Журнал «Медицина неотложных состояний» 1 (56) 2014

Статья опубликована на с. 67-70

Введение

Общим патогенетическим звеном развития любого критического состояния является гипоксия. Существующие методы и способы коррекции тканевой гипоксии зачастую не приносят должных результатов. Более того, реперфузия и реоксигенация поврежденных тканей в процессе лечения терминальных состояний часто сопровождаются прогрессированием ишемического поражения клеток. Поэтому вопросы лекарственной профилактики и фармакотерапии острых видов гипоксии являются важной медико-биологической проблемой. Существует потребность в поиске, разработке и применении эффективных фармакологических средств поддержки и протезирования кислородного баланса крови, особенно при гипоксической гипоксии [2, 8, 11].

Одним из наиболее перспективных в плане результативности направлений в решении данной задачи является изыскание новых антигипоксантов среди оригинальных элементоорганических, в т.ч. координационных соединений. К числу такого рода потенциальных фармакологических веществ относятся комплексные соединения германия.

Ранее в серии скрининговых исследований на модели гипоксической гипоксии с прогрессирующей гиперкапнией выявлена выраженная противогипоксическая активность у координационного соединения германия с диэтилентриаминпентауксусной кислотой и калием (Витагерм-3) [9].

С учетом того, что кислотно-основное состояние (КОС) является важнейшим интегральным показателем жизнедеятельности любого организма, целью исследования было следующее: оценить в динамике протекторную способность Витагерма-3 регулировать нарушения кислотно-основного равновесия у животных в условиях гипоксии замкнутого пространства (ГЗП).

Материалы и методы

Исследования выполнены на 72 белых половозрелых беспородных крысах обоих полов массой 190–230 г в соответствии с методическими рекомендациями ГП «Государственный экспертный центр МЗ Украины» (ГП «ГЭЦ МЗ Украины») [5] в лаборатории кафедры фармакологии ГУ «Луганский государственный медицинский университет», которая сертифицирована ГП «ГЭЦ МЗ Украины» на предмет проведения доклинических исследований лекарственных средств (сертификат от 25 декабря 2008 г. № 03).

В качестве экспериментальной модели ГЗП избран патологический процесс, развивающийся у животных в условиях замкнутого пространства. Моделирование гипоксии с прогрессирующей гиперкапнией проводили путем помещения крыс в изолированные стеклянные гермообъемы (10 дм³), которые переворачивали вверх дном и опускали в поднос с водой, чтобы предупредить попадание воздуха. Экспозиция составляла 30 мин. Все животные были разделены на 4 группы: интактную («здоровые» крысы), контрольную (гипоксия), опытную (гипоксия + Витагерм-3) и референтную (гипоксия + мексидол). Животным опытной группы внутрибрюшинно вводили Витагерм-3 в виде 1% водного раствора в ранее разработанном дозовом режиме: 49 мг/кг за 36 мин до начала моделирования ГЗП [12]. Препаратом сравнения был избран мексидол (производство «Фармасофт», Российская Федерация), который вводили крысам в дозе 100 мг/кг за 36 мин до начала развития гипоксического синдрома. Животные контрольной группы получали в таком же режиме дозирования физиологический раствор натрия хлорида.

С целью определения состояния КОС у крыс в динамике гепаринизированным шприцем забирали венозную кровь из бедренной вены через 1 и 6 ч после извлечения из гермообъема. Измерения параметров КОС проводили на цифровом анализаторе электролитов и газов крови OPTI CCA (производства OPTI Medical Osmetch, США). Определяли следующие показатели: отрицательный логарифм ионов водорода (рН); откорректированный по температуре рН (pH[T]); парциальное давление углекислого газа (рvСО₂); парциальное давление кислорода (рvО₂); общую концентрацию углекислого газа (tCO₂); концентрацию бикарбонат-иона (НСО₃); насыщение крови кислородом (сатурация) (SvO₂); стандартный бикарбонат (SBC); избыток (дефицит) оснований (ВЕ).

Полученные в эксперименте данные обрабатывали статистически с помощью t-критерия Стьюдента [3].

Результаты и их обсуждение

Результаты исследования влияния Витагерма-3 на состояние кислотно-основного состояния организма крыс в условиях ГЗП в период постгипоксического восстановления приведены в табл. 1.

