Изменение парциального давления кислорода в стекловидном теле и артериальной крови у кроликов в зависимости от концентрации кислорода во вдыхаемой смеси и длительности гипероксигенации

     Первым этапом данной экспериментальной работы стало изучение влияния концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе (от 40% до 99%) на уровень pO₂ в СТ и артериальной крови у кроликов. Были проведены две отдельные серии экспериментов на протяжении 1 часа и 6 часов соответственно.

    1 Изменение парциального давления кислорода в стекловидном теле и артериальной крови у кроликов на фоне гипероксигенации в течение 1 часа

    Через 1 час после начала гипероксигенации в стекловидном теле у животных 1 группы были зарегистрированы следующие изменения pO₂ : в 82 подгруппе 1А (40% кислорода) уровень pO₂ колебался от 55 до 70 мм.рт.ст. (в среднем 62,2 ± 2,1 мм.рт.ст.); в подгруппе 1B (60% кислорода) – от 47 до 92 мм.рт.ст. (в среднем 70,3 ± 7,2 мм.рт.ст.); в подгруппе 1С (85% кислорода) – от 101 до 119 мм.рт.ст. (в среднем 109,2 ± 2,6 мм.рт.ст.); в подгруппе 1D (99% кислорода) – от 82 до 117 мм.рт.ст. (в среднем 105,2 ± 5,0 мм.рт.ст.).

    В группе контроля уровень pO₂ в стекловидном теле находился в диапазоне от 47 до 69 мм.рт.ст. (в среднем 60 ± 3,5 мм.рт.ст.). Сводные данные представлены в таблице 5.

    В таблице показано, что на фоне гипероксигенации кроликов в течение 1 часа достоверно значимое увеличение pO₂ в стекловидном теле по сравнению с контрольными значениями было достигнуто только в тех экспериментальных 83 подгруппах, которые получали очень высокие концентрации кислорода: подгруппа 1С - 85% кислорода (pO₂ СТ 109,2 ± 2,6 мм.рт.ст. в экспериментальной подгруппе и 60 ± 3,5 мм.рт.ст . в контроле, p<0,01) и подгруппа 1D - 99% кислорода (pO₂ СТ 105,2 ± 5,0 мм.рт.ст. в экспериментальной подгруппе и 60 ± 3,5 мм.рт.ст . в контроле, p<0,01).

    В подгруппе 1А, получавшей 40% кислород, уровень pO₂ в стекловидном теле практически не отличался от контроля (62,2 ± 2,1 мм.рт.ст. и 60 ± 3,5 мм.рт.ст. соответственно, p>0,05). В подгруппе 1B, получавшей 60% кислород, было отмечено повышение pO₂ в стекловидном теле, но по сравнению с контролем оно оказалось статистически незначимым (70,3 ± 7 мм.рт.ст. и 60 ± 3,5 мм.рт.ст. соответственно, p>0,05).

    Кроме того, величины показателя pO₂ стекловидного тела были примерно одинаковыми в подгруппе 1А (40% кислорода) и подгруппе 1B (60% кислорода): 62,2 ± 2,1 мм.рт.ст. и 70,3 ± 7 мм.рт.ст. соответственно, p>0,05. Поэтому 40% и 60% концентрации кислорода во вдыхаемой смеси можно объединить в одну категорию и отнести к “нейтральным” (“толерантным”), т.к. они не привели к статистически значимому увеличению pO₂ в стекловидном теле у кроликов.

     Между величинами показателя pO₂ стекловидного тела в подгруппе 1С (85% кислорода) и подгруппе 1D (99% кислорода) также не было статистически значимых различий: 109,2 ± 2,6 мм.рт.ст. и 105,2 ± 5 мм.рт.ст. соответственно, p>0,05. Поэтому 85% и 99% концентрации кислорода во вдыхаемой смеси также можно объединить в одну категорию и обозначить как “критические” (“интолерантные”), т.к. они обусловили резкое повышение pO₂ в стекловидном теле у кроликов.

    В артериальной крови у животных через 1 час после начала гипероксигенации были зарегистрированы аналогичные изменения pO₂ , что и в стекловидном теле: в подгруппе 1А (40% кислорода) уровень pO₂ колебался от 37 до 60 мм.рт.ст. (в среднем 53,7 ± 4,5 мм.рт.ст.); в подгруппе 1B (60% 84 кислорода) – от 50 до 80 мм.рт.ст. (в среднем 65 ± 4,2 мм.рт.ст.); в подгруппе 1С (85% кислорода) – от 113 до 133 мм.рт.ст. (в среднем 123 ± 2,8 мм.рт.ст.); в подгруппе 1D (99% кислорода) – от 130 до 138 мм.рт.ст. (в среднем 135,2 ± 1,3 мм.рт.ст.).

