Раз в месяц мы отправляем дайджест с самыми популярными статьями.

Экспериментальная оценка состояния микроциркуляции при системном введении озонированного физиологического раствора

П.В. Перетягин, А.К. Мартусевич, С.П. Перетягин

ФГБУ «Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр» Минздрава России

Многочисленными экспериментальными и клиническими исследованиями показано лечебное действие озона как в газовой фазе, так и при использовании различных озонированных растворов [2-8, 10, 15-18]. При этом предполагается, что основным триггерным механизмом реализации биологических эффектов озона служит влияние на состояние окислительного метаболизма крови и тканей, причем особенностью последнего является умеренная стимуляция процессов перекисного окисления липидов на фоне превалирующей активации антиоксидантного потенциала [9, 11, 13, 14, 17]. В свою очередь, указанный первичный ответ инициирует совокупность метаболических реакций, в том числе оптимизацию энергопродукции, интенсификацию окислительной и ферментативной детоксикации и т.д. [11-16].

С другой стороны, системное действие озонотерапии, прежде всего ее влияние на функциональное состояние жизненно важных систем организма, в частности на систему микроциркуляции изучено недостаточно подробно. Так не изучался характер ответа этой системы при длительных воздействиях этой активной формы кислорода. Эта информация важна при определении эффективных лечебных доз озона [1]. В то же время известно, что в клинической практике используются курсы введения озонированного физиологического раствора на протяжении 10-21 дня [6, 8, 10]. Поэтому вопрос оптимальной дозы озона для его системного применения остается открытым [4-8, 12-16].

На основании этого целью настоящего исследования явилось изучение адаптации микроциркуляторного русла к длительному курсу внутривенного введения физиологического раствора.

Материал и методы исследования

Эксперимент выполнен на 40 крысах-самцах линии Вистар, рандомизированных на 4 равных по численности группы. Животные первой (контрольной) группы (n=10) получали ежедневные внутрибрюшинные инфузии оксигенированного физиологического раствора (1 мл) на протяжении 30 дней. Крысам, включенные во вторую, третью и четвертую группы (по 10 животных в каждой) вводили 1 мл озонированного физиологического раствора (насыщающие концентрации озона в озоно-кислородной смеси – 3000, 10000 и 40000 мкг/л, полученные дозы озона – 0,6; 2 и 8 мкг соответственно [11, 13]) также ежедневно в течение 30 дней.

Озоно-кислородную смесь создавали с помощью генератора «Медозонс-систем» (Нижний Новгород, Россия).

Состояние микроциркуляторного русла оценивали методом лазерной доплеровской флоуметрии (ЛДФ) на аппарате «ЛАКК-02» (НПО «Лазма», Москва). Изучали интенсивность кровотока по микрососудам, активность факторов его регуляции и вовлечение шунтирующих путей микроциркуляторного русла [14]. В частности, интенсивность микроциркуляции исследовали с применением показателя микроциркуляции (ПМ), регистрируемого в перфузионных единицах (перф. ед.). Амплитудно-частотный анализ ЛДФ-грамм животных позволил установить активность компонентов регуляции микроциркуляции (эндотелиального, нейрогенного, миогенного, дыхательного и сердечного). Роль шунтирующих путей микрокровотока оценивали путем расчета показателя шунтирования (ПШ).

Регистрацию состояния микроциркуляции и выведение животных из эксперимента проводили под комбинированным наркозом («золетил» + «ксила»).

Анализ и статистическую обработку полученных данных осуществляли с использованием программы Statistica 6.1 for Windows.

Результаты

В условиях общей анестезии перед началом хронического воздействия ПМ составлял 9,57±0,87 перф. ед. Показатель шунтирования кровотока равнялся 1,0±0,09 усл. ед. В исходном состоянии параметры регуляторных систем составили: эндотелиальный фактор – 11,15±1,0 усл. ед., нейрогенный фактор – 8,7±0,8 усл. ед., миогенный фактор — 8,6±0,7 усл. ед., пассивные факторы регуляции микроциркуляции – пульсовая волна — 3,9±0,3 усл. ед., дыхательная волна – 7,4±0,6 усл. ед.

