ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СОСТОЯНИЕ ЭРИТРОЦИТОВ
Красные кровяные тельца (эритроциты) — самые многочисленные из форменных элементов. Зрелые эритроциты не содержат ядра и имеют форму двояковогнутых дисков. Циркулируют 120 дней и разрушаются в печени и селезенке. В эритроцитах содержится содержащий железо белок — гемоглобин, который обеспечивает главную функцию эритроцитов — транспорт газов, в первую очередь — кислорода. Именно гемоглобин придаёт крови красную окраску. В лёгких гемоглобин связывает кислород, превращаясь в оксигемоглобин, он имеет светло-красный цвет. В тканях кислород освобождается из связи, снова образуется гемоглобин, и кровь темнеет. Кроме кислорода, гемоглобин в форме карбогемоглобина переносит из тканей в лёгкие и небольшое количество углекислого газа[6].
У млекопитающих животных эритроциты безъядерные, а в связи с выталкиванием ядра на определенной стадии своего развития приобретают форму двояковогнутого диска, благодаря чему в 1,64 раза увеличивается их поверхность по сравнению с поверхностью шара, что создает благоприятные условия для диффузии газов через их оболочку. Поверхность эритроцитов большая и составляет 27—32 м 2 /кг массы животного [4].
Осмотическое давление – это сила, обеспечивающая переход растворителя через полупроницаемую мембрану из менее концентрированных растворов в более концентрированные. Осмотическое давление крови создается солями, глюкозой и – составляет 7—8 атм., что соответствует осмотическому давлению 0,85—0,9% раствора NaCI. Растворы, имеющие одинаковое осмотическое давление, называют изотоническими, с меньшим осмотическим давлением — гипотоническими, а с большим—гипертоническими.
Величина осмотического давления оказывает существенное влияние на структуру и функцию клеток крови. Так, если поместить кровь в раствор небольшой степени гипотонии, то эритроциты будут только набухать и увеличиваться в размере, а в растворах с более низким осмотическим давлением она разрушается с выходом гемоглобина в плазму крови, которая приобретает прозрачный красный цвет (лаковая кровь). Это явление называется осмотическимгемолизом эритроцитов. В клинике с диагностической целью определяют максимальную и минимальную величину осмотической резистентности эритроцитов, т.е. их устойчивость к разной степени гипотонии. Гемолиз части эритроцитов может начинаться уже в 0,5-0,4–процентном растворе натрий хлорида (NaCI), а при более низкой степени гипотонии разрушаются все эритроциты.
Различают три варианта тоничности: один раствор по отношению к другому может быть изотоническим, гипертоническим и гипотоничнеским.
Изотония — равенство осмотического давления в жидких средах и тканях организма, которое обеспечивается поддержанием осмотически эквивалентных концентраций содержащихся в них веществ. Изотония — одна из важнейших физиологических констант организма, обеспечиваемых механизмами саморегуляции. Изотонический раствор — раствор, имеющий концентрацию вещества, равную внутриклеточной. Клетка, погружённая в изотонический раствор, находится в равновесном состоянии — молекулы воды диффундируют через клеточную мембрану в равном количестве внутрь и наружу, не накапливаясь и не теряясь клеткой. Отклонение осмотического давления от нормального физиологического уровня влечёт за собой нарушение обменных процессов между кровью, тканевой жидкостью и клетками организма. Сильное отклонение может нарушить структуру и целостность клеточных мембран.
Гипертонический раствор — раствор, имеющий бо́льшую концентрацию вещества по отношению к внутриклеточной. При погружении клетки в гипертонический раствор, происходит её дегидратация — внутриклеточная вода выходит наружу, что приводит к высыханию и сморщиванию клетки.
