На инфузионную терапию при ОРДС существует довольно много противоречивых взглядов. Большинство авторов склоняются к мнению, что инфузионная нагрузка должна быть минимизирована до уровня, необходимого для обеспечения потребности в жидкости [5]. Коллоидные растворы рекомендуется использовать только на начальном этапе терапии шоковых состояний для восполнения объема циркулирующей крови [4]. В настоящее время довольно интенсивноизучается такое направление инфузионной терапии, как применение гиперосмолярных солевых растворов (как изолированно, так и в сочетании с коллоидами). В экспериментальных работах было установлено, что внутривенное введение гиперосмолярных солевых растворов изменяет проницаемость капилляров и стабилизирует капиллярный барьер лёгких [4, 7]. Было показано, что комбинация гипертонического раствора натрия хлорида с растворами ГЭК предотвращает нарушение оксигенирующей функции легких и улучшает доставку кислорода в позднем периоде шока [4]. Механизм протекторного действия гипертонических растворов при шоке связан с тем, что эти препараты предохраняют легочную ткань от повреждения пероксидом водорода, тромбином, фактором некроза опухолей и другими химическими и биологическими агентами, усиливая их отток из легочного интерстиция [3, 1]. Учитывая роль данных факторов в патогенезе ОРДС, можно предположить, что комбинированные гиперосмолярные растворы могут оказаться эффективными на ранних стадиях развития ОПЛ/ОРДС, связанного с непосредственным воздействием повреждающего агента на легочную ткань.
Цель работы
Оценка влияния гипертонического раствора хлорида натрия и препарата ГиперХАЕС на уровень летальности, оксигенацию и кислотно-основное состояние крови у крыс при остром повреждении лёгких.
Методика исследования
Эксперимент проводили на белых беспородных крысах обоего пола массой 220–300 г. (питомник «Столбовая», ФГБУ «Научный центр биомедицинских технологий» РАМН). Все исследования выполнялись с соблюдением норм и правил проведения экспериментов с участием животных (решение ЛЭК ФГБОУ ВПО «МГУ им.Н.П.Огарева» от 12.07.2013 г., протокол № 72). В эксперимент было включено 64 крысы (40 самцов и 24 самки). Животных разделили на 4 группы по 16 особей (10 самцов и 6 самок) в каждой. Всем крысам под уретановым внутрибрюшинным наркозом (400 мг/кг) производили моделирование острого повреждения легких путем интратрахеального введения 0,1 мл/кг ацетона. Всем животным после моделирования ОПЛ/ОРДС с целью профилактики инфекционных осложнений вводили цефтриаксон в дозе 100 мг/кг внутримышечно 1 раз в сутки в течение 6 дней. Животные 1-ой группы (контроль) другого лечения не получали. Животным опытных групп проводили терапию, которая заключалась в однократном внутривенном введении исследуемых препаратов через 1 ч после интратрахеального введения ацетона. Крысам 1-ой опытной группе вводили дексаметазон (раствор для инъекций 0,4%, KRKA, Словения) в дозе 6 мг/кг, во 2-й – 7,5% раствор хлорида натрия в объёме 4 мл/кг (получали разбавлением 10 % раствора натрия хлорида, ООО «БиоХимФарм», Россия), в 3-й – препарат ГиперХАЕС (раствор гидроксиэтилкрахмала для инфузий 6%, ФрезениусКабиДойчландГмбХ, Германия) в дозе 4 мл/кг. Животным контрольной группы не вводили физиологический раствор, потому что в данном случае физиологический раствор, вводимый в дозах, сопоставимых с объёмами других, исследованных средств (гипертонический раствор хлорида натрия и ГиперХАЕС) не будет являться индифферентным агентом, а оказывает собственное весьма выраженное действие. В дозе 4мл/кг физиологический раствор изменяет объём циркулирующей крови и может усилить интерстициальный отёк лёгких за счёт фильтрации в лёгочный интерстиций в условиях повышенной капиллярной проницаемости. Животные забивались на 7-е сутки после начала эксперимента под уретановым наркозом. Для оценки эффективности изучаемых методов терапии фиксировали летальность на протяжении 6 сут от момента моделирования ОПЛ/ОРДС, определяли процент снижения смертности. Процент снижения смертности рассчитывали следующим образом: D(C)=(Ск-Со)/Ск*100, где Ск и Со – смертность в контрольной и опытной группах соответственно. Также определяли частоту дыхания (ЧД), показатели кислородного статуса и кислотно-основного состояния. Показатели кислотно-основного состояния определяли в капиллярной крови на анализаторе Easy blood gas (Израиль), сатурацию гемоглобина (SpO2) оценивали с помощью пульсоксиметра для экспериментальных исследований животных BiopacSystems МР 150 (CША). Регистрировались: парциальное давление кислорода (рО2) и углекислого газа (рСО2), водородный показатель (рН), а также избыток (дефицит) оснований (base excess – ВЕ). Показатели регистрировали до интратрахеального введения ацетона, через 1 ч, 24 ч и 6 сут после моделирования ОПЛ/ОРДС.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием t-критерия Стьюдента и критерия Хи-квадрат. Значимыми считали различия при р< 0,05. По ходу изложения статистические показатели обозначены следующими символами: М – среднее значение; m – ошибка среднего, р0 – отличие от аналогичного показателя на исходном этапе; рk – отличие от аналогичного показателя контрольной группы.
