Влияние стрессоустойчивости на гемореологические показатели в норме и при ортостатическом стрессе

УДК 616.151.4:612.13+616-092.19

И. И. Дигурова, А. Г. Гущин

Влияние стрессоустойчивости на гемореологические показатели в норме и при ортостатическом стрессе

На экспериментальной модели ортостатического стресса у крыс с различной стрессоустойчивостью изучены микроге-мореологические показатели. У животных с низкой стрессоустойчивостью наблюдаются невысокие исходные значения индекса деформируемости эритроцитов, снижающиеся под действием стрессового фактора.

Ключевые слова: ортостатический стресс, крысы, стрессоустойчивость, стрессонеустойчивость, микрореологические показатели крови, агрегация эритроцитов, деформируемость эритроцитов.

I. I. Digurova, A. G. Gush^in

Influence of Stress-Resistance on Hemorheological Indices in Norm and under Orthostatic Stress

On the experimental model of orthostatic stress microhemorheological indices of stress-resistant and stress-irresistant rats were studied. The obtained data demonstrate that stress-irresistant rats have a low level of erythrocyte deformability in norm. This index has been decreased under stress influence.

Keywords: an orthostatic stress, a rat, stress-resistance, stress-irresistance, microrheological indices of blood, aggregation of erythrocytes, deformability of erythrocytes.

Введение

Изучение процессов адаптации организма к действию экстремальных факторов различного генеза является одной из актуальных задач физиологии и практической медицины. При вынужденном ограничении подвижности, мышечных нагрузках, гипо- и гипертермии, переводе тела в антиортостатическое положение наблюдается изменение гемореологического статуса [1, 6, 8, 9, 16, 17, 18, 19, 20, 23]. Это снижает эффективность кровотока на уровне сосудов микроциркуляции [10, 12, 22, 24]. Несмотря на большое количество работ, посвященных исследованию действия на организм экстремальных факторов, гемореологические механизмы его адаптационных и компенсаторных реакций недостаточно изучены. Литературные данные об изменениях реологических показателей крови порой противоречивы. Это затрудняет разработку методов контроля над состоянием организма и коррекции возможных негативных последствий стресса.

В катастрофы природного или техногенного характера, ситуации, приводящие к иммобилизации, предельной физической нагрузке и другим стрессам, могут попасть люди или животные, разные по стрессоустойчивости. Однако в литературе мало освещены особенности изменений

микрогемореологического статуса под влиянием экстремальных воздействий у индивидуумов с различной чувствительностью к действию стрессовых факторов.

В связи с вышесказанным целью работы явилось исследование влияния стрессоустойчи-вости на микрогемореологические показатели в норме и при ортостатическом стрессе.

Материалы и методы

Экспериментальный материал получен в острых опытах на белых беспородных половозрелых крысах-самцах, содержавшихся в стандартных условиях вивария и не имевших видимых признаков заболеваний [5, 11]. Все крысы были не адаптированы к стрессу и не наркотизированы. Разброс по массе в каждой серии не превышал ±10 %. Эксперименты проводились с соблюдением основных биоэтических правил в соответствии с «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием лабораторных животных» (1985) и требованиями Женевской конвенции "International Guiding Principles for Biomedical Research Involving Animals" (Geneva, 1990). В каждой серии исследования были синхронизированы по времени суток.

© Дигурова И. И., Гущин А. Г., 2013

Стрессоустойчивость оценивали по времени плавания до полного утомления с грузом, составляющим 10 % от массы тела [13]. Животных помещали в сосуд объемом 15*10-3м3 по одному. Критерием наступления полного утомления служило погружение головы крысы под воду в течение 5 секунд. Крысы, длительность плавания у которых при рандомизации была больше или меньше среднего времени плавания на 35 %, отбирались для эксперимента. Время плавания было определено у 50 крыс, доставленных одновременно из одного питомника. В среднем по группе время плавания с грузом до полного утомления составило 11,6 мин. Следовательно, после рандомизации были отобраны крысы, у которых время плавания составило более 15,7 мин (2 % животных), и крысы, у которых время плавания было менее 7,5 мин (1 % животных). Затем эти крысы подвергались 45-минутному ортоста-тическому стрессу.

Ортостатический стресс у крыс вызывали помещением их на 45 минут вниз головой под углом 900 к горизонтальной поверхности в пластиковых клетках-футлярах, закрепленных на подставке. Их объем составлял (0,4-0,6)* 10-3м3. В съемной хвостовой части было сделано отверстие для хвоста. Такая клетка ограничивала естественную свободу движения. В носовой ее части имелось отверстие диаметром около 2,5 см, через которое крыса могла дышать. Для исключения перегрева животного в футляре были сделаны 12-15 отверстий диаметром 2-4 мм.

