CC BY
23
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2017 - V. 24, № 1 - P. 60-64
УДК: 61.612.1.13.133 DOI: 12737/25241
ВЛИЯНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ГИПОКАЛЬЦИЕМИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ СИСТЕМНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ В УСЛОВИЯХ КОБАЛЬТОВОЙ ИНТОКСИКАЦИИ
Д.Х. ОГАНЕСЯН*, В.Б. БРИН*,**, О. Т. КАБИСОВ**
*ГБОУ ВО СОГМА Минздрава РФ, ул. Пушкинская, 40, г. Владикавказ, 362025, РСО-Алания, Россия **ФГБУНИнститут биомедицинских исследований ВНЦРАН, ул. Пушкинская, 47, г. Владикавказ, 362025, РСО-Алания Россия
Аннотация. Цель исследования работы заключается в изучении особенностей изменения параметров системной гемодинамики под влиянием хлорида кобальта в условиях гипокальциемии, вызванной удалением паращитовидных желёз. Экспериментальную гипокальциемию у крыс линии Вистар создавали путем паратиреоидэктомии. Хлорид кобальта вводили внутрижелудочно с помощью зонда, и подкожно, в дозе 2 мг/кг ежедневно на протяжении одного месяца. По истечении времени эксперимента исследовали функциональное состояние сердечной сосудистой системы, определяя основные параметры системной гемодинамики. Определялись следующие показатели: артериальное давление - инвазивно (кровавым способом) путем введения в бедренную артерию пластикового катетера. Для измерения минутного объёма крови через левую общую сонную артерию в дугу аорты вводился термистор. Показания регистрировались с помощью монитора МХ-04. Рассчитывалось среднее артериальное давление по специальной формуле, частота сердечных сокращений - с помощью хирургического монитора; по специальным формулам рассчитывались сердечный индекс , ударный индекс и удельное периферическое сосудистое сопротивление. Исследования показали, что при подкожном и внутрижелудочном введении хлорида кобальта наблюдаются изменения параметров системной гемодинамики, которые проявляются в виде артериальной гипертензии. При экспериментальной гипокальциемии, вызванной паратиреоидэктомией, подкожное введение металла вызывает достоверно меньшую гипертензивную реакцию. В группе с внутрижелудочным введением металла на фоне гипокальциемии, изменения не были выраженными.
Ключевые слова: тяжелые металлы, хлорид кобальта, гемодинамика, гипокальциемия.
EXPERIMENTAL HYPOCALCEMIA EFFECT ON PARAMETERS OF SYSTEMIC HEMODYNAMICS AT
THE COPPER SULFATE INTOXICATION
D.H. OGANESYAN*, V.B. BRIN"*, O.T. KABISOV **
* North Ossetia State Medical Academy, Pushkinskaya st., 40, Vladikavkaz, 362025, North Ossetia-Alania Vladikavkaz, Russia **Biomedical Research of Vladikavkaz Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Pushkinskaya st. 47, Vladikavkaz, 362025, North Ossetia-Alania, Russia
Abstract. The research purpose is to study the characteristics of changes in systemic hemodynamics parameters under the influence of cobalt chloride in conditions of hypocalcaemia caused by the removal of the parathyroid glands. Experimental hypocalcaemia in Wistar rats was created by parathyroidectomy. Cobalt chloride was introduced intragastrically via a probe and subcutaneously, at a dose of 2 mg / kg daily for one month. At the end of the experiment the authors investigated the functional state of the cardiovascular system, the main parameters of systemic hemodynamics. There are the following parameters: blood pressure - invasively (bloody way) by introducing into the femoral artery of a plastic catheter. To measure a minute volume of blood through the left common carotid artery, the Thermistor was administered in the aortic arch. Indications were recorded on the MX-04 monitor. Mean arterial pressure was calculated by a special formula, heart rate - with a surgical monitor. Special formulas are calculated cardiac index, stroke index and the specific peripheral vascular resistance. Studies have shown that subcutaneous and intragas-tric administration of cobalt chloride caused changes in parameters of systemic hemodynamics, which ma-
60
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2017 - V. 24, № 1 - P. 60-64
nifested in the form of hypertension. In the experimental hypocalcaemia caused by parathyroidectomy, subcutaneous administration of metal produced less significant hypertensive reaction. In the group with intragastric administration of metal on the background of hypocalcaemia, the changes were not pronounced. Key words: heavy metals, cobalt chloride, hemodynamics, hypocalcemia.
