Особенности изменения частоты сердечных сокращений крыс подверженных различным режимам двигательной активности после перенесенной черепно-мозговой травмы

На сегодняшний день черепномозговая травма (ЧМТ) остается одной из главных проблем медицины, как в нашей стране, так и за рубежом. В Российской Федерации смерть в результате травм занимает второе место, летальность от тяжелой ЧМТ составляет 60-80 % и более. ЧМТ приводит к различным по степени и распространенности структурнофункциональным повреждениям мозга с моторными и когнитивными нарушениями [13]. Изучение эпидемиологии черепномозговой травмы – необходимая основа для организации рациональной помощи пострадавшим и разработки адекватных мероприятий по первичной и вторичной профилактике повреждения центральной нервной системы [7]. Отсутствие реабилитационного этапа лечения обрекает пациента и его родственников на длительный и мучительный процесс самолечения, что порой заканчивается глубокой инвалидизацией пациента или его смертью. В реабилитационных мероприятиях широко используются различные режимы двигательной активности.

Изучению закономерностей влияния различных режимов двигательной активности на функции сердца в процессе онтогенеза посвящены исследования ряда авторов [1, 4, 6, 8, 9, 10]. При этом значительное число работ выполнено по изучению влияния усиленной двигательной активно- сти на функции сердца половозрелого организма [11, 12]. Тогда как особенности функционирования сердца у неполовозрелых животных подверженных различным режимам двигательной активности изучены недостаточно [2, 3]. Более того, в доступной литературе крайне редко встречаются работы, посвященные изучению особенностей изменения функции сердца развивающегося организма, подверженного различным режимам двигательной активности после перенесенных травм головного мозга. В этой связи нами проведены исследования по изучению показателей насосной функции сердца крыс подверженных различным режимам двигательной активности после моделирования черепномозговой травмы.

Материал и методы исследований. В экспериментах использовали белых беспородных лабораторных крыс с 21 до 210 дневного возраста. В основу возрастной периодизации крыс взяты, предложенные В.И. Махинько и В.Н. Никитиным (1975) анатомо-физиологические особенности животных [5]. Работу с лабораторными животными проводили с соблюдением основных нормативных и этических требований к проведению лабораторных и иных опытов с участием экспериментальных животных разных видов.

Травма головного мозга была нанесена животным под анестезией с эфиром.

Хирургическую стадию наркоза определяли по отсутствию у животного роговичного рефлекса. На коже головы в правой теменной области, свободной от шерсти и обработанной асептическим раствором, производили срединный продольный разрез (2 см) и осуществляли трепанацию фрезой костей черепа (2 мм латеральнее от срединной линии). Твердую мозговую оболочку оставляли неповрежденной. Груз, представляющий собой стальной цилиндр весом 114,6 г, сбрасывали с высоты 20 см по направляющей трубке, тем самым нанося удар по области трепанационного окна в правой теменной области головного мозга. После нанесения травмы кожу животных плотно ушивали хирургической нитью (0,2 мм), шов обрабатывали антисептическим раствором. Проводилась бактериальная терапия раствором гентамицина внутримышечно. При таком весе груза и расстоянии на правую теменную область головного мозга оказывалось воздействие 0,224 Н.

Животные после моделирования черепно-мозговой травмы были разделены на четыре возрастные группы. Первая группа – неполовозрелые животные, т.е. от 21 до 51-дневного возраста. Вторая группа – зрелые животные от 70 до 100-дневного возраста. Третья группа – предстарческие животные от 180 до 210-дневного возраста. Внутри каждой возрастной группы животные были разделены на четыре подгруппы. Каждая подгруппа подвергалась своему установленному режиму двигательной активности. Животные первой подгруппы (контрольные) – содержались в обычных условиях вивария в режиме не- ограниченной двигательной активности (НДА).

Вторая подгруппа подвергалась усиленному двигательному режиму. Животные систематически принудительно выполняли ступенчато-возрастающие по времени мышечные тренировки – плаванием (УДР).

Третья подгруппа животных была ограничена в двигательной активности, т.е. была гипокинезия (ОДА). Животные данной группы подвергались ежедневному многочасовому ограничению двигательной активности, путем растяжения и фиксации конечностей на специальном столе.

Четвертая подгруппа животных систематически подвергалась режиму изометрических упражнений (ИУ). На поворотном столе, животные с фиксированными конечностями ежедневно висели вниз головой. Время выполнения постепенно увеличивалось, с 5 минут в первый день и примерно до 2 часов к окончанию эксперимента.

