Safety of anesthesia in acute blood loss moderate hypovolemia

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Острая кровопотеря — распространенная патология на поле боя в военное время. В вооруженных конфликтах последних десятилетий широкое распространение приобрели боеприпасы взрывного типа действия, что ставит актуальными вопросы оптимизации медицинской помощи при политравме с патологиями военного времени [1, 6, 8]. Выбор анестезиологического пособия при политравме представляется сложной и неоднозначной проблемой, в частности из-за гипоксических осложнений анестезии. В данных условиях сопутствующие патологии с общими патофизиологическими точками приложения являются наиболее опасными.

Острая кровопотеря, как типовой патологический процесс, включает в себя стадийно развивающиеся нарушения организма, которые удовлетворительно совпадают с современным представлением «триады Селье»:

• активация компенсаторных механизмов;
• недостаточность компенсаторных механизмов;
• экстремальное регулирование жизнедеятельности организма.

К основным компенсаторным механизмам острой кровопотери (ОК) относят гемодинамические и волемические изменения. Последовательность включения механизмов компенсации определяется долей утраченного объема циркулирующей крови (ОЦК) [10]. Рядом авторов отмечено, что одномоментная потеря от 30 до 50 % ОЦК сама по себе не является непосредственной угрозой для жизни, но может быть причиной развития тяжелых осложнений [3–5]. Комбинированное действие гиповолемии и обезболивания также может проявиться токсическими осложнениями антиноцицептивной терапии или тяжелыми проявлениями дефицита ОЦК, вплоть до летальных исходов. Вместе с тем, несмотря на повышенную частоту встречаемости травматического шока, сопровождаемого кровопотерей (63 %), помимо острой проблемы восполнения ОЦК при данных состояниях необходимо адекватное обезболивание с целью оптимизации медицинской помощи на догоспитальном этапе [7].

Справедливо заметить, что не при всех степенях тяжести кровопотери целесообразно проводить исследования для уточнения побочных эффектов анестезии на догоспитальном этапе. Очевидно, что при легких степенях тяжести применение анестетиков не вызывает необходимости, а тяжелые кровотечения в военное время можно разрешить только на этапе квалифицированной медицинской помощи. В данных условиях наиболее актуальна средняя степень тяжести кровотечения, предшоковое состояние с умеренной гиповолемией.

Цель исследования — оценить безопасность внутривенной анестезии модельным агонистом опиоидных рецепторов при острой кровопотере умеренной степени гиповолемии в остром периоде.

Задачи исследования:

• произвести моделирование острой кровопотери умеренной степени гиповолемии на белых крысах и кроликах;
• оценить чувствительность экспериментальных животных к модельному агонисту опиоидных рецепторов по критерию глубокой анестезии (ED) и по критерию летального эффекта (LD) при острой кровопотере;
• оценить изменение терапевтического индекса модельного агониста опиоидных рецепторов при острой кровопотере.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование выполняли в стандартных лабораторных условиях: при температуре воздуха от 18 до 24 °С, относительной влажности воздуха 40–60 % [2]. В экспериментах использовали клинически здоровых животных: белые крысы — от 0,18 до 0,3 кг; кролики — от 1,8 до 3,4 кг. Кормление животных осуществлялось один раз в сутки в первой половине дня, доступ животных к стандартному гранулированному корму и воде не ограничивался (режим питания — ad libitum). За 1 сут до начала введения рецептуры исследуемого препарата животных не кормили, маркировали раствором пикриновой кислоты. Перед проведением каждого эксперимента животные находились на карантине в течение 14 сут. Массу тела животных определяли с погрешностью не более ±1 %. После чего животных разделили на группы: экспериментальную (ОК + анестезия); контрольную (анестезия), контрольную (ОК + введение физиологического раствора).

Моделирование острой большой кровопотери умеренной степени гиповолемии для экспериментальных животных осуществляли согласно классификации П.Г. Брюсова, что соответствует дефициту ОЦК 30 %, забор крови проводили в течение не более 1 ч (табл. 1).

