Влияние уровня концентрации кислорода во вдыхаемой смеси на уровень парциального давления кислорода в стекловидном теле и артериальной крови у крольчат

     Метод оксигенотерапии в настоящее время широко используется при различных заболеваниях, сопровождающихся общей гипоксией организма, таких как сердечно – легочная патология, различные виды шока, острые и хронические нарушения мозгового кровообращения и др. [2, 4].

    Исключительную важность имеет выбор адекватных параметров оксигенотерапии, максимально безопасных для пациента, поскольку кислород может оказывать токсический эффект на организм [3, 9]. У недоношенных детей применение газо – воздушной смеси с фракцией кислорода выше 85 – 90% индуцирует целый ряд заболеваний, в числе которых ретинопатия недоношенных [6], бронхолегочная дисплазия, ателектазы легких, кислородная пневмония и др. [5].

    В настоящее время разработано много методов и подходов для тщательного контроля уровня парциального давления кислорода в крови недоношенных детей во время оксигенотерапии [1, 8]. Но до сих пор остается открытым вопрос о содержании кислорода непосредственно в тканях глаза во время проведения оксигенотерапии. В литературе представлены единичные работы по оценке содержания кислорода в тканях глаза у лабораторных животных [11] и у недоношенных детей [7, 10], но ни в одной из них не исследуется кислородный статус стекловидного тела в зависимости от концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе.

    Цель

    Изучение влияния различных концентраций кислорода во вдыхаемой смеси на уровень парциального давления кислорода в стекловидном теле и в артериальной крови у крольчат.

    Материал и методы

    Данное экспериментальное исследование было проведено в соответствии с «Международными рекомендациями (этический кодекс) по проведению медико – биологических исследований с использованием животных» и с «Руководством по содержанию и использованию лабораторных животных».

    Исследование проводилось на 20 крольчатах мужского пола линии Шиншилла в возрасте 1 мес., весом 800 – 900 грамм. Крольчата содержались в виварии ГБОУ ВПО «РНИМУ им. Н.И, Пирогова» Минздрава России, за которыми осуществлялся строгий ветеринарный контроль сотрудниками вивария.

    Крольчата помещались в контейнер, в качестве которого использовалась пластмассовая коробка размером 52 х 36 х 35 см (объем 70 л) с герметичной крышкой. На противоположных боковых сторонах коробки были вырезаны два отверстия диаметром 10 мм, в одном из которых была герметично закреплена силиконовая трубочка кислородного концентратора, а второе отверстие оставалось свободным для создания однонаправленного воздушного потока. С помощью кислородного концентратора New Life Intensity 10 (AirSep, США) в контейнере создавалась определенная концентрация кислорода, а именно: 40, 60, 85 и 98 – 99%. Крольчата свободно дышали в контейнере диффузным кислородом без дополнительных специальных приспособлений в течение 6 часов (рис. 1). Контроль поступления и уровня кислорода осуществлялся с помощью портативного кислородного анализатора PrО2 Check Elite® SLC – 10313 (Salter Labs, США) (рис. 2).

    В зависимости от режима оксигенации животные были разделены на группы: 1 группа – крольчата, дышавшие атмосферным кислородом (фракция кислорода 21%) – контрольная группа; 2 группа – крольчата, дышавшие воздухом с фракцией кислорода 40%, 3 группа – крольчата, дышавшие воздухом с фракцией кислорода 60%, 4 группа – крольчата, дышавшие воздухом с фракцией кислорода 85%, и 5 группа – крольчата, дышавшие воздухом с фракцией кислорода 98 – 99%. В каждую группу вошло по 4 особи животных.

    У крольчат всех групп производился забор проб стекловидного тела и забор артериальной крови в условиях общей анестезии, которая достигалась с использованием раствора золазепама в дозе 10 – 15 мг/кг массы тела и дополнительной местной анестезии, для чего применяли 0,4% раствор инокаина. Для аспирации стекловидного тела использовались одноразовые стерильные шприцы объемом 1 мл и векорасширители. После эпибульбарной анестезии 0,4% раствором инокаина производился прокол склеры в 4 – 5 мм от лимба и аспирация стекловидного тела в шприц в объеме 0,2 мл (рис. 3). Забор артериальной крови (0,3 мл) осуществлялся путем пункции внутренней сонной артерии с помощью одноразовых стерильных шприцев объемом 2 мл. С помощью портативного газоанализатора Radiometer ABL80 FLEX в полученных образцах немедленно производилось определение парциального давления кислорода (pO2) без доступа воздуха при температуре 37°C.

    Во время проведения процедур животные находились в условиях, исключающих болевую травму или иные неудобства (общее обезболивание).

    После завершения эксперимента ни одно животное не пострадало физически или психически.

     Животные были переданы сотрудникам вивария, где они продолжили свое существование.

