1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Доклады Российской академии наук. Науки о жизни
  4. T. 498, № 1, 2021

Доклады Российской академии наук. Науки о жизни, 2021, T. 498, № 1, стр. 227-232

СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ СЕПТОПЛАСТИКИ И СИНУС-ЛИФТИНГА У КРЫС НА ИЗМЕНЕНИЕ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА

С. Г. Драгунова 1, Академик РАН И. В. Решетов 2, 3, Т. Ф. Косырева 1, А. Е. Северин 1, Г. В. Хамидулин 1, П. Е. Шмаевский 1, А. Н. Иноземцев 4, В. И. Попадюк 1, И. В. Кастыро 1, *, Д. К. Юдин 5, 6, Т. Ю. Юнусов 7, В. К. Клейман 1, В. В. Багдасарян 1, С. И. Алиева 1, Р. В. Чудов 1, Н. Д. Кузнецов 1, И. В. Пинигина 1, А. А. Скопич 1, М. Г. Костяева 1

1 ФГАОУ ВО Российский университет дружбы народов
Москва, Россия

2 ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский университет)
Москва, Россия

3 ФГБОУ ДПО Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования
Москва, Россия

4 ФГБОУ ВО Московский университет имени М.В. Ломоносова
Москва, Россия

5 Московский университет им. С.Ю. Витте
Москва, Россия

6 ФГБУ НМИЦ радиологии Минздрава России
Москва, Россия

7 Городская клиническая больница № 40 ДЗМ
Москва, Россия

* E-mail: ikastyro@gmail.com

Поступила в редакцию 02.02.2021
После доработки 07.02.2021
Принята к публикации 08.02.2021

Полный текст (PDF)

Аннотация

Проведено сравнение эффекта моделирования септопластики и синус-лифтинга у крыс на изменения частотной области вариабельности сердечного ритма. В раннем постоперационном периоде повышается низкочастотный компонент и снижается высокочастотный. Также увеличивается диапазон VLF. Это свидетельствует об увеличении активности симпатической нервной системы и сдвиге метаболизма под влиянием постхирургического воспаления.

Ключевые слова: септопластика, стресс, синус-лифтинг, вариабельность сердечного ритма

ВВЕДЕНИЕ

Хирургическая альтерация у биологических объектов в результате действия стрессорных факторов провоцирует дисбаланс вегетативной нервной системы (ВНС), которая в норме посредством симпатической (СНС) и парасимпатической (ПНС) нервных систем осуществляет контроль широкого спектра физиологических функций. Хирургическое вмешательство вызывает болевой синдром, эмоциональную реакцию, раздражение, тревожность, беспокойство и др. Хирургические вмешательства в челюстно-лицевой области и полости носа (септопластика) могут влиять на активацию СНС и ПНС, а также на различные реакции сердца, вызванные регуляторным действием ВНС [1]. Одной из распространенных хирургических процедур среди стоматологических вмешательств является синус-лифтинг [6, 16, 17]. Имеются многочисленные морфологические исследования результатов проведения различных техник синус-лифтинга на окружающие ткани [8]. Так, имеются многочисленные данные гистологической оценки различных способов синус-лифтинга [8], однако исследований, посвященных физиологической оценке степени стрессогенности синус-лифтинга и сравнению этой манипуляции с другими хиругическими вмешательствами, в челюстно-лицевой области крайне мало.

