Влияние глюкозамина гидрохлорида и ацетилсалициловой кислоты на показатели углеводного обмена при острой холодовой травме у крыс

АННОТАЦИЯ

Ежегодно в мирное время инвалидизация от холодовых травм в мирное время составляет от 1 до 10 % потерпевших, а летальность - 40-50%. Снижение температуры тела и синдром гипоксии приводит к значительным нарушениям метаболических процессов в организме, которые проявляются изменениями со стороны углеводного обмена, активацией гликогенолиза и гликолиза, в результате чего в организме развивается метаболический ацидоз. Существует прямая зависимость между уровнем внутренней температуры тела и тяжестью патофизиологических проявлений гипотермии. Эта зависимость дает ключ к первичной клинической оценке состояния больного и выбору правильной тактики лечения.

Цель работы - выяснить характер изменений показателей углеводного обмена у крыс, получавших глюкозамина гидрохлорид и препарат сравнения ацетилсалициловую кислоту, в условиях острой холодовой травмы. Острая холодовая травма приводит к значительному снижению ректальной температуры тела и выраженным изменениям углеводного обмена в группе контрольной патологии, которые проявляются увеличением уровня глюкозы в сыворотке крови, увеличением содержания лактата и пирувата и снижению гликогена в печени. Под действием ацетилсалициловой кислоты наблюдалась тенденция к восстановлению ректальной температуры и нормализация исследуемых биохимических показателей в сыворотке и гомогенате печени. При использовании глюкозамина гидрохлорида наблюдалась более выраженная нормализация как ректальной температуры у животных, так и углеводного обмена.

Ключевые слова: углеводный обмен, холодовая травма, глюкозамина гидрохлорид, ацетилсалициловая кислота.

Вступление. Повреждения организма низкими температурами встречаются практически во всех частях нашей планеты. Переохлаждения имеет огромное медико-социальное значение для регионов Крайнего Севера, Сибири, центральной части Европы и Украины. Ежегодно в мирное время инвалидизация от холодовых травм в структуре мирного времени составляет от 1 до 10 % потерпевших, а летальность пострадавших - 40-50% [3, 4, 12, 16, 21].

В патогенезе холодовой травмы основное место занимает гипоксия головного мозга и других органов и тканей. Снижение температуры тела и синдром гипоксии приводит к значительным нарушениям метаболических процессов в организме, которые проявляются изменениями со стороны углеводного обмена, активацией гликогенолиза и гликолиза, в результате чего в организме накапливается большое количество недоокисленных продуктов обмена веществ и развивается метаболический ацидоз [3,10, 13, 15].

При многих патологических воздействиях на организм в условиях тканевой гипоксии имеет место накопление лактата и пирувата в крови и тканях. Ряд авторов считает уровень лактата маркером «неблагополучия».

Так, на фоне холодовых воздействий уровень лактата в крови может увеличиваться по сравнению с нормой, отражая напряженность процессов углеводного обмена и нарушая течение гликолиза и многих сопряженных с ним реакций обмена веществ. Увеличение дефицита оснований и снижение системного рН способствуют полиорганной недостаточности и увеличению смертности [6, 17-20].

Существует прямая зависимость между температурой тела и патофизиологическими проявлениями гипотермии. Не являясь абсолютной, эта зависимость дает ключ к первичной клинической оценке состояния больного и выбору правильной тактики лечения. При гипотермии нарушается деятельность всех органов и систем: сердечно-сосудистой, дыхательной, нервной, наблюдаются сдвиги в энергетическом обеспечении тканей, состоянии жидкостного баланса, кислотно-щелочного равновесия, коагуляционной системе крови [8].

