Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Влияние гипоксической гиперкапнии на гемостаз, гемореологию и толерантность головного мозга к ишемии

л /

РГ

/)

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКрйФМЕЕАЦИИ НОВОСИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДШДЛШКЙЯЙШДЕМИЯ

На правах рукописи

ПОЛУХИНА Марина Геннадьевна

ВЛИЯНИЕ ГИПОКСИЧЕСКОЙ ГИПЕРКАПНИИ НА ГЕМОСТАЗ, ГЕМОРЕОЛОГИЮ И ТОЛЕРАНТНОСТЬ ГОЛОВНОГО МОЗГА К

ИШЕМИИ

14. 00.16 - патологическая физиология 14.00.29 - гематология и переливание крови

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Новосибирск-2003

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Алтайском государственном медицинском университете Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научные руководители:

Доктор медицинских наук, профессор

Куликов Владимир Павлович

Доктор медицинских наук, профессор

Лычев Валерий Германович

Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук, профессор

Шевченко Владимир Петрович

Доктор медицинских наук, профессор

Поспелова Татьяна Ивановна

Ведущая организация:

Научный центр клинической и экспериментальной медицины Сибирского отделения Российской академии медицинских наук , г. Новосибирск.

и " а,г

/¿«-¿А*/ 2003 г. в

40-

Защита диссертации состоится

часов на заседании диссертационного совета Д 2С&.062.04 при Новосибирской государственной медицинской академии МЗ РФ (630091, г. Новосибирск, 91, Красный проспект, 52).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирской государственной медицинской академии МЗ РФ.

Автореферат разослан " ^ " ¡>Ь. р_2003 г.

Ученый секретарь

доктор медицинских наук, профессор

А.А.Зубахин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Огромная медико-социальная значимость заболеваний, сопровождающихся нарушением мозгового кровообращения, обусловлена их существенной долей в структуре заболеваемости, инвалидизации и смертности населения (Бурцев Е.М., Шпрах В.В., Осипова Н.Ф., 1990; Варакин Ю.А., Никитин Ю.М., Жагалко В.К., Клейменова Н.Б., 1994; Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2001). Поэтому важнейшей задачей современной медицины является разработка и внедрение эффективных методов первичной и вторичной профилактической нейропротекции (Новиков B.C., Сапова Н.И., Иванов А.О. и соавт., 1998; Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2002).

Показана эффективность ишемической (Власов Т.Д., Коржевский Д.Е., Гирина М.Б. и соавт., 2001; Kitagawa К., Matsumoto M., Tagaya M., 1990) и гипоксической (Кулинский В.И., Минакина Л.Н., Гаврилина Т.В., 2002; Vannucci R., Towfighi J., Vannucci S., 1998; Zhao T., Yu S., Ding A., Wang F. et al., 2001) адаптации, как средства увеличения толерантности мозга к ишемии. Однако ишемическое прекондиционирование мозга у человека вряд ли применимо ввиду трудностей реализации и опасности такового воздействия.

По мнению Агаджаняна H.A. и Сергиенко A.B. (1970), Сулимо-Самойло З.К. (1979), Бреслава И.С. и Глебовского В.Д. (1981) адаптогенные свойства гипоксической гиперкапнии намного выше, по сравнению с изолированным воздействием гипоксии.

В эксперименте Беспаловым А.Г. и Куликовым В.П. (2002) установлен выраженный нейропротективный эффект гипоксически-гиперкапнических тренировок. Так, у крыс адаптированных к гипоксической гиперкапнии биоэлектрическая активность головного мозга при острой тотальной ишемии сохранялась в 2,7 раза дольше, а выраженность некробиоти-ческих, некротических и геморрагических проявлений была значимо ниже, по сравнению с неадаптированными животными. У людей подобные тренировки сопровождались увеличением коллатерального резерва и скорости ау-торегуляции мозгового кровообращения. Однако механизмы нейропротек-тивного эффекта гипоксически-гиперкапнического прекондиционирования в настоящее время практически не исследованы.

Важную роль в механизмах повышения толерантности головного мозга к ишемии может играть система гемостаза и реологические свойства крови. Это связано с тем, что, во-первых, нарушения гемостаза и гемореоло-гии являются важнейшими звеньями патогенеза ишемического и геморрагического инсульта (Ионова В.Г., Смирнов Е.И., Варакин Ю.А. и соавт., 2000; Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2001; Antonova N., 1999). Во-вторых, известно, что гипоксия и гиперкапния оказывают выраженное влияние на состояние системы гемостаза (Зеленчук A.B., 1968; Горшкова Т.Н., Заикина Л.И., 1969;

Cliffton E.E., Clarke R.L., 1963) и реологические свойства крови (Геллер Л.И., 1964; Семенов Ю.В., 1966; Прокопов Г.В., Вигушина А.Э., Гречихина A.A., 1976; Salia N., Momtselidze N., Kurtskhalia E. et al., 1999). Однако влияние сочетанного воздействия гипоксии и гиперкапнии на систему гемостаза и гемореологию практически не исследовано. Этому вопросу посвящены лишь единичные работы (Пак Г.Д.,1979; Агаджанян H.A., Елфимов А.И., 1986).

