Морфологическое и функциональное состояние желудка у свиней при транскраниальной электростимуляции

МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ЖЕЛУДКА У СВИНЕЙ ПРИ ТРАНСКРАНИАЛЫЮЙ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ

О.Б. Сеин, С.А. Кизилов

Приводятся результаты исследования влияния траснкраниальной электростимуляции (ТКЭС) на морфофункциональное состояние желудка у свиней. Установлено, что после ТКЭС секреторная активность желудка и его моторика повышаются. Даны параметры оптимального режима ТКЭС для свиней.

Ключевые слова', желудок, кровь, моторика, прозерин, секреция, слизистая, сократительная функция, транскраниальная электростимуляция, фистула.

В последние годы наметилась тенденция к расширению области использования методов элекгронейростимуляции, обладающих большими потенциальными возможностями. Это обусловлено прежде всего тем, что электрические стимулы являются адекватными раздражителями биологических структур и их воздействие на организм не вызывает побочных нежелательных эффектов.

Среди способов электронейростимуляции значительный интерес представляют различные виды гранскраниальной электрической стимуляции (ТКЭС), с помощью которой, путем воздействия токами через кожные покровы головы, можно корректировать функциональное состояние центральной нервной системы.

Принцип ТКЭС основан на неинвазивном электрическом воздействии, избирательно активирующем антиноцицептивную систему мозга в подкорковых структурах, работа которой осуществляется главным образом с участием таких нейротрансмигтеров и нейромодуляторов, как эндорфин и серотонин. В источниках литературы встречаются лишь единичные работы, посвященные изучению влияния ТКЭС на функцию пищеварения и использованию ее для лечения заболеваний желудка и кишечника у человека [1,2,3]. Что касается влияния ТКЭС на систему пищеварения у животных, в частности секреторную и моторную функцию желудка, то таких сведений в доступной нам литературе мы не обнаружили.

Сведения об авторах

Сеин Олег Борисович, доктор биологических наук, профессор, декан факультета ветеринарной медицины, заведующий кафедрой «Терапии и акушерства» Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова, тел. (4712) 53-14-04.

Кизилов Сергей Анатольевич, кандидат биологических наук, ассистент кафедры «Терапии и акушерства» Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова, тел. (4712) 58-12-95

Принимая во внимание актуальность и научно-практическую значимость указанной проблемы, целью нашей работы являлось изучение влияния транскраниальной электростимуляции на функциональную активность и морфологические параметры желудка свиней.

Объектами исследований служили клинически здоровые и хорошо развитые свиньи крупной белой породы в возрасте 5 месяцев. Кормление животных осуществлялась согласно существующих норм.

Экспериментальная часть работы состояла из 4 серий опытов.

Первая серия опытов была посвящена изучению влияния ТКЭС на общее состояние свиней. Проведение ТКЭС у свиней проводили с использованием прибора “Трансаир-2”, при этом применялся следующий режим: на электроды с гидрофильными прокладками, закрепленными на области лобной и затылочной костей, сначала подавался постоянный ток, плавно нарастающий в течение 2 мин от 0 до 6,5 мА.

Затем на электроды в той же полярности подавались прямоугольные импульсы с частотой 70-80 Гц и длительностью 3-4 мс, амплитуду которых медленно увеличивали в течение 2 мин до 3 мА, что в соотношении с постоянным током составляло 2:1. Продолжительность одного сеансаэлекгр<хггимуляции составляла 30 мин.

Во время этой серии опытов также были изучены морфологические и биохимические показатели крови.

Во второй серии опытов изучали секреторную функцию желудка у свиней после ТКЭС. Для этого у подопытных животных было проведено фистулирование желудка. Операцию по фистулированию проводили по A.A. Алиеву [4] в нашей модификации (А.Н. Елисеев, Е.А. Дуракова, С.А. Кизилов, 2003).

