Экспериментальное исследование механизмов снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

Экспериментальное исследование механизмов снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Определение предмета исследования

.2 Транспорт кислорода в организме в норме и при барбитуратной коме

.2.1 Центральная регуляция дыхания

.2.2 Альвеолярно-капиллярная мембрана и диффузия газов

.2.3 Вентиляционно-перфузионное отношение; лёгочный кровоток

.2.4 Дыхательная функция крови

.3 Генерация восстановительных эквивалентов в клетке и влияние на неё барбитуратов

.3.1 Гликолиз

1.3.2 β-окисление жирных кислот

.3.3 Перенос восстановительных эквивалентов через митохондриальные мембраны

.3.4 Цикл трикарбоновых кислот Кребса и шунт -аминомасляной кислоты Робертса

.4 Влияние барбитуратов на перенос электронов в дыхательной цепи и сопряжённое с ним фосфорилирование

.5 Периферические эффекты барбитуратов и возможный характер их влияния на энергетический обмен в организме

.6 Постановка задач исследования

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Экспериментальные животные и моделирование барбитуратной комы

.2 Дизайн исследования

.3 Изучение потребления кислорода экспериментальными животными

.4 Изучение параметров внешнего дыхания у экспериментальных животных

.5 Изучение изменений температуры тела при барбитуратной коме

.6 Химическое исследование крови, выдыхаемого воздуха и гомогената головного мозга

.7 Статистическая оценка результатов исследования

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Разработка экспериментальных моделей

.1.1 Выбор вида барбитуратов

.1.2 Выбор дозы барбитуратов

.1.3 Выбор показателей, характеризующих тепловое состояние организма при барбитуратной коме

.1.4 Моделирование гипероксии

3.1.5 Моделирование состояния повышенной интенсивности катаболизма

.1.6 Выбор показателей, характеризующих обеспеченность организма субстратами клеточного дыхания

.1.7 Моделирование воздействий, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса

.1.8 Выбор срока введения лечебных средств

.1.9 Моделирование истощения пула интермедиатов цикла Кребса

.1.10 Выбор средств метаболической коррекции, пригодных для применения в условиях нарушений внешнего дыхания

.2 Потребление кислорода и тепловое состояние организма при барбитуратной коме

.3 Влияние изменений интенсивности внешнего дыхания и содержания кислорода во вдыхаемом воздухе на его потребление организмом при барбитуратной коме

.4 Влияние стрихнина на потребление кислорода организмом при различной глубине барбитуратного наркоза

.5 Влияние биоэнергетических субстратов на потребление кислорода, тепловое состояние организма и выживаемость крыс при барбитуратной коме

.5.1 Влияние глюкозы, карбоновых кислот, глутамата и дыхания чистым кислородом на потребление кислорода крысами и летальность при барбитуратной коме

.5.2 Дозовая зависимость влияния сукцината натрия на потребление кислорода крысами при барбитуратной коме

.5.3 Влияние малоната натрия на газообмен крыс и на эффект сукцината натрия при барбитуратной коме

.5.4 Влияние кратности введения сукцината натрия на газообмен экспериментальных животных при барбитуратной коме

.5.5 Влияние сукцината натрия на температуру тела при барбитуратной коме

.5.6 Влияние сукцината натрия на потребление кислорода организмом при различной глубине барбитуратного наркоза

.6 Содержание биоэнергетических субстратов в крови и головном мозгу при барбитуратной коме

.7 Взаимосвязь энергетического и азотистого обмена при барбитуратной коме

.7.1 Содержание аммиака и мочевины в крови крыс и аммиака в выдыхаемом воздухе при барбитуратной коме.

.7.2 Оценка вклада эндогенного аммиака в изменение потребления кислорода организмом при барбитуратной коме.

.7.3 Влияние ацетата аммония на изменение интенсивности потребления кислорода организмом при барбитуратной коме.

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Зависимость биоэнергетического статуса организма от глубины барбитуратного наркоза

.2 Роль изменений внешнего дыхания и системы массопереноса кислорода из лёгких в ткани в снижении потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

.3 Роль уменьшения пула интермедиатов цикла Кребса в угнетении потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

.4 Роль аммиака в формировании состояния пониженной энергетической обеспеченности организма при барбитуратной коме

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АА      -   ацетат аммония;

АДФ   -   аденозиндифосфат;

АМФ  -   аденозинмонофосфат;

АН      -   амитал натрия;

АТФ    -   аденозинтрифосфат;

ВПО   -   вентиляционно-перфузионное отношение;

ГАМК -   g-аминомасляная кислота;

ГЭБ    -   гематоэнцефалический барьер;

ДО      -   дыхательный объём;

ДЦ      -   дыхательная цепь;

ЛВ      -   лёгочная вентиляция;

ЛД_{50      --}     средняя смертельная доза;

МОД   -   минутный объём дыхания;

НАД⁺  -   никотинамидадениндинуклеотид (окисленная форма);

НАД×Н₂-  никотинамидадениндинуклеотид (восстановленная форма);

СДГ    -   сукцинатдегидрогеназа;

СН      -   сукцинат натрия;

ТН      -   тиопентал натрия;

ФИД   -   фактор изменения дозы;

ЦК      -   цикл трикарбоновых кислот Кребса;

ЦНС   -   центральная нервная система;

ЧДД   -   частота дыхательных движений;

K_m       -   константа Михаэлиса;

Р_аСО2   -   напряжение углекислого газа в артериальной крови;

Р_аО2        -   напряжение кислорода в артериальной крови.

кома потребление кислород организм

ВВЕДЕНИЕ

Кома - состояние крайнего угнетения неврологических функций, сопровождающее различные экстремальные воздействия на организм. Она почти всегда предшествует смерти и тесно связана с её непосредственными причинами. Поэтому раскрытие механизмов комы - ключ к повышению эффективности реанимации при поражениях различной природы. В той мере, в какой эти механизмы неспецифичны, изучение комы любой этиологии актуально в теоретическом отношении.

Весьма важна проблема комы и в лечении острых интоксикаций веществами седативного-гипнотического действия, в том числе барбитуратами, столетие медицинского применения которых исполнилось в 2003 году. Именно высокий риск развития комы при передозировках барбитуратов послужил одной из главных причин постепенного перехода от них к менее эффективным, но более безопасным снотворным препаратам. В анестезиологической практике барбитураты сохранили роль основной группы средств общей внутривенной анестезии. Поэтому изучение барбитуратной комы актуально также в практическом отношении.

Клинические проявления барбитуратной комы всегда включают (а) глубокое угнетение функций центральной нервной системы (ЦНС) и (б) уменьшение интенсивности энергетического обмена (проявляющееся, в частности, снижением температуры тела и потребления кислорода организмом). Хотя связь между этими явлениями кажется вполне вероятной, о характере этой связи существуют взаимоисключающие представления.

С одной стороны, снижение интенсивности энергетического обмена рассматривается как следствие уменьшения энергетических потребностей организма в условиях крайнего торможения неврологических функций [116, 122, 144, 157]. С другой стороны, высказывается мнение о том, что сами энергетические потребности при барбитуратной коме не удовлетворяются полностью вследствие нарушения внешнего дыхания [2, 109] и гемодинамики [51, 111, 146, 158]. Одно из возможных объяснений такого противоречия могло бы состоять в том, что факторы, лимитирующие доступность для организма свободной энергии, не одинаковы при барбитуратном наркозе различной глубины (в том числе и при коме различной степени). Закономерная смена лимитирующих факторов вероятна не только при возрастании дозы барбитурата, но и в динамике интоксикации - в зависимости от фазы наркотического эффекта.

Идеей “лимитирующего фактора” почти два века назад владел адмирал Ф.Ф Ушаков, который утверждал, что скорость эскадры определяется скоростью самого медленного судна, а широта кругозора - уровнем глаз смотрящего. Само понятие “лимитирующий фактор” возникло в 1823 г. в докторской диссертации Ju. Liebich, посвящённой связи между химическим составом почвы и развитием растений. В ХХ веке русским математиком И.А. Полетаевым был предложен принцип “смены лимитирующего фактора” в моделях биологических систем (цит. по [56]). В современном русском языке “лимитировать” - значит ограничивать, устанавливать предельное количество чего-либо [67]. Применительно к природным явлениям лимитирующим фактором обычно называется такое необходимое условие протекания процесса, которое определяет предельное значение его скорости. Это понятие широко используется при описании процессов тканевого метаболизма [36], но к физиологическим функциям на уровне целостного организма оно применяется сравнительно редко.

Между тем, очевидно, что наиболее эффективными и безопасными являются именно те терапевтические мероприятия, которые направлены на факторы, лимитирующие уровень жизнеобеспечивающих функций. Применительно к барбитуратной коме особенно важным представляется вопрос о том, при каких условиях интенсивность метаболизма лимитирована потребностью организма в свободной энергии, а при каких - способностью эту потребность удовлетворить. В первом случае можно ожидать положительного терапевтического эффекта от применения стимуляторов ЦНС, во втором - их действие, очевидно, окажется вредным.

Одним из ключевых показателей, характеризующих интенсивность обмена веществ, является интенсивность потребления кислорода организмом. Это связано с тем, что реакции переноса электронов на кислород более чем на 90 % обеспечивают ресинтез АТФ в человеческих клетках [36, 64], а расход кислорода является надёжным показателем энергетических затрат организма, составляя примерно 0,2 л на 1 ккал [31]. С участием молекулярного кислорода получается практически вся свободная энергия, обеспечивающая постоянство температуры тела [66].

Вследствие тесной связи с энергетическим обменом, а также благодаря простоте и высокой точности измерения, высокой чувствительности к изменениям функционального состояния организма, интенсивность потребления кислорода представляется информативным показателем в исследовании патогенеза барбитуратной комы. Поэтому вызывает удивление тот факт, что феномен снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме остаётся мало изученным. В частности, не исследована роль системы массопереноса кислорода в изменениях его потребления при введении барбитуратов в полном диапазоне наркотических доз (а не только в летальных дозах), неясна роль хорошо известного биохимикам прямого действия барбитуратов на дыхательную цепь в депрессии газообмена на уровне целостного организма. Поэтому определение факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом при различном по глубине наркотическом действии барбитуратов, представляется актуальной научной задачей.

Понятно, что необходимость в коррекции потребления кислорода может существовать лишь в тех случаях, когда возникает дефицит необходимой организму свободной энергии (наиболее яркими его проявлениями служат критическое снижение температуры тела и агональное состояние). Следующим шагом после констатации энергетического дефицита должно стать выявление фактора, лимитирующего снабжение организма свободной энергией. Известно, что в этом качестве при барбитуратной коме могут выступать процессы, обеспечивающие массоперенос кислорода в организме - ритмическая активность дыхательного центра, лёгочная вентиляция и кровообращение.

Не отрицая сам факт снижения интенсивности массопереноса кислорода в организме при погружении в наркоз, необходимо отметить, что причинная роль изменений массопереноса кислорода в отношении снижения интенсивности метаболизма остаётся недоказанной для случаев, когда имеет место ритмичное самостоятельное дыхание или осуществляется искусственная вентиляция лёгких. Поэтому во внимание должна быть принята и другая возможность, которая заключается в том, что при определённой глубине барбитуратного наркоза ни энергетические потребности организма, ни массоперенос кислорода не лимитируют уровень энергетического обмена.

Угнетение барбитуратами газообмена может быть обусловлено нарушением способности тканей экстрагировать из крови кислород в количестве, необходимом для полного удовлетворения энергетических потребностей. В этом случае ведущий механизм снижения теплопродукции и других потенциально летальных биоэнергетических нарушений, характерных для барбитуратной комы, первично возникает на клеточном уровне. Поэтому следующей актуальной научной задачей в проблеме барбитуратной комы является оценка состояния тканевых механизмов утилизации кислорода при введении барбитуратов в коматогенных дозах. На этой основе необходимо определить условия, при которых коррекция тканевых механизмов утилизации кислорода препятствует снижению температуры тела и летальному исходу при барбитуратной коме, а также предложить пути такой коррекции.

С учётом приведённых соображений, в ходе настоящего исследования преследовалась следующая цель: на основе выявления факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом, сформулировать предложения по метаболической коррекции температуры тела и уменьшению летальности при барбитуратной коме.

Задачи:

1.   Разработать экспериментальные модели, обеспечивающие возможность выявления факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом, в различных интервалах диапазона наркотических доз барбитуратов.

2. Определить факторы, лимитирующие потребление кислорода организмом, в различных интервалах диапазона наркотических доз барбитуратов.

. Исследовать влияние коматогенных доз барбитуратов на состояние тканевых механизмов утилизации кислорода у экспериментальных животных.

4. Оценить влияние средств метаболической коррекции потребления кислорода организмом на температуру тела и выживаемость экспериментальных животных при моделировании барбитуратной комы.

Научная новизна. Впервые показано, что в пределах диапазона наркотических доз барбитуратов имеет место закономерная смена факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом. При барбитуратном наркозе, не сопровождающемся гибелью животных, потребление кислорода лимитировано уровнем функциональной активности ЦНС. При бóльшей глубине барбитуратного наркоза у животных, имеющих ритмичное дыхание, потребление кислорода лимитировано субстратным пулом цикла Кребса, а у животных, имеющих периодическое дыхание - массопереносом кислорода из атмосферы в ткани. Впервые обнаружено развитие гипераммониемии у крыс при барбитуратной коме, а также установлено, что этот феномен на ⅓ определяет снижение потребления кислорода организмом при интоксикации тиопенталом натрия в дозах, близких к ЛД₅₀.

Практическая значимость. Экспериментально обосновано применение препаратов, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса в тканях организма, для профилактики критического падения температуры тела и для снижения летальности при барбитуратной коме.

В ходе исследования получены данные, которые позволили вынести на защиту следующие основные положения:

1.   Фактором, лимитирующим потребление кислорода организмом после введения барбитуратов в сублетальных наркотических дозах, является уровень функциональной активности центральной нервной системы. После введения барбитуратов в потенциально летальных дозах при сохранении ритмичного дыхания потребление кислорода организмом лимитировано пулом интермедиатов цикла Кребса, а на фоне развития периодического дыхания - массопереносом кислорода.

2. При барбитуратной коме имеет место гиперамммониемия, в среднем на ⅓ определяющая снижение потребления кислорода организмом при интоксикации тиопенталом натрия в дозах, близких к ЛД₅₀.

. Терапевтическое применение препаратов, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса, позволяет замедлить снижение температуры тела и повысить выживаемость при барбитуратной коме.

Апробация работы. Результаты исследования были представлены на Всеармейской научно-практической конференции “Военная профилактическая медицина. Проблемы и перспективы” (Санкт-Петербург, 2002), научно-практической конференции “Медико-гигиенические аспекты обеспечения работ с особо опасными химическими веществами” (Санкт-Петербург, 2002), Российской научной конференции “Медико-биологические проблемы противолучевой и противохимической защиты” (Санкт-Петербург, 2004).

Реализация результатов исследования. Рекомендации, разработанные на основе полученных в ходе диссертационного исследования данных, используются в научной работе и учебном процессе на кафедре военной токсикологии и медицинской защиты Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова.

По теме исследования опубликовано 8 печатных работ.

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

кома потребление кислород организм

1.1 Определение предмета исследования

Энергетический обмен в биохимической литературе обычно определяют как совокупность ферментативных реакций, в ходе которых потенциальная энергия пищевых веществ (главным образом углеводов, жиров и белков) высвобождается в форме, пригодной для выполнения работы [36]. Более 90 % этой энергии высвобождается в ходе аэробных, то есть зависимых от молекулярного кислорода, процессов [36, 64]. Поэтому доставка кислорода из атмосферы в клетки, равно как и удаление из организма конечных продуктов биологического окисления, могут рассматриваться как неотъемлемая часть энергетического обмена. С учётом этого, в настоящем исследовании энергетический обмен понимается в широком смысле - как совокупность процессов, обеспечивающих высвобождение потенциальной энергии нутриентов для осуществления энергозатратных физиологических функций. 42-60 % свободной энергии идёт на синтез АТФ, 15-33 % - на активный транспорт, около 25 % - на тепло [64].

Массопереносом кислорода в организме называется совокупность процессов переноса молекулярного кислорода из атмосферного воздуха в митохондрии. В функциональных системах организма, обеспечивающих массоперенос кислорода, условно выделяют несколько звеньев. Первое звено составляют кондуктивная и транзиторная зоны лёгких - дыхательные пути, где при вдохе кислород с воздушным потоком движется по направлению к альвеолам. Второе звено составляет респираторная зона лёгких - альвеолярные ходы и альвеолы. В третьем звене - лёгочных капиллярах - происходит насыщение крови кислородом. Четвёртое звено представлено сосудистой системой с кровью, движущейся благодаря сердечной деятельности от лёгких к сердцу, от него к тканям и несущей к ним кислород. Пятое звено образовано сетью капилляров в тканях, тканевыми жидкостями, в которых совершается обмен газов между кровью капилляров и клетками. В шестом звене - в клетках - происходят собственно утилизация кислорода, образование углекислоты и воды.

В организме млекопитающих массоперенос газов обеспечивается различными физическими и химическими процессами; принудительной конвекцией, простой и облегчённой диффузией, химической ассоциацией и диссоциацией [14].

При коме вообще, при коме, вызванной веществами седативно-гипнотического действия и при барбитуратной коме, в частности, энергетический обмен понижен. Об этом прямо свидетельствуют снижение основного обмена [96, 104, 106, 111, 158, 141] и температуры тела [169] в начальном периоде интоксикации барбитуратами. О снижении энергетического обмена при коме косвенно свидетельствует и торможение энергозатратных функций организма - мышечной активности, электрической активности мозга [19, 127, 141, 165, 176], процессов активного транспорта в почках [117, 131].

Одним из параметров гомеостазиса, имеющим важное значение для исхода комы, является температура тела. С одной стороны, её снижение, тормозя (в соответствии с правилом Вант-Гофа) энергозатратные функции организма и уменьшая его потребность в энергии, может тормозить развитие энергетического дефицита [69]. С другой стороны, снижение температуры тела человека до менее чем 30 ºС считается несовместимым с жизнью [75]. Это может быть связано с тем, что правило Вант-Гофа распространяется и на процессы ресинтеза АТФ, тормозимые в условиях гипотермии.

Возможны две причины снижения уровня энергетического обмена при барбитуратной коме: (1) уменьшение потребности организма в энергии; (2) уменьшение способности организма удовлетворить свою потребность в энергии (такое состояние обозначим как энергетический дефицит). Эти причины - не взаимоисключающие, то есть снижение потребности в энергии и неспособность эту потребность удовлетворить могут иметь место одновременно. Проблема же заключается в том, чтобы выяснить, что меньше: потребность в энергии при барбитуратной коме (то есть количество высвобождаемой организмом за единицу времени энергии, достаточное для поддержания в совместимом с жизнью диапазоне значений основных гомеостатических параметров), или максимальная мощность энергетического обмена (то есть максимальное количество энергии, которое пребывающий в коме организм способен извлечь за единицу времени из органических молекул).

Ответ на этот вопрос критически важен для выбора стратегии лечения барбитуратной комы. Если уровень энергетического обмена лимитирован потребностью в энергии, то можно ожидать положительного эффекта от применения при этом состоянии лечебных средств, которые первично стимулируют энергозатратные физиологические процессы (в 1-ю очередь процессы высшей нервной деятельности). Если же уровень энергетического обмена при барбитуратной коме лимитируется интенсивностью какого-либо из составляющих его процессов, то основу неспецифической терапии должна составить целенаправленная коррекция данного процесса.

Основные гомеостатические параметры при барбитуратной коме далеки от нормы (ацидоз [117], снижение на треть сердечного выброса [127, 173], артериальная гипотензия [42, 125, 127, 165, 154], уменьшение температуры тела [33, 169]). Это, равно как и сам факт высокой летальности при барбитуратной коме, может быть обусловлено недостаточным энергетическим обеспечением функций дыхательной и сердечно-сосудистой систем и косвенно подтверждает гипотезу о развитии энергодефицитного состояния организма.

Применение при барбитуратной коме стимуляторов ЦНС (стрихнина, пикротоксина, бемегрида, кофеина) иногда давало положительные результаты, но летальность в группе тяжёлых больных не удалось уменьшить даже до 20 % [105]. Бемегрид вначале даже рассматривался как специфический антидот барбитуратов. Однако дальнейшие исследования [108, 109] опровергли эту гипотезу. После отказа от применения аналептиков и проведения “поддерживающей” терапии при токсической коме летальность уменьшили до 5-7 %. Положительное влияние аналептиков на состояние больных [40] или экспериментальных животных [70] наиболее очевидно проявлялось только при сочетанном применении некоторых препаратов в небольших дозах, что позволяло поддерживать нормальный уровень артериального давления и достаточную частоту дыхательных движений, в чём, вероятно, и состоит их основное лечебное действие. Поэтому применение аналептиков можно считать скорее методом симптоматической терапии, чем методом патогенетической терапии отравлений препаратами снотворно-гипнотического действия. Можно предположить, что больные, у которых было отмечено очень эффективное действие аналептиков, имели отравление лёгкой степени, благоприятный исход которого не вызывал сомнения и без их применения [40]. Следовательно, энергетический обмен при барбитуратной коме не лимитирован энергетическими потребностями ЦНС.

Мероприятия, которые обычно предусмотрены при лечении комы, вызванной веществами седативно-гипнотического действия, перечислены на рисунке 1. Легко заметить, что ряд мероприятий - инфузия кровезамещающих жидкостей, искусственная вентиляция лёгких (ИВЛ), искусственное кровообращение, оксигенотерапия - нацелен на устранение энергетического дефицита, что предполагает его наличие при барбитуратной коме.

Приведенные данные показывают, что при барбитуратной коме может иметь место энергодефицитное состояние организма, связанное со снижением потребления кислорода организмом. Предметом настоящего исследования служит звено энергетического обмена, которое лимитирует интенсивность потребления кислорода при барбитуратной коме. Для выявления этого звена проанализируем данные о состоянии основных биоэнергетических процессов при данном экстремальном состоянии организма.

Рисунок 1.Современная схема лечения острых отравлений [40, 41].

1.2 Транспорт кислорода в организме в норме и при барбитуратной коме

Энергодефицитное состояние организма, возникающее при несоответствии потребностям клеток и тканей в кислороде вследствие артериальной гипоксемии, обусловленной расстройствами внешнего дыхания, носит название дыхательной (респираторной) гипоксии. Дыхательную гипоксию могут вызывать гиповентиляция альвеол, нарушения диффузии свободных молекул кислорода через лёгочную мембрану, патологическая вариабельность вентиляционно-перфузионных отношений респиронов и отделов лёгких, а также патологическое шунтирование венозной крови в лёгких [82].

1.2.1 Центральная регуляция дыхания

Регуляция дыхания осуществляется гуморальным и нервным (рефлекторным) путями и направлена на изменение интенсивности газообмена. Дыхательный центр состоит из трёх частей, из которых две - центры вдоха и выдоха - расположены в ретикулярной формации мозга, а третья - пневмотаксический центр - в варолиевом мосту. Дыхательный центр получает импульсацию и информацию от коры головного мозга, из гипоталамуса и с периферии, главным образом из каротидного и аортального синусов [65].

Регуляторная активность дыхательного центра, направленная на периодическую смену фаз дыхательного цикла, а также на поддержание определённого уровня функции дыхания (его частоты и объёма), связана с изменениями рН, P_CO2 и P_O2 крови.

Основные периферические хеморецепторы - регуляторы дыхания - находятся в каротидном и аортальном синусах. Эти рецепторы реагируют главным образом на изменение P_O2 крови, и при падении его до 80 mmHg и ниже включают усиленную вентиляцию лёгких путём активизации вспомогательной дыхательной мускулатуры. Этот хеморецепторный механизм очень устойчив и функционирует даже при глубоком наркозе. Хеморецепторные субстанции самого дыхательного центра чувствительны в основном к изменениям P_CO2. Однако этот механизм неустойчив и легко угнетается наркозом [41], при гипоксии, травме мозга и высокой концентрации углекислоты [65].

Нарушения функции дыхательного центра связаны с изменениями рН крови и ликвора. Снижение рН приводит к увеличению дыхательного объёма и альвеолярной вентиляции. Примером такой регуляции является дыхание Куссмауля при диабетическом или почечном ацидозе. Таким образом, этот механизм можно рассматривать как компенсаторный, в результате которого снижается напряжение углекислоты и происходит повышение рН.

Нарушение функции дыхательного центра при тяжёлых интоксикациях, как правило, сопровождается одышкой, при которой через определённое количество дыхательных движений наступает апноэ - заметное на глаз удлинение дыхательной паузы. Такое дыхание в клинической практике именуется периодическим [80]; в настоящей работе данный термин используется в аналогичном значении.

Интоксикация барбитуратами может сопровождаться остановкой дыхательных движений, что требует проведения ИВЛ [2, 40]. При анестезии, вызванной барбитуратом у хряков, в отсутствие ИВЛ, Р_аО2 в снижалось на 23 %, а Р_аСО2 возрастало на 11 % от исходного уровня [164], что могло быть следствием гиповентиляции. Однако другие авторы сообщают либо о повышении Р_аСО2, и Р_аО2 при барбитуратной анестезии [159], либо о нормальных напряжениях в крови людей дыхательных газов, даже после введения тиопентала в дозе 37,5 мг/кг, обеспечивающей концентрацию барбитурата в крови 51 ± 17 мкг/мл и изолинию на электроэнцефалограмме [165].