В контрольной серии у крыс, которым в течение 30 суток применяли внутрибрюшинное введение насыщенного кислородом физиологического раствора, установлено уменьшение объемного микрокровотока на 25% (р<0,05). Наряду с этим, уменьшалась активность всех групп факторов, влияющих на тонус сосудов. Наибольшая динамика зафиксирована для нейрогенного механизма контроля – нарастание на 45% (р<0,05) и миогенного – 37% (р<0,05) с одновременно сниженными пассивными факторами – амплитуда пульсовой волны составляла 64% от своей исходной величины (р<0,05), а амплитуда дыхательной волны – 61% (р<0,05). В меньшей степени были зафиксированы отрицательные сдвиги медленных эндотелиальных колебаний –(-13%; р<0,05) (Рис. 2).

Подобная общая реакция уменьшения эффективной микроциркуляции и ее регуляторных механизмов на фоне хронического системного воздействия кислород-насыщенного физиологического раствора сопровождалась компенсаторным уменьшением шунтирования до значений ниже 1 усл. ед., что должно было увеличивать поступление бóльших объемов крови в нутритивное русло.

 

Рис. 1. Показатель микроциркуляции по завершении курса инфузионной терапии в зависимости от количества введенного озона (“*” – статистическая значимость различий по сравнению с животными контрольной группы p<0,05)

 

Исследование состояния микроциркуляции и ее регуляторных функций у животных с ежедневным хроническим воздействием на них активным кислородом путем внутрибрюшинного введения озонированного физиологического раствора с разными дозами озона (0,6; 2 и 8 мкг) показало, что к концу срока эксперимента (30 суток) его динамика претерпела дозозависимые нелинейные изменения.

 

Рис. 2. Активность отдельных факторов регуляции микроциркуляции по завершении курса инфузионной терапии в зависимости от количества введенного озона (в % к уровню контрольной группы, принятому за 100%)

 

Общим проявлением ответной реакции со стороны микроциркуляторного русла было увеличение объемного микрокровотока. При ежедневном воздействии 0,6 мкг озона в физиологическом растворе отмечено максимальное возрастание ПМ до 141% от исходных цифр (р<0,05). Увеличение содержания растворенного озона в физиологическом растворе не приводило к дальнейшему росту объемного микрокровотока в хроническом эксперименте: при ежедневном применении 2 мкг озона в конце срока наблюдения отмечено повышение ПМ до 110% (р<0,05), а при ежедневном использовании 8 мкг озона ПМ был увеличен до 125% (р<0,05) от своего исходного уровня (рис. 1).

Важной особенностью реакций микрокровотока на хроническое системное воздействие активными формами кислорода явилась динамика изменений факторов, участвующих в его регуляции (рис. 2).

Парентеральное введение в течение 30 дней озона, растворенного в физиологическом растворе, сопровождалось дозозависимым включением поддерживающих микроциркуляцию регуляторных систем. Наиболее благоприятным вариантом компенсаторной поддержки с нашей точки зрения было состояние функционирования регуляторных факторов микроциркуляции при использовании низких доз озона (0,6 мкг). По сравнению с контрольной серией (воздействие кислороднасыщенным физиологическим раствором) все компоненты активной регуляции – эндотелиальный (104%; р<0,05), нейрогенный (86%; р<0,05), миогенный (97%; р<0,05), а также дыхательный (74%; р<0,05) были на более высоком уровне и близки к показателям интактных животных. Кроме того, на этом фоне отмечено бóльшее поступление объемов крови в нутритивное звено, чем при воздействии средних (2 мкг) и высоких (8 мкг) доз озона за счет наиболее близкого к исходному уровню показателя шунтирования кровотока (рис. 3).