Кальций - один из наиболее важных макроэлементов для жизнедеятельности человека. У взрослого человека в организме содержится около 1-2 кг кальция, который находится преимущественно в костной ткани. Он поступает в организм с пищей и далее используется для обеспечения роста и развития костной ткани, участия в сокращении миокарда, скелетных и гладких мышц. Ионы кальция служат посредниками во внутриклеточной передаче сигналов, участвуют в обеспечении системы внутриклеточного транспорта, в синаптической передаче и других жизненно важных процессах.
Одним из многочисленных механизмов токсического действия тяжелых металлов на организм является их способность замещать кальций в специфических физиологических процессах. Экспериментальными исследованиями установлено, что повышенное содержание кальция в пищевом рационе препятствует проникновению и накоплению свинца в органах и тканях, способствует усиленному выведению его из организма с мочой, в значительной степени ослабляя его токсическое действие на организм, что говорит о протекторной активности кальция в условиях свинцовой интоксикации [4]. Что же касается публикаций о протекторном влиянии кальция на развитие кобальтовой интоксикации можно отметить их малое количество.
В поддержании гомеостазиса кальция принимают участие три основных кальций регулирующих гормона: паратгормон, кальцито-нин и кальцитриол. Физиологическое эффекты паратгормона направлены на сохранение кальция в организме и увеличение его концентрации в плазме крови. Эти эффекты обусловлены стимуляцией резорбции кальция из костей, увеличением реабсорбции кальция в почках и ускорения образования кальцитриола в почках [2]. Постоянство концентрации кальция в организме является одной из жестких констант, при нарушении которой развиваются различные патологические процессы. В условиях ги-покальциемии со стороны сердечнососудистой системы могут наблюдаться желудочковые аритмии, застойная сердечная не-
достаточность, фибрилляция желудочков и остановка сердца [3,9].
Кобальт относится к группе микроэлементов, т.е. является жизненно важным для функционирования различных систем организма. Вместе с тем, в избытке, как и многие другие элементы или более сложные вещества, он для организма токсичен и даже может быть губителен. Существуют определенные диапазоны концентраций, в которых микроэлементы, в том числе металлы и, в частности, кобальт, необходимы живым организмам [7,10].
Физиологические и патофизиологические эффекты кобальта разнообразны. Есть сведения о влиянии его на метаболизм углеводов и липидов, на функцию щитовидной железы, состояние миокард. Кобальт может способствовать развитию опухолей, он даже внесён в перечень канцерогенных агентов ¡ЛЯС (Агентства по исследованию рака Международной Организации Здравоохранения) [1,5,8,11].
Повышенное поступление кобальта оказывает значительное влияние на параметры системной гемодинамики, об этом свидетельствует ряд научных трудов. Есть сведения о гипер-тензивном действии кобальта [6]. Так же имеются данные о том, что кобальт обладает вазо-констрикционным и вазодилатационным действием. Больше свидетельств вазодилатацион-ного влияния, хотя в экспериментах по искусственному жизнеобеспечению изолированной почки крысы наблюдали резкую вазоконстрик-цию при добавлении хлористого кобальта в циркулирующий раствор [10].
Цель исследования - изучение функционального состояния сердечно сосудистой системы, в условиях экспериментальной гипо-кальциемии при подкожном и внутрижелудоч-ном путях введения кобальта.