Итак, литературные данные не дают ответа на вопрос о роли изменения ритмической активности дыхательного центра в обеспечении энергетических потребностей организма при барбитуратной коме. Весьма вероятно, что вентиляция лёгких при коме приобретает лимитирующее значение в отношении потребления кислорода организмом лишь при периодическом дыхании или апноэ.

1.2.2 Альвеолярно-капиллярная мембрана и диффузия газов

Общая площадь лёгочной мембраны, через которую происходит диффузия свободных молекул кислорода и углекислого газа, у здоровых людей колеблется от 160 до 200 м² [82]. Эту площадь составляет сумма газообменной поверхности (лёгочной мембраны) около 100 000 респиронов и нескольких миллионов альвеол. Транспорт кислорода в пределах респираторной зоны лёгких, включающей в себя альвеолярные ходы и альвеолы, осуществляется путём диффузии в капилляры через аэро-гематический барьер.

Количество газа, проходящее через лёгочную мембрану в единицу времени, прямо пропорционально разнице его парциального давления по обе стороны мембраны, площади поверхности газообмена и обратно пропорционально сопротивлению диффузии. Последнее определяется толщиной мембраны, коэффициентом диффузии газа, зависящим от его молекулярной массы и температуры, а также коэффициентом растворимости газа в биологических жидкостях мембраны. Толщина альвеоло-капиллярной мембраны в норме составляет 0,004 мм [82]; при различных патологических состояниях она может увеличиваться в несколько раз.

В частности, лечение пациентов с травмами головы с применением барбитуратной комы сопровождается развитием респираторного дистресс-синдрома взрослых с бóльшей в 5 раз частотой, чем у пациентов, лечение которых не включало кому [109]. При респираторном дистресс-синдроме взрослых всегда имеется гипоксемия в результате отёка интерстиция и деструкции лёгочной мембраны [83]. Однако барбитураты не упоминаются в числе веществ, наиболее часто вызывающих отёк лёгких при интоксикации [40, 41], значит, необходимым условием увеличения частоты отёка лёгких у больных с искусственной комой является черепно-мозговая травма. В её отсутствие развитие ограничений транспорта кислорода, связанных с изменениями альвеолярно-капиллярной мембраны, при барбитуратной коме маловероятно.

1.2.3 Вентиляционно-перфузионное отношение; лёгочный кровоток

Эффективность газообмена в лёгких зависит от распределения объёма вдыхаемого воздуха в альвеолах и кровотока в лёгочных капиллярах. В идеальном случае на каждый литр протекающей по лёгочным сосудам крови альвеолы вентилирует воздух объёмом 0,8 л. Однако вентиляционно-перфузионное отношение (ВПО) на уровне всех лёгких представляет собой среднее значение ВПО их респиронов, участков лёгочной ткани и отделов лёгких. При физиологической вариабельности ВПО газообменный дыхательный коэффициент - отношение выделения углекислого газа к потреблению кислорода организмом - равен метаболическому дыхательному коэффициенту - отношению образования углекислого газа в ходе обмена веществ к потреблению кислорода организмом - и оба они находятся на уровне, близком 0,8 [82].

Если поступление атмосферного воздуха в какой-либо респирон или часть лёгких снижается или блокируется, то растёт часть венозной крови, которая достигает альвеол, но не участвует в лёгочном газообмене. Это снижает потребление кислорода всеми лёгкими, что вызывает падение напряжения кислорода в артериальной крови и артериальную гипоксемию. При снижении Р_аО2 до 70 mmHg работа системы внешнего дыхания становится неэффективной: рост потребления свободной энергии организмом, необходимый для интенсификации дыхания, не может быть компенсирован приростом энергии, получаемым при этом [81].

При возникновении артериальной гипоксемии снижение кислородной ёмкости крови и уменьшение P_aO2 оказывают на сердце отрицательное инотропное действие. Падение сократимости сердца может привести к снижению минутного объёма кровообращения [82].

Бóльшая часть выбрасываемой правым желудочком сердца крови входит в диффузионный контакт с поверхностью альвеол, однако часть крови малого круга кровообращения не участвует в газообмене. Эта часть крови проходит через анатомические (малые сердечные вены, впадающие в левый желудочек сердца, и бронхиальные вены) или функциональные (сосуды перфузируемых, но не вентилируемых альвеол) шунты. Несмотря на то, что у здорового человека на долю шунтового кровотока в лёгких приходится 2-4 % [11] общего сердечного выброса, напряжение кислорода в артериях после смешения с шунтированной кровью снижается на 5-10 mmHg по сравнению со средним напряжением кислорода в конечных отделах капилляров лёгких [11, 84].

При введении человеку в дозе 300-700 мг тиопентал и гексенал вызывают расслабление прекапиллярных отделов лёгочных артерий и лёгочных вен, в результате чего скорость кровотока в малом круге кровообращения у людей в тиопенталовом наркозе уменьшается в 2-3 раза; количество крови, шунтируемой в лёгких, возрастает на 12-18 % [17].

В другом исследовании показано, что введение людям тиопентона в дозе 4 мг/кг уменьшает минутный объём дыхания (МОД) в среднем за первые 4 мин на 30 %, а в последующем - ещё на 51 % от исходного уровня [161].

Следовательно, при барбитуратном наркозе ВПО на уровне лёгких может изменяться, что может приводить к нарушениям газообмена. Но является ли этот процесс при коме, вызванной барбитуратами, лимитирующим энергопродукцию, не ясно.

1.2.4 Дыхательная функция крови

Соединение кислорода с гемоглобином играет основную роль в транспорте кислорода у млекопитающих. Гемоглобин присоединяет кислород в среде с высоким его парциальным давлением и отщепляет в среде с низким парциальным давлением.

Разность парциальных давлений кислорода между кровью и альвеолярным воздухом или тканями определяет степень оксигенации гемоглобина в лёгких (насыщение крови кислородом) и восстановления гемоглобина в тканях (десатурация), соответственно. Большую роль также играет изменение силы связи между гемоглобином и кислородом, или способности к расщеплению оксигемоглобина. Степень насыщения гемоглобина кислородом не находится в линейной зависимости от парциального давления его в крови. Эта зависимость имеет форму S-образной кривой. Образование оксигемоглобина наиболее интенсивно происходит при P_O2 в растворе в пределах 20-70 mmHg. За пределами этих величин и особенно в верхней части кривой скорость образования оксигемоглобина снижается. Таков ход процессов образования оксигемоглобина и его расщепления в зависимости от парциального давления кислорода, происходящих при 38?°С, рН 7,40, Р_СО2=40 mmHg. Однако при изменении условий возникают также изменения хода кривой, которая при этом может смещаться в двух направлениях - влево и вверх или вправо и вниз. В первом случае сродство гемоглобина к кислороду повышается, во втором - снижается. Повышают сродство гемоглобина к кислороду низкая температура, высокий рН и низкий уровень напряжения углекислоты. Противоположные изменения этих показателей имеют обратный эффект. Влияние рН и СО₂ на характер кривой диссоциации оксигемоглобина называется эффектом Бора [54, 84].

Как показано выше, при барбитуратной коме температура тела уменьшается [33, 169], отмечается ацидоз [117], а Р_СО2 возрастает [164]. Так как эти изменения вызывают противоположные изменения сродства гемоглобина к кислороду, сделать однозначный вывод о влиянии барбитуратов на кислородную ёмкость крови нельзя.

1.3 Генерация восстановительных эквивалентов в клетке и влияние на неё барбитуратов

1.3.1 Гликолиз

Наиболее распространёнными формами анаэробного метаболизма в клетках позвоночных являются гликолиз и гликогенолиз (при котором используется резервный субстрат - гликоген). Эти же превращения являются подготовительными для аэробного окисления продуктов превращения углеводов в цикле Кребса. Путь анаэробного метаболизма углеводов до лактата может быть схематически представлен в виде линейной последовательности реакций. В анаэробных условиях гликолиз - единственный процесс, поставляющий энергию в животном организме. Эффективность гликолитического расщепления 1 моль глюкозы - 2, а гликогена (в пересчёте на глюкозные остатки) - 3 моль АТФ [36]. Несмотря на мéньший выход АТФ в расчёте на количество израсходованной глюкозы, анаэробный гликолиз в мышцах человека имеет в 2 раза бóльшую максимальную мощность (60 мкмоль АТФ/(г ´ мин)), чем окисление углеводов (30 мкмоль АТФ/(г ´ мин)) [135]. Однако это, по-видимому, одно из немногих преимуществ анаэробного метаболизма, и используется оно лишь в белых мышечных волокнах при кратковременных нагрузках высокой интенсивности [77].

В головном мозгу пируват, образующийся в ходе гликолиза, участвует в дальнейших превращениях. По-видимому, почти всю энергию в виде АТФ клетки головного мозга получают при биологическом окислении углеводов. Об этом свидетельствуют: (1) метаболический дыхательный коэффициент мозга, рассчитанный по артериовенозным разностям кислорода и углекислоты, равный 0,99 ± 0,03; (2) использование тканями мозга in vitro для окисления только моносахаридов и некоторых продуктов их метаболизма [45]. По этой причине, а также из-за особенностей метаболических путей превращения углеводов в организме, центральным звеном всего энергетического метаболизма в головном мозгу является пируват. Следовательно, скорость его образования может лимитировать интенсивность ресинтеза АТФ.

Основной реакцией, лимитирующей скорость гликолиза (а значит и образования пирувата), является фосфофруктокиназная реакция. Вторым этапом, лимитирующим и регулирующим гликолиз, служит гексокиназная реакция.

В пользу гипотезы о главной роли торможения гликолиза барбитуратами как причины угнетения газообмена говорят исследования, показавшие уменьшение скорости утилизации глюкозы мозгом in vivo [94, 96, 106, 163] и in vitro [178], и работы, посвящённые ферментам гликолиза. Найдено угнетение гексокиназной активности перфузируемого головного мозга тиопенталом в концентрации 0,15 мМ [94]. Эти же авторы показали конкурентное ингибирование фосфофруктокиназной активности тиопенталом в головном мозгу грызунов in vivo (тиопентал вводили в дозах, вызывающих кому: крысам - 80 мг/кг, мышам - 100 мг/кг, морским свинкам - 32 мг/кг); при этом активность гексокиназы и пируваткиназы не изменялась [95].

При введении крысам барбитала натрия в дозе 480 мг/кг, вызывающей гибель в среднем через 2,5 ч, сумма концентраций лактата и пирувата - конечных продуктов гликолиза - снизилась в 1,85 раза по сравнению с интактными животными [21]. Однако в артериальной крови людей, отравленных барбитуратами короткого действия, концентрация лактата оставалась нормальной [170].

Хотя нарушение гликолиза может объяснять наблюдаемые проявления комы (гипофункцию ЦНС, снижение основного обмена), гипотеза о лимитирующей роли угнетения гликолиза требует проверки, так как при коме, вызванной барбитуратами, экзогенные глюкоза [149, 160], пируват [149] и лактат [160] не уменьшают продолжительность комы и не влияют на выживаемость крыс.

1.3.2 β-окисление жирных кислот

Катаболизм липидов в клетке начинается с экзогенных свободных жирных кислот или с эндогенных триацилглицеролов. В результате полного гидролиза триацилглицеролов образуются глицерин и свободные жирные кислоты. Глицерин затем либо выводится из клетки для использования в другом месте (например, в печени), либо метаболизируется in situ - в процессах гликолиза или глюконеогенеза. Свободные жирные кислоты служат основным источником восстановительных эквивалентов при биологическом окислении липидов. Их распад начинается в цитозоле с активации -процесса, в котором они превращаются в ацилпроизводные кофермента А при участии ацил-КоА-синтетазы [36]. Перенос ацилпроизводных кофермента А через внутреннюю митохондриальную мембрану происходит только в присутствии и с участием карнитина [168]. В матриксе митохондрий окисление жирных кислот осуществляется по спирали β-окисления, на каждом витке которой от карбоксильного конца молекулы отщепляются в форме ацетил-КоА (который затем окисляется в цикле Кребса) по два углеродных атома. Этот процесс состоит из четырёх последовательных этапов, катализируемых ФАД⁺-зависимой дегидрогеназой, гидратазой, НАД⁺-зависимой дегидрогеназой и ацетил-КоА-ацетилтрансферазой [36]. Процесс β-окисления регулируется на уровне реакций, катализируемых дегидрогеназами; из них более важны в регуляторном отношении реакции, идущие с участием НАД⁺ [168].

Если барбитураты обладают способностью влиять на энергетический обмен, угнетая окисление жирных кислот, это должно вызывать изменения и в обмене углеводов в виде угнетения глюконеогенеза и активации гликолиза [32]. Однако этого не происходит (раздел 1.3.1). Кроме того, введение любого их известных ингибиторов β-окисления жирных кислот млекопитающим вызывает гипогликемию, а большинство из них увеличивают содержание свободных жирных кислот в крови [29]. Так как после введения барбитуратов концентрация глюкозы в крови возрастает [166], а экзогенная глюкоза не приводит к выведению больных из комы или уменьшению летальности [149, 160], можно отказаться от поисков лимитирующего звена энергетического обмена при коме в липидном обмене.

1.3.3 Перенос восстановительных эквивалентов через митохондриальные мембраны

Митохондриальная мембрана непроницаема для НАД×Н₂, и поэтому во всех клетках, генерирующих НАД×Н₂ в цитозоле, должны действовать челночные механизмы, переносящие водород в митохондрии и тем самым обеспечивающие поступление восстановительных эквивалентов в дыхательную цепь. В тканях млекопитающих выявлены два таких механизма. Один из них - малат-аспартатный механизм - включает: (1) цитозольную и митохондриальную формы аспартат-аминотрансферазы и (2) по меньшей мере два мембранных переносчика (один из них переносит внутрь митохондрии малат в обмен на a-кетоглутарат, а другой - глутамат в обмен на аспартат).

Системы транспорта малата, a-кетоглутарата и глутамата могут обеспечить перенос этих соединений в обоих направлениях, не требуя значительных затрат энергии; однако транспорт аспартата осуществляет энергозависимая система, переносящая восстановительные эквиваленты против градиента НАД×Н₂, поскольку соотношение  внутри митохондрии сдвинуто в сторону бóльшего содержания восстановленной формы [175].

Второй механизм переноса НАД×Н₂ в митохондрии - a-глицеролфосфатный цикл - несколько проще малат-аспартатного. В глицеролфосфатном цикле дигидроксиацетонфосфат восстанавливается цитозольным НАД×Н₂ до a-глицеролфосфата в реакции, катализируемой цитозольной a-глицеролфосфатдегидрогеназой. Окисление a-глицеролфосфата происходит в присутствии другого фермента - ФАД⁺-зависимой a-глицеролфосфатдегидрогеназы, находящейся во внутренней мембране митохондрий. Перенос электронов на кислород в этой системе, так же как и во всех других реакциях, идущих с участием ФАД⁺, осуществляется в обход первого участка дыхательной цепи, в котором может происходить генерация АТФ.

Таким образом, использование любого из челночных механизмов снижает выход АТФ (а значит, и уменьшает показатель “Р/О” - отношение поглощённого неорганического фосфата к поглощённому кислороду) при окислении цитозольного НАД×Н₂ по сравнению с окислением митохондриального НАД×Н₂ [36, 77].

Известно, что тиопентал ингибирует транспорт аминокислот-нейротрансмиттеров (ГАМК, глутамата, аспартата и др.) через синаптосомальные мембраны [145]. Если подобное угнетение происходит и на митохондриальных мембранах, возможно нарушение работы малат-аспартатного челночного механизма. Однако, против этого свидетельствует уменьшение отношения “Р/О” с 1,0 до 0,7 в ткани головного мозга крыс при интоксикации фенобарбиталом в дозе 100 мг/кг [57].

Кроме того, повышение концентрации НАД×Н₂ в цитоплазме, которое должно последовать за нарушением работы рассматриваемых челночных механизмов, привело бы к росту отношения концентраций лактата и пирувата [22]. Однако показано уменьшение соотношения  в крови крыс через 1 и 2 ч после введения им барбитала натрия в дозе 480 мг/кг в 2,2 и 2,6 раза, соответственно [21]. Поэтому нарушение работы механизмов переноса восстановительных эквивалентов цитоплазматического происхождения при коме, вызванной барбитуратами, представляется маловероятным.

1.3.4 Цикл трикарбоновых кислот Кребса и шунт g-аминомасляной кислоты Робертса

Цикл трикарбоновых кислот Кребса (ЦК) занимает центральное место в метаболизме клетки: в нём завершаются процессы полного окисления углеводов, белков и жиров.

Образовавшийся в результате окислительного декарбоксилирования пирувата или b-окисления жирных кислот ацетил-КоА, конденсируясь в митохондриях с оксалоацетатом, вступает в ЦК. Данный цикл состоит из восьми последовательных реакций, протекающих в матриксе митохондрий. За один оборот цикла происходит полное окисление одой молекулы ацетил-КоА, регенерируется оксалоацетат, образуется молекула ГТФ (за счёт субстратного фосфорилирования), а в дегидрогеназных реакциях 3 молекулы НАД⁺ и одна ФАД восстанавливаются до НАД×Н₂ и ФАД×Н₂, соответственно [36, 77].

Если рассматривать этот цикл изолированно, важнейшей особенностью окажется то, что ацетильные остатки распадаются в нём без какого-либо изменения количеств промежуточных продуктов. Таким образом, этот процесс носит циклический и каталитический характер - промежуточные вещества в нём не накапливаются и не расходуются. Отдельно взятый ЦК можно рассматривать как “суперфермент”, катализирующий расщепление ацетил-КоА [77].

Скорость ЦК может регулироваться активностью любого из трёх ферментов - цитратсинтазы, изоцитратдегидрогеназы и a-кетоглутаратдегидрогеназы. Однако реально их активность лимитирована концентрациями субстратов - оксалоацетата, изоцитрата и a-кетоглутарата [77].

ЦК выполняет две функции, участвуя как в катаболизме веществ, так и в образовании различных предшественников, необходимых для процессов анаболизма. В частности, два промежуточных продукта этого цикла - a-кетоглутарат и оксалоацетат - служат предшественниками, соответственно, глутамата и аспартата, которые образуются из них путём трансаминирования или аминирования. Цитрат тоже может выводиться из ЦК и использоваться для синтеза внемитохондриального ацетил-КоА (материала для построения жирных кислот) при участии АТФ-цитрат-лиазы. Сукцинил-КоА может выводиться из ЦК и затем использоваться в биосинтезе гема.

В случае интенсивного отбора промежуточных продуктов ЦК для нужд анаболизма их может не хватать для выполнения циклом его энергетических функций. Эта проблема решается благодаря анаплеротическим реакциям - процессам, восполняющим убыль интермедиатов. Важнейшими из таких реакций у млекопитающих являются реакции карбоксилирования пирувата. Интермедиаты могут также образовываться из глутамата и аспартата при их трансаминировании с пируватом.

О возможности нарушений протекания реакций ЦК при интоксикации барбитуратами говорят следующие наблюдения. Во время анестезии собак пентобарбиталом обнаружено увеличение концентрации цитрата и уменьшение содержания других интермедиатов ЦК в тканях головного мозга, что может свидетельствовать о нарушении метаболического пути между цитратом и a-кетоглутаратом [140].

Пентобарбитал дозозависимо уменьшает окисление глутамата в культуре астроцитов, но не препятствует образованию из него глутамина [178]. Глутамат дезаминируется в a-кетоглутарат, который затем окисляется в ЦК [148], поэтому нарушение окисления глутамата может быть связано с угнетением какого-либо из ферментов ЦК.

При моделировании постгепатэктомической комы у собак отмечено, что концентрации интермедиатов ЦК при определении в головном мозгу значительно меньше нормальных. Однако такое же снижение наблюдалось и у анестезированных, но не оперированных животных [179]. Это может быть объяснено усилением процессов отвлечения или угнетением образования интермедиатов ЦК у животных в результате изменений метаболизма, обусловленных состоянием наркоза.

На основании изложенных фактов можно предположить тормозящее влияние барбитуратов на протекание реакций ЦК. Возможны как ингибирование какого-либо из ферментов цикла, так и истощение пула его интермедиатов как причины угнетения энергетического обмена барбитуратами.

В клетках ЦНС a-кетоглутарат и глутамат превращаются в сукцинат не только с помощью a-кетоглутаратдегидрогеназы, но и в шунте g-аминомасляной кислоты (ГАМК) Робертса. Шунт Робертса представляет собой четыре последовательные обратимые реакции, в которых (1) a-кетоглутарат аминирируется в глутамат, (2) глутамат декарбоксилирутся в ГАМК, (3) ГАМК трансаминируется с a-кетоглутаратом с образованием янтарного полуальдегида и глутамата, (4) янтарный полуальдегид окисляется в сукцинат [20]. В случае нарушения функций a-кетоглутаратдегидрогеназого комплекса шунт Робертса способен частично их компенсировать: в тканях головного мозга содержание ГАМК (2,5 мМ) лишь в 4-5 раз меньше содержания глутамата (11,5 мМ) [87]. В мировой литературе данных о влиянии барбитуратов на ферменты шунта Робертса нами не найдено, хотя известно, что содержание ГАМК в нервной ткани под влиянием барбитуратов может оставаться постоянным [167] или изменяться как в бóльшую [60], так и в меньшую [89, 92] стороны.

1.4 Влияние барбитуратов на перенос электронов в дыхательной цепи и сопряжённое с ним фосфорилирование

“Дыхательная цепь - это своего рода силовая станция митохондрий, преобразующая энергию дыхания в энергию фосфатных связей, а также в механическую, химическую и осмотическую энергию” [35]. Дыхательная (электрон-транспортная) цепь (ДЦ) - полиферментная система, акцептирующая электроны от различных дегидрогеназ ЦК, цикла окисления жирных кислот и гликолиза. Полная последовательность реакций дыхательной цепи, начиная от НАД×Н₂ и заканчивая кислородом, представлена на рисунке 2.

В ДЦ выявлено три участка, реакции каждого из которых выводят по паре протонов через митохондриальные мембраны в цитозоль. Затем каждая пара протонов, проходя по градиенту концентрации в матрикс митохондрии через АТФазу, даёт энергию для фосфорилирования одной молекулы АДФ с образованием АТФ.

Рисунок 2. Клеточное дыхание и окислительное фосфорилирование

Электроны от различных субстратов передаются НАД⁺, восстанавливая его до НАД×Н₂, а затем при участии флавопротеина ФП₁, входящего в состав НАД×Н₂-дегидрогеназного комплекса, переносятся в ДЦ. В тех случаях, когда окисление субстрата катализирует флавин-зависимая дегидрогеназа (например, сукцинатдегидрогеназа), электроны поступают прямо в ДЦ на уровне кофермента Q. Важно отметить, что от места поступления электронов в ДЦ зависит энергетический выход (в виде АТФ) реакций окисления того или иного субстрата. Электроны, поступающие от НАД×Н₂, проходят через все участки ДЦ, где может происходить образование АТФ; если же их переносчиком служит ФАД×Н₂, они минуют первый из этих участков [66].

Работа дыхательной цепи может быть нарушена некоторыми веществами, названными специфическими ингибиторами. Эти агенты делят на три группы [35]:

(1) ингибиторы переноса электронов - цианид, амитал (барбамил), антимицин А, британский антилюизит, 2-гептил-4-оксихинолин-N-оксид, ротенон и др.

(2) истинные разобщающие агенты (под влиянием этих веществ поток протонов по градиенту концентраций внутрь митохондрий не сопровождается ресинтезом АТФ; скорость переноса электронов при этом не изменяется) - 2,4-динитрофенол, дикумарол, грамицидин D, жирные кислоты с длинной цепью, арсенат и др.

(3)ингибиторы фосфорилирующего окисления. Эти соединения подавляют сопряжённый с фосфорилированием перенос электронов в интактных митохондриях, но не подавляют нефосфорилирующий перенос электронов. К их числу относятся олигомицин, гуанидин, триэтилолово, азид натрия и др.

Барбитураты обладают некоторыми свойствами, присущими описанным ингибиторам дыхательной цепи [18], что может влиять на энергопродукцию при барбитуратной коме.

Производные барбитуровой кислоты in vitro значимо уменьшают дыхание мозговых тканей лишь в концентрациях, превышающих 10^-3 М [112]. Ernster L. с соавт. показали, что амитал в разбавленном растворе (2×10^-3 М) полностью и специфично ингибирует процесс реоксидации НАД×Н₂ в НАД⁺ в дыхательной цепи митохондрий (цит. по [1]). Однако концентрации депрессанта, необходимые для подавления дыхания in vitro, всегда больше тех, которые могут быть достигнуты при анестезии в клинике. Гексенал, введённый в организм человека в высшей разовой дозе - 1 г [47], при условии равномерного распределения в организме, обеспечит тканевую концентрацию около 6,5×10^-5 М; гибель могут вызвать барбитураты в дозах, в десять раз больших терапевтических [42], значит и тканевые концентрации при отравлении могут быть на порядок больше, то есть около 6,5×10^-4 М. Из этого следует, что вызванное барбитуратом угнетение клеточного дыхания является скорее следствием уменьшения нервной активности, чем его причиной [1]. Однако в пользу гипотезы об угнетении барбитуратами НАД×Н₂-дегидрогеназы может свидетельствовать тот факт, что в ряде исследований введение экзогенного сукцината (но не субстратов, окисляемых НАД-зависимо) уменьшало продолжительность барбитуратной комы у крыс [149] и летальность крыс и людей [160].

