16 февраля 2016г.
Актуальность. Гипотермия как раздел сравнительной физиологии и клинической медицины изучена достаточно подробно. Многие ее стороны основательно исследованы в экспериментах на животных. В то же время проблемами губительного влияния низкой температуры на организм и путями их решения продолжают активно интересоваться, в сферах военной и гражданской авиации, флота космонавтики и многих других. Кроме того проведенные в последние годы исследования доказали, что фармакологические эффекты многих лекарственных средств весьма термозависимы. Методы коррекции переохлаждения организма разработаны, достаточно давно и широко применяются в клинической практике. Однако сторона вопроса, касающаяся предотвращения, смягчения пагубного действия холода на процессы жизнедеятельности остается открытой. Одним из способов противодействия живого организма гипотермии является адаптация. Главным выражением адаптации организма к холоду является повышение его способности сохранять стабильную температуру тела и осуществлять жизнедеятельность при действии низких температур среды.
Целью проведенной нами работы было исследование, влияния глюкозы на адаптационные возможности, соматическое состояние и ориентировочно-исследовательскую активность крыс в условиях гипотермии.
Материалы и методы. Опыты проведены на 40 белых половозрелых беспородных крысах обоего пола (20 самок и 20 самцов), массой 220-270 г. Животные содержались на стандартной диете вивария, при свободном доступе к пище и воде. Для эксперимента животные были разделены на 4 группы по 10 особей в каждой по 5 самок и пять самцов. В первой группе животным вводили раствор 0,9% NaCl в количестве 6 ml/кг внутрижелудочно. Во второй группе крыс также вводили 0,9% NaCl в количестве 6 ml/кг внутрибрюшинно. Третьей группе внутрижелудочно ввели 6 ml/кг 40% раствора глюкозы. Четвертой группе подопытных животных также ввели 6 ml/кг 40% раствора глюкозы внутрибрюшинно.
Всех животных после введения препаратов, подвергали холодовому стрессу (ХС) путем помещения в морозильную камеру на 20 минут при температуре -5 С0 ±0,5 С0 . Перед введением препаратов и помещением в морозильную камеру всех животных тестировали в «открытом поле», у них измеряли уровень глюкозы в периферической крови, с помощь глюкометра «One Touch Select», температуру в прямой кишке инфракрасным термометром «B.Wele WF-1000» Тяжесть состояния оценивалась на основании клинических симптомов, включая гиподинамию, уровень глюкозы в крови. Ориентировочно-исследовательское поведение крыс определяли «методом открытого поля». Совокупность этих показателей отражает функциональное состояние нервной системы крысы.
Результаты исследования. У животных из всех четырех групп исходные данные уровня глюкозы крови в находились в пределах от 6,2±1,5 ммоль/л. Температура в прямой кишке в среднем колебалась в пределах от 37,2±0,2 С0. До начала эксперимента все крысы находились в активном состоянии. Через 5 минут после введения препаратов и помещения животных в морозильную камеру уровень глюкозы крови по сравнению с контрольными значениями абсолютно у всех животных повысился, хотя и сильно варьировал, особенно у особей, III и IV групп. Температура в прямой кишке также имела тенденцию к повышению, при этом все крысы оставались активными. Через 10 минут нахождения при температуре -5C0, уровень глюкозы крови все еще выше исходных значений, но в I,II,IV группах несколько снизился в III группе напротив, наблюдалось тенденция к повышению уровня глюкозы. Температура в прямой кишке у животных I и II группы, стала статистически достоверно (p>0,05) ниже исходного уровня, в III и IV выше. 7 из 8 крыс в каждой группе оставались активными. Спустя 15 минут воздействия ХС наблюдаем резкое падение уровня глюкозы крови ниже исходных значений в I,II группах, наиболее значительное снижение в IV группе, более чем в 2 раза, но при этом остается выше исходных значений, в III группе незначительное снижение. Во всех группах наблюдается статистически достоверное (p>0,05) снижение температуры в прямой кишке, в I и II группах температура значительно ниже, чем в III и IV, где она меньше исходных значений. Около четверти крыс в I и II группах и три четверти в III и IV группах остаются активными. После 20 минут в морозильной камере показатели изменились следующим образом: уровень глюкозы в периферической крови в I и II группах продолжает плавно падать, в III вновь наблюдается резкое падение до значений ниже исходного уровня, близких к показателям I и II групп. В IV группе уровень глюкозы продолжает медленное снижение, оставаясь при этом выше исходных значений. Температура в прямой кишке в I и II группах также продолжила плавно снижаться, достигая показателей значительно ниже исходных значений. В VI группе происходит резкое падение температуры до значений близких к I и II группам. В III группе среднее значение температур все еще держится немного ниже исходных показателей, три четверти животных остаются активными, в IV одна четверть, в I и II активных животных не выявлено. До и после двадцатиминутного ХС все животные были протестированы в «открытом поле». По совокупности показателей определяемых в тесте, животные I и II групп показали примерно одинаковый результат, значительно ниже исходных данных. В IV группе результаты лучше, чем в I и II, но также сильно уступает исходным данным. Результаты III группы оказались наиболее близки к контрольным значениям этой же группы.
