— 1973.— Vol. 20, Is. 2.-P. 477-485.

127. Kobelt F., Schreck U., Henrich H.A. Involvement of liver in the decompensation of the hemorrhagic shock // Shock 1994- Vol. 2, Is. 4 — P. 281288.

128. Kutchai H., Geddis L.M., Farley R.A. Effects of general anaesthetics on the activity of canine renal medulla // Pharmacol. Res— 1999 — Vol. 40, Is. 6.-P. 469-473.

129. Lester G.D., Bolton J.R., Cullen L.K., Thurgate S.M. Effects of general anesthesia on myoelectric activity of the intestine in horses // Am. J. Vet. Res.- 1992.-Vol. 53, Is. 9.-P. 1553-1557.

130. Masmoudi A.S. Effect of pentobarbital on ADP ribosylation // Arch. Inst. Pasteur Tunis.- 1996.-Vol. 73, Is. 1-2.-P. 13-16.

131. McEwan P. , Simpson D., Kirk J. M. et al. Hyperammonaemia in critically ill septic infants // Arch. Dis. Child.- 2001.- Vol. 84, Is. 1- P. 512513.

132. McGilvery R.W. The use of fuels for muscular work / Metaolic Adaptation to Prolonged Physical Exercise- Basel: Birkhauser Verlag, 1975.— P. 12-30.

133. Michenfelder J.D. Positive experimental demonstration of the negative brain "protective" effects of anesthetics following cardiac arrest // Anesthesiology.-2002.-Vol. 97, Is. 4.-P. 1005-1006.

134. Мое A.J., Mallet R.T., Jackson M.J. et al. Effect of Na+ on intestinal succinate transport and metabolism in vitro // Am. J. Physiol.- 1988.- Vol. 255, Is. 1.-P. 95-101.

135. Mohamed Т., Sato H., Kurosawa Т., Oikawa S. Echo-guided studies on portal and hepatic blood in cattle // J. Vet. Med. Sci 2002 - Vol. 64, Is. 1 P. 23-28.

136. Moseley R.H., Jarose S., Permoad P. Hepatic Na(+)-dicarboxylate cotransport: identification, characterization, and acinar localization // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver. Physiol.- 1992.-Vol 263, Is. 6.-P. 871-879.

137. Musch T.I., Pelligrino A., Dempsey J.A. Effects of prolonged N20 and barbiturate anesthesia on brain metabolism and pH in the dog // Respir. Physiol.- 1980.-Vol. 39, Is. 2.-P. 121-131.

138. Pajor A.M., Gangula R., Yao X. Cloning and functional characterization of a high-affinity Na+/dicarboxylate cotransporter from mouse brain // Am. J. Physiol. Cell. Physiol.-2001.-Vol. 280, Is. 5.-P. 1215-C1223.

139. Papas T.N., Mironovich R.O. Barbiturate-induced coma to protect against cerebral ischemia and increased intracranial pressure // Am. J. Hosp. Pharm.- 1981.-Vol. 38, Is. 4, P. 494-498.

140. Pastuszko A., Wilson D.F., Erecichska M. Amino acid neurotransmitters in CNS: effect of thiopental // FEBS Lett.- 1984.- Vol. 177, Is. 2-P. 249-254.

141. Pierce E.C., Lambertson C.J., Deutsch S. et al. Cerebral circulation and metabolism during thiopental anesthesia and hyperventilation in, man // J. Clin. Invest.- 1962.-Vol. 1, Is. 9.-P. 1664-1671.

142. Puppo F., Adami G.F., Corsini G. et al. Effect of single oral dose,of phenobarbiton on lymphocyte blastogenic response in man// Br. J. Anaesth-1980.-Vol. 52, Is. 12.-P. 1205-1207.

143. Randall D.J., Tsui T.K.N. Ammonia toxicity in fish // Mar. Pollut. Bull.-2002.-Vol. 45, Is. 1-12.-P. 17-23.

144. Reading H.W., Wallwork J. Oxidation of succinate and pyruvate in rat brain and its effect on barbiturate anaesthesia // Biochem. Pharmacol.— 1969.-Vol. 18, Is. l.-P. 2211-2214.

