Экспериментальная оценка влияния ингаляций активными формами кислорода на системную гемодинамику и микроциркуляцию

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ИНГАЛЯЦИЙ АКТИВНЫМИ ФОРМАМИ КИСЛОРОДА НА СИСТЕМНУЮ ГЕМОДИНАМИКУ И МИКРОЦИРКУЛЯЦИЮ

А.К. Мартусевич, С.П. Перетягин, П.В. Перетягин

ФГБУ «Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр» Минздрава России

Abstract

The aim of this work is investigation of specialties of heart rate variability at experimental inhalation ozone therapy. Our experiment was executed with 25 Wistar rats. We formed 4 groups of animals: control group (n=10), first main one with ozone inhalations (n=5), second main one with wetted ozone inhalations (n=5) and third one with ozonide inhalations (n=5). Ozone concentration was 60 mcg/l. Inhalations period was 10 days. Heart rate variability was estimated with special system based on «Neurosoft» complex. Microcirculation state was tested with special laser analyzer LAKK-02. It was stated, that inhalation ozone therapy causes clear effect on heart rate variability of healthy rats. Most physiological action of this parameter was characterized for wetted ozone inhalations. Simple ozone and ozonide inhalations lead to preemptive activation of sympathic nervous system. Most optimal reaction of microcirculation was fixed at ozonide use.

Key words: ozone, inhalation, heart rate variability, microcirculation

Цель работы - уточнение динамики вариабельности сердечного ритма и микроциркуляции у крыс при ингаляционном введении источника активных форм кислорода. Эксперимент выполнен на 25 белых крысах-самцах линии Wistar. Сформировано 4 группы животных: интактная (10 крыс) и 3 экспериментальных (5 крыс, которым проводили ингаляции озоном; 5 крыс, получавших ингаляции увлажненным озоном при пропускании его через воду и 5 крыс, ингалирование которых проводили при помощи озонидов, образующихся при пропускании озона через водно-масляную эмульсию). Концентрация озона во всех случаях была 60 мкг/л. Ингаляции проводили в течение 10 дней. Исследование вариабельности сердечного ритма производили с помощью созданной нами на основе комплекса «Нейрософт» системы. Состояние системы микроциркуляции оценивали с помощью программно-аппаратного комплекса ЛАКК-02. Установлено, что ингаляционная озонотерапия оказывает существенное влияние на ВСР, осуществляемое в том числе вследствие формирования сдвига состояния вегетативной нервной системы (ВНС). Наиболее физиологичным оказался эффект ингаляций увлажненного озона, приводящий к сбалансированной стимуляции ВНС и спектральных параметров ВСР. Озонотерапия в варианте непосредственного использования озоно-кислородной смеси и при ее пропускания

через водно-масляную эмульсию вызывает преимущественную стимуляцию симпатического отдела ВНС. Таким образом, наиболее оптимальная реакция системы микроциркуляции на ингаляционную озонотерапию в выполненных экспериментальных исследованиях зарегистрирована для варианта, включающего применение озонидов, полученных в результате пропускания газообразного озона через водно-масляную эмульсию, в сравнении с ингаляциями чистого и увлажненного озона.

Ключевые слова: озон, ингаляции, вариабельность сердечного ритма

Известно, что ингаляционное введение большинства лекарственных препаратов оказывает как местное, так и системное воздействие, причем их выраженность существенно варьирует в зависимости от действующего агента [2, 8]. С учетом того, что одним из потенциальных путей введения озона является ингаляционный [9], изучение системного эффекта данного источника активных форм кислорода (АФК) на различные функциональные системы имеет как научное, так и практическое значение, т. к. позволит учесть организменные эффекты ингаляционного воздействия.

Известно, что вариабельность сердечного ритма (ВСР) является чутким индикатором состояния организма человека и животных [1, 4, 6, 7]. При этом на ее особенности оказывают влияние не только исходное состояние функциональных систем, но и различные экзогенные воздействия, носящие как системный, так и локальный характер [1, 6, 7]. Кроме того, оценка ВСР в настоящее время рассматривается как один из методов тестирования эффективности лечения [4, 6].

Поэтому целью исследования явилась экспериментальная оценка влияния ингаляционной озонотерапии на вариабельность сердечного ритма и микроциркуляцию.

