СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА СТРАТЕГИИ АДАПТАЦИИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ Российский патент 2012 года по МПК G09B23/28 

Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной хирургии и диагностике, и может быть использовано для определения типа и выраженности стратегии адаптации организма к неблагоприятной ситуации.

Известен способ определения стратегии адаптации, включающий определение потребления кислорода организмом с помощью метаболиметра типа Шатерникова. При этом увеличение потребления кислорода свидетельствует о реализации адаптационной стратегии резистентности, уменьшение потребления кислорода - о реализации адаптационной стратегии толерантности [Бочаров С.Н., Кулинский В.И. Защитные стратегии организма в анестезиологии и реаниматологии. - Иркутск, 2003. - С.20-21].

К недостаткам известного способа следует отнести его низкую точность, так как отсутствует регистрация исходного состояния организма и для определения типа стратегии адаптации используют только один показатель.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения типа стратегии адаптации путем измерения потребления организмом кислорода с помощью метаболиметра типа Шатерникова. Авторами известного способа установлены две стратегии адаптации. Так, реализация стратегии активного противодействия или «резистентности» сопровождается повышением активности метаболизма, что отражается в увеличении потребления организмом кислорода, а реализация стратегии пассивного противодействия или «толерантности», напротив, снижает активность метаболизма и потребление кислорода. Так, через 30 мин после введения крысам адреналина в дозе 5,5 мкмоль/кг наблюдалось увеличение потребления кислорода на 25%, что свидетельствовало о реализации адаптационной стратегии резистентности. Через 30 мин после введения крысам клонидина 3,8 мкмоль/кг регистрировалось уменьшение потребления кислорода на 50%, что подтверждало реализацию адаптационной стратегии толерантности [Бочаров С.Н., Кулинский В.И. Защитные стратегии организма в анестезиологии и реаниматологии. - Иркутск, 2003. - С.20-21].

К недостаткам известного способа, как и аналогичного, следует отнести то, что он не содержит описания исходного состояния. Вследствие отсутствия такого описания снижается точность оценки последующих изменений активности метаболизма и выводов о реализации одной из двух стратегий адаптации. Использование единственного показателя - потребление кислорода в качестве интегрального критерия интенсивности метаболизма корректно при отсутствии гипоксии, что резко ограничивает возможности способа, так как гипоксия является важным механизмом патогенеза большинства заболеваний.

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа определения типа стратегии адаптации и ее выраженности в эксперименте.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение точности определения типа и количественная оценка выраженности стратегии адаптации организма животного в условиях эксперимента.

Технический результат заявляемого способа определения типа стратегии адаптации в эксперименте включает создание неблагоприятных условий для жизнедеятельности животного и регистрацию изменения потребления кислорода.

Новым в осуществлении технического результата заявляемого способа является то, что для определения типа и выраженности стратегии адаптации проводят сравнение метаболической активности организма до воздействия, т.е. в условиях основного обмена интактного животного, и после воздействия. Метаболическую активность организма экспериментального животного определяют по трем показателям: потребление кислорода, выделение углекислого газа и по ректальной температуре.

Отличие предлагаемого способа также заключается и в том, что при увеличении значений этих показателей по сравнению с исходными устанавливают адаптационную стратегию резистентности, а при уменьшении - адаптационную стратегию толерантности.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и прототипа показывает, что предлагаемый способ отличается от известного вышеперечисленными приемами. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения «новизна».

Заявляемый способ позволяет определить тип и выраженность стратегии адаптации к неблагоприятной ситуации, что, в свою очередь, дает возможность прогнозировать ход течения заболевания и корректировать тактику лечения.

Так, авторами заявляемого способа установлено, что у лабораторных животных, кроликов породы шиншилла, в условиях множественной скелетной травмы, на фоне стандартного лечения (обезболивание НПВС, инфузионная терапия, антибиотикопрофилактика) реализуется адаптационная стратегия толерантности, характеризующаяся снижением активности метаболизма. У лабораторных животных (кроликов породы шиншилла), погибших в течение недели после травмы, уже в первые сутки после травмы зарегистрировано более выраженное снижение всех трех показателей, характеризующих метаболическую активность: потребление кислорода (на 18% по сравнению с выжившими животными), выделение углекислого газа (на 15%), ректальная температура тела (на 1,2°C).