Изучение гемореологических показателей проводилось с помощью микрометодов, что позволило изучать гемореологические изменения в

динамике на одних и тех же животных. Забор крови из хвостовой вены производился у каждой крысы до воздействия стрессового фактора и сразу после его окончания. Для расширения вен перед взятием крови хвост подогревался теплым воздухом [5]. Деформируемость эритроцитов определяли фильтрационным методом, что позволило создать модель, близкую к естественным условиям микроциркуляции [21].

Фильтрация осуществлялась через фильтры с диаметром пор 2-4,5 мкм [7,15]. Индекс деформируемости дважды отмытых эритроцитов (ИДЭ) рассчитывали по отношению времени фильтрации физиологического раствора ко времени фильтрации суспензии с гематокритным показателем 0,02. Коэффициент вариации при десятикратном исследовании одной пробы составил 5,4 %.

Индекс агрегации эритроцитов (ИАЭ) определяли методом оптической микроскопии в камере Горяева с визуальным анализом и рассчитывали по отношению числа агрегатов к числу не агрегированных эритроцитов.

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием пакета "Open Office.org". Статистическая обработка включала оценку достоверности различий средних с использованием t-критерия Стьюдента или непараметрических критериев. Различия считались статистически значимыми при p<0,05.

Результаты

Данные представлены в табл. 1, 2 и на рис. 1.

Таблица 1

Изменение индексов агрегации и деформируемости эритроцитов при ортостатическом стрессе у крыс с высокой

стрессоустойчивостью

Показатели До стресса После стресса

ИАЭ, отн. ед. 0,27±0,02 0,32±0,02

ИДЭ, отн. ед. 0,49±0,03 0,36±0,02*

Примечание: * - р<0,001.

Таблица 2

Изменение индексов агрегации и деформируемости эритроцитов при ортостатическом стрессе у крыс с низкой

стрессоустойчивостью

Показатели До стресса После стресса

ИАЭ, отн. ед. 0,27±0,06 0,34±0,04*

ИДЭ, отн. ед. 0,35±0,06 0,28±0,04**

Примечание: *- p<0,02; **p< 0,05.

Рис. 1. Микрореологические показатели при ортостатическом стрессе у крыс с высокой и низкой стрессоустойчивостью

1 - ИАЭу крыс с высокой стрессоустойчивостью; 2 - ИАЭу крыс с низкой стрессоустойчивостью; 3 - ИДЭу крыс с высокой стрессоустойчивостью; 4 - ИДЭ у крыс с низкой стрессоустойчивостью. По вертикальной оси индексы агрегации и деформируемости эритроцитов в относительных единицах.

* - достоверный результат.

Средние по группам контрольные значения индекса агрегации эритроцитов у стрессоустойчивых и стрессонеустойчивых животных были одинаковы (0,27 отн. ед.). Исходное значение индекса деформируемости эритроцитов у крыс с высокой стрессоустойчивостью в среднем по группе составляло 0,49 отн. ед., а у крыс с низкой стрессоустойчивостью - 0,35 отн. ед.

Ранее в наших исследованиях были установлены медианы для микрореологических показателей у крыс, не разделенных по стрессоустой-чивости (п=150), доставленных из того же питомника [4]. Для индекса агрегации эритроцитов это значение было равно 0,31 отн. ед., а для индекса деформируемости эритроцитов - 0,43 отн. ед. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о влиянии стрессоустойчивости на исходный уровень индекса деформируемости эритроцитов. Это согласуется с данными литературы о том, что деформируемость эритроцитов активных крыс достоверно выше по сравнению с данным показателем у пассивных животных [8].

В результате стрессорного воздействия у крыс с высокой стрессоустойчивостью не отмечено статистически значимых изменений индекса агрегации эритроцитов. В группе крыс с низкой стрессоустой-чивостью отмечено статистически значимое повы-

шение исследуемого показателя на 26 % (р<0,02) по сравнению с соответствующим контролем.

