CC BY
84
УДК 612.115:612.273.2:612.223.11:616-005.2-092.4
УНИВЕРСАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕАГИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ГЕМОСТАЗА НА ДЕЙСТВИЕ РАЗЛИЧНЫХ СТРЕССОРОВ
1 Алтайский государственный медицинский университет, г. Барнаул
2 НИИ физиологии и фундаментальной медицины
Шахматов И.И.1'2, Киселёв В.И.12
Проведён анализ состояния системы гемостаза у крыс при кратковременном действии стрессоров различной природы. В качестве стрессорных воздействий моделировались физическая нагрузка, иммобилизация, гиперкапническая гипоксия, гипотермия и гипертермия. Отмечено развитие однотипной стресс-реакции (эустресс), не зависящей от природы раздражителя (сочетанная активация агрегаци-онной функции тромбоцитов, контактной фазы свёртывания крови, а также противосвёртывающей и фибринолитической системы). По мере увеличения длительности воздействия регистрировалось последовательное вовлечение в развитие ответной реакции всех компонентов системы гемостаза. К моменту окончания однократного максимального по длительности воздействия у экспериментальных животных отчётливо регистрировалась совокупность гемостазиологических признаков, характерных для начальной стадии развития ДВС-синдрома (картина дистресса). Ключевые слова: стресс, гемостаз, ДВС-синдром.
The analysis of hemostasis system was carried out on rats during short-term exposure to stressors of different nature. Physical exertion, immobilisation, hypercapnic hypoxia, hypothermia and hyperthermia were simulated as stress influences. One-type reaction independent of irritant nature was observed during the investigation (the combined activation of aggregative platelet function, contact phase of blood coagulation as well as anticoagulative and fibrinolytic system is registered).
As the exposure was prolonged successive involvement of all the hemostasis system components into reciprocal response was registered. By the end of a single peak term exposure the totality of hemostasis features characteristic of the initial stage of DIC (disseminated intravascular coagulation) - syndrome was markedly registered in experimental animals.
Key words: stress, hemostasis, DIC-syndrome.
Одной из актуальных проблем как патологической, так и нормальной физиологии является оценка срочных и долговременных приспособительных реакций организма, возникающих при различных стрессорных воздействиях. При этом тот или иной стрессор может вызывать как адаптивные, так и дезадаптивные ответные реакции со стороны организма в зависимости от его параметров [1,2]. В настоящее время детально изучены реакции на различные стрессорные воздействия системы кровообращения и ряда других жизненно важных систем [3, 4]. В то же время имеются данные о том, что в развитии осложнений со стороны системной гемодинамики при экстремальных стрессорных воздействиях значительную роль играют нарушения в системе гемостаза [5, 6].
Раскрытие закономерностей реагирования системы гемостаза на различные стрессорные воздействия имеет существенное значение для разработки методов эффективного предупреждения и лечения различных проявлений вну-трисосудистого свёртывания крови (тромбозы, ДВС-синдром) [7, 8]. Всё вышеизложенное определило цель настоящей работы.
Цель исследования: установить закономерности в реагировании системы гемостаза на воздействие стрессоров различной природы при их однократном воздействии, а также оценить состояние гемокоагуляции при последовательном увеличении длительности воздействия стрессора.
Материал и методы исследования
В качестве основного объекта исследования были выбраны линейные крысы линии Содержание и использование крыс в экспериментах осуществляли в соответствии с Европейской конвенцией по охране позвоночных животных, используемых в эксперименте, Директивами - 86/609/ЕЕС [9], а также с международными руководящими принципами ухода за животными и их использования в эксперимен-
В работе было исследовано состояние системы гемостаза при однократном воздействии таких стрессоров, как физическая нагрузка (бег и ходьба в тредбане с заданной скоростью), иммобилизация, воздействие гиперкапнической гипоксии, а также температурное (гипо- и гипертермическое) воздействие.
Физические нагрузки у животных моделировались в виде навязанного бега (30 мин. со скоростью 28-30 м/мин.) и ходьбы различной продолжительности (на протяжении 0,5; 2; 4 и 8 часов со скоростью 6-8 м/мин.) [10].
Воздействие умеренной иммобилизации исследовалось путём однократного помещения крыс в свободно вентилируемые индивидуальные прозрачные камеры на 20 минут [11].