В предыдущих исследованиях нами установлено, что глюкозамина гидрохлорид (Г г/х) на экспериментальной модели острого общего охлаждения улучшает показатели выживания животных, двигательную активность, тонус мышц, координацию движений и физическую выносливость, нормализует функциональное состояние почек в восстановительном периоде [1, 2]. При этом Г г/х превосходит по эффективности ацетилсалициловую кислоту (АСК), которая благодаря антиоксидантным свойствам является признанным фригопротектором [9]. Остается неизвестным влияние Г г/х на показатели углеводного обмена при острой холодовой травме. Такая информация важна для понимания метаболических аспектов механизма фригопротекторного действия Г г/х.

Исходя из этого, цель работы - выяснить характер изменений показателей углеводного обмена у крыс, получавших Г г/х и препарат сравнения АСК, в условиях острой холодовой травмы.

Материалы и методы исследования. Экспериментальные исследования проведены на крысах массой 190-220 г. Животных содержали в стандартных условиях вивария при температуре + 24- 25⁰ С и постоянной влажности на стандартном пищевом рационе при свободном доступе к воде. Протокол исследования согласуется с общепринятыми биоэтическими нормами (протокол №1 комиссии по биоэтике НФаУ от 15.01.2014 г.) и соответствуют «Общим этическим принципам экспериментам на животных» и положениям « Европейской конвенции защиты позвоночных животных, которые используются для экспериментальных и других научных целей» (Страсбург, 1986) [11].

Модель острого охлаждения воспроизводили на белых крысах самцах по методике [14]. Животных помещали в индивидуальные пластиковые пеналы размером 8^Х8^Х15 см, которые не ограничивают доступ воздуха. Животных в пеналах на 2 часа помещали в морозильную камеру «Nord Inter-300» при - 18⁰С. Ректальную температуру у животных определяли цифровым термометром WSD-10 перед охлаждением и через 10 мин после холодовой травмы (в течение 2 часов). Исследуемые препараты Г г/х и АСК вводили в виде водного раствора внутрибрюшинно (в/б) в профилактическом режиме за 30 мин до холодовой травмы.

Животные были разделены на группы в соответствии с препаратом, который они получали. Группа 1 - интактный контроль (n=7); группа 2 - контрольная патология - холодовая травма (n=7); группа 3 - Г г/х (50 мг/кг) + холодовая травма (n=8); группа 4 - АСК (50 мг/кг) + холодовая травма (n=8). Доза каждого препарата обеспечивает максимальный защитный эффект по критерию выживаемости [1].

После эксперимента животных помещали в сухие клетки при комнатной температуре без дополнительного согревания. Критерием эффективности фригопротекторного действия после острого общего охлаждения было изменение ректальной температуры до и через 10 минут после эксперимента. Состояние углеводного обмена оценивали по содержанию глюкозы в сыворотке крови (глюкозооксидазним методом), а также гликогена, лактата, пирувата, коэффициент лактат/пируват в гомогенате печени у крыс [5, 7].

Статистическую обработку данных проводили с использованием критерия Стьюдента для межгрупповых различий и парного критерия Вилкоксона - для внутригрупповых.

Результаты и обсуждение.

При анализе показателей ректальной температуры у крыс через 2 часа после холодового воздействия отмечена выраженная гипотермия. Так, в группе контрольной патологии ректальная температура снижалась на 17,2%, в группе Г г/х - на 13,2%, в группе АСК - на 15,6%, что отражает тяжесть состояния животных (табл. 1). При этом в группе, получавшей Г г/х, температура была достоверно выше по отношению к показателям групп контрольной патологии и АСК. Очевидно, различная степень гипотермии могла оказать влияние на состояние углеводного обмена, что нашло свое подтверждение на следующем этапе исследования.

Исследование содержания глюкозы в сыворотке крови (таблица 2) показало, что под действием холода оно увеличилось по отношению к интактному контролю: в группе контрольной патологии на 30,4%, в группе, получавшей Г г/х, на 18,8% и АСК - на 20,3%. Это можно рассматривать как компенсаторную реакцию организма на действие холода.