Применение более высоких доз растворенного озона в хроническом эксперименте сопровождалось прогрессивным снижением активности факторов, непосредственно воздействующих на систему микроциркуляции (эндотелиальный, миогенный и нейрогенный механизмы регуляции просвета сосудов, их тонуса), а также пассивных факторов, вызывающих колебания кровотока вне системы микроциркуляции (пульсовая волна со стороны артерий и дыхательная волна, обусловленная динамикой венозного давления). Установлено, что при применении средних доз озона (2 мкг) достоверно меньшим было участие в регуляции эндотелиального фактора — 82% (р<0,05) и нейрогенного — 83% (р<0,05), а также миогенного — 51% (р<0,05). Амплитуда пульсовой волны и дыхательной также были снижены соответственно до 66% (р<0,05) и 56% (р<0,05) от исходного уровня. Максимальная из примененных доза озона (8 мкг) при длительном воздействии обладала более сильным отрицательным влияинем на активность систем регуляции, снижая активность эндотелиального компонента до 73% (р<0,05) по сравнению с исходным. Отмечено прогрессивное снижение активности также нейрогенного компонента до 42% (р<0,05) и миогенного — до 36% (р<0,05). Сохранялись сниженными амплитуды пульсовой волны – 66% (р<0,05) и дыхательной волны – 43% (р<0,05).

Результативность дозозависимого эффекта повышенного микрокровотока при хроническом воздействии растворенного озона оценивалась также по динамике изменений показателя шунтирования.

Изучение роли шунтирующих путей кровотока после продолжительной инфузионной озонотерапии продемонстрировало, что введение низкой дозы озона (0,6 мкг/сутки) вызывало лишь умеренное нарастание показателя шунтирования — 105% от исходного значения (р<0,05), тогда как инфузии средних (2 мкг/сутки) и высоких (8 мкг/сутки) доз озона приводили к выраженному увеличению уровня параметра до 150% (р<0,05) и 120% (р<0,05) соответственно (рис. 3).

Известно, что последняя тенденция, связанная с нарастанием роли шунтирующих путей микрокровотока, косвенно свидетельствует об уклонении тока крови от нутритивного русла и, следовательно, формировании «синдрома обкрадывания». Дизадаптивность этих сдвигов особенно четко проявляется у животных, длительно получавших инфузии физиологического раствора, насыщенного озоном в высокой концентрации (40000 мкг/л).

 

Рис. 3. Уровень показателя шунтирования по завершении курса инфузионной терапии в зависимости от количества введенного озона (“*” – статистическая значимость различий по сравнению с животными контрольной группы p<0,05)

 

Заключение

В целом, проведенное исследование позволило выявить дозозависимость ответа микроциркуляции на инфузии озонированного физиологического раствора в хроническом эксперименте. При этом показано, что продолжительный (30-дневный) курс внутрибрюшинного введения озонированного раствора способствует более выраженной интенсификации кровотока по микроциркуляторному руслу по сравнению с животными, которым проводили инфузии оксигенированного раствора хлорида натрия.

Длительное применение кислородсодержащего физиологического раствора в хроническом эксперименте сопряжено со снижением объемного микрокровотока и угнетением активности факторов, его регулирующих. В отличие от этого применение низких и средних доз озона в физиологическом растворе сопровождается существенным увеличением микроциркуляции, и большей чем при использовании оксигенированного физиологического раствора интенсификацией факторов его регуляции (преимущественно активных). Использование высоких доз озона, растворенных в физиологическом растворе (особенно — 8 мкг/сутки), поддерживая объемный кровоток на уровне выше исходного, снижает активность всех регуляторных систем. Для применения активных форм кислорода в клинической медицине, а также в ветеринарии, по-видимому, наиболее оптимальным будет вариант системного применения низких доз озона, поскольку они, обеспечивая интенсификацию объемного микрокровотока, вместе с этим в меньшей степени угнетали поддерживающие его факторы в хроническом эксперименте.

