Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

GIPOTIREOID MODELLING OF THE CONDITION AT THE RAT BY MEANS OF COAGULATION OF THE TOP AND BOTTOM THYROID ARTERY ON THE RIGHT

Кade А.K. 1 Smeyanova L.A. 1 Liyeva K.A. 1 Zanin S.A. 1 Trofimenko A.I. 1 Dzhidzhikhiya K.M. 1
1 Kuban state medical university of the Ministry of Health Care of the Russian Federation
В литературе представлены как медикаментозные, так и хирургические модели гипотиреоза. Большинство медикаментозных. Но хирургические позволяют более информативно изучить патофизиологические последствия этой патологии. Поэтому нами предпринята попытка создания модели хирургического гипотиреоза у крысы для дальнейшего использования на этой модели ТЭС-терапии. В эксперимент включены 10 нелинейных крыс-самцов, которым после наркоза проводили коагуляцию верхней и нижней щитовидной артерии справа. В ходе эксперимента всем животным проводили запись ЭКГ. Из 10 животных, не выходя из наркоза, погибло 3. Нами проведено гистологическое исследование головного мозга и сердца умерших животных, которое подтверждает, что смерть животных наступила от полиорганной недостаточности на фоне глубокой брадикардии. Нами продолжается поиск причин синдрома полиорганной недостаточности, возникающего при создании данной модели.
In literature are presented both medicamentous, and surgical models of a hypothyroidism. Majority of the medicamentous. But surgical allow to study pathophysiological consequences of this pathology more informatively. Therefore we made attempt of creation of model of a surgical hypothyroidism at a rat for further use on this model of TES-THERAPY. 10 nonlinear rats males to whom after an anesthesia carried out coagulation of the top and bottom thyroid artery on the right are included in experiment. During experiment by all animal carried out record electrocardiogram. From 10 animals without leaving an anesthesia, was lost 3. We conducted histologic research of a brain and heart of the dead of animals which confirms that the death of animals came from polyorgan insufficiency, against deep bradycardia. Us search of the reasons of a syndrome of the polyorgan insufficiency arising at creation of this model proceeds.
gipotireoid condition
the electrocardiogram at a rat
a histologic picture
1. Zapadnjuk I.P., Zapadnjuk V.I., Zaharija E.A., Zapadnjuk B.V. Laboratornye zhivotnye. Razvedenie, soderzhanie, ispol’zovanie v jeksperimente. Kiev.: Vishha shkola. 1983. 383 р.
2. Kamilov F.H. Korrekcija tireoidnyh sdvigov jodirovannym polisaharidnym kompleksom / F. H. Kamilov, A.N. Mamcev, V.N. Kozlov [i dr.] // Kazanskij medicinskij zhurnal. 2012. no. 1. pp. 116–119.
3. Krjuk Ju.Ja. Osobennosti projavlenija oksidantnogo stressa pri gipotireoze raznoj stepeni tjazhesti v jeksperimente / Ju.Ja. Krjuk, A.V. Mahneva, S.E. Zolotuhin [i dr.] // Patologіja. 2011. T. 8, no. 2. pp. 62–65.
4. Kulimbetov M.T. Modelirovanie jeksperimental’nogo gipotireoza, obuslovlennogo estestvennym hronicheskim deficitom joda v pitanii / M.T. Kulimbetov, M.M. Rashitov, T.S. Saatov // Jel. Versija International journal of endocrinology. 2009. no. 2.
5. Lebedev V.P. Ob opiatnom mehanizme transkranial’noj jelektroanal’gezii u krys i myshej / V.P. Lebedev, A.B. Savchenko, N.V. Petrjaevskaja // Fiziol. zhurn. SSSR/ 1988. T. 74, no. 9. pp. 1249–1256.
6. Lebedev V.P. Uchastie opioidnyh i drugih mediatornyh mehanizmov v reguljatornyh funkcijah antinociceptivnoj sistemy mozga pri ee transkranial’noj aktivacii // 15 s#ezd Vsesojuzn. fiziol. o-va im. I.P.Pavlova : tez. dokl. Kishinjov, 1986. T. 1. pp. 162–163.
7. Legach E.I. Retrogradnyj sposob tireoidjektomii krys kak adekvatnaja model’ gipotireoza / E. I. Legach // Transplantologija. 2005. T. 8. no. 2. pp. 92–93.
8. Lopuhin, Ju.M. Jeksperimental’naja hirurgija. M.: Medicina. 1971. 346 p.
9. Manjuk E.S. Modelirovanie gipo- i gipertireoza v jeksperimente / E. S. Manjuk // Aktual’nye problemy medicinskoj biologii: sb. nauchn. rabot. Novosibirsk 2002. pp. 41–42.
10. Manjuk E.S. Korrekcija jeksperimental’nogo gipotireoza rastitel’nym preparatom «Bajankon» / E.S. Manjuk, V.G. Izatulin, L.S. Vasil’eva // Bjulleten’ VSNC SO RAMN. 2008. no. 1. pp. 54–57.
11. Mihajlichenko V.J. Patofiziologicheskie aspekty gipotireoza u krys v jeksperimente / V.Ju. Mihajlichenko, V.A. Konopljanko, O.V. Vasiljanskaja [i dr.] // Vestnik neotlozhnoj i vosstanovitel’noj mediciny. T. 13, no. 1. 2012. pp. 86–89.
12. Nozdrachev A.D. Anatomija krysy. S.-Peterburg.: Lan’. 2001. 464 p.
13. Orlov V.N. Rukovodstvo po jelektrokardiografii. M.: 1983. 67 p.
14. Trofimenko A.I. Modelirovanie cerebral’noj ishemii posredstvom koaguljacii srednej mozgovoj arterii u krys / A.I. Trofimenko, A.H. Kade, V.P. Lebedev [i soavt.] // Zhur. fundamental’nye issledovanija. 2012. no. 2. pp. 215–218.
15. Cvirkun D.V. Vlijanie autoantitel k tireoidnym gormonam na zavisimye ot tireoidnogo statusa fiziologicheskie funkcii u krys: Avtoref. dis. … kand. med. n. Moskva, 2007. 26 p.
16. Shheglakova G.Ju. Strukturnye i morfometricheskie izmenenija jelementov visochno-nizhnecheljustnogo sustava pri jeksperimental’nom gipotireoze / G.Ju. Shheglakova, Ju.L. Pisarevskij, V.P. Smekalov [i dr.] // Sb. rabot Rjazanskogo gos. Med. un-ta. 2010. pp. 12–15.
17. Bhargava H.N. Brain and pituitary receptors for thyrotropin-releasing hormone in hypothyroid rats / H.N. Bhargava, P. Ramarao, A. Gulati [et al.] // Pharmacology. 1989. Vol. 38, no. 4. pp. 243–352.
18. Cardenas A. Up-regulation of TACE/ADAM17 after ischemic preconditioning is involved in brain tolerance / A. Cardenas [et al.] // J. Cereb. Blood Flow Metab. 2002. Vol. 22. pp. 1297–1302.
19. Zahedi S. A study on the fragility of red blood cells in hypothyroid rats / S. Zahedi, F. Nabavizadeh // Irn. J. Endcorinol. Metab. 2002. Vol. 4, no. 2. pp. 134–138.