Все выше изложенное предопределило цель настоящей работы.

Цель исследования

Исследовать участие системы гемостаза и реологии крови в механизмах нейропротекции при гипоксически-гиперкапническом прекондициони-ровании.

Задачи исследования

1. Исследовать влияние однократного воздействия гипоксической гиперкапнии на гемостаз, гемореологию и прооксидантно-антиоксидантную активность крови у крыс.

2. Исследовать влияние тренировок гипоксической гиперкапнией на гемостаз, гемореологию и прооксидантно-антиоксидантную активность крови у крыс.

3. Исследовать влияние тренировок гипоксической гиперкапнией на толерантность головного мозга к острой геморрагии у крыс.

4. Исследовать влияние тренировок гипоксической гиперкапнией на выраженность оксидантного стресса при тотальной ишемии головного мозга у крыс.

Научная новизна

Впервые установлено, что однократное воздействие гипоксической гиперкапнии у крыс вызывает снижение вязкости крови и стимулирует агре-гационную способность эритроцитов.

Впервые показано, что тренировки гипоксической гиперкапнией у крыс приводят к активации тромбоцитарного гемостаза и фибринолитиче-ской системы, удлинению времени свертывания крови по внутреннему пути, увеличению вязкости крови, гематокрита и снижению деформируемости эритроцитов.

Впервые установлено, что гипоксически-гиперкапкические тренировки приводят к выраженному увеличению толерантности головного мозга к острой геморрагии у крыс.

Практическая значимость

Результаты исследования, показавшие выраженное увеличение толерантности головного мозга к ишемии и геморрагии под влиянием гицоксиче-ски-гиперкапнических тренировок, могут быть использованы для разработки методов профилактики нарушений мозгового кровообращения.

Показатели системы гемостаза и реологических свойств крови при ги-поксическом и гипоксически-гиперкапническом воздействии необходимо учитывать для контроля безопасности.

Положения, выносимые на защиту

1. Срочная адаптация к гипоксической гиперкапнии у крыс сопровождается активацией свободно-радикального окисления, внутреннего пути коагуляционного гемостаза и снижением вязкости крови.

2. Долговременная адаптация к гипоксической гиперкапнии у крыс сопровождается активацией тромбоцитарпого гемостаза и фибринолитиче-ской системы, торможением плазменного гемостаза по внутреннему пути и увеличением вязкости крови.

3. Тренировки гипоксической гиперкапнией приводят к выраженному увеличению толерантности головного мозга к ишемии и геморрагии у крыс.

Апробация и внедрение результатов

Материалы диссертации докладывались и обсуждались:

- на заседании кафедры патофизиологии, функциональной и ультразвуковой диагностики ГОУ ВПО Алтайского государственного медицинского университета Министерства здравоохранения Российской Федерации (2002, 2003 г.).

- на четвертой городской научно-практической конференции молодых ученых "Молодежь-Барнаулу", г. Барнаул, Ноябрь 15-16, 2002 г.

- на итоговой научной конференции ГОУ ВПО Алтайского государственного медицинского университета Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Барнаул, 15-18 апреля 2003 г.

- на международной конференции "Гемореология и микроциркуляция", г. Ярославль, Россия, Июль 27-29, 2003 г.

- на пятой городской научно-практической конференции молодых ученых "Молодежь-Барнаулу", г. Барнаул, Ноябрь 20-21, 2003 г.