После стресса в обеих группах отмечено снижение индекса деформируемости эритроцитов. У животных с высокой стрессоустойчивостью произошло уменьшение этого показателя в среднем по группе на 27 % (р<0,001) по сравнению с соответствующим контролем. Такой характер изменений согласуется с установленными нами ранее закономерностями о зависимости микрогемореологических сдвигов от исходных значений при разных видах экстремальных воздействий: индекс деформируемости эритроцитов снижался при высоких контрольных цифрах и увеличивался при низком исходном уровне [2, 3]. Также эти результаты соответствуют данным, полученным другими авторами, о повышении индекса деформируемости после плавания, 40-минутной иммобилизации, перегревании при разных скоростях сдвига и низких исходных значениях этого показателя [8, 14].

В группе крыс с низкой стрессоустойчиво-стью после стрессового воздействия, несмотря на невысокие контрольные цифры, индекс деформируемости также уменьшился. Снижение составило 20 % (р< 0,05) по сравнению с соответствующим контролем.

Таким образом, у стрессонеустойчивых животных более выражены негативные последствия ортостатического стресса.

Заключение

У животных с низкой стрессоустойчивостью наблюдаются невысокие исходные значения индекса

деформируемости эритроцитов, и под воздействием ортостатического 45-минутного стресса происходит дальнейшее снижение этого показателя. Полученные закономерности могут быть использованы в качестве критериев стрессоустойчивости.

Библиографический список

1. Викулов, А. Д. Реологические свойства крови у спортсменов разной квалификации [Текст] / А. Д. Викулов // Нижегородский медицинский журнал. - 1998.

- № 3. - С. 26-29.

2. Дигурова, И. И. Анализ гемореологического статуса и функции крови при ортостатическом стрессе у крыс [Текст] / И. И. Дигурова, А. Г. Гущин // Ярославский педагогический вестник. - 2011. - № 1. -Т. 3 (Естественные науки). - С. 98-100.

3. Дигурова, И. И. Анализ гемореологического статуса при 12-часовой иммобилизации у крыс [Текст] / И. И. Дигурова // Вестник КрасГАУ. - 2011.

- № 4. - С. 115-117.

4. Дигурова, И. И. Применение кластерного анализа для оценки микрогемореологических показателей у крыс в норме [Текст] / И. И. Дигурова, А. Г. Гущин, А. А. Шипов // Ярославский педагогический вестник. - 2011. - № 3. - Т. 3. Естественные науки. - С. 71-73.

5. Западнюк, И. П. Лабораторные животные. Разведение, содержание, использование в эксперименте [Текст] / И. П.Западнюк [и др.]. - Киев : Наукова думка, 1983. - С. 3-23.

6. Зубарева, Е. В. Функциональные и микрореологические свойства лейкоцитов при экзогенном перегревании в опытах in vivo и in vitro [Текст] : дис. ... канд. биол. н. / Е. В. Зубарева. - Ярославль, 2011. -156 с.

7. Козинец, Г. И. Оценка деформабельности эритроцитов методом фильтрации [Текст] / Г. И. Козинец [и др.] // Лаб. дело. - № 11. - С. 15-17.

8. Марьинских, В. В. Исследование вязкоэластич-ных свойств мембран эритроцитов беспородных белых крыс с различным уровнем двигательной активности в ответ на стрессы различной этиологии и оценка деформируемости эритроцитов людей с гипертонией [Текст] : дис. ... канд. биол. н. / В. В. Марьинских. - Тюмень, 2007. - 121 с.

9. Мельников, А. А. Комплексный анализ факторов, взаимосвязанных с реологическимим свойствами крови у спортсменов [Текст] : дис. ... докт. биол. н. / А. А. Мельников. - Ярославль, 2004. - 324 с.

10. Муравьев, А. В. Гемореология : перспективы развития / А. В. Муравьев [и др.] // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. - 2007. - № 2(22). -С. 4-17.

11. Ноздрачев, А. Д. Анатомия крысы : лабораторные животные [Текст] / А. Д. Ноздрачев, Е. Л. Поляков. - СПб. : Изд-во «Лань», 2001. - 464 с.

12. Плотников, М. Б. Лекарственные препараты на основе диквертина / М. Б. Плотников, Н. А. Тюкави-на, Т. М. Плотникова. - Томск : Изд-во Том. ун-та, 2005. - 228 с.

13. Пошивалов, В. П. Этологический атлас для фармакологических исследований на лабораторных грызунах [Текст] / В. П. Пошивалов. - М. : Деп. В ВИНИТИ, 1978. - №3164 - 78.

14. Сайфиев, Р. Р. Исследование деформируемости эритроцитов млекопитающих с использованием усовершенствованного эктацитометра [Текст] : авто-реф. дис. ... канд. биол. н. / Р. Р. Сайфиев. - Тюмень, 2002. - 19 с.

15. Сигал, В. Л. Фильтрационные методы определения деформационных (вязко-упругих) свойств мембран биологических клеток (обзор литературы) [Текст] / В. Л. Сигал // Лаб. дело. - 1989. - № 5. -С. 4-9.

16. Федоров, Б. М. Стресс и система кровообращения [Текст] / Б. М. Федоров. - М. : Медицина, 1991.

- 320 с.

17. Федорова, М. З. Функциональные свойства и реактивность лейкоцитов крови при измененных состояниях организма, вызванных факторами различной природы [Текст] : дис. ... докт. биол. н. / М. З. Федорова. - Ярославль, 2002. - 296 с.

18. Чирикова, О. А. Факторы, определяющие процесс адсорбции высокомолекулярных белков плазмы крови на мембранах эритроцитов при мышечных нагрузках [Текст] : дис. ... канд. биол. н. / О. А. Чирикова. - Ярославль, 2006.

19. Brun I.F. The triphasis effects of exercise on blood rheoloqy: Which relevance to physioloqy and pathophysi-oloqy ? // Clin. Hemorheol. and Microcireul.,1998. - v.19

- Р. 89.

20. Hart, R. Experimental antileukocyte interventions in cerebral ischemia / R. Hart [et al] // J. Cerebral Blood Flow Metabolism. - 1996. - Vol. 16. - № 6. - P. 1108-1119.

21. Leblond P. F., Coulombe L. The measurement of erythrocyte deformability using micropore membranes. F sensitive technique with clinical applications // J. Lab. and clin. med. - 1979. - Vol. 94, № 1. - P. 133-143.

22. Pries A. R. Rheology of microcirculation / A. R. Pries, T. Secomb // Clin. Hemorheol. and Micro-circ.-2003. - Vol. 29. - P. 143-148.

23. Ritter, L. S. Leukocyte accumulation and hemodynamic changes after stroke / L.S. Ritter [et al] // Stroke.

- 2000. - Vol. 31. - P. 1153-1161.

24. Stoltz J. F. Hemorheology in practice: an introduc- J. F. Stoltz, M. Donner, S. Muller // Rev. Port. Hemorreol. tion to the concept of a hemorheological profile / - 1991. - Vol. 5. - P. 175-188.

Bibliograficheskiy spisok

1. Vikulov, A. D. Reologicheskiye svoystva krovi u sportsmenov raznoy kvalifikatsii [Tekst] / A. D. Vikulov // Nizhegorodskiy meditsinskiy zhurnal. - 1998. - № 3. -S. 26-29.

2. Digurova, I. I. Analiz gemoreologicheskogo statusa i funktsii krovi pri ortostaticheskom stresse u kry's [Tekst] / I. I. Digurova, A. G. Gushchin // Yaroslavskiy peda-gogicheskiy vestnik. - 2011. - № 1. - T. 3 (Yestestven-ny'ye nauki). - S. 98-100.

3. Digurova, I. I. Analiz gemoreologicheskogo statusa pri 12-chasovoy immobilizatsii u kry's [Tekst] / I. I. Digurova // Vestnik KrasGAU. - 2011. - № 4. -S. 115-117.

4. Digurova, I. I. Primeneniye klasternogo analiza dlya otsenki mikrogemoreologicheskih pokazateley u kry's v norme [Tekst] / I. I. Digurova, A. G. Gushchin, A. A. Shipov // Yaroslavskiy pedagogicheskiy vestnik. -2011. - № 3. - T. 3 (Yestestvenny'ye nauki). - S. 71-73.

5. Zapadnyuk, I. P. Laboratorny'ye zhivotny'ye. Raz-vedeniye, soderzhaniye, ispol'zovaniye v eksperimente [Tekst] / I. P.Zapadnyuk [i dr.]. - Kiyev : Naukova dum-ka, 1983. - S. 3-23.

6. Zubareva, Ye. V. Funktsional'ny'ye i mikroreolo-gicheskiye svoystva leykotsitov pri ekzogennom pere-grevanii v opytah in vivo i in vitro [Tekst] : dis. ... kand. biol. n. / Ye. V. Zubareva. - Yaroslavl', 2011. -156 s.

7. Kozinets, G. I. Otsenka deformabel'nosti erit-rotsitov metodom fil'tratsii [Tekst] / G. I. Kozinets [i dr.] // Lab. delo. - № 11. - S. 15-17.

