Электронный научный журнал

Результаты, полученные в исследовании клеток крови животных (биологическая модель), вероятно, отражают такую же тенденцию изменений значений структурно-функциональных параметров клеток крови человека, свидетельствующих о влиянии гипоксического стресс-фактора на организм. Важно отметить, что при пневмонии на изменение клеточных параметров пациентов оказывает влияние бактериальный фактор. Использование биологической «модели» позволит продемонстрировать влияние гипоксии, как основного фактора, на изменения характеристик эритроцитов крови людей.

Цель исследования -изучить возможность применения биологической«модели» для изучения структурно-функциональных свойств клеток крови у людей с пневмонией в старческом возрасте. Для решения цели были поставлены следующие задачи: 1) выявить изменения параметров клеток крови при воздействии гипоксии на организм животных; 2) определить изменения тех же параметров крови при пневмонии у   людей старческого возраста и исключить влияние бактериологического фактора на параметры клеток крови у людей при пневмонии; 3) сравнить полученные данные в эксперименте на животных с данными, полученными при работе с кровью людей; 4) на основе разработанной «модели» определить прогностические критерии развития болезни.

Эксперименты были проведены на базе НИЛ «Физиология адаптационных процессов» НИУ «БелГУ» и пульмонологического отделения «Городской клинической больницы №1» города Белгорода. Вся работа была разделена на два крупных этапа: исследование на животных для выявления общих закономерностей изменения параметров клеток крови при экспериментальной гипоксии; исследование клеток крови людей старческого возраста с пневмонией.

Работа с кровью животных. Работа с животными проводилась в соответствии с принципами Хельсинкской декларации о гуманном отношении к животным, изложенным в директиве Европейского сообщества (86/609/2008) и «Этических правил проведения биомедицинских исследований» [12]. Объектом исследования были эритроциты и нейтрофилы периферической крови 48 беспородных лабораторных самцов крысы серой (Rattus norvegicus).Крыс содержали в стандартных клетках в контролируемых условиях окружающей среды при температуре 19-21°С и относительной влажности воздуха 30-70%. Животные получали стандартный пищевой рацион (ПК-120-1) и воду, в соответствии с ГОСТ «Вода питьевая» [1]. До начала эксперимента крыс содержали в течение 10 дней для адаптации при групповом (по пять особей) размещении в клетках, контролируя состояние путем визуального осмотра. По истечении срока адаптации формировали опытную, контрольную и интактную группы по 16 особей в каждой. Животных распределяли случайно, используя в качестве основного критерия массу тела так, чтобы различия по этому показателю между особями не превышали 10%. Состояние острой гипоксии моделировали путем помещения животных в замкнутый сосуд объемом 750 см³ на 25 минут. Крыс контрольной группы содержали 25 минут в вентилируемых банках в стандартных условиях окружающей среды. С целью исключения влияния стресса, гиподинамии на реакцию клеток крови в условиях кислородного голодания, была создана интактная группа крыс, которых не подвергали воздействию, содержали в клетках при нормальных условиях среды. Забор крови проводили путем декапитации предварительно наркотизированных животных (ингаляционный наркоз диэтиловым эфиром). В качестве антикоагулянта использовали гепарин в количестве 10 Ед/мл.

Работа с кровью людей. Изучали параметры клеток крови 7 пациентов с пневмонией в возрасте от 80 до 84 лет. Были поставлены следующие диагнозы: 1) внебольничная левосторонняя нижнедолевая пневмония, тяжелое течение; 2) внебольничная левосторонняя верхнедолевая пневмония, тяжелое течение; 3) внебольничная левосторонняя очаговая нижнедолевая пневмония средней степени тяжести; 4) внебольничная двусторонняя полисегментарная пневмония, тяжелое течение; 5) внебольничная правосторонняя верхнедолевая очаговая пневмония в сочетании с хронической обструктивной болезнью легких, тяжелое течение; 6) внебольничная двусторонняя нижнедолевая пневмония, тяжелое течение; 7) внебольничная левосторонняя нижнедолевая пневмония средней степени тяжести. Контрольными были клетки крови 10 здоровых людей такого же возраста. Забор крови производился из вены в количестве 3 мл. Забор крови осуществлял квалифицированный медперсонал пульмонологического отделения МБУЗ «Городской клинической больницы №1» г. Белгорода у вновь поступивших людей с выраженными признаками обострения заболевания. Интервал между поступлением больного и забором крови составлял не более 40 минут.