В митохондриях печени и мозга оксибарбитураты угнетают аэробное окисление углеводородов, но не разобщают окисление и фосфорилирование; тиобарбитураты, кроме того, разобщают эти процессы; разобщающему действию тиобарбитуратов сопутствует их способность активировать АТФазу [88]. В опытах на собаках, анестезированных тиопенталом в дозе 177 мг/кг, показано, что тиопентал не разобщает окисление и фосфорилирование в головном мозгу [136].

В свете представленных данных предположение о нарушении нормальной работы дыхательной цепи при коме, вызванной барбитуратами, представляется обоснованным и требует проверки.

1.5 Периферические эффекты барбитуратов и возможный характер их влияния на энергетический обмен в организме

“Едва ли может быть совпадением, что эффективные наркотики оказывают влияние на множество биологических систем. Вероятно, для угнетения деятельности такой сложной системы, как головной мозг, необходимо подавление ряда весьма различных процессов, в том числе и некоторых процессов, протекающих вне мозга…” [45]. Эту точку зрения подтверждает отсутствие наркотического эффекта при введении людям гексенала в бедренную и гексобаритона в сонную артерию в дозах, уже через несколько секунд вызывающих наркотический сон при внутривенном введении этих барбитуратов [15].

Известно, что амёбы в разбавленном растворе барбитуратов “наркотизируются” - утрачивают чувствительность к внешним раздражителям [1]. Так как у одноклеточных животных нет нервной системы, но депрессанты на них действуют, не исключена возможность влияния барбитуратов на другие клетки, помимо нейронов. Действительно, показано нарушение тиопентоном транспорта глюкозы и фосфата через мембрану эритроцитов человека [152]. При тиопенталовом наркозе продемонстрировано угнетение секреции инсулина [166], ингибирование синтетазы оксида азота (II) в аорте крыс [102]. Пентобарбитал увеличивает активность митохондриальной аденозиндифосфорибозилтрансферазы глиальных клеток на 30 % [133].

Барбитураты не считаются гепатотоксичными веществами [26], однако это не исключает возможности их обратимого влияния на функцию печени [113, 118]. При некоторых экстремальных состояниях (геморрагический шок [86, 130], шок, вызванный пентобарбиталом [125], гипоксия [101], сепсис [134, 180]) отмечено нарушение обезвреживания аммиака с ростом его концентрации в крови. При “шоковой печени”, осложняющей течение ожогов, травм, отравлений, состояний после переливания несовместимой крови, концентрация аммиака в крови может повышаться с 11,6 мкМ (в норме) до 174 мкМ [78].

Обезвреживание аммиака у млекопитающих путём его связывания в мочевину в слизистой оболочке толстой кишки и в печени требует присутствия некоторых аминокислот - орнитина, цитруллина или аргинина. В ходе протекания реакций синтеза 1 молекулы мочевины расходуется энергия гидролиза трёх молекул АТФ, но, так как одна из них гидролизуется до АМФ и пирофосфата, реально “цена” обезвреживания аммиака составляет 2 моль АТФ на 1 моль NH₃ [36, 77]. Для синтеза мочевины в печени использются глутамин (образованный из аммония в клетках других органов), а также свободный аммиак NH₃ и его протонированный катион - аммоний NH₄⁺, попавшие в кровь воротной вены из просвета кишечника [99]. Способность печени улавливать аммиак из крови, притекающей от кишечника, весьма значительна: у крыс концентрация аммиака в печёночных венах в 2 раза [107], а у коров - в 8-12 раз [138] меньше, чем в воротной вене. О том, насколько аммиак-обезвреживающая функция печени и слизистой оболочки толстой кишки изменяется при введении организма в барбитуратную кому, имеющиеся в литературе данные судить не позволяют.

Поскольку аммиак, образующийся в кишечнике, имеет, в значительной мере, микробное происхождение, представляют интерес данные о влиянии барбитуратов на условия жизнедеятельности микробов в организме. Барбитуратный наркоз модифицирует различные реакции организма, обеспечивающие противомикробный иммунитет. Так, тиопентон in vitro в концентрациях, достигаемых при анестезии, уменьшает на 50 % поляризацию нейтрофилов [142], угнетает адгезию, хемотаксис, фагоцитоз и killing-функцию полиморфноядерных лейкоцитов [155]. Тиопентал натрия in vitro в концентрации 20 мг/л ослабляет “оксидативный взрыв” нейтрофилов и моноцитов на 59 и 45 %, соответственно [119]. Показано уменьшение содержания лейкоцитов в периферической крови через несколько секунд после введения барбитуратов, прямо пропорциональное их дозе [15]. Приём человеком фенобарбитона даже в дозе 1,5 мг/кг ведёт к угнетению индуцированной бласт-трансформации лимфоцитов [147]. Всё это приводит, в частности, к замедлению элиминации Escherichia coli из крови in vitro [119]. У больных, которых лечили с применением барбитуратной комы, отмечалась лейкопения (у четверти пациентов - агранулоцитоз и супрессия костного мозга) [162], частота оппортунистических инфекций, в том числе пневмоний, вызванных грам-отрицательными бактериями возрастала двукратно [153, 162].

Тиопентон и пентобарбитон полностью останавливают перистальтику подвздошной кишки морской свинки in vitro [120], а пентобарбитон в дозах 50-150 мг/кг угнетает перистальтику желудка и кишечника крыс in vivo [123], тиопентал в дозе 7,7 мг/кг угнетает перистальтику кишечника лошадей [132]. В сочетании с возможным нарушением противомикробного иммунитета это может привести к увеличению образования аммиака в кишечнике: образование аммиака в содержимом кишечника может интенсифицироваться в течение нескольких минут и не требует присутствия живых бактерий [171]. Кроме того, несмотря на снижение сердечного выброса, при коме, вызванной тиопенталом, кишечный кровоток возрастает [173], что может способствовать проникновению аммиака в кровь из просвета кишечника.

Таким образом, барбитуратная кома может сопровождаться возникновением синергичесих факторов, направленных на рост содержания аммиака в крови: повышение его продукции в кишечнике, увеличение возможности диффузии из кишечного содержимого в кровь и ограничение способности кишечника и печени обезвреживать аммиак. Поэтому определение показателей, характеризующих продукцию и обезвреживание аммиака в организме (концентрация аммиака и мочевины в крови, экскреция аммиака с выдыхаемым воздухом) необходимо для расширения наших представлений о влиянии барбитуратов в коматогенных дозах на энергетический обмен.

1.6 Постановка задач исследования

Как следует из приведённых данных, снижение энергетических потребностей организма при интоксикации барбитуратами является твёрдо установленным фактом. Однако возможность нарушений энергетического обмена, ограничивающих его максимальную мощность, также не исключается.

Вопрос о соотношении энергетических потребностей и возможностей организма при барбитуратной коме специально не изучался. Однако нарушения ряда энергозависимых функций (поддержания постоянной температуры тела, внешнего дыхания, ритмической активности желудочно-кишечного тракта, реакций клеточного иммунитета) и, наконец, сам факт высокой летальности при барбитуратной коме, свидетельствуют о высокой вероятности существенных ограничений в системе энергетического обеспечения организма.

Так как при условии сохранении ритмичного дыхания или проведения ИВЛ доставка кислорода к тканям барбитуратами, по-видимому, не нарушается [111, 170], а артерио-венозная разница по кислороду уменьшается [146, 170], причины возможных нарушений энергетического обмена имеют, вероятно, тканевые механизмы.

Данные о вызываемых барбитуратами нарушениях транспорта кислорода [37, 38, 39] и тканевого метаболизма [6, 21, 57] не позволяют судить о роли этих нарушений в патогенезе барбитуратной комы. Большинство работ, посвященных влиянию барбитуратов на тканевое звено энергетического обмена, выполнены in vitro и характеризуют прямое действие этих веществ на метаболизм исследуемых тканей и клеток (практически всегда - нервных). При этом концентрации барбитуратов, вызывающие значимые биоэнергетические нарушения, как правило, существенно выше тех, которые могут создаваться в тканях при моделировании барбитуратной комы.

Влияние индуцированных введением барбитуратов эндогенных факторов, способных изменять энергетический обмен нервной ткани и организма в целом, в таких работах учесть невозможно. Поэтому возврат к изучению влияния барбитуратов на энергетический обмен целостного организма представляется объективно необходимым для совершенствования лечения барбитуратной комы.

Практически важным, но всё ещё недостаточно изученным, вопросом является последовательность смены лимитирующих факторов по мере углубления депрессии газообмена при барбитуратном наркозе. Требуют уточнения условия, при которых лимитирующую роль играет функциональная активность клеток и тканей организма, а также условия, при которых потребление кислорода организмом лимитируется его массопереносом. Учитывая значение, которое кислород-зависимое окисление имеет для теплопродукции, эти сведения необходимы для обоснования предложений по коррекции температуры тела при барбитуратной коме.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Экспериментальные животные и моделирование барбитуратной комы

Исследование проведено на 920 самках крыс-альбиносов массой 150-200 г, приобретённых в питомнике “Рапполово” АМН РФ. Животных содержали в виварии кафедры военной токсикологии и медицинской защиты Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова в пластмассовых клетках по 6 голов при температуре воздухе 20-22 ⁰С, естественном освещении, на подстилках из древесных стружек. Рацион животных соответствовал приказу МО СССР № 245 от 1982 г. и приказу МЗ СССР № 1179 от 1983 г. Кормление осуществлялось ad libitum, в первой половине дня. В течение суток перед использованием в эксперименте крыс не кормили. Для маркировки животных использовали спиртовой раствор пикриновой кислоты.

Животных распределяли на экспериментальные группы случайно; контрольная и экспериментальные группы участвовали в опыте одновременно.

Барбитуратную кому моделировали внутрибрюшинным введением тиопентала или амитала натрия (ТН, АН) в дозах 75 или 100 мг/кг, соответственно.

2.2 Дизайн исследования

Для решения задач диссертационного исследования (стр. 11) в условиях моделирования барбитуратной комы изучали:

параметры внешнего дыхания;

влияние стимулятора ЦНС (стрихнина) на потребление кислорода организмом;

влияние содержания кислорода во вдыхаемом воздухе на потребление кислорода организмом;

влияние глюкозы, карбоновых кислот или глутамата на потребление кислорода организмом и выживаемость животных;

влияние дозы и кратности введения сукцината натрия (СН) на потребление кислорода организмом;

влияние малоната натрия на потребление кислорода организмом и на эффект СН;

влияние СН на динамику охлаждения тела;

содержание биоэнергетических субстратов (лимонной кислоты - в крови и головном мозгу, пировиноградной кислоты - в крови);

содержание аммиака и мочевины в крови и экскрецию аммиака с выдыхаемым воздухом;

влияние ацетата аммония (АА) на потребление кислорода организмом.

Схема выполнения 11 перечисленных экспериментов представлена ниже.

Параметры внешнего дыхания определяли до и каждые 0,5 ч в течение 2 ч после введения ТН. Частоту дыхательных движений (ЧДД), дыхательный объём (ДО), МОД и потребление кислорода организмом измеряли в опытной и контрольной группах (каждая включала по 11 животных). Контрольные и опытные животные получали хлорид или сукцинат натрия, соответственно, через 0,5 ч после введения ТН.

Для изучения влияния стрихнина на потребление кислорода организмом у крыс определяли исходную интенсивность потребления кислорода, вводили им ТН в дозах 31,6 ¸ 75,0 мг/кг или (в контроле) хлорид натрия; через 30 мин опытным животным вводили стрихнина нитрат (0,5 мг/кг) и в обеих группах определяли потребление кислорода в течение 40 мин. Количество животных в каждой группе составляло 16 (по 4 на каждую дозу ТН).

Влияние содержания кислорода во вдыхаемом воздухе на потребление кислорода организмом определяли в течение 70 мин после введения ТН в интервале доз 31,6 ¸ 75,0 мг/кг. После измерения исходной интенсивности потребления кислорода и введения ТН крыс контрольной группы помещали в атмосферу чистого кислорода, животных опытной группы оставались на воздухе. Измерения повторяли каждые 10 мин в соответствующей газовой среде. Количество животных в группах было 4 при каждой из доз ТН в диапазоне 31,6 ¸ 63,1 мг/кг или 8 при дозе ТН 75,0 мг/кг.

Для исследования влияния глюкозы, карбоновых кислот или глутамата на потребление организмом кислорода и выживаемость при коме, вызванной ТН, выполнили 8 опытов. В каждом из них животные были распределены на 3-4 группы, из которых первая получала хлорид натрия, вторая - СН, а каждая другая - другие вещества или их комбинации. Каждый препарат вводили через 0,5 ч после определения исходного уровня интенсивности потребления кислорода организмом и введения ТН. Количество крыс в контрольной и опытных группах одного эксперимента было равным: 11 - для цитрата или бензоата, 10 - для a-кетоглутарата или пирувата, 8 - для дыхания чистым кислородом или его комбинации с сукцинатом, 6 - для диметилсукцината, малата, глутамата с пиридоксином или без него, никотиновой кислоты, ацетата с сукцинатом или без него, 4 - для глюкозы с инсулином или без него.

Для изучения дозовой зависимости влияния СН на потребление кислорода крысами провели два опыта. В первом испытывали дозы СН 1 и 5 ммоль/кг, во втором - 5 и 10 ммоль/кг. Каждой опытной группе соответствовала контрольная, крысы из которой получали хлорид натрия в эквивалентных по натрию количествах. Препараты вводили через 0,5 ч после ТН. Интенсивность потребления кислорода определяли до (исходный уровень) и каждые 0,5 ч в течение 3 ч после введения ТН. В каждой группе было 8 животных.

Для выявления влияния кратности введения сукцината натрия на газообмен и устойчивость к ТН или АН экспериментальных животных, после измерения исходной интенсивности потребления кислорода и введения барбитурата контрольным животным вводили хлорид натрия через 30, 60, 90, 120, 150 и 180 мин, а крысам, входившим в опытные группы, - СН через 30 мин и хлорид натрия через 60, 90, 120, 150 и 180 мин или сукцинат натрия через 30, 60, 90, 120, 150 и 180 мин после введения барбитурата. Измерение потребления кислорода проводилось в течение 2,5 ч после введения барбитурата. Количество животных каждой группы в опытах с ТН составляло 7, в опытах с АН - 5.

Влияние малоната натрия на потребление кислорода крысами и на эффект СН изучали, случайно распределив 44крысы на 4 равные группы; всем крысам вводили ТН, через 0,5 ч после него - хлорид (контроль) или сукцинат и (или) малонат натрия. Потребление кислорода определяли до (исходный уровень) и каждые 0,5 ч в течение 3 ч после введения ТН.

Влияние СН на динамику охлаждения тела при барбитуратной коме изучали, измеряя ректальную и подкожную температуру до и через 3 ч после введения ТН. Животные контрольной и опытной групп (каждая включала 23 крысы) получали хлорид или сукцинат натрия, соответственно, через 0,5 ч после ТН.

Содержание биоэнергетических субстратов в крови и головном мозгу при барбитуратной коме изучали на крысах, по схеме опыта с измерением температуры тела (см. выше). Забор тканей осуществляли после декапитации спустя 0,5, 1 или 3 ч после введения животным ТН.

В крови этих же крыс определяли содержание аммиака, а в крови крыс, забитых спустя 3 ч после введения им ТН, определяли концентрацию мочевины. У крыс, забитых спустя 1 ч после введения ТН, до декапитации определяли экскрецию аммиака в выдыхаемом воздухе.

Влияние АА на потребление кислорода организмом при барбитуратной коме изучали в диапазоне доз АА 0,5 ¸ 8 ммоль/кг. Для каждой дозы АА схема опыта была такой же, как для опыта с малонатом (см. выше), причём вместо малоната вводили АА. Количество животных в группах было 4 при каждой из доз АА в диапазоне 0,5 ¸ 4 ммоль/кг или 7 при дозе АА 8 ммоль/кг.

2.3 Изучение потребления кислорода экспериментальными животными

Интенсивность потребления кислорода организмом определяли закрытым камерным методом в аппарате Regnault [55]. Во время респирометрии животных не фиксировали, они имели возможность свободно перемещаться в горизонтальной плоскости в пределах респирометрической камеры (рисунок 3).

Рисунок 3. Аппарат Regnault для определения интенсивности потребления кислорода.

На столе - респирометрическая камера с крысой.

Для моделирования гипероксии через респирометрическую камеру (объём 900 мл) с крысой пропускали 9000 мл чистого кислорода. Конечное содержание кислорода в камере рассчитывали, используя формулу, приведённую П.В.?Маковецким [46]:

φ_О2 = 100 - 79,5/e^9000/900, %,

где φ_О2 - конечная объёмная доля кислорода в камере, 100 - объёмная доля кислорода в чистом кислороде, 79,5 - объёмная доля других, кроме кислорода, газов в атмосферном воздухе, e - основание натуральных логарифмов, 9000/900 - соотношение объёмов пропускаемого кислорода и респирометрической камеры.

φ_О2=99,996 %, что позволило рассматривать газовую среду в респирометрической камера после пропускания чистого кислорода как практически состоящую из чистого кислорода.

2.4 Изучение параметров внешнего дыхания у экспериментальных животных

Для оценки показателей внешнего дыхания - МОД, ЧДД и ДО на фоне наркоза использовали устройство для изучения лёгочной вентиляции (ЛВ) у крыс.

Принцип действия устройства основан на поступлении воды в респирометрическую бюретку за счёт разрежения, создаваемого животным во время вдоха. Устройство, схема которого представлена на рисунке 4, состояло из маски с увлажнённым замшевым уплотнителем, клапанной коробки с двумя шариковыми клапанами и респирометрической бюретки. Бюретка соединена с сифонным модулем, заполненным водой. Гидростатическое давление на уровне соединения сифонного модуля с бюреткой равно давлению воздуха в бюретке, которое, в свою очередь, уравновешено с атмосферным давлением, благодаря чему в отсутствие дыхания животного вода в бюретку не поступает.

При вдохе в подмасочном пространстве создаётся разрежение, нижний клапан (клапан вдоха) открывается, разрежение распространяется на респирометрическую бюретку, в которую из сифонного модуля поступает подкрашенная вода. Объём воды, поступившей в бюретку за минуту, соответствует величине ЛВ за 1 мин, а число поступлений - величине ЧДД. Выдох осуществляется через верхний клапан (клапан выдоха) в атмосферу.

Для расчёта МОД величину ЛВ за 1 мин пересчитывали на массу тела животного и выражали в мл воздуха на кг массы тела в мин. Величину ДО рассчитывали путём деления величины МОД на величину ЧДД.

Рисунок 4. Схема устройства для изучения лёгочной вентиляции у крыс.

1 - наркотизированная крыса;

- маска;

- уплотнитель;

- клапанная коробка;

- респирометрическая бюретка.

Стрелкой указано направление движения воды, поступающей из сифонного модуля в бюретку при вдохе.

Ритмичность дыхательных движений оценивали путём визуального наблюдения, а также путём сравнения результатов определений ЧДД у одного и того же животного с интервалом 1 мин.

2.5 Изучение изменений температуры тела при барбитуратной коме

Ректальную и подкожную температуру крыс измеряли ртутным термометром с ценой деления 0,1 °С. Для измерения ректальной температуры резервуар термометра погружали на 3 см в прямую кишку крысы. Для измерения подкожной температуры крысы делали разрез кожи спины длиной 1 см на уровне задних рёбер перпендикулярно оси позвоночного столба и помещали резервуар термометра под кожу на 3 см в краниальном направлении.

2.6 Химическое исследование крови, выдыхаемого воздуха и гомогената головного мозга

Для определения содержания лимонной кислоты в головном мозгу его помещали в охлаждённый стеклянный шприц и экструдировали в 20 % раствор трихлоруксусной кислоты. Для химического исследования использовали безбелковый фильтрат мозга или крови.

Содержание лимонной кислоты в крови и головном мозгу определяли по цветной реакции с уксусным ангидридом и пиридином [151].

Концентрацию пировиноградной кислоты в крови определяли колориметрическим методом в реакции с 2,4-динитрофенилгидразином по Фридеману и Хаугену [62].

Экскрецию аммиака с выдыхаемым воздухом рассчитывали по его накоплению в поглотителе (2 мл 0,01 н. H₂SO₄). Аммиак определяли титрометрически в присутствии индикатора Ташира [117, 156].

Концентрацию аммиака и аммония (далее обозначаемую как концентрация аммиака) в крови определяли микродиффузионным методом Конвея с последующим обратным ацидометрическим титрованием [63].

Содержание мочевины в крови определяли гипобромитным методом в аппарате Коварского [63].

2.7 Статистическая оценка результатов исследования

Оценка значимости различий среднегрупповых величин.

Значимость межгрупповых различий градуальных показателей оценивали с помощью t-критерия Стьюдента для средних арифметических [61], U-критерия Вилкоксона-Манна-Уитни, критерия Вилкоксона-Вилкокс и критерия знаков [117].

Оценка значимости межгрупповых различий выживаемости.

Для оценки значимости межгрупповых различий выживаемости пользовались точным методом Фишера [16].

Оценка связи между измерявшимися признаками.

В тех случаях, когда имелись основания полагать, что связь между измерявшимися признаками могла быть аппроксимирована линейной функцией, для оценки связи между признаками применяли коэффициент корреляции r [61].

Оценка защитного эффекта препаратов.

Для выявления защитного действия препаратов при интоксикации ТН оценивали в группах среднюю продолжительности жизни [8] и определяли скорость наступления гибели методом Прозоровского [59]. Полученные величины сравнивали с помощью t-критерия Стьюдента.

Оценка значимости межгрупповых различий средней смертельной дозы.

Для определения средней смертельной дозы и её ошибки пользовались методом пробит-анализа Литчфилда-Вилкоксона [7].

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Разработка экспериментальных моделей

3.1.1 Выбор вида барбитуратов

Барбитураты (производные барбитуровой кислоты) и тиобарбитураты (производные тиобарбитуровой кислоты), несмотря на сходство механизмов действия, имеют различия как по продолжительности вызываемого ими сна, так и по характеру биотрансформации. Использовать для моделирования комы препараты длительного действия представлялось нецелесообразным, поскольку это удлиняло бы интервал времени, в которое пребывающие в коме животные недоступны для наблюдения и обследования. В связи с этим для моделирования барбитуратной комы выбрали ТН - производное тиобарбитуровой кислоты, средство для неингаляционного наркоза короткого действия - и АН (барбамил) - производное барбитуровой кислоты, снотворное средство короткого действия.

3.1.2 Выбор дозы барбитуратов

Для моделирования барбитуратной комы предварительно оценивали действие ТН, вводимого в нескольких дозах (от 0,42 до 1,00 ЛД₅₀), на рефлексы экспериментальных животных, на продолжительность их пребывания в боковом положении, на ритм внешнего дыхания и на летальность.

Полученные данные (таблица 1) позволили сделать вывод о качественном отличии состояния, возникающего при введении животным ТН в дозе ЛД₅₀, от состояний, возникающих после введении ТН в дозах 0,42 ¸ 0,84 ЛД₅₀. После введения ТН в дозе 75 мг/кг угасали все соматические рефлексы, за исключением роговичного, гибель наступала у 50 ± 25 % животных. При интоксикации меньшими дозами ТН сохранялась двигательная реакция животных на звук и болевые раздражения. Случаи гибели были единичными (< 10 %). Независимо от дозы ТН, гибели всегда предшествовало нарушение ритма дыхания - оно становилось периодическим, напоминая дыхание Чейн-Стокса.

Таблица 1. Характеристика доз тиопентала натрия, применявшихся для моделирования острой интоксикации барбитуратами

Доза ТН, мг/кг	Доля от ЛД50	Визуально наблюдавшиеся проявления интоксикации
31,6	0,42	Боковое положение со 2¸5 по 20 ± 3 мин после введения ТН; дыхание - ритмичное
39,8	0,53	Боковое положение со 2¸5 по 125 ± 41 мин после введения ТН; дыхание - ритмичное
50,1	0,67	Боковое положение со 2¸5 по 163 ± 32 мин после введения ТН; дыхание - ритмичное
63,1	0,84	Боковое положение со 2¸5 по 330 ± 127 мин после введения ТН; единичные случаи гибели в первые 3 ч опыта; у животных, впоследствии погибших, дыхание - периодическое
75,0	1,00	Боковое положение с 2¸5 мин. по 10 ± 3 ч после введения ТН; отсутствие соматических рефлексов, кроме роговичного; единичные случаи гибели в первые 3 ч опыта; гибель 50 ± 25 % животных в течение 48 ч после начала опыта; у животных, впоследствии погибших, дыхание - периодическое

Таким образом, состояние животных после введения ТН в дозе 75 мг/кг было идентифицировано как кома. Это позволило выбрать данную дозу ТН для моделирования барбитуратной комы у крыс.

Также оценивали действие АН, вводимого в нескольких дозах. При введении крысам АН в дозе 75 мг/кг наблюдалось боковое положение с 3 ¸ 5 мин по 400 ± 130 мин, сохранялась двигательная реакция на болевое раздражение, случаев гибели в первые двое суток не было. После введения АН в дозе 100 мг/кг крысы находились в боковом положении с 2 ¸ 5 мин по 10 ± 3 ч, у них отсутствовали соматические рефлексы, кроме роговичного, летальность составила 50 ± 20 %. Состояние, вызываемое введением АН в дозе 100 мг/кг, было идентифицировано как кома, что позволило выбрать эту дозу для моделирования барбитуратной комы у крыс.