    В группе контроля уровень pO₂ артериальной крови находился в диапазоне от 57 до 72 мм.рт.ст. (в среднем 61,3 ± 6,6 мм.рт.ст.). Сводные данные представлены в таблице 6.

    Как следует из таблицы, после 1-часовой гипероксигенации уровень pO₂ в артериальной крови существенно увеличился по сравнению с контролем только в подгруппах, получавших “критические” концентрации кислорода: подгруппа 85 1С - 85% кислород (pO₂ артериальной крови 123 ± 2,8 мм.рт.ст. в экспериментальной подгруппе и 61,3 ± 6,6 мм.рт.ст. в контроле, p<0,01) и подгруппа 1D - 99% кислород (pO₂ артериальной крови 135,2 ± 1,3 мм.рт.ст. в экспериментальной подгруппе и 61,3 ± 6,6 мм.рт.ст. в контроле, p<0,01).

    Изменение pO₂ крови в подгруппах 1А и 1B, получавших “нейтральные” концентрации кислорода, по сравнению с контролем было статистически незначимым: подгруппа 1А (40% кислород) - 53,7 ± 4,5 мм.рт.ст. и 61,3 ± 6,6 мм.рт.ст. (контроль), p>0,05; подгруппа 1B (60% кислород) - 65 ± 4,2 мм.рт.ст. и 61,3 ± 6,6 мм.рт.ст. (контроль), p>0,05.

    При проведении корреляционного анализа результатов первой серии эксперимента (таб. 7) была выявлена очень сильная прямая корреляционная взаимосвязь между процентным содержанием кислорода во вдыхаемой смеси и уровнем pO₂ в стекловидном теле (r=0,92, p<0,05) и артериальной крови (r=0,91, p<0,05).

    Данные, представленные в таблице, показали, что чем выше концентрация кислорода во вдыхаемой смеси, тем выше уровень pO₂ в артериальной крови и в стекловидном теле глаза у кроликов.

    Таким образом, результаты первой серии эксперимента по моделированию гипероксигенации у кроликов в течение 1 часа свидетельствовали о том, что увеличение концентрации кислорода во вдыхаемой смеси (от 21% до 99%) приводило к повышению уровня pO₂ в стекловидном теле глаза и в артериальной крови.

    2 Изменение парциального давления кислорода в стекловидном теле и артериальной крови у кроликов на фоне гипероксигенации в течение 6 часов

     Через 6 часов после начала гипероксигенации в стекловидном теле у животных 2 группы были зарегистрированы следующие изменения pO₂ : в подгруппе 2А (40% кислорода) уровень pO₂ колебался от 38 до 90 мм.рт.ст. (в среднем 56,2 ± 8,4 мм.рт.ст.); в подгруппе 2B (60% кислорода) – от 76 до 100 мм.рт.ст. (в среднем 90 ± 4,0 мм.рт.ст.); в подгруппе 2С (85% кислорода) – от 110 до 142 мм.рт.ст. (в среднем 127,2 ± 4,6 мм.рт.ст.); в подгруппе 2D (99% кислорода) – от 113 до 135 мм.рт.ст. (в среднем 128 ± 3,0 мм.рт.ст.).

    В группе контроля уровень pO₂ в стекловидном теле находился в диапазоне от 47 до 69 мм.рт.ст. (в среднем 60 ± 3,5 мм.рт.ст.). Сводные данные представлены в таблице 8.

    Как следует из таблицы, на фоне 6-часовой гипероксигенации кроликов единственной подгруппой, в которой уровень pO₂ в стекловидном теле практически не изменился по сравнению с контролем, оказалась подгруппа 2А, получавшая 40% кислород: 56,2 ± 8,4 мм.рт.ст. и 60 ± 3,5 мм.рт.ст. соответственно, p>0,05. В подгруппе 2B, получавшей 60% кислород в течение 6 часов, уровень pO₂ в стекловидном теле превысил контрольные значения примерно в 1,5 раза: 90 ± 4,0 мм.рт.ст. и 60 ± 3,5 мм.рт.ст. соответственно, p<0,01. В подгруппах 2C и 2D, получавших 85% и 99% кислород в течение 6 часов соответственно, уровень pO₂ в стекловидном теле превысил контрольные значения более, чем в 2 раза: группа 2С (85% кислорода) - 127,2 ± 4,6 мм.рт.ст. и 60 ± 3,5 мм.рт.ст. (контроль), p<0,001; группа 2D (99% кислорода) - 128 ± 3,0 мм.рт.ст. и 60 ± 3,5 мм.рт.ст. (контроль), p<0,001.