Применяемая нами фистула (рисунок 1) была изготовлена из гибкого полимерного материала и состояла из тубуса и фланцев. Помимо трех фланцев (внутрибрюшинного, подбрю-шинного и накожного), которыми обычно снабжаются фистулы, мы добавили еще один фланец. С помощью этого фланца фиксировали сальник, облегающий тубус фистулы, к стенке желудка в месте затягивания кисетных швов. Наличие на тубусе фистулы резьбы позволяло навинчивать на него подвижные фланцы и фиксировать их в нужном положении. Так как во время операции при навинчивании фланцев на тубус возникают определенные трудности из-за наличия сукровицы, крови в области раны и слизи на поверхности желудка, то в каждом подвижном фланце были сделаны по краям прорези под специально изготовленный нами ключ. С использованием этого ключа можно было быстро навинчивать фланцы на тубус фистулы и тем самым сокращать время операции.

Внутриполостной фланец имел треугольный вырез для более меньшего разреза в стенке желудка и при этом хорошо вставлялся вращательными движениями по одной оси. Все фланцы, кроме внутриполостного, были перфорированы. При этом в первых двух фланцах отверстия имели эллипсовидную форму и большой диаметр. В последнем накожном фланце отверстия были округлые и с более малым диаметром. Наличие разных отверстий во фланцах объясняется тем, что в наджелудочном и подбрюшинном фланцах они рассчитаны на прорастание через них тканей, а отверстия накожного фланца предназначены для лучшей аэрации прифистульного участка кожи и самой фистулы.

В третьей серии опытов исследовали влияние ТКЭС на секреторный аппарат слизистой оболочки различных отделов желудка свиней. С этой целью через 60 минут после электростимуляции осуществляли убой животных, извлекали желудок и отбирали участки стенки органа для гистологических исследований.

В четвертой серии опытов изучали моторику желудка с использованием одноканальной баллонной гастрографии (рисунок 2). Для этого через фистулу в полость желудка подопытным животным вводили воспринимающий баллончик от регистрирующего устройства и там его фиксировали. Сократительную функцию желудка у подопытных животных оценивали по амплитуде, продолжительности, частоте и ритму сокращений, продолжительности пауз, а также по контракционному индексу.

Общий гематологический анализ у свиней в период воздействия ТКЭС показал, что до электростимуляции СОЭ и гематокрит составляли соответственно 4,1 ±0,3 мм/час и 38,3±0,4%. После проведения сеанса показатели СОЭ несколько снизились и находились в пределах 3,7±0,2 - 3,5±0,2 мм/час. Однако через 60 мин после ТКЭС СОЭ была незначительно ниже, чем до стимуляции. Гематокритная величина, наоборот, увеличивалась и составляла 41,2±0,3-42,8±0,6%.

Содержание эритроцитов у свиней до начала электростимуляции было минимальным (6,0±0,2Т012/л). После воздействия ТКЭС число эритроцитов возрастало и достигало наивысшего значения через 24 часа (7,2±0,ЗТ0|2/л). Содержание лейкоцитов в крови подопытных животных изменялось в пределах 8,7±0,2 -

Рисунок 1 - Фистула для исследования желудка у свиней: а - общий вид; б - схема устройства

1 - внутриполостной фланец; 2 - наджелу-дочный фланец; 3 - подбрюшинный фланец; 4-накожный фланец; 5 - тубус; 6 - пробка; 7 -ключ

Рисунок 2 - Регистрация сократительной функции желудка у подопытного животного

1 1,2±0,З Ю9/л. При этом минимальное их количество регистрировалось непосредственно после сеанса ТКЭС, а максимальное так же, как и эритроцитов, через 24 часа. В период проведения эксперимента анализ лейкограмм показал, что как до электростимуляции, так и после нее процентное содержание клеток “белой крови” у свиней находилось в пределах физиологических норм.

Концентрация гемоглобина в крови подопытных свиней изменялась параллельно динамике содержания эритроцитов и характеризовалась низким ее уровнем до сеанса электростимуляции (88,2±3,4 г/л), а также достоверным увеличением после ТКЭС (94,4±1,5 -113,5±3,2 г/л).

Наиболее низкая концентрация общего белка в сыворотке крови регистрировалась у свиней непосредственно после электростимуляции (68,2±1,7 г/л). Через 30 мин после ее окончания уровень белка возрастал до 72,4±0,9 г/л, однако затем он несколько снижался и находился в пределах 69,8±0,6 - 71,2± 1,2 г/л.