Повышение уровня лактата в гомогенате печени у животных контрольной патологии в сравнении с интактным контролем составило 29,6 %. Это отражает преобладание анаэробной

24

продукции лактата и снижение его клиренса. В группе, получавшей АСК, данный показатель достоверно снижался по отношению к интактному контролю - на 21,5%, в то время как под влиянием Г г/х наблюдалось его достоверное снижение по отношению к интактному контролю на 15,7% и контрольной патологии на 40,7%. Выявленное увеличение содержание лактата в условиях холодовой травмы свидетельствует об активации гликолиза в условиях гипоксии.

Анализ содержания пирувата в экспериментальных группах показал, что в гомогенате печени у крыс в группе контрольной патологии этот показатель имел тенденцию к увеличению на 5%, в то время как под действием исследуемых препаратов Г г/х и АСК имелась четкая тенденция к снижению этого показателя соответственно на 53,3 и 46,3%. При анализе отношения лактат/пируват установлено, что в группе контрольной патологии этот показатель увеличился в 1,4 раза в сравнении с интактным контролем, при введении Г г/х в 1,8 раза, под действием АСК - в 2,4 раза. Это свидетельствует о выраженной гипоксии при острой холодовой травме в группе контрольной патологии. Более значимое уменьшение пирувата в группах Г г/х и АСК, по-видимому отражает интенсивное включение этого интермедиата в энергетический обмен, прежде всего в цикл трикарбоновых кислот. Косвенным подтверждением такого предположения является достоверно менее выраженная гипотермия, что указывает на больщее обеспечение организма энергией.

При изучении корреляций по Спирмену в исследуемых группах были выявлены следующие изменения (рис.1). В группе контрольной патологии присущая интактным животным обратная связь средней силы между температурой тела и уровнем глюкозы в крови (p= 0,506) трансформировалась в прямую связь (p = 0,639). АСК не повлияла на эту измененную зависимость (p = 0,647), а Г г/х нормализовал ее (p = -0,570). Связь между температурой тела и содержанием лактата и пирувата в печени у интактных животных прямая: слабая в случае лактата (p = 0,301) и сильная - в случае пирувата (p =0,758).

Холодовая травма изменила направление этой связи в группе контрольной патологии в случае лактата (p = -0,253) и ослабила ее в случае пирувата (p = 0,398). АСК нормализовала связь в паре «температура - лактат» (p = 0,275), но не в паре «температура - пируват» (p = 0,301), тогда как на фоне Г г/х связь в обеих парах максимально приближалась к наблюдающейся у здоровых животных (соответственно p = 0,364 и p = 0,451). Анализ зависимости между температурой тела и содержанием гликогена в группе интактного контроля в печени показал, что в норме эта связь обратная средней силы (p = - 0,398), но в условиях холодовой травмы она резко нарушается, становясь слабо-положительной (p = 0,096), как и на фоне применения АСК (p = 0,036). Однако Г г/х полностью нормализовал эту корреляцию (p = -0,348)

25

Выявленные нами изменения углеводного обмена при острой холодовой травме свидетельствуют о нарушении энергетического метаболизма, которое связано с усилением продукции тепла в организме, истощением гликогена в печени и компенсаторной гипергликемией, развитием лактат - ацидоза.

ВЫВОДЫ.