 

Список литературы

  1. Фисенко В.П. c соавт. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических средств. М., 2000. 370 с.
  2. Andreula C.F., Simonetti L., De Santis F. et al. Minimally invasive oxygen-ozone therapy for lumbar disk herniation // AJNR Am. J. Neuroradiol. 2003. Vol. 24. №5. P. 996-1000.
  3. Aydos T.R., Başar M.M., Kul O. et al. Effects of ozone therapy and taurine on ischemia/reperfusion-induced testicular injury in a rat testicular torsion model // Turk. J. Med. Sci. 2014. Vol. 44. №5. P. 749-755.
  4. Bartz R.R., Piantadosi C.A. Clinical review: oxygen as a signaling molecule. Crit. Care. 2010. Vol. 14. №5. P. 234.
  5. Bocci V. Oxygen-Ozone Therapy, a Critical Evaluation. Doordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2002.
  6. Bocci V., Zanardi I., Huijberts M.S., Travagli V. It is time to integrate conventional therapy by ozone therapy in type-2 diabetes patients // Ann. Transl. Med. 2014. Vol. 2, №12. P. 117.
  7. Bocci V., Zanardi I., Travagli V. Has oxygen-ozonetherapy a future in medicine? // Rev. Esp. Ozonother. 2010. №1. P. 33-39.
  8. Domb W.C. Ozone therapy in dentistry. A brief review for physicians // Interv. Neuroradiol. 2014. Vol. 20. №5. P. 632-636.
  9. Griendling K.K., FitzGerald G.A., Oxidative stress and cardiovascular injury. Part I: basic mechanisms and in vivo monitoring of ROS // Circulation. 2003. Vol. 21. P. 1912-1916.
  10. Magalhaes F.N., Dotta L., Sasse A. et al. Ozone therapy as a treatment for low back pain secondary to herniated disc: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials // Pain Physician. 2012. Vol. 15. №2. P. E115-129.
  11. Martusevich A.K., Soloveva A.G., Peretyagin S.P., Didenko N.V. Estimation of different ozone doses action on rat liver oxidoreductases state // Int. J. Ozone Ther. 2013. Vol. 12. №2. P. 179-181.
  12. Nogales C.G., Ferrari P.H., Kantorovich E.O., Lage-Marques J.L. Ozone therapy in medicine and dentistry // J. Contemp. Dent. Pract. 2008. Vol. 9. №4. P. 75-84.
  13. Peretyagin S.P., Martusevich A.K., Solovyeva A.G. et al. Enzymological evaluation of hepatotropic effect of ozone in a subchronic experiment // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2013. Vol. 154. №6. P. 789-791.
  14. Peretyagin S.P., Martusevich A.K., Struchkov A.A. et al. Respiratory function and blood gases transport state at experimental hypoxia: ozone therapy correction // Revista Espanola de Ozonoterapia. 2012. Vol. 2. №1. P. 141-146.
  15. Sukhotnik I., Starikov A., Coran A.G. et al. Effect of ozone on intestinal epithelial homeostasis in a rat model // Rambam Maimonides Med. J. 2015. Vol. 6. №1. P. e0006.
  16. Viebahn R. The use of ozone in medicine. Heidelberg: Karl F. Haug Publisher, 1994.
  17. Wang L., Chen H., Liu X.H. et al. Ozone oxidative preconditioning inhibits renal fibrosis induced by ischemia and reperfusion injury in rats // Exp. Ther. Med. 2014. Vol. 8. №6. P. 1764-1768.
  18. Zaky S., Kamel S.E., Hassan M.S. et al. Preliminary results of ozone therapy as a possible treatment for patients with chronic hepatitis C // J. Altern. Complement. Med. 2011. Vol. 17. №3. P. 259-263.