Используя электрофоретическое разделение сыворотки крови, удалось выявить, что содержание альбуминов до и после проведения ТКЭС изменялось незначительно и находилось в пределах 42,2±2,5 - 45,2±1,2%. Динамика содержания альфа-глобулинов характеризовалась

минимальным значением до начала электростимуляции (18,5±0,5%) и через 60 мин после ее окончания (18,6±0,3%), а наибольший уровень этих белков отмечался через 30 мин после окончания сеанса и составлял 20,2±0,2%. Количество бета-глобулинов в крови у свиней в период ТКЭС колебалось в пределах 17,4±0,4 -19,8±0,3%. При этом наиболее низкое их содержание регистрировалось через 60 мин после электростимуляции, а самая высокая - до начала её проведения. Концентрация гамма-глобулинов, в отличие от других фракций белка, была более выраженной и характеризовалась относительно высоким содержанием в конце стимуляции (20,1 ±0,2%) и через 60 мин после нее (19,6±0,3%). Низкий уровень гамма-глобулинов наблюдался через 30 мин (17,6±0,4%) и через 24 часа после окончания сеанса (18,2±0,4%).

До начала ТКЭС и непосредственно после ее окончания уровень глюкозы в крови свиней составлял 3,65±0,12 и 3,92±0,09 ммоль/л. Однако через 30 мин после электростимуляции содержание глюкозы возросло до 4,46±0,08 ммоль/л, затем оно снижалось и через сутки составляло 3,68±0,08 ммоль/л.

Радиоиммунологическое исследование бе-та-эндорфина показало, что его уровень в крови

свиней до ТКЭС составлял 6,50±0,47 пмоль/л, после завершения стимуляции он достоверно увеличился до 9,52±0,53 пмоль/л и уже в следующие 30 и 60 мин соответственно достигал 18,91 ±0,38 и 17,64±0,57 пмоль/л. Через сутки содержание бета-эндорфина стало снижаться, приближаясь к исходным величинам (8,20±0,66 пмоль/л).

Полученные нами результаты анализа крови у свиней, подвергавшихся воздействию ТКЭС во время эксперимента, свидетельствуют

о том, что большинство изучаемых показателей находились в пределах физиологических норм. Это подтверждает, что выбранный нами режим электростимуляции являлся оптимальным.

Исследования по изучению влияния ТКЭС на секреторную деятельность желудка осуществляли на клинически здоровых свиньях 5-месячного возраста. Животные 1 группы (опытной) подвергались воздействию ТКЭС в выбранном нами режиме, а свиньям 2 группы (контрольной) электростимуляцию не проводили. Определение в желудочном содержимом pH, общей кислотности, содержание свободной и связанной кислоты, а также активности пепсина проводили до ТКЭС, через 1, 2, 3, и 6 часов после нее. Перед началом эксперимента животных обеих групп кормили.

До кормления реакция желудочного содержимого у животных опытной и контрольной групп была практически одинаковой и составляла соответственно 4,1±0,1 и 3,8±0,2 pH. В первый час после кормления у свиней обеих групп отмечалось увеличение реакции до 3,0±0,2 pH в опытной группе и 3,9±0,2 pH в контрольной. Через два часа после кормления данный показатель у свиней опытной группы составлял 2,9±0,1 pH, а у животных контрольной - 3,5±0,2 pH. На третий и шестой час после кормления реакция желудочного содержимого у свиней опытной и контрольной группы увеличивалась и находилась практически на одинаковом уровне.

Общая кислотность у свиней, подвергавшихся ТКЭС, составляла 36,2±0,9 ед. титра. В последующие интервалы исследований количество общей кислотности повышалось, и находилось в пределах 45,4±0,7 - 57,2±1,0 ед. титра. Однако через шесть часов показатели незначительно снижались - 46,1±1,2 ед. титра.

Содержание свободной соляной кислоты до кормления у опытных и контрольных животных было практически на одинаковом уровне (25,4±0,8 - 25,8±1,0 ед. титра). Через час эти

показатели возросли и составляли 30,1±0,9 ед. титра (опытная) и 27,2±1,1 ед. титра (контрольная). Максимальный подъем содержания свободной соляной кислоты наблюдался через гри часа после кормления и соответственно составлял 39,5±0,7 ед. титра и 36,2±0,6 ед. титра.