Гипотонический раствор — раствор, имеющий меньшее осмотическое давление по отношению к другому, то есть обладающий меньшей концентрацией вещества, не проникающего через мембрану. При погружении клетки в гипотонический раствор, происходит осмотическое проникновение воды внутрь клетки с развитием её гипергидратации — набухания с последующим цитолизом. Известно, что любые воздействия на организм находят свое отражение в изменениях системы крови, которая включает в себя как кроветворные органы, так и периферическую кровь. Реакция на воздействие различных агентов может колебаться в различных пределах от резко выраженного токсического до стимулирующего эффекта, а исследуемые характеристики могут как существенно отклоняться от нормы, так и не выходить за ее пределы [1].
Антигемолитическим действиям обладают 2-гидроксиламониевые соли арил-, тио- и арилсульфонилуксусной кислот. Л.Гринбер и А.М. Аллахвердиев обнаружили повышение резистентности эритроцитов после добавления формиата Na и обработки промахином.
Лекарственные препараты также были исследованы на гемолитическое действие. Н.М.Митрохин с сотрудниками исследовали вещества, применяемые в медицинской практики. Они установили, что более 70% исследованных препаратов вызывают деформацию эритроцитов. Катионы вызывают преимущественно стоматолиз клеток. Таким механизмом действия обладают димедрол, аминазин, промедола гидрохлорид и некоторые другие препараты. Анионы вызывают эхиноцитоз эритроцитов. Такое влияние характерно для всех барбитуратов, карцеина, мединала [3].
Длительное воздействие нафталина может вызвать повреждение или разрушение красных кровяных телец [1].
Место гипертонического раствора хлорида натрия в терапии муковисцидоза
1, 1, 1, 1, 1–3, 2 1 — ФГБУ научный центр» РАН: 115478, Москва, ул. Москворечье, 1;2 — ФГБУ «НИИ пульмонологии» ФМБА России: 105077, Москва, ул. Парковая, 32, корп. 4;3 — ГБУЗ Москвы «Городская клиническая больница им. ДЗ г. Москвы: 105077, Москва, ул. Парковая, 32
Прогноз заболевания при муковисцидозе (МВ) в подавляющем большинстве случаев определяется выраженностью поражения бронхолегочной системы. Именно поэтому изучению новых методов терапии бронхолегочной системы уделяется самое пристальное внимание. Помимо антибактериальных средств и кинезитерапии, важную роль играют муколитические препараты, среди которых все большее значение придается применению гипертонического раствора хлорида натрия (ГРХН), который было бы более корректно отнести к регидратантам мокроты. В статье представлен систематический обзор литературы, посвященный безопасности и клинической эффективности применения ингаляций ГРХН (в комбинации с гиалуроновой кислотой или без таковой), а также возможности его длительного приема в качестве базисной терапии в сочетании с муколитическим препаратом дорназа альфа больными МВ разных возрастных групп.
Ключевые слова: муковисцидоз, ингаляционная терапия, муколитические препараты, гипертонический раствор хлорида натрия, гиалуроновая кислота, Гианеб.
Муковисцидоз (МВ) — наследственное заболевание, наиболее распространенное в популяции европеоидов, без адекватного лечения резко сокращающее продолжительность и качество жизни (КЖ) пациентов. Клинически МВ проявляется поражением дыхательной системы, экзокринной недостаточностью поджелудочной железы, гепатобилиарными осложнениями, нарушением процессов пищеварения и всасывания в кишечнике, а также снижением репродуктивной функции. Прогноз заболевания в подавляющем большинстве случаев определяется выраженностью поражения бронхолегочной системы. Именно поэтому изучению новых методов терапии бронхолегочной системы уделяется самое пристальное внимание. Помимо антибактериальных средств и кинезитерапии, важное место занимают муколитические препараты, среди которых все большее значение придается гипертоническому раствору хлорида натрия (ГРХН), который было бы более корректно отнести к регидратантам мокроты [1, 2].
Мукоцилиарный клиренс как в норме, так и при патологии является основным механизмом очищения респираторной системы от вдыхаемых частиц и других веществ, содержащихся в бронхах. Основ- ными составляющими этого механизма являются цилиарный эпителий и покрывающая его жидкость — бронхиальный секрет (БС). БС представляет собой гетерогенное вещество, состоящее из легкораство- римых в воде компонентов (растворимая фаза) — 89–95% состава и нерастворимой в воде фибрилляр- ной фазы, состоящей в основном из гликопротеидов с высокой молекулярной массой. Макромолекулярными компонентами фибриллярной фазы трахеобронхиального секрета являются протеины, муцины, гликопротеиды, липиды, нуклеиновые кислоты [3].
характеристики БС, его реология и вязкость, определяются качественным и количественным содержанием в ней муцинов. Муцины (гликопротеиды) являются главными макромолекулярными составляющими мокроты и в основном определяют ее вязкость [3]. Состав муцинов (60–80% углеводов и 20–40% белков) определяется экспрессией 4 основных генов, реализующих себя в экзокринных тканях, респираторном эпителии. [4]. Ген MUC4 определяет синтез трахеобронхиальных муцинов. Эпителиальные клетки дыхательных путей выделяют 3 гелеобразующих муцина, включая MUC2, MUC5AC и MUC5B, последние 2 считаются основными гелеобразующими муцинами респираторной системы у здоровых лиц [5].
У больных МВ вследствие дефекта CFTR слизь респираторного тракта существенно меняет свои физические и химические свойства, и кроме пониженной влажности, обладает рядом биохимических изменений, включая снижение pH [6]. При повышении вязкости БС у больных МВ удаляется перициллиарный слой БС, что приводит к деструкции цилиарного эпителия, вязкая слизь блокирует эпителий, замедляя движение слизи [7]. Движение нейтрофилов также нарушается, и местные антибактериальные вещества, такие как лактоферрин и лизоцим, не могут остановить инфицирование респираторной системы патогенными бактериями.
Показано, что концентрация муцинов MUC5AC и MUC5B в мокроте больных МВ снижена [4, 5]. При этом железами респираторного тракта и бокаловидными клетками выделяется очень вязкий секрет с повышенным содержанием муцинов, белка, что вызывает обструкцию бронхов и нарушает процесс самоочищения легких. В субмукозных железах больных МВ повышен уровень CFTR, mRNA и белка [8]. Выявлено повышенное содержание сополимеров ДНК и в БС [9]. Кроме того, в образцах мокроты больных МВ обнаружены повышенные концентрации анионных гликозаминогликанов [10, 11]. Имеются данные о значительно больших уровнях гиалуроновой кислоты (ГК) [9], хондроитина [12] и гепарансульфата [13]. Выявлено, что различные патогенные бактерии, например Pseudomonas aeruginosa, способны вызывать выход гликозоаминогликанов с поверхности эпителия [14].
Мукоактивная терапия проводится препаратами 2 групп — муколитическими и регидратантами, или гиперосмолитическими.
Целью муколитической терапии является нормализация вязкоэластических свойств секрета и оптимизация мукоцилиарного транспорта, обеспечивающего эвакуацию секрета из легких и придаточных пазух носа. В России применяются муколитические препараты различных групп, часто в сочетании, особенно при тяжелых состояниях. Традиционно назначаются муколитические препараты из группы тиолов (), амброксол и дорназа альфа [1]. Возможна комбинация способов введения (ингаляционный, внутривенный, пероральный). Однако в большинстве зарубежных исследований дорназа альфа считается единственным муколитическим препаратом, положительное действие которого доказано в контролируемых исследованиях при длительном применении у больных МВ различной тяжести течения всех возрастных групп. Показано, что при использовании дорназы альфа улучшается легочная функция, снижается частота бронхолегочных обострений, а прогрессирование патологического процесса в легких замедляется [15, 16].
