Цель исследования — оценить связь экспериментального воспаления после хирургической травматизации перегородки носа и дисбаланса вегетативной нервной системы (ВНС). Материалы и методы. Исследование было проведено на 12 половозрелых крысах-самцах породы Wistar массой 185-250 г. Для оценки состояния ВНС проводили анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) (LF, HF, LF/HF) у крыс до операции (контрольные данные) и на 2, 4, 6 сутки после операции. Операция проводилась путем 2-сторонней зигзагообразной скарификации слизистой оболочки перегородки носа остроконечным зондом под общей анестезией раствором Золетил 100. Заключение. Экспериментальное воспаление в полости носа, являющееся следствием проведенной септопластики, приводит к значительному усилению влияния высших вегетативных центров на другие уровни регуляции сердечно-сосудистой деятельности, стойкому возрастанию активности вазомоторного центра и барорефлекторной регуляции — преобладание регуляторных влияний симпатической нервной системы над парасимпатической, резкому снижению влияния парасимпатической нервной системы (ПНС) на сердечную деятельность. В целом можно считать, что баланс симпатической нервной системы (СНС) и ПНС возвращается в физиологичное состояние к концу первой недели после оперативного вмешательства.
Ключевые слова: вариабельность сердечного ритма, воспаление, перегородка носа.
The purpose of the study was to evaluate the connection between experimental inflammation after surgical trauma to the nasal septum and imbalance of the autonomic nervous system (ANS). Materials and methods. The study was performed on 12 male Wistar rats weighing 185-250 g. To assess the state of the ANS, was performed the analysis of heart rate variability (HRV) (LF, HF, LF / HF) in rats before surgery (control data) and at 2, 4, 6 days after surgery. The operation was performed by 2-side zigzag scarification of the nasal mucosa with a pointed probe under general anesthesia with Zoletil 100. Conclusion. Experimental inflammation in the nasal cavity, which is a consequence of septoplasty, leads to a significant increase in the influence of higher autonomic centers on other levels of regulation of cardiovascular activity, persistent increase in vasomotor center activity and baroreflex regulation, parasympathetic nervous system (PNS) on cardiac activity. In general, the balance of the sympathetic nervous system (SNA) and PNS can be considered to return to physiological state by the end of the first week after surgery.
Key words: heart rate variability, inflammation, nasal septum.
Введение. Хирургические вмешательства в полости носа, а именно септопластика, приводят к возникновению воспаления в месте операции [1] с последующим развитием стрессовых реакций [2-4]. Известно, что моделирование септопластики приводит не только к дисбалансу ВНС [5, 6], но и к морфофункциональным изменениям пирамидного слоя субполей гиппокампа, а также в зубчатой извилине [7]. Насколько известно, исследований, определяющих взаимосвязь между явлениями местного воспаления в полости носа и изменениями в балансе ВНС у крыс, ранее не проводилось.
Материалы и методы. Оценка ВСР. Для записи ЭКГ за трое суток до операции подкожно имплантировались стальные циркуляры (рис. 2). Обезболивание манипуляции проводилось Золетилом. На время записи ЭКГ к циркулярам подключались электроды. Запись проводилась при помощи прибора BIOPAC MP30B-CE. Интерпретировались 30 секундные фрагменты записей, содержащих в среднем 189 RRинтервалов без артефактов. Выделение 30 секундного фрагмента выполнялось в программе Biopac Student Lab 4.1. После этого проводился расчёт показателей частотного анализа в программе Kubios HRV.
Оценивались следующие абсолютные показатели частотного анализа ВСР. LFav (Absolut powers Low Frequency – низкочастотный компонент), мс2 – этот показатель характеризует состояние симпатического отдела вегетативной нервной системы, вчастности, системы регуляции сосудистого тонуса сосудодвигательного центра продолговатого мозга [6, 8]. HFav (Absolut powers High Frequency – высокочастотный компонент), мс2 – отражает вагусную активность в регуляции сердечно-сосудистой деятельности, мощность дыхательных волн сердечного ритма [6, 8]. LF/HF – соотношение влияний на сердечную деятельность симпатического и парасимпатического (ПНС) отдела ВНС [6, 8]. Чем больше соотношение, тем более выраженно симпатическое влияние, а чем меньше соотношение – тем больше выражено парасимпатическое влияние [6, 8].