Для определения частоты сердечных сокращений использовали метод тет-раполярной грудной реографии [14]. Дифференцированную реограмму регистрировали в динамике у наркотизированных животных при естественном дыхании с помощью прибора РПГ–204. Для оценки достоверности различий использовали стандартные значения t - критерия Стьюдента.

Результаты исследований. Как показали исследования, у крысят контрольной группы 21-дневного возраста частота сердечных сокращений (ЧСС) составляла 467,7±15,4 уд/мин (Р<0,05) (Таблица 1).

Таблица 1 – Изменения ЧСС у неполовозрелых крыс

Режим двигательной активности	Количество, голов	ЧСС (уд/мин)
		21 день M±m	21 день (после трепанации) M±m	51 день M±m
Контрольная группа	10	467,7±15,4	–	435,7±17,5
Неограниченная двигательная активность	9	458,7±17,5	508,9±11,5	467,1±13,7
Усиленный двигательный режим	11	457,4±16,8	509,7±15,8	414,5±12,3
Ограниченная двигательная активность	10	461,2±15,6	512,5±14,6	486,7±12,9
Изометрические упражнения	13	460,9±18,7	510,9±15,7	503,6±19,3

В процессе последующего содержания данных крысят в условиях неограниченной двигательной активности в течение 30 дней, т.е. к 51 дневному возрасту показатели ЧСС снизились на 32 уд/мин (6,8 %) и составили 435,7±17,5 уд/мин (Р<0,05). Следовательно, у неполовозрелых крысят в процессе естественного роста и развития в возрасте с 21 по 51 день наблюдается естественное возрастное урежение частоты сердцебиений.

У крысят группы неограниченной двигательной активности в 21-дневном возрасте частота сердечных сокращений составляла 458,7±17,5 уд/мин. На второй день после черепно-мозговой травмы частота сердечных сокращений увеличилась до 508,9±11,5 уд/мин, что достоверно больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). В процессе последующего содержания данных крысят в условиях неограниченной двигательной активности (НДА) в течение 30 дней, показатели ЧСС существенно не изменились по сравнению с исходными данными, сохраняясь на уровне 460-470 уд/мин. У неполовозрелых животных контрольной группы перенесших черепно-мозговую травму в течение последующих 30 дней содержания, в режиме неограниченной двигательной активности (НДА), возрастное урежение частоты сердцебиений не наблюдалось. На наш взгляд это объясняется нарушением вегетативной регуляции функции сердца, вызванным последствием черепномозговой травмы.

У неполовозрелых крысят в группе усиленного двигательного режима в 21дневном возрасте частота сердечных сокращений составляла 457,4±16,8 уд/мин. На второй день после моделирования черепно-мозговой травмы частота сердечных сокращений была зарегистрирована на уровне 509,7±15,8 уд/мин. Данная величина на 52,5 уд/мин (11,5 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). В процессе выполнения динамических упражнений плаванием в течение 30 дней у данных крысят показатели ЧСС существенно снизились. Усиленный двигательный режим (УДР) к 51-дневному возрасту вызвал урежение ЧСС на 42,9

уд/мин (9,4 %), по сравнению с исходными данными (Р<0,05). Следовательно, можно утверждать о том, что у неполовозрелых животных перенесших черепно-мозговую травму в 21-дневном возрасте выполнение в последующем ступенчато-возрастающих динамических упражнений в виде плавания способствует урежению ЧСС, т.е. формированию брадикардии.

В 21-дневном возрасте у неполовозрелых крысят, отнесенных к группе ограниченной двигательной активности (ОДА) частота сердечных сокращений составляла 461,2±15,6 уд/мин. На второй день после моделирования черепно-мозговой травмы частота сердечных сокращений была зарегистрирована на уровне 512,5±14,6 уд/мин. Данная величина на 51,3 уд/мин (11,1 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). В процессе ежедневного многочасового ограничения двигательной активности, путем растяжения и фиксации конечностей на специальном столе в течение 30 дней у данных крысят показатели ЧСС увеличились по сравнению с исходными данными на 25,5 уд/мин (5,5 %) и достигли 486,7±12,9 уд/мин (Р<0,05). Таким образом, у неполовозрелых крысят, перенесших черепномозговую травму последующее ограничение двигательной активности (ОДА) от 21 до 51-дневного возраста вызвал достоверное увеличение ЧСС. Следовательно, можно утверждать, что у неполовозрелых животных перенесших черепно-мозговую травму в 21-дневном возрасте последующее 30-дневное ограничение двигательной активности сдерживает естественное уре-жение частоты сердцебиений.

