Применение регуляторов синтеза оксида азота при геморрагическом шоке в эксперименте

Н.И. Кочетыгов, М. И. Ремизова, К. А. Гербут., Г. В. Гришина

ПРИМЕНЕНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ СИНТЕЗА ОКСИДА АЗОТА ПРИ ГЕМОРРАГИЧЕСКОМ ШОКЕ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

ФГУ Российский научно-исследовательский институт гематологии и трансфузиологии

ФМБА России, г. Санкт- Петербург

N.I. Kochetygov, M.l. Remizova, К.А. Gerbout, G.V. Grishina

THE USE OF REGULATORS OF NITRIC OXIDE SYNTHESIS IN EXPERIMENTAL

HAEMORRHAGIC SHOCK

Russian Research Institute of Haematology and Transfusiology FMBA of Russia,

St. Petersburg

Ключевые слова: геморрагический шок, кровообращение, оксид азота, неселективные ингибиторы и доноры синтеза оксида азота.

Keywords: haemorrhagic shock, blood sirculation, nitric oxide, поп-selective inhibitors and donors of nitric oxide synthesis.

На модели геморрагического шока у крыс исследовано влияние донора оксида азота (N0) — L-аргинина и неизбирательного ингибитора N0 синтаз — N-numpo-L-аргинина на артериальное давление, микроциркуляцию, содержание газов и кислотно-основное состояние в крови при введении их без инфузионных средств до начала кровопотери. Кровопускание прекращали при наступлении выраженных нарушений микроциркуляции. Ингибирование синтеза N0 в ответ на кровопотерю вызывало выраженную централизацию кровообращения с нарушениями микроциркуляции, что сопровождалось изменениями метаболизма, отягощающими геморрагический шок. При введении донора N0 изменялась, видимо, степень развития централизации кровообращения, поддерживался вазодилятаторный тонус сосудов и обеспечивалась перфузия жизненноважных органов. Отмечалась устойчивость животных к кровопотере, и большая продолжительность жизни. Возможное усиление генерации N0 после введения его донора способствует более длительному сохранению микрокровотока, ограничивает нарушения кровообращения, и свидетельствует о том, что организму необходим на ранних стадиях геморрагического шока так называемый базальный уровень N0. Полученные данные позволяют сделать вывод, что неизбирательный ингибитор синтеза NО — N-нитро-Ь-аргинин, вводимый до начала кровопотери, вызывает чрезмерную централизацию кровообращения, следствием чего является ранняя гибель животных, а донор N0 — L-аргинин повышает устойчивость животных к геморрагическому шоку и способствует их большей выживаемости.

We investigated the influence of donor (nitric oxide) NO — L-arginine and rn^selective inhibitor of NO synthase — N-nitro-L-arginine on blood pressure, microcirculation, gas content and acid- base balance in the blood of rats on administration substances without plasmoespanders prior to the blood loss. Bloodletting was stopped upon the occurrence of pronounced microcirculatory disorders.

Inhibition of NO synthesis in response to blood loss develops pronounced centralization of circulation with microcirculatory disorders, which is accompanied by changes in metabolism, aggravating hemorrhagic shock. Administration of NO donor varied, apparently, the degree of centralization of blood circulation and to safe perfusion of vital organs. There was a resistance of animals to blood loss, and longevity. Possible increased generation of NO after its donor introduced promoted more longterm preservation microcirculation, limits circulatory disorders. We propose that the organism needs of so-called basal level of NO in the early stages of hemorrhagic shock.

These data suggest that поп-selective inhibitor of NO -N-nitro-L-arginine, injected prior to the blood loss, causing excessive centralization of blood circulation, resulting in early death of animals. Donor — L-arginine increases the resistance of animals to hemorrhagic shock and contributes to their greater survival.

Одной из главных причин развития терминальных состояний при травмах, повреждениях и заболеваниях внутренних органов, операционных вмешательствах, является массивная кровопотеря. Ведущая роль в патогенезе кровопотери и шока принадлежит изменениям функции сердечно -сосудистой системы. Расстройства

кровообращения во многом определяют развитие тяжелой гипоксии, нарушений метаболизма и течение шока в целом.

Исследования, выполненные в последние годы, в том числе в Российском НИИ гематологии и трансфузиологии, показали, что инфузионная терапия, проводимая с использованием кровезаменителей и различных антигипоксантов, дает

существенные результаты в борьбе с гипоксией. Тем не менее, и после проведения такой терапии возникает угроза гиподинамии, характеризующейся уменьшением сердечного выброса, понижением артериального давления (АД) ниже критического уровня. Падение сердечного выброса связано с уменьшением венозного возврата к сердцу и с понижением сократительной активности миокарда. Остается неясным, в какой мере эти расстройства, в частности падение АД, имеют причиной снижение сосудистого тонуса. Управление сосудистым тонусом является одной из важных проблем, ибо именно сосудистый тонус обеспечивает как распределение транспорта кислорода, так и интенсивность транскапиллярного обмена.

