UDK 61 Медицина. Охрана здоровья
GRNTI 76.03 Медико-биологические дисциплины
OKSO 30.06.01 Фундаментальная медицина
BBK 54 Клиническая медицина
TBK 571 Медикобиологические дисциплины
BISAC MED068000 Pathophysiology
The purpose of this study was to study the state of skin microcirculation in healthy and burned rats. It was found that thermal trauma has a negative impact on the microcirculation system, which is manifested in a decrease in the intensity of blood flow through small-diameter vessels
thermal trauma, burn disease, pathogenesis, microcirculation, skin blood flow
Известно, что глубокие ожоги – не только локальный патологический процесс, но и состояние, вызывающее существенную системную ответную реакцию организма – ожоговую болезнь [1, 2]. Показано, что ожоговая болезнь затрагивает функционирование практически всех основных функциональных систем [2, 3], оказывая на них негативное влияние за счет развития эндотоксикоза и сосудистых нарушений [4-6]. При этом наибольшее внимание уделяется сдвигам, формирующимся в системной гемодинамике, в первую очередь – в коронарном и легочном кровотоке, которые способны вызвать развитие и прогрессирование жизнеугрожающих состояний [2, 7].
С другой стороны, изменения претерпевает и микроциркуляторное русло, в котором также имеет место дисфункция, однако эти сдвиги изучены существенно менее подробно. Это обусловлено тем обстоятельством, что в настоящее время спектр методов, позволяющих полноценно изучать состояние кровотока в различных зонах, крайне узок, и представлен дерматоскопией [8] и гистологическим исследованием, приемлемым преимушественно для экспериментальных исследований, но не для широкого клинического использования [9-11]. В связи с этим, на практике для определения глубины ожога, локализации и состояния пограничной зоны ожога применяется визуальный метод [8], несмотря на не всегда высокую сопоставимость результатов его применения с гистологическими данными [12]. Исследования характеристик микроциркуляторного русла в экспериментальной и клинической комбустиологии немногочисленны. Поэтому целью данного исследования служило изучение состояния микроциркуляции кожи у здоровых и обожженных крыс.
Материал и методы исследования
Эксперимент был выполнен на 20 половозрелых крысах-самцах линии Вистар (масса тела – 250-300 г.), разделенных на две равные по численности группы. Первая группа животных (n=10) была контрольной (интактной), с ее представителями не производили никаких манипуляций, кроме однократного изучения состояния микроциркуляции. Крысам второй (основной) группы (n=10) моделировали контактный термический ожог по собственной запатентованной методике [5]. Оценку параметров микроциркуляции у животных основной группы производили на 1-е сутки (через 2-3 часа после нанесения травмы), на третьи и десятые сутки послеожогового периода.
Мониторинг состояния микроциркуляции производили с использованием анализатора «ЛАКК-М» (ООО «Лазма», Москва), позволяющего изучать как интегральную интенсивность кровотока по микрососудам (по показателю микроциркуляции), участие вне- и внутрисосудистых факторов его регуляции, а также роли артерио-венозных анастомозов в его обеспечении (по показателю шунтирования) [13]. С целью минимизации погрешности измерения, связанной с двигательной активностью животных, исследования выполняли в условиях наркотизации («золетил» + «ксила вет»). Проведение исследований регламентировано разрешением локального этического комитета ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы Statistica 6.0.
Результаты исследования и их обсуждение
В результате проведения исследования было подтверждено наличие микроциркуляторных нарушений в пограничной зоне ожога, о чем свидетельствовало снижение показателя микроциркуляции в ближайшем посттермическом периоде в 1,57 раза относительно интактных животных (p<0,05; рис. 1).
Рис. 1. Показатель микроциркуляции у интактных и обожженных крыс в динамике ожоговой
болезни («*» - статистическая по отношению с здоровыми животным p<0,05)
В дальнейшем (на 3-и сутки с момента нанесения ожога) наблюдали незначительную активацию кровотока по микрососудам, однако изучаемый показатель оставался в 1,43 раза ниже контрольного уровня, характерного для крыс первой группы (p<0,05). Наконец, по завершении эксперимента (на десятые сутки послеожогового периода) отмечали прогрессирование микроциркуляторных нарушений, причем в этой точке показатель микроциркуляции оказался практически в 2 раза ниже, чем у здоровых животных (p<0,05). В целом, выявлены проявления гипоциркуляции в пограничной зоне ожога, что не создает без коррекции оптимальные условия для протекания регенеративных процессов в данном участке раны.
Далее нами произведен анализ динамики участия факторов регуляции в обеспечении микрокровотока в условиях экспериментальной термической травмы. Выявлено, что по мере развития ожоговой болезни в тканях пограничной зоны ожога прогрессивной снижается регуляторная роль эндотелиального компонента, связанного с высвобождением монооксида азота эндотелиоцитами. Это отчасти и обуславливает угнетение микроциркуляции в послеожоговом периоде, так как NO является одним из основных вазотропных релаксирующих молекулярных агентов [13].
Напротив, значимость других внутрисосудистых факторов (нейрогенного и миогенного) возрастает, причем наибольшего уровня они достигают в ближайшем посттермическом периоде (через 2-3 часа после моделирования травмы), превышая значения, характерные для крыс контрольной группы, в 1,36 и 1,33 раза соответственно (p<0,05 для обоих показателей). В последующем регистрировали снижение вплоть до физиологических значений (на 3-и сутки после воспроизведения ожога) и ниже их (на десятые сутки наблюдения). По нашему мнению, данный факт отражает реализацию стресс-ответа, компонентом которого является вазоконстрикторный эффект симпатической стимуляции микроциркуляторного русла.
Аналогичная динамика обнаружена и в отношении внесосудистых регуляторных факторов – дыхательного и сердечного. Оба указанных компонента, как и предшествующие, демонстрировали существенное повышение в раннем послеожоговом периоде, увеличиваясь в 1,50 и 1,83 раза соответственно (p<0,05 для обоих показателей). Это связано с компенсаторными гипервентиляцией и тахикардией, являющимися в данном случае также составляющими общего адаптационного синдрома – острой (немедленной) адаптации. В дальнейшем дыхательный компонент возвращается к исходному уровню, не отличаясь от интактной группы ни на третьи, ни на десятые сутки. Напротив, сердечный фактор обнаруживает негативную динамику, на 3-и сутки послеожогового периода возвращаясь к физиологическим значениям, а на 10-е регистрируясь на цифрах в 2,38 раза ниже их (p<0,05). Это указывает на истощение резервов сердца по обеспечению стабильности системной гемодинамики и микроциркуляции.
Последним учитываемым параметром служил показатель шунтирования. Выявлено, что в первые сутки после травмы формируется «феномен обкрадывания», заключающийся в уменьшении кровотока по микроциркуляторному руслу за счет нарастания роли артерио-венозных анастомозов и непосредственного сброса крови по ним в обход капилляров.
Заключение. Проведенные эксперименты позволили установить, что термическая травма оказывает негативное влияние на систему микроциркуляции, которое проявляется в снижении интенсивности кровотока по сосудам малого диаметра. Это обеспечивается за счет рефлекторного вазоспазма, уменьшения высвобождения эндотелиоцитами оксида азота и активации прекапиллярных сфинктеров и одновременной активацией шунтирующих путей сброса крови из артериального непосредственно в венозное русло, минуя капилляры. Таким образом, в посттермическом периоде в пограничной зоне ожога реализуется компенсаторный «феномен обкрадывания», который требует патогенетической коррекции.
1. Brassolatti P., de Andrade A.L.M., Bossini P.S. et al. Evaluation of the low-level laser therapy application parameters for skin burn treatment in experimental model: a systematic // Lasers Med. Sci. 2018. Vol. 33, N 5. P. 1159-1169. doi: 10.1007/s10103-018-2526-5.
2. Wiggins-Dohlvik K., Tharakan B. A rat burn injury model for studying changes in microvascular permeability // Methods Mol. Biol. 2018. Vol. 1717. P. 93-100. doi: 10.1007/978-1-4939-7526-6_8.
3. Effects of Coriaria Sinica Maxim's extract on microcirculation and oxidative stress of wounds in rats with deep second-degree burn / Hu Z.H., Yu Z.F., Huang J. et al. // Zhongguo Ying Yong Sheng Li Xue Za Zhi. 2018. Vol. 34, N 1. P. 50-56. doi: 10.12047/j.cjap.5511.2018.014.
4. Multispectral and photoplethysmography optical imaging techniques identify important tissue characteristics in an animal model of tangential burn excision / Thatcher J.E., Li W., Rodriguez-Vaqueiro Y. et al. // J. Burn Care Res. 2016. Vol. 37, N 1. P. 38-52. doi: 10.1097/BCR.0000000000000317.
5. Physical and biochemical characteristics of biological fluids in rats with modeled thermal injury / Vorobyov A.V., Martusevich A.K., Solovyova A.G. et al. // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2009. Vol. 147, №4. P. 424-426.
6. Zhang Q. Advances in the research of rheological behavior of platelets and its regulation after burn // Zhonghua Shao Shang Za Zhi. 2014. Vol. 30, N 1. P. 56-60.
7. Soussi S., Legrand M. Hemodynamic coherence in patients with burns // Best Pract. Res. Clin. Anaesthesiol. 2016. Vol. 30, N 4. P. 437-443. doi: 10.1016/j.bpa.2016.10.004.
8. Dermoscopic insight into skin microcirculation - Burn depth assessment / Mihara K., Nomiyama T., Masuda K. et al. // Burns. 2015. Vol 41, N 8. P. 1708-1716. doi: 10.1016/j.burns.2015.08.032.
9. Remote effects of extracorporeal shock wave therapy on cutaneous microcirculation / Kisch T., Sorg H., Forstmeier V. et al. // J. Tissue Viability. 2015. Vol. 24, N 4. P. 140-145. doi: 10.1016/j.jtv.2015.07.004.
10. Neutrophil extracellular traps coincide with a pro-coagulant status of microcirculatory endothelium in burn wounds / H.I. Korkmaz et al. // Wound Repair Regen. 2017. Vol. 25, N 4. P. 609-617. doi: 10.1111/wrr.12560.
11. Improvement of local microcirculation through intermittent Negative Pressure Wound Therapy (NPWT) / A.Sogorski et al. // J. Tissue Viability. 2018. Vol. 27, N 4. P. 267-273. doi: 10.1016/j.jtv.2018.08.004.
12. Discordance between histologic and visual assessment of tissue viability in excised burn wound tissue / A.S. Karim et al. // Wound Repair Regen. 2019. Vol. 27, N 2. P. 150-161. doi: 10.1111/wrr.12692.
13. Microcirculatory effects of physostigmine on experimental burn edema / Hernekamp F., Klein H., Schmidt K. et al. // J. Burn Care Res. 2015. Vol. 36, N 2. P. 279-86. doi: 10.1097/BCR.0000000000000068.