 

Таблица 1. Классификация кровопотерь по П.Г. Брюсову [3, 5]

По виду	По быстроте развития
Травматическая: раневая, операционная Патологическая: заболевания, патологические процессы Искусственная: эксфузия, лечебные кровопускания	Острая: более 7 % ОЦК за час Подострая: от 5 до 7 % ОЦК за час Хроническая: менее 5 % ОЦК за час
По объему	По степени гиповолемии
Малая: от 0,5 до 10 % ОЦК Средняя: от 10 до 20 % ОЦК Большая: от 21 до 40 % ОЦК Массивная: от 41 до 70 % ОЦК Смертельная: свыше 70 % ОЦК	Легкая: дефицит ОЦК от 10 до 20 %, дефицит глобулярного объема (ГО) менее 30 %: шока нет Умеренная: дефицит ОЦК от 21 до 30 %, дефицит ГО от 31 до 45 %: шок развивается при длительной гиповолемии Тяжелая: дефицит ОЦК от 31 до 40 %, дефицит ГО от 46 до 60 %: шок неизбежен Крайне тяжелая: дефицит ОЦК более 40 %, дефицит ГО более 60 %: шок, терминальное состояние

Примечание. ОЦК — объем циркулирующей крови; ГО — глобулярный объем.

 

Методические аспекты моделирования ОК включали в себя:

• определение массы тела экспериментальных животных;
• расчет объема кровопотери, соответствующий 30 % дефициту ОЦК;
• фиксацию и местное обезболивание экспериментальных животных;
• пункцию левого желудочка сердца (рис. 1).

 

Рис. 1. Пункция левого желудочка сердца белой крысы (а) и кролика (b)

 

Фиксацию животных производили в положении лежа, головной конец станка немного приподнимали; белых крыс фиксировали в нестандартном положении, разместив передние лапы в противоположных углах станка с целью более удобного обнажения операционного поля (рис. 1, а). Непосредственно забор крови осуществляли, выполняя пункцию левого желудочка сердца. После инфильтрационной анестезии раствором новокаина в области III–IV межреберья слева по парастернальной линии, пункционной иглой (для белых крыс от инсулинового шприца, для кроликов — игла с мандреном 10 см) выполняли прокол грудной стенки. Для успешного забора крови необходимо, чтобы игла находилась под углом от 30 до 35º по отношению к фронтальной плоскости тела животного и имела направление на сочленение II ребра справа с грудиной. После прокола грудной стенки, когда конец иглы достигает левого желудочка, начинает ощущаться передаточная пульсация. В этот момент форсировано производили пункцию миокарда и извлекали мандрен (или производили забор крови шприцом). Струю крови направляли в мерный стакан для фиксации объема кровопотери.

Следует отметить, что соотношение ОЦК у различных биологических видов к единице массы тела неодинаково. После определения массы тела экспериментальных животных расчет объема кровопотери производили согласно данным в табл. 2 [11].

 

Таблица 2. Относительный объем циркулирующей крови у различных видов экспериментальных животных [11]

Вид животных	Относительный объем циркулирующей крови, мл/кг
Белая крыса	50–70
Кролик	44–70

 

После моделирования ОК в остром периоде, то есть в первые минуты после пункции, оценивали чувствительность животных к внутривенной анестезии. В качестве объекта исследования был выбран модельный образец (МО) из группы агонистов опиоидных рецепторов по критерию выраженного эффекта глубокой анестезии, то есть обездвиживание, боковое положение, отсутствие реакции на внешние раздражители, снижение роговичного рефлекса.

Внутривенное введение водных растворов МО в острый период гиповолемии осуществляли белым крысам в проксимальный отдел боковой вены хвоста, кроликам — в краевую вену уха. Относительный объем введения раствора животным составил 0,5 мл/кг белым крысам, 0,05 мл/кг — кроликам [9]. После оценки фармакометрических и токсикометрических характеристик образца производили исследования быстродействия и продолжительности развития клинических проявлений воздействия МО при введении в дозе 1 ED₅₀, соответствующей для каждой группы животных.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

При моделировании острой кровопотери умеренной степени гиповолемии без анестезии контрольной группе животных (ОК + физиологический раствор): белые крысы (n = 6) и кролики (n = 4) выжили, период наблюдения составил 2 нед. Клиническая картина соответствовала дефициту ОЦК средней степени тяжести.

Получены результаты исследований оценки чувствительности организма животных к МО по критериям глубокой анестезии и летального эффекта (табл. 3–5, рис. 2).

 

Рис. 2. Изменение средних эффективных доз модельного агониста опиоидных рецепторов при острой кровопотере для белых крыс (a) и кроликов (b)

 

Согласно данным табл. 3, фармакометрические показатели МО по критерию глубокой анестезии усиливаются в 7,3 и 7,5 раз для белых крыс и кроликов соответственно.

