Evaluation of the anesthesia depth in experimental animals by parameters of cerebral blood flow and structures of the blood serum solid phase (experimental study)
Authors: Шатохина С.Н. , Александрин В.В. , Шабалин В.Н. 
Published: November 2021

Актуальность. Важным патогенетическим звеном развития осложнений при введении наркоза является нарушение дыхания в виде апноэ, которое может переходить в агонию. Вместе с тем, не существует работ по регистрации мозгового кровотока в период агонии. Несмотря на многочисленные результаты исследований на животных, демонстрирующих, что общая анестезия приводит к нейродегенерации и когнитивным нарушениям, на сегодняшний день чёткого консенсуса о влиянии анестетиков на человека всё ещё не достигнуто. Цель исследования: выявить маркёры стадий наркоза у экспериментальных животных по структурам твёрдой фазы сыворотки крови (СК) и показателям мозгового кровотока (МК). Материалы и методы. Исследования проведены на половозрелых беспородных крысах-самцах. Животные наркотизировались хлоралгидратом: контрольные группы получали дозу 400 мг/кг, в/б, а опытные - 500-600 мг/кг, в/б. В разные фазы действия наркоза регистрировали системное артериальное давление (АД), МК, частоту дыхания и частоту сердечных сокращений. МК регистрировали прибором ЛАКК-02 (ЛАЗМА). АД измеряли монитором MEC8 Mindray. Структуры твёрдой фазы СК животных исследовали методом краевой дегидратации на тест-картах диагностического набора «Литос-система». Микроскопию структур СК проводили в поляризованном свете при увеличении × 200 и × 400 (микроскоп DM2500 фирмы «Leica»). Результаты. В контрольных группах показатели МК, частоты дыхательных движений и частоты сердечных сокращений достоверно не различались. В опытных группах через один час после дачи повышенной дозы наркоза наблюдали снижение частоты сердечных сокращений, частоты дыхания и показателей АД (р < 0,05). Сразу после начала апноэ МК начинал быстро снижаться вслед за падением АД. Амплитуда сердечного ритма в спектре колебаний МК повышалась в три раза по сравнению с контролем. От начала апноэ время снижения МК до нуля составляло от 60 до 240 с. До введения наркотического средства структуры СК были представлены в виде сферолитов и веерных образований, которые характерны для физиологического состояния организма. В стадии апноэ сферолиты и веерные структуры СК были испещрены множеством мелких изотропных включений, а также имели единичные мелкие и обширные изотропные разломы. В агональной стадии большинство структурных образований СК было представлено фрагментами сферолитов с многочисленными полосками и ветвистыми образованиями с высокой анизотропией, множественными разломами с изъеденными границами. Заключение. Динамика морфофункциональных показателей экспериментальных животных в результате воздействия наркотизирующих средств определяется перестройкой, возникающей в структуре белковых молекул, строение которых визуализируется при переводе СК в твёрдую фазу. Особенности патологических структур твёрдой фазы СК указывают на глубину наркотизации организма. Эти изменения согласуются с динамикой показателей сердечно-сосудистой и дыхательной систем экспериментальных животных после наркотизации. Результаты указывают на возможность применения анализа структур твёрдой фазы СК при ретроспективной оценке динамики МК, глубины наркотизации и побочных эффектов, вызываемых различными наркотизирующими средствами у пациентов с последующим использованием этих данных для выбора вида и оптимальной дозы наркотизирующего вещества при предстоящих хирургических вмешательствах.

Background. An important pathogenetic step in the development of anesthesia complications is a breathing disorder in the form of apnea, which may transform into agony. However, there are no reports of cerebral blood flow (CBF) during the period of agony. Despite numerous animal studies showing that general anesthesia leads to neurodegeneration and cognitive impairment, there is still no clear consensus on effects of anesthetics in humans. Aim of the study. To identify markers of anesthesia stages in experimental animals by structures of blood serum (BS) solid phase and by indexes of CBF. Materials and methods. The study was carried out on sexually mature outbred male rats. The animals were anesthetized with chloral hydrate: control groups received a chloral hydrate dose of 400 mg/kg, i.p., and experimental groups received 500-600 mg/kg, i.p. Blood pressure (BP), CBF, respiratory rate and heart rate were recorded during different phases of anesthesia. CBF was recorded with a LAKK-02 device (LAZMA); BP was measured with a MEC8 Mindray monitor. BS solid phase structures were studied using the method of marginal dehydration on test cards of the “Litos-system” diagnostic kit. BS structures were examined under a microscope in polarized light at a magnification of ×200 and ×400 (DM2500 microscope, Leica). Results. In the control groups, indexes of CBF, respiratory rate, and heart rate did not significantly differ. In the experimental groups, one hour following administration of the increased anesthetic dose, the heart rate, respiratory rate, and BP were decreased (p < 0.05). Immediately after the onset of apnea, the drop in blood pressure was followed by a rapid decline in CBF. The heart rate amplitude in the spectrum of CBF oscillations was increased three times compared to the control. The time from the apnea onset to zero CBF ranged from 60 to 240 s. Before the drug administration, the BS structures represented spherulites and fan-shaped formations characteristic of the physiological state of the body. During the apnea stage, BS spherulites and fan-shaped structures were dotted with many small isotropic inclusions, and also had single small and extensive isotropic faults. During the agonal stage, most of the BS structural formations represented fragments of spherulites with numerous stripes and branched formations with high anisotropy and multiple faults with corroded boundaries. Conclusion. The changes in morpho-functional indexes under the action of anesthetics are determined by structural rearrangement of protein molecules as visualized during the BS transformation into the solid phase. The features of BS solid phase pathological structures indicate the anesthesia depth. These changes are consistent with changes in cardiovascular and respiratory parameters in anesthetized animals. The results indicate a possibility of using the analysis of the BS solid phase structures for a retrospective assessment of changes in CBF, the depth of anesthesia, and side effects caused by various anesthetics in patients. Subsequently, these data may be used for selecting the anesthetic type and its optimum dose for upcoming surgical interventions.