3.1.3 Выбор показателей, характеризующих тепловое состояние организма при барбитуратной коме

Млекопитающие по сравнению с эктотермными животными таких же размеров имеют на порядок более высокий уровень основного обмена. Это связано с поддержанием температуры тела гомойотермными животными и людьми [77]. Это также объясняет и более интенсивный уровень потребления кислорода. Так как при окислении различных субстратов часть теплоты реакции, которая не запасается в высокоэнергетических связях, составляет не менее 74 %, определив у эндотермного животного температуру тела и интенсивность потребления кислорода, можно оценить его способность преобразовывать энергию химических связей углеводов и липидов в тепло и макроэргические соединения (преимущественно АТФ). Однако температура ядра тела, измеренная, например, в проксимальной части прямой кишки, является функцией не только теплопродукции (косвенно оцениваемой также по интенсивности потребления кислорода), но и теплоотдачи [5]. Чтобы выяснить, связаны ли изменения температуры тела, преимущественно, с изменениями теплопродукции или теплоотдачи, целесообразно также определять и подкожную температуру. Если на фоне действия фармакологического агента температура ядра тела снижается быстрее, чем температура оболочки, можно сделать вывод о возрастании связанной с перераспределением кровотока теплоотдачи как преобладающей причине охлаждения тела. В случае равной или опережающей скорости снижения температуры тепловой оболочки тела преимущественную роль играет уменьшение теплопродукции. Поэтому в качестве показателей, характеризующих тепловое состояние организма при барбитуратной коме, выбрали потребление кислорода организмом, ректальную температуру и подкожную температуру.

3.1.4 Моделирование гипероксии

Для оценки роли систем массопереноса кислорода в развитии феномена снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме сопоставляли вызванные барбитуратом изменения интенсивности потребления кислорода крысами при различном парциальном давлении кислорода во вдыхаемом воздухе. При дыхании чистым кислородом при атмосферном давлении его парциальное давление в альвеолах возрастает в несколько раз по сравнению с дыханием на воздухе [41]. Это даёт основание полагать, что и весь поток кислорода из вдыхаемой газовой смеси к клеткам может возрасти в несколько раз. В случае наличия у какого-либо из звеньев системы массопереноса кислорода лимитирующей роли в процессе потребления кислорода организмом можно ожидать интенсификацию газообмена при гипероксии. Вдыхание чистого кислорода при повышенном барометрическом давлении может сопровождаться неврологическими расстройствами и нарушениями газообмена [48], что препятствует решению поставленной задачи. Поэтому гипероксию моделировали, обеспечивая дыхание животных чистым кислородом при атмосферном давлении.

3.1.5 Моделирование состояния повышенной интенсивности катаболизма

Для оценки роли уменьшения потребности тканей в энергии как одного из предполагаемых механизмов снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме предполагалось использовать состояние повышенной интенсивности катаболизма. При наличии у этого фактора лимитирующей роли стимуляторы катаболизма должны интенсифицировать газообмен как у интактных животных, так и при коме.

Среди стимуляторов ЦНС выделили 3 группы веществ, по-разному влияющих на мозговой кровоток и поглощение кислорода мозгом [76]. Вещества одной группы (бемегрид, коразол, фенамин, мелипрамин) увеличивают мозговой кровоток и интенсифицируют поглощение кислорода мозгом. Вещества другой группы (камфора, кордиамин, ипразид) в большинстве случаев увеличивают кровоснабжение мозга и понижают или не изменяют потребление кислорода мозгом. Корме того, имеются аналептики, которые повышают поглощение кислорода мозгом, не влияя при этом существенно на мозговой кровоток (стрихнин) или оказывая двухфазное действие (кофеин).

Для моделирования состояние повышенной интенсивности катаболизма выбрали стрихнин как фармакологический “зонд”, интенсифицирующий катаболизм интактного мозга без повышения мозгового кровотока.

При введении в стимулирующих дозах стрихнин возбуждает дыхательный центр, что проявляется углублением и учащением дыхательных движений; повышает чувствительность дыхательного центра к углекислоте. Это повышение наблюдается также в случаях, когда функция дыхательного центра угнетена (морфином, хлоралгидратом и т. п.). Под влиянием стрихнина отмечено повешение способности ЦНС к суммации импульсов. Даже малые дозы стрихнина увеличивают газообмен, температура тела возрастает, обмен веществ усиливается [58].

Максимальную мощность энергопродукции в спортивной медицине оценивают, определяя максимальное потребление кислорода, так как потребление кислорода отражает величину энергетического обмена [3, 68]. При увеличении функциональной активности ЦНС потребление кислорода возрастает не только нервной системой, но и другими тканями. Поэтому, исходя из 1 и 2 задач настоящего исследования, стрихнин был выбран для выявления состояния, при котором потребление кислорода организмом лимитировано функциональной активностью ЦНС.

Для выбора дозы стрихнина, интенсифицирующей газообмен у интактных животных, крысам вводили 0,25 или 0,5 или 1 или 1,5 мг/кг. Введение стрихнина в дозе 0,25 мг/кг не модифицировало потребление кислорода, в дозе 0,5 мг/кг - повышало на 15 ± 10 %, а в дозах 1 и 1,5 мг/кг - угнетало потребление кислорода на 10 ± 5 и 20 ± 10 % от исходного уровня, соответственно. Выбрали дозу стрихнина 0,5 мг/кг.

Интенсификация потребления кислорода при введении коматозным крысам стрихнина в дозе 0,5 мг/кг свидетельствовала бы о том, что при барбитуратной коме потребление кислорода лимитируется потребностью тканей в энергии.

3.1.6 Выбор показателей, характеризующих обеспеченность организма субстратами клеточного дыхания

Для оценки возможности того, что потребление кислорода при барбитуратной коме зависит от обеспеченности организма субстратами клеточного дыхания, целесообразно определить концентрацию таких субстратов в крови и в тканях головного мозга. Одним из веществ, подлежащих определению в крови, явилась пировиноградная кислота как один из конечных продуктов анаэробной стадии гликолиза, с одной стороны, и как маркер гипоксии, с другой. В крови и в тканях головного мозга при барбитуратной коме определяли содержание лимонной кислоты - продукта цитратсинтазной реакции, лимитирующей “скорость оборота” ЦК [36] - отражающее величину пула интермедиатов ЦК.

 

.1.7 Моделирование воздействий, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса

Гипотеза о лимитирующем влиянии содержания интермедиатов цикла Кребса в митохондриях на потребление кислорода организмом может быть проверена путём создания их избытка введением извне. Для этого вводимые вещества должны иметь возможность проникать к местам их утилизации и включаться метаболические пути. Можно предположить, что при низкой (лимитирующей потребление кислорода) концентрации интермедиатов ЦК в тканях введение этих веществ извне повлечёт за собой интенсификацию потребления кислорода организмом.

Транспорт интермедиатов ЦК - цитрата, a-кетоглутарата, сукцината, фумарата, малата - через биомембраны клеток различных органов осуществляется специфическими Na⁺-зависимыми переносчиками [128, 137, 139, 143, 174, 177], причём соотношение котранспортируемых катионов Na⁺ и анионов ди- или трикарбоновых кислот составляет 2:1 [137] или 3:1 [174]. Это даёт основание использовать водные растворы средних натриевых солей карбоновых кислот - интермедиатов ЦК для введения в организм.

Данные о проницаемости ГЭБ в отношении сукцината и глутамата противоречивы: с одной стороны, есть данные, что проникают плохо [45], а с другой - фармакологический эффект (для сукцината и для глутамата) налицо [44, 45].

Переносчики дикарбоновых кислот используются и для переноса через мембраны экзогенных эфиров янтарной кислоты [143] и некоторых аминокислот, в частности, аспартата и глутамата [103, 143].

Эфиры янтарной кислоты внутриклеточно гидролизуются с помощью эстераз, например:

CH₃O-CO-CH₂-CH₂-CO-OCH₃ + 2 H₂O ®

®2 CH₃OH + HOCO-CH₂-CH₂-COOH (1)

Экзогенный глутамат способен внутриклеточно окисляться при участии глутаматдегидрогеназы, уравнение (2) [36].

Глутамат^- +NAD⁺ + H₂O ® a-кетоглутарат^2- + NH₄⁺ + NAD×H + H⁺ (2)

Видно, что при гидролизе диметилсукцината и при дегидрировании глутамата образуются эквимолярные количества сукцината и a-кетоглутарата, соответственно, что, с учётом их возможности проходить через мембраны, позволяет использовать и диметилсукцинат, и глутамат для пополнения пула интермедиатов ЦК в митохондриях.

Суммарная концентрация семи интермедиатов ЦК (цитрата, изоцитрата, a-кетоглутарата, сукцината, фумарата, малата и оксалоацетата) в головном мозгу равна 3,3 мМ [22] или 4,03 мМ [45], в мышцах человека составляет от 1,39 мМ в покое до 5,38 мМ после физической нагрузки [115]. В связи с этим можно предположить, что при условии равномерного распределения в организме вводимые извне интермедиаты ЦК способны ощутимо повлиять на их пул лишь в дозах, превышающих 1,39 ммоль/кг массы тела. Сопоставление тканевых концентраций некоторых интермедиатов ЦК с K_m ферментов, катализирующих реакции, в которых они являются субстратами (таблица 2), позволяет: (1) высказать предположение, что “скорость оборота” ЦК может зависеть от концентрации некоторых его интермедиатов и (2) предложить для введения экзогенных интермедиатов их дозы, создающие в организме концентрации, в несколько раз превышающие K_m ферментов ЦК.

Наличие у вводимых в таких дозах интермедиатов ЦК влияния на показатели энергетической обеспеченности организма явилось бы косвенным свидетельством дефицита интермедиатов ЦК в тканях при барбитуратной коме. Поэтому для моделирования воздействий, пополняющих пул интермедиатов ЦК, соответствующие вещества вводили животным в форме средних натриевых солей в дозах 5 ¸ 10 ммоль/кг. Меньшую дозу (1 ммоль/кг) использовали в качестве контроля, позволяющего оценить значение пополнения пула интермедиатов ЦК в механизме влияния вводимых веществ на показатели энергетической обеспеченности организма.

Таблица 2. Концентрации некоторых интермедиатов цикла Кребса в головном мозгу и константы Михаэлиса ферментов, катализирующих реакции, использующие их как субстраты

Субстрат	Концентрация субстрата вголовном мозгу, ммоль/кг	Источник	Фермент	Km фермента, мМ	Источник
Цитрат	0,32	[22]Аконитаза1,1[74]
	0,28	[45]
Изоцитрат	0,027	[22]Изоцитратдегидрогеназа0,45
	0,03	[45]
Сукцинат	0,79	[22]Сукцинатдегидрогеназа0,37
	0,34	[45]0,1[13]

3.1.8 Выбор срока введения лечебных средств

Средства экспериментальной терапии вводили через 0,5 ч после ТН. Для экстраполяции этого срока на человека использовали несколько вариантов. (1) Хронологическое время. Средние продолжительности жизни крысы и человека относятся как 3:70 [72]. (2) “Физиологическое” время. Принято считать, что старение человека продолжается до 98 лет, а старение крысы - до 3 лет [100], значит “физиологическое” время для крысы идёт в »?33 раза быстрее, чем для человека. (3) Токсикокинетическое время. На примере экспериментов с метотрексатом было показано, что любой процесс, включающий хронологическое время, зависит от массы тела животного [97]. Была обнаружена зависимость времени выведения от массы тела, проведены расчеты и установлено, что 1 мин хронологического времени человека соответствует 0,25 мин крысы. Следовательно, крыса в 4 раза быстрее выделяет химическое вещество, чем человек.

0,5 ч для крысы соответствуют от 2 (если рассчитывать по (3)) до 16 (если рассчитывать по (1)) ч для человека. Следовательно, выбранный срок введения лечебных средств приблизительно соответствует реальным срокам начала терапии отравленных.

3.1.9 Моделирование истощения пула интермедиатов цикла Кребса

Для проверки гипотезы об истощении пула интермедиатов ЦК как факторе, лимитирующем потребление кислорода при барбитуратной коме, моделировали состояние организма, характеризуемое уменьшенным содержанием интермедиатов ЦК в тканях. Это достигали введением животным соли аммония.

Избыток аммония может обращать протекающую в митохондриях глутаматдегидрогеназную реакцию [36]:

a-кетоглутарат ^2- + NH₄⁺ + NADPH + H⁺ ® Глутамат^- +NADP⁺ + H₂O (3)

Это подтверждается описанием гипераммониемии как причины дефицита a-кетоглутарата в митохондриях [172].

Сочетание реакций каталитического аминирования a-кетоглутарата и последующего трансаминирования глутамата с оксалоацетатом, катализируемого аспартатаминотрансферазой, может приводить к уменьшению содержания оксалоацетата в митохондриях [36].

Известно, что in vitro образование CO₂ из пирувата в астроцитах угнетается аммонием. Образование CO₂ из глутамата угнетается аммонием как в астроцитах, так и в нейронах [121]. Основной источник углекислоты в организме - реакции декарбоксилирования, две из которых - изоцитратдегидрогеназная и a-кетоглутаратдегидрогеназная - участвуют в цикле трикарбоновых кислот Кребса [36]. Следовательно, избыток аммония препятствует окислению пирувата и глутамата в ЦК.

Через 10-15 мин после введения крысам АА в абсолютно смертельной дозе (8 ммоль/кг) отмечалось угнетение газообмена: потребление организмом кислорода уменьшалось в 4-5 раз по сравнению с исходным уровнем, несмотря на развитие к этому времени судорог. Гибель животных наступала через 1,5-3 мин от начала судорог. Такое же течение интоксикации характерно для (1) ω-фторкарбоновых кислот и ω-фторалкоголей алифатического ряда с чётным числом атомов углерода, а также их соединений, продукт биотрансформации которых - фторцитрат - является специфическим ингибитором аконитатгидратазы, и (2) синильной кислоты и её соединений - ингибиторов цитохромоксидазы [34].

Это даёт основания полагать, что соли аммония обладают общеядовитым действием, нарушая тканевые биоэнергетические процессы. Возможно, существенную роль в проявлениях интоксикации солями аммония играет нарушение окисления в ЦК. Непосредственной причиной этого нарушения является дефицит интермедиатов ЦК, в первую очередь a-кетоглутарата и оксалоацетата, концентрации которых могут лимитировать скорость a-кетоглутаратдегидрогеназной и цитратсинтазной реакций ЦК, соответственно [36, 77].

Доза аммония, вводимая извне для влияния на пул интермедиатов ЦК, должна быть сопоставима с общим содержанием промежуточных продуктов ЦК в тканях организма. Как указано выше (раздел 3.1.6), суммарная концентрация семи интермедиатов ЦК составляет несколько ммоль/л. Поэтому казалось целесообразным вводить соль аммония в соответствующих дозах.

Важным критерием при выборе аниона в аммониевой соли, предназначенной для введения в организм лабораторных животных, была величина рН получаемого раствора для инъекции. Для обеспечения рН раствора, близкого к физиологическому диапазону, использовали уксуснокислую соль аммония. Близость констант ионизации уксусной кислоты и гидрата аммиака в водных растворах (K_b(nh₄oh) =1,75´10^-5 (при 25°С); K_a(ch₃cooh) = 1,7´10^-5 (при 25°С) [1]) обеспечивают рН растворов ацетата аммония чуть больше 7, причём на рН слабо влияет концентрация соли. При этом растворы, предназначенные для введения хлорида аммония в дозах 1 или 8 ммоль/кг, имеют рН 5,1 или 4,7, соответственно. Поэтому аммоний вводили животным в форме ацетата.

Итак, моделирование истощения пула интермедиатов ЦК вызывали введением крысам водного раствора АА в дозах 0,5; 1; 2; 4 и 8 ммоль/кг. Потребление кислорода экспериментальными животными после введения АА в дозе 0,5 ммоль/кг имело тенденцию к увеличению в 1,07 раза; после введения бóльших доз АА газообмен угнетался: дозам 1, 2, 4 и 8 ммоль/кг соответствовало уменьшение потребления кислорода в 1,11; 1,33; 1,42 и 2,79 раза по сравнению с крысами, получившими инъекцию раствора NaCl (рисунок 5).

Рисунок 5. Дозовая зависимость влияния ацетата аммония на потребление кислорода крысами в интервале 5-40 мин после введения (М ± m, n=4 ¸ 7).

С учётом изложенного, при рассмотрении гипотезы об истощении пула интермедиатов ЦК как фактора, причастного к снижению энергетической обеспеченности организма при барбитуратной коме, роль аммиака требовала проверки.

Для оценки вклада аммиака в изменение потребления кислорода организмом при барбитуратной коме выполняли следующие действия:

(1)  определяли концентрацию аммиака в крови крыс при барбитуратной коме;

(3) определяли изменение потребления кислорода после введения АА в различных дозах, а также интерполировали потребление кислорода, соответствующее дозе АА, определённой в (2); эту интерполированную величину трактовали как снижение потребления кислорода, обусловленное действием эндогенного аммиака;

(4) определяли отношение изменения потребления кислорода организмом, обусловленного действием эндогенного аммиака, к реально наблюдаемому изменению потребления кислорода крысами при барбитуратной коме. Это отношение рассматривали как долю эффекта депрессии газообмена, связанную с изменением концентрации аммиака в крови животных при погружении в кому.

3.1.10 Выбор средств метаболической коррекции, пригодных для применения в условиях нарушений внешнего дыхания

Как было показано в разделе 1.2.1, при барбитуратной коме одним из осложнений являются нарушения внешнего дыхания. Следовательно, средства метаболической терапии не должны снижать устойчивость организма к гипоксии дыхательного типа. Отсюда вытекает необходимость оценки влияния предполагаемых средств метаболической терапии на устойчивость организма к гипоксии дыхательного типа. Экзогенные интермедиаты ЦК должны лишь пополнять их пул, но не усугублять дыхательную гипоксию, которая может иметь место при барбитуратной коме.

Предполагаемые средства метаболической коррекции давали per os в виде водных растворов испытателям мужского пола в возрасте 19-40 лет за 0,5 ч до выполнения пробы с задержкой дыхания на вдохе. Проба Штанге выполнялась дважды - в покое и (спустя 5 мин) после физической нагрузки (20 приседаний за 30 с). Натриевую соль янтарной кислоты назначали в виде коммерчески доступного препарата ЯНА^®, 1 таблетка которого после растворения в воде образует 395 мг (2,44 ммоль) СН [27]. В качестве других коммерчески доступных препаратов янтарной кислоты использовали аданол (743 мг на 1 чел.) и цитофлавин (362 мг на 1 чел.). Указанные дозы эквивалентны 395 мг СН или 1 таблетке ЯНА^®. Цитрат натрия давали в дозе 419 мг на 1 чел. Раствор, содержащий такое количество цитрата натрия, получали, растворяя в воде 312 мг лимонной кислоты и 410 мг гидрокарбоната натрия. В контрольные группы включили испытателей, получавших препараты, не обладающие способностью пополнять пул интермедиатов ЦК - гидрокарбонат натрия (410 мг на 1 чел.) или пирацетам (400 мг на 1 чел.) Дозы гидрокарбоната и цитрата были эквивалентны по содержанию натрия и соответствовали 1 таблетке ЯНА^®. Испытателям о том, какой препарат им назначен, не сообщали.

Препараты янтарной кислоты, а также цитрат натрия в покое не уменьшали, а после физической нагрузки значимо увеличивали продолжительность задержки дыхания (таблица 3), следовательно, испытанные средства не могут усугубить гипоксию в случае нарушения внешнего дыхания. Это позволило рассматривать интермедиаты ЦК в качестве потенциальных средств экспериментальной терапии барбитуратной комы.

* -различие с NaHCO₃ значимо, p < 0,05

 

3.2 Потребление кислорода и тепловое состояние организма при барбитуратной коме

Для оценки теплового состояния организма и его связи с потреблением кислорода при барбитуратной коме определяли потребление кислорода организмом, ректальную и подкожную температуру у крыс.

Через 30 мин после введения ТН или АН в коматогенных дозах у крыс наблюдалось снижение интенсивности газообмена в 3,44 или 3,85 раза, соответственно. В течение трёх часов потребление кислорода в среднем не изменялось более чем на 7 % от уровня, достигнутого через 30 мин (рисунок 6). Потребление крысой кислорода менее 17 % от исходного уровня всегда сопровождалось её последующей гибелью.

 

Рисунок 6. Динамика потребления кислорода крысами (М?±?m) после введения тиопентала (n?=?134) или амитала натрия (n?=?11) в коматогенных дозах. По оси абсцисс - время после введения барбитурата, ч, по оси ординат - потребление кислорода, % от исходного уровня.

Угнетение газообмена у крыс при барбитуратной коме сопровождалось снижением температуры ядра тела, измеренной в проксимальном отделе прямой кишки (рисунок 7). Коэффициент линейной корреляции r между потреблением кислорода и падением ректальной температуры равен 0,82, что при n?=?23 соответствует уровню значимости p?<?0,01 [50].

Для выяснения вопроса о том, является ли снижение температуры ядра тела при барбитуратной коме следствием уменьшения теплопродукции или увеличения теплоотдачи, сопоставляли изменения ректальной и подкожной температуры. Подкожная температура изменялась в той же степени, что и ректальная (рисунок 8), что свидетельствует об отсутствии преимущественной роли усиления теплообмена с окружающей средой в падении температуры тела при барбитуратной коме. Характер изменения температуры тела (равное снижение ректальной и подкожной температуры) указывает на снижение теплопродукции как на ведущий механизм данного явления.

Практически вся тепловая энергия получается организмом за счёт аэробной стадии катаболизма [77]. Поэтому корреляция снижения температуры тела и снижения интенсивности потребления крысами отражает причинную связь между этими эффектами коматогенных доз барбитуратов.

Рисунок 7. Взаимосвязь потребления кислорода и изменения ректальной температуры у крыс при коме, вызванной тиопенталом натрия.

Рисунок 8. Изменения (М ± m, n = 19) ректальной и подкожной температуры у крыс через 3 ч после введения тиопентала натрия в коматогенной дозе.

Таким образом, тепловое состояние организма при барбитуратной коме у крыс характеризовалось утратой гомойотермии, что было причинно связано с уменьшением интенсивности потребления кислорода организмом.

3.3 Влияние изменений интенсивности внешнего дыхания и содержания кислорода во вдыхаемом воздухе на его потребление организмом при барбитуратной коме

На данном этапе исследования изучалась роль снижения активности газотранспортных систем (включая системы внешнего дыхания и кровообращения) как возможной причины нарушения утилизации кислорода организмом при барбитуратной коме.

В течение 25-30 мин после введения ТН интенсивность внешнего дыхания значительно уменьшалась. ЧДД снижалась вдвое - со 120-160 мин^-1 у интактных животных до 60-80 мин^-1. Потребление кислорода организмом к этому времени составляло 27 ± 1 % от исходного уровня.

В течение последующих полутора часов отмечалось дальнейшее угнетение внешнего дыхания: ЧДД и МОД уменьшались в 1,4 раза. В то же время потребление кислорода организмом существенно не изменялось в сравнении с величиной, регистрируемой через 0,5 ч после введения ТН (рисунок 9, графики 1).

У животных, которым через 0,5 ч после ТН вводили СН, тенденция к снижению интенсивности внешнего дыхания в последующие 1,5 ч сохранялась, в то время как потребление кислорода, напротив, увеличивалось в 1,2 раза (рисунок 9, графики 2).

Таким образом, в период с 0,5 до 2,0 ч после введения ТН наблюдались явления, которые могли бы свидетельствовать об относительной независимости потребления кислорода от состояния газотранспортных систем:

- снижение интенсивности внешнего дыхания животных, не приводившее к уменьшению потребления ими кислорода;

- индуцированная введением СН интенсификация потребления кислорода, не обусловленная интенсификацией внешнего дыхания.

Однако, фактор, лимитирующий потребление кислорода организмом, при одной и той же дозе барбитурата может быть различным у выживших и погибших животных. Поэтому раздельно для каждой из этих групп была определена динамика показателя, характеризующего соотношение интенсивности внешнего дыхания (МОД) и потребления кислорода организмом (Q_O2). В спортивной медицине этот показатель называется “дыхательным эквивалентом” и у здоровых людей колеблется в пределах 18 ¸ 30 [68].

 

 

Рисунок 9. Влияние сукцината натрия на частоту дыхательных движений (ЧДД), дыхательный объём (ДО), минутный объём дыхания (МОД) и потребление кислорода (Q_O2) при барбитуратной коме (М ± m, n = 11). По оси абсцисс - время после введения тиопентала натрия, часы, по оси ординат - ЧДД, мин^-1; ДО, мл/кг; МОД, мл/(кг×мин); Q_O2, мл/(кг×мин); --?--1 - NaCl; --?-- 2 - СН.

* - различие с контролем значимо, p < 0,05;

+ - различие с уровнем, определённым через 0,5 ч значимо, p < 0,05.

Средняя величина отношения МОД/Q_O2 у крыс, выживших после введения ТН в дозе 75 мг/кг, не опускалась ниже 10,4, а через 2 ч возросла до 12,4. У крыс, впоследствии погибших, она снижалась на 21 % и к концу второго часа интоксикации составила 8,4 (рисунок 10). При столь низкой величине МОД/Q_O2 60?% всего кислорода, вдыхаемого крысой, ею поглощалось.