    По результатам 6-часового эксперимента 40% концентрация кислорода подтвердила статус “нейтральной” концентрации, т.к. она не привела к существенному изменению уровня pO₂ в стекловидном теле у кроликов по сравнению с контролем.

    60% концентрация кислорода была условно отнесена к “пограничной” концентрации, поскольку при непродолжительной гипероксигенации в течение 1 часа она существенно не повлияла на уровень pO₂ в организме животных, но при увеличении длительности оксигенации до 6 часов было отмечено достоверное повышение показателя pO₂ в стекловидном теле у кроликов (p<0,01).

    85% и 99% концентрации кислорода в условиях более длительной 6-часовой гипероксигенации были снова отнесены к “критическим” концентрациям, т.к. во всех случаях наблюдалось резкое увеличение pO₂ в стекловидном теле у кроликов (p<0,001).

     Аналогичные изменения после 6 часов гипероксигенации были зарегистрированы у животных и в артериальной крови (таб. 9). В подгруппе 2А (40% кислорода) уровень pO₂ колебался от 37 до 70 мм.рт.ст. (в среднем 61,2 ± 6,4 мм.рт.ст.); в подгруппе 2B (60% кислорода) – от 85 до 100 мм.рт.ст. (в среднем 96,7 ± 2,7 мм.рт.ст.); в подгруппе 2С (85% кислорода) – от 138 до 142 мм.рт.ст. (в среднем 139 ± 0,6 мм.рт.ст.); в подгруппе 2D (99% кислорода) – от 146 до 166 мм.рт.ст. (в среднем 159 ± 3,2 мм.рт.ст.).

    В группе контроля уровень pO₂ артериальной крови находился в диапазоне от 57 до 72 мм.рт.ст. (в среднем 61,3 ± 6,6 мм.рт.ст.).

    Как следует из таблицы 9, в подгруппе 2А, получавшей 40% кислород на протяжении 6 часов, 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 подгруппе 2B, 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 подгруппе 2С, 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 подгруппе 2D, 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.

    При проведении корреляционного анализа результатов второй серии эксперимента (таб. 10) была также выявлена очень сильная прямая корреляционная взаимосвязь между процентным содержанием кислорода во вдыхаемой смеси и уровнем pO₂ в стекловидном теле (r=0,95, p<0,05) и в артериальной крови (r=0,98, p<0,05).

    Как представлено в таблице 10, чем выше концентрация кислорода во вдыхаемой смеси, тем выше уровень pO₂ в артериальной крови и в стекловидном теле глаза у кроликов.

    Таким образом, результаты второй серии эксперимента по моделированию гипероксигенации у кроликов в течение 6 часов также показали, что с увеличением концентрации кислорода во вдыхаемой смеси (от 21% до 99%) уровень pO₂ в стекловидном теле глаза и в артериальной крови существенно возрастал.

    3 Сравнительный анализ изменения парциального давления кислорода в стекловидном теле и артериальной крови у кроликов на фоне 1-часовой и 6-часовой гипероксигенации

     Вторым этапом данной экспериментальной работы стало изучение влияния длительности гипероксигенации организма на уровень pO₂ в СТ и артериальной крови у кроликов.

    Для этого был проведен сравнительный анализ изменения уровня pO₂ в стекловидном теле у кроликов, дышавших кислородом в течение 1 часа и в течение 6 часов соответственно (таб. 11). Было установлено, что единственными экспериментальными подгруппами, у которых значения pO₂ в стекловидном теле при увеличении длительности оксигенации с 1 до 6 часов достоверно не изменились, стали подгруппы 1А и 2А, получавшие 40% кислород: 62,2 ± 2,1 мм.рт.ст. и 56,2 ± 8,4 мм.рт.ст. соответственно, p>0,05. В подгруппах 1B и 2B, получавших 60% кислород, средний уровень pO₂ в стекловидном теле составил 70,3 ± 7,2 мм.рт.ст. и 90 ± 4,0 мм.рт.ст соответственно, p<0,03. В подгруппах 1С и 2С, получавших 85% кислород, средний уровень pO₂ в стекловидном теле составил 109,2 ± 2,6 мм.рт.ст. и 127,2 ± 4,6 мм.рт.ст. соответственно, p<0,004. В подгруппах 1D и 2D, получавших 99% кислород, средний уровень pO₂ в стекловидном теле составил 105,2 ± 5,0 мм.рт.ст. и 128 ± 3,0 мм.рт.ст. соответственно, p<0,002.

