Влияние экспериментальной терапии на газовый и кислотно-основной состав крови в динамике токсического отека легких

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Настоящая работа представляет собой часть расширенного изыскания, состоявшего в поиске способов предотвращения и лечения токсического отека легких (ТОЛ). Одним из основных патогенетических звеньев ТОЛ является затруднение диффузии газов через альвеолокапиллярную мембрану [1–3], в результате чего изменяются кислотно-основное состояние и газовый состав крови [4–7].

Цель исследования — изучение газотранспортной функции, кислотно-основного состояния и газового состава крови в динамике экспериментального ТОЛ и влияния на них экспериментальной терапии комбинацией лекарственных средств, показавших свою эффективность в предварительных исследованиях [8].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Эксперименты проводили на белых беспородных мышах-самцах массой 18–20 г. Токсический отек легких (ТОЛ) моделировали путем ингаляционного отравления животных фосгеном в затравочной камере в дозе, соответствующей LСt₅₀ [5]. Животных декапитировали и получали смешанную (преимущественно венозную) кровь. В крови определяли pH, парциальное давление кислорода (pO₂), углекислого газа (рСО₂), содержание общего гемоглобина (tHb), оксигемоглобина (O₂Hb), карбоксигемоглобина (COHb), метгемоглобина (MetHb), восстановленного (редуцированного) гемоглобина (RНb), кислородное насыщение (sO₂m), концентрацию кислорода (O₂ct) и кислородную емкость (O2cap), парциальное давление кислорода при 50 % насыщении крови (P₅₀), содержание общего диоксида углерода (tCO₂), содержание истинного (HCO₃) и стандартного бикарбоната (SBC), актуальный (BE_b) и стандартный избыток оснований (BЕ_ecf), анионную разницу. Измерение проводили с использованием газоанализатора «Synthesis 45» (Instrumentation Laboratory, USA), через 30 мин, 3 и 24 ч после начала эксперимента. Через 30 мин после отравления осуществляли внутрибрюшинное введение комплекса препаратов, состоящего из димеркаптопропансульфоната натрия (унитиола) 150 мг/кг, диклофенака натрия 35 мг/кг и апротинина (контрикала) 250 ЕД/кг. Как показали ранее проведенные эксперименты, введение данного комплекса мышам после отравления оксидами азота позволяет увеличить выживаемость отравленных животных и снизить выраженность ТОЛ [8]. В качестве препарата сравнения использовали димеркаптопропансульфонат натрия (унитиол) в той же дозе, в которой он применялся в лечебной комбинации препаратов — 150 мг/кг. Контрольным животным вводили эквивалентный объем физиологического раствора. Параллельно оценивали влияние комплекса препаратов на исследуемые показатели крови интактных животных. Статистическую обработку результатов проводили по общепринятому методу с использованием t-критерия Стьюдента и прикладного пакета статистических программ для персонального компьютера.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Установлено, что через 30 мин после инициации токсического отека легких ни один из показателей газового состава и газотранспортной функции крови экспериментальных животных не изменялся. Значимые изменения этих показателей обнаруживались только через 3 часа после отравления пульмонотоксикантом (табл. 1).

Установлено, что через 3 ч после отравления показатель рН крови, характеризующий кислотно-основное состояние и являющийся одним из самых «жестких» параметров крови, сместился в кислую сторону.

В группе отравленных фосгеном животных обнаружено достоверное повышение парциального давления углекислого газа (параметр pCO₂). При нормальных значениях концентраций истинного бикарбоната и стандартного бикарбоната (параметры HCO_3- и SBC, табл. 3), это указывает на развитие респираторного ацидоза, причиной которого может быть альвеолярная гиповентиляция. При этом обнаружено повышение парциального давления кислорода при 50 % насыщении крови (параметр P50), т. е. сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо, что можно рассматривать как один из компенсаторных механизмов, который приводит к облегчению высвобождения кислорода в тканях. Кроме того, в группе отравленных фосгеном животных обнаружено уменьшение содержания оксигемоглобина (параметр O₂Hb, см. табл. 1) и кислородного насыщения крови (параметр sO₂m, табл. 2), являющиеся, как нам представляется, следствием происходящих изменений в крови и легких экспериментальных животных. При этом парциальное давление углекислого газа (рСО₂, см. табл. 1) достоверно и логично повышалось. Кроме того, у этих животных в крови обнаруживался метгемоглобин, которого не наблюдалось у интактных животных. Через 24 ч после отравления все исследованные параметры газового состава и газотранспортной функции крови выживших животных в основном возвращались к уровню интактных животных.