Поддержание должного уровня рН в узком диапазоне для оптимальной реализации процессов жизнедеятельности в организме достигается механизмами регуляции этого параметра. Наиболее важными физиологическими системами регуляции являются легкие и почки. Деятельность этих органов направлена на ликвидацию возникших изменений КОС. При этом респираторные нарушения компенсируются механизмами метаболической компенсации, а метаболические нарушения нивелируются изменениями вентиляции легких. Из табл. 1 видно, что рН крови животных всех групп находится в пределах физиологической нормы для крыс (7,28–7,34). Вместе с тем следует помнить, что значения рН, которые приближаются к нормальным, не исключают наличия нарушений КОС, которые компенсируются буферными системами крови [1, 10]. Поддержание рН в физиологических пределах является одним из основных обеспечений гомеостаза организма, поскольку при таких параметрах происходит большинство ферментативных реакций в клетках. Поэтому в дальнейшем комплексно анализируются и другие параметры КОС крови крыс в изучаемых условиях эксперимента.

Особое внимание уделялось анализу динамики изменений газового состава венозной крови, отражающего уровень обмена веществ и интенсивность кровотока в тканях. Установлено, что в условиях ГЗП у животных контрольной группы на первом этапе наблюдения отмечалось достоверное снижение парциального напряжения О₂ в венозной крови. Данный показатель характеризует степень усвоения кислорода тканями и является прямо пропорциональным растворимости данного газа в крови. При этом pvCO₂ увеличивалось до 57,02 ± 3,80 (Р < 0,05). Дефицит кислорода препятствует нейтрализации ионов водорода до образования воды, а накопление углекислоты также способствует повышению концентрации H⁺. Состояние газового состава крови соответствовало респираторному ацидозу [4, 6, 7, 10]. При восстановлении газообмена у крыс через 6 часов исследования показатель рН крови соответствовал ацидозу, но при этом значение ВЕ становилось отрицательным (Р < 0,05), pvO₂ возрастало до уровня нижних границ интактных животных (Р < 0,05), а pvCO₂ снижалось в 2,50 ± 1,36 раза. Это можно объяснить декомпенсацией защитных механизмов и повышенной скоростью экстракции (извлечения) кислорода клетками. Данные изменения характерны для метаболического ацидоза с респираторной компенсацией. Таким образом, тканевая гипоксия у крыс приводит к нарушению кислотно-основного состояния крови в виде респираторного ацидоза. Реоксигенация тканей в раннем постгипоксическом периоде сопровождается истощением систем компенсации поддержания внеклеточного значения pH для обеспечения большинства метаболических процессов организма [4, 10].

В опытной группе животных после введения Витагерма-3 прослеживалась тенденция к улучшению процессов тканевого дыхания. На первом этапе исследования изменения КОС носили характер компенсированных респираторных изменений. Показатель рН крови не отличался от исходного уровня (Р > 0,05). РvСО₂ достоверно (Р < 0,05) повышалось, что свидетельствовало о первоначальном накоплении СО₂ в условиях ГЗП и его последующем эффективном экскретировании из организма.

Следующим показателем оценки фармакопрофилактической эффективности Витагерма-3 в изучаемых условиях эксперимента является процент насыщения венозной крови кислородом (S_vO₂), который представляет собой расчетное значение сатурации кислородом доступного гемоглобина на основании идентифицированных уровней величин рО₂, рН и рСО₂ и характеризует интенсивность доставки кислорода к тканям [10].

Экспериментально доказано, что у животных опытной серии для поддержания метаболических процессов усвоение кислорода тканями уже на 1-м часу реоксигенации возрастало, о чем свидетельствовало снижение на 14 % величины SO₂ венозной крови (Р < 0,05).

На следующем этапе исследования изменения КОС ограничивались респираторным компонентом и компенсированными метаболическими процессами. Продолжалось активное выведение СО₂ из организма, и его общий уровень на протяжении всего исследования имел достоверное отличие от показателя интактных животных. Величина S_vO₂ соответствовала исходному уровню. Это, вероятно, связано с более активным функционированием механизмов компенсации — восстановлением скорости утилизации кислорода тканями и связыванием СО₂ свободным гемоглобином. Не менее важным аргументом компенсации являлись изменения уровня стандартных бикарбонатов крови (SBC), концентрация которых близка по диагностической ценности к значимости НСО₃^–. Данные показатели через 6 часов после перенесенной тяжелой гипоксии возвращались к уровню интактной группы.

В референтной группе животных на всем протяжении наблюдения изменения КОС венозной крови соответствовали компенсированному респираторному ацидозу.

Выводы

Таким образом, результаты исследования кислотно-основного состояния венозной крови животных в норме и в раннем периоде реоксигенации после перенесенной гипоксической гипоксии на фоне гиперкапнии в условиях фармакопрофилактики оригинальным координационным соединением германия Витагерм-3 весьма убедительно свидетельствуют о способности этого соединения стабилизировать процессы усвоения кислорода тканями за счет активизации главных буферных систем плазмы крови, а также оптимизации уровня метаболических процессов снижением скорости экстракции О₂ из крови клетками.