МЮ эритроцитов опытной группы животных достоверно отличался от показателя в интактной и контрольной группе животных на 23% и 24% (p0,05) соответственно. Между интактной и контрольной группами не было отмечено достоверных различий. МЮ эритроцитов крови крыс, неподвергавшихся воздействию, составлял 1,96±0,16 μPa (M±m). МЮ нейтрофилов во всех группах был равен 1,7±0,24 μPa (M±m).

Минимальный заряд поверхности эритроцитов был отмечен в опытной группе животных и его достоверные различия от интактной и контрольной групп при p<0,05 составляли 56% и 44% соответственно. Достоверных различий между МЮ интактной и контрольной группами не было.

Таким образом, стрессовое состояние и гиподинамия животных при пребывании в      вентилируемом сосуде практически не отражается на изменениях параметров эритроцитов. Гипоксия оказывает влияние на структуру поверхности эритроцитов, а также на механические и электрические параметры клеточной поверхности, такие как МЮ и ПП. Установленные изменения рельефа эритроцитов в опытной группе, проявляющиеся в приобретении шероховатости, вероятно, является следствием нарушений в системе их антиоксидантной защиты в условиях кислородного голодания [19].    Воронкообразные углубления на поверхности эритроцитов представляют собой каналы-переносчики [2], не исключено, что изменение их размеров и увеличение количества свидетельствует о преобразовании метаболических процессов в клетки под действием острой гипоксии [2, 19]. Известно, что при сепсисе эритроциты приобретают гладкую сферическую форму [13, 17], эритроциты крыс экспериментальной, контрольной и интактной групп в наших исследованиях имели правильную двояковогнутую форму с видимыми углублениями.

При крупных очагах воспаления в организме существенно уменьшается жесткость клеточной мембраны нейтрофилов [18, 20]. Такое изменение связано с активацией нейтрофилов и необходимо для их последующей миграции в ткани из сосудов [18, 20]. В нашем эксперименте на крысах МЮ нейтрофилов не претерпевал изменений, что является аргументом в пользу отсутствия инфекционного влияния на организм опытной группы животных. Об отсутствии инфекционных заболеваний также свидетельствует СОЭ крыс, которая составляла в среднем 4±0,3 мм/час. Не следует забывать, что при гипоксии pH крови уменьшается (ацидоз). Среднее значение pH крови крыс, подвергшихся воздействию острой гипоксии, составляло 7,36±0,03 (M±m), в контрольной группе – 7,41±0,02 (M±m).

Тенденция изменения архитектоники поверхности эритроцитов у людей с пневмонией не позволяет судить о влиянии гипоксии на количество и размер углублений. Вероятно, влияние оказывается как бактериальное, так и гипоксическое. Однако МЮ эритроцитов в опытной группе увеличился на 32% (p0,05), ПП – уменьшился на 56% (p0,05), а pH крови сместился в кислую сторону по сравнению с контрольной группой. Вероятно, инфекционное влияние отразилось на уменьшении на 30% (p0,05) МЮ нейтрофилов пациентов с пневмонией [18, 20]. В доступных нам литературных источниках не встречалось данных о бактериальном влиянии на МЮ и ПП эритроцитов человека. Анализ результатов, полученных в рамках первого и второго этапов исследований, показывает, что тенденция изменений значений МЮ и ПП эритроцитов в опытной группе людей повторяет такую же в опыте на животных. 

Выводы. Показано,что гипоксия вызывает изменение ультра структуры мембраны эритроцитов крыс. Количество углублений достоверно увеличилось от 1,6 до 4,5, также изменились их линейные размеры. Установлено, что воздействие острой гипоксии на крыс ведет к достоверному увеличению МЮ эритроцитов от 2,01 до 2,57 Pa, при этом ПП уменьшается от -11 до -25 mV. Предположительно подобные изменения механических и электрических свойств красных клеток крови возможно расценивать как критерий, указывающий на «гипоксическое» влияние. 

Вероятно, на эритроциты крови людей с пневмонией оказывается смешанное влияние как бактериального, так и гипоксического факторов.

У людей с пневмонией в старческом возрасте достоверно увеличился МЮ эритроцитов от 1,87 до 2,75 μPa, а ПП уменьшился от -4 до -9 mV, что повторяет тенденцию «гипоксических» («модельных») изменений у животных.

Продемонстрированную биологическую «модель» гипоксии возможно использовать для диагностирования изменений функциональных свойств эритроцитов под действием гипоксии у людей с пневмонией. Увеличение вероятности благополучного исхода заболевания при использовании таких дополнительных инструментов диагностики выше, так как позволяет скорректировать тактику лечения, направляя ее не только на устранение основной патологии, но и на предотвращение возникновения сопровождающих осложнений, что особенно актуально в старческом возрасте.