Способ исследования динамики отека головного мозга Советский патент 1992 года по МПК G01N33/48 

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано для изучения процессов отека-набухания головного мозга в динамике, оценки эффективности коррекции и составления прогноза данной патологии.

Известны следующие способы оценки развития отека головного мозга.

1. По содержанию общей воды в мозговой ткани и ее плотности Это широко применяемые в экспериментальных исследованиях физические способы оценки развития отека мозга. Заключаются они в том, что экспериментальное животное умерщвляют, вскрывают черепно-мозговую коробку, берут навеску мозговой ткани (или весь мозг) и высушивают ее в сушильном шкафу при высокой температуре до постоянной массы. Затем рассчитывают процент содержания общей воды по разнице веса сырой и сухой ткани. Плотность определяют путем помещения кусочков мозговой ткани в заранее приготовленные растворы меди сульфата разного удельного веса Концентрацию того раствора, где ткань мозга находится во взвешенном состоянии, принимают за плотность мозга. Или ткань мозга взвешивают в разных средах (воздух, керосин) и рассчитывают ее плотность. Развитие отека мозга характеризуется повышением уровня общей воды и снижением плотности мозговой ткани.

Недостатком способа является то, что он требует забоя животного. Он не может быть использован для оценки динамики процесса и прогнозирования дальнейшего течения патологии. Его нельзя перенести в клинические условия.

2. Способ импедансометрии. Оперативным путем животным накладывают электроды на твердую мозговую оболочку (интракраниально)или, реже, на кости черепа (экстракранмально). После полного приживления электродов измеряют электрически импеданс мозговой оболочки ткани.

Способ импедансометрии имеет ряд HP достатков. Он требует специальной подгоVI XI ГО XI

ь. о

товки животного, включая оперативное вмешательство и вживление электродов. Показатель сопротивления мозговой и вживление электродов. Показатель сопротивления мозговой ткани, изучаемый этим способом, зависит от многих факторов; содержания общей воды, солей в мозге, лик- вородинамики и гемодинамики, тесно связан с изменениями осмотического и он- котического давления в кровяном русле. А эти параметры очень динамично изменяются не только в. процессе развития отека мозга и его фармакологической коррекции. Многие из них могут быть результатом действия этиологического фактора (травмы, ин- токсикации, воспаления и др.), а не следствием развития отека мозга. Таким образом, электрический импеданс показатель не стабильный, не может быть объективно отражать истинную картину отека мозга, его тяжесть и динамику. Не случайно результаты импедансометрии при отеке мозга противоречивы и не коррелируют с другими показателями отека. Так, по данным Кочне- ва М.В, (1973) импеданс снижается, а Жа- найдаров С.А. и др. (1980) отмечают возрастание его при отеке мозга.

3. Способ изучения ликвора. Измеряют давление ликвора. его рН, количество лак- тата и солей, прежде всего, ионов натрия и калия. При развитии отека повышается давление ликвора, происходит сдвиг рН в кислую сотор сторону, увеличивается лактат и уровень ионов натрия.

Из недостатков этого способа следует отметить его трудоемкость, необходимость наличия специальных навыков и инструментов, ограниченность его использования (часто ликвор брать нельзя, а у мелких лабораторных животных эта процедура практически невыполнима). Забор ликвора сложная процедура и всегда сопряжена с опасностью развития различных осложнений и даже угрозой для жизни.

Наиболее близким по техническому ре- шению к предлагаемому способу является способ определения развития отека головного мозга по K+/Na+ - коэффициенту эритроцитов.

Кровь экспериментального животного забирается в гепаринизированную пробирку, центрифугируется, плазма удаляется. Эритроциты гемолизируются и на пламенном фотометре определяется содержание ионов калия и натрия, а затем рассчитыва- ется - коэффициент. Развитие отека мозга характеризуется снижением коэффициента. При значениях его ниже 6,5 отмечают отек мозга.

Недостатки известного способа:

1.Недостаточная объективность, которая объясняется следующими причинами:

а)K+/Na+ - коэффициент не всегда коррелирует с отечными изменениями в мозговой ткани, установленными по другим показателям. Например на 1 и 4 сутки развития травматического отека мозга K /Na+- коэффициент эритроцитов одинаков и равен 5,2, в то время как максимум развития отека по воде и плотности мозговой ткани отмечен на 4 сутки;

б)Баланс калия и натрия в эритроцитах во многом зависит от гормонального фона, функции эндокринного аппарата, почек и изменяется при их нарушении;

в)Электролитный баланс эритроцитов тесно связан с содержанием солей в плазме, ее осмотическим и к онкотическим давлением;

г)Ионное равновесие в эритроцитах в основном обеспечивается активным энергозависимым трансмембранным транспортом. Метаболические сдвиги, вызванные гипоксией, ацидозом, алкалозом и др. факторами, приводят к нарушению главного энергетического обменного пути эритроцитов - гликолиза и изменению активного транспорта ионов.

Таким образом, один K+/Na+ - коэффициент эритроцитов не может полностью отражать картину изменений в мозговой ткани при ее отеке

2.Недостаточная точность, которая связана со следующим:

а)Определение ионов калия и натрия ведется методом пламенной фотометрии, результаты которой зависят от многих внешних факторов, в том числе и от чистоты используемого газа;

б)содержание ионов в эритроцитах ведется в расчете на объемные единицы (ммоль/л, мг%), а при отеке мозга и его фармакологической коррекции объем эритроцитов может изменяться;

в)К /Na - коэффициент показатель относительный и может оставаться без изменений при различных абсолютных значениях ионов калия и натрия в эритроцитах.

Целью изобретения является повышение точности и упрощения способа, а также повышение физиологичности способа, за счет возможности повторного использования животного в эксперименте.

Цель достигается тем, что в известном способе оценки развития отека головного мозга путем определения ионов калия и натрия эритроцитов и вычисления «VNa+ - коэффициента, согласно изобретению определяют уровень ионов калия и натрия в расчете на гемоглобин эритромассы и дополнительно исследуют содержание фракций воды в эритроцитах и при снижении связанной воды на 3%, K+/Na4 - коэффициента на 15%, возрастании свободной воды на 3%, а также возрастания ионов натрия или снижении ионов калия на 10% относительно нормы определяют развитие отека головкого мозга, т.е. динамику считают отрицательной.

Фракции воды эритроцитов более объективно характеризуют их функциональное состояние, так как связанная вода зависит только от функции клетки и состояния ее биоколлоидов и не подвержена влиянию внешних условий, Одновременное определение баланса фракции воды и электролитов а эритроцитах надежнее, объективнее и точнее отражает процесс развития и тяжесть стекз головного мозга, поскольку охватывает не только минеральный обмен, но и степень гидратации белковых молекул.

Способ осуществляется следующим образом.

В центрифужную предварительно гепа- ринизированную пробирку забирают кровь (2 мл) экспериментального животного. Центрифугируют 15 мин при 3000 об/мин. Плазму с верхним слоем лейкоцитов и эритроцитов отсасывают. В оставшейся эритромассе определяют гемоглобин, содержание ионов калия и натрия. Содержание ионов калия и натрия выражают в расчете на гемоглобин эритромассы и рассчитывают K+/Na4 - коэффициент.

Полученные результаты сравнивают с анормой. При снижении связанной воды на 3%, K+/Na - коэффициента на 15%, возрастании свободной воды на 3%, а также возрастании ионов натрия или снижении ионов калия на 10% констатируют развитие отека головного мозга.

Способ поясняется примерами.

