Experimental Evaluation of the Effectiveness of Antishock Therapy for Severe Combined Mechanical and Thermal Injury

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Минно-взрывные поражения и ранения до 80-х годов XX в. не выносили в отдельную группу боевой травмы. Однако вступление человечества в эпоху локальных вооруженных конфликтов способствовало изменению качественного состава санитарных потерь. Пулевые ранения уступили место поражениям боеприпасов взрывного действия [1]. На фоне совершенствования артиллерийского, ракетного и барражирующего (дроны, беспилотники) вооружения количество пострадавших с минно-взрывными ранениями, сопровождающимися механо-термическими повреждениями, продолжает неуклонно расти. Это требует от медицинской службы Министерства обороны Российской Федерации переосмысления подходов и тактик к оказанию медицинской помощи военнослужащим [2].

Применение боеприпасов взрывного, в том числе кумулятивного, действия при поражении живой силы, фортификационных сооружений или техники переводит вектор травм в сторону механо-термических поражений [3]. Обширные ожоговые повреждения кожного покрова приводят к развитию ожоговой болезни. Основные звенья патогенеза данного состояния в первые часы после травмы — болевой синдром и психоэмоциональный стресс, приводящие к активному выбросу гормонов гипофиза вазопрессина, окситоцина и адренокортикотропина. Последние обеспечивают нарастание явлений ацидоза и гипоксии тканей в связи с повышением общего периферического сопротивления сосудов, централизации кровообращения и нарушению функций внешнего дыхания [4]. Наибольшее значение в процессе нарушения гомеостаза организма на фоне обширных ожоговых поражений принадлежит гиповолемии. Повышение проницаемости сосудов вследствие воздействия аминов, кининовой системы, эйкосаноидов и др., изменение онкотического давления в микрососудах и интерстиции обеспечивает активный выход жидкости в ткани из сосудистого русла. Эти процессы также характерны и для обширных механических повреждений, в том числе на фоне краш-синдрома. Длительное отсутствие перфузии поврежденных участков способствует их ишемии и накоплению токсических продуктов деградации клеток, формируя порочные круги патогенеза [5]. Это обусловливает необходимость раннего начала противошоковой терапии, отсутствие которой приводит к необратимым изменениям тканей с последующим летальным исходом организма [6]. Оба данных состояния критические [7].

В экспериментальной работе В.А. Золотухиной и соавт. [8] было продемонстрировано, что даже при ожоге кожного покрова крысы в области холки площадью 4 см² к 10-м суткам наблюдения погибло 80% животных. Их сочетание способствует развитию синдрома взаимного отягощения и, как следствие, повышению вероятного неблагоприятного исхода. Основной способ лечения при этом — ранняя противошоковая терапия, основанная на внутривенном введении значительных объемов кристаллоидных и коллоидных растворов [9]. Реперфузия тканей, в первую очередь, направлена на компенсацию их гипоксии. При в этом в арсенале специалистов остается ряд перспективных препаратов, например, метаболических (субстратных) антигипоксантов и антиоксидантов, которых зачастую не применяют. В связи с чем работы по изучению схем противошоковой терапии ожоговой болезни и синдрома длительного сдавления в сочетании с указанными группами лекарственных средств относят к актуальным задачам военной медицины.

Цель исследования — оценить эффективность противошоковой терапии при сочетании синдрома длительного сдавления тканей и ожоговой болезни в эксперименте.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование выполнено на 360 крысах массой 240–250 г на кафедре патологической физиологии Военно-медицинской академия им. С.М. Кирова и в научно-исследовательской лаборатории экспериментальной хирургии Санкт-Петербургского государственного педиатрического медицинского университета в 2020–2021 гг. Крыс получали в питомнике лабораторных животных Рапполово Ленинградской области и выдерживали в карантине на протяжении 2 нед. Животных содержали на базе вивария этих же учреждений, отвечающих всем требованиям ГОСТ 33215-2014¹ и ГОСТ 33216-2014². Вывод из эксперимента осуществлялся на 7-е сутки наблюдения с использованием процедуры, соответствующей п. 6.11 ГОСТ 33215-2014 и рекомендациями Европейской комиссии по эвтаназии экспериментальных животных³. Это внутривенное введение 1 мл лидокаина под общей анестезией. Утилизацию биологического материала выполняли по стандартным нормативам утилизации отходов класса «Б».