Существуют различные модели гипотиреоза у крыс. В литературе рассматриваются как медикаментозные, так и хирургические модели. Так, Кулимбетов М.Т. и соавт. [4] разработали модель гипотиреоза с применением йододефицитной диеты у крыс. При создании экспериментальной модели с дефицитом йода в питании крыс ими были использованы продукты местного происхождения с низким содержанием йода. Как основной продукт питания использовался комбикорм с добавкой премикса, не содержащего йод. Ряд авторов моделируют гипотиреоз путем применения тиреостатиков, например, путем введения через специальный зонд в желудок мерказолила в дозе 10 мг/кг в течение 8 недель [3, 9, 10]. Цвиркун Д.В. вызывала гипотиреоз у крыс мерказолилом («Акрихин», Россия), который давали животным с питьевой водой: первые 2 недели − 0,02 %-й раствор, затем 0,01 % [15]. Щеглакова Г.Ю. и соавт. [16] предлагают моделировать гипотиреоз путем введения через пищевой зонд сечением 4 мм водно-крахмальной суспензии мерказолила 1 раз в сутки на протяжении 30 дней из расчета 25 мг/кг. Некоторые авторы для моделирования дисфункции щитовидной железы животным в течение 2-х месяцев вводили с питьевой водой 0,005 %-й раствор препарата «Мерказолил» (ООО «Фармацевтическая компания «Здоровье», Украина) [17]. Некоторые исследователи вызывают гипотиреоз ежедневным внутрижелудочным введением тиамазола в дозе 2,5 мг на 100 г массы тела в течение 3 недель [2]. При всех нехирургических моделях экспериментальный гипотиреоз характеризовался снижением концентрации свободного тироксина (Т4), повышением содержания общего трийодтиронина (Т3) и тиреотропного гормона (ТТГ). Обращает на себя внимание тот факт, что в литературе описано немного хирургических моделей этого состояния [7, 11]. Однако эта модель является наиболее сходной с клинической ситуацией, так как она воспроизводит механизм послеоперационного гипотиреоза и нивелирует влияние тиреостатиков на организм животного, что позволяет более информативно изучить патофизиологические последствия тиреоидэктомии. Кроме того, в описанных нами моделях гипотиреоза последний моделируют путем удаления части органа или всей щитовидной железы, что может осложняться кровотечением, асфиксией, гипопаратиреозом [7]. Поэтому нами предпринята попытка создания модели хирургического гипотиреоза без удаления органа, за счет коагуляции верхней и нижней щитовидной артерии справа.