У неполовозрелых крысят, отнесенных к группе выполняющих изометрические упражнения (ИУ) в 21 дневном возрасте частота сердечных сокращений составляла 460,9±18,7 уд/мин. На второй день после моделирования черепномозговой травмы частота сердечных сокращений была зарегистрирована на уровне 510,9±15,7 уд/мин. Данная величина на 50,0 уд/мин (10,8 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). Начиная с 21-дневного возраста, после перенесенной черепно-мозговой травмы в течение последующих 30 дней животные на поворотном столе плотно закреплялись и постепенно приучались к положению висеть вниз головой. Выполнение систематически нарастающих изометрических упражнений в течение 30 дней привело к значительному увеличению ЧСС. Так, у данных животных значения ЧСС к 51-дневному возрасту достигли 503,6±19,3 уд/мин, что на 42,7 уд/мин (9,3 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). Следовательно, выполнение изометрических упражнений после перенесенной черепно-мозговой травмы приводит к значительному увеличению частоты сердцебиений.

У половозрелых животных контрольной группы 70-дневного возраста частота сердечных сокращений составляла 415,7±11,7 уд/мин (Таблица 2).

В процессе естественного роста и развития животных показатели ЧСС постепенно снижались и к 100-дневному возрасту составили 405,7±11,5 уд/мин (Р<0,05). Разница между исходными значениями ЧСС в 70 и 100-дневном возрасте составила 10,0 уд/мин (2,4 %) (Р<0,05). Следовательно, у половозрелых крыс в процессе естественного роста и развития в возрасте с 70 по 100 дней наблюдается естественное возрастное урежение частоты сердцебиений.

Таблица 2 – Изменения ЧСС у половозрелых крыс после моделирования черепно-мозговой травмы подверженных различным режимам двигательной активности

Режим двигательной активности	Количество, голов	ЧСС (уд/мин)
		70 дней M±m	70 дней (после трепанации) M±m	100 дней M±m
Контрольная группа	9	415,7±11,7	–	405,7±11,5
Неограниченная двигательная активность	11	417,3±12,5	479,7±10,3	438,7±11,8
Усиленный двигательный режим	10	419,6±15,8	480,2±11,6	393,9±13,1
Ограниченная двигательная активность	12	416,9±13,7	478,5±12,3	470,3±15,5
Изометрические упражнения	9	418,4±14,2	482,6±11,8	492,6±16,4

У животных группы неограниченной двигательной активности (НДА) в 70дневном возрасте частота сердечных сокращений составляла 417,3±12,5 уд/мин. На второй день после моделирования черепно-мозговой травмы частота сердечных сокращений у данных животных увеличилась до 479,7±10,3 уд/мин. Данная величина на 62,4 уд/мин (15 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). В процессе последующего содержания крыс в условиях НДА в течение 30 дней, показатели ЧСС сохранялись на высоком уровне. В 100-дневном возрасте значения ЧСС данных животных составляли 438,7±11,8 уд/мин. Данная величина на 21,4 уд/мин (5 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). Следовательно, у животных контрольной группы перенесших черепно- мозговую травму в 70-дневном возрасте и содержавшихся в режиме НДА до 100дневного возраста значения частоты сердцебиений сохраняется на высоком уровне, т.е. естественное возрастное снижение ЧСС у данных животных не наблюдается.

У половозрелых животных отнесенных к группе усиленной двигательной активности в 70-дневном возрасте частота сердечных сокращений составляла 419,6±15,8 уд/мин. На второй день после моделирования черепно-мозговой травмы частота сердечных сокращений была зарегистрирована на уровне 480,2±11,6 уд/мин. Данная величина на 60,6 уд/мин (14,4 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05).

В процессе выполнения динамических упражнений плаванием, после перенесенной черепно-мозговой травмы, в те- чение 30 дней у данных крыс показатели ЧСС существенно снизились. Усиленный двигательный режим (УДР) к 100дневному возрасту вызвал урежение ЧСС на 25,7 уд/мин (6 %) по сравнению с исходными данными (Р<0,05). Следовательно, у половозрелых животных перенесших черепно-мозговую травму в 70-дневном возрасте последующее выполнение динамических упражнений приводит к значительному урежению частоты сердцебиений. У данных животных на фоне естественного возрастного урежения ЧСС, систематическое выполнение динамических упражнений способствует более существенному снижению частоты сердечных сокращений.