По другим муколитическим препаратам, включая и амброксол, достаточных доказательств их эффективности при МВ до сих пор нет [2, 17–19]. Регидратанты (гиперосмолярные препараты). В последнее время появились препараты особой группы, при воздействии которых, как и при терапии муколитическими препаратами, мокрота разжижается и улучшается ее клиренс. Это т. н. гиперосмолярные препараты, или регидратанты. При воздействии указанных препаратов увеличивается водная составляющая БС, компенсируя дефект хлорных каналов, обусловленный геном МВ. Наиболее хорошо изученным препаратом этой группы является ГРХН, рекомендованный к применению больными МВ [19]. Маннитол в форме сухого порошка для ингаляций, проходящий в настоящее время клинические испытания III фазы, обладает осмотическим действием, задерживая жидкость в БС, покрывающем слизистую оболочку бронхов. В исследованиях [1, 18, 20, 21] сообщается, что при воздействии препарата улучшается функция легких у некоторых больных МВ; препарат применяется в случае отсутствия у больных значимого эффекта при лечении дорназой альфа и плохой переносимости ГРХН.
Гипертонический раствор хлорида натрия
Исходя из предположения, что ГРХН улучшает мукоцилиарный клиренс, воздействует на основной дефект гидратации и поддерживает в рабочем состоянии респираторный эпителий, тем самым сохраняя легкие, перспективным методом лечения является назначение ГРХН в самые ранние сроки жизни ребенка. С этой целью M.Rosenfeld et al. (2011) в исследовании, в котором принимали участие дети в возрасте 12–30 мес. (n = 18), получавшие 7%-ный ГРХН 2 раза в день в течение 14 дней, показано, что ГРХН хорошо переносился пациентами этой возрастной группы [39]. С 2011 г. в московском отделении Российского центра муковисцидоза начато активное применение ГРХН в комплексной терапии бронхиальной обструкции наряду с дорназой альфа. К апрелю 2013 г. 57,4% больных МВ детей и подростков (n = 190) постоянно получали ингаляции ГРХН 3–7%-ной концентрации. Особое клиническое значение представляло его применение у детей раннего возраста, ГРХН стимулирует кашлевой рефлекс во время ингаляций, что способствует отхождению мокроты у малышей. Пациентам первого года жизни (n = 20) постоянно проводились ингаляции ГРХН 3–7%-ной концентрации. В большинстве случаев 7%-ный раствор переносился хорошо, однако у 5 (25%) больных, у которых лечение начато 7%-ным раствором, концентрация была снижена по причине индивидуальной непереносимости [41]. Важным вопросом остается комбинированное ингаляционное применение мукоактивных препаратов, тем более что ГРХН и дорназа альфа, воздействуя на разные звенья патогенеза, логически должны взаимно усиливать отхаркивающий эффект. В отечественном консенсусе комбинированное использование ГРХН и дорназы альфа не обсуждается, но при этом не рекомендуется их смешивать в одном ингаляторе [18]. В США в 2014 г. среди больных старше 6 лет применение дорназы альфа составило 86,0%, а ГРХН — 65,7%, при этом убедительно продемонстрировано, что как минимум у 50% больных МВ в США применялся и тот, и другой препарат [42]. К странам с высокой долей комбинированной терапии относятся Бельгия, Израиль, Румыния [43]. По данным национального Регистра больных муковисцидозом, в 2014 г. 45,9% больных ингалировали ГРХН и 92,8% — дорназу альфа, что, безусловно, говорит о существенной доли комбинированной мукоактивной терапии в России [44, 45].
И международный, и собственный опыт указывает на то, что при применении 7%-го ГРХН, несмотря на сочетанное применение бронхолитических препаратов, довольно часто (по разным данным — от 8 до 30%) возникают побочные эффекты в виде сильного кашля, фарингита и бронхоспазма; многие пациенты отмечают длительно сохраняющийся неприятный соленый вкус вдыхаемого раствора, при этом комплаентность значительно снижается [1, 18, 30, 46].