Исследование кислотно-основного состава крови показало следующее. Через 30 мин и 3 ч после инициации токсического отека легких ни один из исследованных показателей не изменялся. Существенные изменения по сравнению с интактными животными возникали только через 24 ч наблюдения.

Показатели кислотно-основного состояния крови мышей через 24 ч после отравления представлены в таблице 3. Установлено, что на фоне нормализации pH происходило повышение содержания истинного бикарбоната (параметр HCO_3–), стандартного бикарбоната (параметр SBC). Помимо этого, изменялись показатели актуального (параметр BEb) и стандартного (параметр BЕecf) избытка оснований, что свидетельствовало об уменьшении недостатка оснований в крови. Данные изменения, видимо, носят компенсаторный характер. Обнаружено также повышение содержания общего диоксида углерода (параметр tCO₂) крови, что также укладывается в логику происходивших изменений.

Таким образом, во время скрытого периода отравления фосгеном (через 30 мин после отравления) никаких достоверных изменений со стороны газового состава и газотранспортной функции крови не выявлялось. На этапе выраженных клинических проявлений отека легких (через 3 ч после отравления) в крови обнаруживалось снижение рН, содержания оксигемоглобина и кислородного насыщения крови, а также повышение парциального давления углекислого газа, т. е. признаки дыхательной недостаточности и компенсированного респираторного ацидоза. Через 24 ч после отравления у выживших животных происходила нормализация кислородного статуса с сохраняющимися признаками разбалансировки, а также изменение параметров кислотно-основного состояния крови, носившие компенсаторный характер.

 

Таблица 1. Газовый состав крови мышей через 3 ч после отравления фосгеном в токсической дозе LСt₅₀ (M±m, n = 6)

Table 1. Blood gas composition of mice 3 h after phosgene poisoning at a toxic dose of LCt₅₀ (M±m, n = 6)

Группа животных	Параметры
	pH	рСО2, мм рт. ст.	pO2, мм рт. ст.	tHb, г/л	O2Hb, %	COHb, %
Интактные	7,366±0,024	32,2±6,2	57,0±6,0	96,0±14,0	72,5±4,8	6,3±2,0
Отравленные	7,272±0,068*	42,0±3,9*	53,0±14,0	92,0±30,0	56,6±9,5*	6,5±3,0
Отравленные и получившие лечение комбинацией препаратов	7,250±0,040*	41,1±6,0	58,0±6,0	89,0±9,0	63,3±3,6	7,0±1,6
Отравленные и получившие лечение унитиолом	7,249±0,013*	46,5±3,3*	53,0±7,0	74,0±17,0	53,1±9,9*	9,7±3,4
Интактные, получившие лечебную комбинацию препаратов	7,300±0,024 *	35,6±2,4	47,0±6,0	78,0±6,0*	53,3±7,6*	4,9±1,7

Примечание: * различие с интактными животными значимо при p < 0,05; рСО₂ — парциальное давление углекислого газа; pO₂ — парциальное давление кислорода; tHb — содержание общего гемоглобина; O₂Hb — содержание оксигемоглобина; COHb — содержание карбоксигемоглобина.

Note: * The difference with intact animals was significant at p < 0. 05; COHb — carboxyhemoglobin content; O₂Hb — oxyhemoglobin content; pCO₂ — partial pressure of carbon dioxide; pO₂ — partial pressure of oxygen; tHb — total hemoglobin content.