Рандомизацию осуществляли по массе тела особи. Все животные в зависимости от поставленных задач были разделены на 28 равных групп. Первые 6 групп по 11 грызунов в каждой использовали для оценки влияния площади ожоговых ран (10, 20, 30, 40, 50 и 60 см²) на летальность животных. Вторые 9 групп по 11 грызунов в каждой использовали для оценки влияния объема вводимого 0,9% раствора натрия хлорида (0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 и 40 мл) также на летальность животных. Третьи 13 групп по 15 особей в каждой использовались для оценки эффективности схем интенсивной терапии (0 (контрольная группа — без лечения); 0,9% раствор натрия хлорида (NaCl); 0,9% раствор NaCl + 10% раствор альбумина (80:20); 0,9% раствор NaCl + 10% раствор альбумина (60:40%); 0,9 % раствор NaCl + 10% раствор альбумина (40:60); 0,9% раствор NaCl + 10% раствор альбумина (20:80); 10% раствор альбумина; Ремаксол®; Мафусол®; раствор полиоксифумарина; 0,9% раствор NaCl + раствор супероксиддисмутазы; 0,9% раствор NaCl + 2% раствор ксилазина; раствор полиоксифумарина + раствор супероксиддисмутазы + 2% раствор ксилазина) при лечении механо-термического шока.

Краш-синдром моделировали под общей анестезией путем давления на мягкие ткани бедра на площади 5 см² металлическими тисками с силой 8–10 кг/см² в течение 4 ч [10]. Далее по собственной, оригинальной методике⁴, на площади 10, 20, 30, 40, 50 и 60 см² воспроизводили глубокие ожоги кожи III степени. Перед моделированием ожоговой раны выполняли депиляцию кожного покрова спины животного подогретым до 36°C раствором сернистого натрия. Далее на выбранную область наносили асбестовый трафарет, площадь которого рассчитывали по формуле M. Lee [11]:

$S=12,54\times M\times 0,66$,

где S — поверхность тела, см²; М — масса тела, кг.

Ожог наносили световым излучением лампы «КДБ-22» (мощностью 500 Вт), расположенной на расстоянии 2,5 см от кожи животного в течение 20 с при температуре 85–90°C. Контроль последней осуществляли датчиком электротермопары мультиметра. Оценку глубины поражения проводили визуально с оценкой сосудистой реакции. При внешнем осмотре в области ожога отмечали белесый цвет дермы с выраженным отеком тканей и четкой границей с интактными кожными покровами. Сосудистую реакцию определяли путем давления на раневую поверхность до формирования «белого пятна». Его возникновение свидетельствует о спазме микроциркуляторного русла. При поверхностных поражениях прекращение воздействия приводит к расширению артериол и капилляров, быстрому восстановлению микроциркуляции и, как следствие, артериальной гиперемии. Замедление процесса заполнения микроциркуляторного русла, которое проявляется длительным сохранением «белого пятна», свидетельствует о пограничном ожоге кожи. Отсутствие сосудистой реакции — критерий глубокого поражения (рис. 1).

 

Рис. 1. Кожа крысы после воспроизведения ожога III степени.