Результаты и обсуждение
Летальность. Летальность в группах экспериментальных животных представлена на рис 1. Целесообразность отдельной оценки летальности на ранних сроках наблюдения связана с тем, что при выбранной методике эксперимента на 1-е сутки, как правило, смерть животных наступает на фоне токсического отека легких, профилактика и купирование которого во многом определяют эффективность последующей терапии.
После аспирации ацетона в первые сутки в контрольной группе (без лечения) погибли 62,5 % животных. Летальность у животных, которым вводили дексаметазон, составила 31,3%, в группах с введением 7,5% раствора NaCl и ГиперХАЕС – 43,8% и 25% соответственно (pk<0,001 во всех группах).
Рис. 1. Летальность животных на фоне исследованных схем терапии
Снижение частоты летальных исходов на 1-е сутки в опытных группах позволяет предположить, что все использованные схемы в той или иной степени предупреждают развитие токсического отека легких, индуцированного аспирацией ацетона.
На момент окончания эксперимента (6-е сутки) в контрольной группе все животные погибли. Летальность в группе, где применялся дексаметазон, составила 43,8 %, а после введения 7,5% раствора NaCl и раствора ГиперХАЕС летальность составила 50 и 37,5% соответственно (pk<0,001 для всех групп). На 6-е сутки эксперимента во всех опытных группах уровень летальности достоверно отличался от такового в контроле, а различия по летальности между группами, с применением схем терапии были статистически незначимыми.
Результаты исследования оксигенирующей функции легких представлены в таблице 1. Аспирация ацетона приводила к развитию тяжелой гипоксемии у всех животных. Уровень рО2 уменьшался до 43,7±3,2 – 50,9 ± 2,0 мм рт. ст., аSpО2 – до 72,3±2,2 – 77,0±6,6 % (во всех группах изменения статистически достоверны, p0<0,01-0,05). Гипоксемия, развивавшаяся непосредственно после аспирации ацетона, носила вентиляционный характер, поскольку сопровождалась гиперкапнией и дыхательным ацидозом. Уровень рСО2 составлял 46,8±5,8 – 55,8±8,0 мм рт. ст. (для всех групп p0<0,01-0,05). Гиповентиляция наиболее вероятно развивалась в результате бронхообструкции и токсического угнетения дыхательного центра. Динамика параметров оксигенации на фоне исследуемых схем терапии различалась. Наиболее выраженными нарушения оксигенации были в контрольной группе. Через сутки после моделирования ОПЛ/ОРДС гиповентиляция купировалась, уровень рСО2 снижался до 29,5±5,9 мм рт. ст., но при этом отмечалась выраженная гипоксемия и связанный с ней метаболический ацидоз (рО2=55,8±0,8 мм рт. ст., рН=7,289±0,002 ед., ВЕ= -11,3±1,8 ммоль/л). В контрольной группе до 6-х суток наблюдения не дожило ни одно животное. Для группы животных, получавших дексаметазон, на всех этапах наблюдения характерным было значимое увеличение частоты дыхания. Увеличение частоты дыхания сопровождалось гипокапнией. Уже через 1 ч после введения дексаметазона регистрировалось тахипноэ до 106±6,8 в мин. Это приводило к снижению рСО2 до 21,5±8,5 мм рт. ст. и переходу респираторного ацидоза в респираторный алкалоз (рН=7,468±0,007 ед.). Уровень pО2 при этом оставался низким (57,2±2,8 мм рт. ст., p0<0,05). Спустя 24 часа тахипноэ и гипокапния сохранялись, содержание кислорода возросло до 72,4±2,2 мм рт. ст. (p0<0,05). На 6-е сутки на фоне гипервентиляции регистрировалось уменьшение pО2 до 55,5±1,0 мм рт. ст., а также снижение рН и BE до 7,356±0,9 ед. и -9,3±1,6 ммоль/л (р<0,05). Животные в группах, которым вводили инфузионные растворы, имели схожие изменения кислородного статуса крови. Спустя 1 час после введенияисследуемых препаратов ЧД и показатели КОC восстанавливались до нормы, однако гипоксемия сохранялась: уровень рО2 составил 58,5±2,5 и 55,4±1,6 мм рт. ст.
