В исследовании, сравнивающем активность тучных клеток при многократной и однократной глубокой иммерсионной гипотермии, было установлено, что при однократной глубокой иммерсионной гипотермии сразу после воздействия стрессорного фактора тучные клетки были в истощенном состоянии, большинство из них находились в стадии дегрануляции. На второй день количество тучных клеток возрастало, их основная часть находилась в межальвеолярных перегородках, что может говорить о пополнении пула тучных клеток за счет юных форм. На 7-й день мастоциты перемещались в перибронхиальную область, количество дегранулирующих клеток снижалось. На 14-й день эксперимента количество дегранулированных лаброцитов было минимальным, приближалось к норме. При многократной ежедневной глубокой иммерсионной гипотермии число тучных клеток в легочной ткани и их дегранулирующие формы возрастали по сравнению с однократной гипотермией. На 2-й день перемещение тучных клеток нарастало, в итоге на 7-й день увеличивалась перибронхиальная и периваскулярная инфильтрация, которая становилась более интенсивной на 14-й день эксперимента. Результаты исследования показали, что при многократной глубокой иммерсионной гипотермии у крыс формируется приспособление бронхолегочной системы к низким температурам [22, 23, 24].
Определенную роль при формировании защитно-приспособительных реакций играют клетки Клара, которые секретируют компоненты сурфактанта. Сразу после действия глубокой однократной иммерсионной гипотермии клетки принимают уплощенную округлую форму, типичные выросты цитоплазмы исчезают. На 2-е сутки постгипотермического периода в клетках Клара отмечалась гиперплазия с единичными митозами. На 7-е сутки клетки вытягивались, приобретали цитоплазматические выросты. К 14-м суткам клетки Клара приобретали свою исходную морфологическую форму. Данная работа подтверждает неблагоприятное воздействие низких температур, которое приводит к адаптивноприспособительной реакции клеток Клара терминальных бронхиол [25].
Исследование, направленное на изучение эффектов гипотермии, вызванной частичной жидкостной вентиляцией легких у собак с острым повреждением легких (ОПЛ), показало, что умеренная гипотермия, вызванная частичной жидкостной вентиляцией перфторуглеродом, может увеличить способность к оксигенации, парциальное давление кислорода, экспрессию противовоспалительного фактора IL-10 и улучшить податливость легких у собак с ОПЛ [26].
На данный момент есть разработанная методика, применяемая во время проведения тромбэндартерэктомии из ветвей легочной артерии, - антеградная унилатеральная перфузия головного мозга в условиях умеренной гипотермии. При помощи данной методики можно сократить продолжительность искусственного кровообращения, отказаться от полного прекращения церебрального кровотока. В исследованиях Т.А. Калинина и соавторов [27], сравнивающих вышеперечисленные методы, было доказано, что у пациентов первой группы, которым проводилась операция в условиях умеренной гипотермии с проведением антеградной унилатеральной перфузии головного мозга, не возникли неврологические нарушения, в отличие от пациентов второй группы, оперированных в условиях гипотермической остановки кровообращения. Респираторный индекс был выше у пациентов первой группы, но при этом различия между группами не имели достоверной разницы. Авторы предполагают, что это связано с накоплением внеклеточной жидкости.
Экспериментально доказано, что терапевтическая гипотермия повышает активность легочного сурфактанта in vivo за счет неизвестных молекулярных механизмов. Биофизическую активность очищенного поверхностно-активного сурфактанта свиньи тестировали в медленной динамике, подобной дыханию, с помощью сурфактометрии с ограниченной каплей (CDS) и с помощью пузырькового сурфактометра (CBS) при 33°C и при 37°C. Также анализировали зависящую от температуры активность поверхностно-активного вещества при ингибировании плазмой с последующим восстановлением активности за счет дополнительных добавок поверхностно-активного вещества. Способность поверхностноактивного вещества резко снижать поверхностное натяжение повышалась при температуре тела 33°C. Резистентность сурфактанта к ингибированию плазмой повышалась, а восстановительная терапия была более эффективной при снижении температуры. Это может объяснить улучшение респираторных исходов, наблюдаемое у охлажденных пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом, и открывает новые возможности в лечении острого повреждения легких [28].
На данный момент созданы средства, способные предотвратить повреждающее действие холода. Они активно используются для профилактики заболеваний органов дыхания. При воздействии низких температур нарушается архитектоника ресничек и снижается регенераторный потенциал слизистой трахеи, поскольку уменьшается количество промежуточных и базальных клеток респираторного эпителия. Повышается выработка слизи за счет увеличения количества тучных и бокаловидных клеток.