Воздействие гиперкапнической гипоксии исследовалось путём помещения крыс на 20 мин. в камеры со следующей (по данным газоанализатора «Spirolyt-2» (Германия)) газовой средой: 9,0-11,0 % 02, 7-8 % С02 [12].
Гипотермическое воздействие моделировалось путём помещения животных, находящихся в индивидуальных клетках, в ёмкости с водой на глубину 4,5 см при температуре воды 5°С, воздуха - 7° С [13].
Гипертермическое воздействие моделировалось путём помещения животных, находящихся в индивидуальных клетках, в воздушный термостат при температуре +45°С на 30 мин. [14].
В качестве контроля выступали интактные животные, находившиеся на свободном рационе в просторных клетках (п=70).
Материалом для исследования являлась кровь, которая забиралась сразу после окончания стрессорного воздействия. Получение образцов плазмы осуществлялось согласно рекомендациям З.С. Баркагана и А.П. Момота [15].
У всех животных исследовались показатели тромбоцитарного и коагуляционного гемостаза, а также антикоагулянтная и фибринолити-ческая активность плазмы с помощью наборов фирмы «Технология-Стандарт» (Россия). Анализ показателей периферической крови производился при помощи гематологического анализатора «Drew-З» (США).
Обработка данных
Сравнение полученных результатов осуществляли путём вычисления средних значений и ошибки среднего (М ± т). Статистический анализ выполнен с использованием непараметрических методов (U-критерий Манна-Уитни) на персональном компьютере с использованием пакета прикладных статистических программ Statistica 6.0 (StatSoft, США). Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез в данном исследовании принимали равным 0,05.
Результаты и обсуждение
Влияние однократного воздействия различных раздражителей на систему гемостаза крыс
Общеизвестно, что в процессе жизнедеятельности организм подвергается постоянно-
му воздействию различных по своей природе стрессирующих факторов. Адаптивные реакции со стороны отдельных систем организма на начальных этапах воздействия стрессора формируют суммарный генерализованный эффект, определяющийся как первая стадия стресса -«стадия тревоги».
В результате экспериментов установлено, что при однократном кратковременном воздействии всех стрессоров регистрировалась стандартная однотипная реакция со стороны плазменного гемостаза, характеризующаяся со-четанной активацией агрегационной функции тромбоцитов, свёртывания крови (преимущественно её контактной фазы), фибринолити-ческой системы при росте антикоагулянтной активности и уровня фибриногена крови (таблица 1). Такие изменения в системе гемостаза в ответ на однократное воздействие раздражителей можно расценивать как одно из звеньев реакции срочной адаптации организма, повышающей предуготовленность системы к остановке кровотечения, и охарактеризовать как «эустресс».
Влияние различной продолжительности однократных стрессорных воздействий на реакции системы гемостаза крыс
Целью следующего блока экспериментов явилось изучение влияния различных по длительности воздействий стрессора на систему гемостаза.
Влияние увеличения длительности действия стрессора на гемостаз в нашей статье представлено на примере физической нагрузки, так как последняя является наиболее распространённым стрессором. Кроме того, физическая нагрузка является достаточно удобным модельным воздействием с точки зрения экстраполяции экспериментальных данных.
Воздействие однократной физической нагрузки различной продолжительности у крыс моделировалось в виде навязанной ходьбы в тредбане со скоростью 6-8 м/мин. в течение 30 мин., 2,4 и 8 часов соответственно.
Показано, что 30-минутная принудительная ходьба незначительно активировала контактную фазу свёртывания и более выраженно -противосвёртывающую и фибринолитическую активность плазмы крови, что является стереотипной ответной реакцией системы гемостаза на однократные пороговые стрессорные воздействия (таблица 2).