    Статистическая обработка результатов, полученных в ходе исследования, производилась с помощью программы Statistica 10. Из статистических методов оценки достоверности полученных данных были применены следующие: двухвыборочный t – тест (тест Стьюдента) и дисперсионный анализ (ANOVA).

    Результаты и обсуждение

    Через 6 часов после начала дополнительной оксигенации в стекловидном теле у крольчат были зарегистрированы следующие уровни pO2: во 2 группе (40% кислорода) – 56,2±8,4 мм рт.ст.; в 3 группе (60% кислорода) – 90±4 мм рт.ст.; в 4 группе (85% кислорода) – 127,2±4,6 мм рт.ст.; в 5 группе (99% кислорода) – 123±3 мм рт.ст.

    Уровень pO2 в стекловидном теле у крольчат 1 (контрольной) группы (21% кислорода) составил 60±3,5 мм рт.ст. (рис. 4).

    При дыхании кислородно – воздушной смесью с концентрацией кислорода >60% у крольчат отмечено резкое повышение pO2 в стекловидном теле по сравнению с контрольной группой (p < 0,01). При этом обнаружилось, что чем выше концентрация кислорода во вдыхаемой смеси, тем выше уровень pO2 в стекловидном теле кролика (рис. 4).

    Единственной группой, в которой уровень pO2 в стекловидном теле практически не изменился по сравнению с контролем, оказалась 2 группа, получавшая 40% кислород: pO2 стекловидного тела во 2 группе – 56,2 ± 8,4 мм.рт.ст., а в контрольной группе – 60 ± 3,5 мм.рт.ст., p>0,05.

    Аналогичные изменения спустя 6 часов дополнительной оксигенации были зарегистрированы и в артериальной крови у крольчат (табл.).

    Во 2 группе, получавшей 40% кислород, существенного изменения pO2 в крови по сравнению с контролем не произошло: 61,2±6,4 мм рт.ст. и 61,3±6,6 мм рт.ст. соответственно, p>0,05.

    В 3 группе, получавшей 60% кислород, было отмечено увеличение уровня pO2 в крови примерно в 1,5 раза по сравнению с контролем: 96,7±2,7 мм рт.ст. и 61,3±6,6 мм рт.ст. соответственно, p < 0,01.

    В 4 группе, получавшей 85% кислород, уровень pO2 в крови превысил контрольные значения примерно в 2,3 раза: 139±0,6 мм рт.ст. и 61,3±6,6 мм рт.ст. соответственно, p < 0,001.

    В 5 группе, получавшей 99% кислород, уровень pO2 в крови превысил контрольные значения примерно в 2,6 раз: 159±3,2 мм рт.ст. и 61,3±6,6 мм рт.ст. соответственно, p < 0,001.

     Полученные нами данные свидетельствуют о том, что артериальная кровь более чувствительна к изменению режима оксигенации, чем стекловидное тело. Уровень pO2 в артериальной крови также возрастал по мере увеличения концентрации кислорода во вдыхаемой смеси, но по сравнению с тканью стекловидного тела, артериальная кровь накапливала в себе кислород в большей степени (табл.).

    При проведении корреляционного анализа результатов эксперимента выявлена очень сильная прямая корреляционная взаимосвязь между процентным содержанием кислорода во вдыхаемой смеси и уровнями pO2 в стекловидном теле (r=0,95, p < 0,05) и в артериальной крови (r=0,98, p < 0,05). Это доказывает, что чем выше концентрация кислорода во вдыхаемой смеси, тем выше уровень pO2 в стекловидном теле глаза и в артериальной крови у крольчат.

    Полученные результаты крайне важны для понимания патогенеза кислород – индуцируемых заболеваний глаз, в частности ретинопатии недоношенных.

    В условиях незрелости ферментных антиоксидантных систем у недоношенного ребенка создаются условия для токсического действия активных форм кислорода, находящихся в стекловидном теле, на сетчатку с дальнейшим развитием в ней экссудативно – пролиферативных процессов. Поэтому во время оксигенотерапии у недоношенных детей, по возможности, необходимо поддерживать уровень pO2 в артериальной крови на нижней границе нормы, учитывая накопление и особое перераспределение кислорода в тканях глаза.

    Заключение

    Таким образом, в результате проведенной экспериментальной работы установлено, что на фоне проведения дополнительной оксигенации с концентрацией кислорода в дыхательной смеси более 40% повышается содержание кислорода в стекловидном теле глаза. Чем выше концентрация кислорода во вдыхаемой смеси, тем выше степень насыщения кислородом крови и стекловидного тела.

    Сведения об авторе

    Амханицкая Любовь Иосифовна – аспирант кафедры офтальмологии педиатрического факультета РНИМУ им. Н.И. Пирогова.