В 70-дневном возрасте у половозрелых крыс, отнесенных к группе ограниченной двигательной активности (ОДА) частота сердечных сокращений составляла 416,9±13,7 уд/мин. На второй день после моделирования черепно-мозговой травмы частота сердечных сокращений была зарегистрирована на уровне 478,5±12,3 уд/мин. Данная величина на 61,6 уд/мин (14,8 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). В процессе ежедневного ограничения двигательной активности в течение 30 дней у данных крыс показатели ЧСС увеличились по сравнению с исходными данными на 53,4 уд/мин (12,8 %) и достигли 470,3±15,5 уд/мин (Р<0,05). Следовательно, у животных перенесших черепно-мозговую травму последующее ограничение двигательной ак- тивности (ОДА) от 70 до 100-дневного возраста вызывает значительное увеличение ЧСС, т.е. режим ОДА сдерживает естественный процесс урежения частоты сердцебиений.

У половозрелых животных отнесенных к группе (ИУ) в 70-дневном возрасте частота сердечных сокращений составляла 418,4±14,2 уд/мин. На второй день после моделирования черепномозговой травмы частота сердечных сокращений была зарегистрирована на уровне 482,6±11,8 уд/мин. Данная величина на 64,2 уд/мин (15,3 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). Начиная с 70-дневного возраста, после перенесенной черепно-мозговой травмы в течение последующих 30 дней животные на поворотном столе висели вниз головой. Выполнение систематически нарастающих изометрических упражнений данными животными в течение 30 дней привело к значительному увеличению ЧСС. К 100-дневному возрасту значения ЧСС достигли 492,6±16,4 уд/мин, что на 74,2 уд/мин (17,7 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). Следовательно, выполнение изометрических упражнений после перенесенной черепно-мозговой травмы приводит к значительному увеличению частоты сердцебиений.

У животных контрольной группы 180-дневного возраста частота сердечных сокращений составляла 397,5±11,5 уд/мин (Таблица 3).

Таблица 3 – Изменения ЧСС у предстарческих крыс после моделирования черепно-мозговой травмы подверженных различным режимам двигательной активности

Режим двигательной активности	Количество, голов	ЧСС (уд/мин)
		180 дней M±m	180 дней (после трепанации) M±m	210 дней M±m
Контрольная группа	9	397,5±11,5	–	377,5±15,4
Неограниченная двигательная активность	10	399,5±15,3	501,4±12,6	459,7±17,7
Усиленный двигательный режим	12	398,6±14,2	498,7±11,7	443,5±12,9
Ограниченная двигательная активность	9	401,7±16,5	504,8±11,5	486,9±18,5
Изометрические упражнения	11	404,2±13,6	507,9±12,2	512,7±19,1

В процессе естественной жизнедеятельности животных показатели ЧСС постепенно снижались и к 210-дневному возрасту составили 377,5±15,4 уд/мин (Р<0,05). Разница между исходными значениями ЧСС 180 и 210-дневного возраста составила 20 уд/мин (5 %) (Р<0,05). Следовательно, у крыс в процессе естественной жизнедеятельности в возрасте с 180 по 210 дней, наблюдалось естественное урежение частоты сердцебиений.

При режиме неограниченной двигательной активности (НДА) у животных в 180-дневном возрасте частота сердечных сокращений составляла 399,5±15,3 уд/мин. На второй день после моделирования черепно-мозговой травмы частота сердечных сокращений у данных животных увеличилась до 510,4±12,6 уд/мин. Данная величина на 101,9 уд/мин (25,5 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). В процессе последующего содержания крыс в условиях НДА в течение 30 дней, показатели ЧСС сохранялись на высоком уровне. В 210-дневном возрасте значения ЧСС данных животных составляли 459,7±17,7 уд/мин. Данная величина на 60,2 уд/мин (15 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). Следовательно, у животных контрольной группы перенесших черепно-мозговую травму в 180-дневном возрасте и содержавшихся в режиме НДА до 210-дневного возраста значения частоты сердцебиений сохраняется на высоком уровне. Естественное возрастное снижение ЧСС у данных животных не наблюдается.