 

Применение лечебной комбинации препаратов, состоящей из димеркаптопропансульфоната натрия (унитиола), диклофенака натрия и апротинина (контрикала), приводило к частичной нормализации измененных параметров. Так, в группе леченных животных обнаружена нормализация содержания оксигемоглобина, парциального давления углекислого газа (pCO₂) (см. табл. 1) и парциального давления кислорода при 50 % насыщении крови (P50,) (см. табл. 2) по сравнению с показателями отравленных животных. Кроме того, у получивших лечение животных, по сравнению с отравленными, в крови не обнаруживался метгемоглобин. Следует также отметить некоторую, хоть и недостоверную, нормализацию у получивших лечение животных уровня восстановленного (редуцированного) гемоглобина (RНb) и кислородного насыщения крови (sO₂m) (см. табл. 2).

 

Таблица 2. Газотранспортная функция крови мышей через 3 ч после отравления фосгеном в токсической дозе LСt₅₀ (M±m, n = 8)

Table 2. Gas transport function of blood of mice 3 h after phosgene poisoning at a toxic dose LСt₅₀ (M±m, n = 8)

Группа животных	Параметры
	MetHb, %	RНb, %	sO2m, %	O2ct, об. %О2	O2cap, об. %О2	P50, мм рт. ст.
Интактные	0	22,5±5,2	77,3±5,7	9,7±1,9	12,5±1,7	37,4±1,4
Отравленные	0,4±0,2	37,9±16,2	60,6±7,4*	7,3±3,2	12,1±4,0	44,8±3,8*
Получившие лечение комбинацией препаратов	0	30,2±2,1*	68,1±2,7*	7,8±1,2	11,5±1,3	43,6±3,0
Получившие лечение унитиолом	0,2±0,1	40,1±9,4	57,3±8,9*	5,6±2,2	9,5±1,9	46,9±1,6*
Интактные, получившие лечебную комбинацию препаратов	0	42,8±8,8*	56,1±8,7*	5,8±0,6*	10,3±0,8*	42,6±1,0

Примечание: * различие с интактными животными значимо при p < 0,05; MetHb — содержание метгемоглобина; RНb — содержание восстановленного (редуцированного) гемоглобина; sO₂m — кислородное насыщение крови; O₂ct — концентрация кислорода крови; O₂cap — кислородная емкость крови; P50 — парциальное давление кислорода при 50 % насыщении крови.

Note: * The difference with intact animals was significant at p < 0. 05; MetHb, methemoglobin content; O₂cap, blood oxygen capacity; O₂ct — blood oxygen concentration; P50 — partial pressure of oxygen at 50% blood saturation; RHb — reduced (reduced) hemoglobin content; sO₂m — blood oxygen saturation.

 

При этом установлено, что лечение пораженных животных комбинацией препаратов и унитиолом не оказывало влияния на изменение кислотно-основного состояния (см. табл. 3).

 

Таблица 3. Кислотно-основной состав крови мышей через 24 ч после отравления фосгеном в токсической дозе LCt₅₀ (M±m, n = 6)

Table 3. Blood acid-base composition of mice 24 h after phosgene poisoning at a toxic dose LCt₅₀ (M±m, n = 6)

Группа животных	Параметры
	pH	HCO3–, ммоль/л	SBC, ммоль/л	tCO2, ммоль/л	BEb, ммоль/л	BЕecf , ммоль/л	Anion Gaр, ммоль/л
Интактные	7,335±0,021	18,9±1,4	18,6±1,0	20,2±1,5	–7,3±1,2	–8,6±1,2	23,0±1,0
Контрольные	7,294±0,068	23,7±3,0*	21,8±1,5 *	25,4±3,2*	–3,0±2,3*	–3,5±2,7*	22,0±2,0
Отравленные и получившие лечение комбинацией препаратов	7,406±0,040	23,4±1,6*	22,3±1,3*	24,9±1,6*	–2,5±1,7*	–3,3±1,8*	19,0±2,0
Отравленные и получившие лечение унитиолом	7,299±0,013	24,4±3,4	21,7±2,1	26,1±3,6	–2,9±2,7	–3,5±3,0	21,0±1,0*
Интактные, получившие лечебную комбинацию препаратов	7,342±0,071	21,4±2,4	20,9±2,8	23,1±4,6	–2,9±2,7	–4,5±3,6	21,8±1,5

