CC BY
53
Ключевые слова: недостаточность питания, сердечная недостаточность, хроническая почечная недостаточность, гемодиализ.
Key words: poor nutrition, heart failure, chronic renal failure, haemodialysis.
УДК 612.2.2
В.Н. Ананьев
МЕХАНИЗМЫ ГИПОБИОЗА ПРИ ДЕЙСТВИИ АРГОНА И КРИПТОНА НА ПОГЛОЩЕНИЕ КИСЛОРОДА В ЗАМКНУТОМ ПРОСТРАНСТВЕ1
ГНЦ РФ Институт медико-биологических проблем РАН, г. Москва,
noradrenalin1952@mail. ru
Введение. Классическим примером гипометаболической жизнедеятельности могут служить известные в природе состояния естественной спячки (суслики, хомяки) или ее аналога - искусственного гипобиоза (крысы, кролики), которые имеют сходные показатели. При гипобиозе снижается активность организма, уменьшается потребление кислорода и значительно возрастает выживаемость при различных травмах и при ряде заболеваний. При гипобиозе уменьшаются эффекты старения организма. Поэтому, исследование веществ вызывающих гипобиоз важно как для практической медицине, так и для фундаментальной науке. В своей работе мы изучали влияние инертных газов на поглощение кислорода при постепенном уменьшении концентрации кислорода. Само название - инертные газы [12] предполагает, что они не будут влиять на живые организмы. Но известно, что газ азот под давлением у аквалангистов вызывает “азотное опьянение“ [11], газ ксенон вызывает даже наркоз [5]. Газ аргон эффективен для составления пожарно-безопасных газовых смесей с низким содержанием кислорода [9]. Изучение потребления кислорода в замкнутом пространстве может моделировать ситуации нахождения человека в космическом корабле, подводной лодке, ситуации после землетрясений при разрушении и
1Ananev V.N.Gypobiosis mechanisms at effect of argon and krypton on oxygen absorption in the closed space.
изоляции человека. Потребление кислорода организмом является одной из главных функций живой природы [8, 10]. В настоящее время достаточно подробно изучен вопрос потребления кислорода в покое и при физической нагрузке [3; 4; 6; 10]. Но сравнительно мало данных о динамике потребления кислорода в заведомо замкнутом пространстве при его потреблении организмом до предельного уровня. Нет комплексных полных данных потребления кислорода в замкнутом пространстве камеры до его полного потребления организмом при заполнении камеры аргоном, криптоном [6; 9; 10]. Поэтому, целью этой работы было исследование динамики потребления кислорода в замкнутом пространстве у крыс в среде различных инертных газов.
Материал и методы. В опытах использовались лабораторные животные крысы. Крыса помещалась в изолированную газонепроницаемую камеру, которая имела штуцеры входа газа и выхода. Камера заполнялась воздухом, воздух прокачивался воздушным насосом через датчики кислорода и опять возвращался в камеру. Таким образом, концентрация кислорода постепенно уменьшалась. С датчиков газа напряжение преобразования подавалось на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и вводилось и регистрировалось на компьютере [1; 2]. Частота записи измерения показаний была равна одной секунде. В каждой точке проводилось 100 измерений, записывалась средняя величина, определялись различные статистические показатели. С помощью программного обеспечения определялось количество потребленного кислорода в одну минуту на кг веса в минуту и другие параметры. Когда компьютер показывал, что потребление кислорода в течение 2-3 минут не возрастает, раздавался сигнал тревоги, в камеру закачивали воздух и опыт прекращался, что предотвращало гибель животного. В результате, мы полностью исключили потерю животных в опыте. Для исследования брали газовые смеси - воздух (азота 80%, кислорода 20%), кислородно-аргоновую смесь (кислорода 20%, аргона 80%), кислородно-криптоновую смесь (кислорода 20%, криптона 80%). Выдыхаемый углекислый газ поглощал-сянатронной известью. Изучалось влияние на потребление кислорода транквилизатора (бензодиазепины) [7] медазепама и медазепама с инертными газами, механизм действия которого состоит в усилении ГАМК-эргического торможения.
Результаты исследования. В опытах использовались крысы 400+-50 грамм. В контрольной группе и на фоне аргона проведено по 25 опытов. Камера была изготовлена из стекла и имела объем 1850 мл. Поглощение кислорода в
контроле (рис.1) за 30 минут было 18.85 +- 0,5 мл/кг/мин. Поглощение кислорода в аргоне за 40 минут было 14.95 +- 0,7 мл/кг/мин. В аргоне уменьшилось потребление кислорода (рис.1) на 26,7% (при Р<0,05). Время максимального выживания в аргоне увеличилось на 33.3% (при Р<0,05).