Одним из важных регуляторов сосудистого тонуса в организме является оксид азота (N0), который непрерывно продуцируется ферментативным путем. Физиологические функции N0 простираются от регуляции кровяного давления до антимикробной защиты [2,7,13]. Для ослабления или усиления синтеза N0, как способ изменения его содержания в организме, могут быть использованы ингибиторы и доноры N0 [9]. Показано, что применение экзогенных доноров N0 на ранних стадиях шока благоприятно, а ингибирование конститутивной синтазы N0 во время шока оказывает отрицательное действие [11,12]. Имеются и противоположные данные о применении при шоке ингибиторов N0, уменьшающих органные повреждения и увеличивающих продолжительность жизни животных [8,14], что подчеркивает сложность участия N0 при этой патологии.

В настоящей работе изучено влияние на развитие геморрагического шока (ГШ) регуляторов синтеза N0: донора - Ь-аргинина и неизбирательного ингибитора N0 синтаз — №нитро -Ь-аргинина при введении их без инфузионных средств.

Материал ы и методы

Эксперименты выполнены на наркотизированных тиопенталом натрия (35—40 мг/кг) белых крысах (самках) весом 170— 230 г. У животных катетеризовали сонную артерию для измерения АД (мм рт.ст.), кровопускания и забора проб крови. Ми

кроциркуляцию (МЦ) исследовали в серозной оболочке тонкой кишки методом прижизненной контактной микроскопии в отраженном свете. Использовали метод количественной оценки по шкале, разработанной в лаборатории [1]. В артериальной крови определяли содержание газов, кислотно-основное состояние на газоана-лизаторе ABL-500 («Radiometer», Дания).

Поставлены 3 серии экспериментов на белых крысах. Во всех сериях ГШ вызывали кровопусканием, которое прекращали при наступлении выраженных нарушений микроциркуляции: прерывистость кровотока, агрегация форменных элементов крови, спазм большинства капилляров и в части из них стаз. В 1 -й серии (контроль) животным перед кровопусканием вводили внутрибрюшинно (в/б) 1 мл 0,9% изотонического раствора натрия хлорида (ФР). В других сериях перед кровопусканием вводили в том же объеме ФР неизбирательный ингибитор синтеза N0—№-нитро-Ь-аргинин («Sigma») в дозе 250 мг/ кг (2 серия), продуцент N0—L-аргинин («Мегк») в дозе 300 мг/кг массы животного (3 серия).

Полученный цифровой материал обработан с использованием компьютерной программы Statistica 7.0.

Результаты исследований

В контроле (1-я серия) выраженные нарушения МЦ наступали через 36±3 мин от начала кровопотери (при объеме кровопотери 3.2±0.1 мл/100 г массы). АД в этот момент составляло 53+6 мм рт.ст. (Табл. 1). У животных 2-й серии (ингибитор N0) выраженные нарушения МЦ возникали уже через 18+3 мин от начала кровопотери при сохраняющемся высоком АД (126+7 в ис-ходном состоянии, 127+7 к концу кровопо-тери). Причем, объем кровопотери, уже вы -зывающей те же нарушения МЦ, что и в 1 -й серии, составлял 2.4+0.2 мл/100 г массы, т.е. был существенно ниже, чем в контроле. В отличие от этого, у животных 3 -й серии при введении продуцента N0 нарушения МЦ наступали значительно позднее (через 70+8 мин) и при большем объеме кровопотери (4.2+0.2 мл/100 г массы), чем в первых 2- х сериях. При этом гипотония была такой же, как в контроле (60+10 мм рт.ст. при ис -ходном АД 131+5 мм рт.ст.) ( Табл.1).

С изменениями гемодинамики и МЦ коррелировали и сдвиги кислотноосновного состоянии крови. У всех животных нарастали явления метаболического ацидоза, о чем свидетельствовали снижение pH и рост дефицита буферных оснований.

Серии опытов Объем кровопотери

Исходное К моменту выраженных нарушений МЦ

1 Контроль (/1=6) 3.2±0.1 3613 14114 5316 6518

2 Ингибитор N0 (я= 8) 2.410.2 1813* 12617 12717* 5214

3 Продуцент N0 (л=4) 4.210 2<" 7018*+ 13115 60110*+ 83112

Примечание достоверность различий (р< 0,05) между 1 и 2 сериями отмечена знаком между 2 и 3 сериями — +

Таблица 1

Объем кровопотери, артериальное давление, время наступления нарушений микроциркуляции при введении регуляторов синтеза

оксида азота перед кровопотерей, М±т

В 1-й и 2-й сериях опытов к моменту выраженных нарушений микроциркуляции степень ацидоза была одинаковой, и в равной степени возрастал дефицит буферных оснований (Табл. 2). Однако АД в 1-й серии составляло 53+6 мм рт.ст., а во 2 -й оставалось на исходном уровне. Напомним, что объем кровопотери во 2-й серии опытов был меньше, чем в 1 -й. В 3-й серии при большем объеме кровопотери метаболические нарушения были менее выражены.