Примечание: *p < 0,05 в сравнении с интактными животными; tCO₂ — содержание общего диоксида углерода, HCO_3– — содержание истинного бикарбоната, SBC — содержание стандартного бикарбоната, BEb — актуальный избыток оснований, BEecf — стандартный избыток оснований, Anion Gaр — анионная разница.

Note: *p < 0. 05 in comparison with intact animals; BEb — actual base excess; BEecf — standard base excess; HCO_3– — concentration of true bicarbonate; SBC — concentration of standard bicarbonate; tCO₂ — concentration of total carbon dioxide.

 

Исследование действия самой рецептуры на изучаемые параметры интактных животных продемонстрировало ее способность снижать pH, содержание общего гемоглобина, фракции оксигемоглобина, кислородное насыщение крови, концентрацию общего кислорода, кислородную емкость крови, и значительно, почти в 2 раза, повышать содержание восстановленного, т. е. отдавшего кислород, гемоглобина [9, 10]. Выраженное отрицательное влияние комбинации препаратов на газовый состав крови интактных животных может свидетельствовать о ее самостоятельном токсическом действии. Лечение же отравленных животных препаратом сравнения унитиолом сопровождалось некоторым ухудшением газового состава крови даже по сравнению с не получавшими лечение животными. Унитиол способствовал и появлению в крови отравленных животных метгемоглобина.

ВЫВОДЫ

Изучение кислородного статуса и кислотно-основного состояния отравленных фосгеном животных показало, что на этапе выраженных клинических проявлений отека легких (через 3 ч после отравления) в крови обнаруживались признаки дыхательной недостаточности и компенсированного респираторного ацидоза. Лечение отравленных животных комбинацией препаратов приводило к нормализации некоторых параметров газового состава крови на фоне сохраняющегося респираторного ацидоза и дыхательной недостаточности. Лечение отека легких препаратом сравнения унитиолом не сопровождалось нормализацией измененных при отравлении параметров крови.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией. Вклад каждого автора: А. В. Земляной, О. В. Торкунова — написание статьи, анализ данных; П. А. Торкунов, П. Д. Шабанов — разработка общей концепции статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

ADDITIONAL INFORMATION

Authors contribution. Thereby, all authors made a substantial contribution to the conception of the study, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the article, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the study. The contribution of each author: A. V. Zemlyanoy — manuscript drafting, writing and pilot data analyses; P. A. Torkunov, P. D. Shabanov — paper reconceptualization and general concept discussion.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Об авторах

Павел Анатольевич Торкунов

Городская многопрофильная больница № 2

Автор, ответственный за переписку.
Email: tpa4@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0491-2237
SPIN-код: 3656-7755

доктор мед. наук, клинический фармаколог

Россия, 194354, Санкт-Петербург, Учебный пер., д. 5

Александр Васильевич Земляной

Научно-исследовательский институт гигиены, профпатологии и экологии человека Федерального медико-биологического агентства Российской Федерации

Email: al-zem@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8055-2291
SPIN-код: 2114-1375

канд. мед. наук, ст. научн. сотр., заведующий лабораторией

Россия, г. п. Кузьмоловский, Ленинградская область

Ольга Владимировна Торкунова

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: ovt4@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8471-3854

канд. биол. наук, преподаватель

Россия, Санкт-Петербург

Петр Дмитриевич Шабанов

Военно-медицинская академия имени С. М. Кирова

Email: pdshabanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1464-1127
SPIN-код: 8974-7477

доктор мед. наук, профессор, профессор кафедры фармакологии

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы