Биологические науки Биофизика
Умарходжаев Е.М., кандидат медицинских наук, старший преподаватель Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова
ИЗМЕНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ СВОЙСТ СУРФАКТАНТА ПРИ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ РАЗЛИЧНЫМИ ГАЗАМИ ИЗОЛИРОВАННЫХ ЛЕГКИХ КРОЛИКОВ
Альвеолярная поверхность легких млекопитающих покрыта мембраноподобной пленкой поверхностно-активного вещества (сурфактанта), состоящего главным образом из липидов и некоторых белков (9).
Механические свойства легких во многом обусловлены способностью альвеолярной поверхностной пленки снижать поверхностное натяжение внутри альвеол при уменьшении их площади.Эта пленка важна для стабилизации альвеол. При ее отсутствии альвеолы коллаби-руются (16).
Длительное воздействие чистого кислорода (6), газовых анестетиков (17), озона (10) вызывает снижение поверхностно-активных свойств сурфактанта, приводя к развитию ателектазов.
Однако в последние годы все большее экспериментальное подтверждение находят данные о способности сурфактанта обратимо изменять свои поверхностно-активные свойства при кратковременном действии как химических, так и физических факторов (11, 13).
Предпринята попытка изучить поверхностно-активные свойства сурфактанта на изолированных легких кроликов посредством измерения давление объемной зависимости при чередующейся кратковременной вентиляции кислородом, фторотаном, гелием, азотом.
Методика: оценка действия различных газов на поверхностно-активные свойства сурфактанта проводилось изучением давление-объемной зависимости на изолированных легких кроликов (давление-объемные кривые).
Кроликов весом 2,5-3,0 кг.(п=6)забивали одномоментным внутривенным введением тиопен-тала. Легкое осторожно выделяли, канюлировали и определяли его герметичность, погружением в физиологический раствор, предварительно расправив легкое под давлением 20 см Н2О. С момента экстирпации все процедуры проводили при Т-37 С. Не поврежденные, герметичные легкие помещали в термостатирующую, увлажненную, герметично закрытую камеру и вентилировали в течение 3-х минут (-2 -12 см Н2О) соответствующим газом. По окончанию вентилирования проводили определение давление-объемной зависимости (Д-О кривые) (15).
Результаты и обсуждение:
а) Изучение давление-объемных кривых на изолированных легких кроликов, попеременно вентилируемых кислородом и азотом, показало, что кривые при вентиляции кислородом были достоверно повышены при всех величинах транспульмонального давления от — 10 см Н2О до О (см. рис. 1).
б) Попеременная вентиляция изолированных легких кроликов гелием и азотом показало, что кривые давление-объемной зависимости при вентиляции гелием были также достоверно повышены при всех величинах транспульмонального давления от — 10 см Н2О до 0 (см. табл. 1).
в) Попеременная вентиляция изолированных легких кроликов азотом и фторотаном ( малый испаритель ВНИМИОиО,4 деление, 100 мл фторотана, поток воздуха 6 л.мин ) показало, что кривые при вентиляции фторотаном были достоверно повышены при величинах транс-пульмонального давления от — 6 см Н2О до 0 (см.табл. 1).
Полученные данные дают основание заключить, что кратковременная вентиляция фторо-таном, кислородом, гелием и азотом способна изменять поверхностно-активные свойства сурфактанта.
Ранее обратимые изменения величины поверхностного натяжения при кратковременном действии различных анестетиков было отмечено на искусственной монослойной пленке, сформированной из лецитина (7). Наряду с этим обратимые изменения величины поверхностного натяжения при кратковременном дыхании воздухом и гелий-кислородной смесью было отмечено у здоровых собак (4, 5). Изучение проводилось методом давление-объемных кривых.
При изучении давление-объемных диаграмм пузырьков легочного сурфактанта было отмечено изменение величины поверхносного натяжения при изменении Т от 20 до 40 С (16).Авторы подчеркивают что эти изменения сопровождались с гель-жидкостной трансформацией липидов, отмеченных специальными физико-химическими методами. (14, 16).
Изменение сил сжатия легких при снижении Т до 5 С связывается главным образом с поверхностно-активными силами сурфактанта (8). Но наиболее важным моментом, отмеченным данными исследователями, было быстрое (в течение 30 мин) почти полное восстановление легочных изменений при нагревании до 21 С.
Ранее было показано, что комплиантность (расправляемость) легких падала при Т 26-28 С (12).Однако при нагревании выше 30 С эти изменения становились обратимыми (12).
Кроме этого, достоверная разница между давление-объемными кривыми была выявлена при Т 21 С и 37 С (11),причем давление отдачи при спадении легких, т. е. сила сжатия легких было достоверно ниже при Т 37 С по сравнению с силами сжатия легких при Т 21 С.
Все вышеизложенное говорит о том, что сурфактант, как высокоорганизованная мем-бранноподобная структура может изменять свои поверхностно-активные свойства не только необратимо, за счет деструкции основных компонентов сурфактанта, но и обратимо, по-видимому, за счет пространственной перекомпоновки молекулярного материала липопроте-идной структуры антиателектатического фактора, т. е. посредством конформационных изменений, что характерно для мембранных структур вообще (3).
Таблица 1
Изменения давление-объемных зависимостей при попеременной кратковременной вентиляции изолированных легких кроликов различными газами
Транс легочн. давлен. -см.Н2О п=6 п=6
Не N2 т фторотан N2 М
% МОЛ % МОЛ % МОЛ % МОЛ
- 10 98,0 98,0 — 99,5 99,0 + 0,20
- 8 95,0 92,5 + 0,16 + 94,2 93,8 + 0,18
- 7 93,0 89,0 + 0,24 + 90,5 90,0 + 0,42
- 6 88,5 85,2 + 0,34 + 88,5 85,4 + 0,36 +
- 5 82,3 78,9 + 0,58 + 83,0 80,0 + 0,53 +
- 4 74,4 68,0 + 1,35 + 75,0 72,4 + 0,59 +
- 3 65,0 58,5 + 1,74 + 67,4 62,0 + 0,16 +
- 2 50,2 43,3 + 2,14 + 56,0 49,3 + 1,48 +
- 1 40,5 29,5 + 1,62 + 43,7 34,4 + 1,24 +
0 37,0 25,2 + 3,02 + 28,7 20,9 + 1,31 +
МОЛ — максимальный объем легких при транслегочном давлении (- 14 см Н2О) + - изменения достоверны (Р< 0,05).
О f Ю is
Рис. 1 Давление-объемные кривые при кратковременной вентиляции изолированных легких кроликов- кислородом и азотом. По оси абсцисс-транслегочное давление в см Н2О. По оси ординат-объемы легких в % от максимального объема.
E.M. Umarhodzhaev
Changes in surface-active properties of rabbits' lungs surfactant due to short-time action of various gases.
The effect short-time active of oxygen, helium, nitrogen and halothane on the surface-active properties of rabbits' lungs surfactant was studied by means of pressure-volume curves on isolated lungs.
A significant increase of the lung volume was noted after 3-minutes ventilation with O2, He and halothane compared with ventilation N2 under the transpulmonary pressure from -10 to -1 cm H2O. The possible significance of the findings is discussed.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Конев С.В. Структурная лабильность биологических мембран и регуляторные процессы. Минск,1987.
2. Назаренко Е.А., Нехаенко Е., ФроловМ.Ф. Биофизика мембран. 2004.
3. Умарходжаев Е.М., Агабекова И., Линчевская А.А. Бюлл. Экспер. Биол. Мед.1977, №10, с. 423.
4. BerendN., Christopher K., VoelkelN.J. Appl. Physiol., 1983,54,576-581.
5. Berend N., Voelkel N. Physiologist, 1981, 24, 84.
6. Clark J.M., Lambersten C.J. Pharm. Rev., 1971, v.23, p.37.
7. Clements J., Wilson K. Proc. Nat. Acad. Sci. 1962, 48, 1008-1014.
8. Jnoue. H., Jnoue C., Hildebrandt. J. Appl. Physiol.,1981, 51, 823-829.
9. Klaus M., Clements J., Havel R.J. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S. 1961, v.47, p.1858.
10. Kyei-Aboagye K.., et.al. Biohem. Biophys. Res. Commun. 1973 v.54 p.907.
11. Lempert J., Macklem P.J. Appl.Physiol., 1971, 31, 380-385.
12. Nagao K., Ardila R., SugiyamaM., Hildebrandt Respir. Physiol., 1977, 29, 11-24.
13. HuteheenM., Rodarte J., HyattR.J. Appl. Physiol., 1977, 42, 899-902.
14. Purdon A., Tinker D., Neumann A. Chemistry, Physics Lipids., 1976, 17, 344-352.
15. ThorntonM.D. et.al. Anesthesiology, 1975 v. 42, p. 4.
16. Trauble H., EiblH., SawadaH. Naturwissenschaften,1974,61, 344-354.
17. Woo J.W., Berlin D., Hedley-Whyte J.J. Appl. Physiol., 1969, v.26 p.571.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.