В каждом из опытов всех серий выявлены большие колебания pH и рО, при введении регуляторов синтеза N0. Во 2-й серии (ингибитор NO), к моменту выраженных нарушений микроциркуляции более низкому pH соответствовало более высокое напряжение кислорода в крови (Рис. 1). Иными словами, чем значительнее был ацидоз, а, следовательно, кислородная недостаточность, тем большим было р02 в артериальной крови, т.е. наблюдалась обратная зависимость.

Согласно данным литературы, существует независимый путь образования N0 в скелетных мышцах, в том числе и в дыхательных [10]. Показано, что при ишемии изолированного сердца и скелетных мышц, сопровождающейся гипоксией, происходит нарастание содержания N0, независимое от активности NO-синтазы, за счет образования его из нитритов в ходе

нитритредуктазныхреакций или входе не

ферментативного химического превращения [10]. Эти данные позволяют понять, почему при более тяжелом состоянии крыс после введения ингибитора синтеза N0, напряжение кислорода в артериальной крови оказывается высоким. Скорее всего, это объясняется увеличением кровоснабжения дыхательных мышц, усилением их сократимости и, следовательно, возрастанием легочной вентиляции.

В 3 -й серии при введении продуцента N0, увеличивавшего образование N0 в организме, в опытах с более низким pH отмечалось и более низкое р02 в крови, т.е. имелась прямая зависимость между этими показателями. Следовательно, при большем ацидозе было меньшее напряжение кислорода в крови, несмотря на больший объем кровопотери, осуществляемый в течение более продолжительного времени.

В опытах 1-й серии (в контроле) отмечалась тенденция к прямой зависимости, которая статистически недостоверна.

Таким образом, развитие ГШ характеризовалось гипотензией и выраженными нарушениями МЦ в стенке тонкого кишечника крыс (1 серия). Выявленное в этих опытах ограничение кровотока можно рассматривать как проявление централизации кровообращения [3,6], благодаря которой предупреждается значительное уменьшение кровотока в жизненно важных органах и тканях (головной мозг,

Таблица 2

Серии опытов Показатели Исходное состояние К моменту выраженных нарушений МЦ

1 Р<\ 92 6±8.3 73 1 ±20.1

Контроль PH 7.42±0 05 7.27±0.03*

п=4 BE 1.7 ±2.5 — 13.1 ±2.2*

2 Р<\ 101 4±7.7 93.1 ±15 7

Ингибитор синтеза N0 PH 7.37±0.05 7.26±0.11

п=4 BE 3.1 ±1.8 — L1.2+3.6*

3 РО, 84.1 ±12.3 79.9± 10.6

Продуцент N0 PH 7.37±0.01 7.35±0.06

п= 4 BE 0.7 ±1.5 — 11.4±3.3*

Примечание достоверность различий (р< 0,05) между и данными в исходном состоянии и к моменту выраженных нарушений микроииркуляции отмечена знаком*

Содержание газов и кислотно-основное состояние крови у крыс при введении различных регуляторов синтеза оксида азота, М+т

в Серия 3 — продуцент оксида азота

Рис I Напряжение кислорода и pH в артериагънои крови у белых крыс после массивной кровопотери в контроле (серия 1), при предварительном введении ингибитора синтеза оксида азота №-нитро-Ь-аргинина (серия 2) и продуцента оксида азота L-аргинина (серия 3) к моменту выраженных нарушении микроцирку гяции

сердце, легкие, частично печень, дыхательные мышцы) с уменьшением его в других органах и тканях.

Высокое АД, нарушения МЦ в нежиз-ненно важных органах во 2-й серии опытов, при ингибировании синтеза N0, свидетельствуют о выраженном спазме перифе -рических сосудов, об усилении централизации кровообращения. Нарушения МЦ у этих животных наступают гораздо раньше, чем в контроле. Можно полагать, что во 2-й серии наблюдалась чрезмерная централизация, имеющая отрицательные последствия, что сопровождалось грубыми нарушениями метаболизма, отягощающими

геморрагический шок. Уменьшение про -дукции N0, происходящее под влиянием неизбирательного ингибитора его синтеза, приводило к спазму периферических сосудов и, по-видимому, не только в нежизненно важных, но частично и в жизненно важных органах и тканях, вследствие чего наблюдалась более ранняя гибель животных, чем в контрольных экспериментах.