 

Таблица 3. Оценка эффективности воздействия модельного агониста опиоидных рецепторов при острой кровопотере

Вид животных	Воздействующая доза*	Количество животных с эффектом	Общее количество животных	Коэффициент изменения эффективности
Белая крыса	0,08 ED50	0	4	7,3
	0,15 ED50	3	4
	0,30 ED50	4	4
Кролик	0,03 ED50	0	4	7,5
	0,16 ED50	3	4
	0,30 ED50	4	4

* Относительно 1 ED₅₀ модельного образца контрольной группы животных без острой кровопотери.

 

Клиническая картина эффективности МО у белых крыс с дефицитом ОЦК выраженно усугублялась побочными эффектами. Животные были неактивны, превалировали гиподинамия, атаксия, сонливость. При введении исследуемого образца в эффективных дозах, наблюдали быстрое развитие потери сознания, после наступления первичных проявлений целевого эффекта. Клиническая картина глубокой анестезии у животных без ОК наступала более «плавно», симптомы коллапса отсутствовали, внезапности потери сознания не зафиксировано. Симптомы неврологического дефицита отсутствовали.

У кроликов на фоне гиповолемии также характерно изменение и извращение клинической симптоматики МО. Проявление целевого эффекта при введении образца в дозе 1 ED₅₀ характеризовалось внезапной потерей сознания по типу коллапса, бледностью и цианотическим оттенком видимых слизистых после наступления эффекта иммобилизации. При введении МО в дозе 2 ED₅₀ у животных наблюдали охлаждение конечностей на ощупь, горизонтальный нистагм, что свидетельствует о развитии неврологического дефицита. Наличие очаговой симптоматики центральной нервной системы у кроликов и ее отсутствие у белых крыс может свидетельствовать об усугублении побочных эффектов МО у более эволюционно организованных биологических видов на фоне гиповолемии. Косвенно об этом свидетельствует и более высокий коэффициент изменения эффективности МО у кроликов. В целом проявление эффекта глубокой анестезии сопровождалось полным отсутствием реакций на звуковые и тактильные раздражители, животные в положении лежа на боку не проявляли активных движений, глаза были закрыты.

На рис. 2 продемонстрировано, что интервалы ED₅₀ на фоне ОК значительно меньше и не «перекрывают» интервалы ED₅₀ без гиповолемии для белых крыс и кроликов. Данное графическое представление результатов свидетельствует о повышении эффективности анестезии при гиповолемии по критерию глубокой анестезии.

Данные табл. 4 свидетельствуют о достоверном увеличении времени достижения и сохранения эффекта глубокой анестезии при внутривенном введении МО в дозе 1 ED₅₀ у белых крыс, а также тенденции к увеличению — для кроликов. Усиление продолжительности действия исследуемого образца при гиповолемии может свидетельствовать о несостоятельности механизмов компенсации организма к данному комбинированному воздействию, а ослабление быстродействия — об их частичной реализации.

 

Таблица 4. Временные показатели действия модельного агониста опиоидных рецепторов при внутривенном введении в дозе 1 ED₅₀

Вид животных	Группа животных	Время достижения эффекта глубокой анестезии, с (M ± m)	Время сохранения эффекта глубокой анестезии, мин (M ± m)
Белая крыса	ОК + анестезия (n = 4)	60,3 ± 0,7*	30,1 ± 0,7*
	Анестезия (n = 4)	32,0 ± 2,3	6,0 ± 2,4
Кролик	ОК + анестезия (n = 4)	33,1 ± 0,6	13,6 ± 0,8
	Анестезия (n = 4)	29,2 ± 1,1	11,7 ± 0,9

* Различия c контрольной группой достоверны при p ≤ 0,05.

 

При исследовании смертельного действия МО не было выявлено изменений токсикометрических характеристик образца — летальные дозы при гиповолемии для всего видового ряда удовлетворительно сходились с дозами контрольной группы, что свидетельствует об устойчивости к проявлению летального эффекта при ОК (табл. 5). В этой связи терапевтический индекс МО увеличился аналогично средним эффективным дозам в 7,3 и 7,5 раз для белых крыс и кроликов соответственно. Вместе с тем нельзя исключить возможные побочные эффекты анестезии в отсроченном периоде и в данном случае повышение безопасности исследуемого образца можно считать условным.