Рисунок 1. Поглощение кислорода крысой в замкнутой камере в воздухе (азот 80%, кислород 20% -контроль) и в среде аргона (аргон 80%, кислород - 20%). По оси абсцисс: - время опыта в минутах. По оси ординат: - концентрация кислорода в процентах (%) в камере с крысой. В опыте с 5 по 40 минуту различия между контролем и аргоном достоверны (Р<0,05).
На фоне криптона проведено 22 опыта. Поглощение кислорода в контроле за 30 минут было 18.85 +- 0,5 мл/кг/мин. Поглощение кислорода в криптоне за 55 минут было 10.87 +- 1,3 мл/кг/мин. В криптоне (рис.2) уменьшилось потребление кислорода на 42,3%, или в 1.73 раза (при Р<0,05) по сравнению с контролем. Время максимального выживания в криптоне увеличилось на 83.3% или в 1,83 раза по сравнению с контролем (при Р<0,05).
Рисунок 2. Поглощение кислорода крысой в замкнутой камере в воздухе (азот 80%, кислород 20% -контроль) и в среде криптона (криптон 80%, кислород -20%). По оси абсцисс: - время опыта в минутах. По оси ординат: - концентрация кислорода в процентах (%) в камере с крысой.
Поглощение кислорода после медазепама (рис.3) за 135 минут было 4,57 +- 0,8 мл/кг/мин. После медазепама потребление кислорода составило 24% от контроля, это в 4.12 раза (при Р<0,05) меньше контроля. Время максимального выживания после медазепама составило 450% от контроля, или в 4,5 раза больше по сравнению с контролем (при Р<0,05).
Рисунок 3. Поглощение кислорода крысой в замкнутой камере в воздухе (азот 80%, кислород 20% -контроль) и после медазепама (бензодиазепины) 2мг/кг при внутрибрюшинном введении. По оси абсцисс: - время опыта в минутах. По оси ординат: - концентрация кислорода в процентах (%) в камере с крысой.
Обсуждение результатов.
Проведенные нами опыты показали, что величина потребление кислорода в замкнутом пространстве животными не постоянная, постепенно потребление кислорода уменьшается, и больше выражено в дыхательных смесях с инертными газами (таблица 1) [1, 2].
Поглощение кислорода в в воздухе (контроль) за 30 минут было 18.85 мл/кг/мин.
Поглощение кислорода в аргоне за 40 минут было 14.95 мл/кг/мин. В аргоне уменьшилось потребление кислорода на 26,7% (при Р<0,05). Время максимального выживания в аргоне увеличилось на 33.3% (при Р<0,05).
Таблица 1. Изменение величин потребления кислорода в нейтральных газах и при введении транквилизатора медазепама.
Показатели Кислород мл/кг/мин Поглощение Уменьшение потребления кислорода по срав. с контролем Максимальное время выживания в камере
Контроль-О2-20%, Азот-80% 18,85+-0,5 мл/кг/мин 30 минут
Аргон-80%, О2-20% 14,95+-0,7 мл/кг/мин < 1,26 раз 40 минут
Криптон-80% О2-20% 10,87+-1,3 мл/кг/мин <1,75 раз 55 минут
Медазепам 4,57+-0,8 мл/кг/мин <4,15 раз 135 минут
Поглощение кислорода в криптоне за 55 минут было 10.87 мл/кг/мин. В криптоне уменьшилось потребление кислорода на 42,3%, или в 1.73 раза (при P<0,05) по сравнению с контролем. Время максимального выживания в криптоне увеличилось на 83.3% или в 1,83 раза по сравнению с контролем (при P<0,05).
Поглощение кислорода после медазепама за 135 минут было 4,57 мл/кг/мин. После медазепама потребление кислорода составило 24% от контроля, это в 4.12 раза (при P<0,05) меньше контроля. Время максимального выживания после медазепама составило 450% от контроля, или в 4,5 раза больше по сравнению с контролем (при P<0,05). Медазепам относится к транквилизаторам, механизм действия которых происходит за счет усиления ГАМК -торможения. Основным для транквилизаторов (бензодиазепины) является ан-ксиолитический эффект [7], что проявляется в уменьшении внутреннего напряжения, устранение беспокойства, тревоги, страха, они подавляют ретикулярную формацию, способствуют наступлению сна, потенцируют угнетение ЦНС. Все эти механизмы ведут к снижению потребления кислорода после действия транквилизаторов. В наших исследованиях инертные газы, как и медазепам снижали потребление кислорода, но в меньшей степени. Проведенные нами опыты показали, что на фоне медазепама аргон и криптон не проявляли своего действия, а это значит, что аргон и криптон по механизму действия подобны медазе-паму - они усиливают ГАМК-эргическое торможение в нервной системе как и
транквилизаторы [13, 14].