Таблица 1
Показатели оксигенации и кислотно-основного состояния крови крыс на фоне исследованных схем терапии (M+m)
Группа |
Показатель |
Значения показателей на этапах исследования |
|||||
Исходный этап |
1 ч после аспирации ацетона |
1 ч после начала лечения |
24 ч после начала лечения |
6-е сутки после начала лечения |
|||
Контроль |
ЧД , дых/мин 1 |
85,7±6,1 |
54,4±7,55 * |
56,4±7,0* |
88,2±7,5 |
- |
|
рО2, мм рт.ст. 2 |
77,3±0,9 |
43,7±3,2 *** |
45,9±2,8*** |
55,8±0,8** |
- |
||
рСО2, мм рт.ст3. |
33,1±2,3 |
55,8±8,9 |
54,7±11,2 |
29,5±5,9 |
- |
||
рН, ед. 4 |
7,371±0,006 |
7,224±0,009 *** |
7,223±0,001*** |
7,289±0,002*** |
- |
||
SрO2, % 5 |
95,7±0,63 |
73,4±1,2 *** |
78,4±1,67*** |
86±2,16** |
- |
||
ВЕ, ммоль6/л |
-5,5±0,36 |
-4,0±0,56 |
-4,7±1,0 |
-11,3±1,8 |
- |
||
Дексаметазон 6 мг/кг |
ЧД, дых/мин |
82,7±5,2 |
60,8±2,3 |
106,1±6,8* xxx |
106,1±9,5* |
101,0±6,48 |
|
рО2, мм рт.ст. |
80,1±3,4 |
48,7±3,0 *** |
57,2±2,8***xx |
72,4±2,2 |
55,5±1,0*** |
||
рСО2, мм рт.ст. |
31,5±8,1 |
49,0±9,1 |
21,5±8,5 |
24,7±4,3 |
27,4±4,0 |
||
рН, ед. |
7,364±0,003 |
7,229±0,008 * |
7,468±0,007 |
7,398±0,009 |
7,356±0,009 |
||
SрO2, % |
97,2±1,1 |
72,3±2,2 |
86,8±2,16***xx |
94±1,34 |
85,8±1,32*** |
||
|
ВЕ, ммоль/л |
-6,7±0,25 |
-6,5±0,89 |
-7,5±0,56 |
-8,8±1,8 |
-9,3±1,6 |
|
Раствор натрия хлорида 7,5% 4 мл/кг |
ЧД, дых/мин |
83,1±2,1 |
56,5±2,5 *** |
80,6±7,4 x |
73,2±6,7 |
90,7±16,6 |
|
рО2, мм рт.ст. |
79,3±2,9 |
49,1±3,8*** |
58,5±2,5***xx |
71,6±1,7 |
61,1±1,3** |
||
рСО2, мм рт.ст. |
32,9±9,13 |
51,8±8,4 |
40,5±8,5 |
36,4±3,9 |
27,3±6,0 |
||
рН, ед. |
7,361±0,009 |
7,192±0,006* |
7,301±0,005 |
7,289±0,002 * |
7,286±0,006* |
||
SрO2, % |
96,1±3,6 |
74,3±10,1*** |
87,6±1,29***xx |
93,7±3,16 |
89±0,2** |
||
ВЕ, ммоль/л |
-6,2±1,1 |
-7,3±1,2 |
-5,7±2,1 |
-8,2±3,0 |
-12,4±3,1** |
||
ГиперХАЕС 4 мл/кг |
ЧД, дых/мин |
73,1±2,0 |
51,7±11,2 |
89±6,3xx |
80±2,85 |
71,8±13,03 |
|
рО2, мм рт.ст. |
77,3±2,1 |
50,9±2,0** |
55,4±1,6** |
64,5±0,5** |
55,8±2,5** |
||
рСО2, мм рт.ст. |
39,5±9,0 |
46,8±5,8 |
37,9±5,7 |
29,7±5,7 |
38,8±5,8 |
||
рН, ед. |
7,359±0,001 |
7,246±0,005* |
7,334±0,009 |
7,329±0,008 |
7,220±0,004* |
||
SрO2, % |
95,4±5,0 |
77,0±6,6** |
85,75±1,98** |
90,7±2,33** |
86±5,3** |
||
ВЕ, ммоль/л |
-5,4±0,65 |
-6,2±0,8 |
-5,1±0,54 |
-9,4±0,9 |
-10,5±1,6* |
||
Примечание: 1 – ЧД – частота дыхания; 2 – рО2 – парциальное давление кислорода; 3 – рСО2 – парциальное давление углекислого газа, 4 – рН – водородный показатель, 5 – SpO2– сатурация гемоглобина; 6 – ВЕ (baseexcess) – избыток (дефицит) оснований; * – р0<0,05; ** – р0<0,01; *** – р0<0,001; x – рk<0,05; xx – рk<0,01; xxx – рk<0,001;
в группах натрия хлорида 7,5% и ГиперХАЕСа соответственно.
В данных группах не регистрировалось выраженного тахипноэ, уровень рСО2 оставался в рамках нормальных значений на всех этапах наблюдения. В группе животных, получавших хлорид натрия, уровень рО2 на 6-е сутки был наибольшим и составил 61,1±1,3 мм рт. ст., а в группе ГиперХАЕСа рО2 составило 55,8±2,5 мм рт. ст. Также у большинства животных, получавших гипертонические растворы, регистрировался метаболический ацидоз (рН=7,286±1,6 ед. на фоне введения хлорида натрия 7,5% и 7,220±1,0 ед. на фоне ГиперХАЕСа; ВЕ =-12,4±3,1 и -10,5±1,6 ммоль/л соответственно). Метаболический ацидоз к моменту окончания эксперимента во всех исследованных группах, вероятно, развивался из-за накопления недоокисленных продуктов на фоне длительной системной гипоксии. В группе, получавшей дексаметазон, в отличие от групп, получавших гипертонические растворы (хлорид натрия и ГиперХAEC), ацидоз был компенсированным за счет гипервентиляции, и сдвиг рН в кислую сторону был не столь выраженным.
Анализируя полученные результаты, нужно отметить, что все исследуемые схемы улучшают результаты лечения ОПЛ/ОРДС, снижают общую смертность и смертность на ранних этапах лечения. Они препятствуют на ранних этапах развития ОПЛ прогрессированию токсического отека легких и снижают степень гиповентиляции. На поздних этапах они уменьшают выраженность интерстициальной легочной гидратации и связанных с ней диффузионных нарушений. Механизмы эффектов исследованных схем могут быть различными.
Что касается дексаметазона, то механизм его действия достаточно хорошо изучен: он уменьшает продукцию и эффекты провоспалительных цитокинов, пирогенов, коллагеназы, эластазы и активаторов плазминогена. Кроме того, он угнетает взаимодействие Т- и В-лимфоцитов, тормозит выделение гистамина из тучных клеток.
Терапевтический эффект хлорида натрия 7,5% и ГиперХAECа не столь ясен. На настоящий момент имеется несколько теорий, объясняющих легочно-протективный эффект этих препаратов. При геморрагическом шоке он обусловлен более ранним восстановлением системного кровообращения, и соответственно, меньшим гипоксическим повреждением органов-мишеней, в том числе и легких [4]. При первичном легочном повреждении, которое имело место в использованной модели, одним из возможных путей реализации протекторного эффекта может быть увеличение скорости циркуляции внеклеточной воды в легких, что, в свою очередь, приводит к снижению эффективной концентрации в тканевой жидкости легких различных агентов, индуцирующих повреждение альвеоло-капиллярной мембраны [4].
Учитывая, что повреждающий агент действует относительно кратковременно, можно предположить, что купирование токсического повреждения в момент максимальной активности повреждающих факторов предупреждает дальнейшее прогрессирование патологических изменений в легких. Очевидно, механизмы терапевтического эффекта гипертонических растворов требуют дальнейшего изучения, однако результаты экспериментов свидетельствуют о перспективности применения растворов натрия хлорида 7,5% и ГиперХАЕСа для профилактики ОРДС на ранних стадиях воздействия провоцирующего фактора.
Выводы
При экспериментальном, остром респираторном дистресс-синдроме у крыс дексаметазон, 7,5% раствор хлорида натрия и ГиперХАЕС достоверно снижают общую смертность на 56, 50 и 63% (pk<0,001), а также смертность в первые сутки после моделирования патологии на 50, 30 и 60 % соответственно (pk<0,001).
У крыс с экспериментальным острым респираторным дистресс-синдромом применение 7,5% раствора хлорида натрия и ГиперХАЕСа сопровождается эквиэффективным улучшением оксигенации крови через 1 час после начала терапии в виде достоверного увеличения рО2 на 21 – 27% (pk<0,05) и сатурации гемоглобина на 9–12% (pk <0,05).
Рецензенты:Зорькина А.В., д.м.н., профессор, зав. кафедрой поликлинической терапии и функциональной диагностики, МГУ им. Н.П. Огарёва, г. Саранск.
Котляров А.А., д.м.н., профессор, зав. кафедрой внутренних болезней, ИАТЭ НИЯУ «МИФИ» Минобрнауки России, г. Обнинск.