Материалы и методы

Эксперимент выполнен на 25 белых крысах-самцах линии Wistar массой 200220 г. Содержание животных, экспериментальные вмешательства осуществляли согласно приказу Минздрава СССР №775 от 12.08.1977 г. [5]. Сформировано 4 группы животных: интактная (10 крыс) и 3 экспериментальных (5 крыс, которым проводили ингаляции озоном; 5 крыс, получавших ингаляции увлажненным озоном при пропускании его через воду и 5 крыс, ингалирование которых проводили при помощи озонидов, образующихся при пропускании озона через водно-масляную эмульсию). Концентрация озона во всех случаях была 60 мкг/л. Ингаляции проводили в течение 10 дней. На 11 -й день животных выводили из эксперимента путем декапитации с предварительной перерезкой сонной артерии под эфирным наркозом.

Исследование ВСР производили с помощью комплекса «Полиспектр» («Нейрософт», Иваново). Выполняли исследование как стандартных статистических, так и спектральных параметров оценки ВСР [4].

Состояние системы микроциркуляции оценивали с помощью комплекса ЛАКК-02 (НПО «ЛАЗМА», Москва), при этом учитывали показатель микроциркуляции (ПМ), а также ряд расчетных параметров [3].

Полученные данные были обработаны в программном пакете Statistica 6.0. Для оценки статистической значимости различий применяли ^критерий Манна-Уитни.

Результаты и обсуждение

Установлено, что проведение курсовых ингаляций озоно-кислородной смеси приводило к урежению частоты сердечного ритма по сравнению с интактными животными ф<0,05). Так, стимуляция симпатического отдела вегетативной нервной системы (ВНС) [по уровню индекса напряжения (ИН)] преобладала над увеличением тонуса ее парасимпатического отдела (по уровню амплитуды моды), причем прирост обеих показателей статистически значим ф<0,05) [рис. 1]. Уровень интегрального параметра, характеризующего вегетативный баланс на основании спектрального анализа сердечного ритма (коэффициент LF/HF), был значимо ниже контрольных цифр (по отношению к интактной группе - p<0,05). Также у животных этой группы выявлена тенденция, выражающаяся в «зажатии» ритма сердца (по уровню pNN5; p<0,05). В целом, применение озона в газовой фазе приводит к преимущественной симпатической стимуляции гемодинамики.

А. Статистические параметры

Б. Соотношение мощностей спектра в диапазонах низких и высоких частот

Рис. 1. Статистические и спектральные показатели вариабельности сердечного ритма крыс при ингаляциях активных форм кислорода

Ингаляции увлажненного озона (при его пропускании через воду) демонстрировали динамику по направленности аналогичную представленной по применению озона в газовой фазе, но в некоторых компонентах существенно отличались от указанного варианта. Так, при сопоставимом снижении ЧСС у животных данной группы наблюдали менее выраженную и более сбалансированную стимуляцию обоих отделов ВНС (по уровню амплитуды моды и индекса напряжения). Максимальную физиологичность сдвигов вегетативного тонуса демонстрирует уровень коэффициента LF/HF, который снижается относительно крыс контрольной группы ф<0,05). Общая мощность спектра сердечного ритма у представителей этой группы хотя и снижена относительно интактных животных ф<0,05), но выше, чем у крыс, получавших ингаляции чистого озона ф<0,1). Следовательно, данный режим ингаляций является более физиологичным с позиций стимуляции гемодинамики.

Животные, получавшие ингаляцию озонидами (при пропускании озона через водно-масляную эмульсию), имели минимальную среди остальных опытных групп выраженность урежения ритма, при этом ЧСС оставалась ниже уровня интактных крыс ф<0,05). Следует подчеркнуть, что при использовании данного варианта экспериментального воздействия наблюдается выраженная стимуляция только симпатического отдела ВНС (по параметру ИН - p<0,05 относительно интактных животных), тогда как тонус парасимпатического отдела ВНС сохраняется в пределах контрольных цифр (по амплитуде моды - p>0,05). Соответственно сдвиг интегрального показателя спектрального анализа (индекса LF/HF) наиболее выражен по сравнению со всеми остальными группами ф<0,05). Таким образом, при ингаляции озонидами, образовавшимися в результате пропускания озоно -кислородной смеси через водно-масляную эмульсию, наблюдаются выраженные регуляторные сдвиги гемодинамику по симпатическому типу.

Рис. 2. Уровень показателя микроциркуляции и ее регуляторных компонентов при различных вариантах ингаляционной озонотерапии

Курсовое применение ингаляций озона в газовой фазе способствовало снижению уровня базового параметра - ПМ снижался в 3,06 раза (p<0,05) [рис. 2]. Реализация данного эффекта обеспечена увеличением роли сердечного (в 2,6 раза; p<0,05) и дыхательного (в 1,25 раза; p<0,05) компонентов при параллельном снижении участия в регуляции кровотока по микрососудам эндотелиального, нейрогенного и миогенного компонентов (p<0,05). Тенденция по снижению показателя шунтирования была более выраженной по сравнению с группой интактных животных (p<0,05). Таким образом, использование озона в газовой фазе приводит к существенному угнетению микроциркуляции с увеличением участия в ее регуляции сердечного компонента (гемодинамические сдвиги).