Рисунок 10. Динамика отношения минутного объёма дыхания к интенсивности потребления кислорода у крыс в зависимости от исхода интоксикации тиопенталом натрия. По оси абсцисс - время после введения тиопентала натрия, ч, по оси ординат - отношение минутного объёма дыхания к потреблениию кислорода организмом. --?--1 - выжившие; --?-- 2 - погибшие.

* - различие между группами значимо, p < 0,05.

Помещение крыс в атмосферу чистого кислорода на 70 мин после введения ТН в дозах 0,4 ¸ 1,0 ЛД₅₀ не модифицировало потребление кислорода организмом (рисунок 11): оно дозозависимо снижалось как в отсутствие оксигенотерапии (график 1), так и, в равной степени, при её проведении (график 2). Таким образом, потребление кислорода организмом при барбитуратной коме не лимитировалось его содержанием во вдыхаемом воздухе в условиях нормоксии и гипероксии.

Рисунок 11. Потребление кислорода организмом в зависимости от дозы тиопентала натрия при различном парциальном давлении атмосферного кислорода (М ± m, n = 4). --?--1 - дыхание воздухом (pO₂ = 159 mmHg); --?-- 2 - дыхание кислородом (pO₂ = 760 mmHg).

3.4 Влияние стрихнина на потребление кислорода организмом при различной глубине барбитуратного наркоза

При выполнении настоящего раздела исследования проверялась гипотеза о лимитирующем влиянии эндогенного пула АДФ (который может уменьшаться вследствие снижения функциональной активности ЦНС) на потребление кислорода организмом при барбитуратной коме. Ожидалось, что в случае стимулирующего действия стрихнина на газообмен данная гипотеза получит подтверждение.

Введение стрихнина интактным животным после определения исходного уровня потребления ими кислорода интенсифицировало газообмен. В контрольной группе (не получавших стрихнина крыс) потребление кислорода при повторном измерении было практически на том же уровне, что и при первичном. Если же крысам вводили стрихнин, потребление кислорода было в 1,25 раза интенсивнее, чем у животных контрольной группы (рисунок 12).

Рисунок 12. Влияние стрихнина нитрата на потребление кислорода через 40 мин после введения тиопентала натрия (М ± m, n = 4).--?--1 - NaCl; --?-- 2 - стрихнин.

* - различие с контролем значимо, p < 0,05.

При введении стрихнина одновременно с ТН (31,6 мг/кг) он также стимулировал газообмен: интенсивность потребления кислорода была в 1,22 раза выше, чем в группе, получавшей только ТН. В виде тенденции стимулирующее действие стрихнина на газообмен сохранялась и при наркозе, вызванном ТН в дозе 50,1 мг/кг. Однако введение ТН в дозе, вызывавшей кому (75 мг/кг) отменяло способность стрихнина интенсифицировать потребление кислорода организмом. Интенсификация потребления кислорода стрихнином отмечалась у животных только при дозах ТН, не вызывающих летальных исходов.

Таким образом, введение крысам стимулятора ЦНС - стрихнина - тормозило дозозависимое снижение потребления кислорода организмом, вызываемое ТН, только при сублетальных дозах барбитурата.

3.5 Влияние биоэнергетических субстратов на потребление кислорода, тепловое состояние организма и выживаемость крыс при барбитуратной коме

3.5.1 Влияние глюкозы, карбоновых кислот, глутамата и дыхания чистым кислородом на потребление кислорода крысами и летальность при барбитуратной коме

Исходное потребление кислорода крысами находилось в интервале от 29,0 до 38,8 мл/(кг×мин), а через 0,5 ч после введения ТН составляло от 26 до 33?% от исходного уровня в разных сериях опытов. Введение животным хлорида натрия через 0,5 ч после ТН не вело к нормализации потребления кислорода: в течение последующих 2,5 ч оно не превышало 35 % от исходного уровня (рисунок 13, графики 1).

Введение СН интенсифицировало газообмен: через 2,5 ч потребление кислорода экспериментальными животными было в 1,44 ¸ 1,92 раза больше (в разных сериях опытов), чем контрольными крысами (рисунок 13, графики 2).

 

 

Рисунок 13. Влияние энергетических субстратов на потребление кислорода крысами при тиопенталовой коме.

По оси абсцисс - время после введения ТН, часы; по оси ординат - потребление кислорода организмом в % от уровня, имевшегося до введения ТН (M ± m, n = 6 ÷ 11). А, Б, В, Г - серии опытов. 1 - хлорид натрия (контроль); 2 - сукцинат натрия; 3 - диметилсукцинат; 4 - малат натрия; 5 - пируват натрия; 6 - α-кетоглутарат натрия; 7 - цитрат натрия; 8 -- глутамат натрия; 9 - глутамат натрия + пиридоксина гидрохлорид (2,5 ммоль/кг).

Различия значимы: *p < 0,05, **p < 0,01 по сравнению с контролем.

Диметилсукцинат через 1 ¸ 2,5 ч после его введения увеличивал потребление кислорода. К окончанию этого срока оно в 1,5 раза превышало потребление кислорода контрольными животными (рисунок 13 А, график 3).

Интенсифицировало газообмен введение малата (рисунок 13 А, график 4) или a-кетоглутарата (рисунок 13 Б, график 6) или цитрата натрия (рисунок 13 В, график 7): через 2,5 ч потребление кислорода было увеличено в 1,57; 1,55 и 2,16 раза в сравнении с контролем, соответственно.

Бензоат натрия через 0,5 и 1 ч после его введения не влиял, а через 1,5; 2 и 2,5 ч проявлял тенденцию к увеличению потребления кислорода в 1,12; 1,15 и 1,28 раза, соответственно.

Пируват натрия проявлял тенденцию к интенсификации газообмена через 0,5 ч после его введения в 1,3 раза в сравнении с контрольной группой.

У животных, которым вводили глутамат натрия (рисунок 13 Г, график 8) или глутамат с пиридоксином (рисунок 13 Г, график 9), потребление кислорода возрастало и через 2,5 ч превышало потребление кислорода крысами контрольной группы в 1,58 или 1,5 раза, соответственно.

Введение ацетата не интенсифицировало газообмен и не модифицировало эффект сукцината.

Никотиновая кислота или глюкоза или глюкоза с инсулином значимо не влияли на потребление кислорода: через 2,5 ч после их введения оно составляло 1,11; 1,04 или 0,96 от потребления кислорода в контроле.

Помещение крыс в атмосферу чистого кислорода на 3 ч после введения ТН не модифицировало потребление кислорода организмом и действие сукцината натрия на газообмен.

Ни один из интермедиатов ЦК не оказывал существенного влияния на потребление кислорода интактными животными. Таким образом, введение в организм препаратов, способных пополнять пул интермедиатов ЦК, оказывало корригирующее действие на газообмен, интенсифицируя его лишь в условиях подавления, вызванного барбитуратом. Данный эффект отсутствовал у веществ, не обладающих способностью пополнять пул интермедиатов ЦК.

Введение СН или диметилсукцината или малата натрия значимо увеличивало выживаемость животных при коме, вызванной ТН. Тенденцию к увеличению выживаемости проявляли также α-кетоглутарат и глутамат натрия. Другие субстраты не влияли на летальность при барбитуратной коме (таблица 4).

Животные, выжившие после введения ТН в коматогенной дозе, имели через 3 ч в 1,35 раза более высокий уровень потребления кислорода, чем те, которые погибли в течение последующих двух суток. При введении СН данная тенденция усиливалась: в группе выживших крыс через 2,5 ч после введения СН газообмен был в 1,75 раза более интенсивным, чем в группе погибших (рисунок 14). Введение СН изменяло соотношение численности погибших и выживших животных в пользу последних (11 к 73 на фоне введения СН против 35 к 49 в контроле). В результате этого в группе погибших оказывались лишь крысы, неспособные интенсифицировать потребление кислорода в ответ на введение СН. Внешнее дыхание у этих животных визуально и по данным измерения ЧДД в течение 1,0-1,5 ч до гибели было периодическим (напоминающим дыхание Чейн-Стокса).

Таким образом, в группе крыс, выживших после введения ТН в потенциально летальной дозе, оказались животные, в состоянии комы способные селективно отвечать на введение препаратов, пополняющих пул интермедиатов ЦК, приростом потребления кислорода. Такая способность означает, что потребление кислорода у выживших крыс лимитировалось пулом интермедиатов ЦК. Ниже представлены данные, детализирующие условия, при которых пул интермедиатов ЦК может лимитировать потребление кислорода организмом.

Таблица 4. Влияние однократного введения некоторых субстратов или дыхания кислородом на выживаемость крыс при тиопенталовой коме

Вещество	Число крыс в группе	Выживаемость в контроле, %	Выживаемость в опытной группе, %	Уровень значимости различий с контролем
Сукцинат натрия	84	58	87	< 0,01
Диметилсукцинат	6	33	100	< 0,05
Малат натрия	6	33	100	< 0,05
α-кетоглутарат натрия	10	30	40
Глутамат натрия	6	83	100
Глутамат натрия + пиридоксина гидрохлорид (2,5 ммоль/кг)	6	83	100
Бензоат натрия	11	64	55
Ацетат натрия	6	83	83
Ацетат натрия + сукцинат натрия	6	83	83
Глюкоза	4	75	100
Глюкоза + инсулин (0,09 ЕД/кг)	4	75	75
Никотиновая кислота	6	83	83
Кислород	8	63	63
Кислород + сукцинат натрия	8	63	75

 

Рисунок 14. Потребление кислорода крысами, погибшими или выжившими при интоксикации тиопенталом натрия и лечения хлоридом или сукцинатом натрия. По оси абсцисс - время после введения ТН, часы; по оси ординат - потребление кислорода организмом в % от уровня, имевшегося до введения ТН (M ± m, n = 6 ÷ 56). --?-- 1 - NaCl выжившие; --?-- 2 - NaCl погибшие; --o-- 3 - СН выжившие; --n-- 4 - СН погибшие.

Различия между группами 1 и 2 или 3 и 4 значимы, * - p < 0,05;** - p < 0,01; *** - p < 0,001.

3.5.2 Дозовая зависимость влияния сукцината натрия на потребление кислорода крысами при барбитуратной коме

При выполнении данного раздела исследования оценивались причастность пополнения вводимым сукцинатом пула интермедиатов ЦК к показанному в разделах 3.3 и 3.5.1 его интенсифицирующему действию на газообмен при барбитуратной коме. Ожидалось, что в случае, если интенсификация потребления кислорода организмом связана с пополнением пула интермедиатов ЦК, она будет наблюдаться лишь при введении СН в дозах, превышающих 1,39 ммоль/кг. Введение же препарата в меньшей дозе не могло бы, в рамках проверяемой гипотезы, существенно повлиять на интенсивность газообмена (раздел 3.1.7).

Введение СН в дозе 1 ÷ 10 ммоль/кг интенсифицировало газообмен, однако при дозе 1 ммоль/кг эта тенденция не была значимой. Потребление кислорода через 2,5 ч после введения препарата в дозах 5 или 10 ммоль/кг было выше, чем в контроле, в 1,71 и 1,48 раза, соответственно (таблица 5). Таким образом, доза 1 ммоль/кг была мала для достижения максимального эффекта, а доза 10 ммоль/кг не имела преимуществ перед дозой 5 ммоль/кг.

Таблица 5. Дозовая зависимость влияния сукцината натрия на потребление кислорода (% от исходного уровня) крысами при коме, вызванной тиопенталом натрия (M ± m, n = 8)

Доза сукцината, ммоль/кг		Время после введения препарата, ч
		тиопентала, 0,5	сукцината
			0,5	1,0	1,5	2,0	2,5
1	контроль	31 ± 3	36 ± 4	32 ± 5	35 ± 3	38 ± 4	35 ± 4
	опыт	42 ± 4	45 ± 8	46 ± 12	41 ± 5	45 ± 8	47 ± 11
5	контроль	35 ± 2	40 ± 3	36 ± 2	34 ± 2	31 ± 1	35 ± 2
	опыт	34 ± 1	48 ± 4	44 ± 2**	48 ± 2***	50 ± 3***	60 ± 6***
10	контроль	35 ± 6	35 ± 8	37 ± 5	36 ± 4	34 ± 5	33 ± 4
	опыт	31 ± 3	37 ± 4	43 ± 3	40 ± 5	53*± 6	49*± 6

Различие с соответствующим контролем значимо: * - p < 0,05;** - p < 0,02; *** - p < 0,001.

3.5.3 Влияние малоната натрия на газообмен крыс и на эффект сукцината натрия при барбитуратной коме

Для уточнения роли “замедления оборота” ЦК в вызываемой барбитуратами депрессии газообмена было изучено влияние специфического ингибитора СДГ - малоната - на корригирующий эффект СН в отношении потребления кислорода организмом при барбитуратной коме.

У интактных животных СН не вызывал существенных изменений потребления кислорода, а малонат умеренно (на 45 ± 10 %) угнетал газообмен.

Малонат натрия угнетал потребление кислорода крысами и отменял стимулирующее влияние СН при их совместном введении через 0,5 ч после введения ТН. В срок 2,5 ч после введения СН потребление кислорода возросло в 1,63, а после введения малоната или его сочетания с СН - уменьшилось в 1,50 и 1,13 раза, соответственно (рисунок 15).

Рисунок 15. Влияние малоната и (или) сукцината натрия на потребление кислорода крысами при барбитуратной коме (М±m, n=11). --?-- 1 - NaCl (контроль); --?-- 2 - сукцинат натрия; --o-- 3 - малонат натрия; --n-- 4 - сукцинат + малонат натрия.

Различие с контролем значимо: * - p < 0,05; ** - p < 0,02;*** - p < 0,01.

Различие со 2-й группой значимо: # - p < 0,05; ## - p < 0,02; ### - p < 0,01.

Таблица 6. Влияние однократного введения малоната и (или) сукцината натрия на токсичность тиопентала натрия

Группа крыс	ЛД50 ± s тиопентала натрия, мг/кг	ФИД
NaCl (контроль)	73,90 ± 1,62	-
Сукцинат натрия	77,77 ± 1,57	1,05
Малонат натрия	70,87 ± 1,10	0,96
Сукцинат + малонат	72,70 ± 2,53	0,98

3.5.4 Влияние кратности введения сукцината натрия на газообмен экспериментальных животных при барбитуратной коме

Для оценки потенциальных возможностей применения интермедиатов ЦК в лечении комы, вызванной барбитуратами, применяли однократное через 0,5 ч или шестикратное (каждые 0,5 ч) введение СН.

За 2,5 ч однократная инъекция раствора СН увеличивала потребление кислорода крысами при коме, вызванной ТН или АН, в 1,50 или 1,44 раза, соответственно, по сравнению с контрольной группой. Шестикратное введение СН интенсифицировало газообмен в 1,96 или 1,80 раза, соответственно, по сравнению с контролем (рисунок 16). Выживаемость экспериментальных животных проявляла тенденцию к увеличению с увеличением количества введённого СН (таблица 7).

Таким образом, шестикратное введение СН вызывало более выраженную интенсификацию газообмена и увеличение выживаемости при барбитуратной коме.

 

Рисунок 16. Потребление кислорода крысами при барбитуратной коме после однократного или шестикратного введения сукцината натрия. По оси абсцисс - время после введения барбитурата, ч; по оси ординат - потребление кислорода организмом в % от уровня, имевшегося до введения барбитурата (M ± m, n = 6 - кома, вызванная тиопенталом натрия, n = 5 - кома, вызванная амиталом натрия). --?-- 1 - NaCl шестикратно (контроль); --?-- 2 - сукцинат натрия однократно, затем NaCl пятикратно; --o-- 3 - сукцинат натрия шестикратно.

Различия значимы: * - p < 0,05; ** - p < 0,01; *** - p < 0,001 (опытная группа против контрольной); ⁺ - р < 0,05; ⁺⁺ - p < 0,01 (группа 3 против группы 2).

Таблица 7. Влияние кратности введения сукцината натрия на выживаемость крыс при коме, вызванной тиопенталом или амиталом натрия

Вводимые послебарбитурата вещества	Выживаемость, число выживших / общее число (%)
	тиопентал натрия, 75 мг/кг	амитал натрия,100 мг/кг
NaCl шестикратно	0/6 (0)	3/5 (60)
Сукцинат натрия, затем NaCl пятикратно	4/6* (67)	4/5 (80)
Сукцинат натрия шестикратно	5/6* (83)	5/5 (100)

* - различие с контролем значимо, p < 0,05.

3.5.5 Влияние сукцината натрия на температуру тела при барбитуратной коме

Для оценки влияния экзогенных интермедиатов ЦК на энергопродукцию при барбитуратной коме оценивали изменения ректальной и подкожной температуры лабораторных животных при барбитуратной коме после введения СН.

После введения ТН в дозе 75 мг/кг температура тела экспериментальных животных снижалась, как описано в разделе 3.2. Введение СН замедляло охлаждение тела крыс, а также имело корригирующее влияние на газообмен и уменьшало угнетение внешнего дыхания. Влияние СН было значимым в отношении ректальной температуры (её снижение тормозилось на 26 %), а замедление охлаждения кожи проявлялось лишь в виде тенденции (рисунок 17 и 18).

Таким образом, введённый в организм СН интенсифицировал газообмен, что сопровождалось замедлением снижения температуры ядра тела крыс при барбитуратной коме.

Рисунок 17. Влияние сукцината натрия на потребление кислорода (Q_O2), частоту дыхательных движений (ЧДД) и изменение ректальной температуры (Dt°(rect)) крыс при барбитуратной коме. По оси абсцисс - время после введения тиопентала натрия, ч; по оси ординат (M ± m, n = 19): Q_O2, % от исходного уровня; ЧДД, мин^-1; Dt°(rect), °С. --?-- 1 - NaCl; --?-- 2 - сукцинат натрия.

* - различие с контролем значимо, p < 0,05.

Рисунок 18. Влияние сукцината натрия на изменение ректальной и подкожной температуры крыс в течение 3 ч после введения ТН (M ± m, n = 19).

* - различие с контролем значимо, p < 0,05.

3.5.6 Влияние сукцината натрия на потребление кислорода организмом при различной глубине барбитуратного наркоза

Для определения интервала доз ТН, в котором экзогенный сукцинат вызывает увеличение потребления кислорода, СН вводили интактным крысам и через 30 мин после введения ТН в наркотических дозах. Результаты экспериментов представлены в таблице 8.

Таблица 8. Влияние сукцината (5 ммоль/кг) на потребление кислорода крысами (M ± m % от исходного уровня, n = 11) через 90 мин после введения тиопентала натрия в наркотических дозах и 60 мин после введения сукцината натрия

Вводимые после тиопентала вещества	Дозы тиопентала натрия, мг/кг
	0	31,6	50,1	75
				Выжившие крысы	Павшие крысы
Хлорид натрия	96±5	61±7	45±5	35±1	26±1
Сукцинат натрия	93±2	63±4	51±9	42±2 *	28±2

* - различие с контролем значимо, p < 0,05.

Стимулирующее влияние СН на потребление кислорода организмом проявлялось лишь на фоне введения ТН в дозе ЛД₅₀ и при сохранении у животных ритмичного дыхания. Таким образом, пополнение пула интермедиатов цикла Кребса влияло на потребление кислорода только в условиях действия барбитурата в потенциально летальной дозе и только у животных, не имеющих лимитирующих нарушений массопереноса кислорода.

3.6 Содержание биоэнергетических субстратов в крови и головном мозгу при барбитуратной коме

Для проверки гипотезы о сниженной обеспеченности субстратами клеточного дыхания как причине депрессии газообмена при барбитуратной коме определяли концентрации пирувата в крови и цитрата в крови и в ткани головного мозга и сопоставляли полученные данные с интенсивностью потребления кислорода организмом.

Через 1 ч после введения ТН содержание пирувата в крови крыс уменьшилось в 3,33 раза по сравнению с уровнем, определённым у интактных животных, а содержание цитрата имело тенденцию к снижению (рисунок 19).

 

Рисунок 19. Изменения концентраций пирувата (ПВК) и цитрата (ЛК), мкМ, в крови крыс через 1 ч после введения тиопентала натрия и влияние на них сукцината натрия (M?±?m, n?=?6). 1 - интактные животные, 2 - тиопенталовая кома, 3 - тиопенталовая кома, лечёная сукцинатом натрия.

* - различие с контролем значимо, p < 0,05.

+ - различие с группой 2 значимо, p < 0,05.

Через 20 мин и через 3 ч концентрация цитрата в крови крыс уменьшалась значимо (в 1,21 и 1,15 раза, соответственно). Содержание цитрата в головном мозгу уменьшалось через 1 и 3 ч в 1,24 и 1,16 раза, соответственно (рисунок 20-22). Потребление кислорода организмом во все испытанные сроки уменьшалось в 3-4 раза. Содержание цитрата в головном мозгу через 3 ч после введения ТН положительно коррелировало с потреблением кислорода животными (r?=?0,602, p < 0,05).

Введение крысам СН частично корригировало газообмен и уменьшало падение концентрации пирувата в крови, цитрата в крови через 3 ч после инъекции ТН. На фоне применения СН изменения содержания цитрата в головном мозгу проявлялись лишь в виде тенденций и не превышали 3 % (рисунок 20-22).

Таким образом, у крыс при коме, вызванной ТН, уменьшалось содержание пирувата в крови и цитрата в крови и головном мозгу. Экзогенный СН частично корригировал эти изменения.

 

Рисунок 20. Концентрация цитрата, мкМ, в крови (ЛК к) и в головном мозгу (ЛК ГМ) через 20 мин после введения тиопентала натрия (M ± m, n = 10). 1 - интактные животные, 2 - тиопенталовая кома.

* - различие с контролем значимо, p < 0,05.

 

Рисунок 21. Концентрация (M ± m) цитрата, мкМ, в крови (ЛК к, n = 8) и в головном мозгу (ЛК ГМ, n = 5) через 1 ч после введения тиопентала натрия и влияние на неё сукцината натрия. 1 - интактные животные, 2 - тиопенталовая кома, 3 - тиопенталовая кома, лечёная сукцинатом натрия.

* - различие с контролем значимо, p < 0,05.

 

Рисунок 22. Концентрация (M ± m) цитрата, мкМ, в крови (ЛК к, n = 10) и в головном мозгу (ЛК ГМ, n = 5) через 3 ч после введения тиопентала натрия и влияние на неё сукцината натрия. 1 - интактные животные, 2 - тиопенталовая кома, 3 - тиопенталовая кома, лечёная сукцинатом натрия.

* - различие с контролем значимо, p < 0,05.

+ - различие с группой 2 значимо, p < 0,05.

 

.7 Взаимосвязь энергетического и азотистого обмена при барбитуратной коме

Изложенные выше данные (разделы 3.5, 3.6) свидетельствовали об истощении пула интермедиатов ЦК в тканях при барбитуратной коме. При выполнении настоящего раздела исследования проверялась гипотеза о причастности гипераммониемии к дефициту интермедиатов ЦК; оценивался вклад гипераммониемии в угнетение потребления кислорода организмом; изучалась связь гипераммониемии с состоянием механизмов обезвреживания аммиака в организме при барбитуратной коме.

3.7.1 Содержание аммиака и мочевины в крови крыс и аммиака в выдыхаемом воздухе при барбитуратной коме.

Концентрация аммиака в крови крыс при барбитуратной коме была повышена в 7,40; 3,22 и 7,03 раза через 20 мин, 1 и 3 ч, соответственно, по сравнению с уровнем интактных животных (рисунок 23).

Экскреция аммиака с выдыхаемым воздухом возрастала за 1-й час после введения ТН в 1,63 раза при выражении её в мкмоль на 1 кг массы тела в час или в 4,48 раза при выражении в мкмоль на 1 ммоль потреблённого кислорода, по сравнению с интактными животными. При одновременном с ТН введении животным СН наблюдалась тенденция к уменьшению выраженности этого эффекта (рисунок 24).

Концентрация мочевины в крови крыс через 3 ч после введения ТН в коматогенной дозе имела тенденцию к увеличению в 1,24 раза по сравнению с уровнем у интактных животных. У лечёных сукцинатом животных концентрация мочевины в крови была в 1,11 раза выше, чем у интактных, однако данное различие также не являлось статистически значимым.

Рисунок 23. Концентрация аммиака в крови крыс при барбитуратной коме (M ± m, n=6 ¸ 14). Заштрихованная область соответствует концентрации аммиака в крови интактных крыс.

*** - различия с контролем значимы, p < 0,001.

 

Рисунок24. Экскреция аммиака с выдыхаемым воздухом за 1 ч после введения крысам ТН в дозе 75 мг/кг и влияние на неё сукцината натрия (M ± m, n = 10): А - в расчёте на 1 кг массы тела в ч; Б - в расчёте на 1 ммоль потреблённого кислорода. 1 - интактные животные, 2 - тиопенталовая кома, 3 - тиопенталовая кома, лечёная сукцинатом натрия.

Различия с контролем значимы: * - p < 0,05; *** - p < 0,001; различия между группами 2 и 3 значимы: + - p < 0,05.

Итак, барбитуратная кома у крыс сопровождалась гипераммониемией эндогенного происхождения, не связанной с нарушением синтеза мочевины. Уровень аммиака в крови при барбитуратной крови превышал возможности тканей по его связыванию, что проявлялось увеличением экскреции аммиака с выдыхаемым воздухом.

3.7.2 Оценка вклада эндогенного аммиака в изменение потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

При выполнении данного раздела была предпринята количественная оценка вклада гипераммониемии в формирование феномена снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме.