Поэтому, газы аргон и криптон могут использоваться в практической медицине по тем ниже показаниям, как и транквилизаторы [13, 14].
Выводы. Данные опытов показали, что аргон и криптон уменьшают потребление кислорода организмом животного и этот эффект усиливается при снижении концентрации кислорода. Наши исследования доказали, что физиологическим механизмом этого действия нейтральных газов является то, что нейтральные газы усиливают ГАМК-эргическое торможение. Поэтому, областью применения нейтральных газов могут быть те же показания, что и для транквилизаторов. Но в отличии от транквилизаторов нейтральные газы прекращают свое действие после прекращения подачи, а у транквилизаторов действие после приема очень длительное.
Литература:
1. Ананьев В.Н. Изменение поглощения кислорода в замкнутом пространстве при дыхании инертными газами // XII Всемирный конгресс «Здоровье и образование в XXI веке». Москва, РУДН, 7- 10 декабря 2011. С. 15-18.
2. Ананьев В.Н. Влияние инертных газов аргона и криптона на поглощение кислорода в замкнутом пространстве у крыс // Фундаментальные исследо-вания.-2012.- N1. С.11-13.
3. Дудко В.А., Соколов А.А. Моделированная гипоксия в клинической практике.- Томск, 2000.
4. Бгатов В.И. История кислорода земной атмосферы. М., 1985.
5. Буров Н.Е., Потапов В.Н., Макеев Г.И. Ксенон в анестезиологии. М., 2000. -356 с.
6. Вдовин А.В., Ноздрачева Л.В., Павлов Б.Н. Показатели энергетического метаболизма мозга крыс при дыхании гипоксическими смесями, содержащими азот или аргон // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1998. Том № 6. С. 618 - 619.
7. Машковский М.Д. Лекарственные средства. - 2000.- Т 1.- 543 с.
8. Павлов Б.Н., Солдатов П.Э., Дьяченко А.И. Выживаемость лабораторных животных в аргон-содержащих гипоксических средах // Авиационная и экологическая медицина. 1998. Т.32, № 4. С.33 - 37.
9. Павлов Н.Б. Аргон - биологически активный компонент газовой среды // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2006. №6. С. 15 - 18.
10. Проссер Л. Сравнительная физиология животных. Том 1. М., 1977.
11. Смолин В.В., Соколов Г.М., Павлов Б.Н., Демчишин М.Д. Глубоководные водолазные спуски и их медицинское обеспечение. Т.2. М., 2004.
12. Финкельштейн Д.Н. Инертные газы. М., 1979г. 150 с.
13. David HN, Haelewyn B, Degoulet M, Colomb DG Jr, Risso J-J, et al. Ex Vivo and In Vivo Neuroprotection Induced by Argon When Given after an Excito-toxic or Ischemic Insult//. PLoS ONE.-2012. Volume 7(2).-С.1-6.
14. Loetscher PD, Rossaint J, Rossaint R, Weis J, Fries M, et al. Argon: neuroprotection in in vitro models of cerebral ischemia and traumatic brain injury// Critical Care.- 2009.- N13: С.206.
Ключевые слова: гипобиоз, бензодиазепины, потребление кислорода, замкнутое пространство, кислород, азот, аргон, криптон, крысы.
Key words: gypobiosis, benzodiazepines, the oxygen consumption, the closed space, oxygen, nitrogen, argon, krypton, rats.
УДК 612.82.015
В.Н. Ананьев
ИЗМЕНЕНИЕ РЕАКТИВНОСТИ СИСТЕМНОГО И РЕГИОНАЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ К АДРЕНАЛИНУ ПОСЛЕ 30 ДНЕЙ АДАПТАЦИИ К ХОЛОДУ1
ГНЦ РФ Институт медико-биологических проблем РАН,
Москва, [email protected]
Введение. Основу механизмов адаптации составляет совокупность реакций организма в ответ на изменившиеся условия среды [5]. Действие холода на организм приводит к активации симпатической нервной системы [2]. Увеличивается концентрация в крови норадреналина и адреналина, которые усиливают термогенез [5] и способствуют сокращению периферических сосудов [1], уменьшая, таким образом, теплоотдачу.
Материал и методы. Поэтому, для выяснения механизмов действия холода на сердечно-сосудистую систему было изучено изменение адренореактивно-сти системного давления и перфузионного давления артериальных сосудов
1 Ananev V. N.Changing the system and reactivity regional circulation to adrenaline after 30 days of adaptation to cold.