Наличие связанной соляной кислоты в первый час после кормления было выше у свиней, подвергавшихся воздействию электростимуляции и составляло 15,2±0,2 ед. титра, а в контроле - 13,8±0,2 ед. титра. На второй, третий и шестой час после кормления показатели содержания связанной соляной кислоты у животных обеих групп были незначительно выше, чем до кормления и соответственно составляли -17,4±0,2, 21,2±0,3, 16,6±0,4 ед. титра (опытная) и 15,1 ±0,3, 18,4±0,2, 14,5±0,4 ед. титра (контрольная).

После ТКЭС ферментативная активность пепсина в желудочном содержимом, так же, как и вышеперечисленные показатели, изменялись в различных интервалах. До кормления животных активность пепсина у опытной группы составляла 174,3±9,7 мг%, а у контрольной -175,2±11,3 мг%. Через час после кормления она повышалась и у животных опытной группы составляла - 181,5±8,8 мг% и контрольной -177,1±10,5 мг%. Пик ферментативной активности пепсина в желудочном содержимом как у опытных (199,9±10,8 мг%), так и контрольных (180,5± 15,5 мг%) животных регистрировался через три часа после кормления.

Анализ гистологических препаратов, полученных из тканей различных отделов желудка свиней, показал, что существенных изменений в морфологической структуре слизистой оболочки желудка животных после ТКЭС не происходило. Однако в пилорическом отделе желудка, в отличие от кардиального и фундально-го отделов, были обнаружены более выраженные изменения по сравнению с контрольными животными. Так, у свиней, подвергшихся ТКЭС, простые трубчатые железы имеют широкие выводные протоки, заполненные секретом (рисунок 3). Цилиндрические железистые клетки содержат значительное количество гранул секрета, что указывает на их функциональную активность.

Сократительную функцию желудка у свиней мы изучали после введения раствора про-зерина и при ТКЭС.

Известно, что прозерин является фармако-лолгическим средством, которое влияет на гладкую мускулатуру желудка и обладает вы-

раженным антихолинэстеразным действием. Учитывая это, были проведены исследования моторики желудка у свиней после подкожного введения 10 мл 0,05% раствора прозерина. Выполнение данного эксперимента преследовало цель сравнить полученные показатели сократительной активности желудка у свиней после введения прозерина с показателями, полученными после ТКЭС.

Нами было установлено, что до введения прозерина амплитуда сокращений составляла 15,0±1,1 мм рт. ст., продолжительность -17,9±1,2 мин, частота - 1,5±0,2, контракцион-ный индекс - 268,5± 11,2. Через 15 мин после введения прозерина сократительная активность у свиней резко активизировалась и показатели соответственно составляли: 18,0±1,2 мм рт. ст., 24,1±1,4 мин, 4,1±0,3, 433,8±15,4. Через 30 минут эти показатели были наиболее высокими. При этом амплитуда сокращений составляла -19,0±1,3 мм рт. ст., продолжительность сокращений 25,4±1,3 мин, частота сокращений -5,5±0,2, контракционный индекс -482,6± 14,0.

При регистрации сократительной функции желудка у свиней через 60 минут после введения прозерина наблюдался значительный спад сокращений, которые практически возвращались к фоновым показателям до введения препарата и составляли: амплитуда сокращений 16,0±1,5 мм рт. ст., продолжительность сокращений в 1 мин - 18,4±1,9, частота сокращений

- 1,6±0,4, контракционный индекс - 294,4± 12,0. В следующем эксперименте, который прово-

дился на тех же животных (после уравнительного периода), что и предыдущий опыт, мы исследовали у них моторику желудка в период ТКЭС. Было установлено, что после ТКЭС происходило постепенное нарастание моторики желудка с максимальным увеличением через 3 часа после электровоздействия и последующим снижением через 6 часов. Так, если до электростимуляции амплитуда сокращений составляла

- 16,0±1,2 мм рт. ст., продолжительность -18,2±1,2 мин, частота - 1,5±0,2, контракционный индекс - 291,2±9,4, то через 15 мин после ТКЭС данные показатели заметно возросли (рис. 4). На гастрограммах сокращения желудка отражались уже более высокими и ритмичными волнами, которые выражались равномерным подъемом и спуском: амплитуда составила 17,0±1,4 мм рт. ст., продолжительность сокращений - 20,6±1,4 мин, частота сокращений -2,2±0,2, контракционный индекс - 350,2±10,7. Через 60 мин после ТКЭС моторика желудка продолжала усиливаться. Волны гастрограмм у стимулированных животных становились более выраженными и продолжительными по сравнению с фоновыми: амплитуда сокращений равнялась 17,0±1,3 мм рт. ст., продолжительность сокращений - 22,3±1,1 мин, частота - 2,9±0,2, контракционный индекс - 379,1±10,7.

Через 3 часа после электростимуляции у свиней наблюдался самый высокий пик моторики желудка. При этом на гастрограммах хорошо были видны ритмичные продолжительные волны с менее заметными границами пауз.

Рисунок 3 - Гистологическая структура пилорического отдела желудка у контрольных свиней (а) и подвергавшихся ТКЭС (б). Окраска гематоксилин-эозином, увеличение 6x10

Рисунок 4 - Фрагменты гастрограмм у свиньи подвергавшейся транскраниальной электростимуляции: а - до электростимуляции; б - через 60 мин после электростимуляции

Амплитуда сокращений составляла 18,0± 1,1 мм рт. ст., продолжительность сокращений -23,8±1,5 мин, частота сокращений - 3,8±0,3, контракционный индекс - 428,4±12,0.

Через 6 часов после воздействия ТКЭС сократительная функция желудка уменьшилась: амплитуда сокращений равнялась 17,0±2,0 мм рт. ст., продолжительность сокращений в 1 мин

- 21,2±2,1, частота сокращений - 2,4±0,3, контракционный индекс - 360,4±10,5.

При сравнении динамики моторики желудка у свиней после ТКЭС и введения прозерина нами были выявлены существенные отличия. После воздействия прозерина ответ гладкой мускулатуры был более быстрым и выраженным, чем после воздействия ТКЭС. Так, через 15 мин после введения прозерина амплитуда, продолжительность, частота сокращений и контракционный индекс увеличились на 10-30% по сравнению с таковыми показателями, полученными после ТКЭС.

Обобщая результаты проведенных нами экспериментов можно сделать заключение, что неинвазивная селективная транскраниальная электростимуляция защитных механизмов мозга, через опиоидергические механизмы и центральные связи, корректирует функциональное состояние желудка. В свою очередь опиатные рецепторы, находящиеся в различных отделах желудка и чувствительные к эндогенным опиои-

дам, также принимают участие в регуляции функции желудка на «местном» уровне. Это указывает на перспективность использования метода ТКЭС в практике ветеринарной медицины, так как его можно применять для восстановления функциональной активности желудка у животных перенесших желудочно-кишечные заболевания и хирургические вмешательства на желудке.

Список использованных источников

1 Зильбер, Ю.Д. Транскраниальная электростимуляция опиоидных структур мозга при лечении язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки: репарационный эффект и изменение содержания бета-эндорфина и гастрина плазмы / Ю.Д. Зильбер, М.В. Степанова, Ю.В. Киселев // Физиология пептидов.: Тез. докл. симпозиума 18-22 апреля 1988 г. - Л., 1988.- С. 75-76.

2 Лебедев, В.П. Транскраниальная электро-анапгезия / В.П. Лебедев // Болевой синдром. -Л.: Медицина, 1990.- С. 162-172.

3 Лебедев, В.П., Неинвазивная транскраниальная электростимуляция эндорфинных структур мозга как активатор репарации: экс-периментально-клинические параллели / В.П. Лебедев, О.Б. Ильинский, А.Б. Савченко // Мед. техника. - 2002.- № 6.- С. 32-35.

4 Алиев, A.A. Экспериментальная хирургия / A.A. Алиев. - М.: Колос, 1998.- 445 с.