П р и м е р 1. Экспериментальному животному (крысе) наносят черепно-мозговую травму путем уколов иглой в мозговую ткань через трепанационное отверстие. На 4 день после травмы у крысы забирают 2 мл крови. Кровь центрифугируют, плазму удаляют, В эритромассе определяют фракции воды, ионы калия и натрия, гемоглобин Показатели следующие Naf - 67,3 мкМ/r гемоглобина; К+ - 319.8 мкМ/г гемоглобина: К+ - /Na - коэффициент - 4,8; общая вода - 66,78%, свободная вода - 50,33%; связанная вода - 16,45%. Результаты сравнивают с цифрами, полученными на интактных животных, Na - 50,9 мкМ/г гемоглобина; Kh - 347,8 мкМ/г гемоглобина; - коэффициент - 6,9; общая вода - 66,72% свободная вода 42,85%; связанная вода - 23.87%. Изменения показателей, обнаруженные в опыте, вычисляют в процентах по отношению к норме. Содержание связанной воды и

K+/Na+ - коэффициент снизились соответственно на 7,4% и 30,4%, уровень свободной воды и ионов натрия повысились соответственно на 7,5% и 32,2%, количество ионов калия уменьшилось на 8,1%. На основании

0 таких изменений констатируют развитие выраженного отека головного мозга,

Спустя 7 суток после травмы исследование повторили. Уровень Na - 52,6 мкМ/г гемоглобина (выше нормы на 3,3%); К+ 5 331,2 мкМ/г гемоглобина (ниже нормы на 4,8%). K+/Na - коэффициент - 6,3 (ниже нормы на 8,7%); связанная вода 21,27% (ниже нормы на 2,6%); свободная вода - 44,19% (выше нормы на 1,3%). Такие изме0 нения показателей свидетельствуют об отсутствии отека мозга. Для подтверждения этого заключения животное декапитируют и исследуют содержание общей воды в мозге и его плотность. Они следующие: вода 5 77,60%, плотность - 1,0405 г/см5. Эти показатели свидетельствуют соответствуют нор- ме(вода-77,64%, плотность- 1.0414 г/см, т.е. отек мозга отсутствует.

П р и м е р 2. Экспериментальному жи0 вотному (крысе) наносят черепно-мозговую травму (как в первом примере). Через 4 суток после травмы у животного забирают кровь и в эритромассе определяют фракции воды, ионы калия и натрия. Показатели та5 кие: К+ - 358,4 маМ/r гемоглобина, Na+ - 70,6 мкМ/г гемоглобина (выше нормы на 38,7% (K+/Na4 - коэффициент - 5,1 (ниже нормы на 26,1%), общая водз 67.40%, свободная вода - 51,59% (выше нормы на

0 8,7%), связанная вода - 15,81 % (ниже нормы на 8,1%). У животного констатируют развитие выраженного отека головного мозга. Через 7 суток после травмы исследование повторили. К - 402,9 мкМ/г гемоглоби5 на, Na - 77,8 мкМ/г гемоглобина (выше нормы на 52,8%, K+/Na - коэффициент - 5,2 (ниже нормы на 24,6%), свободная вода - 48,35% (выше нормы на 5,5%), связанная вода - 17,06% (ниже нормы на 6,8%). При0 веденные показатели свидетельствуют о том, что у животного по прежнему имеет место отек головного мозга. После декапи- тации и исследования мозговой ткани крысы заключение подтвердилось (общая вода

5 мозга повышена до 79,21%, а плотность снижена до 1,0390 г/см).

Определение отека мозга предлагаемым способом точнее, чем по прототипу, так, у интактных животных 3 з случаях из 10 по прототипу получены ложно - положительные результаты (30%). По предлагаемому способу таких случаев нет.

При исследовании опытных животных установлено по прототипу один ложно-положительный и два ложно-отрицательных результата (11 %). а по предлагаемому способу только 1 ложно-отрицательный результат из 28 опытов (3,5),

Всего ложно-положительных и ложно- отрицательных определений для прототипа составило 16%, а для предлагаемого способа только 2,6.%. Таким образом, предлагаемый способ в 6 раз точнее прототипа,

П р и м е р 2. Использование предлагаемого способа для оценки действия лекарственных препаратов на отек головного мозга.

