Известно, что солевые растворы, сбалансированные по электролитному составу с плазмой крови, занимают особое место в арсенале современных инфузионных средств, хотя, несмотря на возникающие осложнения, часто в динамике при этом не отслеживают изменений ионов в жидких средах организма [2]. Вместе с тем особенно строгий контроль необходим за концентрациями натрия, градиент которого в области клеточных мембран (при тесном балансе с ионом калия) прежде всего определяет перемещение жидкости между внутри- и внеклеточным пространствами [2, 4]. Описана опасность стремительного развития гипонатриемии или быстрого восстановления близкого к нормальному уровня натрия в крови: ведь развивается уже частичная адаптация к новым условиям существования [9]. Кроме того, экспериментируя со спинальным организмом, мы должны были учесть и данные об изменении регуляции водно-солевого обмена в условиях перерезки спинного мозга.
Таким образом, была поставлена цель исследования: изучить в сравнительном плане на интактных и спинальных собаках параметры электролитометрии на фоне инфузий животным кристаллоидных растворов в концентрациях, широко применяемых в клинических условиях.
Материал и методы исследования
Эксперименты поставлены в хроническом и остром вариантах на 25 беспородных, бодрствующих и наркотизированных (39 мг/кг веса тиопентала натрия, в/в) интактных и спинальных собаках (♀ и ♂) с предварительно наложенными фистулами мочевого пузыря, с соблюдением Хельсинкской декларации о гуманном обращении с животными и под контролем регионального этического комитета. Полную поперечную перерезку спинного мозга (ПППСМ) производили у исследованных собак специальным изогнутым скальпелем на уровне Th7-8 сегментов для отключения почечных спинальных центров от вышележащих отделов ЦНС. Баланс ионов натрия и калия изучен при спонтанном мочеотделении (18 часов без пищи при свободном доступе к воде), на фоне в/в введения изо-, гипо-, гипертонических растворов хлорида натрия (0,9 %; 0,4 %; 4,0 %) со скоростью 0,5 мл/мин на кг в течение 30 минут, а также после кровопускания (6 мл/мин/кг в течение 2-х минут). Исследование концентрации ионов (в ммолях/л) в образцах крови и мочи производили на приборе Easy Lyte фирмы Medica, работающем с использованием проточных ион-селективных электродов. Анализ осуществляли непосредственно после забора образцов в течение 24 часов, обеспечивая хранение проб при 4оС, доводя до комнатной температуры. Цельную мочу разбавляли специфическим делюентом 1: 9. Для расчета ряда показателей водно-солевого баланса оценивали величину клубочковой фильтрации по эндогенному креатинину (СCr), учитывая, что его образование не зависит от степени гидратации организма и подходит для условий работы с водно-солевыми нагрузками. Статистический анализ полученных данных проведен на основе общепринятых подходов [5] ко всем этапам планирования экспериментов, сбора результатов, их группировки, математической обработки с использованием пакета прикладных программ Statistica-6 ‒ StatSoft Inc. Выборочное среднее значение признака (М) и среднее квадратическое отклонение (s) представлено в форме M(s). Критическим уровнем значимости считали p=0,05. Значения p указывали с точностью до трех десятичных знаков, а в случаях p<0,001 в форме «p<0,001».
Результаты исследования и их обсуждение
Выявлено, что концентрация натрия в сыворотке периферической венозной крови у бодрствующих интактных животных (ИЖ) на спонтанном мочеотделении колеблется в пределах 151,04/(4,00) ммоль/л, а калия ‒ 4,60 (0,35) ммоль/л. Фоновые показатели всегда оценивались для отдельных групп собак.
После 30-мин. инфузий ИЖ растворов концентрация Na+ в сыворотке крови статистически значима: не изменялась после введения 0,9 %, снижалась при инфузии 0,4 % и повышалась после 4,0 % хлорида натрия. У тех же интактных бодрствующих животных уровни иона калия в ответ на введение всех изученных нами концентраций растворов статистически значимо снижались и особенно в ответ на инфузию 4,0 % NaCl. Последнее необходимо иметь в виду с учетом того, что в/в введение гипертонических растворов (а в клинике не только 4,0 %, но 5,0 % и даже 10,0 % концентраций) является наиболее быстрой (и поэтому часто используемой) методикой коррекции гипоосмоляльности, что может способствовать развитию опасной для жизни гипокалиемии (табл. 1).