У крыс, получавших ингаляции увлажненного (путем пропускания озона через воду) озона, было зарегистрировано умеренное снижение активности микроциркуляции (p<0,05), причем механизм возникновения данного состояния принципиально отличен от описанного выше: при сохранном уровне участия эндотелиального компонента увеличивается роль нейрогенного (в 1,2 раза; p<0,1) и, особенно, миогенного (в 1,5 раза; p<0,05) и дыхательного (в 1,75 раза; p<0,05) компонентов. Показатель шунтирования также находится на достаточно низком уровне (p<0,05 по сравнению с интактными животными). Следовательно, применение увлажненного озона приводит к умеренному снижению интенсивности микроциркуляции, реализуемому при участии всех компонентов регуляции.

Животные, получавшие ингаляции озонидов, демонстрируют уровень показателей, сопоставимый с характерным для ингаляций увлажненного озона. Из особенностей реагирования системы микроциркуляции на данное воздействие следует выделить: несколько меньшие темпы снижения параметра ПМ (при сохранении p<0,05 по отношению к контрольной группе), участие в реализации эффекта только сердечного (повышение в 1,3 раза; p<0,05) и дыхательного (нарастание в 1,6 раза; p<0,05) компонентов, а также сохранность уровня показателя шунтирования на цифрах, полученных для интактных животных. На основании этого можно заключить, что подобный режим наиболее оптимален с позиций состояния микроциркуляторного русла среди изученных вариантов применения озона.

Заключение

В целом, установлено, что курсовая ингаляционная озонотерапия оказывает существенное влияние на ВСР, осуществляемое в том числе вследствие формирования сдвига состояния ВНС. При этом применение различных вариантов введения озона способствует разнонаправленной динамике. Наиболее физиологичным оказался эффект ингаляций увлажненного озона, приводящий к сбалансированной стимуляции ВНС и спектральных параметров ВСР. Озонотерапия в варианте непосредственного использования озоно-кислородной смеси и при ее пропускания через водно-масляную эмульсию вызывает преимущественную стимуляцию симпатического отдела ВНС.

Наиболее оптимальная реакция системы микроциркуляции на ингаляционную озонотерапию в выполненных экспериментальных исследованиях зарегистрирована для варианта, включающего применение озонидов, полученных

в результате пропускания газообразного озона через водно-масляную эмульсию, в сравнении с ингаляциями чистого и увлажненного озона.

Самым неблагоприятным вариантом ингаляций как по параметрам ВСР, так и состоянию микроциркуляции, является применение сухой озоно-кислородной смеси.

Список литературы

1. Дворников А.В., Мухина И.В., Крылов В.Н. Изменение вариабельности сердечного ритма в условиях эмоционального стресса у крыс на фоне блокатора адренорецепторов // Нижегородский медицинский журнал. 2003. №1. С. 17-22.

2. Кокосов А.Н. Хронический бронхит и обструктивная болезнь легких: аналитический очерк // Терапевтический архив. 2000. №3. С. 75-77.

3. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови. Под ред. А.И. Крупаткина, В.В. Сидорова. М: Издательство «Медицина», 2005, 256 с.

4. Михайлов В.М. Вариабельность сердечного ритма. Опыт практического применения метода. Иваново, 2000. 200 с.

5. Перетягин С.П., Мартусевич А.К., Гришина А.А. с соавт. Лабораторные животные в экспериментальной медицине. Нижний Новгород: ФГУ «ННИИТО» МЗСР РФ, 2011. 300 с.

6. Покровский В.М. Сердечно-дыхательный синхронизм в оценке регуляторно-адаптивных возможностей организма. Краснодар: Кубань-Книга, 2010. 244 с.

7. Спицин А.П. Адаптация студентов к обучению в медицинском вузе и факторы ее определяющие. Киров, 2001. 138 с.

8. Старателева Ю.А. Исследование системы крови крыс при ингаляционном введении препарата пчелиного маточного молочка и прополиса в условиях моделирования отека легких: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Нижний Новгород, 2010. 18 с.

9. Peretyagin S.P., Martusevich A.K., Struchkov A.A. et al. Respiratory function and blood gases transport state at experimental hypoxia: ozone therapy correction // Revista Espanola de Ozonoterapia. 2012. Vol. 2, №1. P. 141-146.