145. Robin E.D. Dysoxia (abnormal cell 02 metabolism) and high altitude exposure // High altitude physiology and medicine N.Y.: Springer-Verlag, 1982,-P. 33-41.

146. Safram M., Denstedt A. Measurement of tricarboxylic acids in blood by acaetic anhydride and pyridine // J. Biol. Chem- 1948- Vol. 175-P. 849-854.

147. Salah K.M., Hampton K.K., Findlay J.B. The effects of general anaesthetics on glucose and phosphate transport across the membrane of the human erythrocyte // Biochim. Biophys. Acta 1982 - Vol. 688, Is. 1.- 163-168.

148. Sato M., Tanaka S., Suzuki К et al. Complications associated with barbiturate therapy // Resuscitation.- 1989 Vol. 17, Is. 3.- P. 233-241.

149. Schwab S., Spranger M., Schwarz S., Hacke W. Barbiturate coma in severe hemispheric srtoke: useful or obsolete? // Neurology— 1997 — Vol. 48, Is. 6.-P. 1608-1613.

150. Scoutelis A., Lisnou P., Papageorgiou E et al. Effects of propofol and thiopentone on polymorphonuclear leuckocyte functions in vitro // Acta Anaes-thesiol. Scand.- 1994.-Vol. 38, Is. 8.-P. 858-862.

151. Shimamoto C., Hirata I., Katsu K. Bread and blood ammonia in liver cirrosis // Hepatogastroenterology- 2000 Vol. 47, Is. 32.- P. 433-445.

152. Smith A.L. Barbiturate protection in cerebral hypoxia // Anesthesiology.- 1977.- Vol. 47, Is. 2.- P. 285-290.

153. Sokoll M.D., Hill T.R. Alterations in cerebral blood flow, oxygen metabolism, and electrical activity produced by high dose sodium thiopental // Neurosurgery.- 1980.- Vol. 7, Is. 6.- P. 598-603.

154. Sorensen M.B., Jacobsen E. Pulmonary hemodynamics during induction of anesthesia // Anesthesiology 1977 - Vol. 46 - Is. 4 - P. 246-251.

155. Soskin S., Taubenhaus M. Sodium succinate as an antidote for barbiturate poisoning and in the control of the duration of barbiturate anesthesia // J. Pharmacol. Exp. Therap.- 1943.- Vol. 78, Is. 1.- P. 49-55.

156. Spens H.J., Drummond G.B. Ventilstory effects of eltanolone duting induction of anaesthesia: comparison with propofol and thiopentone // Br. J. Anaest.- 1996.-Vol. 77, Is. l.-P. 194-199.

157. Stover J.F., Stocker R. Barbiturate coma may promote reversible bone marrow suppression in patients with severe isolated traumatic brain injury // Eur. J. Clin. Pharmacol.- 1998.- Vol. 54, Is. 7.- P. 529-534.

158. Theodore W.H., DiChiro G., Margolin R et al. Barbiturates reduce human cerebral glucose metabolism // Neurology.- 1986 Vol. 36, Is. 1— P. 6064.

159. Thielscher H.H., Steinhardt M., Schwarze N. Blood gases and pH value in swine anesthetized with barbiturate // Dtsch. Tierarztl. Wochenschr— 1994.-Vol. 101, Is. 5.-P. 199-201.

160. Todd M.M., Drummond J.C., U H.S. The hemodynamic consequences of high-dose thiopental anesthesia // Anest. Analg- 1985 Vol. 64, Is. 7.-P. 681-687.

161. Toso C.F., Rodriguez R.R., Renauld A. et al. Blood sugar, serum insulin and serum non-esterified fatty acid levels during thiopentone anaesthesia in dogs // Can. J. Anaest.- 1993.- Vol. 40, Is. 1.- P. 38-45.