Морфологическая оценка повреждения тканей. После проведения моделирования септопластики всем крысам на 2, 4 и 6 сутки после операции проводили забор лицевого скелета. Забранные ткани помещались в декальцинирующий раствор на период 30 дней. Далее проводилась вырезка перегородки носа во фронтальной плоскости, заливались в парафиновые блоки. После осуществлялась нарезка препаратов на микротоме с последующей стандартной их окраской растворами гематоксилина и эозина. Оценивали отек тканей посредством измерения толщины слизистой оболочки в местах скарификации слизисто-надхрящничного листка перегородки носа, выраженность лейкоцитарной инфильтрации и гиперемии тканей.
Статистическая обработка данных. Данные обрабатывались посредством программ Microsoft Excel 2016, JASP 0.14.1. Оценивался частотный компонент ВСР с помощью критерия для связных выборок Вилкоксона при p<0.01.
Результаты. Морфологические изменения перегородки носа после моделирования септопластики у крыс. Моделирование септопластики путем скарификации слизистой оболочки полости носа привела к очевидным морфологическим изменениям поврежденных участков слизистой (рис.3.1). Так, по сравнению с толщиной слизистой у контрольных животных (27,37±2,94 мкм), повреждение привело к ее увеличению на всех исследуемых сроках (p<0,001). Отек, который охватывал участки, прилежащие к зоне повреждения перегородки носа, привел также к последующему уменьшению общих носовых ходов на всех исследуемых сроках (p<0,001).
При оценке гистологических препаратов, окрашенных гематоксилином и эозином, на 2-6 дни после повреждения слизистой оболочки перегородки носа у крыс наблюдались отек, гиперемия и диапедезные кровоизлияния в подслизистой основе. Кроме того, у некоторых животных были определены очаговые перидуктальные мононуклеарные инфильтраты в области слизистых желез. (рис. 3.1).
На второй день после операции экспериментальной группе, согласно критерию Манн-Уитни, в местах скарификации перегородки носа толщина слизистой оболочки перегородки носа вместе с лейкоцитарным валом составляла 45,43±1,07 мкм, на 4й сутки после операции этак величина достоверно увеличилась до 49,55±3,24 мкм (p<0,01). По сравнению с 4-ми сутками, на 6-й день после операции толщина слизистой достоверно снизилась до 44,99±2,54 мкм (p<0,01) (рис.3.2).
Рисунок 3.1. Фронтальный срез перегородки носа крыс после эксперимента на 4-й день после хирургического вмешательства (а, ув. х200) и группы контроля (б, ув. х400). Примечание: красными стрелами показана толща слизистой оболочки неповрежденных участков, черными – зона повреждения. Окр. гем.-эоз.
Рисунок 3.2. Динамика изменений толщины слизистой оболочки в области поврежденных участков перегородки носа после моделирования септопластики. Примечание: * – достоверное отличие между контрольными животными и животными экспериментальной группы (p<0,01); † – достоверное отличие данных на разных сроках после моделирования септопластики (p<0,01).
Рисунок 4. Спектральный анализ ВРС у крыс в периоперационном периоде. А – LF, Б – HF, В – LF/HF ratio. * – достоверные различия между данными контроля и данными после операции при p>0,05; ※ — достоверные различия между данными контроля и данными после операции при p<0.05, † – достоверные различия между данными контроля и данными после операции при p<0.005; ‡ – достоверные различия между данными контроля и данными после операции при p<0.001; $ – достоверные различия между данными различными сроками внутри групп после операции при p<0,001; ∞ – достоверные различия между данными различными сроками внутри групп после операции при p<0,01.