В результате воздействия на организм гипотермии происходят повышенное образование кислородных производных, увеличение активности процессов перекисного окисления липидов, а также истощение антиоксидантной системы. При введении L-аргинина возникает восстановление кислотно-основного баланса и снижается сродство гемоглобина к кислороду, это повышает устойчивость организма к низкой температуре, снижая проявления гипоксии. L-аргинин снижает действие перекисного окисления липидов благодаря снижению диеновых конъюгатов и оснований Шиффа в легких, сердце, печени, почках, что приводит к увеличению антиоксидантной защиты за счет увеличения активности каталазы в сердце, печени, почках, а также к повышению содержания а-токоферола в тканях. Все это приводит к формированию равновесия между прооксидантами и антиокситантами во время отогревания. Антиоксидантными свойствами обладает мелатонин, который при воздействии оксида азота образует N-нитрозомелатонин, выступающий в роли донора NO, что при отогревании приводит к снижению активности перекисного окисления липидов. Также стоит отметить роль эритропоэтина, который увеличивает образование оксида азота путем активации эндотелиальной NO-синтазы, что приводит к снижению повреждающего эффекта низких температур путем снижения активности процессов перекисного окисления липидов [29].
В экспериментальном исследовании препарата моллюскам, который обладает иммуномодулирующими и антиоксидантными свойствами, было доказано его выраженное протективное действие на слизистые оболочки дыхательных путей. Реснитчатый покров сохранял свою волнообразную поверхность, несмотря на то, что на поверхности ресничек определялось небольшое количество клеточных элементов и слизи. Также моллюскам предупреждал усиление процессов перекисного окисления липидов и избыточное потребление витамина Е, оставляя их на уровне, равном уровню у интактных подопытных животных [30].
Заключение
Таким образом, на данный момент имеется недостаточное количество работ, посвященных структурно-морфологической реорганизации ткани легкого в условиях воздействия низкой температуры. Выявлены адаптивно-приспособительные возможности организма к низким температурам на примере клеток Клара терминальных бронхиол. Одним из важных элементов адаптации легких к низким температурам являются тучные клетки, которые участвуют в процессах восстановления ткани и адаптации. Некоторые экспериментальные исследования доказывают формирование приспособления бронхолегочной системы к низким температурам еще в эмбриональном периоде. Продолжаются эксперименты в области профилактики заболеваний органов дыхания. На примере препарата моллюскам было выявлено его протективное действие на слизистые оболочки дыхательных путей в условиях гипотермии. Действие низких температур успешно используется во многих отраслях медицины благодаря антигипоксическим свойствам, снижению потребления тканями кислорода для уменьшения повреждающих действий других факторов.
Множество современных исследований показали позитивное терапевтическое влияние умеренной гипотермии при остром повреждении легких, а также в послеоперационном периоде. Методы гипотермии применяются в кардиоваскулярной хирургии, нейрохирургии, при реабилитации пациентов с церебральной патологией. Доказано, что низкие температуры оказывает выраженное нейропротекторное действие и предотвращают развитие вторичных повреждений головного мозга [31]. Последние исследования подтвердили защитную роль умеренной гипотермии при воздействии на организм радиации. Однако недостаточно изученным остается вопрос количественного и качественного изменения клеточных структур органов дыхания при гипотермическом повреждении. Воздействие гипотермии на легкие требует дальнейших исследований для получения полной картины терморегуляции и адаптации организма к низким температурам.
Список литературы
1. Угаров Г.С., Алексеев Р.З. К вопросу об обезвоживании организма человека в условиях естественной гипотермии // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2013. № 9. С. 130-133.
2. Алябьев Ф.В., Арбыкин Ю.А., Серебров Т.В., Яушев Т.Р., Вогнерубов Р.Н., Мельникова С.Ю., Воронков С.В., Логвинов С.В. Морфофункциональные изменения внутренних органов и некоторых биохимических показателей в динамике общего переохлаждения организма // Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2014. № 29 (2). С. 71-74. DOI: 10.29001/2073-8552-2014-29-2-71-74.
3. Халиков А.А., Саперовская В.Е., Орловская А.В. Микроморфометрические критерии диагностики смерти от гипотермии // Медицинская экспертиза и право. 2015. № 3. С. 32-34.
4. Витер В.И., Пудовкин В.В., Юрасов В.В., Кульбицкий Б.Н., Покотиленко В.Г., Филиппенкова Е.И. Общее переохлаждение организма. Посмертное промерзание трупа // М., 2012. С. 10-12.
5. Нагибин О.А., Уховский Д.М., Жекалов А.Н., Ткачук Н.А., Аржавкина Л.Г., Богданова Е.Г., Мурзина Е.В., Беликова Т.М. Механизмы гипоксии в Арктической зоне Российской Федерации // Вестник Российской военно-медицинской академии. 2016. Т. 54., № 2. С. 202205.
6. Биличенко Т.Н., Быстрицкая Е.В., Чучалин А.Г., Белевский А.С., Батын С.З. Смертность от болезней органов дыхания в 2014-2015 гг. и пути ее снижения // Пульмонология. 2016. С. 389-397. DOI: 10.18093/0869-0189-2016-26-4-389-397.
