"До настоящего времени остаются малоизученными многие конкретные механизмы влияния воспалительных молекул на деятельность сердечно-сосудистой системы человека. В этой связи актуальным является проведение фундаментальных научных исследований в области кардиоиммунологии, результаты которых могут представлять интерес для практической медицины. В ходе наших экспериментов было проведено комплексное исследование по изучению влияния различных моделей острого бактериального воспаления на регуляторные механизмы сердечно-сосудистой системы и показатели крови. Воспаление — это нормальная защитная реакция организма, реагирующего на травму или инфекцию в виде бактерий, вирусов, грибков или протозойных паразитов. Но иногда эта реакция оказывается чрезмерно сильной, нарушающей нормальную работу различных органов и систем или даже угрожающей жизни, когда возникает так называемый цитокиновый "шторм", — рассказал один из авторов исследования, студент биологического факультета Самарского университета им. Королёва Эйзонс Тчанг, приехавший на учебу в Россию из Демократической Республики Конго.

Как отметил Эйзонс Тчанг, цитокины — это особые сигнальные молекулы, вырабатывающиеся в организме во время воспаления. В нормальных условиях эти молекулы помогают организму в борьбе с патогенными и поврежденными клетками, способствуют восстановлению и переключению врожденного иммунитета на более мощный адаптивный. Однако при очень сильном остром или же при хроническом воспалении эти цитокины становятся очень "агрессивными" и начинают разрушать здоровые клетки различных органов, то есть они как бы "бьют по своим".

"Так и развивается цитокиновый "шторм" — опаснейшее состояние, угрожающее жизни. К сожалению, это выражение — цитокиновый "шторм" — стало широко известно в мире во время пандемии коронавируса COVID-19. Мы в ходе экспериментов до "шторма" ситуацию не доводили, моделировался более умеренный уровень, если можно так выразиться, состояние цитокиновой "непогоды". Но и такой уровень вредит организму, и мы постарались изучить особенности этой "непогоды", влияющей на состояние крови и в целом на сердечно-сосудистую систему", — подчеркнул Эйзонс Тчанг.

Исследование проводилось на 24 крысах-самцах массой тела 230–260 граммов с соблюдением норм биоэтики. Крысы содержались в стандартных условиях вивария (температура воздуха — 22±2°С, относительная влажность воздуха — 60±10%, режим освещения — 12:12, свободный доступ к пище и воде). Модель острого воспаления создавалась за счет системного введения крысам бактериального токсина (липополисахарид Salmonella typhi) и провоспалительного цитокина интерлейкин-6, обычно синтезирующегося в организме при бактериальных воспалениях. Крысам контрольной группы вводился стерильный физиологический раствор.

Изменения показателей крови определялись с помощью автоматического анализатора, по специальным формулам рассчитывались лейкоцитарный индекс интоксикации Рейса и индекс системного воспаления, определялась скорость свертывания крови и другие показатели. Давление, пульс и линейную скорость кровотока крысам измеряли с помощью особого кардиорегистратора — в отличие от человеческого тонометра у него две маленькие манжеты, которые закрепляются на крысином хвосте. В одну манжету закачивается воздух, другая регистрирует параметры кровообращения.

Перед измерением показателей хвост животных на 15 минут помещали на специальную платформу, поддерживающую температуру на стабильном уровне (около 37 градусов по Цельсию). Делалось это для большей точности измерений: дело в том, что хвост у крыс является терморегулятором — температура тела у крыс регулируется путем расширения или сужения кровеносных сосудов хвоста, так крысы могут согреться или, наоборот, охладиться, выпустив излишек тепла через хвост. Крысиный хвост — это почти как наружный блок сплит-системы.

"Исследование показало, что введение липосахарида Salmonella typhi и интерлейкина-6 приводит к выраженным изменениям на уровне системы крови и кровообращения. Так, например, у подопытных крыс на 24,6% увеличивалось число лейкоцитов по сравнению с контрольной группой. Популяция нейтрофилов вырастала на 32,1%, уровень С-реактивного белка — на 21,4%. Отмечалось уменьшение времени свертывания крови на 31,1%, что можно рассматривать в качестве неблагоприятного фактора для обеспечения должного уровня гемодинамики", — отметил Владимир Беляков, доцент кафедры физиологии человека и животных Самарского университета им. Королёва.

Развитие воспаления приводило к значимым перестройкам в деятельности сердечно-сосудистой системы крыс, о чем свидетельствовало увеличение показателей давления и пульса, а также снижение линейной скорости кровотока. Так, по сравнению с контрольной группой верхнее (систолическое) давление у крыс с воспалением вырастало в среднем со 134 мм рт. ст. до 159, а нижнее (диастолическое) — с 88 до 117. Пульс в среднем учащался с 370 до 423 ударов в минуту, а линейная скорость кровотока замедлялась в четыре раза.

"Результаты проведенного исследования показывают, что выбранная в ходе экспериментов модель острого воспаления приводит к выраженным перестройкам показателей системы крови, характерным для воспаления бактериального генеза. В целом такой характер изменений в сочетании с гематологическими признаками интоксикации и ухудшения агрегантного состояния крови обеспечивает напряженный режим функционирования миокарда и может нарушать эффективность механизмов регуляции кровообращения. Прямое кардио- и вазотропное действие провоспалительных цитокинов может приводить к нарушению нормальной деятельности миокардиоцитов, проводящей системы сердца, а также к эндотелиальной дисфункции. Данная модель воспаления может служить адекватным доклиническим инструментом при разработке эффективных лекарств и технологий для профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний, которые могут развиваться у людей в связи с бактериальным воспалением и повреждающим действием провоспалительных цитокинов", — подытожил Владимир Беляков.

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий. Еще больше информации об исследовании — на сайте проекта "Одержимы наукой".