Двухчасовая физическая нагрузка сопровождалась появлением неблагоприятных сдвигов в отдельных звеньях гемостаза. Это проявлялось в выраженной активации тромбоцитарного и в меньшей степени плазменного гемостаза при сниженном содержании антитромбина III и ко-
Таблица 1
Коагулограмма крыс в ответ на однократные кратковременные стрессирующие воздействия различной природы (М±т)
Методы исследования Контроль (п=70) Физическая нагрузка (п=12) Иммобилизация (п=11) Гиперкапническая гипоксия (п=15) Гипотермия (п=12) Гипертермия (п=17)
Индуцированная агрегация тромбоцитов, с 21,7±0,5 15,5±1,1 р<0,001 12,8±0,4 р<0,001 14,3±2,9 р<0,02 13,3±1,2 р<0,05 16,5±2,3 р<0,05
Силиконовое время, с 220,4±5,7 191,9 ±7,5 р<0,05 188,9±10,5 р<0,05 152,0±11,4 р<0,001 198,5±5,6 р<0,05 185±13,2 р<0,05
АПТВ, с 21,8±0,4 20,6±1,1 р>0,05 22,9±0,6 р>0,05 21,9±0,7 р>0,05 22,5±2,0 р>0,05 23,5±26 р>0,05
Протромбиновое время, с 13,9±0,2 13,0±0,2 р<0,05 12,5±0,3 р<0,01 12,7±0,3 р<0,01 12,8±2,8 р<0,05 12,8±3,8 р<0,05
РФМК, мг/100 мл 3,3±0,1 3,5±0,3 р>0,05 3,5±0,4 р>0,05 3,7±0,3 р>0,05 3,0±0,3 р>0,05 3,5±1,5 р>0,05
Содержание фибриногена, г/л 1,77±0,07 2,48±0,23 р<0,01 2,55±0,20 р<0,001 2,29±0,19 р<0,02 2,1±0,1 р<0,05 2,8±0,4 р<0,05
Антитромбин III, % 97,3±1,4 88,8±1,2 р<0,001 89,6±7,9 р>0,05 80,6±1,4 р<0,001 81,2±4,5 р<0,05 80 ±7,7 р<0,05
Спонтанный эуглобулиновый фибринолиз, мин. 332,1±14,0 205,3±18,1 р<0,001 216,8±20,6 р<0,001 169,0±24,4 р<0,001 215,5±15,8 р<0,05 286,4±13,2 р<0,05
Примечание: п - число наблюдений; р - уровень статистической значимости различий сравниваемых показателей по сравнению с контролем.
личества тромбоцитов на фоне значительного угнетения фибринолитической активности плазмы крови.
Зафиксированное рассогласование между изменениями в свёртывающей и фибринолитической системах в ответ на двухчасовое физическое воздействие может быть расценено как начальный этап формирования патологической реакции системы гемостаза (или «дистресса») на увеличившийся по длительности воздействия раздражитель.
зарегистрирована активация и внешнего пути свёртывания. Выявлялось и нарушение полимеризации фибрина на конечном этапе гемокоа-гуляции. Впервые зафиксирован и рост уровня растворимых фибрин-мономерных комплексов. Обнаруженное снижение уровня основного антикоагулянта - антитромбина III и угнетение фибринолитической активности плазмы крови значительно усугубляли гемостазиологическую картину. Совокупность целого ряда признаков тромбиногенеза (активация свёртывания, рост
Таблица 2
Динамика изменений со стороны системы гемостаза, зарегистрированных в ходе возрастающих по продолжительности однократных физических нагрузок (М±т)
Методы исследования Контроль (п=70) Опыт 1 (30 мин) (п=10) Опыт 2 (2 часа) (п=10) Опыт 3 (4 часа) (п=18) Опыт 4 (8 часов) (п=8*)
Тромбоциты, 109/л 772,1±23,9 470,0±62,5 701,7±22,0 707,6±32,0 850,0±27,4
<0,001 <0,05 >0,05 <0,01
Индуцированная агрегация тромбоцитов, с 21,7±0,5 22,2±1,8 10,5±0,8 13,9±0,9 9,0±0,6
>0,05 <0,001 <0,001 <0,001
Силиконовое время, с 220,4±5,7 249,0±18,4 237,0±12,9 202Д±15,5 162,1±16,0
>0,05 >0,05 >0,05 <0,01
АПТВ, с 21,8±0,4 24,2±0,8 16,7±0,3 18,9±0,6 20,0±0,4
<0,01 <0,001 <0,001 <0,01
Протромбиновое время, с 13,9±0,2 14,4±0,3 13,2±0,3 12,7±0,5 12,4±0,4
>0,05 >0,05 <0,05 <0,01
Тромбиновое время, с 28Д±0,7 23,8±0,3 30,3±1,4 37,3±1,8 19,0±0,5
<0,001 >0,05 <0,001 <0,001
РФМК, мг/100 мл 3,3±0,1 3,2±0,2 3,2±0,2 5,8±1,5 7,8±1,8
>0,05 >0,05 <0,05 <0,001
Содержание фибриногена, г/л 1,77±0,07 1,88±0Д2 1,90±0,10 1,69±0,08 0,65±0ДЗ
>0,05 >0,05 >0,05 <0,001
Антитромбин III, % 97,3±1,4 107,7±1,3 82,9±5,1 79,5±3,3 64,6±3,3
<0,001 <0,01 <0,001 <0,001
Спонтанный эуглобулиновый фибринолиз, мин 332,1±14,0 251,5±23,4 458,0±21,3 479,0±36,5 775,0±71,6
<0,05 <0,001 <0,001 <0,001
Примечание: * - из 10 крыс, подвергавшихся однократной 8-часовой физической нагрузке, 2 особи в ходе данного эксперимента погибли; тр - уровень статистической значимости различий признаков контрольной и опытных групп; п — количество особей в группе.