У животных отнесенных к группе усиленной двигательной активности в 180дневном возрасте частота сердечных сокращений составляла 398,6±14,2 уд/мин. На второй день после моделирования черепно-мозговой травмы частота сердечных сокращений была зарегистрирована на уровне 498,7±11,7 уд/мин. Данная величина на 100,1 уд/мин (25,1 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). В процессе выполнения динамических упражнений плаванием, после перенесенной черепно-мозговой травмы, в течение 30 дней у данных крыс показатели ЧСС существенно снизились. Уси- ленный двигательный режим (УДР) к 210дневному возрасту вызвал урежение ЧСС на 44,9 уд/мин (11,3 %), по сравнению с исходными данными (Р<0,05). Следовательно, у половозрелых животных перенесших черепно-мозговую травму в 180дневном возрасте последующее выполнение динамических упражнений приводит к значительному урежению частоты сердцебиений.

В 180-дневном возрасте у животных, отнесенных к группе ограниченной двигательной активности (ОДА) частота сердечных сокращений составляла 401,7±16,5 уд/мин. На второй день после моделирования черепно-мозговой травмы частота сердечных сокращений была зарегистрирована на уровне 504,8±11,5 уд/мин. Данная величина на 103,1 уд/мин (25,7 %) оказалась больше, по сравнению с исходными данными (Р<0,05). В процессе ежедневного ограничения двигательной активности в течение 30 дней у данных крыс показатели ЧСС увеличились, по сравнению с исходными данными на 85,2 уд/мин (21,2 %) и достигли 486,9±18,5 уд/мин (Р<0,05). Следовательно, у животных перенесших черепно-мозговую травму последующее ограничение двигательной активности (ОДА) от 180 до 210-дневного возраста вызывает значительное увеличение ЧСС, т.е. режим ОДА сдерживает естественный процесс урежения частоты сердцебиений.

У животных отнесенных к группе (ИУ) в 180-дневном возрасте частота сердечных сокращений составляла 404,2±13,6 уд/мин. На второй день после моделирования черепно-мозговой травмы частота сердечных сокращений была зарегистрирована на уровне 507,9± 12,2 уд/мин. Данная величина на 103,7 уд/мин (25,7 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). Начиная со 180дневного возраста, после перенесенной черепно-мозговой травмы в течение последующих 30 дней животные на поворотном столе висели вниз головой. Выполнение систематически нарастающих изометрических упражнений данными животными в течение 30 дней привело к значительному увеличению ЧСС. К 210-дневному возрасту значения ЧСС достигли 512,7±19,1 уд/мин, что на 108,5 уд/мин (26,8 %) оказалась больше по сравнению с исходными данными (Р<0,05). Следовательно, выполнение изометрических упражнений после перенесенной черепномозговой травмы приводит к значительному увеличению частоты сердцебиений.

Заключение. В первые сутки после моделирования открытой черепномозговой травмы у крыс всех возрастных групп отмечается выраженное учащение частоты сердечных сокращений. При этом наименьшая реакция ЧСС на травму мозга отмечается у животных неполовозрелого возраста.

Выполнение систематических динамических упражнений животными зрелого и предстарческого возраста после моделирования черепно-мозговой травмы способствует существенному снижению частоты сердцебиений. Более выраженное формирование брадикардии тренированности наблюдается у неполовозрелых животных. Ограничение двигательной активности и выполнение изометрических упражнений после перенесенной черепномозговой травмы поддерживают ЧСС на повышенном уровне у всех возрастных групп животных и существенно сдерживает естественное, возрастное урежение ЧСС неполовозрелых животных.

Хурамшин / Автореф. дисс. …канд.биол.наук. – Казань, 1998. – 21 с.

599-608.

Резюме

Впервые проведены исследования по изучения реакции ЧСС животных на различные режимы двигательной активности после перенесенной черепно-мозговой травмы. Выявлено, что в первые сутки после моделирования открытой черепно-мозговой травмы у крыс всех возрастных групп отмечается выраженное учащение частоты сердечных сокращений. При этом наименьшая реакция ЧСС на травму мозга отмечается у животных неполовозрелого возраста.

Установлено, что выполнение систематических динамических упражнений животными зрелого и предстарческого возраста после моделирования черепно-мозговой травмы способствует существенному снижению частоты сердцебиений. Более выраженное формирование брадикардии тренированности наблюдается у неполовозрелых животных.

Выявлено, что ограничение двигательной активности и выполнение изометрических упражнений после перенесенной черепно-мозговой травмы поддерживают ЧСС на повышенном уровне у всех возрастных групп животных и существенно сдерживают естественное, возрастное урежение ЧСС у неполовозрелых животных.