Цель исследования: сравнить степень стрессогенности моделирования септопластики и синус-лифтинга на основании анализа вариабельности сердечного ритма у биологических объектов (крыса).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Работа была проведена на 20 половозрелых крысах-самцах линии Wistar массой 205.25 ± 10.15 г. За 3 сут до операций всем животным под местной анестезией 2% раствором лидокаина и общей анестезией раствором золетила 50 (тилетамина гидрохлорид и золазепама гидрохлорид) (3 мг на 100 г массы тела крысы) устанавливались 3 металлических полукольца с округлыми наконечниками для последующей фиксации электродов. Через три дня после этого проводили запись электрокардиограммы (ЭКГ), после в этот же день проводили хирургические вмешательства. Для оценки состояния ВНС проводили спектральный анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) у крыс до операции, через 24 и 48 ч после моделирования септопластики и синус-лифтинга. Влияние гуморального и надсегментарного уровней регуляции ВСР оценивали при помощи анализа очень низкочастотного (VLF), а состояние ПНС и СНС – с помощью высокочастотного компонента сердечного ритма (HF) и низкочастотного компонента сердечного ритма (LF), соответственно, как процентное отношение каждого частотного показателя от их суммы, также оценивали отношение LF/HF (вагосимпатический индекс).

За 10 мин всем крысам до операции в целях общей анестезии внутрибрюшинно вводили раствор золетила 50 в дозировке 15 мг/кг. Моделирование септопластики (1-я группа, n = 10) проводили стандартным методом путем зигзагообразной скарификации слизистой оболочки полости носа (рис. 1а) [13, 14]. Синус-лифтинг (2-я группа, n = 10) осуществляли с использованием описанного выше анестезиологического пособия путем нарушения целостности костной структуры альвеолярного отростка с одной стороны микробором перед передним малым коренным зубом в сторону верхнечелюстной пазухи глубиной 2 мм и диаметром 1 мм, при этом не повреждая ее слизистой оболочки (рис. 1б). Для оценки различий результатов до и после операции использовали критерий для связных выборок Вилкоксона.

Рис. 1.

Схема проведения моделирования синус-лифтинга (а) и септопластики (б). Красной стрелкой указано место повреждения кости, синими стрелками – направление скарификации слизистой перегородки носа.

Исследования на животных проводили согласно требованиям “Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных” (1984 г.) и “Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях” (1986 г.). Исследования одобрены этическим комитетом МИ РУДН от 18.09.2020 (протокол № 1)

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Низкочастотный компонент. Согласно критерию Вилкоксона, достоверные различия с нормальными значениями (45.04 ± 2.77%) наблюдались во второй группе через 48 ч после операции (48.96 ± 3.7%) (p < 0.01). В 1-й группе, по сравнению 24-часовым измерением (40.59 ± 5.67%), через 48 ч LF достоверно вырос (47.24 ± 5.3%) после моделирования септопластики (p < 0.05). Аналогичные изменения наблюдались и во 2-й группе (43.82 ± 3.95% и 48.96 ± 3.69% соответственно) (p  < 0.01) (рис. 2а). Очень низкочастотный компонент, по сравнению с дооперационными данными (55.61 ± 3.88%), в 1-й группе достоверно был больше и через 24 ч (62.09 ± 3.22%) (p < 0.01), и через 48 ч после операции (72.17 ± 5.03%) (p < 0.001). Одновременно было отмечено его повышение и в динамике (p < 0.01). Во второй группе было отмечено повышение очень низкочастотного через 24 и 48 ч (65.55 ± 4.05% и 70.98 ± 3.58% соответственно), по сравнению с нормой (p < 0.001) (рис. 2). Снижение показателей высокочастотного компонента было отмечено на второй день и в первой (23.06 ± 5.01) (p < 0.001), и во второй группах (26.8 ± 4.82%) (p < 0.01), по сравнению с нормой (32.59 ± 3.05%). По сравнению с первым днем группы моделирования септопластики (33.96 ± 3.78%) (p < 0.001) и моделирования синус-лифтинга (34.29 ± 2.85%) (p < 0.05), на вторые постоперационные сутки было отмечено достоверное снижение высокочастотного компонента (рис. 2).

Рис. 2.

Изменения относительной мощности частотной области ВСР у крыс (%) после моделирования септопластики и синус-лифтинга.