Животные, получившие продуцент N0 до кровопотери, жили значительно дольше, чем те, которым вводили ингибитор синтеза N0 — 83± 12 мин и 52±4 мин соответственно. Контрольные животные жили 65±8 мин. Большая устойчивость к кровопотере у крыс 3-й серии опытов при введении продуцента N0 свидетельствует о том, что гиперпродук -ция N0 ограничивает нарушения кровообращения, возникающие при развитии шока, уменьшая, видимо, степень централизации кровообращения, возникающей в ответ на снижение объема циркулирующей крови и МОК. В этих условиях не повышается кровоток в дыхательных мышцах. С увеличением кислородной недостаточности (судя по ацидозу) насыщение кислородом артериальной крови не возрастало, а наоборот снижалось. Вероятно, происходит

нормализация микроциркуляции за счет вазодилата- ции, антиагрегантного и антикоагуляци- оиного действия N0 [4].

Таким образом, предварительное введение регуляторов синтеза оксида азота существенно изменяет развитие и течение геморрагического шока. Полученные данные позволяют предполагать, что на ранних стадиях геморрагического шока продукция N0 носит защитный характер, уменьшая развитие циркуляторной гипоксии тканей и их повреждение. Подавление этой реакции приводит к чрезмерной централизации кровообращения, которая может иметь отрицательные последствия для организма [5]. Необходимость поддержания так называемого "базального" уровня NO на ранних стадиях геморрагического шока подтверждается нашими результатами с предварительным введением донора NO-L-арГинина.

Литература

1. Кочетыгов Н.И., А.М. Куликов. Системная гемодинамика и микроциркуляция при лечении ожогового шока кровезамещающими растворами. Про -блемы гематологии и переливания крови,-1982.-N 6 -С- 24-30.

2. Кочетыгов Н.И., Ремизова М.П., Гер - бут К.А., Гришина Г.В. Влияние регуляторов синтеза оксида азота на гемодинамику при геморрагическом шоке в эксперименте. // Мед. академич. журнал. -2003.- N 3. -Т 3. -Прилож.4,-С.133-134.

3. Мазуркевич Г.С., Крецер И.В., Тю- кавин

A.И., Кулигин А.М., Осипович

B. C. О некоторых аспектах централизации кровообращения при шоке // Вопр. скор. мед. пом.: Респуб.сбор. науч.трудов- Л.,1981.-С.60-66.

4. Проскуряков С.Я., КоноплянниковА.Г., Иванников А.И., Скворцов В.Г. Биология окиси азота// Успехи совр. биологии. -1999. -Т. 119, N 4. С. 380- 395.

5. Суханов Ю.С., Федоров Н.А., Селиванов Е.А., Кочетыгов Н.И., Гербут К. А., Ремизова М.И., Ванин А.Ф., Микоян

В.Д., Бургова Е.Н. Оксид азота при геморрагическом шоке //»Актуальные вопросы гематологии и трансфузиоло -гии» (материалы научно -практической конференции, Санкт-Петербург, 6-8 июня 2000 года). — СПб., 2000. С. 302.

6. Шок: Теория, клиника, организация противошоковой помощи / Под общ. ред. Г.С.Мазуркевича, С.Ф. Багненко,- СПб.: Политехника, 2004,- 539 с.

7. Cauwels A. Nitric oxide in shock // Intern. Soc.Nephrol.- 2007.-V.72, N5,- P. 557- 565.

8. Hassoun H.T., Weisbrodt N.W., Merced

D. W. et.al. Inducible nitric oxide synthase mediates gut ischemia / reperfusion- induced ileus only after severe insults // J. Surg. Res.- 2001,- V.97.- P. 150154.

9. HierholzerC., KaltTJ.C., BilliarT.R. et.al. Inducible nitric oxide promotes intestinal inflammation following hemorrhagic shock//

Am. J. Phisiol. Gastrointest. Liver Physiol. -2004,- V.286, N2,-

G.225-G.233.

10. Lepore D.A. Nitric oxide synytase-indepent generation of nitric oxide in muscle ischemia —reperfusion injury// Nitric oxide: biologe and chemestry.- 2000.-V.4, N6. — P.541-545.

11. Miller M, Megson I.L. Recent developments in nitric oxide donor drugs// Br. J. Pharmacol.-2007.-V. 151. -P.305- 321.

12. Sato S. The role of nitric

oxide in

hemorragic shock // Masui. -1998.-V.47, N4. -P.392-403.

13. SnyderS.H., Bredt D.S. Biological rolesof nitric oxide// Sci.Am.— 1992.— V. 266,- P. 68-77.

14. Yao Y.M., Bahrami S., Leichtfried G. e.a. Significance of NO in hemorrhage- induced hemodynamic alterations, organ injury, and mortality in rats //Am. J. Physiol. (Heart Circ.

15. Physiol.34).-1993.-V.265.-H973-H979.