162. Varotto M., Roman G., Battistin L. Pharmacological influences on the brain level and transport of GABA. I) Effect of various antipileptic drugs on brain levels ofGABA//B0II. Soc. Ital. Biol. Sper.- 1981.-Vol. 57, Is. 8-P. 904-908.

163. Vary T.C., Reibel D.K., Neely J.R. Control of energy metabolism of heart muscle // Ann. Rev. Physiol 1981- Vol. 43.- P. 419-430.

164. Villota E.D. de, Mosquera J.M., Shubin H., Weil M.H. Abnormal temperature control after intoxication with short-acting barbiturates // Crit. Care Med.- 1981.-Vol. 9, Is. 9.-P. 662-669.

165. Villota E.D. de, Shubin H., Weil M.H. Oxygen transport, consumption and utilization during barbiturate intoxication // Intensive Care Med — 1982.-Vol. 8, Is. 6.-P. 275-278.

166. Vince A., Down P.F., Murison J. et al. Generation of ammonia from non-urea sources in a faecal incubation system // Clin. Sci. Mol. Med.- 1976-Vol. 51, Is. 3.-P. 313-322.

167. Virenque C. Encephalopathie Нее a Pinsuffisance hepatique, physiopathologie, diagnostic, principes therapeutiques // Cahiers d'anesthesiologie.- 1976.-T. 24.-P. 783-793.

168. Wada D.R., Harashima H., Ebling W. et al. Effects of thiopental on regional blood flows in the rat // Anesthesiology- 1996 Vol. 84, Is. 3.- P. 596604.

169. Wang H., Feil Y.-J., Kekuda R. et al. Structure, function, and genomic organization of human Na+-dependent high-affinity dicarboxylate transporter // Am. J. Physiol. Cell. Physiol.- 2000 Vol. 278, Is. 5.- P. 1019-1030.

170. Williamson J.R., Safer В., LaNoue K.F. et al. Mitochondrial-cytosolic interactions in cardiac tissue: role of the malate-aspartate cycle in the removal of glycolytic NADH from the cytosol // Soc. Exp. Biol. Symp., 1973-Vol. 27.-P. 241-281.

171. Winer J.W., Rosenwasser R.H., Jimenez F. Electroencephalographic activity and serum and cerebrospinal fluid pentobarbital levels in determining the therapeutic end point during barbiturate coma // Neurosurgery— 1991 — Vol. 29, Is. 5.-P. 739-741.

172. Wright S.H., Kippen I., Wright E.M. Stoichiometry of Na'-succinate cotransport in renal brush-border membranes // J. Biol. Chem 1982 - Vol. 257, Is. 4.-P. 1773-1778.

173. Yu A.C., Hertz E., Hertz L. Effects of barbiturates on energy and in-termediatory metabolism in cultured asrtocytes // Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry.- 1983,-Vol. 7, Is. 4.-P. 691-696.

174. Zieve L., Nicoloff D., Doizaki W. Effect of selected cerebral substrates and enzymes of the glycolytic pathways and Krebs cycle // Surgery.-1975.-Vol. 78, Is. 4.-P. 414-423.

175. Zuberi S.M., Stephenson J.P.B., Azmy A.F. et al. Hyperammonaemic encephalopathy after a subureteric injection for vesicoureteric reflux // Arch. Dis. Child.- 1998.-Vol. 79, Is. l.-P. 363-364.

Автореферат и диссертация по медицине (14.00.20) на тему:Экспериментальное исследование механизмов снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

Автореферат диссертации по медицине на тему Экспериментальное исследование механизмов снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

Оглавление диссертации Шефер, Тимур Васильевич :: 2005 :: Санкт-Петербург

Введение диссертации по теме "Токсикология", Шефер, Тимур Васильевич, автореферат

Заключение диссертационного исследования на тему "Экспериментальное исследование механизмов снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме"

Список использованной литературы по медицине, диссертация 2005 года, Шефер, Тимур Васильевич

Похожие научные работы

Каталог диссертаций