Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Цереброваскулярные заболевания на сегодняшний день, пожалуй, занимают лидирующие места среди причин, приводящих к стойкой нетрудоспособности и инвалидизации, а как следствие – и к смерти. Доказанным фактом является то, что гипергликемия усугубляет неврологический дефицит в условиях ишемии головного мозга, о чем свидетельствуют многочисленные клинические наблюдения (у больных сахарным диабетом, перенесших инсульт, исходы значительно хуже, чем у аналогичных пациентов, не имеющих диабета) [1]. В условиях стационара гипергликемия, возникшая в результате экзогенного введения глюкозы, потенциально предотвратима, более сложная ситуация возникает при эндогенном повышении концентрации глюкозы в крови у пациентов с риском ишемического повреждения головного мозга. В современной клинической практике существенно недооцениваются неблагоприятные эффекты гипергликемии в условиях ишемии. Обычно считается, что гипергликемия от легкой до умеренной степени практически безвредна. Теоретически, инсулин можно использовать для поддержания концентрации глюкозы в крови в диапазоне от нормального до нижнего предела нормы и таким способом обеспечить защиту от гипергликемически опосредованных неврологических нарушений.

На сегодняшний день по-прежнему не до конца ясно, как влияет превентивное введение инсулина на неврологический дефицит в условиях церебральной ишемии, это и обусловило проведение данного исследования.

Цель исследования – оценить влияние на неврологический дефицит превентивного введения инсулина на модели церебральной ишемии у крыс в эксперименте.

Материалы и методы исследования

Эксперимент проводился на 64 животных (нелинейных белых крысах обоего пола массой 210–360 г). Все манипуляции с животными проводились в соответствии с Руководством по содержанию и использованию лабораторных животных [2]. Животным выполнено анестезиологическое пособие (наркоз), включающее интраперитонеальное введение (и/п) препаратов: «Ксилазин» (из расчета 0,5 мл/кг массы тела) и «Золетил 100» (из расчета 8 мг/кг массы тела). Выполнялась респираторная поддержка. На аппаратном комплексе «BIOPAC» в соответствии со стандартными методиками производился непрерывный мониторинг температуры тела, ЭЭГ, среднего артериального давления. Концентрацию глюкозы в крови определяли с помощью дополнительного модуля-анализатора Super GL сompact (Dr. Muller, Германия) по стандартной методике [3, 4]. Затем проводили взятие крови из хвостовой вены в объеме 0,3 мл для определения уровня гликемии перед окклюзией средней мозговой артерии (СМА). Животные были разделены на 4 группы:

1-я группа (n=16) – внутрибрюшинное введение (в/б) 1 мл 0,9%-ного раствора натрия хлорида за 60 минут до окклюзии СМА.

2-я группа (n=16) – внутрибрюшинное введение 0,4 ЕД (1,7 ЕД/кг массы тела) инсулина короткого действия («АктрапидНМ») за 60 минут до окклюзии СМА.

3-я группа (n=16) – внутрибрюшинное введение 0,5 ЕД (2,1 ЕД/кг массы тела) инсулина короткого действия («АктрапидНМ») за 60 минут до окклюзии СМА.

4-ая группа (n=16) – внутрибрюшинное введение 0,6 ЕД (2,5 ЕД/кг массы тела) инсулина короткого действия («АктрапидНМ») за 60 минут до окклюзии СМА.

Затем всем животным выполнялась 45-минутная окклюзия СМА по методике J. Koizumi (1986) [5] с последующей реперфузией. На следующем этапе оценивали неврологический дефицит, подвергая каждую крысу через 1, 4, 18, 24 часа после моделирования окклюзии СМА тестам «Бедерсон-тест» и «Открытое поле» [6, с. 68]. Общую выживаемость оценивали через 26 часов после окклюзии. Для статистической обработки были применены t-критерий Стьюдента и критерий Манна–Уитни. Результаты представлены следующим образом: М ± m (М – среднее, m – ошибка среднего). Данные принимались за статистически значимые при р<0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

До начала эксперимента контрольный уровень среднего артериального давления во всех группах животных равен 112,24±10,68 мм рт. ст., статистически значимых различий между группами по данному показателю не выявлено. В группе № 1 зафиксировано увеличение концентрации глюкозы в крови непосредственно перед окклюзией СМА, предположительно это обусловлено дополнительным стрессом, связанным с выполнением анестезиологического пособия и операции интактным животным (табл. 1). У крыс в группе №2, получивших 0,4 ЕД инсулина короткого действия, концентрация глюкозы в крови была статистически значимо ниже – в 1,46 раза (р<0,05) – в сравнении с крысами из группы №1 на протяжении 4 часов с момента окклюзии. У одной крысы (6%) в группе животных №1 в период реперфузии отмечено прогрессирующее снижение артериального давления. Несмотря на проводимую респираторную поддержку, эта крыса умерла через 90 минут с момента окклюзии СМА.

Таблица 1

Концентрация глюкозы в крови и выживаемость у крыс на фоне церебральной ишемии

Примечание: * – статистическая значимость отличия по отношению к показателям группы № 1 при р<0,05.

Время с момента окклюзии до появления изоэлектрической ЭЭГ колебалось от 20 до 40 секунд, и ЭЭГ оставалась изоэлектрической в ​​течение всего периода окклюзии СМА (рис. 1).