7. Осьминкин В.А. Некоторые морфологические особенности легочной ткани, характеризующие темп переохлаждения // Судебно-медицинская экспертиза. 1990. № 3. С. 13-15.
8. Осьминкин В.А., Осьминкин С.В. Компенсаторно-приспособительные реакции дыхательной системы как диагностические критерии при гистологических исследованиях в судебной медицине // Судебно-медицинская экспертиза. 2015. № 3. С. 12-16.
9. Чайка В.В. Оценка морфофункционального состояния дыхательных путей и кожи при действии низких температур и католита (экспериментальное исследование): автореф. дис. ... канд. мед. наук. Владивосток, 2012. С. 21.
10. Zafren K., Giesbrecht G.G., Danzl D.F., Hackett P.H. Wilderness Medical Society practice guidelines for the out-of-hospital evaluation and treatment of accidental hypothermia. Wilderness & environmental medicine. 2014. Т. 25. N. 4. P. 425-445. DOI: 10.1016/j.wem.2014.10.010.
11. Гулдаева З.Н., Бобров И.П., Лепилов А.В., Долгатов А.Ю., Крючкова Н.Г., Фоминых С.А., Малинина Е.И., Алымова Е.Е., Соседова М.Н., Лушникова Е.Л., Бакарев М.А, Молодых О.П. Ретроспективный анализ патоморфологических изменений в легких у людей, погибших от смертельной гипотермии // Бюллетень медицинской науки. 2019. № 2 (14). С. 38-44.
12. Зиновьев С.В., Целуйко С.С., Селиверстов С.С., Козлова В.С. Левое легкое крыс в качестве модели легочной венозной гиперемии // Ульяновский медико-биологический журнал. 2016. № 4. С. 32-33.
13. Хамчиев К.М. Легочное кровообращение и морфофункциональные изменения в легких крыс при сочетанном влиянии гипотермии и иммобилизации // Международный журнал экспериментального образования. 2015. № 7. С. 153-154.
14. Хамчиев К.М. Гемодинамика в легких крыс при гипотермии на фоне иммобилизации // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 6-2. С. 252-254.
15. Бокерия Л.А., Никитин Е.С., Мироненко В.А., Рычин С.В., Выгановская Н.Б., Макрушин И.М., Гордеев С.Л. Нарушение функции легких в ближайшем послеоперационном периоде у больных, оперированных на восходящей аорте с расширением вмешательства на дугу аорты // Анестезиология и реаниматология. 2015. № 5. С. 34-37.
16. Козлов Б.Н., Панфилов Д.С., Сондуев Э.Л., Пономаренко И.В. Влияние уровня гипотермии в период циркуляторного ареста на течение раннего послеоперационного периода у пациентов с аневризмами восходящей аорты // Российский кардиологический журнал. 2020. № 25 (8). С. 30-35.
17. Wang Y., Wang X., Xu W., Wang Y., Huang L., Yue J., An Q., Li S. Transcriptome analysis of mild hypothermia protection against radiation-induced rat lung injury based on RNA-seq. Journal of Central South University. Medical sciences. 2021. № 46 (4). P. 345-350. DOI: 10.11817/j .issn.1672-7347.2021.190727.
18. Мельникова Н.Н., Арокина Н.К. Исследование кровотока в головном мозге крыс при иммерсионном охлаждении и искусственной вентиляции легких // Ульяновский медикобиологический журнал. 2016. № 4. С. 145-151.
19. Арокина Н.К. Влияние времени начала искусственной вентиляции легких на скорость восстановления ритмичной работы сердца крыс после холодового апноэ после гипотермии // Ульяновский медико-биологический журнал. Приложение. 2016. № 4. С. 10-12.
20. Арокина Н.К., Лучаков Ю.И., Зилов В.Г., Несмеянов А.А. Восстановление работы сердца у крыс и снижение температурного порога его остановки посредством искусственной вентиляции легких в условиях глубокой гипотермии // Вестник новых медицинских технологий, электронный журнал. 2019. № 1. С. 7-11.
21. Николаев В.М., Корякина Л.П., Федорова С.А. Влияние низких температур на перекисное окисление липидов в тканях экспериментальных животных // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 4. С. 62-64.
22. Бобров И.П., Лепилов А.В., Долгатов А.Ю., Алымова Е.Е., Соседова М.Н., Крючкова Н.Г., Орлова О.В., Лушникова Е.Л., Бакарев М.А., Молодых О.П. Морфофункциональная характеристика тучноклеточной популяции легких крыс при однократной и многократной глубокой иммерсионной гипотермии // Современные проблемы науки и образования. 2019. № 2. [Электронный ресурс] URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=28749 (дата обращения 10.07.2022).