Гипертонический раствор хлорида натрия и ГК
Для улучшения комплаенса при использовании ГРХН в оптимальной терапевтической концентрации 7% исследованы различные добавки, в частности ГК — полисахарид, присутствующий в тканях человека. ГК — компонент внеклеточного матрикса, является высокомолекулярным гликозаминогликаном, который состоит из повторяющихся дисахаридов и глюкуроновой кислоты. Интересные исследования по применению ГК проведены не только при МВ, но и при бронхиальной астме, и при эмфиземе легких [47–49]. На мышиных моделях МВ получено снижение легочного воспаления после 3 дней ингаляционного введения ГРХН [50]. Показано, что ГК не только блокирует возникновение бронхоспазма, вызываемого нейтрофильной эластазой [51], но и облегчает вентиляцию и газообмен, регулируя баланс жидкости в интерстиции легких. Кроме того, вдыхание ГРХН с добавлением 0,1%-го раствора ГК оказалось значительно приятнее по вкусу, чем без таковой [52, 53]. В Российской Федерации 7%-ный ГРХН в сочетании с 0,1%-ной ГК в 2015 г. зарегистрирован под торговым названием Гианеб.
Таким образом, в систематическом обзоре, посвященном применению ГРХН у больных МВ, показано, что при ингаляционном его введении улучшаются мукоцилиарный транспорт, функции легких и КЖ больных в возрасте старше 6 лет по сравнению с контрольной группой, снижаются частота обострений бронхолегочного процесса и риск инфицирования. Отмечено, что помимо неприятных вкусовых ощущений, при лечении ГРХН имеет место высокая вариабельность результатов в зависимости от возраста пациентов и значительная (до 30%) частота побочных эффектов в виде кашля и бронхоспазма, несмотря на обязательное использование препаратов. При использовании комбинированного препарата ГРХН + ГК снижается число побочных явлений и улучшается приверженность терапии. В настоящее время обсуждается эффективность длительного приема ингаляций ГРХН больными МВ разных возрастных групп (в комбинации с ГК или без таковой) в качестве базисной терапии в сочетании с муколитическим препаратом дорназа альфа [19, 58].
Гипертонический раствор что с клеткой
Вопрос использования гипертонического раствора в нейроанестезиологии и при лечении травматических повреждений мозга до сих пор остается спорным и требует дальнейшего прояснения.
• Хотя гипертонический раствор по определению не является осмодиуретиком, он как и маннитол эффективно снижает церебральный отек и ВЧД, улучшая мозговой кровоток при травме головного мозга.
• Пользы от применения гипертонического раствора, однако, не наблюдается у пациентов с другими видами повреждения головного мозга, например, при субарахноидальном кровоизлиянии (САК). Так что основное применение гипертонический раствор находит—при проведении реанимационных мероприятий у больных с тяжелой политравмой, гипотензией и сопутствующей тяжелой травмой головного мозга.
• Небольшой объем инфузии (менее 250 мл или 2 мл/кг 7,5% раствора хлорида натрия) при проведении реанимационных мероприятий у таких пациентов приводит к улучшению выживаемости.
Дозы и способ применения гипертонического раствора. Взрослые: внутривенно болюсно 2 мл/кг 7,5% раствора хлорида натрия. Дети: 0,1-1 мл/кг 3% раствора до максимальной осмолярности плазмы 360 мос-моль/кг.
Механизм действия гипертонического раствора:
Гипертонические растворы солей не имеют точного определения, обычно так называют растворы хлорида натрия в концентрации от 3 до 20%. Механизм действия у всех растворов одинаковый.
• При интактном ГЭБ возникает осмотический градиент между натрием и водой, по которому вода выводится из паренхимы мозга, что ведет к снижению объема мозга.
• Дегидратация эндотелиальных клеток может приводить к небольшому расширению сосудов и улучшению кровотока.
• Дополнительный положительный эффект может также заключаться в восстановлении мембранных потенциалов нейронов и снижении адгезии лейкоцитов к эндотелию, что влияет на воспалительный ответ.
Неврологические эффекты гипертонического раствора:
• Гипертонический раствор снижает ВЧД у пациентов с внутричерепной гипертензией.
• Был описан эффект рикошета в виде усиления отека у пациентов с поврежденным ГЭБ на фоне длительной инфузии.
• Объем мозга, оцениваемый в процессе краниотомии, уменьшался.