Авторами предлагаемого способа также установлено, что увеличение значений этих показателей по сравнению с исходными соответствует адаптационной стратегии резистентности.

Отличие заявляемого способа заключается также и в том, что помимо качественной оценки типа стратегии адаптации он позволяет количественно оценить выраженность адаптационных изменений метаболизма. Это достигается сравнением исходных показателей минимальной нормальной активности метаболизма с показателями активности метаболизма после неблагоприятного воздействия. При этом авторами заявляемого способа исходные показатели приравнены к нулевым значениям, что дало возможность количественно оценить выраженность стратегии адаптации.

Для определения минимальной нормальной активности метаболизма выбирают состояние основного обмена интактного организма, при этом активность метаболизма оценивают по трем показателям: потребление кислорода, выделение углекислого газа и ректальная температура.

Проведенный авторами заявляемого способа поиск известных в медицине решений показал, что полученные результаты не были обнаружены в известных решениях и ранее не применялись для качественной и количественной оценки типа и выраженности стратегии адаптации, следовательно, предлагаемый способ соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Способ, составляющий заявляемое изобретение, относится к медицине и предназначен для использования в экспериментальной хирургии. Возможность его осуществления подтверждена описанными в заявке приемами и средствами. Предлагаемый способ обеспечивает достижение поставленного заявителем технического результата, а именно повышает точность определения типа и количественно оценивает выраженность адаптационной стратегии организма в неблагоприятных условиях. Из изложенного следует, что заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Заявляемый способ определения типа стратегии адаптации организма животного осуществляют следующим образом.

В эксперименте у кроликов породы шиншилла, в условиях основного обмена, т.е. спустя 14-16 ч после последнего приема пищи, при температуре комфорта 18-20°C, при исключении резких необычных раздражителей измеряют потребление кислорода, выделение углекислого газа и ректальную температуру.

Измерение газообмена осуществляют следующим образом: лабораторное животное помещают в герметичную камеру. С помощью газоанализаторов, датчики которых размещены внутри камеры, определяют концентрацию кислорода и углекислого газа - исходную и через 1 ч. Вычисляют разницу концентраций исследуемых газов по формулам:

,

где - разница концентраций кислорода, %;

- исходная концентрация кислорода, %;

- концентрация кислорода через 1 ч, %;

- разница концентраций углекислого газа, %;

- исходная концентрация углекислого газа, %;

- концентрация углекислого газа через 1 ч, %.

Показатели потребления кислорода (VO₂) и выделения углекислого газа (VСО₂) рассчитывают по формулам соответственно:

где - разница концентрации кислорода на этапе исследования, %;

- разница концентрации кислорода в условиях основного обмена, %;

- разница концентрации углекислого газа на этапе исследования, %;

- разница концентрации кислорода в условиях основного обмена, %.

Авторы заявляемого способа предлагают значения показателей потребления кислорода и выделения углекислого газа в условиях основного обмена принять равным нулю, тогда на этапах исследования эти показатели будут отражать относительное (процентное) их изменение к соответствующим показателям, полученным в условиях основного обмена. При этом положительное значение показателей свидетельствует об увеличении активности метаболизма и соответственно о реализации адаптационной стратегии резистентности, а отрицательное значение показателей - об уменьшении активности метаболизма и реализации адаптационной стратегии толерантности. Отклонение этих показателей от нулевого уровня характеризует выраженность реализации одной из двух стратегий адаптации.

Ректальную температуру тела измеряют электронным термометром с гибким кончиком при погружении его в прямую кишку животного на глубину 4-5 см. Повышение ректальной температуры на этапе исследования по сравнению со значением показателя в условиях основного обмена свидетельствует об увеличении активности метаболизма, а снижение показателя - об уменьшении активности метаболизма организма экспериментального животного.

Экспериментальные исследования авторов заявляемого способа позволили установить:

- прямую сильную корреляцию между показателями выделения углекислого газа и потребления кислорода (коэффициент ранговой корреляции Спирмена r_s=0,84 при p<0,001);

- прямую сильную корреляцию между выделением углекислого газа и внутренней температуры (r_s=0,73 при p<0,001);

- прямую корреляцию средней силы между показателями потребления кислорода и внутренней температуры (r_s=0,66 при p<0,001).