Изменения ВСР. На вторые сутки после операции LFav достоверно снизился до нижней границы значений, полученных в контрольной группе до операции (8,83±1,68 мс2) (p>0,05) (рис. 4А). На четвёртые — LFav остался значимо ниже контрольных показателей (8,22±2,95 мс2) (p<0,05) (рис. 4А), а на шестые сутки LFav достоверно понизился ещё значительнее (5,22±0,87 мс2) (p<0,005) (рис. 4А). На вторые сутки HFav достоверно снизился (3,85±0,68 мс2) (p<0,001) (рис. 4Б). На четвёртые сутки HFav ещё значимо уменьшился (2,61±0,43 мс2) (p<0,001) (рис. 4Б). На шестые сутки HFav вернулся к значениям, полученным в контрольной группе (6,83±3,43 мс2) (p>0,05) (рис. 4Б). На вторые сутки после операции соотношение LF/HF значимо увеличилось (2,96±0,4) (p<0,005) (рис. 4В). На четвёртые сутки соотношение LF/HF осталось неизменным (2,95±0,39) (p<0,005) (рис. 4В). На шестые сутки соотношение LF/HF достоверно нормализовалось (2,13±0,36) (p>0,05) (рис. 4В).
Обсуждение результатов. Гипоксия и отек слизистой оболочки полости носа. Септопластика есть хирургическое вмешательство, сопровождающееся механическим повреждением слизистой оболочки носа [4]. Повреждение активирует местные защитные и иммунные механизмы, сопровождается нарушением локальной микроциркуляции, что приводит к отеку слизистой носовых пазух [1]. Отек данной локализации сопровождается частичной посттравматической обструкцией верхнего отдела дыхательных путей за счет сужения их просвета [5]. Обструкция приводит к гипоксии и гипокапнии в организме крыс [9]. Известно, что гипоксия и гиперкапния оказывают существенное влияние на активацию СНС и ПНС за счет афферентной импульсации от хеморецепторов каротидных телец в дыхательный и сосудодвигательный центр продолговатого мозга крыс [10]. Исследование показало, что данное состояние начинает развиваться сразу же после оперативного вмешательства и достигает своего максимума на 4-е сутки. (рис. 3.2).
Гипоксия и ВСР. Одним из многих механизмов адаптации сердечной деятельности к условиям гипоксии является изменение вегетативной регуляции сердечного ритма [11-12]. Гипоксия приводит к усилению симпатического и ослаблению парасимпатического влияния на сердечно-сосудистую деятельность, что сопровождается значительным повышением частоты сердечных сокращений и снижением вариабельности сердечного ритма [5-6, 11-13]. В проведенном исследовании, оцененные частотные показатели ВСР говорят о том, что гипоксия [1, 5, 9] и хирургический стресс [2], возникающий вследствие повреждения тканей и болевой импульсации [4], в послеоперационном периоде приводят к усилению влияния СНС, в том числе к достоверному росту активности вазомоторного центра и барорефлекторной регуляции, а также к снижению влияния на сердечную деятельность ПНС. К шестым суткам после хирургического вмешательства баланс СНС и ПНС частично приходит в норму, но тем не менее достоверно сохраняется пусть и менее выраженное преобладание симпатической регуляции сердечно-сосудистой деятельности (рис. 4).
Выводы. Экспериментальное воспаление в полости носа, являющееся следствием проведенной септопластики, приводит к значительному усилению влияния высших вегетативных центров на другие уровни регуляции сердечно-сосудистой деятельности, стойкому возрастанию активности вазомоторного центра и барорефлекторной регуляции — преобладание регуляторных влияний симпатической нервной системы над парасимпатической, резкому снижению влияния ПНС на сердечную деятельность. В целом можно считать, что баланс СНС и ПНС возвращается в физиологичное состояние к концу первой недели после оперативного вмешательства.