Крысам наносили черепно-мозговую травму и для предотвращения развития травматического отека головного мозга внутри брюшинно вводили оксибутират натрия в дозе 200 мг/кг. Через 3-4 суток после травмы исследовали эритроциты крови по предлагаемому способу. При этом обнаружили следующие изменения показателей: свободная вода возрастала на 1,29%. а связанная вода снижалась на 1,15%. по сравнению с интактными животными. Показатели содержания ионов калия, натрия и их соотношение в пределах нормы (см. табл. 1).

Таким образом, оксибутират натрия предотвращает развитие отека головного мозга. При забое животных в мозговой ткани отечных изменений не обнаружено.

П р и м е р 3. Животным наносили черепно-мозговую травму и в течение 4-х суток после травмы исследовали показатели эритроцитов и сравнивали их с интактными животными. Показатели были такими: свободная вода возросла на 2,72%, а связанная вода, уровень, ионов калия, натрия и их соотношение соответственно снизились на 2,54%, 11,82% и 5,8% (см. табл. 2).

Таким образом, используя предлагаемый способ, можно заключить, что фенибут тормозит развитие травматического отека головного мозга, но в меньшей степени, чем оксибутират натрия.

При забое животных и исследовании мозговой ткани (воды и плотности) данное заключение подтверждается.

Приведенные примеры показывают, что

предлагаемый способ оценки развития отека головного мозга может быть использован с целью оценки протекторного действия лекарственных препаратов на отек мозга. Преимущества предлагаемого способа:

Позволяет изучать развитие отека мозга в динамике, поскольку не требует декапита- ции животного.

Повышается объективность оценки развития отека мозга и его фармакологической

коррекции, так как одновременное определение электролитного баланса и фракций воды в эритроцитах полнее характеризует функциональное состояние клеток, объективнее отражает отечные изменения в мозговой ткани.

Повышение точности способа обеспечивается использованием не только относительного показателя K+/Na+ , но и абсолютных значений уровня ионов калия и

натрия в эритроцитах с расчетом их концентрации не на объемные единицы, а на гемоглобин эритромассы.

Формула изобретения Способ исследования динамики отека

головного мозга, включающий создание модели отека с последующим определением содержания ионов калия и натрия в эритроцитах и расчетом коэффициента K+/Na+ , отличающийся тем, что, с

целью повышения точности и упрощения способа, а также повышения его физиоло- гичности за счет возможности повторного использования животного в эксперименте, в эритроцитах дополнительно измеряют содержание гемоглобина, свободной и связанной воды, рассчитывают отношение уровня К+ и Ма+ к содержанию гемоглобина и при снижении уровня связанной воды на 3%, К+/Ма+на 15%, возрастании свободной

воды на 3%, относительного содержания Ма или снижении относительного содержания К4 на 10% в сравнении с интактными животными динамику считают отрицательной.

Таблица 1

Использование: экспериментальная медицина, изучение процессов отека-набухания головного мозга в динамике, оценка эффективности коррекции, составление прогноза данной патологии. Цель изобретения: повышение точности и упрощение способа, а также повышение его физиологичности. Сущность изобретения: в эритроцитах одновременно определяют фракции воды и электролиты, выражая их концентрацию в расчете на гемоглобин эритромэссы. При снижении связанной воды на 3%, K+/Na+ - коэффициента на 15%. возрастании свободной воды на 3 %, а также возрастании ионов натрия или снижении ионов калия на 10% относительно нормы диагностируют отек головного мозга. 2 табл.

Травма мозга + оксибутират натрия 200 мг/кг 2 раза в день в течение 4 суток.

Травма мозга + фенибут 50 мг/кг 2 раза в день в течение 4 суток.

Таблица 2