Материалы диссертации используются в преподавании на кафедре патофизиологии, функциональной и ультразвуковой диагностики ГОУ ВПО Алтайского государственного медицинского университета Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Структура н объем работы

Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава 1), характеристик материалов и методов исследования (глава 2), результатов собственных исследований (глава 3, 4, 5), обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, иллюстрирована 9 таблицами, 7 рисунками и 1 схемой. Работа выполнена на кафедре патофизиологии, функциональной и ультразвуковой диагностики ГОУ ВПО Алтайского государственного

медицинского университета Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Весь материал, представленный в диссертации получен, обработан и проанализирован лично автором.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В качестве объекта исследования использовались 133 половозрелые крысы - самцы линии Wistar. В соответствии с целями и задачами исследования животные были разделены на 6 серий (табл. 1). В первой серии изучался коагуляционный гемостаз после однократного воздействия гипоксической гиперкапнии. Вторая серия была посвящена исследованию влияния гипоксической гиперкапнии на тромбоцитарный гемостаз, гемореологию и активность свободно-радикального окисления в крови. В третьей серии оценивалось влияние тренировок гипоксической гиперкапнией на коагуляционный гемостаз и активность свободно-радикального окисления в крови. У животных четверной серии после цикла гипоксически-гиперкапнических тренировок определялись показатели тромбоцитарного гемостаза и гемореологии, а также продолжительность периода жизни мозга после острой кровопотери (геморрагический шок II). У адаптированных к гипоксической гиперкапнии крыс пятой серии, подвергнутых тотальной ишемии головного мозга, исследовалась активность свободно-радикального окисления в постмортальной крови, а у животных шестой серии, погибших в аналогичных условиях, - в головном мозге.

Гипоксическая гиперкапния создавалась путем помещения крыс в индивидуальную камеру с калибровочным отверстием (Беспалов А.Г., Куликов В.П., 2003). Концентрация С02 во вдыхаемой смеси составляла 4,0-5,0%, дефицит 02 - 4,8-6,0%. Однократное воздействие гипоксической гиперкапнии моделировалось при посадке животных в камеры на 20 минут. Гипоксиче-ски-гиперкапнические тренировки проводились ежедневно по 20 минут в течение 30 дней, согласно рекомендациям Зверьковой Е.Е. (1982) и Косицко-го Г.И. (1987). Крысы обеих групп находились в состоянии неполной иммобилизации.

Экспериментальная работа проведена в осенне-зимний период. С учетом дневных колебаний устойчивости к гипоксии (Хачатурян М.Л., Панченко Л.А., Занина E.H. и соавт., 1999), тренировки проводились с 16 до 18 часов.

Все инвазивные манипуляции на животных производились после предварительной наркотизации раствором Тиопентала натрия, внутрибрю-шинно, из расчета 50 мг/кг.

Тотальная ишемия головного мозга создавалась путем перевязки магистральных артерий головы, с последующей регистрацией биоэлектрической активности головного мозга, сердцебиения и дыхания. Регистрация продол-

жалась до появления изолинии на электроэнцефалограмме, что соответствует смерти мозга.

Геморрагический шок моделировался путем острой кровопотери в количестве 34,0±1,6% от объема циркулирующей крови, что соответствовало II степени тяжести (Батрак Г.Е., Кудрин А.Н., 1979). Смерть после забора крови регистрировалась в момент необратимой остановки дыхания по секундомеру.

Таблица 1.

Характеристика животных, использованных п эксперименте.

Серия Контрольная группа Экспериментальная группа

Количество животных Масса животных Количество животных Масса животных

1. Коагуляционный гемостаз при однократном воздействии ГГ 16 171,7±12,2 15 152,7±7,1

2. Тромбоцитарный гемостаз, гемореология и активность СРО в крови при однократном воздействии ГГ 10 271,0±8,8 10 270,5±8,2

3. Коагуляционный гемостаз и активность СРО в крови после цикла ГГТ 9 183,3±16,4 14 193,3±9,6

4 Тромбоцитарный гемостаз и гемореология после цикла ГГТ И 199,1±13,1 11 205,0±10,2

5. Активность СРО в крови при острой ишемии головного мозга после цикла ГГТ 11 200,5±10,1 12 196,7±13,4

6. Активность СРО в ткани головного мозга при острой ишемии после цикла ГГТ 7 212,9±10,4 7 195,7±12,3

Примечание: Животные контрольных и экспериментальных групп в разных сериях не отличались по массе тела.

Материалом исследования являлась кровь, плазма крови богатая и бедная тромбоцитами, а также головной мозг животных.

Забор крови у крыс 1-й 2-й серии производился сразу после окончания времени воздействия, 3-й и 4-й серии - спустя сутки, 5-й серии - после

регистрации изолинии на электроэнцефалограмме, У животных 1-4 серии кровь для исследования получали из печеночного синуса, 5-й серии - путем декапитации. Головной мозг у крыс 6-й серии извлекался из черепной коробки после регистрации смерти мозга.

Система гемостаза изучалась стандартными методами, гемореология - при помощи капиллярной вискозиметрии (Усынин В.В., Лычев В.Г., 1998). С целью определения стрессорной значимости выбранного режима воздействия определялась активность свободно-радикального окисления в крови по концентрации малонового диальдегида, оксида азота (по нитритам), общей прооксидантной активности в плазме и антиоксидантной активности в эритроцитах, в головном мозге - по концентрации оксида азота (по нитритам) и малонового диальдегида.