    Как показывает таблица, в группах, получавших 60% кислород (подгруппы 1B и 2B), при увеличении длительности оксигенации с 1 до 6 часов средний уровень pO₂ в стекловидном теле увеличился в 1,3 раза. В группах, получавших 85% кислород (подгруппы 1С и 2С), и 99% кислород (подгруппы 1D и 2D), при увеличении длительности оксигенации с 1 до 6 часов средний уровень pO₂ в стекловидном теле увеличился в 1,2 раза.

    Результаты сравнительного анализа продемонстрировали, что у животных, дышавших кислородом в течение 6 часов в концентрации свыше 60%, pO₂ в стекловидном теле было достоверно выше, чем у животных, дышавших кислородом в течение 1 часа (p<0,05).

    В артериальной крови у кроликов также регистрировалось существенное увеличение pO₂ в подгруппах, получавших более продолжительную (6-часовую) гипероксигенацию (таб. 12). Исключение также составили экспериментальные подгруппы 1А и 2А, получавшие 40% кислород, в которых значения pO₂ в артериальной крови при увеличении длительности оксигенации с 1 до 6 часов достоверно не изменились: 53,7 ± 4,5 мм.рт.ст. и 61,2 ± 6,4 мм.рт.ст. соответственно, p>0,05. Во всех остальных подгруппах при увеличении длительности оксигенации с 1 до 6 часов в отношении среднего уровня pO₂ артериальной крови была отмечена одинаковая тенденция к увеличению показателя: подгруппы 1B и 2B (60% кислород) - 65 ± 4,2 мм.рт.ст. и 96,7 ± 2,7 мм.рт.ст. соответственно, p<0,001; подгруппы 1С и 2С (85% кислород) - 123 ± 2,8 мм.рт.ст. и 139 ± 0,6 мм.рт.ст. соответственно, p<0,001; подгруппы 1D и 2D (99% кислород) - 135 ± 1,3 мм.рт.ст. и 159 ± 3,2 мм.рт.ст. соответственно, p<0,001.

    По результатам корреляционного анализа между длительностью непрерывной гипероксигенации и уровнем pO₂ в стекловидном теле и в артериальной крови у кроликов для 60%, 85% и 99% концентраций кислорода была выявлена прямая сильная корреляционная взаимосвязь (таб. 13, 14).

    Из представленных таблиц следует , что уровень pO₂ в стекловидном теле и артериальной крови у кроликов напрямую связан с продолжительностью непрерывной гипероксигенации. Чем дольше организм животного находится в состоянии гипероксигенации, тем выше уровень pO₂ в стекловидном теле глаза и в артериальной крови.

    Таким образом, сравнительный анализ первой и второй серий эксперимента показал, что при увеличении длительности гипероксигенации (с 1 до 6 часов) с концентрацией кислорода свыше 60% отмечалось повышение уровня pO₂ в СТ глаза и в артериальной крови.

    Полученные экспериментальные данные позволили классифицировать концентрации кислорода во вдыхаемой смеси в зависимости от изменения уровня pO₂ в стекловидном теле и артериальной крови у животных.

    В качестве условно “нейтральной” была принята 40% концентрация кислорода, которая не повлияла на уровень pO₂ в организме животных в 96 сравнении с контрольными значениями (p>0,05). 60% концентрация кислорода была условно отнесена к “пограничной”, поскольку при непродолжительной гипероксигенации (в течение 1 часа) она существенно не повлияла на уровень pO₂ в организме животных, но при увеличении длительности гипероксигенации (в течение 6 часов) было отмечено достоверное повышение показателя pO₂ в стекловидном теле и в артериальной крови у кроликов (p<0,01). К условно “критическим” были отнесены высокие концентрации кислорода, равные 85% и 99%, т.к. во всех случаях наблюдалось резкое увеличение pO₂ в артериальной крови и стекловидном теле у животных (p<0,01). Под термином “критический” подразумевался “опасный” или “повышающий риск развития заболевания”. Этот термин был использован, исходя из рабочей гипотезы о токсическом действии активных форм кислорода на сетчатку, находящихся в СТ глаза.