Материалы и методы исследования. Работа была выполнена на 75 крысах-самцах линии Вистар массой 200-300 г. Эксперименты проводились в 5 группах животных: 1-ая группа - интактные крысы, 2-ая группа - животные с подкожным (п/к) введением хлорида кобальта в дозе 2 мг/кг, 3-я группа - животные с п/к введением кобальта в дозе 2 мг/кг и с эксперимен-
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2017 - V. 24, № 1 - P. 60-64
тальной гипокальциемией, 4-ая группа - с внут-рижелудочным (в/ж) введением металла в дозе 2 мг/кг, 5-ая группа - крысы с в/ж введением металла и создаваемой гипокальциемией.
Животные в течение эксперимента находились на стандартном пищевом рационе, имели свободный доступ к воде и пище в течение суток. Световой режим - естественный.
Модель гипокальциемия создавалась путем хирургического удаления паращитовидных желез у экспериментальных животных. Через 1,5 месяца после паратиреоидэктомии определяли уровень кальция в плазме крови и отбирали животных с наиболее выраженной гипокальциемией для дальнейших экспериментов.
По истечении времени эксперимента (30 дней) исследовали функциональное состояние сердечной сосудистой системы, определяя основные параметры системной гемодинамики. При проведении экспериментов руководствовались статьей 11-й Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации (1964), «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» (1985) и правилами лабораторной практики в Российской Федерации (приказ МЗ РФ от 19.06.2003 г. № 267).
Определение гемодинами-ческих показателей проводилось в остром эксперименте. Животные находились под тио-пенталовым наркозом. Определялись следующие показатели: артериальное давление - инва-зивно (кровавым способом) путем введения в бедренную артерию пластикового катетера, заполненного 10% раствором гепарина и подключенного к электроманометру «ДДА». Для измерения минутного объёма крови через левую общую сонную артерию в дугу аорты вводился термистор МТ-54М. Физиологический раствор фиксируемой температуры объёмом 0,2 мл вводился в правое предсердие через катетеризуемую правую ярёмную вену. Кривые термодилюции регистрировались на самописце ЭПП-5. Показания регистрирова-
лись с помощью монитора МХ-04. Рассчитывалось среднее артериальное давление (САД) по формуле САД=ДД+1/3 ПД, где ДД - диастоличе-ское давление, ПД - пульсовое давление; частота сердечных сокращений (ЧСС) - с помощью монитора МХ-04; по специальным формулам рассчитывались [5] сердечный индекс (СИ), ударный индекс (УИ) и удельное периферическое сосудистое сопротивление (УПСС). Статистическая обработка результатов исследования, учитывая нормальное распределение рядов сравнения, проводилась с применением критерия «г» Стьюдента с использованием программы ОгарНРай Рпгт 6.1. О наличии значимых различий и факторных влияний судили при критическом уровне достоверности (р) меньшем 0,05.
Результаты и их обсуждение. Определение показателей системной САД по сравнению с интактной группой животных, что было обусловлено достоверным увеличением удельного периферического сосудистого сопротивления. Аналогичная картина наблюдалась и в группе с внутрижелудочным введением металла.
Таблица
Влияние гипокальциемии на показатели системной гемодинамики в условиях кобальтовой интоксикации
Условия опыта Стат показатель САД (мм рт. ст) ЧСС (уд. в мин.) СИ (мл/100 г) УИ (мл/100 г) УПСС (усл. ед)
1-я группа Фон M±m 103,3±0,81 380±5,20 54,24±1,35 0,141±0,003 1,55±0,044
2-я группа Co п/к 2 мг M±m 123,8±2,11 419±7,74 40,60±1,26 0,096±0,003 2,45±0,081
Р **) *) *) *) *)
3-я группа Co п/к 2 мг + гипокальциемия M±m 114,2±2,136 387±10,83 41,19±1,237 0,106±0,003 2,23±0,091
Р #)!!) **)##) **)##) ##)
4-я группа Со в/ж 2 мг M±m 127,8±2,78 420,2±3,96 40,87±1,20 0,097±0,003 2,53±0,124
Р **) **) **)#) **)#) **)!!)