Статистическая обработка результатов была проведена на персональном компьютере с помощью пакетов статистических программ Microsoft Excel 2000 и Statistic for Windows 5.0. Для каждой выборки вычисляли среднюю арифметическую (X) и ошибку средней арифметической (т). Достоверность различий исследуемых выборочных оценивали по критерию Стьюдента (t) и значению вероятности (р). Статистически достоверными считались различия, уровень значимости которых был р < 0,05. Корреляционный анализ проводился с помощью вычисления коэффициента корреляции Пирсона, который отражает степень линейной зависимости между двумя множествами данных.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В главе 3 "Влияние гипоксической гиперкапнии на систему гемостаза, гемореологию и прооксидантно-антиоксидантную активность крови", показано, что однократное воздействие гипоксической гиперкапнии не оказывало выраженного влияния на тромбоцитарный гемостаз, но вызывало изменения в коагуляционном гемостазе (табл. 2). У крыс экспериментальной группы отмечалось укорочение силиконового времени на 23,9%, каолинового времени - на 14,4%, по сравнению с контролем. Кроме того, при однократном воздействии гипоксической гиперкапнии в плазме крови увеличивалась активность фактора Виллебранда, одного из основных маркеров повреждения эндотелия сосудов.

Срочная адаптация к гипоксической гиперкапнии сопровождалась снижением вязкости крови на 5,5% и увеличением спонтанной агрегацион-ной активности эритроцитов на 76,2% (табл.3).

При исследовании прооксидантно-антиоксидантной активности крови у животных экспериментальной группы отмечалось увеличение концентрации мапонового диальдегида в плазме до 9,3±0,4 мкМ/л, по сравнению с контрольной группой - 6,6±0,4 мкМ/л, что свидетельствует об интенсификации

процессов свободно-радикального окисления под влиянием гипоксической гиперкапнии. При этом концентрация нитритов в сыворотке крови значимо не изменялась (рис. 1).

Показатели общей прооксидантной активности в плазме крови и ан-тиоксидантной активности в эритроцитах у животных не имели межгрупповых отличий.

Таблица 2.

Показатели коагуляционного гемостаза при однократном воздействии гипок-_сической гиперкапнии (Х±т)._

Исследуемый показатель Контрольная группа, п=16 Экспериментальная группа, п=15 Р

Силиконовое время, с. 214,4±18,4 163,3±16,9 <0,05

Каолиновое время, с. 83,4±4,5 71,4±4,6 <0,05

ИДКА, % 58,4±2,8 51,5±4,5 >0,5

АПТВ, с. 23,3±0,5 21,9±0,3 >0,5

ПТВ, с. 12,8±0,3 12,7±0,3 >0,5

ТВ, с. 42,3±4,4 42,8±5,6 >0,5

Фибриноген, г/л 2,6±0,2 2,3±0,3 (п=11) >0,5

РФМК, мг/100мл 3,4±0,3 3,7±0,3 >0,5

Фактор Виллебранда, % 108,0±4,4 (п=10) 130,9±8,6 (п=10) <0,05

Эуглобулиновый фибри-нолиз, мин. 216,3±21,9 (п=15) 162,3±24,7 >0,5

Таблица 3. Гемореологические показатели при однократном воздействии гипоксической гиперкапнии (Х±т).

Исследуемый показатель Контрольная группа, п=10 Экспериментальная группа, п=10 Р

Ht, % 35,1±0,8 33,7±0,8 >0,5

Вязкость крови, o.e. 1,8±0,03 1,7±0,02 <0,05

Вязкость плазмы, o.e. 1,2±0,01 1,2±0,01 >0,5

Коэффициент жесткости эритроцитов 1,5±0,02 1,5±0,02 >0,5

Спонтанная агрегация эритроцитов, у.е. 2,1±0,3 3,7±0,5 <0,01

Стимулированная агрегация эритроцитов, у.е. 5,5±1,4 4,7±0,3 >0,5

мкМ/л 12,00

10,00

8,00

6,00

4,00

2,00

0,00

□ Контрольная группа ПЭкспериментальная группа

Рис.1. Показатели концентрации малонового диальдегида и нитритов в плазме крови при однократном воздействии гипоксической гиперкапнии. Примечание: *** - отмечены значимые отличия между группами (р<0,001).