Примечание: * – достоверные различия между данными до и после операции внутри групп при <0.001; • – достоверные различия между данными до и после операции внутри групп при p < 0.01; † – достоверные различия между сроками наблюдения после операции внутри групп при p < 0.001; ○ – достоверные различия между сроками наблюдения после операции внутри групп при p < 0.01; ◊ – достоверные различия между сроками наблюдения после операции внутри групп при p < 0.05.

Вагосимпатический индекс, по сравнению с контролем (2.24 ± 0.24), в первой группе достоверно увеличивался в первый день (2.57 ± 0.15) (p < 0.01) и во второй день (2.96 ± 0.33) (p < 0.01). Во второй группе была также отмечена положительная динамика, по сравнению с нормой: 24 ч –3.3 ± 0.27; 48 ч – 2.95 ± 0.17 (p < 0.001). Сравнивая динамику изменения LF/HF на протяжении послеоперационного периода, было отмечено, что через 48 ч в первой группе этот показатель достоверно увеличился (p < 0.05), а во второй группе, напротив, уменьшился (p < 0.001) (рис. 3).

Рис. 3.

Изменения LF/HF у крыс после моделирования септопластики и синус-лифтинга.

Примечание: * – достоверные различия между данными до и после операции внутри групп при <0.001; • – достоверные различия между данными до и после операции внутри групп при p < 0.01; † – достоверные различия между сроками наблюдения после операции внутри групп при p < 0.001; ◊ – достоверные различия между сроками наблюдения после операции внутри групп при p < 0.05.

ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Хирургические манипуляции в челюстно-лицевой области приводят к изменениям вариабельности сердечного ритма [3]. Во избежание распространения постхирургического воспалительного процесса при моделировании синус-лифтинга в данном исследовании ставилась задача разрушить только костную ткань в области альвеолярного отростка верхней челюсти крыс и не повредить слизистую оболочку верхнечелюстных пазух, наличие которых у крыс в настоящее время не подвергается сомнению [2, 5].

Традиционно анализ ВСР в частотной области выявляет два или более пика: более низкую частоту (<0.15 Гц) и пик более высокой частоты (>0.15 Гц), которые, как правило, соотносят с симпатическим и парасимпатическим влиянием на сердечную деятельность соответственно [4]. Снижение HF по сравнению с LF и рост VLF, которые наблюдаются одновременно изменением поведения крыс в условиях стресса [13], можно объяснить эффектом постхирургического воспаления. Известно, что колебания HF-компонента тесно связаны с выбросом в кровеносное русло провоспалительных цитокинов через час после воздействия стрессового фактора [11]. Кроме того, показано, что неадекватное хирургической альтерации анестезиологическое пособие способствует повышенной активности именно ПНС [18]. На ранних сроках после септопластики в полости носа воспалительные реакции сопровождаются отеком слизистой оболочки, а это приводит к сужению носовых ходов и последующей гипоксемии, что, в свою очередь, увеличивает активность ПНС [15]. Однако при моделировании септопластики и синус-лифтинга в первые двое суток после операции произошло падение HF, вероятно, из-за развития классического стресс-ответа и развития депрессивно-подобного состояния [19].

Известно, что амплитуда VLF тесно связана с эмоциональным стрессом, а также VLF может показывать регуляцию метаболизма [4]. Тесная связь этого компонента ВСР с метаболизмом подтверждается полным параллелизмом между суточными изменениями концентрации адипоцитарного гормона лептина в сыворотке крови и суточными изменениями VLF-компонента ВСР [20].

Вагосимпатический индекс (LF/HF) показывает соотношение взаимодействия СНС и ПНС [10]. Однако существует мнение, что этот показатель не вполне точно отражает симпато-вагусный баланс из-за того, что ранее многими авторами не принималась во внимание его многофакторность LF и HF [7]. Существуют и другие данные, показывающие, что вагосимпатический индекс все-таки может отражать состояние баланса вегетативной нервной системы. Так, при фибромиалгии увеличение LF/HF соответствует сдвигу ВНС к доминированию симпатического отдела или к уменьшению роли парасимпатического, что вполне согласуется с природой вегетативной функции при фибромиалгии [12]. Можно предположить, что снижение соотношения LF/HF на второй день после операции во второй группе свидетельствует о меньшей воспалительной реакции, а также, по сравнению с первой группой, отсутствии других альтерирующих факторов – большая площадь операционного поля, уменьшение носовых ходов, сенсорная депривация обонятельного анализатора [13, 14].