 

Таблица 5. Изменение летальной способности модельного агониста опиоидных рецепторов при острой кровопотере

Вид животных	Воздействующая доза*	Количество животных с эффектом	Общее количество животных	Коэффициент изменения эффективности
Белая крыса	0,5 LD50	0	5	1,0
	1,0 LD50	3	6
	5,0 LD50	5	5
Кролик	0,5 LD50	0	5	1,2
	1,0 LD50	2	5
	5,0 LD50	5	5

* Относительно 1 ED₅₀ модельного образца контрольной группы животных без острой кровопотери.

 

В условиях ведения боевых действий острая кровопотеря в большинстве случаев сочетается с другими патологиями. При вооруженных конфликтах последних десятилетий наибольшую актуальность приобрели боеприпасы взрывного типа действия, что ставит сочетанные черепно-мозговые травмы, контузии внутренних органов, отрыв конечностей с острой кровопотерей в факторы риска проявления осложнений обезболивания на догоспитальном этапе, то есть непосредственно на поле боя. Вместе с тем очевидна необходимость антиноцицептивной защиты при патологиях военного времени для предупреждения шоковых состояний, для которых характерно стремительное развитие необратимых осложнений. В ранее проведенных нами исследованиях выявлено повышение опасности модельного агониста опиоидных рецепторов при черепно-мозговой травме [9]. При сопутствующем дефиците объема циркулирующей крови предполагаем еще большее повышение опасности анестезии, что требует дальнейшего изучения с целью совершенствования персонифицированного подхода к анестезиологическому пособию в военное время. Такой подход может снизить смертность раненых, а также предупредить осложнения анестезии.

Представляет интерес увеличение терапевтического индекса модельного агониста опиоидных рецепторов при острой кровопотере. Данный показатель хотя и является признаком благоприятного течения анестезии при гиповолемии средней степени тяжести, однако не следует его переоценивать ввиду возможного развития осложнений. В данных условиях представляются актуальными дальнейшие исследования отсроченных последствий анестезии при политравме, а также более сложных комбинированных патологий, например черепно-мозговые травмы с острой кровопотерей и сопутствующими нарушениями теплового баланса организма.

ВЫВОДЫ

В ходе выполненного исследования оценена безопасность внутривенной анестезии модельным агонистом опиоидных рецепторов при острой кровопотере умеренной степени гиповолемии, в результате:

1) произведено моделирование острой кровопотери на белых крысах и кроликах по классификации П.Г. Брюсова, согласно которой для средней степени тяжести характерен дефицит объема циркулирующей крови 30 %;

2) оценена чувствительность экспериментальных животных к модельному агонисту опиоидных рецепторов по критерию глубокой анестезии и по критерию летального эффекта. Выявлено увеличение эффективности исследуемого образца в 7,3 и 7,5 раза для белых крыс и кроликов соответственно; показано отсутствие изменений летальности. Временные характеристики эффекта глубокой анестезии изменяются в виде ослабления быстродействия и усиления продолжительности эффекта;

3) выявлено увеличение терапевтического индекса модельного агониста опиоидных рецепторов для животных.

About the authors

Aleksei G. Klimov

S.M. Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: alexklim1957@mail.ru
SPIN-code: 6178-2223

Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, 6 Acad. Lebedev str., Saint Petersburg, 194044

Yaroslav A. Stepanov

33rd Central Research and Testing Institute; 48th Central Research Institute (Research Center for Biological Protection of Special Purpose)

Email: yarespect@mail.ru
SPIN-code: 4751-2506
Russian Federation, Volsk-18; Yekaterinburg

Leonid P. Erdniyev

48th Central Research Institute (Research Center for Biological Protection of Special Purpose

Email: imokshanov@mail.ru
SPIN-code: 3094-3747
Russian Federation, Yekaterinburg

Igor V. Mokshanov

33rd Central Research and Testing Institute

Email: imokshanov@mail.ru
Russian Federation, Volsk-18

Alexandr Yu. Mikshta

33rd Central Research and Testing Institute

Email: imokshanov@mail.ru
Russian Federation, Volsk-18

Igor P. Ivashev

33rd Central Research and Testing Institute

Email: imokshanov@mail.ru
Russian Federation, Volsk-18

Nadezhda V. Stepanova

48th Central Research Institute (Research Center for Biological Protection of Special Purpose

Email: ya.nadya230292@yandex.ru
SPIN-code: 5339-7700
Russian Federation, Yekaterinburg

Viktor A. Andreev

S.M. Kirov Military Medical Academy

Email: victo-andree52@mail.ru
SPIN-code: 2987-0726
Russian Federation, 6 Acad. Lebedev str., Saint Petersburg, 194044

References