Искусственный гипобиоз как способ защиты организма в условиях острой гипобарической гипоксии

Введение. Критическая стадия высотной болезни, развивающаяся на высотах более 8 км, проявляется потерей сознания, судорогами, апноэ с последующим смертельным исходом. Механизм — острое кислородное голодание организма, в частности головного мозга, на фоне низкого парциального давления кислорода. Группы риска — профессиональные альпинисты и гиды, спортсмены-экстремалы, лётчики. Одним из возможных путей профилактики негативного воздействия острой гипобарической гипоксии является снижение уровня метаболизма — перевод организма в состояние искусственного гипобиоза. При общем снижении потребности организма в кислороде, большее его количество должно оставаться в артериальной крови для обеспечения базовых потребностей тканей головного мозга и предотвращения необратимых ишемический нарушений.

Цель исследования — оценить эффективность защиты организма от условий острой гипобарической гипоксии с помощью снижения уровня метаболизма.

Материалы и методы. Исследование выполнено в 2 этапа. На 1-м определяли возможность применения модели искусственного гипобиоза, на 2-м — эффективность модели. Самцы сирийских хомяков массой 90–110 г. разделены на 5 групп по 8 голов — 2 опытные (по группе на каждом этапе) и 3 контрольные (1 на 1-м, 2 — на 2-м). Для индукции искусственного гипобиоза животным опытных групп внутримышечно вводили суспензию α-метилдопа 1 г/кг. Животным контрольных групп вводили 0,9% NaCl. На 1-м этапе проводили непрямую калориметрию — измеряли скорость потребления кислорода и углекислого газа. Измерение проводили дважды — до внутримышечной инъекции и через 3 часа после. На 2-м этапе моделировали острую форму высотной болезни. Каждое животное помещали в барокамеру через 3 часа после инъекции. Создавали разрежение воздушной среды до 30 кПа и 20 кПа. Осуществляли непрерывное визуальное наблюдение. Регистрировали наличие сознания, время поддержания позы, судорог, начала агонального дыхания, апноэ.

Результаты. На 1-м этапе у животных опытной группы средняя скорость потребления О₂ до инъекции — 4,04±0,3 мл/100 г/мин, после — 2,70±0,11 мл/100 г/мин (p<0,01), выделения СО₂ — 3,17±0,27 мл/100 г/мин и 2,26±0,09 мл/100 г/мин (p<0,01) соответственно. У животных контрольной группы средняя скорость потребления О₂ до инъекции — 3,80±0,43 мл/100 г/мин, после — 3,88±0,37 мл/100 г/мин, выделения СО₂ — 2,95±0,31 мл/100 г/мин и 2,92±0,2 мл/100 г/мин, соответственно.

На 2-м этапе у животных контрольной группы при разрежении 20 кПа проявлялись симптомы острого поражения центральной нервной системы. Среднее время поддержания позы составило 3±2 с, время начала первых генерализованных судорог — 20±3 с, вторых — 56±5 с, начала агонального дыхания — 52±9 с, апноэ — 114±26 с. Сознание у всех животных отсутствовало. У животных опытной группы с индукцией искусственного гипобиоза при разрежении 20 кПа проявлений острого поражения центральной нервной системы не отмечено. В контрольной группе при разрежении 30 кПа у 1 животного из 8 были отмечены судороги на 56 с с начала экспозиции.

Выводы. Экспериментально доказана эффективность снижения уровня метаболизма для профилактики потери сознания и развития генерализованных судорог в условиях острой гипобарической гипоксии; в состоянии искусственного гипобиоза более чем в 20 раз увеличивается время безопасного пребывания в гипоксической среде.

Этика. Исследования с участием лабораторных животных проходили с соблюдением необходимых нормативных актов (Хельсинкской декларации 2000 г. о гуманном отношении к животным и «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приказ Минздрава СССР № 755 от 12.08.1977 г.)). Протокол исследования был одобрен этическим комитетом ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова».

Участие авторов:
Макаров А.Ф. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста;
Ткачук Ю.В. — сбор и обработка данных;
Тоньшин А.А. — редактирование;
Бухтияров И.В. — концепция и дизайн исследования.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Конфликт интересов отсутствует.

Дата поступления: 09.01.2023 / Дата принятия к печати: 11.01.2023 / Дата публикации: 25.02.2023

1. Литвицкий ПФ. Патофизиология. Т. 1., М.: ГЭОТАР-Медиа. 2012: 422–52.

2. Высотная болезнь. https://medpodgotovka.ru/blog/vysotnaya_bolezn (10.11.2022)

3. Eight Thousanders — The Complete 8000ers Guide. https://www.mountainiq.com/guides/eight-thousanders/ (10.11.2022)

4. Richard Salisbury, Elizabeth Hawley, Billi Bierling. The Himalaya by the Numbers. A Statistical Analysis of Mountaineering in the Nepal Himalaya, 1950–2019. The Himalayan Database; 2021.

5. Тимофеев Н.Н. Гипобиоз и криобиоз: прошлое, настоящее и будущее. Москва: Информ-Знание. 2005.

6. Самойлов А.С., Ушаков И.Б., Сапецкий А.О., Сапецки Н.В., Тимофеев Н.Н. Перспективы применения искусственной гибернации в медицине экстремальных ситуаций. Медицина экстремальных ситуаций. 2017; 1(59): 78–88.

7. Каркищенко Н.Н., Каркищенко В.Н., Шустов Е.Б., Капанадзе Г.Д. и др. Биомедицинское (доклиническое) изучение антигипоксической активности лекарственных средств: Методические рекомендации ФМБА России МР. 21.44-2017. М.; 2017: 29–38.

8. Соколова Н.А., Граф А.В., Маслова М.В., Маклакова А.С., Хиразова Е.Э. Стресс на ранних стадиях онтогенеза: пептидергическая коррекция: монография. Издательство: Товарищество научных изданий КМК; 2016: 132–3.

9. Макаров А.Ф., Котский М.А., Тоньшин А.А., Бухтияров И.В. Искусственный гипобиоз как способ снижения негативного воздействия кислорода при повышенном парциальном давлении. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2021; 55(5): 64–8.

10. Mah G.T., Tejani A.M., Musini V.M. Methyldopa for primary hypertension. Cochrane Database Syst Rev. 2009; 4: CD003893. https://doi.org/10.1002/14651858.CD003893.pub3