Рис. 1. Пример записи ЭЭГ после окклюзии СМА

У всех 64 животных с момента начала ишемии головного мозга зафиксировано полное расширение зрачка, которое сохранялось на протяжении всего периода окклюзии СМА. Размер зрачка вернулся к норме в течение 1 минуты после снятия лигатуры; на ЭЭГ в период реперфузии не отмечалось никаких патологических «ЭЭГ паттернов». Общая выживаемость через 26 часов после окклюзии была статистически значимо выше у крыс в группе № 2 в сравнении с группой № 1 – в 1,41 раза (р<0,05). В группе животных № 1 количество умерших особей составило 61% (n=10, с учетом включения крысы, умершей спустя 90 минут с момента окклюзии СМА). Пять крыс из группы животных № 1, несмотря на проведение респираторной поддержки, умерли спустя 120 минут с момента окклюзии; еще 5 крыс из этой же группы скончались спустя 20 часов с момента окклюзии, смерть была обусловлена выраженным судорожным синдромом. Среди животных в группе № 2 у 12 особей из 16 отмечен судорожный синдром в периоде между 17 и 26 часами с момента окклюзии СМА, но ни одна из этих крыс не умерла. Судорожная активность состояла из пароксизмальных приступов генерализованных тонико-клонических судорог с выраженными беспокойными движениями конечностей. Стоит учесть и тот факт, что введение высоких доз инсулина может привести к чрезмерно низким концентрациям глюкозы в плазме, что, в свою очередь способно негативно сказаться на исходе. При анализе общей выживаемости в группах животных № 2, № 3, № 4 максимальная выживаемость отмечена в группе животных, получавших инсулин короткого действия в дозировке 1,7 ЕД/кг массы тела = 0,4 ЕД (группа № 2), затем она уменьшилась по мере увеличения дозы инсулина. Важным наблюдением является то, что степень гипогликемии во многом обусловливает исход. При увеличении дозы инсулина до 2,1 и 2,5 ЕД/кг массы тела выживаемость снижалась.

Наиболее выраженный неврологический дефицит был отмечен у животных в группе № 1. У животных в 1-й группе неврологический дефицит был обусловлен нарастанием расстройств преимущественно в моторной и рефлекторной сферах, а также расстройств чувствительности (табл. 2).

Таблица 2

Поведенческие показатели у крыс в тесте «Открытое поле» и оценка неврологического дефицита по «Бедерсон-тесту»

Примечание: * – статистическая значимость отличия по отношению к показателям группы № 1 при р<0,05.

Число пересеченных квадратов животными в группе № 2 была статистически значимо выше (на 91,5%) в сравнении с группой животных № 1 (р<0,05). При применении Бедерсон-теста наименее выраженные неврологические нарушения отмечены в группе животных № 2, так, показатели в этой группе были статистически значимо ниже (на 5,7%) в сравнении с группой № 1 (р<0,05). Тотальная церебральная ишемия, вызванная окклюзией СМА, носила временный характер, но, тем не менее, сопровождалась последующим стойким неврологическим дефицитом, который приводит к высокой смертности.

Гипергликемия является одним из факторов, который, как известно, усугубляет повреждение, но точный механизм повреждения, связанный с глюкозой, до конца не изучен. В результате расщепления основного субстрата-глюкозы в условиях гликолиза на фоне интенсивного метаболизма головного мозга происходит накопление лактата в тканях, что, пожалуй, сегодня рассматривается как ключевое метаболическое событие, отягчающее ишемически обусловленный неврологический дефицит. Теоретически гипогликемия легкой степени, вызванная инсулином, может уменьшить доступность глюкозы в качестве субстрата и, следовательно, уменьшить образование лактата, который будет накапливаться в анаэробных условиях ишемии. Несмотря на то что влияние инсулина на нервную ткань остается спорным (бытует точка зрения, что в условиях тотальной ишемии можно ожидать побочных эффектов от введения инсулина из-за локального накопления лактата в нервной ткани на фоне интенсивного расщепления глюкозы), в нашем эксперименте на модели церебральной ишемии инсулин в дозе 1,7 ЕД/кг массы тела оказывает нейропротективное воздействие. У крыс из группы № 2, которым вводили 0,4 ЕД инсулина (1,7 ЕД/кг массы тела), неврологический дефицит был менее выраженным в сравнении с крысами из группы № 1, получавшими раствор натрия хлорида 0,9%-ный 1 мл и/п (табл. 3).

Таблица 3

Сравнение компонентов оценки неврологического дефицита в модели церебральной ишемии у крыс

Примечание: * – статистическая значимость отличия по отношению к показателям группы № 1 при р<0,05.

# – статистическая значимость отличия по отношению к показателям группы № 1 при р<0,001.

Через 1 час после окклюзии в группе № 2, получавшей инсулин, по сравнению с группой, получавшей физиологический раствор натрия хлорида, количественные аспекты оценки нарушения сознания были менее выражены (табл. 3). Можно предположить, что отсутствие различий в двигательной функции, вероятнее всего, связано со снижением мотивации, поскольку данная закономерность наблюдалась у всех крыс, даже у которых не был отмечен визуально патологический уровень сознания, также снижение реакций может быть связано с остаточными эффектами компонентов наркоза.

Заключение

В нашем исследовании мы постарались показать, что умеренная гипогликемия в условиях церебральной ишемии оказывает нейропротективное действие. В настоящее время известно несколько механизмов, посредством которых инсулин может оказывать нейропротекцию. Инсулин снижает гликогенолиз и глюконеогенез в печени, а также снижает концентрацию глюкозы в плазме за счет усиления поглощения и усвоения тканями, следовательно, снижается и глюкоза, доступная для метаболизма в головном мозге. С определенной долей вероятности можно сказать, что увеличение выживаемости обусловлено анаболическими эффектами инсулина, которые инициируют гибернацию метаболических процессов в головном мозге, тем самым обеспечивается экономия пластических и питательных субстанций.