Системные эффекты гипертонического раствора:
• После введения гипертонического раствора возникает временное (около 20 минут) повышение объема крови, возрастает сердечный выброс, что, возможно, в результате прямого положительного инотропного эффекта Системное сосудистое сопротивление остается неизменным. Среднее артериальное давление увеличивается вследствие повышения объема крови и сердечного выброса.
• Воздействие на сердечно-сосудистую систему можно продлить дальнейшим назначением гинеросмолярных коллоидных растворов.
• В результате увеличения перфузиоиного давления в почках, усиливается клубочковая фильтрация и увеличивается выброс предсердного натрийуретического пептида, вследствие чего увеличивается диурез и натрийурез.
• Гипернатриемия при повторных введениях неизменна.
• При больших объемах инфузии гипертонического раствора возможен гиперхлоремический ацидоз.
• Из-за усиленной экскреции калия почками может возникнуть гипокалиемия.
• Убедительные прямые доказательства «спасительного эффекта» использования гипертонических растворов у пациентов с внутричерепной гипертензией отсутствуют, но клинические испытания позволяют предположить наличие некоторого положительного кратковременного эффекта.
• Степень уменьшения отека головного мозга не коррелирует с показателями увеличенного диуреза.
• При экстравазации гипертонических растворов возможен местный некроз тканей.
• Особую осторожность следует соблюдать при назначении гипертонических растворов пожилым пациентам с сердечно-сосудистыми заболеваниями, так как можно вызвать сердечную недостаточность.
• Вопрос о безопасности гипертонических растворов при гипонатриемии пока не имеет однозначного ответа.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Гипертонический раствор что с клеткой
Любой препарат и инфузионный раствор обладает своими химико-физическими свойствами и строго определенным химическим составом, способным вызывать осмотические явления и вызывать морфологические изменения клеток. Следовательно, введение препаратов и инфузионных растворов в организм человека может нарушать изменения строения форменных элементов крови, что приводит к нарушению их функций и, как следствие, отражается на здоровье пациента. [3][7][8]
Безопасность лекарственных средств доказана на практике, при их применении в строго определенных концентрациях. Однако в медицине практикуется введение инфузионных растворов в разной концентрации, а так же иногда препараты вводятся без их разведения, например при оказании скорой медицинской помощи. Введение инфузионных растворов в разной концентрации, а так же, в особенности, введение препаратов без разведения может иметь непредсказуемые последствия, как для кровеносной системы, так и для организма.[1][3][7]
Следовательно, существует необходимость проверить, как реагируют компоненты крови на введение препаратов и инфузионных растворов в повышенной концентрации.
Поскольку эритроциты являются многочисленными форменными элементами крови и легко визуализируются при микроскопии, то изучая воздействие различных препаратов и растворов на них, мы получим наиболее достоверные результаты.
Цель работы: выяснить, происходят ли изменения эритроцитов при их взаимодействии с некоторыми лекарственными средствами.
Материалы и методы: В качестве основного материала для исследования была использована кровь человека. Для проведения опытов нами были выбраны 500 добровольцев одного пола и примерно одного возраста. Характеристика доноров: мужчины от 20 до 25 лет, имеющие разные группы крови по системе AB0: I(+), II(+), III(+). Заболеваний системы крови на момент забора биологического материала доноры не имели, хронические заболевания отрицали. Забор венозной крови производился натощак.
Для исследования нами были выбраны наиболее часто используемые в медицинской практике препараты и растворы. Препараты: 5% медицинский спирт, 4% калий хлорид, 25% магний сульфат. Инфузионные растворы: 40% раствор глюкозы, 4.20% раствор соды-буфер.
Используемые методы: забор биологического материала (внутривенная пункция), фиксация биологического материала in vitro, световая микроскопия при увеличении в 1600крат, фотографирование, морфометрия.
Результаты и обсуждение. Морфологические параметры объекта исследования до и после проведения опыта in vitro были занесены в протокол исследования, который представляет таблица №1.
Морфологические параметры объекта исследования (погрешность измерений составила ± 1 мкм)