Таким образом, при однократном воздействии гипоксической гиперкапнии наблюдалась активация внутреннего пути коагуляционного гемостаза, увеличение в плазме крови активности фактора Виллебранда, снижение вязкости крови и значительное увеличение агрегационной способности эритроцитов. Наряду с этим, гипоксическая гиперкапния сопровождалась повышением в плазме крови концентрации малонового диальдегида, что свидетельствует об интенсификации свободно-радикального окисления.

В главе 4 "Влияние гипоксически-гиперкапннческих тренировок на систему гемостаза, гемореологию и прооксидантно-антиоксидантную активность крови" показано, что тренировки с гипоксической гиперкапнией приводили к активации тромбоцитарного гемостаза (табл. 4). Время агрегации тромбоцитов у животных экспериментальной группы укорачивалось на 25%, при этом скорость агрегации в первые 30 сек. возрастала на 120%, по сравнению с контролем. При исследовании коагуляционного гемостаза (табл. 5) у тренированных крыс наблюдалось удлинение силиконового и каолинового времени. В ходе определения времени лизиса эуглобулинового сгустка у адаптированных к гипоксической гиперкапнии животных было установлено увеличение фибринолитической активности плазмы крови на 28,5%.

После цикла гипоксически-гиперкапнических тренировок у крыс экспериментальной группы отмечалось увеличение вязкости крови на 6%, гематокрита на 11,7% и снижение деформируемости эритроцитов по коэффициенту жесткости на 7% (табл.6).

При исследовании прооксидантно-антиоксидантной активности крови у адаптированных к гипоксической гиперкапнии крыс выявлено увеличе-

Г ; -I ■ [

—*- _ 1

------

МД N02

ние концентрации малонового диальдегида до 5,6±0,6 мкМ/л, по сравнению с контролем (3,3±0,3 мкМ/л, р<0,01). После завершения тренировок по концентрации нитритов в сыворотке крови животные экспериментальной и контрольной групп не различались (рис. 2). Показатели общей прооксидантной и антиоксидантной активности также не имели значимых межгрупповых отличий.

Таблица 4.

Показатели тромбоцитарного гемостаза после цикла гипоксически-_гиперкапнических тренировок (Х±т).__

Исследуемый показатель Контрольная группа, п=11 Экспериментальная группа, п=11 Р

Тромбоциты, тыс./ мкл 529,6±10,1 526,9±10,1 >0,5

Степень агрегации тромбоцитов, % 3,3±0,7 (п=9) 4,2±0,7 >0,5

Скорость агрегации за 30 секунд, %/мин. 1,0±0,3 (п=9) 2,2±0,4 <0,01

Время агрегации тромбоцитов, с. 411,9±26,8 (п=9) 308,6±32,3 <0,05

Таблица 5.

Показатели коагуляционного гемостаза после цикла гипоксически-_гиперкапничесих тренировок (Х±т).__

Исследуемый показатель Контрольная группа, п=9 Экспериментальная группа, п=14 Р

Силиконовое время, с. 152,8±18,0 229,1± 13,7 <0,01

Каолиновое время, с. 65,4±3,4 76,0±3,1 <0,05

ИДКА, % 59,6±1,4 65,6±2,1 <0,01

АПТВ, с. 19,7±0,8 19,6±0,5 >0,5

ПТВ, с. 12,8±0,1б 13,0±0,4 >0,5

ТВ, с. 35,8±3,2 34,0±1,3 >0,5

Фибриноген, г/л 1,4±0,3 1,3±0,2 >0,5

РФМК, м г/100мл 3,0±0,0 3,1±0,1 >0,5

Фактор Виллебранда, % 82,2±6,2 85,0±5,1 (п=11) >0,5

Эуглобулиновый фибри-нолиз, мин. 167,8±21,3 120,0±7,8 <0,05

Таблица 6.

Показатели гемореологии после цикла гипоксически-гиперкапнических тре-_ нировок (Х±ш).__

Исследуемый показатель Контрольная группа, n=I 1 Экспериментальная группа, n= 11 Р

Показатель Ht,% 36,6±0,7 40,9±1,0 <0,001

Вязкость крови, o.e. 1,6±0,01 1,7±0,01 <0,001

Вязкость плазмы, o.e. 1,2±0,01 1,1±0,01 >0,5

Коэффициент жесткости эритроцитов 1,4±0,02 1,5±0,02 <0,01

Спонтанная агрегация эритроцитов, у.е. 2,9±0,4 3,5±0,3 >0,5

Стимулированная агрегация эритроцитов, у.е. 4,1±0,4 4,0±0,8 >0,5

мкМ/л 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1 ,0 0,0

__МД___N02_

□ Контрольная группа □Экспериментальная группа

Рис. 2. Показатели концентрации малонового диальдегида и нитритов в плазме крови после цикла гипоксически-гиперкапнических тренировок. Примечание: ** - отмечены значимые отличия между группами (р<0,01).

Таким образом, тренировки гипоксической гиперкапнией приводили к активации тромбоцитарного гемостаза и фибринолиза, удлинению времени свертывания крови по внутреннему пути, увеличению вязкости крови, гема-токрита и снижению деформируемости эритроцитов. Вместе с этим гипокси-чески-гиперкапнические тренировки сопровождались интенсификацией процессов свободно-радикального окисления в крови.

В главе 5 "Влияние гипоксически-гиперкапнического прекондицио-нирования на свободно-радикальное окисление, толерантность головного

** -1-

,——{-

мозга к ишемии и геморрагии" отражены результаты функционального и биохимического исследования тренированных гипоксической гиперкапнией животных после полной перевязки магистральных артерий головы и острой кровопотери.

Тренировки гипоксической гиперкапнией вызывали существенное увеличение толерантности головного мозга к ишемии и геморрагии. На рисунке 5 показано время сохранения биоэлектрической активности головного мозга, дыхания и сердцебиения у адаптированных к гипоксической гипер-капнии крыс при тотальной ишемии головного мозга.

м и н у ТЫ 50,00 45.00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 1 5,00 10,00 5,00 О.ОО

Биоэлектрическая Дыхание Сердцебиение

активность

головного мозга___

□ Контрольная группа СЗЭ кс п ери м ентал ь ная группа

Рис. 3. Время сохранения биоэлектрической активности головного мозга, дыхания и сердцебиения у адаптированных к гипоксической гипер-капнии крыс при тотальной ишемии головного мозга. Примечание: * - отмечены значимые отличия между группами (р<0,05).

У животных контрольной группы при тотальной ишемии головного мозга биоэлектрическая активность сохранялась 9,4±1,0 минуты, что соответствует литературным данным (Тельпухов В.И., Тренин С.О., Князев Г.Д. и соавт., 1985). У крыс экспериментальной группы биоэлектрическая активность мозга в условиях ишемии сохранялась в течение 29,7±9,2 минут. То есть гипоксически-гиперкапнические тренировки увеличивали продолжительность жизни головного мозга в среднем на 213%.

Время сохранения дыхания у животных после перевязки магистральных артерий головы в контрольной группе составляло 9,4±1,0 минуты, в экспериментальной группе - 34,7±10,3 минуты. Таким образом, как и в случае биоэлектрической активности головного мозга, время сохранения дыхания после полной перевязки магистральных артерий головы у тренированных

А

1-1

крыс увеличивалось в среднем на 270%. Корреляционный анализ показал сильную положительную корреляционную связь (11=0,99; Р<0,05) между прекращением дыхания и исчезновением биоэлектрической активности головного мозга.

Период сохранения сократительной способности миокарда у адаптированных к гипоксической гиперкапнии крыс увеличивался в среднем на 68%.

Как и при тотальной ишемии головного мозга, гипоксически-гиперкапнические тренировки способствовали пролонгированию периода жизни животных после острой кровопотери (рис. 6). Время от момента кро-воизлития до прекращения самостоятельного дыхания у крыс экспериментальной группы составляло 194,7±29,2 минут, в контроле - 115,1±30,9 минут. То есть в среднем у тренированных животных продолжительность жизни мозга (с учетом сильной положительной корреляционной связи между временем сохранения дыхания и биоэлектрической активности нейронов) увеличивалась на 69%.

минуты 2 5 0,0 0

2 0 0,0 0

1 5 0,00

10 0,00 5 0,00

0,0 0

Дыхание

□Контрольная группа [^Экспериментальная группа

Рис. 4. Время сохранения самостоятельного дыхания у адаптированных к гипоксической гиперкапнии крыс после острой кровопотери (геморрагический шок II степени тяжести).

Примечание: * - отмечены значимые отличия между группами (р<0,05).

Показатели прооксидантно-антиоксидантной активности в постмор-тальной крови у адаптированных к гипоксической гиперкапнии крыс после полной перевязки магистральных артерий головы представлены в таблице 7.

Как видно из таблицы, у тренированных животных общая проокси-дантная активность в плазме крови и концентрация малонового диальдегида были ниже на 29,8% и 33,7%, соответственно, по сравнению с контрольной группой. Полученные результаты свидетельствуют о менее высокой активно-

ста свободно-радикального окисления в крови адаптированных к гипоксиче-ской гиперкапнии крыс, погибших при тотальной ишемии головного мозга.

Таблица 7.