Обсуждение результатов. Известно, что глюкоза при гипотермии способна непосредственно увеличивать свою концентрацию в крови до нужного уровня. Однако проведенные нами исследования показали, что при сильном охлаждении уровень глюкозы в крови достаточно нестабилен. У всех особей независимо от того вводилась ли им глюкоза или нет в первые 5 минут пребывания в морозильной камере, уровень глюкозы в крови повышался, при этом в группах где имело место эндогенное введение глюкозы ее уровень достигал больших величин. Все животные при этом оставались активными, а температура в прямой кишке почти у всех крыс была несколько выше исходных значений что, по-видимому, связанно с подключением механизмов срочной адаптации к резко изменившимся условиям среды. С 5 по 10 минуты во всех четырех группах, по уровню глюкозы, наблюдалось, более ли менее выраженное «плато». Температура у крыс из I-II несколько ниже, а из III-IV групп все еще оставалась выше контрольных значений. Не менее чем три четверти животных в каждой группе остаются активными. Адаптационная перестройка достигла своего апогея и в течение данного отрезка времени, показатели жизнедеятельности держались достаточно стабильно. С 15 минуты наблюдается разнонаправленная динамика. В I и II группах уровень глюкозы упал ниже исходного уровня, температура продолжает, плавно снижаться уже гораздо ниже исходных данных. Не более четверти животных из этих двух групп остаются в активном состоянии. Данная картина связанна с истощением компенсаторных механизмов направленных на поддержание нормальной температуры тела, в условиях гипотермии. В III группе уровень глюкозы незначительно снизился, при этом оставаясь выше исходных данных, температура напротив чуть ниже, чем до начала эксперимента, однако остается в пределах физиологической нормы. Более чем три четверти животных активны. Достаточно, стабильные показатели жизнедеятельности у рассматриваемой группы объясняются понижением порога чувствительности к негативному воздействию гипотермии, за счет эндогенно введенной глюкозы. В IV группе уровень глюкозы снизился по сравнению со значением пяти минутной давности более чем в два раза, оставаясь при этом выше исходных значений. Температура также колеблется в пределах физиологической нормы, однако в целом ниже исходных значений. Четверть животных остаются активными. Резкие перепады уровня глюкозы объясняются тем, что глюкоза, введенная внутрибрюшинно, достаточно быстро всасывается в кровь в большом количестве, уровень ее повысился в 3-4 раза. Спустя 20 минут в I и II группах, уровень глюкозы продолжил плавно понижаться, температура упала значительно ниже физиологической нормы, у всех животных отмечается выраженная гиподинамия. Механизмы адаптации полностью себя исчерпали, картина фазы декомпенсации. В III группе уровень глюкозы так же незначительно снизился, при этом оставаясь выше исходного значения. Температура в прямой кишке в пределах физиологической нормы, но ниже контрольного показателя. Три четверти животных находятся в активном состоянии. В отличие от четвертой группы здесь не произошло выраженной активации механизмов противодействия гипергликемии, т.к. глюкоза при внутрижелудочном введении всасывается в кровь гораздо медленнее, чем при внутрибрюшинном, ее концентрация в крови увеличилась чуть более чем в 1,5 раза. Это позволило на протяжении всего эксперимента поддерживать в крови достаточно высокий уровень глюкозы и эффективно противостоять воздействию низкой температуры.
В IV группе уровень глюкозы после 15 минут пребывания в морозильной камере продолжил резкое падение, ушел ниже исходного значения, и приблизился к показателям I-II групп. Температура тела в районе нижних пределов физиологической нормы, при этом значительно ниже исходной. Активными остаются не более четверти животных. Совместное воздействие эндогенных факторов направленных на ликвидацию гипергликемии и экзогенного холода привело к продолжению резкого падения уровня глюкозы крови и негативно сказалось на способности организма противостоять эндогенной гипотермии.
Для определения влияние холода на ориентировочно-исследовательское поведение крыс, до и после гипотермического воздействия все животные тестировались в «открытом поле». Исходные показатели в четырех исследуемых группах несколько отличались друг от друга, однако в целом свидетельствовали о высокой активности животных. Конечные данные показали, что хуже остальных результаты у животных II группы. В I группе, показатели немного выше, однако в целом близкие по значению к таковым у животных II группы. Возможно, это связанно с более травматичным способом введения препарата, примененным во II группе. Наилучший результат в III группе, не более чем на четверть меньше исходных показателей этой же группы. Т.к. поведение крыс в тесте «открытое поле» отражает активность высшей нервной деятельности. Это доказывает, что внутрижелудочное введение 40% глюкозы в дозе 6ml/кг перед холодовым стрессом, снижает негативное воздействие гипотермии на центральную нервную систему. В IV группе результаты несколько лучше, чем в I и II, но в два раза хуже, чем в III и значительно ниже контрольных значений. Это говорит о том, что при внутрибрюшинном введении глюкоза несколько повышает сопротивление организма холоду, но ввиду того, что она при этом быстро всасывается и также быстро метаболизируется, глюкоза не оказывает существенного влияния на механизмы срочной адаптации в ЦНС.
Исходя из материалов, полученных в ходе настоящего эксперимента можно сделать следующие выводы: 1.Однократное внутрижелудочное введение 40% глюкозы у крыс в дозе 6ml/кг, существенно увеличивает сопротивляемость организма к холодовому воздействию, а также снижает последствия влияния гипотермии на ЦНС. 2.Эндогенные механизмы, направленные на снижение глюкозы крови при выраженной гипергликемии (выше нормы в2-2,5 раза) в условиях эндогенной гипотермии (-5С0) продолжают функционировать, но порог активации этих факторов повышается.
