Жидкостная респираторная десатурация. Первый опыт применения на крупных биообъектах

Введение. Статья представляет собой продолжение публикации результатов экспериментальных исследований по подтверждению эффективности профилактики острой декомпрессионной болезни (ОДКБ) у лабораторных животных методом жидкостной респираторной десатурации (ЖРДС). ЖРДС — метод профилактики декомпрессионных нарушений, основанный на выведении из организма метаболически индифферентных газов (и в частности, азота) в процессе спонтанного дыхания жидкостью или жидкостной искусственной вентиляции лёгких (ЖИВЛ), при наличии градиента напряжений «из тканей в дыхательную жидкость». Метод позволяет провести быстрое рассыщение организма от метаболически индифферентных газов в процессе жидкостной респирации перед началом и/или в процессе декомпрессии, тем самым создавая условия для использования сверхукороченных режимов декомпрессии без риска развития декомпрессионных нарушений.

Цель исследования — экспериментально подтвердить возможность использования ЖРДС в качестве метода профилактики ОДКБ на крупных лабораторных животных (минипигах).

Материалы и методы. Исследования выполнены на минипигах (n=8) породы Визенау мужского и женского пола возрастом 4–5,5 месяца и весом 7,1–11,2 кг. Животные контрольной (n=4) и опытной (n=4) групп выдерживались в воздушной среде под повышенным давлением (0,5 МПа) в течение 60 минут с целью насыщения тканей индифферентным газом (азотом). После чего животные опытной группы под тем же давлением переводили на 30-минутную ЖИВЛ перфтордекалином, насыщенным кислородом в нормобарических условиях. Декомпрессию в контрольной и опытной группы осуществляли безостановочно в течение 80 и 40 секунд соответственно. Изучали следующие показатели: степень выраженности клинических проявлений ДКБ (изменение гемодинамических и респираторных показателей), в том числе по данным ультразвукового исследования (УЗИ) газообразования в камерах сердца и крупных сосудах печени, выживаемость животных в группах, а также патологоанатомические изменения.

Результаты. Клинические проявления, результаты УЗИ сердца и венозных сосудов печени, а также морфологического исследования свидетельствовали о развитии у животных контрольной группы тяжёлых острых постдекомпрессионных нарушений (ПДН), явившихся причиной неблагоприятных исходов в 100% случаев. В свою очередь, состояние всех животных опытной группы после декомпрессии оценивалось как стабильное. По данным УЗИ отмечено наличие незначительного количества газовых пузырьков в правых отделах сердца и венозных сосудах печени, которые исчезали спустя несколько часов. Отклонения показателей функции внешнего дыхания от фоновых значений (одышка по смешанному типу с участием вспомогательной мускулатуры и др.) так же, как и компенсаторные реакции со стороны сердечно-сосудистой системы (вариабельность сердечного ритма и нестабильность гемодинамических показателей) наблюдавшиеся на 2–4 сутки являлись последствиями применения ЖИВЛ перфтордекалином в гипербарических условиях.

Выводы. Использованный режим компрессии (выдержка в воздушной среде под манометрическим давлением 0,4 МПа в течение 60 мин. с последующей 80-секундной безостановочной декомпрессией) позволил спровоцировать у минипигов развитие тяжёлых ПДН, проявившихся выраженным внутрисосудистым газообразованием, развитием острой дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточности, ставшими причиной развития неблагоприятных исходов.

Адаптированный под минипигов ультразвуковой метод визуальной оценки выраженности внутрисосудистого газообразования, в совокупности с динамикой изменения показателей дыхательной и сердечно-сосудистой систем, позволили оценивать не только состояние животных, находящихся в наркозе, но и эффективность мер по профилактике ПДН.

Применение ЖИВЛ с использованием перфторуглеродной жидкости, полностью насыщенной только кислородом при нормальных условиях, позволило обеспечить частичное удаление из организма животных опытной группы индифферентного газа (азота), растворившегося в тканях в процессе пребывания в среде сжатого воздуха, перед декомпрессией и тем самым осуществить профилактику ОДКБ методом ЖРДС, что в свою очередь дало возможность успешно реализовать сверхукороченный режим декомпрессии, несовместимый с жизнью в контрольной группе.

Состояние животных опытной группы после ЖРДС определялось поражением лёгких, вызванным перфтордекалином при проведении ЖИВЛ в условиях гипербарии, что проявлялось приходящими изменениями показателей функции внешнего дыхания и компенсаторными реакциями со стороны сердечно-сосудистой системы, наблюдавшимися в течение первых 4-х суток.

Этика. Исследования с участием лабораторных животных проходили с соблюдением следующих нормативных актов: Хельсинкской декларации 2000 г. «О гуманном отношении к животным», Приказа Минздрава СССР № 755 от 12.08.1977 г. «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных», Приказа Минздравсоцразвития России № 199н от 01.04.2016 г. «Об утверждении правил лабораторной практики». Протокол исследования был одобрен этическим комитетом ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова».

Участие авторов:
Котский М.А. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование;
Бонитенко Е.Ю. — концепция и дизайн исследования, написание текста;
Тоньшин А.А. — концепция и дизайн исследования, редактирование;
Поливцев В.П. — разработка гипербарического стенда и аппарата для ЖИВЛ;
Мальков С.Ю. — сбор и обработка данных;
Родченкова П.В. — сбор и обработка данных, проведение УЗ исследования;
Блинцова Н.В. — сбор и обработка данных;
Муравская М.П. — сбор и обработка данных;
Ткачук Ю.В. — сбор и обработка данных;
Каниболоцкий А.А. — проведение патоморфологических исследований;
Кочоян А.Л. — проведение патоморфологических исследований.

Финансирование. Работа была выполнена при финансовой поддержке Фонда перспективных исследований.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 18.03.2024 / Дата принятия к печати: 25.03.2024 / Дата публикации: 05.04.2024

1. Об утверждении перечня профессиональных заболеваний. https://clck.ru/39WVSt (Приказ Минздравсоцразвития РФ от 27.04.2012 № 417Н (Редакция от 27.04.2012)). Режим доступа: свободный.

2. Смолин В.В., Соколов Г.М., Павлов Б.Н. Водолазные спуски до 60м метров и их медицинское обеспечение. Изд. 4-е, переработанное и дополненное. М.: Фирма «Слово»; 2013.

3. Физиология подводного плавания и аварийно-спасательного дела: Учебник под ред. проф. И.А. Сапова. Л.: Воен-мед. акад. им. С.М. Кирова; 1986.

4. Кylstra J.A., Tissing M.O., Van der Maen A. Of mice as fish. Trans Am Soc Artif Intern Organs. 1962; 8: 378–83. https://doi.org/10.1097/00002480-196204000-00077

5. Gollan F., Clark L.C. Prevention of bends by breathing an organic liquid. Trans. Assoc. Am. Physicians. 1967; 29: 102–109.

6. Lynch P.R., Wilson J.S., Shaffer T.H., Cohen N. Decompression incidence in air- and liquid-breathing hamsters. Undersea Biomed Res. 1983; 10(1): 1–10.

7. Крисс А.Е. Жизненные процессы и гидростатическое давление. М.: «Наука»; 1973.

8. Kylstra J.A., Nantz R., Crowe J., Wagner W., Saltzman H.A. Hydraulic compression of mice to 166 atmospheres. Science. 1967; 158: 793–794.

9. Котский М.А., Бонитенко Е.Ю., Тоньшин А.А., Родченкова П.В. Перспективы использования технологии жидкостного дыхания при спасании экипажей терпящих бедствие подводных лодок. Медицина труда и промышленная экология. 2022; 62(9): 566–578. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-9-566-578

10. Котский М.А., Бонитенко Е.Ю., Макаров А.Ф., Каниболоцкий А.А., Кочоян А.Л., Литвинов Н.А. О возможности использования жидкостного дыхания для профилактики развития декомпрессионных нарушений. Медицина труда и промышленная экология. 2022; 62(2): 91–100. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-2-91-100

11. Котский М.А., Бонитенко Е.Ю., Тоньшин А.А., Родченкова П.В., Муравская М.П., Ткачук Ю.В., Каниболоцкий А.А., Кочоян А.Л. Жидкостная респираторная десатурация — новый метод профилактики декомпрессионной болезни. Медицина труда и промышленная экология. 2023; 63(1): 4–17.

12. Møllerløkken А., Blogg S.L., Doolette D.J., Nishi R.Y., Pollock N.W. Consensus guidelines for the use of ultrasound for diving research caisson. Diving Hyperb. Med. 2016; 46(1): 26–32.

13. Зверев Д.П., Бычков С.А., Мясников А.А., Ярков А.М., Хаустов А.Б., Кленков И.Р., Фокин С.Г. Возможности ультразвуковых способов в диагностике декомпрессионной болезни. Морская медицина. 2021; 7(4): 75–83. https://doi.org/10.22328/2413-5747-2021-7-4-75-83

14. Carpenter J.W. Carpenter S. Exotic animal formulary. Elsevier Science. 2022. ISBN: 9780323833929. ISBN-10: 0323833926.