При равной амплитуде снижения потребления организмом кислорода уровень аммиака в крови после введения ТН был ниже, чем после введения АА. Так, снижение интенсивности газообмена на 70?% наблюдалось после введения ТН в дозах, обеспечивавших повышение уровня аммиака в крови до 700-1000 мкМ, и после введения АА в дозах, при которых уровень аммиака в крови повышался до 1700 мкМ (рисунок 25).

Уровни аммиака в крови, определённые через 20 мин, 1 и 3 ч после введения ТН, составили, соответственно, 897, 643 и 805 мкМ.

Определив концентрации аммиака и аммония в крови после введения крысам АА в различных дозах, построили кривую, отражающую зависимость концентрации аммиака и аммония в крови от дозы введённого АА (рисунок 26, А). По ней определили, что выше указанным значениям концентрации аммиака в крови на 20-й, 60-й и 180-й минутах тиопенталовой комы соответствовали дозы АА ? 3,4; 3,0 и 3,2 ммоль/кг.

Пользуясь зависимостью потребления кислорода от дозы введённого АА (рисунок 26, Б), установили, что этим дозам АА соответствовала интенсивность потребления кислорода, равная 78-80 % от исходного уровня. То есть угнетение потребления кислорода при введении таких доз АА составляло 20-22 %. После введения ТН, при соответствующей концентрации аммиака в крови (643-897 мкМ), полная амплитуда снижения уровня интенсивности потребления кислорода составляла 64 %. Значит, вклад гипераммониемии в угнетение газообмена при коме, вызванной ТН, составил приблизительно ? от фактически наблюдавшегося.

Рисунок 25. Распределение крыс по интенсивности потребления кислорода в зависимости от концентрации аммиака в крови после введения:--?-- АА в дозах 1, 2, 4 или 8 ммоль/кг; -?-???-?- ТН (75 мг/кг) за 20 мин до анализа; - - ? - - ТН (75 мг/кг) за 180 мин до анализа.

Рисунок 26. Дозовая зависимость влияния ацетата аммония на концентрацию аммиака в крови крыс (А) и на потребление ими кислорода (Б) (M ± m, n = 4÷8). Стрелки соответствуют срокам после введения ТН (20, 60 и 180 мин.). По левой части рисунка определяются дозы ацетата аммония, позволяющие моделировать наблюдаемую при барбитуратной коме гипераммониемию. По правой части рисунка находится потребление кислорода организмом, наблюдаемое при введении ацетата аммония в определённых дозах. Пояснения даны в тексте.

3.7.3 Влияние ацетата аммония на изменение интенсивности потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

Для уточнения роли аммиака в вызываемых барбитуратами расстройствах газообмена мы изучили характер взаимодействия эффектов ТН и уксуснокислого аммония в отношении изменений потребления кислорода и летальности при моделировании барбитуратной комы. Предполагалось, что аммиак эндогенного и экзогенного происхождения взаимодействует с одними и теми же группами тканевых “мишеней”. Если они инактивируются уже при концентрациях аммиака, наблюдаемых в крови при барбитуратной коме, то дополнительное введение аммиака извне должно иметь меньшую возможность влиять на газообмен животных, отравленных барбитуратом, чем в случае с интактными животными (раздел 3.1.9).

Кроме того, представляло интерес выяснить, как отразится на интенсивности потребления кислорода организмом введение совместно с аммониевой солью эквивалентного количества сукцината. Предполагалось, что введение СН в эквивалентной дозе компенсирует ту долю влияния АА на газообмен, которая зависит от взаимодействия аммиака с интермедиатами ЦК. Это дало бы дополнительную возможность оценить вклад амфиболитических процессов в действие аммиака на интактный и на пребывающий в коме организм.

С учётом изложенного, экспериментальных животных распределили по четырём группам: 1 - получавшие АА в дозах 0,5; 1, 2, 4 или 8 ммоль/кг; 2 - получавшие АА и, одновременно, СН в таких же дозах; 3 - получавшие АА в указанных дозах совместно с ТН в коматогенной дозе (75 мг/кг); 4 - получавшие АА и СН совместно с ТН. Результаты изучения влияния перечисленных препаратов на газообмен представлены на рисунке 27.

Рисунок 27. Влияние сукцината и (или) тиопентала натрия на модифицирующий эффект ацетата аммония в отношении газообмена крыс (M ± m, n?=?4¸8). --?-- 1 - ацетат аммония; --?-- 2 - ацетат аммония + сукцинат натрия; --o-- 3 - тиопентал натрия + ацетат аммония; --n-- 4 - тиопентал натрия + ацетат аммония + сукцинат натрия.

* - различия между группами 1 и 2 значимы, p < 0,05.

+ - различия между группами 3 и 4 значимы, p < 0,05.

Влияние АА на газообмен интактных крыс описано в 3.1.9. Введение лабораторным животным СН отменяло тенденцию повышения потребления кислорода организмом, отмеченную при введении только АА в дозе 0,5 ммоль/кг. При дозах АА 4 и 8 ммоль/кг введение СН увеличивало потребление кислорода крысами в 1,38 и 1,52 раза, соответственно, по сравнению с крысами, получившими только АА.

В отличие от интактных крыс, введение АА существенно не модифицировало газообмен животных, пребывающих в тиопенталовой коме. СН, вводимый совместно с АА в дозах 4 и 8 ммоль/кг и ТН в дозе 75 мг/кг, увеличивал потребление кислорода организмом в 1,25 и 1,22 раза, соответственно, по сравнению с группой, получившей только ТН и АА (рисунок 27).

Таким образом, введение экзогенного аммиака (в форме АА) вызывало дозозависимое (в интервале доз 1 ¸ 8 ммоль/кг) угнетение газообмена у интактных крыс, чего не наблюдалось у крыс, находившихся в коме, вызванной ТН. Сукцинат, вводимый в эквивалентных дозах, повышал потребление кислорода, как у интактных, так и у находившихся в барбитуратной коме животных.

Результаты изучения совместного действия АА, СН и (или) ТН на выживаемость крыс были неожиданными. Все крысы, получившие только АА в дозе 8 ммоль/кг, погибли. После введения СН или ТН вместе с АА наблюдались единичные случаи выживания. Совместное введение СН и ТН с АА предотвратило гибель 86 % крыс. Наиболее заметным было защитное действие СН и ТН по критерию скорости наступления гибели (таблица 9).

Итак, введение АА вызывало дозозависимое угнетение газообмена интактных животных, но не модифицировало газообмен животных, находившихся в коме, вызванной ТН. СН интенсифицировал потребление кислорода крысами после введения как АА, так и АА с ТН. При этом как СН, так и ТН положительно синергически влияли на выживаемость животных при введении АА в абсолютно летальной дозе.

Таблица 9. Влияние сукцината (8 ммоль/кг) и (или) тиопентала натрия (75 мг/кг) на выживаемость, среднюю продолжительность жизни крыс и на скорость наступления гибели при интоксикации ацетатом аммония (8 ммоль/кг)

№группы	Вводимые препараты	Число выживших /общее число (% выживших)	Средняя продолжительность жизни погибших, мин (M ± m)	Скорость наступления гибели, ч-1 (M ± m)
1	Ацетат аммония	16 ± 3	4,4 ± 0,8
2	Ацетат аммония, сукцинат натрия	2/7 (29)	27 ± 5	1,9 ± 0,7 *
3	Ацетат аммония тиопентал натрия	1/7 (14)	49 ± 15*	1,6 ± 0,6 *
4	Ацетат аммония,тиопентал натрия сукцинат натрия	6/7 (86) +	126	0,1 ± 0,1 +

* - различие с 1-й группой значимо, p < 0,05.

⁺ - значимое различие с группами 2 и 3 (p < 0,05) и с группой 1 (p < 0,001).

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Зависимость биоэнергетического статуса организма от глубины барбитуратного наркоза

Не вызывает сомнения тот факт, что в случае возникновения при барбитуратной коме глубоких нарушений внешнего дыхания - асфиксии или апноэ - развитие энергодефицитного состояния организма неизбежно. Однако при наличии ритмичного внешнего дыхания либо при проведении ИВЛ статус обеспеченности организма энергией менее очевиден. Наблюдаемое в этом случае снижение интенсивности метаболизма, проявления которого описаны в разделе 1.1, в принципе может быть истолковано и как результат минимизации энергетических затрат (связанных со снотворным эффектом), и как результат первичного нарушения катаболических процессов.

Материалы настоящего исследования проливают дополнительный свет на механизмы характерного для барбитуратной комы снижения интенсивности энергетического обмена. Является оно только результатом перехода организма к более экономичному режиму функционирования, или же при достаточно большой дозе токсиканта на первый план выступает неспособность удовлетворить потребность в свободной энергии? В главе 1 было показано, что ответ на этот вопрос критически важен для обоснования выбора лечебных мероприятий.

Практика реаниматологии свидетельствует о том, что барбитураты действительно уменьшают энергетические потребности организма. В связи с этим барбитуратную кому применяют в лечении тяжёлых черепно-мозговых травм [154] и эпилептического статуса [114]. На снижение энергетических потребностей организма указывает и повышение барбитуратами переносимости гипобарической гипоксии [150]. Однако известная из литературы (раздел 1.1) неудача в попытке снизить летальность при барбитуратной коме применением стимуляторов ЦНС - агентов, повышающих потребность организма в энергии - может отражать ограничения на уровне процессов, обеспечивающих ресинтез АТФ. Такие ограничения могут существенно зависеть от дозы барбитурата. В связи с этим необходимы данные, позволяющие судить о соотношении потребности организма в свободной энергии и обеспеченности ею - в зависимости от дозы барбитурата.

Для их получения в ходе настоящего исследования были выполнены разделы 3.1.5 (стр. 51) и 3.4 (стр. 69). В качестве фармакологического зонда был применён стимулятор ЦНС - стрихнин. Этот алкалоид хорошо известен способностью повышать энергетические потребности интактного организма [47]. Вместе с тем, описанное в литературе увеличение летальности при применении стрихнина на фоне глубокой барбитуратной комы [40] позволило предположить, что при ней влияние препарата на метаболизм сохраняется - изменяется (по знаку) лишь терапевтический эффект. Из этой гипотезы следует, что стрихнин способен увеличивать потребность организма в энергии не только в норме, но и при барбитуратной коме.

В качестве критерия интенсивности энергетического обмена использовалось потребление организмом кислорода. Предполагалось, что сохранение стимулирующего действия стрихнина на потребление кислорода в условиях барбитуратной интоксикации послужило бы доказательством того, что уровень энергетического обмена при барбитуратной коме, равно как и у интактных животных, лимитирован потребностью организма в свободной энергии.

Установлено, что у интактных животных стимуляция ЦНС стрихнином действительно интенсифицировала потребление кислорода (раздел 3.1.5, стр. 51). Однако данный эффект уменьшался на фоне барбитуратного наркоза и полностью исчезал при барбитуратной коме (рисунок 12, стр. 70). Таким образом, обусловленное стрихнином увеличение потребности в кислороде не сопровождалось увеличением потребления животными кислорода, что характерно для энергодефицитного состояния организма.

Существенно, что дозы барбитурата, на фоне которых стимулирующее действие стрихнина на потребление кислорода сохранялось, не вызывали гибели животных. И напротив, резистентность потребления кислорода к стимулирующему действию стрихнина наблюдалась на фоне высокой (около 50 %) летальности, что может отражать причастность энергодефицитного состояния организма к развитию летальных осложнений барбитуратной комы.

Отсутствие влияния стрихнина на потребление кислорода организмом на фоне барбитуратной комы свидетельствует о том, что уровень энергетического обмена при ней не изменяется в соответствии с потребностью организма в свободной энергии. С учётом представленных в разделе 3.2 (рисунки 7, 8, стр. 64-65) данных о связанном с нарушением теплопродукции значительном снижении температуры тела, уровень энергетического обмена при барбитуратной коме можно расценить как не соответствующий потребности организма в свободной энергии. Поэтому состояние организма при барбитуратной коме можно определить как энергодефицитное.

Исчезновение способности стрихнина стимулировать потребление кислорода наблюдалось при дозах барбитурата, приводивших к утрате сенсомоторных рефлексов, за исключением роговичного. При этом ритмичное дыхание животных сохранялось, что позволяет, руководствуясь клиническими критериями [67] и с учётом совокупности проявлений интоксикации, связать развитие энергодефицитного состояния организма с барбитуратной комой не менее чем 2 степени.

Ниже анализируются результаты систематического изучения механизмов снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме.

4.2 Роль изменений внешнего дыхания и системы массопереноса кислорода из лёгких в ткани в снижении потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

Выше (разделы 1.2.1-1.2.3, стр. 18-20) была показана теоретическая возможность влияния барбитуратов в дозах, вызывающих кому, на потребление кислорода организмом путём изменения ритма внешнего дыхания, лёгочного кровотока, а вместе с ними ВПО; переноса кислорода через биологические мембраны, транспорта дыхательных газов кровью.

Для выяснения вопроса о том, играет ли какой-либо из этих механизмов ведущую роль в угнетении газообмена при барбитуратной коме, выполнен раздел 3.3 (стр. 65). Параллельное измерение параметров внешнего дыхания и потребления кислорода крысами в течение 2 ч тиопенталовой комы без лечения или после лечения СН показало, что потребление кислорода практически не менялось от 0,5 до 2 ч опыта, несмотря на то, что величина МОД продолжала снижаться. Стимуляция потребления кислорода организмом, вызванная СН, не сопровождалась интенсификацией внешнего дыхания. ЧДД и МОД уменьшались как у контрольных крыс, так и у крыс, получивших СН (рисунок 9, стр. 67). Возможность повышения потребления кислорода введением сукцината натрия без сопутствующей интенсификации внешнего дыхания, а также уменьшение легочной вентиляции, происходящее без сопутствующего уменьшения потребления кислорода (рисунок 9), свидетельствуют о том, что интенсивность внешнего дыхания не лимитирует потребление кислорода организмом при острой интоксикации ТН при условии сохранения ритмичного дыхания.

У животных, погибших после введения ТН, в течение 2 ч дыхание становилось периодическим, отношение МОД к потреблению кислорода организмом уменьшалось и достигало 8,4 (рисунок 10, стр. 68). Средняя величина отношения МОД/Q_O2 у крыс, выживших после введения ТН в дозе 75 мг/кг, не опускалась ниже 10,4, а через 2 ч возросла до 12,4. У крыс, впоследствии погибших, она снижалась на 21 % и к концу второго часа интоксикации составила 8,4 (рисунок 10). При столь низкой величине МОД/Q_O2 60?% всего кислорода, вдыхаемого крысой, ею поглощалось.

Поскольку даже у спортсменов, организм которых обладает повышенной эффективностью экстракции кислорода из вдыхаемого воздуха, эта доля не превышает 16 %, (рассчитано по данным [68]), такое снижение МОД/Q_O2 можно связать лишь с патологическими изменениями внешнего дыхания - в частности, со всегда наблюдавшимся у животных перед гибелью нарушением ритма дыхания, которое становилось периодическим.

С учётом мёртвого пространства, составляющего от ¼ до ? дыхательного объёма (мало изменявшегося у крыс после погружения в барбитуратный наркоз - рисунок 9, стр. 67), экстракция 60 % поступающего в респираторный тракт кислорода означает падение его парциального давления в альвеолярном воздухе до 42-48 mmHg, а напряжения в артериальной крови - до 30-36 mmHg. Это - ниже, чем в венозной крови, и обеспечивает насыщение гемоглобина кислородом не более чем на 50 % [28]. Поэтому летальный исход интоксикации у таких крыс был непосредственно обусловлен нарушением внешнего дыхания. В этом случае роль массопереноса кислорода как фактора, лимитирующего потребление кислорода организмом, представляется вполне очевидной.

У выживших крыс, напротив, массоперенос кислорода не лимитировал потребление кислорода организмом, поскольку в этой группе средняя величина отношения МОД/Q_O2 на 32 % превышала критическую величину 8,4, при которой животные погибали.

Из приведённых данных следует, что при барбитуратной коме нарушения внешнего дыхания могут определять развитие энергетического дефицита лишь в случае возникновения периодического дыхания, асфиксии или апноэ. По-видимому, при сохранении ритмичного дыхания энергетическое обеспечение организма лимитируется другим фактором.

Соответствие функций газотранспортных систем (внешнего дыхания, крови и кровообращения) потребностям клеток организма в кислороде при барбитуратной коме характеризуется результатами экспериментальной оксигенотерапии. При помещении животных в атмосферу чистого кислорода увеличение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе в » 5 раз должно было вести к сопоставимому увеличению напряжения кислорода в артериальной крови [14] и, следовательно, скорости потока кислорода к клеткам. Однако трёхчасовое пребывание экспериментальных животных в атмосфере чистого кислорода при атмосферном давлении не влияло на потребление ими кислорода (рисунок 10, стр. 69; раздел 3.5.1, стр. 71) и на летальность (таблица 4, стр. 74) после введения ТН в дозах 0,4 ¸ 1,0 ЛД₅₀.

Приведённые данные позволяют исключить из числа возможных причин депрессии газообмена при барбитуратной коме нарушения функций систем внешнего дыхания, крови и кровообращения при условии сохранения ритмичного дыхания. По-видимому, развитие этих нарушений является не причиной, а следствием развивающегося при коме энергодефицитного состояния организма.

4.3 Роль уменьшения пула интермедиатов цикла Кребса в угнетении потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

Метод последовательного исключения возможностей привёл нас к гипотезе о том, что в условиях сохранения ритмичного дыхания нарушения газообмена при барбитуратной коме имеют тканевые механизмы. Наиболее вероятными звеньями энергетического обмена, которые могли бы пострадать при воздействии барбитуратов, представлялись гликолиз, ЦК и процессы переноса электронов в ДЦ (глава 1, стр. 13).

Для выявления фактора, лимитирующего потребление кислорода организмом при барбитуратной коме, использовали фармакологическое “зондирование”. Введение экспериментальным животным глюкозы, глюкозы с инсулином, либо одного из продуктов гликолиза - пирувата - (таблица 4, стр. 74) не приводило к изменениям газообмена и чувствительности крыс к ТН. Следовательно, ни доступность для клеток глюкозы, ни какая-либо из реакций гликолиза не лимитируют потребление кислорода при барбитуратной коме. Эти данные согласуются с отсутствием у глюкозы [149, 160], пирувата [149] или лактата [160] заметного терапевтического действия при острой барбитуратной интоксикации. Не имело эффекта и введение крысам ацетата (раздел 3.5.1, стр. 71), что свидетельствует об отсутствии существенных нарушений окислительного декарбоксилирования пирувата.

Интенсификацию потребления кислорода вызывало введение крысам лишь интермедиатов ЦК (цитрата, a-кетоглутарата, сукцината или малата) либо веществ, способных внутриклеточно в них превращаться - диметилсукцината и глутамата (рисунок 12, стр. 72). Это позволяет исключить нарушения процессов переноса электронов в ДЦ как фактор, определяющий энергетический дефицит при коме, вызванной барбитуратами. Введение СН при коме, вызванной ТН, замедляло падение ректальной и подкожной температуры (рисунок 16-17, стр. 82-83). Кроме того, СН, диметилсукцинат и малат значимо увеличивали устойчивость экспериментальных животных к ТН (таблица 4, стр. 74).

Из представленных данных следует, что при барбитуратной коме энергетическое обеспечение организма может быть лимитировано интенсивностью протекания реакций ЦК. Учитывая, что все испытанные интермедиаты ЦК имели примерно равное по амплитуде влияние на газообмен (рисунок 12, стр. 72), можно предположить, что причиной снижения “скорости оборота” ЦК является уменьшение не активности какого-либо его фермента, а субстратного пула данного цикла. Эта гипотеза подтверждается наличием дозового “порога” во влиянии СН на газообмен при барбитуратной коме: эффективны лишь дозы, обеспечивающие, при условии равномерного распределения в организме, превышение тканевой концентрацией сукцината величину K_m СДГ (таблица 5, стр. 77). Снижение концентрации в крови и головном мозгу лимонной кислоты - продукта самой медленной из реакций ЦК - также свидетельствует в пользу такой возможности (рисунок 19-22). Концентрация цитрата при барбитуратной коме (рисунок 18-21, стр. 85-87) уменьшалась как в крови (на 13-17 %), так и в мозгу (на 14-19 %), что, по-видимому, отражает уменьшение пула интермедиатов ЦК в организме.

Гипотеза о снижении пула интермедиатов ЦК при барбитуратной интоксикации согласуется с данными, полученными King et al. [129], согласно которым наблюдается уменьшение концентрации интермедиатов ЦК и пирувата, но не интермедиатов гликолиза, в головном мозгу мышей через 40 мин после введения фенобарбитала. Вводимую дозу барбитурата (100 мг/кг) авторы трактовали как противосудорожную. В то же время их собственные данные указывают, что эта доза была наркотической. Авторы не обсуждали роль изменений содержания интермедиатов ЦК в патогенезе барбитуратного наркоза и их причины, а также возможность коррекции изменений концентраций интермедиатов ЦК.

На фоне истощения пула интермедиатов ЦК потребление кислорода организмом весьма чувствительно к введению животным веществ, пополняющих данный пул: это связано с каталитическим действием интермедиатов ЦК в отношении потребления кислорода клетками [36, 77]. Этим можно объяснить то, что прирост потребления кислорода, вызванный введением СН при барбитуратной коме, был больше того, который можно объяснить окислением только самого экзогенного сукцината (раздел 3.5.4, стр. 81).

Значение пула интермедиатов ЦК при барбитуратной коме не ограничивается его лимитирующей ролью в отношении потребления кислорода организмом. По-видимому, в этом случае субстратным пулом ЦК лимитируется также интенсивность ресинтеза АТФ в тканях, о чём косвенно свидетельствует положительное влияние сукцината, диметилсукцината и малата на выживаемость крыс, отравленных ТН (таблица 4, стр. 74).

Soskin и Taubenhaus [160] также наблюдали небольшой антидотный эффект сукцината в отношении нембутала в токсических дозах. Как установили мы (таблица 5, стр. 77), защитный эффект одиночного введения сукцината зависит от его дозы и достигает максимума при 5 ммоль/кг. Эти данные свидетельствуют о том, что лишь дозы, обеспечивающие существенное влияние на “скорость оборота” ЦК, способны корригировать энергетический статус организма и снижать летальность при барбитуратной коме.

Сукцинат способен в тканях ЦНС через шунт Робертса превращаться в ГАМК - тормозный нейротрансмиттер. Центральная роль этой аминокислоты в развитии барбитуратного наркоза общеизвестна. Следовательно, при введении СН можно ожидать пополнения пула ГАМК в нервной ткани. Если это пополнение действительно имеет место (что должно способствовать углублению наркоза), то наблюдаемый терапевтический эффект СН (таблица 4, стр. 75, таблица 7, стр. 80) реализуется вопреки способности сукцината углублять наркоз. Значит, он связан не с ослаблением наркотического действия барбитуратов. По-видимому, терапевтическое действие СН при барбитуратной коме обусловлено его способностью корригировать не только потребление кислорода, но и обеспеченность организма энергией.

Введение крысам при барбитуратной коме совместно с СН ингибитора СДГ - малоната - препятствовало интенсификации потребления кислорода (рисунок 14, стр. 78) и повышению выживаемости (таблица 6, стр. 79). Это говорит о необходимости обеспечить не только достаточную тканевую концентрацию экзогенных интермедиатов ЦК, но и возможность их внутриклеточного окисления для реализации их терапевтических эффектов.

Критически важная роль субстратного обеспечения аэробного ресинтеза АТФ при барбитуратной коме проявлялась и на уровне целостного организма. Это следует из данных, представленных в разделе 3.5.1 (рисунок 13, стр. 76): экзогенный сукцинат усиливал тенденцию, в соответствии с которой вероятность выживания была положительно связана с интенсивностью потребления кислорода животными, пребывающими в коме.

Сравнение влияния однократного и шестикратного введения СН (рисунок 15, стр. 80, таблица 7, стр. 80) на потребление кислорода организмом и выживаемость при барбитуратной коме позволяет рассчитывать на положительный терапевтический эффект от многократного или продолжительного (например, внутривенного капельного) введения препаратов, содержащих интермедиаты ЦК, больным соответствующей категории.

Изучение феномена снижения потребление кислорода позволило выявить двукратную смену факторов, лимитирующих потребление кислорода, в пределах диапазона наркотических доз барбитуратов. С увеличением дозы вводимого барбитурата факторы, лимитирующие потребление кислорода организмом, сменяются в следующей последовательности: функциональная активность ЦНС ? величина пула интермедиатов цикла Кребса ? массоперенос кислорода в организме (таблица 10). Интервалу сублетальных доз ТН соответствует функциональная активность ЦНС как фактор, лимитирующий потребление кислорода организмом. В интервале потенциально летальных доз ТН (0,83 ¸ 1,07 ЛД₅₀) фактор, лимитирующий потребление кислорода организмом, зависит от ритма внешнего дыхания животного: при сохранении ритмичного дыхания таким фактором является пул интермедиатов ЦК, а в условиях периодического дыхания - становится массоперенос кислорода в организме.

По-видимому, со сменой лимитирующего фактора в отношении потребления кислорода связана небольшая величина ФИД ТН для СН (таблица 6, стр. 79). Для расчёта ЛД₅₀ необходимо было использовать дозы ТН, при которых фактором, лимитирующим потребление кислорода организмом, становится массоперенос кислорода. В этих условиях СН проявлять корригирующее влияние на газообмен, энергообеспеченность организма и, следовательно, на выживаемость не мог. Введение препарата лишь уменьшало долю животных, у которых развивались несовместимые с жизнью нарушения ритма дыхания.

