Цель работы. Изучение микроциркуляции желудка в условиях дефицита NO у здоровых крыс и особей с острым язвенным кровотечением с применением метода многомасштабного анализа, основанного на вейвлет-преобразовании.
Материалы и методы исследования
Эксперименты были выполнены на крысах со стресс-индуцированными язвенными геморрагиями (n = 37). Контрольную группу составляли здоровые животные (n = 52). Блокаду синтеза NO осуществляли путем введения NG-nitro-L-arginine-methyl ester (L-NAME, 10 мг/кг, per os). Микроциркуляцию желудка изучали с применением лазерной допплеровской флоуметрии ЛДФ (ЛАКК-2).
Исследование записанных сигналов проводилось на основе метода многомасштабного анализа [6], основанного на дискретном вейвлет-преобразовании и использующего пирамидальный алгоритм разложения исходного сигнала x(t) на последовательности вейвлет-коэффициентов d.k, характеризующих структуру анализируемого процесса на разных масштабах j. В проводимых исследованиях рассматривались различные базисы вейвлетов Добеши (от D4 до D20 [6]). Данные вейвлеты были получены в результате математической процедуры поиска ортонормированных базисов, обладающих конечным носителем, что обеспечивает минимизацию вычислительных затрат при проведении численного анализа экспериментальных данных. Нами анализировался уровень разрешения j = 5, который соответствует высокочастотной (0,75-3,0 Гц) области спектра, характеризующего динамику сосудистой системы крыс.
Статистическая обработка данных осуществлялась с применением критерия Манна-Уитни, различия считались достоверными при p < 0,05. Результаты приводятся в виде среднее значение ± стандартная ошибка среднего.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты исследования показали, что в покое базальная микроциркуляция по показаниям ЛДФ (М1) не различалась между здоровыми крысами и животными с язвенными кровотечениями (1,07 ± 0,03 и 1,04 ± 0,01 соответственно). Блокада NO- синтазы сопровождалась развитием вазоконстрикции сосудов желудка. При этом сосудистая чувствительность к дефициту NO была более выраженной у крыс с язвенными геморрагиями по сравнению со здоровыми особями. Так, под влиянием L-NAME скорость потока крови в сосудах желудка у здоровых крыс снижалась в 1,5 раза (p < 0,05), а у больных крыс - в 2,3 раза (p < 0,05).
Исследование структуры сигналов ЛДФ с помощью различных базисов вейвлетов Добеши позволило выявить, что наиболее значимые результаты были получены с применением дисперсии вейвлет-коэффициентов на масштабе j = 5 (высокочастотная область спектра) при выборе симметричного вейвлета Добеши D8.
В группе здоровых животных в условиях покоя уровень дисперсии вейвлет-коэффициентов составил о2 = 0,08 ± 0,03. Блокада NO-синтазы сопровождалась существенными изменениями в структуре сигналов ЛДФ. В условиях дефицита NO отмечались более низкие значения дисперсии вейвлет- коэффициентов (о2 = 0,04 ± 0,01, p < 0,05).
В группе крыс с язвенным кровотечением по сравнению со здоровыми животными не отмечалось различий по базальным показателям вейвлет-коэффициентов (0,09 ± 0,02 и 0,08 ± 0,03 соответственно). Как и у здоровых крыс, в условиях блокады NO-синтазы у животных с кровоточащими язвами отмечалось уменьшение вариабельности вейвлет-коэффициентов (0,02 ± 0,01, p < 0,05). Однако, если у здоровых крыс средние значения дисперсии вейвлет-коэффициентов снижались в 2,0 раза (p < 0,05), то у крыс с язвенными геморрагиями в 4,5 раза (p < 0,05), что свидетельствует, во-первых, о повышении чувствительности сосудов желудка к NO-зависимым влияниям при ульцерогенезе и, во-вторых, об эффективности применения вейвлет-анализа в высокочастотной области спектра.
Заключение
Проведенные исследования микроциркуляции желудка с применением эндоскопического исследования с помощью ЛДФ и метода многомасштабного анализа, основанного на дискретном вейвлет-преобразовании, позволило выявить существенные различия в чувствительности сосудов желудка к блокаде синтеза NO по показаниями как ЛФД, так и дисперсии вейвлет-коэффициентов в высокочастотной области спектра (j = 5, что приближенно соответствует частоте ~1,3 Гц для анализируемых сигналов). Полученные данные отражают наличие более высокой чувствительности сосудов желудка к дефициту NO у крыс с язвенными кровотечениями по сравнению со здоровыми животными, что свидетельствует о повышении активности системы генерации NO при язвенных геморрагиях. Развитие гиперактивации синтеза NO отмечается и другим исследователями при кровотечениях различного генеза [7].
Важно отметить, что изменения в вариабельности вейвлет-коэффициентов в высокочастотной области спектра при блокаде синтеза NO были более выраженными, чем изменения показателей ЛДФ, что позволяет заключить о высокой чувствительности и эффективности указанного нового способа исследования микроциркуляции желудка в качестве диагностического критерия развития язвенного кровотечения.
Таким образом, эндоскопическое исследование микроциркуляции желудка с применением блокаторов NO-синтазы и последующим вейвлет-анализом в высокочастотной области спектра является новым перспективным методом диагностики выявления язвенных дефектов при ульцерогенезе.
Работа была поддержана Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (Государственный контракт № П1063) и грантом РФФИ 11-02-00560-a.
Рецензенты:
- Киричук В.Ф., д.м.н., профессор, зав. кафедрой нормальной физиологии им. И.А. Чуевского ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. В.И. Разумовского Росздрава», г. Саратов;
- Капралов С.В., д.м.н., доцент кафедры общей хирургии ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. В.И. Разумовского Росздрава», г. Саратов
Работа поступила в редакцию 14.06.2011.