 

Общее обезболивание животных перед моделированием травмы проводили с помощью внутримышечного введения в область бедра 2% раствора ксилазина в дозировке 0,1 мл на 100 г массы тела крысы. Анестезию поддерживали путем ингаляции паров эфира. Противошоковую терапию осуществляли путем инфузии кристаллоидных и коллоидных растворов, антигипоксантов, антиоксидантов. Иглу вводили внутрибрюшинно через парентеральный доступ в области бедра. Объем растворов рассчитывали по формуле Паркланда [12]:

$V=4\times М\times \%$,

где V — объем инфузии, мл; М — масса тела животного, кг; % — площадь ожога, абс. ед.

В ходе наблюдения с учетом выбранного состава противошоковой терапии оценивали летальность (%). Продолжительность исследования составила 7 сут.

Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью компьютерных программ MS Excel и SPSS Statistics 17.0. Работу с базами данных проводили по общепринятым методам вариационной статистики в 3 этапа: разработка модели исследования, составление плана и его реализация, сбор материала. Количественные показатели оценивали с использованием непараметрического U-критерия Манна–Уитни (попарное сравнение), H-критерия Краскела–Уоллиса для исключения проблемы множественных попарных сравнений, а частотные показатели — с помощью критерия Пирсона (χ²-тест). Альтернативную гипотезу принимали при уровне значимости p < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Исследование летальности крыс в период реперфузии тканей после моделирования синдрома длительного сдавления и нанесения глубокого ожога без проводимой противошоковой терапии представлено на рис. 2.

 

Рис. 2. Летальность животных в период реперфузии тканей после моделирования синдрома длительного сдавления и нанесения ожога кожи с учетом площади глубоких поражений.

 

Установлено, что критическая площадь ожога кожи для крыс составляет 30 см². При этом отмечена гибель всех грызунов, а их средняя продолжительность жизни составляла 64,3 ± 10,7 ч. Увеличение ожоговой поверхности кожи до 60 см² и более также характеризовалось 100% летальностью. Указанные значения не изменялись, несмотря на проводимую инфузионную терапию, в то время как введение 0,9% раствора натрия хлорида в объеме, рассчитанном по формуле Паркланда, грызунам с площадью ожога кожи, равной 30 см^2, повышало их выживаемость на 19%. Это стало основанием выбора модели 30 см² глубоких ожогов кожи для дальнейшего изучения эффективности предлагаемых схем противошоковой терапии.

Результаты эффективности инфузионного введения различных объемов 0,9% раствора натрия хлорида в качестве противошоковой терапии представлены на рис. 3.

 

Рис. 3. Летальность крыс в период реперфузии тканей после моделирования синдрома длительного сдавления и нанесения ожога кожи на площади 30 см² с учетом объема инфузии 0,9% раствора натрия хлорида.

 

Данные, представленные на рис. 3, свидетельствуют о том, что противошоковая терапия в объеме 25 мл 0,9% раствора натрия хлорида способствовала достижению минимальной летальности животных (68,2%) в период реперфузии тканей после моделирования синдрома длительного сдавления и нанесения глубоких ожогов кожи на площади 30 см². Уменьшение вводимого раствора до 20 мл или его увеличение до 30 мл способствовало изменению анализируемого показателя до 76,7 и 82,1 соответственно. Таким образом, наибольшая выживаемость животных отмечена при расчете объема 0,9% раствора натрия хлорида по модифицированный формуле Паркланда (мл) V = 6,5 × М × %, что на 39% больше относительно ее классического представления.

Летальность животных в период реперфузии тканей после моделирования синдрома длительного сдавления и 30 см² глубокого ожога кожи с учетом противошоковой терапии, включающей 0,9% раствора натрия хлорида и 10% раствора альбумина в различных объемах, представлена на рис. 4.

 

Рис. 4. Летальность крыс в период реперфузии тканей после моделирования синдрома длительного сдавления и нанесения ожога кожи на площади 30 см² с учетом состава инфузионной терапии, рассчитанной по формуле Паркланда + 40% от рассчитанного объема: 0 — контрольная группа (без лечения); NaCl — 0,9% раствор натрия хлорида; ALB — 10% раствор альбумина; REM — Ремаксол®; MUF — Мафусол®; POL — раствор полиоксифумарина; SUP — раствор супероксиддисмутазы; KSIL — 2% раствор ксилазина.