Однократная четырёхчасовая физическая нагрузка сопровождалась существенными сдвигами в системах тромбоцитарного и коагуляци-онного гемостаза. Агрегация тромбоцитов оставалась повышенной. Со стороны свёртывающей системы, наряду с активацией по внутреннему пути гемокоагуляции, зафиксированной и при двухчасовом воздействии, впервые была
РФМК, снижение антитромбина III и фибрино-лиза) позволяет предположить наличие первых признаков ДВС-синдрома.
По истечении восьми часов воздействия отчётливо регистрировалась совокупность гемо-стазиологических признаков, характерных для тромбинемии (активация свёртывания крови, сопровождающаяся ростом уровня РФМК и ак-
тивным потреблением фибриногена, снижение фибринолитической и противосвёртывающей активности плазмы крови, сопровождавшееся падением уровня антитромбина в крови), что соответствует начальной стадии развития ДВС-синдрома. Полученные данные укладываются в концепцию о развитии стадии истощения, развивающейся при передозировании нагрузок [16].
Таким образом, можно предположить, что стрессорные факторы при относительно непродолжительном воздействии вне зависимости от природы стрессирующего воздействия оставались в рамках эустрессора, вызывая сбалансированное изменение в состоянии как свёртывающей, так и противовесных ей антикоагулянтной и фибринолитической систем. В дальнейшем в целом благоприятная картина срочной адаптации в рамках эустресса по мере увеличения продолжительности однократного воздействия становится всё более угрожающей. Данный факт может быть расценен как проявление постепенного перехода ответной реакции со стороны системы гемостаза из рамок эустресса в дистресс.
Развивающаяся последовательно картина дистресса приводит к усилению степени активации свёртывания крови, в процесс последовательно вовлекается как начальный, так и конечный этапы гемокоагуляции, к активации свёртывания по внутреннему пути присоединяется и внешний механизм. Снижение антикоагулянтной и фибринолитической активности ещё больше усугубляет картину, что в конечном счёте приводит к появлению в кровотоке РФМК и активному потреблению фибриногена. Все эти данные в совокупности позволяют предположить факт тромбинемии и угрозу развития ДВС-синдрома.
Подтверждением этого явилась гибель в ходе максимально продолжительных воздействий 20% животных с обнаруженными патоморфо-логическими признаками прижизненного вну-трисосудистого свёртывания крови. Сходные результаты были получены и другими исследователями, показавшими, что при достаточной силе стрессора уже реакция тревоги может закончиться гибелью организма [17; 18].
Развитие клинической картины тромбинемии и признаков диссеминированного внутри-сосудистого свёртывания крови может служить подтверждением развития дистресса у экспериментальных животных и является специфическим проявлением поломки адаптивных механизмов в системе гемостаза.
Выводы
1. В ответ на однократное пороговое воздействие различных раздражителей система гемо-
стаза реагирует сочетанной активацией агре-гационной функции тромбоцитов, контактной фазы свёртывания крови, а также противосвёртывающей и фибринолитической систем крови. Описанный комплекс изменений не зависит от природы раздражителя и является стереотипной стресс-реакцией системы гемостаза в ответ на однократное пороговое воздействие стрессора.
