Теплоотдача испарением определяет знак влияния назального феназепама на тепловой стресс у крыс

Продолжительность измерения составляла 3 мин, его абсолютная погрешность — 0,1 мл (≤2% величины V). Животных не фиксировали, они свободно располагались в респирометрической камере. В это время у них подсчитывали частоту дыхательных движений (мин^-1). Измерения проводили с интервалом 10 мин.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В первой серии экспериментов через 2–3 мин после однократной интраназальной инстилляции ФСН 170 мг/мл 10 мкл двигательная активность крыс снижалась, животные выглядели заторможенными. Результаты изучения влияния ФСН на потребление кислорода и внешнее дыхание представлены на рисунке 1.

Как видно из данных, представленных на рисунке 1, через 10 мин после применения ФСН потребление кислорода животными опытной группы снижалось на 33%, а частота дыхательных движений — на 32% по сравнению со значениями в группе контроля. Газообменная эффективность внешнего дыхания, оцениваемая по потреблению кислорода в расчете на дыхательный цикл, существенно не изменялась. В последующие 20 мин потребление кислорода у крыс, интраназально однократно получавших ФНС, оставалось на 9–20% более низким, чем в контроле, хотя и имело тенденцию к частичной нормализации. Таким образом, продолжительность гипометаболического действия однократной инстилляции ФСН составляла не менее получаса.

Во второй серии экспериментов при изучении влияния ФСН 170 мг/мл в объеме 10 мкл на состояние теплового обмена у крыс отмечено, что пребывание животных в термокамере приводило к статистически значимому повышению ректальной температуры. У животных, помещенных в рестрейнеры, в течение часа она возрастала на 5,5 ± 0,3 °С против 3,3 ± 0,3 °С у животных, свободно располагавшихся в вольерах. В эти же сроки применение ФСН на 15% ускоряло прирост температуры тела у крыс, располагавшихся в вольерах, но на 11% замедляло его у находившихся в рестрейнерах (рис. 2а). При размещении в вольерах у получивших солевой раствор животных наблюдался активный груминг, чего не было у получивших ФСН. Через 120 мин после помещения в вольеры оцениваемая по убыли массы тела потеря организмом влаги на фоне применения ФСН была на 1% от исходной массы тела меньшей, чем в контроле (рис. 2б). Продолжительность жизни крыс в вольерах была большей, чем в рестрейнерах. При расположении в вольерах применение ФСН снижало продолжительность жизни, а при размещении в рестрейнерах имелась тенденция к ее продлению (рис. 2в).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

При однократной инстилляции 10 мкл ФСН доза феназепама для крыс составляла 8,5 мг/кг м.т., что биоэквивалентно 100 мг для взрослого человека. Это пятикратно превышало высшую разовую дозу диазепама 20 мг, которая при внутривенном введении снижала потребление кислорода человеком на 8% [9]. Поэтому наблюдавшийся в настоящем исследовании вчетверо больший гипометаболический эффект ФСН был обусловлен дозой бензодиазепина, при экстраполяции на человека пятикратно превышавшей высшую разовую дозу. Продолжительность этого эффекта была близка к получасу, что указывает на необходимость повторных назначений ФСН для достижения более длительного гипометаболического действия.

Как следовало из роста температуры тела, пребывание в термокамере вызывало у крыс тепловой стресс. В силу невозможности груминга у крыс, помещенных в рестрейнеры, затруднялось распределение влаги (предположительно слюны) по шерстному покрову, а следовательно, и потеря тепла ее испарением. Это делало сопоставимыми условия теплоотдачи для помещенных в рестрейнеры животных, получавших интраназальные инстилляции ФСН или раствора хлорида натрия. Поэтому вероятной причиной уменьшения теплового стресса крыс, располагавшихся в рестрейнерах, на фоне применения ФСН было не повышение теплоотдачи, а снижение теплопродукции.

Оценка снижения теплопродукции у животных, перед помещением в термокамеру получивших ФСН, возможна с использованием калорического эквивалента кислорода, который при рационе с преобладанием углеводов близок к 21 Дж/мл [10]. В течение ближайших 30 мин после инстилляции ФСН потребление кислорода животными было в среднем на 2,06 мл/(кг×мин) меньшим, чем в контроле, что отвечает на 1294 Дж/кг меньшей теплопродукции. При близости значений удельной теплоемкости биотканей и воды 4187 кал/(кг×°С) это могло вести к уменьшению на 0,3 °С прироста температуры тела за ближайшие 30 мин после помещения крыс в термокамеру, что и наблюдалось в настоящей работе. Таким образом, при повышенной температуре воздуха и невозможности испарения влаги с большей части поверхности тела введение ФСН замедляло формирование теплового стресса у крыс, снижая теплопродукцию. Для экстраполяции этих данных на человека представляет интерес изучить влияние ФСН на температуру тела в условиях, препятствующих теплоотдаче испарением: при высокой относительной влажности [11], пребывании в изолирующих средствах защиты кожи [12] или при иммерсионной гипертермии [13]. Способность диазепама, вводимого внутривенно в дозах 10 или 20 мг, снижать температуру тела человека [14] позволяет ожидать ее снижения и на фоне применения ФСН.

Оптимальная относительная влажность и достаточная скорость воздухообмена в термокамере благоприятствовали потере тепла путем испарения влаги крысами, имевшими возможность наносить ее на поверхность тела. Поэтому при их расположении в вольерах температура тела повышалась медленнее, чем в рестрейнерах. Однако введение ФСН сглаживало это различие: препарат ускорял повышение температуры тела. Через 120 мин после помещения в вольеры потеря массы тела, в основном обусловленная испарением воды, на фоне применения ФСН была на 10 г/кг меньшей, чем при введении солевого раствора. При удельной теплоте парообразования воды 2260 Дж/г это соответствовало накоплению в теле животных на 22 600 Дж/кг большего количества теплоты, чем в контроле. При удельной теплоемкости биотканей, близкой к 4187 Дж/(кг×°С), этой энергии было достаточно для повышения температуры тела на 5,4 °С; в действительности же у получивших ФСН крыс она была лишь на 2 °С выше, чем в контроле. Это говорит о влиянии на температуру тела получивших ФСН крыс противоположно направленных факторов, в том числе уменьшения теплоотдачи и показанного выше снижения теплопродукции. Как видно, у животных, не имевших физических препятствий к увлажнению поверхности тела, влияние ФСН на теплоотдачу преобладало над его влиянием на теплопродукцию.

Определенную роль в снижении выживаемости крыс, перед свободным расположением в термокамере получивших ФСН, могли играть неблагоприятные фармакологические эффекты бензодиазепинов: разобщающее действие на окислительное фосфорилирование [15], снижение артериального давления, частоты сердечных сокращений и коронарного кровотока [16]. Однако основным механизмом вызванного ФСН снижения выживаемости в условиях свободного расположения в термокамере было усугубление теплового стресса. На это указывает тот факт, что через 90 мин после помещения в термокамеру температура тела 43 °С, соответствующая порогу необратимого повреждения биотканей [17], достигалась у 21 и 71% животных, получавших солевой раствор и ФСН соответственно (p < 0,05). Экстраполяция этих данных на человека затруднена наличием у него потовых желез на всей поверхности кожного покрова, что обеспечивает теплоотдачу испарением даже на фоне гиподинамии. Вместе с тем нарушение теплоотдачи не исключено и у человека ввиду сообщений об антагонизме бензодиазепинов к мускариновым рецепторам [18], что требует учета климатических условий при разработке рекомендаций по применению ФСН.

Полученные результаты указывают на возможность смягчения применением ФСН теплового стресса при высокой относительной влажности, пребывании в изолирующих средствах защиты кожи или при иммерсионной гипертермии. Особую ценность такая возможность обретает при продолжающемся тепловом воздействии или недоступности физических средств охлаждения тела на догоспитальном этапе помощи пострадавшим.

ВЫВОДЫ

1. Однократная интраназальная инстилляция крысам феназепама в дозе 8,5 мг/кг м.т., что биоэквивалентно 100 мг для взрослого человека, снижала потребление кислорода организмом на величину, достаточную для уменьшения на 0,3 °С прироста температуры тела за 30 мин пребывания при температуре воздуха 40 °С. Продолжительность гипометаболического действия однократной инстилляции назального препарата феназепама (ФСН) составляла не менее получаса, что обеспечивало этот эффект у животных, получавших препарат с получасовым интервалом.
2. При температуре воздуха 40 °С и отсутствии условий для испарения влаги с поверхности тела введение крысам ФСН уменьшало тепловой стресс, снижая теплопродукцию и прирост ректальной температуры на 0,3 °С за 30 мин.
3. Открытое расположение крыс при температуре воздуха 40 °С в вольерах, не создававшее препятствий теплоотдаче путем испарения слюны, наносимой на шерстный покров, сопровождалось более медленным повышением температуры тела и меньшей летальностью, чем при расположении животных в рестрейнерах.
4. Введение ФСН способствовало повышению температуры тела и летальности у крыс, располагавшихся в вольерах при температуре воздуха 40 °С. Основным механизмом этих эффектов было снижение теплоотдачи испарением вследствие подавления ФСН видоспецифического терморегуляторного рефлекса: нанесения слюны на шерстный покров.
5. ФСН перспективен в качестве средства фармакотерапии теплового удара при высокой относительной влажности, пребывании в изолирующих средствах защиты кожи или при иммерсионной гипертермии. Требует проверки возможность усугубляющего влияния ФСН на тепловой стресс у человека в условиях жаркого климата при беспрепятственной теплоотдаче испарением.