Таблица 1
Концентрация ионов натрия и калия в сыворотке крови в ммолях/л,
удельное значение ионов в осмотическом очищении (
) у бодрствующих интактных собак на фоне спонтанного мочеотделения и в условиях
внутривенных ведений 0,9 %; 0,4 %; 4,0 % растворов хлорида натрия
|
Условия опыта
Параметры |
Концентрация ионов в сыворотке крови |
|||||||
|
ион натрия |
ион калия |
|||||||
|
Фон |
0,9 % NaCl |
0,4 % NaCl |
4,0 % NaCl |
Фон |
0,9 % NaCl |
0,4 % NaCl |
4,0 % NaCl |
|
|
M |
151,04 |
149,63 |
145,66 |
157,14 |
4,60 |
4,22 |
4,29 |
4,21 |
|
S |
4,0 |
6,85 |
6,11 |
1,26 |
0,35 |
0,41 |
0,41 |
0,40 |
|
df |
48 |
48 |
46 |
48 |
48 |
46 |
||
|
p |
*0,367 |
*0,001 |
*0,000 |
*0,001 |
*0,006 |
*0,001 |
||
|
Условия опыта
Параметры |
Доля ионов в осмотическом очищении |
|||||||
|
|
|
|||||||
|
Фон |
0,9 % NaCl |
0,4 % NaCl |
4,0 % NaCl |
Фон |
0,9 % NaCl |
0,4 % NaCl |
4,0 % NaCl |
|
|
M |
2,15 |
1,67 |
0,93 |
20,70 |
0,70 |
0,53 |
0,44 |
1,30 |
|
s |
1,77 |
1,12 |
0,40 |
8,70 |
0,64 |
0,29 |
0,27 |
0,68 |
|
df |
36 |
36 |
36 |
36 |
36 |
36 |
36 |
|
|
p |
*0,338 |
*0,007 |
*0,000 |
*0,305 |
*0,122 |
*0,008 |
||
Примечание: *р ‒ сравнение с фоном
При сборе данных были оценены или рассчитаны величины фильтрационного заряда, клиренса, экскретируемой фракции в процентах от профильтровавшегося количества ионов натрия и калия, другие параметры. В условиях спонтанного диуреза величина фильтрационного заряда для Na+ примерно в 30 раз больше, чем для К+, а клиренс калия и его экскретируемая фракция в 12 раз превосходит таковую для натрия. Если доля натрия в осмотическом очищении при спонтанном мочеотделении в 3 раза больше, чем для калия, то при максимальной, в наших условиях, нагрузке хлоридом натрия, т.е. на фоне в/в введения 4,0 % NaCl, она становится в 16 раз больше, чем для калия (табл. 1). Недаром в физиологии почки и в клинической практике (лечение отеков, гипо- и гипернатриемий) вопрос о балансе натрия остается ключевым [1, 3]. При сравнении данных, полученных на ИЖ с таковыми у спинальных собак (СС), найдено, что у последних статистически значимо изменяется концентрация Na+ в сыворотке крови и при введении 0,9 % NaCl. В условиях наркоза в отличие от ИЖ уровень Na+ в сыворотке крови после 30 минут в/в введения того же изотонического раствора у СС он был повышен в сравнении с фоновым (p=0,024) и снижался (p=0,015) в условиях инфузии 0,4 % NaCl. Концентрация калия у СС статистически значимо снижена в ответ на инфузию 4,0 % NaCl: с 4,51 (0,17) у ИЖ до 3,92 (0,15) ммоль/л у СС (табл. 2).
Таблица 2
Концетрация в сыворотке крови ионов натрия и калия (ммоль/л) у наркотизированных спинальных собак в условиях фона, через 20 мин после введения в наркоз и далее в конце инфузии 0,9 %; 0,4 %; 4,0 % NaCl
|
Условия опыта
Параметры |
Натрий ‒ спинальные собаки |
||||
|
Фон |
Наркоз ПППСМ |
0,9 % NaCl |
0,4 % NaCl |
4,0 % NaCl |
|
|
M |
150,50 |
154,12 |
154,86 |
142,33 |
159,05 |
|
s |
2,33 |
5,06 |
4,70 |
6,76 |
3,90 |
|
∆ (s∆)* |
-3,6 (3,9) |
-4,4 (3,3) |
-8,2 (5,5) |
-9,5 (1,9) |
|
|
p∆** |
0,072 |
0,024 |
0,015 |
0,001 |
|
|
Условия опыта Параметры |
Калий ‒ спинальные собаки |
||||
|
Фон |
Наркоз ПППСМ |
0,9 % NaCl |
0,4 % NaCl |
4,0 % NaCl |
|
|
M |
4,14 |
4,30 |
4,14 |
4,19 |
3,92 |
|
s |
0,13 |
0,10 |
0,14 |
0,03 |
0,15 |
|
∆ (s∆)* |
-0,2 (0,2) |
0,0 (0,2) |
-0,1 (0,1) |
0,2 (0,15) |
|
|
p∆** |
0,064 |
1,000 |
0,367 |
0,018 |
|
Примечание: *∆ ‒ средняя разность; (s∆) ‒ стандартное отклонение средней разности. **р ‒ достоверность средней разности
При этом нельзя исключить и фактора возможного нивелирования наркозом гипокалиемии через включение во внутриклеточные обменные процессы [2, 4]. В целом именно СС выделились особенностью реакций на в/в водно-солевые нагрузки по различным показателям баланса Na+ и K+. Особенно существенной была разница после кровопускания: по натрию у СС со 150,15 (2,38) до 160,93 (1,48) ммоль/л, по калию с 4,51 (0,23) до 4,10 (0,14) ммоль/л. Это уже «ощутимые» и по абсолютной величине различия (табл. 3). Таким образом, у СС не только инфузия 4,0 % NaCl, но и всех изученных нами концентраций растворов хлорида натрия вызывала изменение уровней и баланса Na+ и K+. Направленность сдвигов прослеживалась и при анализе данных по фильтрационному заряду ионов, их клиренсу, экскретируемой фракции, абсолютной и относительной реабсорбции, общей экскреции, другим показателям электролитометрии.
Таблица 3
Концентрация ионов в сыворотке крови (ммоль/л), процент реабсорбированного натрия в условиях наркоза, кровопускания, перерыва спинного мозга (ПППСМ) и инфузий растворов NaCl
|
Условия опыта
Параметры |
Наркоз, кровопускание, ПППСМ |
|||||||
|
ионы натрия |
ионы калия |
|||||||
|
20´ наркоза |
Крово- пуск. |
ПППСМ |
ПППСМ крово- пуск. |
20´ наркоза |
Крово- пуск. |
ПППСМ |
ПППСМ крово- пуск. |
|
|
M |
150,85 |
160,93 |
154,12 |
160,00 |
4,90 |
4,10 |
4,30 |
4,09 |
|
s |
6,63 |
1,48 |
5,06 |
1,87 |
0,41 |
0,14 |
0,10 |
0,36 |
|
df |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
32 |
|
p |
*0,510 |
*0,001 |
*0,072 |
*0,001 |
*0,370 |
*0,003 |
*0,064 |
*0,050 |
|
Условия опыта Параметры |
Реабсорбированный натрий в % |
|||||||
|
Наркоз |
Наркоз, ПППСМ |
|||||||
|
Фон |
0,9 % NaCl |
0.4 % NaCl |
4.0 % NaCl |
Фон |
0,9 % NaCl |
0.4 % NaCl |
4.0 % NaCl |
|
|
M |
85,12 |
78,20 |
89,27 |
47,52 |
85,10 |
89,75 |
81,50 |
141,17 |
|
s |
1,64 |
2,25 |
4,19 |
3,51 |
1,03 |
0,50 |
0,31 |
13,60 |
|
df |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
||
|
t |
6,67 |
-1,85 |
37,07 |
-8,61 |
8,24 |
-20,83 |
||
|
p |
*0,001 |
*0,124 |
*0,000 |
*0,000 |
*0,000 |
*0,000 |
||
Примечание: *р ‒ сравнение с наркозом и фоном
Заключение
Необходимо учесть, что в условиях особенно жесткого напряжения адаптивных механизмов и резервных возможностей (после кровопускания на фоне ПППСМ), при снижении клубочковой фильтрации, когда падает фильтрационная фракция и клиренс ионов, выявляются особенно резкие изменения параметров электролитометрии, в том числе и для калия. А ведь хорошо известно, что даже небольшие сдвиги в уровнях последнего влияют на синтез важнейших белков [7] и что обмен Na+ и K+ тесно взаимосвязан [8]. Кроме того, у спинальных организмов изменена регуляция водно-солевого баланса, что показано не только в эксперименте на собаках [6], но и выявлено нейрохирургами, когда в условиях острого повреждения шейного отдела спинного мозга у 112 пациентов наблюдалась значительная гипонатриемия [10]. Естественно ставится вопрос об обязательном проведении на фоне терапии инфузионными солевыми растворами мониторинга с целью раннего выявления сдвигов в гомеостазе Na+ и K+, реакция на уровни которых изменена особенно в условиях перерезки спинного мозга.
Список литературы
- Канашкина Т.А., Шахматова Е.И., Наточин Ю.В. Влияние 1-дезамино-1-монокарб-аргинин-вазотоцина на выделение ионов натрия и воды почками крыс // Бюлл. эксп. биол. и мед. ‒ 2007. ‒ №5. ‒ С. 494-497.
- Кондратьев А.Н. Неотложная нейротравматология. ‒ М.: ГОЭТАР-Медиа, 2009. ‒ 192 с.
- Наточин Ю.В. Ионорегулирующая функция почки. ‒ Л.: Наука, Ленинградское отделение, 1976. ‒ 268 с.
- Наточин Ю.В. Физико-химические детерминанты физиологической эволюции: от протоклетки к человеку // Росс. физиол. ж. им. И.М. Сеченова. ‒ 2006. ‒ Т. 92, №1. ‒ С. 57-72.
- Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ Statistica. ‒ М.: Медиа Сфера, 2002. ‒ 305 с.
- Сулаквелидзе Т.С. Взаимосвязь антидиуретической и окситоциновой активностей плазмы и ликвора у интактных и спинальных собак: дис. ... докт. мед. наук. ‒ М., 1989. ‒ 365 с.
Alahari A., Apte Sh. Anovel potassium deficiency ‒ induced stimulon in Anabaena torulosa // J. Biosci. ‒ 2004. ‒ V. 29, №2. ‒ Р. 153-161. - Lu M., Jiebisch G., Wang W. Natric oxde links the apical Na+ conductance in the rat cortical collecting ducts // J. Gen. Physiol. ‒ 1997. ‒ V. 110, №6. ‒ P. 717-726.
- Rosner M.H. Severe hyponatremia associated with the combined use of thiazide diuretics and selective serotonin reuptake inhibitor // Am. Y. Med. Sci. ‒ 2004. ‒ V. 327, №2. ‒ Р. 109-111.
- Tan Ying-chun, Fenf Hu, Zhang Y. Гипонатриемия после острой травмы шейного отдела спинного мозга // Acta academiae medici. ‒ 2005. ‒ №1. ‒ Р. 54-56. Кит. рез. англ.
Рецензенты:
Шейх-заде Юрий Решадович, д.м.н., профессор ГОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет»;
Габибов Магомед Магомедович, д.б.н., профессор, зав. кафедрой анатомии, физиологии, гистологии, биологический факультет ГОУ ВПО «Дагестанский государственный университет».