Показатели прооксидантно-антиоксидантной активности крови адаптированных к гипоксической гиперкапнии крыс при тотальной ишемии головного _мозга (Х±т).__

Исследуемый показатель Контрольная группа, п=11 Экспериментальная группа, п=12 Р

ОПА, % 59,7±2,0 41,9±4,5 <0,01

ОАА, % 68,4±2,4 66,9±3,0 >0,5

МД, мкМ/л 10,1 ±0,4 6,7±0,15 <0,001

N02, мкМ/л 4,5±1,0 6,7±0,8 >0,5

В головном мозге у тренированных животных концентрация нитритов во всех обследуемых отделах и концентрация малонового диальдегида в коре больших полушарий и мозжечке значимо превышала показатели в контроле (табл. 8).

Таблица 8.

Показатели активности свободно-радикального окисления в головном мозге крыс при тотальной ишемии после цикла гипоксически-гиперкапнических

тренировок (Х±т).

Исследуемый показатель Контрольная группа, п=7 Экспериментальная группа, п=7 Р

МД (кора больших полушарий), у.е./г 21,6±1,6 33,9±2,3 <0,01

МД (мозжечок), у.е./г 21,3±1,8 28,0±1,6 <0,01

МД (продолговатый мозг), у.е./г 19,6±2,0 22,0±1,8 >0,5

N02 (кора больших полушарий), мкМ/г 18,4±1,4 29,1±1,6 <0,01

N02 (мозжечок), мкМ/г 17,9±1,2 27,6±1,7 <0,01

N02 (продолговатый мозг), мкМ/г 18,5±1,5 23,4±1,5 <0,01

Полученные результаты свидетельствуют о развитии более выраженного оксидантного стресса в головном мозге у крыс экспериментальной группы после полной перевязки магистральных артерий головы.

Таким образом, гипоксически-гиперкапнические тренировки способствовали выраженному увеличению толерантности головного мозга к ишемии и геморрагии. Доказательством этому являлось значимое увеличение продолжительности жизни мозга у животных экспериментальной группы после полной перевязки магистральных артерий головы и после острой кро-вопотери. Наряду с этим у адаптированных к гипоксической гиперкапнии крыс, погибших после полной перевязки магистральных артерий головы, в постмортальной крови концентрация оксидантов была ниже, а в головном мозге - выше, по сравнению с контрольными животными.

Участие системы гемостаза, гемореологии и свободно-радикального окисления в механизмах повышения толерантности головного мозга к ишемии после гипоксически-гиперкапнических тренировок представлено в гипотетической схеме 1.

Резюмируя все выше изложенное можно заключить, что гипоксиче-ская гиперкапния вызывает выраженные изменения в коагуляционнам гемостазе и гемореологии. Однократное воздействие гипоксической гиперкапнии способствует укорочению времени свертывания крови по внутреннему пути, увеличению активности фактора Виллебранда, снижению вязкости крови, повышению агрегационной активности эритроцитов и интенсификации свободно-радикального окисления. Полученные изменения, видимо, являются необходимыми компонентами срочной адаптации к стрессорным факторам, в данном случае к гипоксической гиперкапнии.

Тренировки гипоксической гиперкапнией являются эффективным средством повышения толерантности головного мозга к ишемии. После цикла гипоксически-гиперкапнических тренировок наблюдается активация тромбоцитарного гемостаза и фибринолиза, удлинение времени свертывания крови по внутреннему пути, увеличение вязкости крови, гематокрита, снижение деформируемости эритроцитов и интенсификация процессов свободно-радикального окисления. Полученные изменения могут способствовать снижению тромбогенности и вероятности геморрагий при долговременной адаптации к гипоксической гиперкапнии и отражают участие системы гемостаза и гемореологии в механизмах повышения толерантности головного мозга к ишемии.

Схема 1.

Гемостазиологические и гемореологические факторы повышения толерантности головного мозга к ишемии под влиянием гипоксически-

Режим воздействия СРО Гемостаз Гемореология

ОВГГ Активация СРО Активация внутреннего пути коагуляционного гемостаза Снижение вязкости крови

Увеличение спонтанной агрегации эритроцитов

ггт Менее выраженная активация СРО Активация тромбоцитар-ного гемостаза Увеличение гематокрита

Снижение прокоагу-лянтной активности крови

Активация фибринолиза Увеличение вязкости крови

Снижение деформа-бельности эритроцитов

Резюме Активация СРО Активация свертывания крови при ОВГГ Снижение тромбоген-ности и вероятности геморрагий после цикла ГГТ Увеличение текучести крови при ОВГГ Снижение вероятности геморрагий после цикла ГГТ

' '--- > < >

Срочная адаптация к ГГ

Долговременная адаптация к ГГ

Увеличение толерантности головного мозга к: ишемии

выводы

1. Однократное воздействие гипоксической гиперкапнии у крыс вызывает укорочение времени свертывания крови по внутреннему пути, увеличение в плазме крови активности фактора Виллебранда, снижение вязкости крови, повышение агрегационной способности эритроцитов и интенсификацию свободно-радикального окисления.