Таблица 10. Характеристика состояния газообмена у крыспосле введения тиопентала натрия в наркотических дозах

Показатели состояния газообмена через 2-3 ч после введения тиопентала натрия		Интервалы диапазона наркотических доз
		Сублетальные (0,42 ¸ 0,83 ЛД50)	Потенциально летальные (0,83 ¸ 1,07 ЛД50)
			Для выживших	Для павших
Внешнее дыхание		Ритмичное		Периодическое*
Потребление кислорода (QO2), % от исходного		80 - 40	40 - 20	< 20
Стимулирующее влияние на QO2:	стрихнина	Есть	Нет
	интермедиатов цикла Кребса	Нет	Есть	Нет*
	оксигенотерапии	Нет
Фактор, лимитирующий потребление кислорода организмом		Функциональная активность ЦНС	Пул интермедиатов цикла Кребса	Массоперенос кислорода в организме

* Для павших животных - регистрация непосредственно перед гибелью

Концентрация пирувата, определённая в крови при барбитуратной коме, также уменьшалась (рисунок 18, стр. 85). Поскольку пируват является маркером гипоксии (которая, согласно распространённым представлениям, характерна для барбитуратной комы), такое уменьшение может показаться неожиданным. Однако пируват - кетокислота, значит, он может вступать в реакцию трансаминирования с глутаматом и в реакцию аминирования с аммиаком. Поэтому неожиданный, на первый взгляд, факт снижения концентрации пирувата в крови позволил предположить, что аммиак играет определённую роль в развитии ряда субстратных ограничений, характерных для энергетического обмена при острой барбитуратной интоксикации. Возможность увеличения концентрации аммиака при барбитуратной коме упоминалась в главе 1. Рассмотрим итоги экспериментальной проверки этой возможности.

4.4 Роль аммиака в формировании состояния пониженной энергетической обеспеченности организма при барбитуратной коме

Аммиак - вещество, обладающее выраженной нейротоксичностью. Ведущую роль в нейротоксичности аммиака играет его способность нарушать энергетическое обеспечение мозга за счёт:

(1) аминирования a-кетоглутарата и оксалоацетата и связанного с оттоком этих кетокислот истощения пула интермедиатов цикла Кребса [23, 36];

(2) интенсификации гидролиза АТФ и окисления НАДФ×Н₂ в ходе реакций обезвреживания аммиака - синтеза глутамина и глутамата [23, 36];

(3) образования аммиакатов с катионами металлов в активных центрах ферментов [25].

Кроме того, аммиак проявляет эксцитотоксическое действие, прямо активируя N-метил-D-аспартатные глутаматные рецепторы мозга [98]. Описано токсическое действие солей аммония на рыб, механизмом которого является замещение в цитозоле их клеток равного по заряду и наиболее близкого по размеру биологического катиона - К⁺ [148]. Так как калий присутствует во всех живых клетках в бóльших, чем в окружающей их среде, концентрациях, и эта разность концентраций необходима для создания потенциала покоя цитолеммы, не исключёна возможность вклада этого механизма в токсическое действие аммония и на клетки млекопитающих. При гипераммониемии может развиваться осмотическое набухание астроцитов, вызванное накоплением в них глутамина (продукта детоксикации аммиака) и ведущее к отёку мозга [110, 126].

При коме, вызванной ТН, экскреция аммиака с выдыхаемым воздухом увеличивалась на 43 % (рисунок 23, стр. 90). Это увеличение происходило, несмотря на выраженное угнетение внешнего дыхания. Поэтому можно предположить, что концентрация аммиака в альвеолярном воздухе возрастала более значительно, чем экскреция. Поскольку концентрации аммиака в альвеолярном воздухе и крови связаны между собой коэффициентом распределения (а, следовательно, прямо пропорциональны), эти данные могут свидетельствовать об увеличении содержания аммиака в крови экспериментальных животных более чем на 43?%.

Действительно, содержание аммиака в крови крыс при тиопенталовой коме увеличивалось многократно (рисунок 22, стр. 89). При этом были выявлены факты, которые могут свидетельствовать о причастности гипераммониемии к снижению потребления кислорода организмом:

(1) гипераммониемия при барбитуратной коме всегда сопровождалась угнетением потребления кислорода (раздел 3.7.1, стр. 88);

(2) введение крысам соли аммония в дозах, вызывающих угнетение потребления кислорода, сопровождалось гипераммониемией (рисунок 24, стр. 93), как и введение ТН в коматогенной дозе (раздел 3.7.1, стр. 88);

(3) у животных, пребывавших в барбитуратной коме (в отличие от интактных крыс), экзогенный аммоний не вызывал депрессии газообмена (рисунок 25, стр. 95). Иными словами, введение животным как ТН, так и ацетата аммония сопровождалось инактивацией одной и той же биологической “мишени.”

Полученные результаты согласуются с данными Barrow C.S. и Steinhagen W.H., которые обнаружили двукратное увеличение концентрации аммиака в воздухе, выдыхаемом крысами, подвергнутыми трахеостомии под анестезией нембуталом в дозе 70 мг/кг, сразу после пробуждения [90]. Этот факт авторы объяснили невозможностью реабсорбции выдыхаемого аммиака слизистой оболочкой верхних дыхательных путей. Однако такое объяснение не представляется единственно возможным. Отсутствие в описываемых опытах ложнооперированных (но подвергнутых наркозу) животных допускает возможность увеличения концентрации аммиака в выдыхаемом воздухе вследствие повышения его уровня в крови при барбитуратном наркозе.

Наблюдавшаяся при барбитуратной коме гипераммониемия может приводить к истощению пула интермедиатов ЦК, к уменьшению поступления восстановительных эквивалентов в ДЦ и, как следствие, к снижению потребления кислорода организмом. Пул пирувата, как следует из снижения его уровня, также может уменьшаться вследствие интенсивного аминирования. Однако роль пировиноградной кислоты как источника восстановительных эквивалентов и ацетил-коэнзима А в организме дублирована жирными кислотами и кетоновыми телами. Поэтому возможно, что в широком диапазоне значений уровень пирувата в крови и тканях не лимитирует потребление кислорода организмом, что объясняло бы отсутствие значимого влияния экзогенного пирувата на потребление кислорода при барбитуратной коме (раздел 3.5.1, стр. 71).

О характере связи между гипераммониемией и депрессией газообмена можно судить по соотношению уровней аммиака в крови при введении животным ТН или АА. Если бы уровень аммиака в крови после введения ТН был выше, чем после введения АА в равной по воздействию на интенсивность газообмена дозе, то причинный характер этой связи можно было бы отвергнуть. Однако, при равной амплитуде снижения потребления организмом кислорода, уровень аммиака в крови после введения ТН был ниже, чем после введения АА (рисунок 24, стр. 92).

Следовательно, способность коматогенных доз ТН угнетать газообмен отчасти обусловлена развитием гипераммониемии, а отчасти - другими механизмами (например, известной из литературы [96, 104, 106, 111, 141, 158] способностью барбитуратов минимизировать энергетические потребности организма). Можно предположить, что при барбитуратной интоксикации лёгкой степени депрессия газообмена полностью обусловлена снижением энергетических потребностей организма; при формировании же барбитуратной комы развивается гипераммониемия, в силу чего потребление кислорода оказывается ниже, чем это необходимо даже для удовлетворения минимальной потребности организма в энергии.

Как следует из рисунка 25, повышением концентрации аммиака в крови можно объяснить около ? фактически наблюдаемого у крыс при барбитуратной коме снижения потребления кислорода. Примерно на столько же интенсифицируется газообмен пребывающих в коме животных при введении СН, малата, цитрата, a-кетоглутарата - т.е. при компенсации потери интермедиатов ЦК, вызванной аминированием карбоновых кетокислот (рисунок 12, стр. 72). Можно предположить, что именно с этой долей суммарной амплитуды снижения газообмена связано развитие энергодефицитного состояния организма при барбитуратной коме.

Механизмы гипераммониемии, наблюдавшейся в настоящем исследовании, остаются неизученными. Вместе с тем, отсутствие существенного повышения концентрации мочевины в крови экспериментальных животных (раздел 3.7.1, стр. 88) позволяет предположить, что гипераммониемия при барбитуратной коме не носит ретенционный характер (как можно было бы думать в связи с характерным для комы [21, 23, 41, 42] уменьшением образования мочи).

По-видимому, повышение содержания аммиака в крови при барбитуратной коме связано с развитием абсолютной или относительной недостаточности механизмов его обезвреживания в кишечнике и (или) печени. Как свидетельствуют литературные данные, проанализированные в разделе 1.5 (стр. 34), при коме возникают условия для интенсификации образования аммиака в просвете кишки (а, следовательно, и для снижения эффективности его обезвреживания слизистой оболочкой кишки и печенью). При этом характерная для барбитуратов способность обратимо тормозить функции самых различных (а не только нервных) клеток [1, 45] может, гипотетически, распространяться и на печень, что ещё более увеличивало бы долю необезвреженного аммиака.

Нельзя исключить и то, что, будучи производными мочевины (рисунок 28) [1], барбитураты действуют как ретроингибиторы на её синтез в печени (а следовательно, на обезвреживание аммиака). В этом случае одновременное торможение образования мочевины (вследствие действия ретроингибитора) и её экскреции (вследствие торможения диуреза) могло бы объяснить наблюдавшееся отсутствие существенных изменений концентрации мочевины в крови при барбитуратной коме. Однако против этого говорит наблюдение роста содержания мочевины в крови крыс после введения ТН в дозе 75 мг/кг [53].

 

Рисунок 28. Структурные формулы тиопентала (слева) и амитала (справа) натрия [47]. Рамками обведены остатки тиомочевины или мочевины, соответственно.

Фактического материала, который бы послужил основанием для выдвижения иных гипотез о причинах гипераммониемии при барбитуратной коме, мало. Описан, в частности, случай гипераммониемии при лечении эпилепсии вальпроатом натрия - препаратом, блокирующим ГАМК-трансферазу [91]. Этот феномен может свидетельствовать о наличии неизученной пока регуляторной роли у метаболизма ГАМК в отношении уровня аммиака в крови. В любом случае, очевидно, что, несмотря на отсутствие у барбитуратов выраженной гепатотоксичности, развитие гипераммониемии при тяжёлой интоксикации этими препаратами не противоречит современным представлениям о токсикодинамике барбитуратов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные данные свидетельствуют о том, что организм, пребывающий в состоянии барбитуратной комы, способен лишь частично удовлетворить свою минимальную потребность в энергии. На это указывает снижение теплопродукции, приводящее к охлаждению тела, тесно коррелирующему с падением интенсивности потребления кислорода. Об этом же говорит невозможность интенсифицировать потребление кислорода при коме введением стрихнина, хотя у интактных животных, а также при барбитуратном наркозе, не достигающем степени комы, этот аналептик, как и следовало ожидать, стимулировал газообмен. Поскольку при глубокой барбитуратной коме стрихнин, по данным литературы, увеличивает летальность, отсутствие его влияния на потребление кислорода, очевидно, связано не с отсутствием влияния на потребность организма в энергии, а с отсутствием у потребности в энергии лимитирующей роли в отношении интенсивности газообмена.

Выявление и устранение фактора, ограничивающего потребление кислорода организмом (в ходе исследования установлено, что таким фактором при барбитуратной коме в условиях сохранения ритмичного дыхания является уменьшение пула интермедиатов цикла Кребса) позволило увеличить потребление кислорода пребывающими в коме животными с 20-30 до 40-60 % от исходного уровня. Следовательно, дефицит свободной энергии, высвобождаемой в организме в ходе аэробных катаболических процессов, составляет при барбитуратной коме 20-30?% от уровня потребности в энергии спокойных интактных животных. От полной величины наблюдавшегося падения интенсивности метаболизма (как видно, составляющей 70-80 %), этот дефицит составляет, приблизительно, ?. Его устранение путём введения животным сукцината натрия позволило замедлить снижение температуры тела при барбитуратной коме на 26 %.

Естественно, что величина энергетической задолженности организма при барбитуратной коме подвержена индивидуальным различиям. Это позволило получить доказательство причинного характера связи между формированием субстратного дефицита и летальным исходом интоксикации: пополнение эндогенного пула интермедиатов цикла Кребса путем введения экзогенного сукцината не только повышало выживаемость при коме, но и существенно увеличивало “разрыв” между показателями интенсивности потребления кислорода в группах выживших и павших животных. Иными словами, возможность выживания при барбитуратной коме при сохранённом ритмичном дыхании была сопряжена с возможностью пополнения эндогенного пула интермедиатов цикла Кребса.

Оценку влияния коматогенной дозы барбитурата на величину этого пула позволило осуществить определение концентрации лимонной кислоты в крови и головном мозгу. Поскольку её содержание в клетке определяется доступностью оксалоацетата, а интенсивность образования последнего характеризует “скорость оборота” цикла Кребса, наблюдавшееся снижение уровня цитрата указывало на уменьшение пула интермедиатов данного цикла при барбитуратной коме. В полном соответствии с таким выводом, корригирующим влиянием на потребление кислорода организмом в этих условиях обладали только интермедиаты цикла Кребса или вещества, способные одноступенчато внутриклеточно превращаться в них; введение же других веществ (в том числе и энергетических субстратов) было неэффективно.

Эти же данные позволили отвергнуть гипотезу об ингибировании каких-либо ферментов гликолиза, цикла Кребса либо дыхательной цепи как о причине энергетического дефицита при барбитуратной коме. Об отсутствии блока на уровне транспорта глюкозы в клетку или реакций гликолиза свидетельствует неэффективность глюкозы, пирувата или ацетата в отношении потребления кислорода организмом. Отсутствие ингибирования ферментов цикла Кребса или дыхательной цепи следует из факта терапевтической эффективности введения субстратов этого цикла, а также из отсутствия накопления цитрата в крови и головном мозгу пребывающих в коме животных.

Поиск возможных причин истощения пула интермедиатов цикла Кребса при барбитуратной коме привёл к результатам, свидетельствующим о вовлечённости в этот феномен эндогенных гуморальных факторов - в частности, аммиака. Многократное возрастание концентрации аммиака в крови и выдыхаемом воздухе, совпадающее по срокам с депрессией газообмена; возможность воспроизвести депрессию газообмена, повышая уровень аммиака в крови путём введения интактным животным соли аммония; невозможность тот же эффект (подавление газообмена) получить, вводя соль аммония животным, пребывающим в барбитуратной коме - все эти факты свидетельствуют о том, что при коме, вызываемой как барбитуратом, так и солью аммония, угнетение потребления кислорода опосредовано действием одного и того же соединения - аммиака.

Сопоставляя степень снижения потребления кислорода организмом, достигаемую с помощью барбитурата и соли аммония (при равном уровне аммиака в крови) удалось оценить вероятный вклад эндогенного аммиака в наблюдавшуюся при барбитуратной коме депрессию газообмена: этот вклад составляет, приблизительно, ?. Таким образом, повышение уровня аммиака и развитие субстратного дефицита в цикле Кребса ответственны за одну и ту же долю в наблюдавшемся эффекте подавления газообмена. Этот факт согласуется с гипотезой о ведущей роли аммиака в формировании дефицита интермедиатов цикла Кребса при барбитуратной коме.

Полученные данные позволяют уточнить представление о роли гипоксии в патогенезе барбитуратной коме. В этих условиях оксигенотерапия не влияла ни на потребление кислорода организмом, ни на летальность, а интенсивность внешнего дыхания не коррелировала с интенсивностью потребления кислорода организмом. Из этого следует, что при наличии ритмичного внешнего дыхания его интенсивность, равно как и в целом система массопереноса кислорода из атмосферы в ткани, не лимитируют снабжение организма свободной энергией при интоксикации барбитуратами в потенциально летальных дозах.

Однако непосредственной причиной гибели животных при барбитуратной коме служило несовместимое с жизнью нарушение ритма дыхания, сопровождавшееся критическим падением лёгочной вентиляции. Несмотря на то, что само нарушение внешнего дыхания может быть обусловлено истощением пула интермедиатов цикла Кребса в клетках дыхательного центра и (или) его угнетением на фоне падения температуры тела, применение интермедиата цикла Кребса на фоне периодического дыхания оказалось неэффективным. Уменьшилась лишь доля животных, у которых развивались потенциально смертельные нарушения лёгочной вентиляции. Поэтому очевидно, что при периодическом дыхании, а также асфиксии или апноэ, проведение ИВЛ является обязательным.

Таким образом, данные настоящего исследования демонстрируют закономерную смену факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом, в диапазоне наркотических доз барбитуратов. Из этих данных вытекает, что введение в организм соединений, пополняющих эндогенный пул интермедиатов цикла Кребса, является патогенетически обоснованной мерой метаболической коррекции снижения температуры тела и повышения выживаемости при барбитуратной коме.

ВЫВОДЫ

1.   Разработаны экспериментальные модели барбитуратного наркоза, позволяющие выявлять факторы, лимитирующие потребление кислорода организмом. По мере увеличения глубины наркотического эффекта факторы, лимитирующие потребление кислорода организмом, сменяются в следующей последовательности: функциональная активность ЦНС ? величина пула интермедиатов цикла Кребса ? массоперенос кислорода в организме.

2. У интактных крыс, а также на фоне введения тиопентала натрия в сублетальных наркотических дозах (0,42 ¸ 0,83 ЛД₅₀), повышение функциональной активности ЦНС с помощью стрихнина позволяет увеличить потребление кислорода организмом; данный эффект (у интактных крыс превышающий 20?%) уменьшается по мере углубления барбитуратного наркоза и полностью исчезает на фоне введения барбитурата в потенциально летальных дозах (0,83 ¸ 1,07 ЛД₅₀).

. У крыс при барбитуратном наркозе любой глубины в условиях нормоксии и наличия ритмичного дыхания потребление кислорода организмом не лимитировано его парциальным давлением во вдыхаемом воздухе, что вытекает из отсутствия влияния ингаляции чистого кислорода на интенсивность его потребления животными.

. При моделировании барбитуратной комы в организме крыс уменьшается пул интермедиатов цикла Кребса, что проявляется снижением содержания продукта лимитирующей реакции данного цикла -цитрата - на 9-17?% в крови и на 14-19?% в головном мозгу.

. При моделировании барбитуратной комы потребление кислорода и теплопродукция у ритмично дышащих крыс лимитированы величиной пула интермедиатов цикла Кребса. Это вытекает из (а) прироста потребления кислорода в 1,4 ¸ 2,2 раза, достигаемого введением в организм препаратов, пополняющих данный пул, и отсутствия такого эффекта у других препаратов; (б) замедления на 26 % охлаждения тела при введении в организм сукцината натрия.

. При коме, вызванной введением тиопентала натрия (ЛД₅₀), у крыс развивается гипераммониемия, в среднем на ? определяющая амплитуду снижения потребления кислорода организмом.

. Тепловое состояние организма крыс при моделировании барбитуратной комы характеризуется преобладанием теплоотдачи над теплопродукцией, преимущественно вследствие уменьшения последней, в течение 3 ч после введения барбитурата, что проявляется снижением ректальной и подкожной температуры со скоростью 1,5-2,0 °С в час, тесно коррелирующим со снижением потребления кислорода организмом.

. Терапевтическое применение препаратов, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса, позволяет затормозить снижение температуры тела и повысить выживаемость крыс при барбитуратной коме на 29-83?%; таким действием не обладают препараты, не способные пополнять пул интермедиатов цикла Кребса, а также ингаляция чистого кислорода. Терапевтический эффект интермедиатов цикла Кребса при моделировании барбитуратной комы наблюдается только у животных, имеющих ритмичное внешнее дыхание, и отменяется при развитии периодического дыхания.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для коррекции теплового состояния организма при барбитуратной коме следует вводить препараты, пополняющие пул интермедиатов цикла Кребса.

. Пополнение пула интермедиатов цикла Кребса, следует проводить в условиях, обеспечивающих возможность их окисления, то есть при наличии ритмичного дыхания или проведения ИВЛ.

. Применение препаратов, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса, при барбитуратной коме необходимо проводить непрерывно длительно до вывода организма из комы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.    Альберт Э. Избирательная токсичность: Пер. с англ.- М.: Мир, 1971.- 431 с.

2. Аничков С.В. Нейрофармакология: Руководство.- Л.: Медицина, 1982.- 384 с.

. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте.- М.: Медицина, 1979.- 195 с.

. Балаховский С.Д., Балаховский И.С. Методы химического анализа крови.- 3-е изд.- М.: Медгиз, 1953.- 523 с.

. Бартон А., Эдхолм О. Человек в условиях холода. Физиологические и патологические явления, возникающие при действии низких температур: Пер. с англ.- М.: Изд-во иностранной литературы, 1957.- 334 с.

. Батоцыренов Б.В. Патогенетические основы интенсивной терапии неспецифических поражений в ранней фазе острых отравлений нейротропными ядами: Автореф. дис. … д-ра мед. наук.- СПб, 2002.- 46 с.

7.  Беленький М.Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта.- Л.: Медгиз, 1963.- 152 с.

8. Бесядовский Р.А., Иванов К.В., Козюра А.К. Справочное руководство для радиобиологов.- М.: Атомиздат, 1978.- 125 с.

. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов (молекулярные механизмы, пути предупреждения и лечения).- М.: Медицина, 1989.- 368 с.

. Браунштейн А.Е. Процессы и ферменты клеточного метаболизма.- М.: Наука, 1987.- 548 с.

. Брин В.Б., Вартанян И.А., Данияров С.Б. и др. Основы физиологии человека.- СПб., 1994.- Т. 1.- 567 с.

. Быховская М.С., Гинзбург С.Л., Хализова О.Д. Методы определения вредных веществ в воздухе.- М.: Медицина, 1966.- 595 с.

. Виноградов А.Д. Измерение активности сукцинатдегидрогеназы // Реакции живых систем и состояние энергетического обмена.- Пущино: Б.и., 1976.- С. 96-99.

. Вторичная тканевая гипоксия / Под общей редакцией А.З. Колчинской.- Киев: Наук. думка, 1983.- 256 с.

. Галкин В.С. Опыт применения метода условных рефлексов в повседневной практике патофизиолога // Механизмы патологических реакций: Под ред. В.С.Галкина.-Л.: Медгиз, 1955.- С. 4-38.

. Генес В.С. Таблицы достоверных различий между группами наблюдений по качественным показателям.- М.: Медицина, 1964.- 80 с.

. Гиммельфарб Г.Н., Остреров Б.М. Наркоз, искусственная вентиляция лёгких и лёгочное кровообращение.- Ташкент: Медицина, 1978.- 205 с.

. Голиков С.Н., Саноцкий Н.В., Тиунов Л.А. Общие механизмы токсического действия / АМН СССР.- Л.: Медицина, 1986.- 280 с.

. Дарбинян Т.М., Головчинский В.Б. Механизмы наркоза.- М.: Медицина, 1972.- 264 с.

. Дэгли С., Никольсон Д. Метаболические пути: Пер. с англ.- М.: Мир, 1973.- 312 с.

. Ершов А.Ф. Клиника, диагностика, патогенез и вопросы лечения острых отравлений производными барбитуровой кислоты: Автореф. дисс. … д-ра мед. наук.- Л., 1984.- 42 с.

. Ещенко Н.Д., Вольский Г.Г. Методы биохимических исследований (липидный и энергетический обмен).- Л.: Издательство ЛГУ, 1982. - 272 с.

. Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. Основы патохимии.- СПб.: Элби-СПб, 2000.- 687 с.

. Зарицкий А.Р., Прокопенко Г.А., Фок М.В., Ярмоненко С.П. Авторегуляция внутриклеточного напряжения кислорода и модификация радиочувствительности клеток. Развитие адаптационной гипотезы // Радиобиология.- 1990.- Т. 30, Вып. 1.- С. 88-93.

. Зеленин К.Н. Химия.- СПб.: Специальная литература, 1997.- 687 с.

. Зильбер А.П. Влияние анестезии и операции на основные функции организма / Руководство по анестезиологии / Под ред. А.А. Бунатяна.- М.: Медицина, 1997.- С. 314-339.

. Ивницкий Ю.Ю., Головко А.И., Софронов Г.А. Янтарная кислота в системе средств метаболической коррекции функционального состояния и резистентности организма.- СПб: Воен. мед. акад., 1998.- 79 с.

. Исаков П.К., Иванов Д.И., Попов И.Г. и др. Теория и практика авиационной медицины.- М.: Медицина, 1971.- С. 51-62.

. Кнедыш И.Н. Ингибиторы β-окисления жирных кислот (обзор) // Вопросы медицинской химии.- 1984.- Т. 30, Вып. 2.- С. 18-27.

. Коваленко Е.А., Березовский В.А., Эпштейн И.М. Полярографическое определение кислорода в организме.-М.: Медицина.- 1978.- 231 с.

. Коган А.Б., Щитов С.И. Практикум по сравнительной физиологии.- М.: Советская наука, 1954.- 548 с.

. Кондрашова М.Н., Маевский Е.И. Переменное использование углеводов и липидов как форма регуляции физиологического состояния // Регуляция энергетического обмена и физиологическое состояние организма.- М.: Наука, 1978.- С. 5-14.

. Константинова Н.Н. О терморегуляции в барбитуровом наркозе / Механизмы патологических реакций: Под ред. В.С. Галкина.- Л.: Медгиз, 1955.- С. 63-70.

. Куценко С.А., Бутомо Н.В., Гребенюк А.Н. и др. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита: учебник / Под. ред. С.А.Куценко.- СПб: ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2004.- 528 с.

. Ленинджер А. Митохондрия. Молекулярные основы структуры и функции: Пер. с англ.- М.: Мир, 1966.- 316 с.

. Ленинджер А. Основы биохимии: В 3-х т. Т.2. Пер с англ.- М.: Мир, 1985. - 386 с.

. Ливанов Г.А., Батоцыренов Б.В., Глушков С.И. и др. Нарушение транспорта кислорода при острых отравлениях нейротропными препаратами и его метаболическая коррекция // Международный медицинский журнал.- 2002.- Т. 1.- С. 33-36.

. Ливанов Г.А., Куценко С.А., Батоцыренов Б.В. и др. Коррекция нарушений транспорта кислорода у больных с острыми тяжёлыми отравлениями нейротропными ядами метаболическим антигипоксантом реамберин // Международный медицинский журнал.- 2002.- Т. 2.- С. 127-128.

. Ливанов Г.А., Мороз В.В., Батоцыренов Б.В. и др. Пути фармакологической коррекции последствий гипоксии при критических состояний у больных острыми отравлениями // Международный медицинский журнал.- 2002.- Т. 6.- С. 540-544.

. Лужников Е.А., Дагаев В.Н., Фирсов Н.Н. Основы реаниматологии при острых отравлениях.- М.: Медицина, 1977.- 367 с.

. Лужников Е.А., Остапенко Ю.Н., Суходолова Г.Н. Неотложные состояния при острых отравлениях (диагностика, клиника, лечение).- М.: Медпрактика-М, 2001.- 220 с.

. Лужников. Е.А., Костомарова Л.Г. Острые отравления.- М.: Медицина, 1989.- 439 с.

. Лучкевич В.С., Маймулов В.Г., Нечаева Е.Н. Непараметрические критерии статистики в медицинских исследованиях.- СПб.: СПбГМА им. И.И. Мечникова, 1996.- 130 с.

. Маевский Е.И., Розенфельд А.С., Вазаташвили М.В., Чилая С.М. Возможность окисления янтарной кислоты в условиях организма / Янтарная кислота в медицине, пищевой промышленности, сельском хозяйстве.- Пущино: Институт эксперим. биофизики РАН, 1996.- С. 52-57.

. Мак-Ильвейн Г. Биохимия и центральная нервная система: Пер. с англ.- М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1962.- 420 с.

. Маковецкий П.В. Смотри в корень!: Сборник любопытных задач и вопросов.- М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991.- 352 с.

. Машковский М.Д. Лекарственные средства: В 2 т. Т. 1.- 14-е изд., перераб., испр. и доп.- М.: ООО «Издательство новая Волна», 2000.- 540 с.

. Медицинские проблемы подводных поружений: Пер. с англ./ Под ред. П. Б. Беннета, Д. Г. Эллиота.- М.: Медицина, 1988.- 672 с.

. Методы биохимических исследований (липидный и энергетический обмен). Учебное пособие / Под ред. М.И.Прохоровой.- Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1982.- 272 с.

. Методы оценки обитаемости военно-технических объектов.- М.: ЦВМУ МО СССР, 1971.- 334 с.

. Морева Е.В., Швайкова М.Д. Барбитураты / БМЭ: Изд. третье.- М.: Советская энциклопедия, 1975.- Т. 2.- С. 558-559.

. Навратил М., Кадлец К. Патофизиология дыхания, М.- 1967.

. Новикова Т.М. Система глутатиона и перекисное окисление липидов в патогенезе острых тяжёлых интоксикаций препаратами седативно-гипнотического действия (клинико-экспериментальное исследование): Автореф. … канд. мед. наук.: СПб, 2002.- 22 с.

. Ноздрачёв А.Д., Баженов Ю.А., Баранникова И.А. и др. Общий курс физиологии человека и животных. Физиология висцеральных систем.- М.: Высш. шк., 1991.- Т. 2.- 528 с.

. Ольнянская Р.П., Исаакян Л.А. Методы исследования газового обмена человека и животных.- М.: Медгиз, 1959.- 180 с.

. Очерки истории информатики в России. Ред.-сост. Д.А. Поспелов и Я.И. Фет.- Новосибирск: Научно-изд. центр ОИГГМ СО РАН, 1998.- 160 с.

. Паламарчук Е.С. Изменения тканевого дыхания при интоксикации барбитуратами и методы его компенсации а эксперименте и клинике: Автореф. дисс. … канд. мед. наук.- Киев, 1970.

. Петровский Г.А., Панащенко А.Д. Клиническая фармакология.- Киев: Здоров’я, 1965.- 528 с.

. Прозоровский В.Б, Козяков В.П. Скорость наступления эффекта - токсикометрический критерий воздействия яда в малых дозах // Токсикологический вестник.- 2002.- № 2.- С. 18-20.

. Розанов В.А Роль системы ГАМК в механизмах фармакологической защиты мозга от гипоксии // Анестезиология и реаниматология.- 1989, № 2.- С.68-78.

. Рокицкий П.Ф. Основы вариационной статистики для биологов.- Минск: Изд-во Белгосуниверситета им. В.И.Ленина, 1961.- 223 с.

. Рубин В.И., Ларский Э.Г., Орлова Л.С. Биохимические методы исследования в клинике.- 2-е изд., перераб., доп.- Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1980.- 380 с.

. Руководство по клиническим лабораторным исследованиям / Под ред. Л.Г.Смирновой и Е.А.Кост.- М.: Гос. изд-во медицинской литературы, 1960.- 963 с.

. Самойлов В.О. Транспорт веществ в организме (биомембранология) // Медицинская биофизика: Под. ред. В.О.Самойлова.- Л., 1986.- С. 107-238.

. Сергиевский М.В., Меркулова Н.А., Габдрахманов Р.Ш. и др. Дыхательный центр.- М.: Медицина, 1975.- 184 с.

. Скулачёв В.П. Соотношение окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи.- М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1962.- 156 с.

. Современный словарь иностранных слов.- М.: Русский язык, 1999.- 742 с.

. Спортивная медицина / Под ред.А.В. Чоговадзе и Л.А. Бутченко.- М.: Медицина, 1984.- 383 с.

. Справочник по анестезиологии и реаниматологии / Под. ред. А.А. Бунятяна.- М.: Медицина, 1982.- 400 с.

. Станишевская А.В., Кудрин А.Н. Сравнительная оценка антитоксической активности аналептиков центральной нервной системы и их комбинаций при отравлении барбамилом // Фармакол. и токсикол.- 1975.- Т. 38, № 2.- С. 152-154.

. Сурфактанты лёгкого в норме и патологии.- Киев.: Наукова думка, 1983.- 379 с.

. Трахтенберг И.М., Сова Р.Е., Шефтель В.О., Оникиенко Ф.А. Проблема нормы в токсикологии // (Современные представления и методические подходы, основные параметры и константы).- М.: Медицина.- 1991.- 203 с.

. Умбрейт В.В., Буррис Р.Х., Штауффер Д.Ф. Манометрические методы изучения тканевого обмена: Пер. с англ.- М.: Иностр. лит., 1951.- 359 с.

. Уэбб Л. Ингибиторы ферментов и метаболизма. Общие принципы торможения: Пер. с англ.- М.: Мир, 1966.- 862 с.

. Уэбб П. Тепловые проблемы подводных погружений //Медицинские проблемы подводных погружений: Пер. с англ. - М.: Медицина, 1988. - С.321 - 359.

. Фомочкин И.П. Влияние стимуляторов центральной нервной системы на кровоснабжение и кислородный режим головного мозга в условиях барбитуратного наркоза (экспериментальное исследование): Автореф. дисс. … д-ра мед. наук.- Симферополь, 1974.- 38 с.

. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация: Пер. с англ.- М.: Мир, 1988.- 568 с.

. Цыганенко А.Я., Жуков В.И., Мясоедов В.В., Завгородний И.В. Клиническая биохимия.- М.: Триада-Х, 2002.- 497 с.

. Чанг Р. Физическая химия с приложениями к биологическим системам: Пер. с англ.- М.: Мир, 1980.- 662 с.

. Черноруцкий М.В. Диагностика внутренних болезней.- Л.: Медгиз, 1953.- 660 с.

. Шанин В.Ю. Бронхиальная астма и астматический статус // Шанин. В.Ю., Кропотов С.П. Клиническая патофизиология функциональных систем.- СПб.: Специальная литература, 1997.- С. 54-70.

. Шанин В.Ю. Дыхательная недостаточность и артериальная гипоксия // Шанин. В.Ю., Кропотов С.П. Клиническая патофизиология функциональных систем.- СПб.: Специальная литература, 1997.- С. 28-53.

. Шанин В.Ю., Гуманенко Е.К. Клиническая патофизиология тяжёлых ранений и травм.- СПб.: Специальная литература, 1995.- 135 с.

. Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека: Пер. с англ.- М.: Мир, 1996.- Т. 2.- 198 c.

. Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека: Пер. с англ.- М.: Мир, 1996.- Т. 3.- 209 c.

86. Adams J.M., Feustell P.J., Donnelly D.F., Dutton R.E. Hypoxia, hyperammonemia, and cerebrospinal fluid metabolites // Adv. Shock Res.- 1978.- Vol. 1.- P. 209-220.

87. Agrawal H.C., Davis J.M., Himwich W.A. Developmental changes in mouse brain: weight, water content and free amino acids // J. Neurochem.- 1968.- Vol. 15.- P. 917-928.

. Aldridge W., Parker V. Barbitutates and oxidative phosphorylation // Biochem. J.- 1960.- Vol. 76, Is. 1.- P. 47-52.

. Aoki K., Kuroiwa Y. Effect of acute and chronic phenobarbital treatment on GABA and other amino acids contents in seven regions of the rat brain // J. Pharmacobiodyn.- 1982.- Vol. 5, Is. 2.- P. 88-96.

. Barrow C.S., Steinhagen W.H. NH₃ concentrations in the expired air of the rat: importance to inhalation toxicology // Toxicol. Appl. Pharmacol.- 1980.- Vol. 53, Is. 1.- P. 116-121.

. Barrueto F. Jr., Hack J.B. Hyperammonemia and coma without hepatic dysfunction induced by valproate therapy // Acad. Emerg. Med.- 2001.- Vol. 8, Is. 10.- P. 999-1001.

. Battistin L., Varotto M., Berlese G., Roman G. Effects of some anticonvulsant drugs on brain GABA level and GAD and GABA-T activities // Neurochem. Res.- 1984.- Vol. 9, Is. 2.- P. 225-231.

. Benson D.M., Knopp J.A., Longmuir J.S. Intracellular O₂ measurement of mouse liver cells using quantitative fluorescence video microscopy // Biochem. Biophys. Acta.- 1980.- Vol. 591.- P. 187-197.

. Bielicki L., Krieglstein J. Inhibition of glucose phosphorilation in rat brain by thiopental // Naunyn. Schmiedebergs. Arch. Pharmacol.- 1976.- Vol. 293, Is. 1.- P. 25-29.

. Bielicki L., Krieglstein J., Wever K. Key enzymes of glycolysis in brain as influenced by thiopental // Arzneimittelforschung.- 1980.- Vol. 30, Is. 4.- P. 594-597.

. Blacklock J.B., Oldfield E.H., Di Chiro G. et al. Effect of barbiturate coma on glucose utilization in normal brain versus gliomas. Positron emission tomography studies // J. Neurosurg.- 1987.- Vol. 67, Is. 1.- P. 71-75.

. Boxenbaum H. Interspecies scaling, allometry, phisiological time, and the ground plan of pharmacocinetics // J. Pharmacocin. Biopharm.- 1982.- Vol. 10, Is. 2.- P. 201-227.

. Butterworth R.F. Pathophysiology of hepatic encephalopathy: a new look at ammonia // Metab. Brain Dis.- 2002.- Vol. 17, Is. 4.- P. 221-227.

. Buttrose M., McKellar D., Welbourne T.C. Gut-liver interaction in glutamine homeostasis: portal ammonia role in uptake and metabolism // Am. J. Physiol.- 1987.- Vol. 252, Is. 6.- P. 746-750.

. Carrel A. Phisiological time // Science.- 1931.- Vol. 74.- P. 618-621.

. Casas H., Murta B., Casas M. et al. Increased blood ammonia in hypoxia during exercise in humans // J. Physiol. Biochem.- 2001.- Vol. 57.- Is. 4.-P. 303-312.

. Castillo C., Asbun J., Escalante B. et al. Thiopental inhibits nitric oxide production in rat aorta // Can. J. Physiol. Pharmacol.- 1999.- Vol. 77, Is. 12.- P. 958-966.

. Chen X., Tsukaguchi H., Chen X.-Z. et al. Molecular and functional analysis of SDCT2, a novel rat sodium-dependent dicarboxylate transporter // J. Clin. Invest.- 1999.- Vol. 103, № 8, P. 1159-1168.

. Choi I.Y., Lei H., Gruetter R. Effect of deep pentobarbital anesthesia on neurotransmitter metabolism in vivo: on the correlation of total glucose consumption with glutamatergic action // J. Cereb. Blood Flow Metab.- 2002.- Vol. 22, Is. 11.- P. 1343-1351.

. Clemmessen C., Nilsson E. Therapeutic trends in the treatment of barbiturate poisoning // Clin. Pharmacol. Therap.- 1961.- Vol. 8, Is. 2.- P. 220-229.

. Crain P.D., Braun L.D., Cornford E.M. et al. Dose dependent reduction of glucose utilization by pentobarbital in rat brain // Stroke.- 1978.- Vol. 9, Is. 1.- P. 12-18.

. Dobson G.P., Veech R.L., Passonneau J.V., Huang M. In vivo portal-hepatic venous gradients of glycogen precursors and incorporation of D-[3-³H]glucose into liver glycogen in the awake rat // J. Biol. Chem.- 1990.- Vol. 265, Is. 27.- P. 16350-16357.

. Done A.K. Clinical pharmacology of systemic antidotes // Clin. Pharmacol. Therap.- 1961.- Vol. 2, Is. 6.- P. 750-753.

. Ducati A., Signoroni G., Meli M. et al. Respiratory complications during artificial barbiturate coma // J. Neurosurg.- 1981.- Vol. 25, Is. 1.- P. 27-34.

110. Felipo V., Butterworth R.F. Neurobiology of ammonia // Prog. Neurobiol.- 2002.- Vol. 67, Is. 4.- P. 259-279.

. Feustel P.J., Ingvar M.C., Severinghaus J.W. Cerebral oxygen availability and blood flow during middle cerebral artery occlusion: effects of pentobarbital // Stroke.- 1981.- Vol. 12, Is. 6.- P. 858-863.

. Fulirman F., Field J. The relationship between chemical structure and inhibitory action of barbituric acid derivates on rat brain in vitro // J. Pharmacol. Exp. Ther.- 1943.- Vol. 77, Is. 4.- P. 392-400.

. Furukawa S., Usuda K., Fujieda Y. et al. Apoptosis and cell proliferation in rat hepatocytes induced by barbiturates // J. Vet. Med. Sci.- 2000.- Vol. 62.- Is. 1.- P. 23-28.

. Ghosh I.R., Langford R.M., Neiminen K. et al. Repetitive synchronized cyclical oscillations of multisystem parameters subsequent to high-dose thiopental therapy for status epilepticus secondary to herpes encephalitis // Br. J. Anaesth.- 2000.- Vol. 85, Is. 3.- P. 471-473.

. Gibala M.J., MacLean D.A., Graham T.E., Saltin B. Tricarboxylic acid cycle intermediate pool size and estimated cycle flux in human muscle during exercise // Am. J. Physiol.- 1998.- Vol. 275, Is. 6.-P. 235-242.

. Guo J., White J.A., Batjer H.H. The protective effects of thiopental on brain stem ischemia // Neurosurgery.- 1995.- Vol. 37, Is. 3.- P. 490-495.

. Haberle D.A., Davis J.M., Kawabata M. et al. Renal and single-nephron function is comparable in thiobutabarbitone- and thiopentone-anaesthetised rats // Pflugers. Arch.- 1993.- Vol. 424, Is. 3-4.- P.-224-230.

. Hasselstrom L., Kristoffersen M.B. Hepatitis following thiopentone. A case report. // Br. J. Anaesth.- 1979.- Vol. 51.- Is. 8.- P. 801-804.

. Heller A., Heller S., Blecken S. et al. Effects of intravenouse anesthetics on bacterial elimination in human blood in vitro // Acta Anaesthesiol. Scand.- 1998.- Vol. 42, Is. 5.- P. 518-526.

. Herbert M.K., Berg W., Kublik A. et al. Thio- and oxybarbiturates inhibit peristalsis in the Guinea-pig ileum in vitro // Anasthesiol. Intensivmed. Notfallmed. Schmerzther.- 2002.- Vol. 37.- № 12.- S. 721-726.

. Hertz L., Murthy C.R., Fitzpatrick S.M., Cooper A.J. Some metabolic effects of ammonia on astrocytes and neurons in primary cultures // Neurochem. Pathol.- 1987, Vol. 6, Is. 1-2.- P. 97-129.

. Hoffman W.E., Charbel F.T., Edelman G., Ausman J.I. Thiopental and Desflurane treatment for brain protection // Neurosurgery.- 1998.- Vol. 43, Is. 5.- P. 1050-1053.

. Holzer P., Beubler E., Dirnhofer R. Barbiturate poisoning and gastrointestinal propulsion // Arch. Toxicol.- 1987.- Vol. 60, Is. 5.- P. 394-396.

. Horowits S.B., Pearson T.W. Intracellular monosaccharide and amino acid concentrations and activities and the mechanisms of insulin action // Mol. Cell. Biol.- 1981.- Vol. 1.- P. 769-784.

. Imler M., Schlienger J.L. Hepatic origin of hyperammonemia induced by shock in normal rats // Arch. Int. Physiol. Biochim.- 1977.- Vol. 85, Is. 1.- P. 101-115.

. Jalan R., Shawcross D., Davies N. The molecular pathogenesis of hepatic encephalopathy // Int. J. Biochem. Cell. Biol.- 2003.- Vol. 35, Is. 8.- P. 1175-1181.

. Kassell N.F., Hitchon P.W., Gerk M.K. et al. Alterations in cerebral blood flow, oxygen metabolism, and electrical activity produced by high dose sodium thiopental // Neurosurgery.- 1980.- Vol. 7, Is. 6.- P. 598-603.

. Kekuda R., Wang H., Huang W. et al. Primary structure and functional characteristics of a mammalian sodium- coupled high affinity dicarboxylate transporter // J. Biol. Chem.- 1999.- Vol. 274, Is. 6.- P. 3422-3429.

. King L.J., Carl J.L., Lao L. Carbohydrate metabolism in brain during convulsion and its modification by phenobarbitone // J. Neurochem.- 1973.- Vol. 20, Is. 2.- P. 477-485.

. Kobelt F., Schreck U., Henrich H.A. Involvement of liver in the decompensation of the hemorrhagic shock // Shock.- 1994.- Vol. 2, Is. 4.- P. 281-288.

. Kutchai H., Geddis L.M., Farley R.A. Effects of general anaesthetics on the activity of canine renal medulla // Pharmacol. Res.- 1999.- Vol. 40, Is. 6.- P. 469-473.

. Lester G.D., Bolton J.R., Cullen L.K., Thurgate S.M. Effects of general anesthesia on myoelectric activity of the intestine in horses // Am. J. Vet. Res.- 1992.- Vol. 53, Is. 9.- P. 1553-1557.

. Masmoudi A.S. Effect of pentobarbital on ADP ribosylation // Arch. Inst. Pasteur Tunis.- 1996.- Vol. 73, Is. 1-2.- P. 13-16.

. McEwan P. , Simpson D., Kirk J. M. et al. Hyperammonaemia in critically ill septic infants // Arch. Dis. Child.- 2001.- Vol. 84, Is. 1- P. 512-513.

. McGilvery R.W. The use of fuels for muscular work / Metaolic Adaptation to Prolonged Physical Exercise.- Basel: Birkhauser Verlag, 1975.- P. 12-30.

. Michenfelder J.D. Positive experimental demonstration of the negative brain “protective” effects of anesthetics following cardiac arrest // Anesthesiology.- 2002.- Vol. 97, Is.4.- P. 1005-1006.

. Moe A.J., Mallet R.T., Jackson M.J. et al. Effect of Na+ on intestinal succinate transport and metabolism in vitro // Am. J. Physiol.- 1988.- Vol. 255, Is. 1.- P. 95-101.

. Mohamed T., Sato H., Kurosawa T., Oikawa S. Echo-guided studies on portal and hepatic blood in cattle // J. Vet. Med. Sci.- 2002.- Vol. 64, Is. 1.- P. 23-28.

. Moseley R.H., Jarose S., Permoad P. Hepatic Na(+)-dicarboxylate cotransport: identification, characterization, and acinar localization // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver. Physiol.- 1992.- Vol 263, Is. 6.- P. 871-879.

. Musch T.I., Pelligrino A., Dempsey J.A. Effects of prolonged N₂O and barbiturate anesthesia on brain metabolism and pH in the dog // Respir. Physiol.- 1980.- Vol. 39, Is. 2.- P. 121-131.

. Nemoto E.M., Yao L., Yonas H., Darby J.M. Compartmentation of whole brain blood flow and glucose metabolism in monkeys // J. Neurosurg. Anesthesiol.- 1994.- Vol. 6, Is. 3.- P. 170-174.

. O’Donnell N.G., McSharry C.P., Wilkinson P.C., Asbury A.J. Comparison of the inhibitory effect of propofol, thiopentone and midazolam on neutrophil polarization in vitro in the presence of human serum albumin // Br. J. Anaesth.- 1992.- Vol. 69, Is. 1.- P. 70-74.

. Pajor A.M., Gangula R., Yao X. Cloning and functional characterization of a high-affinity Na+/dicarboxylate cotransporter from mouse brain // Am. J. Physiol. Cell. Physiol.- 2001.- Vol. 280, Is. 5.-P. 1215-C1223.

. Papas T.N., Mironovich R.O. Barbiturate-induced coma to protect against cerebral ischemia and increased intracranial pressure // Am. J. Hosp. Pharm.- 1981.- Vol. 38, Is. 4, P. 494-498.

. Pastuszko A., Wilson D.F., Erecichska M. Amino acid neurotransmitters in CNS: effect of thiopental // FEBS Lett.- 1984.- Vol. 177, Is. 2.- P. 249-254.

146. Pierce E.C., Lambertson C.J., Deutsch S. et al. Cerebral circulation and metabolism during thiopental anesthesia and hyperventilation in man // J. Clin. Invest.- 1962.- Vol. 1, Is. 9.-P. 1664-1671.

. Puppo F., Adami G.F., Corsini G. et al. Effect of single oral dose of phenobarbiton on lymphocyte blastogenic response in man // Br. J. Anaesth.- 1980.- Vol. 52, Is. 12.- P. 1205-1207.

. Randall D.J., Tsui T.K.N. Ammonia toxicity in fish // Mar. Pollut. Bull.- 2002.- Vol. 45, Is. 1-12.- P. 17-23.

. Reading H.W., Wallwork J. Oxidation of succinate and pyruvate in rat brain and its effect on barbiturate anaesthesia // Biochem. Pharmacol.- 1969.- Vol. 18, Is. 1.- P. 2211-2214.

. Robin E.D. Dysoxia (abnormal cell O₂ metabolism) and high altitude exposure // High altitude physiology and medicine.- N.Y.: Springer-Verlag, 1982.- P. 33-41.

151. Safram M., Denstedt A. Measurement of tricarboxylic acids in blood by acaetic anhydride and pyridine // J. Biol. Chem.- 1948.- Vol. 175.- P. 849-854.

152. Salah K.M., Hampton K.K., Findlay J.B. The effects of general anaesthetics on glucose and phosphate transport across the membrane of the human erythrocyte // Biochim. Biophys. Acta.- 1982.- Vol. 688, Is. 1.- 163-168.

. Sato M., Tanaka S., Suzuki K et al. Complications associated with barbiturate therapy // Resuscitation.- 1989.- Vol. 17, Is. 3.- P. 233-241.

. Schwab S., Spranger M., Schwarz S., Hacke W. Barbiturate coma in severe hemispheric srtoke: useful or obsolete? // Neurology.- 1997.- Vol. 48, Is. 6.- P. 1608-1613.

. Scoutelis A., Lisnou P., Papageorgiou E et al. Effects of propofol and thiopentone on polymorphonuclear leuckocyte functions in vitro // Acta Anaesthesiol. Scand.- 1994.- Vol. 38, Is. 8.- P. 858-862.

. Shimamoto C., Hirata I., Katsu K. Bread and blood ammonia in liver cirrosis // Hepatogastroenterology.-2000.- Vol. 47, Is. 32.- P.433-445.

. Smith A.L. Barbiturate protection in cerebral hypoxia // Anesthesiology.- 1977.- Vol. 47, Is. 2.-P. 285-290.

. Sokoll M.D., Hill T.R. Alterations in cerebral blood flow, oxygen metabolism, and electrical activity produced by high dose sodium thiopental // Neurosurgery.- 1980.- Vol. 7, Is. 6.- P. 598-603.

. Sorensen M.B., Jacobsen E. Pulmonary hemodynamics during induction of anesthesia // Anesthesiology.- 1977.- Vol. 46.-Is.4.- P. 246-251.

. Soskin S., Taubenhaus M. Sodium succinate as an antidote for barbiturate poisoning and in the control of the duration of barbiturate anesthesia // J. Pharmacol. Exp. Therap.- 1943.- Vol.