Установленная авторами заявляемого способа выраженная прямая корреляция всех трех показателей, используемых для характеристики активности метаболизма, позволяет повысить точность определения типа и выраженности стратегии адаптации.

При осуществлении предлагаемого способа оперативное вмешательство выполняют следующим образом. Под общим обезболиванием (премедикация внутримышечно: атропин 0,1%-0,5 мл, анальгин 50%-1,0 мл, димедрол 1%-0,5 мл, сибазон 0,5%-0,5 мл; анестезия внутримышечная: кетамин 5%-0,7 мл, дроперидол 0,25%-0,3 мл) кролика фиксируют на столике Сеченова в положении на спине. Правая передняя конечность острижена и трехкратно обработана раствором антисептика. При помощи устройства для деления сегмента на уровни определяют места проведения чрескостных элементов, после чего на правую переднюю конечность накладывают аппарат внешней фиксации. Через разрез 0,5 см долотом проводят остеотомию костей предплечья так, чтобы проксимальный отломок был фиксирован проксимальной и средней базовыми опорами, а дистальная опора была соединена со средней посредством шарниров для формирования физиологического изгиба.

Левая задняя конечность острижена, трехкратно обработана раствором антисептика. При помощи устройства для деления сегмента на уровни определяют места проведения чрескостных элементов, после чего на левую заднюю конечность накладывается аппарат внешней фиксации. Через разрез 0,5 см долотом проводят остеотомию костей голени так, чтобы проксимальный отломок был фиксирован проксимальной и средней базовыми опорами, дистальная опора была соединена со средней посредством шарниров для формирования физиологического изгиба.

Стандартное послеоперационное лечение включает внутримышечное обезболивание анальгином 50% в суточной дозе 400-500 мг/кг/сут. в течение 5 сут. после операции, антибиотикопрофилактику линкомицином 50-70 мг/кг/сут. и инфузионную терапию раствором глюкозы 5% в суточной дозе 50-60 мл/кг/сут. в течение 3 сут. после операции.

В послеоперационном периоде измерение потребления кислорода, выделения углекислого газа и ректальную температуру проводят так же, как до операции.

Предлагаемый способ поясняется примером конкретного выполнения.

В эксперименте на 22 кроликах породы шиншилла воспроизведена модель множественной скелетной травмы. Для этого под общей анестезией лабораторным животным проводили наложение аппаратов внешней фиксации на правое предплечье и левую голень с последующей остеотомией костей соответствующих сегментов конечностей. Стандартное послеоперационное лечение включало обезболивание, антибиотикопрофилактику и инфузионную терапию.

Всем лабораторным животным до операции в условиях основного обмена, а также на первые, третьи и седьмые сутки после операции в герметичной камере с помощью газоанализаторов (Oldham OX-2000 и С-2000) определяли потребление кислорода и выделение углекислого газа. Ректальную температуру тела измеряли электронным термометром вне камеры.

Установлено, что в первые сутки после операции, на фоне стандартного лечения наблюдалось статистически значимое снижение показателей потребления кислорода, выделения углекислого газа и внутренней температуры тела (Таблица 1. Данные представлены в виде медианы, 25-й и 75-й процентилей).

Таблица 1. Динамика показателей потребления кислорода, выделения углекислого газа и ректальной температуры у кроликов породы шиншилла в условиях множественной скелетной травмы показатели до операции после операции 1 сутки 3 сутки 7 сутки потребление кислорода, % Me 0% -16%* -10%* -6%* Р₂₅ 0% -33% -18% -24% Р₇₅ 0% -8% -4% -3% выделение углекислого газа, % Me 0% -28%* -17%* -19%* Р₂₅ 0% -30% -25% -27% Р₇₅ 0% -11% -7% -7% ректальная температура, °С Me 39,3 38,0* 39,0* 39,2 Р₂₅ 39,1 37,4 37,9 37,8 Р₇₅ 39,4 38,6 39,2 39,5 *p<0,05 по сравнению со значением показателя до операции.

На третьи сутки послеоперационного периода снижение показателей было менее выражено, но также статистически достоверно.

К седьмым суткам после операции показатель внутренней температуры тела стремился к исходному уровню, в отличие от показателей потребления кислорода и выделения углекислого газа, которые оставались на 6% и 19% соответственно ниже исходных значений.

Полученная динамика показателей, характеризующих метаболическую активность, свидетельствовала о реализации у лабораторных животных в условиях множественной скелетной травмы, на фоне стандартного лечения, адаптационной стратегии толерантности.

Летальность в экспериментальной группе в течение 7 сут. после операции составила 54,5%.

Известно, что травматическая болезнь, развивающаяся после множественной скелетной травмы, является тяжелой клинической ситуацией. В то же время из полученных данных следует, что почти половина животных оказалась в состоянии преодолеть эту тяжелую ситуацию в условиях стандартной послеоперационной терапии. Чтобы выявить возможные отличия в адаптации у выживших и погибших животных, авторы сравнили в этих двух подгруппах динамику показателей, характеризующих активность метаболизма. В таблице 2 отражена сравнительная динамика показателей, характеризующих метаболическую активность в подгруппах выживших и умерших животных.

Из приведенных в таблице 2 данных следует, что у лабораторных животных, умерших в течение первых 7 сут. после операции, наблюдалось статистически значимо более выраженное снижение показателей потребления кислорода, выделения углекислого газа и внутренней температуры на протяжении всего послеоперационного периода.

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что более тяжелая, прогностически неблагоприятная клиническая ситуация сопровождается более глубоким угнетением метаболизма в рамках адаптационной стратегии толерантности.

Таким образом, заявляемый способ позволил установить, что у лабораторных животных - кроликов породы шиншилла, в условиях множественной скелетной травмы, на фоне стандартного послеоперационного лечения реализуется адаптационная стратегия толерантности, характеризующаяся снижением активности метаболизма. Показана динамика метаболической активности в течение первой недели после операции. Сравнительный анализ показателей потребления кислорода, выделения углекислого газа и внутренней температуры в подгруппах умерших в течение недели после множественной скелетной травмы и выживших животных выявил отличие метаболической активности уже в первые сутки после травмы. Глубокое угнетение метаболизма в подгруппе погибших животных подтверждает роль адаптационной стратегии толерантности, как «последнего шанса», способа наиболее длительного существования в условиях непреодолимой, крайне тяжелой клинической ситуации.

Выбор состояния основного обмена интактного животного для характеристики нормальной активности метаболизма, т.е. нулевой точки адаптации, позволяет делать корректные выводы о типе и выраженности адаптационной стратегии в неблагоприятной ситуации.

Полученные данные о различии в активности метаболизма в подгруппах животных с разным исходом заболевания дают возможность использовать заявляемый способ для определения прогноза тяжелой травмы и соответственно и потребности в лечебных мероприятиях.

Использование для определения активности метаболизма трех показателей позволяет повысить точность способа определения типа и количественно оценить выраженность адаптационных изменений.

Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной хирургии. В условиях основного обмена регистрируют значения потребления кислорода, выделения углекислого газа, ректальную температуру. После чего осуществляют неблагоприятное воздействие и повторно определяют значения этих показателей. При этом исходные показатели потребления кислорода и выделения углекислого газа принимают за нулевые значения, а показатель ректальной температуры используют в абсолютной величине. При увеличении значений всех показателей устанавливают адаптационную стратегию резистентности, а при уменьшении - адаптационную стратегию толерантности. Способ позволяет повысить точность определения типа и количественно оценить выраженность стратегии адаптации организма животного в условиях эксперимента. 2 табл.

Способ определения типа стратегии адаптации в эксперименте, включающий создание неблагоприятных условий для жизнедеятельности животного и регистрацию изменения потребления кислорода, отличающийся тем, что предварительно в условиях основного обмена регистрируют значения потребления кислорода, выделения углекислого газа, ректальную температуру, после чего осуществляют неблагоприятное воздействие и повторно определяют значения этих показателей, при этом исходные показатели потребления кислорода и выделения углекислого газа принимают за нулевые значения, а показатель ректальной температуры используют в абсолютной величине, и при увеличении значений всех показателей устанавливают адаптационную стратегию резистентности, а при уменьшении - адаптационную стратегию толерантности.