 

Согласно результатам исследования, приведенным на рис. 4, можно сделать вывод о том, что инфузия 0,9% раствора NaCl в комбинации с 10% раствором альбумина в соотношении 40:60 в объеме, рассчитанном по формуле Паркланда + 40% от рассчитанного объема, способствует достижению минимального показателя летальности среди мелких лабораторных животных — 28,9%. Изолированное введение физиологического раствора и 10% раствора альбумина приводило к повышению частоты летальных исходов среди грызунов в 2,4 раза (p < 0,05) и 2,6 раза (p < 0,05) соответственно.

Продемонстрировано, что введение субстратных антигипоксантов также способствовало повышению выживаемости экспериментальных животных. Наибольшей эффективностью среди данной группы лекарственных средств обладал полиоксифумарин. Его инфузия животным с комбинированным поражением приводила к снижению летальности в 2,2 раза (p < 0,05) по сравнению с изолированным применением физиологического раствора. При введении Мафусола^® и Ремаксола^® анализируемый показатель соответствовал 47,6 и 50,2 %, что также оказалось в 1,4 раза (p < 0,05) и в 1,2 раза (p < 0,05) меньше результатов использования 0,9 % раствора NaCl (68,2%).

Доказано, что эффективность применения 0,9% раствора NaCl и раствора супероксиддисмутазы была практически сопоставимой с изолированным введением физиологического раствора — летальность 71,3 и 68,2% соответственно. Статистически значимых различий в выживаемости животных между группами, которым вводили 0,9% раствор NaCl+раствор ксилазин и 0,9% раствор NaCl, не отмечено.

Таким образом, наиболее эффективные схемы лечения животных с ожоговым шоком и синдромом длительного сдавления — это 0,9% раствор NaCl + 10% раствор альбумина (40:60), раствор полиоксифумарина, а также сочетание растворов полиоксифумарина, супероксиддисмутазы и ксилазина. Летальность при этом составила 28,9; 30,4 и 33,2% соответственно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Установлено, что исход тяжелого механо-ожогового шока имеет прямую корреляцию с объемом и составом инфузионной терапии. Расчет объема по общепринятой методике Паркланда недостаточен и требует его увеличения не менее чем на 40%. С учетом полученных данных классическая формула Паркланда была модифицирована следующим образом: V = 6,5 × М × %. Это позволило добиться минимальной летальности животных — 68,2%, что на 31,8% меньше (p < 0,05) относительно контрольной группы. Важен и состав противошоковой терапии. Основными его компонентами должны быть кристаллоидные и коллоидные растворы в соотношении 40:60%. При этом можно достичь статистически значимого снижения частоты летальных исходов у лабораторных животных до 28,2%. При изолированном введении каждой из указанных выше схем инфузий погибало как минимум 7 из 10 грызунов.

Данные проведенного настоящего исследования обосновывают необходимость дополнения состава противошоковой терапии метаболическими (субстратными) препаратами антигипоксантного действия. Показано, что введение раствора полиоксифумарина в период реперфузии тканей практически в 2 раза снижает летальность крыс — 30,4%. При этом положительного эффекта от использования препаратов антиоксидантного действия не отмечено, а летальность соответствовала 71,3%, что на 3,1% больше (p > 0,05) изолированной инфузии аналогичного объема физиологического раствора. Отмечено также отсутствие влияния на частоту гибели грызунов дополнительного введения анальгетиков. Анализируемый показатель был сопоставим с применением 0,9% раствора NaCl — 65,1 и 68,2% (p > 0,05) соответственно.

Взаимодействие цепей патогенеза обширных ожоговых повреждений и синдрома длительного сдавления существенно влияет на исход травмы. При этом основная роль отведена гипоксии и ишемии тканей. Проведенное исследование свидетельствует о перспективности применения метаболических (субстратных) антигипоксантов при оказании помощи пострадавшим с механо-термическим шоком. Однако имеющейся теоретической базы недостаточно для обоснования необходимости их включения в состав противошоковой терапии. Для данного направления исследований необходимо дальнейшее углубленное изучение.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. В.Н. Цыган — разработка общей концепции, дизайн исследования, написание статьи; Е.В. Ивченко — дизайн исследования, внесение окончательной правки; Н.К. Соколов — сбор и обработка материалов, анализ данных, написание статьи; Е.В. Зиновьев — разработка общей концепции, дизайн исследования, написание статьи. Авторы одобрили версию для публикации, а также согласились нести ответственность за все аспекты работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой ее части.

Этическая экспертиза. Проведение исследования одобрено локальным этическим комитетом Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова (протокол № 221 от 23.04.2019).

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Раскрытие интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов за последние три года, связанных с третьими лицами (коммерческими и некоммерческими), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи.

Оригинальность. При создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, иллюстрации, данные).

Доступ к данным. Все данные, полученные в настоящем исследовании, доступны в статье.

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали два внутренних рецензента.

ADDITIONAL INFORMATION

Authors’ contribution: V.N. Tsygan: development of a general concept, research design, writing an article; E.V. Ivchenko: research design, making final edits; N.K. Sokolov: collection and processing of materials, data analysis, writing an article; E.V. Zinoviev: development of a general concept, research design, writing an article. The authors have approved the version for publication and have also agreed to be responsible for all aspects of the work, ensuring that issues relating to the accuracy and integrity of any part of it are properly considered and addressed.

Ethics approval. The study was approved by the local Ethical Committee of the Kirov Military Medical Academy (Protocol No. № 221 from 23.04.2019).

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Disclosure of interests. The authors have no relationships, activities or interests for the last three years related with for-profit or not-for-profit third parties whose interests may be affected by the content of the article.

Statement of originality. The authors did not use previously published information (text, illustrations, data) to create this paper.

Data availability statement. All the data obtained in this study is available in the article.

Generative AI. Generative AI technologies were not used for this article creation.

Provenance and peer review. This work was submitted to the journal on its own initiative and reviewed according to the usual procedure. Two internal reviewers participated in the review.

¹ Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. М.: Стандартинформ, 2016. 20 с.

² Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила содержания и ухода за лабораторными грызунами и кроликами. М.: Стандартинформ, 2016. 17 с.

³ Директива 2010/63/ЕС Европейского парламента и Совета от 22 сентября 2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей // Официальный журнал Европейского Союза. L 276/33 от 20.10.2010.

⁴ Рационализаторское предложение №14287/1 от 19.01.2016 г. Методика воспроизведения ожогов кожи III степени в эксперименте / Е.В. Зиновьев. Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова. 2016 г.

About the authors

Vasily N. Tsygan

Kirov Military Medical Academy

Email: vmeda-nio@mil.ru
ORCID iD: 0000-0003-1199-0911
SPIN-code: 7215-6206

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Evgeny V. Ivchenko

Kirov Military Medical Academy

Email: vmeda-nio@mil.ru
ORCID iD: 0000-0001-5582-1111
SPIN-code: 5228-1527

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Nikolay K. Sokolov

Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: vmeda-nio@mil.ru
ORCID iD: 0009-0006-1627-5414

External Applicant

Russian Federation, Saint Petersburg

Evgeny V. Zinoviev

Kirov Military Medical Academy; Saint Petersburg State Pediatric Medical University; Janelidze Saint Petersburg Research Institute of Emergency Medicine

Email: vmeda-nio@mil.ru
ORCID iD: 0000-0002-2493-5498
SPIN-code: 4069-2346

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg; Saint Petersburg

References

Supplementary files