2. Увеличение продолжительности воздействия стрессора приводит к росту активации свёртывания крови. В процесс последовательно вовлекается как начальный, так и конечный этапы гемокоагуляции, регистрируется гиперкоагуляция по внутреннему, а затем и по внешнему пути. Антикоагулянтная и фибринолитическая активность при этом последовательно снижаются. При наиболее длительных воздействиях у животных регистрируется тромбинемия и угроза развития ДВС-синдрома.
Список литературы
1. Пшенникова М.Г. Феномен стресса. Эмоциональный стресс и его роль в патологии / М.Г. Пшенникова // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 2000. - № 2. - С. 24-31.
2. Kannan Y. Neuroendocrine-immune network in stress / Y. Kannan. - The Laboratory Mouse. - New York : Academic Press., 2004.-P. 301-309.
3. Barton R.A., Aggleton J., Primate evolution and the amygdale // The Amygdala. - New York : Oxford University Press. - 2000. -Vol. 2.-P. 479-508.
4. Artemenkov A.A. Autonomic functional changes in students during adaptation to mental work loads // Gig Sanit. - 2007. -Vol. 1,-P. 62-64.
5. Кузник Б.И. Клеточные и молекулярные механизмы регуляции системы гемостаза в норме и патологии: монография / Б.И. Кузник. - Чита : Экспресс-издательство, 2010. - 832 с.
6. Von Kanel R., Kudielka B.M., Preckel D. et al. Opposite effect of negative and positive affect on stress procoagulant reactivity // Physiol Behav. - 2005. - Vol. 86, № 1-2. - P. 61-68.
7. Момот А.П., Мамаев A.H. Диагностика и терапия ДВС-синдрома // Гемостазиоло-гия. - 2011. - № 1. - С. 11-26.
8. Imhof A., Koenig W. Exercise and thrombosis // Cardiol. Clin. - 2001. - Vol. 19, № 3. - P. 389-400.
9. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and Other Scientific Purposes. - Strasburg : Council of Europe, 1986. - 51 p.
10. Меерсон Ф.З. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам / Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова. - М. : Медицина, 1988. - 256 с.
11. Киричек Л.Т. Динамика реакций напряжения у крыс в условиях экспериментальной гипокинезии разной продолжительности и возможности её коррекции // Космич. биология и авиакосмич. медицина. -1980. - № 1. - С. 72-74.
12. Беспалов А.Г. Влияние гипоксической гиперкапнии на мозговую гемодинамику и толерантность головного мозга к ишемии : дис. ... к.м.н. / А.Г. Беспалов. - Новосибирск, 2003. -114 с.
13. Северина Т.Г., Кубарко А.П. Влияние острой иммерсионной гипотермии на температуру тела и активность лизосо-мальных ферментов печени устойчивых и неустойчивых к холоду крыс // Медицинский журнал - 2009. - №2. - С. 112115.
14. Боженкова М.В. Морфофункциональные изменения слюнных желёз белых крыс в условиях воздействия высокой внешней температуры (экспериментальное исследование): Дис. канд. мед. наук. - Смоленск, 2008. -182 с.
15. Баркаган, З.С. Диагностика и контролируемая терапия нарушений гемостаза / З.С. Баркаган, А.П. Момот. - М. : Ньюди-амед-АО, 2008. - 292 с.
16. Kawano Т.А., Aoki N., Homori M. et al. Mental stress and physical exercise increase platelet-dependent thrombin generation // Heart Vessels. - 2000 - Vol. 15, № 6. - P. 280-288.
17. Горизонтов П.Д. Гомеостаз, его механизмы и значение / П.Д. Горизонтов // Гомеостаз / под ред. П.Д. Горизонтова. - М. : Медицина, 1981. - 576 с.
18. Коган О.С. Недопинговые средства восстановления в спорте высших достижений // Теория и практика физической культуры. - 2005. - № 1. - С. 33-38.
Контактные данные:
656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 40.
Алтайский государственный медицинский
университет.
Тел.: (3852) 628165.
Email: [email protected]