2. Гипоксически-гиперкапнические тренировки приводят к выраженному увеличению толерантности головного мозга к ишемии и острой геморрагии. У адаптированных к гипоксической гиперкапнии крыс продолжительность жизни мозга после полной перевязки магистральных артерий головы увеличивалась на 213%, а после острой кровопотери - на 69%.

3. Гипоксически-гиперкапнические тренировки у крыс вызывают активацию тромбоцитарного гемостаза и фибринолитической системы, удлинение времени свертывания крови по внутреннему пути, увеличение вязкости крови, гематокрита и снижение деформируемости эритроцитов.

4. Увеличение продолжительности жизни мозга в условиях тотальной ишемии, у крыс, адаптированных к гипоксической гиперкапнии, сопряжено с более низкой, чем в контроле, оксидантной активностью постмортальной крови и накоплением продуктов свободно-радикального окисления в мозге.

5. Гипоксически-гиперкапнические тренировки, характеризующиеся выраженным увеличением толерантности головного мозга к ишемии, сопровождаются адаптивными изменениями системы гемостаза и реологических свойств крови, обеспечивающими поддержание баланса между факторами, предуготавливающими организм к остановке кровотечения и поддерживающими адекватную текучесть крови

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Установлен выраженный нейропротективный эффект гипоксически-гиперкапнического прекондиционирования. Полученные результаты позволяют рекомендовать использование гипоксической гиперкапнии для разработки методов профилактики и лечения цереброваскулярных заболеваний.

2. Показатели системы гемостаза и реологических свойств крови при гипоксическом и гипоксически-гиперкапническом воздействии необходимо учитывать для контроля безопасности.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Полухина М.Г. Влияние гипоксически-гиперкапнических тренировок на перекисное окисление липидов и толерантность мозга к ишемии /

Полухина М.Г., Беспалов А.Г. // Четвертая городская научно-практическая конференция молодых ученых «Молодежь - Барнаулу»: Тезисы докладов. - Барнаул, 2002. - С.279-281.

2. Беспалов А.Г. Гипоксически-гиперкапнические тренировки - как средство увеличения толерантности головного мозга к ишемии / Беспалов А.Г., Полухина М.Г. // Четвертая городская научно-практическая конференция молодых ученых «Молодежь - Барнаулу»: Тезисы докладов. - Барнаул, 2002. - С.267-269.

3. Полухина М.Г. Влияние гипоксически-гиперкапнических тренировок на гемореологию // Материалы 68-й Республиканской итоговой научно-практической конференции студентов и молодых ученых Республики Башкортостан с международным участием "Вопросы теоретической и практической медицины", посвященной Году Спорта и Здорового Образа Жизни: Тезисы докладов. - Уфа, 2003. - С.40-41.

4. Полухина М.Г. Реологические и гемостазиологические характеристики крови при срочной и долговременной адаптации к гипоксиче-ской гиперкапнии / Полухина М.Г., Куликов В.П., Беспалов А.Г., Усынин В.В. // Материалы международной конференции "Геморео-логия и микроциркуляция": Тезисы докладов. — Ярославль, 2003. -

5. Полухина М.Г. Влияние гипоксически-гиперкапнических тренировок на свободно-радикальное окисление, гемореологию и гемостаз / Полухина М.Г., Куликов В.П., Беспалов А.Г., Усынин В.В. // Современные методы диагностики: Сборник тезисов V Межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 10-летию Диагностического центра Алтайского края. - Барнаул, 2003. - С.44-45.

С.105.

Соискатель

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

гг - гипоксическая гиперкапния

овгг - однократное воздействие гипоксической гиперкапнии

ггт - гипоксически- гиперкапнические тренировки

АПТВ - активированное парциальное тромбопластиновое время

птв - протромбиновое время

ТВ - тромбиновоевремя

РФМК - растворимые фибрин-мономерные комплексы

ИДКА - индекс диапазона контактной активации

ОПА - общая прооксидантная активность

ОАА - общая антиоксидантная активность

мд - малоновый диальдегид

СРО - свободно-радикальное окисление

пол - перекисное окисление липидов

№ - гематокрнт