Целью работы было создание технически несложной, адекватной модели хирургического гипотиреоза у крысы. На предложенной модели предполагается исследовать комплексное влияние ТЭС-терапии на течение гипотиреоза, в частности, на баланс провоспалительных и противовоспалительных цитокинов, а также показатели опиоидергической стресс-лимитирующей системы [5, 6].

Материалы и методы исследования

Все эксперименты были проведены в лаборатории кафедры общей и клинической патофизиологии ГБОУ ВПО КубГМУ Минздрава России.

В эксперимент включены 10 нелинейных крыс-самцов средней массой – 250 ± 50 г. Содержание животных и постановка экспериментов проведена в соответствии с требованиями приказов № 1179 МЗ СССР от 11.10.1983 года и № 267 МЗ РФ от 19.06.2003 года, а также международными правилами «Guide for the Care and Use of Laboratory Animals». В экспериментах использован общий комбинированный наркоз (0,03 мг – золетила, 0,4 мг – ксиланита и 0,01 мл – 0,1 % раствора атропина на 100 г веса животных) [14]. Препараты для наркоза, использованные в экспериментах, доступны. Они в меньшей степени угнетают функцию дыхания и гемодинамику (по сравнению с другими видами наркоза с включением барбитуратов и хлоралгидрата). Их совокупное применение обеспечивает продолжительный глубокий наркоз с редкими осложнениями в отличие от других видов обезболивания, описанных в литературе [18].

Регистрацию ЭКГ крысам проводили на электрокардиографе ЭК 1Т- 1/3- 07 «АКСИОН» в I стандартном отведении (двухполюсные отведения от конечностей: I – левая и правая передние конечности, II – левая задняя и правая передняя конечности, III – левая задняя и левая передняя конечности) в положении на спине с использованием игольчатых электродов, помещаемых подкожно на конечности [1, 13]. Запись ЭКГ осуществляли сразу же после введения в наркоз, во время разреза кожи, до и после коагуляции артерий и через один час после операции.

Техника операции представлена следующими этапами. После обработки операционного поля производили разрез кожи и разводили края раны на держалках. Тупым способом раздвигали мышцы и обнажали трахею [8, 12, 19], открывая доступ к щитовидной железе. Далее электрокоагулятором производили коагуляцию верхней и нижней щитовидной артерии справа.

После прекращения кровотока появлялись признаки ишемии – железа становилась синюшной. Затем по возможности послойно восстанавливали топографию мышц и мягких тканей.

Из 10 животных, не выходя из наркоза, умерло 3, примерно через 12 часов по окончании операции. Оставшиеся 7 животных легко вышли из наркоза и через 6 часов уже подходили к корму и воде.

После смерти у умерших животных выделяли ГМ и сердце, ополаскивали их 2-кратно в холодном 0,9 % растворе хлорида натрия, далее проводили фиксацию органов в 10 % нейтральном формалине, с последующей проводкой в изопропаноле, заливкой образцов в парафин и приготовлением срезов и стекол. Окрашивание полученных стекол выполняли гематоксилином-эозином.

Результаты исследования и их обсуждение

Умерших животных с моделью гипотиреоидного состояния подвергали аутопсии. Ниже представлена патологоанатомическая (увеличение объектива в 4, 10 и 100 раз) картина изменений головного мозга животных и сердца. При внешнем осмотре головного мозга крысы обращает внимание его выраженная отечность, сглаженность поверхности и полнокровие сосудов, кроме того, артериальные сосуды на поверхности «пустые», что свидетельствует о гипоксическом повреждении (рис. 1, а). При гистологическом исследовании ткани мозга (рис. 1, б, в, г) на рис. 1, б при 4-кратном увеличении обращает на себя внимание неоднородность ткани мозга (А), полнокровные сосуды (Б), что, вероятно свидетельствует об ишемическом стазе. На рис. 1, в при десятикратном увеличении обнаруживаем деградацию ткани мозга (В) и резкое полнокровие сосудов с формированием истинных стазов и образованием «монетных столбиков» (Г). Эти факты свидетельствуют об остром генерализованном гипоксическом поражении головного мозга с нарушением перфузии органа. Данные изменения возможны при шоке, который связан с уменьшением эффективного сердечного выброса. Наконец, на рис. 1, г мы видим формирование эритроцитарных «монетных столбиков» (Г) и инфильтрацию мозговой ткани нейтрофилами (Д), что опять же характерно для ишемического повреждения ткани мозга с характерными ишемическими проявлениями – ткани по периферии сосуда резко бледные (Е).

а pic_35.tif б pic_37.tif

в pic_36.tif г pic_38.tif

Рис. 1. а – патоморфологическая картина головного мозга умершей крысы; б – гистологическая картина ткани мозга (х4); в – гистологическая картина ткани мозга (х10); г – гистологическая картина ткани мозга (х100)

При внешнем осмотре сердца (рис. 2, а) крысы обращает внимание на себя изменение тканей желудочков: они бледные, дряблые. Кроме того, в полости предсердий обнаруживаются тромбы и их венозное полнокровие. При увеличении в 4 раза (рис. 2, б) мы видим разволокнение миокарда (А), полнокровие сосудов (Б), что свидетельствует об ишемии миокарда. При 10-кратном увеличении (рис. 2, в) также прослеживается разволокнение миокарда (А) и резко полнокровные сосуды со стазом (Б), здесь же обнаруживается инфильтрация ткани миокарда нейтрофилами (В). На рис. 2, г представлено 100-кратное увеличение ткани миокарда. Здесь ярко видно полнокровие сосудов и нарушение микроциркуляции по типу «монетных столбиков» (Е), деградация миофибрилл и их разнонаправленность (Ж). Все представленные выше гистологические данные свидетельствуют о повреждении миокарда в результате шокового состояния.

Ниже (рис. 3) представлена электрокардиограмма одного из умерших животных с моделированным гипотиреоидным состоянием. Обращает на себя внимание, что через час после операции имеет место выраженная брадикардия (ЧСС – 111 уд./мин). В норме у крыс ЧСС – 200–300 уд./мин [12]. У всех 3-х животных изменения на ЭКГ были аналогичными. Замедление сердечного ритма может быть связано с острым гипотиреоидным состоянием, генез которого до конца не ясен. Оно и привело к «эндокринному шоку».

а pic_39.tif б pic_41.tif

в pic_40.tif г pic_42.tif

Рис. 2. а – патоморфологическая картина сердца умершей крысы; б – гистологическая картина ткани сердца (х4); в – гистологическая картина ткани сердца (х10); г – гистологическая картина ткани сердца (х100)

Таким образом, смерть животного наступила от полиорганной недостаточности, развившейся на фоне глубокой брадикардии, которая спровоцирована острым гипотиреоидным состоянием.

Выводы

Нами получена модель острого гипотиреоидного состояния у крысы, которая пригодна для использования в качестве модели для оценки эффектов ТЭС-терапии в комплексном лечении этой нозологии. Необходимо отметить, что полученная модель хирургического гипотиреоза имеет высокую летальность, однако может быть использована в качестве адекватной модели для изучения этой патологии. Нами продолжается поиск причин синдрома полиорганной недостаточности, возникающего при создании данной модели.

pic_43.tif

а

pic_44.tif

б

pic_45.tif

в

pic_46.tif

г

Рис. 3. ЭКГ умершей крысы: а – ЭКГ умершего животного (ЧСС – 176 ударов в минуту). Запись произведена после введения в наркоз; б – ЭКГ умершего животного (ЧСС – 146 ударов в минуту). Запись произведена сразу же после разреза кожи; в – ЭКГ умершего животного (ЧСС – 113 ударов в минуту). Запись произведена после коагуляции щитовидных сосудов справа; г – ЭКГ умершего животного (ЧСС – 111 ударов в минуту). Запись произведена через один час после эксперимента. Стрелками показана депрессия зубца S, что свидетельствует об ишемии миокарда

Рецензенты:

Шантыз А.Ю., д.б.н., профессор кафедры анатомии, ветеринарного акушерства и хирургии, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», г. Краснодар;

Могильная Г.М., д.м.н., профессор, зав. кафедрой гистологии с эмбриологией, ГБОУ ВПО КубГМУ Минздрава России, г. Краснодар.

Работа поступила в редакцию 30.11.2013.