8. Mar'inskih, V. V. Issledovaniye vyazkoelastich-ny'h svoystv membran eritrotsitov besporodny'h bely'h kry's s razlichny'm urovnem dvigatel'noy aktivnosti v otvet na stressy razlichnoy etiologii i otsenka deformiruyemosti eritrotsitov lyudey s gipertoniyey [Tekst] : dis. . kand. biol. n. / V. V. Mar'inskih. - Tyumen', 2007. - 121 s.

9. Mel'nikov, A. A. Kompleksny'y analiz faktorov, vzaimosvyazanny'h s reologicheskimim svoystvami krovi u sportsmenov [Tekst] : dis. ... dokt. biol. n. / A. A. Mel'nikov. - Yaroslavl', 2004. - 324 s.

10. Murav'yev, A. V. Gemoreologiya : perspektivy' razvitiya / A. V. Murav'yev [i dr.] // Regionarnoye kro-voobrashcheniye i mikrotsirkulyatsiya. - 2007. -№ 2(22). - S. 4-17.

11. Nozdrachev, A. D. Anatomiya krysy : laboratorny'ye zhivotnyye [Tekst] / A. D. Nozdrachev, Ye. L. Pol-yakov. - SPb. : Izd-vo «Lan'», 2001. - 464 s.

12. Plotnikov, M. B. Lekarstvenny'ye preparaty' na osnove dikvertina / M. B. Plotnikov, N. A. Tyukavina, T. M. Plotnikova. - Tomsk : Izd-vo Tom. un-ta, 2005. - 228

s.

13. Poshivalov, V. P. Etologicheskiy atlas dlya farma-kologicheskih issledovaniy na laboratorny'h gryzunah [Tekst] / V. P. Poshivalov. - M. : Dep. V VINITI, 1978. -№ 3164 - 78.

14. Sayfiyev, R. R. Issledovaniye deformiruyemosti eritrotsitov mlekopitayushchih s ispol'zovaniyem us-overshenstvovannogo ektatsitometra [Tekst] : avtoref. dis. ... kand. biol. n. / R. R. Sayfiyev. - Tyumen', 2002. - 19 s.

15. Sigal, V. L. Fil'tratsionny'ye metody' oprede-leniya deformatsionny'h (vyazko-uprugih) svoystv membran biologicheskih kletok (obzor literatury') [Tekst] / V. L. Sigal // Lab. delo. - 1989. - № 5. - S. 4-9.

16. Fedorov, B. M. Stress i sistema krovoobra-shcheniya [Tekst] / B. M. Fedorov. - M. : Meditsina, 1991. - 320 s.

17. Fedorova, M. Z. Funktsional'ny'ye svoystva i reak-tivnost' leykotsitov krovi pri izmenenny'h sostoyaniyah organizma, vyzvanny'h faktorami razlichnoy prirody' [Tekst] : dis. ... dokt. biol. n. / M. Z. Fedorova. - Yaroslavl', 2002. - 296 s.

18. Chirikova, O. A. Faktory', opredelyayushchiye protsess adsorbtsii vysokomolekulyarny'h belkov plazmy' krovi na membranah eritrotsitov pri myshechny'h nagruz-kah [Tekst] : dis. . kand. biol. n. / O. A. Chirikova. -Yaroslavl', 2006.

19. Brun I. F. The triphasis effects of exercise on blood rheoloqy: Which relevance to physioloqy and path-ophysioloqy ? // Clin. Hemorheol. and Microcireul.,1998.

- V. 19 - R. 89.

20. Hart, R. Experimental antileukocyte interventions in cerebral ischemia / R. Hart [et al] // J. Cerebral Blood Flow Metabolism. - 1996. - Vol. 16. - № 6. - P. 11081119.

21. Leblond P. F., Coulombe L. The measurement of erythrocyte deformability using micropore membranes. F sensitive technique with clinical applications // J. Lab. and clin. med. - 1979. - Vol. 94, № 1. - P. 133-143.

22. Pries A. R. Rheology of microcirculation / A. R. Pries, T. Secomb // Clin. Hemorheol. and Microcirc.

- 2003. - Vol. 29. - P. 143-148.

23. Ritter, L. S. Leukocyte accumulation and hemo-dynamic changes after stroke / LS Ritter [et al] // Stroke.

- 2000. - Vol. 31. - P. 1153-1161.

24. Stoltz J. F. Hemorheology in practice: an introduction to the concept of a hemorheological profile / J. F. Stoltz, M. Donner, S. Muller // Rev. Port. Hemorreol.

- 1991. - Vol. 5. - P. 175-188.