Ранее было показано, что моделирование септопластики у крыс провоцирует появление тревожно-депрессивного состояния, что проявляется изменениями в поведении животных [13, 14]. Так же известно, что хирургическая альтерация в челюстно-лицевой области приводит к изменениям в цитоархитектонике пирамидного слоя гиппокампа, росту апоптоза нейронов в аммониевом роге гиппокампа [14], выраженным местным воспалительным реакциям депрессивного состояния, что проявляется изменениями в поведении животных [9]. Кроме того, моделирование септопластики в раннем постоперационном периоде провоцирует увеличение активности симпатической нервной системы [13, 14], что согласуется с данными, полученными в настоящем исследовании.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Хирургическая травматизация перегородки носа и верхней челюсти у крыс в раннем послеоперационном периоде вызывает сдвиг вегетативной нервной системы в сторону ее симпатического компонента. Что косвенно свидетельствует о возникновении острого стресс-ответа, наличии депрессивно-тревожного состояния, увеличении мобилизации высших вегетативных центров и росте влияния нейрогуморального и метаболического уровней регуляции. Степень стрессогенности моделирования септопластики и синус-лифтинга у крыс в раннем послеоперационном периоде одинаково выражена.

Список литературы

  1. Баевский Р.М., Иванов Г.Г., Чирейкин Л.В., Гаврилушкин А.П., Довгалевский П.Я., Кукушкин Ю.А., Миронова Т.Ф., Прилуцкий Д.А., Семенов А.В., Федоров В.Ф., Флейшман А.Н., Медведев М.М. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (часть 1). // Вестник аритмологии. 2002. № 24. С. 65–87.

  2. Едранов C.C. Экспериментальная модель травмы и посттравматической реорганизации слизистой оболочки верхнечелюстного синуса. Российский стоматологический журнал. 2012. № 6. С. 7–12.

  3. Попадюк В.И., Кастыро И.В., Ермакова Н.В., Торшин В.И. Септопластика и тонзиллэктомия: сравнение эффективности местных анестетиков с позиций острого стресс-ответа. Вестник оториноларингологии. 2016; 81(3): 7–11. Popadyuk V.I., Kas-tyro I.V., Ermakova N.V., Torshin V.I. Septoplasty and tonsillectomy: acute stress response as a measure of effectiveness of local anesthetics. // Vestn Otorinolaringol. 2016. V. 8. № 1(3). P. 7–11.

  4. Agadzhanyan N.A., Batotsyrenova T.E., Severin A.E., Semenov Y.N., Sushkova L.T., Gomboeva N.G. Comparison of specific features of the heart rate variability in students living in regions with different natural and climatic conditions. // Human Physiology. 2007. V. 33. № 6. P. 715–719.

  5. Alvites R.D., Caseiro A.R., Pedrosa S.S., Branquinho M.E., Varejão A.S.P., Maurício A.C. The Nasal Cavity of the Rat and Mouse-Source of Mesenchymal Stem Cells for Treatment of Peripheral Nerve Injury. // The Anatomical Record. 2018. V. 301. P. 1678–1689.

  6. Aragoneses Lamas J.M., Gómez Sánchez M., Cuadrado González L., Suárez García A., Aragoneses Sánchez J. Vertical Bone Gain after Sinus Lift Procedures with Beta-Tricalcium Phosphate and Simultaneous Implant Placement-A Cross-Sectional Study. // Medicina. 2020. V. 56. P. 609.

  7. Billman G.E. The LF/HF ratio does not accurately measure cardiac sympatho-vagal balance. // Frontiers in Physiology. 2013. V. 20. № 4. P. 26.