5-я группа. Со в/ж 2 мг + гипокальциемия M±m 131,2±2,19 402±4,89 42,92±1,059 0,106±0,002 2,45±0,076
р **)!!) **)#)!!) **)!!) **)#)!!) **)!!)
Примечание: (*) - достоверное (р<0,001) изменение по сравнению с фоном; (**) - достоверное (р<0,05) изменение по сравнению фоном; (#) - достоверное (р<0,001) изменение по сравнению с группой №2; (##) - достоверное (р<0,05) изменение по сравнению группой №3; (!!) - достоверное (р<0,05) изменение по сравнению группой №4
В условиях подкожного и внутрижелудоч-ного введения металла происходило изменение насосной функции сердца, что характеризовалось снижением сердечного индекса вследст-
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ - 2017 - Т. 24, № 1 - С. 60-64 JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2017 - V. 24, № 1 - P. 60-64
вие уменьшения ударного индекса относительно значений интактного контроля. Увеличение частоты сердечных сокращений у экспериментальных животных, получавших хлорид кобальта относительно фоновых значений может свидетельствовать об активации симпатического влияния на сердце в условиях хронической кобальтовой интоксикации.
Чуть иная картина наблюдалась в группе животных с экспериментальной моделью гипо-кальцемии при введении хлорида кобальта. Пониженная концентрация кальция в крови в условиях подкожного введения кобальта приводит к снижению среднего артериального давления по сравнению с группой животных, изолированно получавших хлорид кобальта, что было обусловлено наличием менее выраженных изменений удельного периферического сосудистого сопротивления. Одновременно с этим происходило восстановление сердечного и ударного индексов относительно значений группы животных, получавших изолированное подкожное введение хлорида кобальта, что по-
Литература
1. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека. М.: Медицина, 1991. 496 с.
2. Аляев Ю.Г., Винаров А.З., Демидко Ю.Л. Обмен кальция, витамина Д3 и мочекаменная болезнь // Клиницист. 2006. № 4. С. 74-76.
3. Архипова Н.Н. Роль тиреокальцитонина и па-ратиреоидного гормона в сохранении фосфатно-кальциевого гомеостаза // Практическая медицина. 2008. №27. С. 25-27.
4. Ахполова В.О., Брин В.Б. Сравнительная характеристика влияния внутрижелудочного и подкожного введения ацетата свинца на функции почек в условиях экспериментального гипервитаминоза Д // Вестник новых медицинских технологий. 2009. Т. 16, №4. С. 164-165.
зволяет говорить об улучшении насосной функции сердца в условиях гипокальциемии. В группе с экспериментальной моделью гипо-кальциемии, и с внутрижелудочным введением хлорида кобальта не наблюдались изменения параметров при сравнении с группой изолированно получающих кобальт.
Выводы:
1. По результатам исследования можно отметить, что при подкожном и внутрижелудоч-ном введении хлорида кобальта наблюдается изменения параметров системной гемодинамики, которые проявляются в виде артериальной гипертензии.
2. При экспериментальной гипокальцие-мии, вызванной паратиреоидэктомией, подкожное введение металла вызывает достоверно меньшую гипертензивную реакцию.
3. В группе с внутрижелудочным введением металла на фоне гипокальциемии, изменения не были выраженными.
References
Avtsyn AP, Zhavoronkov AA, Rish MA, Strochkova LS. Mikroelementozy cheloveka. Moscow: Meditsina; 1991. Russian.
Alyaev YuG, Vinarov AZ, Demidko YuL. Obmen kal'tsiya, vitamina D3 i mochekamennaya bolezn' [Exchange of calcium, vitamin D3 and urolithiasis]. Kli-nitsist. 2006;4:74-6. Russian.
Arkhipova NN. Rol' tireokal'tsitonina i paratireoidnogo gormona v sokhranenii fosfatno-kal'tsievogo gomeos-taza [The role of calcitonin and parathyroid hormone in maintaining phosphate-calcium homeostasis]. Prakticheskaya meditsina. 2008;27:25-7. Rus-sian. Akhpolova VO, Brin VB. Sravnitel'naya kharakteristika vliyaniya vnutrizheludochnogo i podkozhnogo vvede-niya atsetata svintsa na funktsii pochek v usloviyakh eksperimental'nogo gipervitaminoza D [Comparative characteristic of the influences of intrastomach and subdermal entering of the the acetate lead on functions bud in condition experimental vitamin-rich D]. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2009;16(4):164-5. Russian.
Brin VB, Zonis BYa. Fiziologiya sistemnogo krovoo-brashcheniya. Izd-vo Rostovskogo universiteta; 1984. Russian.
Brin VB, Mittsiev AK, Kabisov OT, Mittsiev KG; inventors. Sposob modelirovaniya khro-nicheskoy toksi-cheskoy arterial'noy giper-tonii i kardiopatii u ekspe-rimental'nykh zhivotnykh [The method of modeling chronic toxic hypertension and cardiomyopathy in experimental animals]. Russian Federation pa-tent RU
5. Брин В.Б., Зонис Б.Я. Физиология системного кровообращения. Изд-во Ростовского университета, 1984.
6. Брин В.Б., Митциев А.К., Кабисов О.Т., Митциев К.Г. Способ моделирования хронической токсической артериальной гипертонии и кардиопатии у экспериментальных животных. Патент 2462762 Российская Федерация; опубл. 27.09.2012 Бюл.
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2017 - V. 24, № 1 - P. 60-64
№ 27.
7. Калиман П.А., Беловецкая И.В. Влияние хлорида кобальта на активность ключевых ферментов метаболизма гема в печени крысы // Биохимия. 1986. Т. 51, № 8. С. 1307- 1308.
8. Львова Г.Н., Чопикашвили Л.В., Васильева И.М. Защитные действия аскорбиновой кислоты в клетках людей, контактирующих с хлоридом кобальта // Генетика. 1990. № 7. С. 1316-1319.
9. Смирнов А.В., Эмануэль В.Л., Волков М.М., Каюков И.Г. Гомеостаз кальция и фосфора: норма и патология // Клинико-лабораторный консилиум. 2010. № 5. С. 32-43.
10. Циммерман М. Микроэлементы в медицине. Москва: Арнебия, 2006. 232 с.
11. Taylor A. Detection and monitoring of disorders of essential trace elements // Ann. Clin. Biochem. 1996. Vol. 33. P. 486-510.
2462762; 2012. Russian.
Kaliman PA, Belovetskaya IV. Vliyanie khlorida kob-al'ta na aktivnost' klyuchevykh fermentov metaboliz-ma gema v pecheni krysy [Effect of cobalt chloride on the activity of key enzymes of the heme metabolism in rat liver]. Biokhimiya. 1986;51(8):1307-8. Russian. L'vova GN, Chopikashvili LV, Vasil'eva IM. Zashchit-nye deystviya askorbinovoy kisloty v kletkakh lyudey, kontaktiruyushchikh s khloridom kobal'ta [Protective action of ascorbic acid to human cells in contact with the cobalt chloride]. Genetika. 1990;7:1316-9. Russian.
Smirnov AV, Emanuel' VL, Volkov MM, Kayukov IG. Gomeostaz kal'tsiya i fosfora: norma i patologiya [Homeostasis of calcium and phosphorus: norm and pathology]. Kliniko-laboratornyy konsilium. 2010;5:32-43. Russian.
Tsimmerman M. Mikroelementy v meditsine [Trace elements in medicine]. Moscow: Arnebiya; 2006. Russian.
Taylor A. Detection and monitoring of disorders of essential trace elements. Ann. Clin. Biochem. 1996;33:486-510.