1. Острая холодовая травма приводит к резкому снижению ректальной температуры, изменениям углеводного обмена, которые проявляются увеличением уровня глюкозы в сыворотке крови, увеличением содержания лактата и сниженем уровня гликогена в гомогенате печени.
2. Под действием АСК наблюдалась тенденция к восстановлению ректальной температуры и нормализации исследуемых показателей углеводного обмена.
3. При использовании Г г/х наблюдалась более выраженная нормализация ректальной температуры, показателей углеводного обмена, а также функциональной связи между ними.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бондарев С.В. Скринінгове дослідження глюкозаміну гідрохлориду в якості засобу фрігопротекторноі діі / С.В. Бондарев, С.Ю. Штриголь // Клінічна фармація. -2010.-Т.14. -№4. - С. 47-49.
2. Бондарев С.В. Нефропротекторні властивості глюкозамінц гідрохлориду на тлі гострого загального охолодження /С.В. Бондарев // Науково-практична конференція з міжнародною участю та школою молодих вчених «Фармакологія, фізіологія і патологія нирок, сечовивідних шляхів та водно-сольового обміну». 1-3 жовтня 2014 р. Харків. - С.8-10.
3. Григорьева Т.Г. Холодовая травма. Отморожения// Междунар. мед. журн. - 2001. - №2. - С. 42-48.
4. Дмитриев А. Холодовые и тепловые травмы / А. Дмитриев // Гражданская защита. - 2012. - №
5. - С. 56-58.
6. Камышников В. С. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике / В. С. Камышников. - 3-e изд. - М.: МЕД пресссинформ, 2009. - 896 с.
7. Ковалев В.В., Сизоненко В.А. Взаимосвязь между восстановлением температуры тела и уровнем глюкозы в крови пациентов с острой общей холодовой травмой // Вестник Якут. гос. унта. - 2007. - Т. 4, No 4. - С. 91-93.
8. Методы биохимических исследований/ Под ред. Проф. М.И.Прохоровой // Ленинград. Издательство ЛГУ. - 1982. - С.190-194; С.212-217.
9. Мищук Н.Е. Холодовая болезнь (гипотермия) / Н.Е. Мищук // Журнал «Медицина неотложных состояний». - 2006. - 4 (5).
10. Назаренко Н.А. Эффективность нестероидных противовоспалительных средств для профілактики и лечения холодовой травмы. //Автореферат на соискание уч. степени д.м.н. - Архангельск, 2001.-38 с.
11. Олійник Г.А. Патофізіологія холодового шоку / Г.А.Олійник // Медицина неотложных состояний. -2013. -№8(55). Интернет издание «Новости медицины и фармации».
12. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / [под ред. Р.У. Хабриева]. - М. : Медицина, 2005. - С. 832.
13. Скворцов Ю.Р., Кичемасов С.Х. Отморожения в современной боевой патологии // Военномедицинский журнал: Теорет. и науч.-практ. журн. М-во обороны Российской Федерации. - М. - 2002. - № 1. - С. 23-27.
14. Трифонов С.В., Авхименко М.М.,Трифонова С.С. Холодовая травма: патогенез, неотложная медицинская помощь, профилактические меры //Медицинская помощь. - 2007. - No 1. - С. 2832.
15. Увеличение продолжительности жизни мышей при остром охлаждении под воздействием препарата, выделенного из Laminaria sacchara / Ю.В. Дрозд, C.B. Бондаренко, B.B. Яснецов и др. // Биол.эксперим.биол. и мед. - 1991. - Е.111, №4. -С.383-384.
16. Шигеев В.Б., Шигеев С.В., Клударова Е.М. Холодовая смерть. - М.: Новости, 2004. - 183 с.
17. Cochrane, D. (2001). Hypothermia: A cold influence on trauma. Int J Trauma Nurs, 7(1), 8.
18. Kellum JA lactate and pHi: Our continued search for markers of tissue distress. Crit Care Med 1998; 26(11): 1783-1784.
19. Kost GJ, Nguyen TH, Tang Z. Whole-Blood Glucose and Lactate. Arch pathol lab Med 2000; 124: 1128-1134.
20. Mallet M.L. Pathophysiology of accidental hypothermia // Q. J. Med. - 2002. - Vol. 95. - P. 775-785. 20. Roumen RMH, Redl HR, Schlag G et al. Scoring systems and blood lactate concentration in relation to the development of adult respiratory distress syndrome and multiple organ failure in severely traumatized patients. J Trauma 1993; 35: 349-55. 21. Frederic Lapostolle, Jean Luc Sebbah, James Couvreur, Francois X Koch, Dominique Savary, Karim Tazarourte, Gerald Egman, Lynda Mzabi, Michel Galinski and Frederic Adnet. Risk factors for onset of hypothermia in trauma victims: The HypoTraum study. Critical Care, 2012.