  8. Dard M. Animal models for experimental surgical research in implant dentistry. In: BALLO A.: Implant dentistry research guide: basic, transitional and experimental clinical research. // Nova Science Publishers, Inc., Hauppauge NY. USA. 2012. P. 167–190.

  9. Dolgalev Al.Al., Svyatoslavov D.S., Pout V.A., Reshetov I.V., Kastyro I.V. Effectiveness of the Sequential Use of Plastic and Titanium Implants for Experimental Replacement of the Mandibular Defect in Animals using Preliminary Digital Design. // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2021. V. 496. P. 36–39.

  10. Eckberg D.L. Sympathovagal balance: a critical appraisal. // Circulation. 1997. V. 96. P. 3224–3232.

  11. Goebel M.U., Mills P.J., Irwin M.R., Ziegler M.G. Interleukin-6 and tumor necrosis factor-alpha production after acute psychological stress, exercise, and infused isoproterenol: differential effects and pathways. // Psychosom Med. 2000. V. 62. P. 591–598.

  12. Kang J.H., Kim J.K., Hong S.H., Lee C.H., Choi B.Y. Heart Rate Variability for Quantification of Autonomic Dysfunction in Fibromyalgia. // Ann Rehabil Med. 2016. V. 40. № 2. P. 301–309.

  13. Kastyro I.V., Inozemtsev A.N., Shmaevsky P.E., Khami-dullin G.V., Torshin V.I., Kovalenko A.N., Pryanikov P.D., Guseinov I.I. The impact of trauma of the mucous membrane of the nasal septum in rats on behavioral responses and changes in the balance of the autonomic nervous system (pilot study) // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1611 (012054).

  14. Kastyro I.V., Reshetov I.V., Khamidulin G.V., Shmaev-sky P.E., Karpukhina O.V., Inozemtsev A.N., Torshin V.I., Ermakova N.V., Popadyuk V.I. The Effect of Surgical Trauma in the Nasal Cavity on the Behavior in the Open Field and the Autonomic Nervous System of Rats. // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2020. V. 492. P. 121–123.

  15. Kim E.J., Pellman B., Kim J.J. Stress effects on the hippocampus: a critical review. // Learn Mem. 2015. V. 22. Iss. 9. P. 411–416.

  16. Mello Lima J.F., Melo de Matos J.D., Santos Í.K.S., de Oliveira A.J.A.G., de Vasconcelos J.E.L., Zogheib L.V., Sartorelli de Castro D. Maxillary sinus lift surgery techniques: a literature review maxillary sinus lift surgery techniques: a literature review maxillary sinus lift surgery techniques: a literature review. // Int. J. Adv. Res. 2017. V. 5. № 8. P. 832–844.

  17. Pinchasov G., Juodzbalys G. Graft-Free Sinus Augmentation Procedure: a Literature Review. // Journal of Oral and Maxillofacial Research. 2014. V. 5. № 1. P. 1.

  18. Popadyuk V.I., Kastyro I.V., Ermakova N.V., Torshin V.I. Septoplasty and tonsillectomy: acute stress response as a measure of effectiveness of local anesthetics. // Vestn. Otorinolaringol. 2016. V. 81. Iss. 3. P. 7–11.

  19. Sturman O., Germain P.L., Bohacek J. Exploratory rearing: a context- and stress-sensitive behavior recorded in the open-field test. // Stress. 2018. V. 2. Iss. 5. P. 443–452.

  20. Takabatake N., Nakamura H., Minamihaba O., Inage M., Inoue S., Kagaya S., Michiyasu Y., Tomoike H. A Novel Pathophysiological Phenomenon in Cachexic Patients with Obstructive Pulmonary Disease: the Relationship between the Circadian Rhythm of Circulating Leptin and Very Low Frequency Component of Heart Rate Variability. // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2001. V. 163. P. 1314–1319.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Доклады Российской академии наук. Науки о жизни

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал