COMPARATIVE EVALUATION OF TWO INTRAMUSCULAR GENERAL ANESTHESIA PROTOCOLS FOR EXPERIMENTAL SURGERY IN RATS.pdf ВВЕДЕНИЕ В связи с тем, что лабораторные крысы используются в качестве биологических моделей в 70% экспериментальных медицинских исследований на позвоночных [1], поиск эффективных методов анестезии для них не теряет своей актуальности. Вопрос выбора препаратов для общей анестезии мелких, в том числе лабораторных животных постоянно остается на повестке дня [2, 3]. Разработка методик, обеспечивающих качественное и безопасное обезболивание, а также снижающих процент потери животных от непереносимости компонентов наркоза, крайне актуальна, тем более, что справочной литературы на русском языке по данному вопросу практически нет. Многие авторы отмечают, что неадекватный наркоз оказывает существенное негативное воздействие на животных, которое приводит в итоге к искажению результатов экспериментальных исследований [3-6]. Основными критериями качества современной анестезии для лабораторных животных являются: необходимая глубина наркоза и анальгезия, выраженное снижение тонуса скелетной мускулатуры, хорошая переносимость и минимальный риск посленаркозных осложнений [7, 8]. В экспериментальной работе применяется как ингаляционная, так и неингаляционная анестезия. Как правило, в лабораторной практике для мелких животных (крыс, мышей и т.д.) чаще используется неингаляционный наркоз, так как он не требует специального оборудования [9-11]. Можно использовать внутрибрюшинный или внутримышечный способ введения препаратов, при этом наркозное средство должно иметь широкий терапевтический диапазон; интерактивное Экспериментальная хирургия / Experimental surgery 55 Issues of Reconstructive and Plastic Surgery No. 2 (69) June’ 2019 же дозирование при внутривенном введении у крыс сильно затруднено из-за проблем с венозным доступом [7]. Поэтому для инъекционного наркоза у крыс широко применялись и продолжают использоваться барбитураты ультракороткого действия - тиопентал или пентотал [9, 12], короткой и средней продолжительности действия - пентобарбитал или нембутал, а также препараты кетаминового ряда - кетамин, калипсол, кетасет, кеталар и др. [1, 13, 14]. Предпринимались попытки использовать уретан - этиловый эфир карбаминовой кислоты [15], а также пропофол (диприван), но они не увенчались успехом из-за некоторых свойств, присущих этим препаратам [8, 16]. Все вышеперечисленные медикаменты были заимствованы из медицинской клинической анестезиологии, но существуют и ветеринарные препараты, предназначенные для проведения анестезии у животных, такие как Zoletil, Vetranquil, Xyla, Rometar и др. Данные препараты могут быть адаптированы для проведения общего наркоза у крыс в условиях эксперимента, хотя изначально они были предназначены для применения в ветеринарной практике для более крупных животных. При этом препараты кетаминового ряда остаются востребованными, так как хорошо переносятся лабораторными животными [1, 8, 17]. При выборе наркозного средства для лабораторных животных исходят из продолжительности и степени травматичности предстоящего хирургического вмешательства. Непродолжительные поверхностные операции не требуют очень глубокой анестезии, в отличие от полостных, которые более длительны по времени и невозможны без достаточной релаксации скелетной мускулатуры. В настоящее время большинство российских исследователей [2, 7, 10, 18-21] отдают предпочтение использованию ветеринарного препарата Zoletil в смеси с ксилазином (Xyla, Rometar и др.), так как использование одного золетила не может обеспечить достаточной мышечной релаксации во время наркоза [22]. Комбинация золетила и ксилазина обеспечивает продолжительную анестезию и хорошую мышечную релаксацию. По своему действию эти препараты являются синергистами, вводить их можно разными способами (внутривенно, внутрибрюшинно и внутримышечно), что позволяет выбрать путь введения, удобный для конкретного случая. Так называемый «золетил-ксилазиновый» наркоз имеет свои недостатки и преимущества. К недостаткам следует отнести плохую управляемость, затяжную стадию пробуждения и развитие длительной гипотермии. Тем не менее, данный наркоз очень подходит для продолжительных (более 1 ч) хирургических манипуляций [2, 18, 19]. В качестве альтернативы золетил-ксилазиновой комбинации можно рассматривать использование препаратов кетаминового ряда, отличительной чертой которых является короткая продолжительность действия и лучшая, по сравнению с Zoletil, управляемость, хотя они тоже вызывают развитие гипотермии, что является для крыс серьезным, но не непреодолимым недостатком. Как известно, идеальных анестетиков не существует, поэтому целесообразно использовать базовые препараты в сочетании со вспомогательными (нейролептиками, транквилизаторами и т.п.), которые могут потенцировать общее действие базового анестетика или сводить к минимуму его нежелательные эффекты. В литературе такие схемы получили название «сбалансированная анестезия» [6]. Например, было описано успешное использование у крыс комбинации Ketamine-Medetomidine [1], хотя в целом мнения в отношении эффективности и безопасности этой комбинации расходятся. К ее недостаткам относят большую вариабильность индивидуальной реакции крыс на данное сочетание препаратов, сильное угнетение функций дыхательной и сердечно-сосудистой систем, что приводит к непредсказуемому течению и плохой переносимости наркоза. Также особенностями этой комбинации являются длительная индукция и затяжной выход, что создает определенные трудности в оценке и прогнозировании состояния лабораторных животных в раннем послеоперационном периоде. Указанные недостатки не присущи комбинации Ketamine-Xylazine [14, 23]. В качестве еще «более сбалансированных» могут быть рекомендованы комбинации Midazolam- Xylazine-Ketamine [8] или Ketamine-Xylazine- Acepromazine [6, 8]. При проведении инъекционного наркоза у крыс большое практическое значение имеет вопрос, каким способом вводить препараты: внутримышечно или интраперитонеально. В литературе на этот счет нет единого мнения. Введение наркозных средств в брюшную полость достаточно непросто осуществить технически, при таком введении очень сложно контролировать глубину и продолжительность наркоза, который характеризуется плохой управляемостью и непредсказуемым течением. Для достижения необходимой терапевтической концентрации в крови вводить препарат внутрибрюшинно необходимо в дозах, на 50-75% превышающих таковые для внутримышечного введения [8]. При этом наблюдается значительный разброс по времени наступления анестезии - от 10 до 40 мин после инъекции [19]. Несмотря на перечисленные недостатки, интраперитонеальный путь введения наркозных средств продолжает достаточно широко исполь- 56 Файн А.М., Петухова М.Н., Мигулёва И.Ю., Савотченко А.М. № 2 (69) июнь’ 2019 Вопросы реконструктивной и пластической хирургии зоваться как отечественными, так и зарубежными специалистами [1, 2, 9, 11, 18]. Внутримышечный способ введения наркотических средств является наиболее простым, однако он значительно менее популярен у экспериментаторов [7, 11, 19, 24]. В частности, доминирует мнение, что внутримышечное введение кетамина у крыс очень болезненно и вызывает раздражение мягких тканей в месте введения препарата, вплоть до развития некроза [8]. Данный вопрос является весьма спорным. Отдельные авторы используют подкожный путь введения наркозных препаратов [6], но при этом индукция сильно затягивается, что создает неудобства и дополнительные непредусмотренные затраты времени в ходе эксперимента. Цель исследования: разработать методики общей неингаляционной анестезии для лабораторных крыс, оптимальные для непродолжительных (не более 1 ч) и длительных (более 1 ч) хирургических вмешательств. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ Неингаляционный внутримышечный наркоз был применен при проведении операций по созданию экспериментального критического дефекта большеберцовой кости крысы с целью изучения регенеративных процессов костной ткани. Хронические эксперименты по изучению процессов регенерации костной ткани проводили на базе научной лаборатории экспериментальной патологии НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского (г. Москва) на лабораторных белых нелинейных крысах-самцах массой тела 450- 500 г. В экспериментах были использованы собственные биологические модели критического монокортикального и критического сегментарного дефектов большеберцовой кости (74 крысы и 126 крыс соответственно) с пластикой дефектов различными биоматериалами. Для отработки анестезиологических схем и подбора оптимальных доз препаратов перед проведением основного экспериментального исследования дополнительно было использовано 17 крыс-самцов массой тела 300-600 г, которые были разделены на две группы в зависимости от примененного базового анестетика (Sol. Ketamini hydrochloridi 5% или ветеринарный препарат Zoletil 100). Крысы 1-й группы (7 животных) получали «кетаминовый» наркоз, а крысы 2-й группы (10 животных) - «золетиловый». В обеих группах ни одно из 17 животных не погибло. Операции на голени крыс проводили под общей неингаляционной анестезией с использованием как ветеринарных препаратов Zoletil 100 и Xyla 2% (Sol. Xylazini 2%), так и медицинских препаратов Sol. Ketamini hydrochloridi 5%, Sol. Droperidoli 0,25%, Sol. Atropini sulfatis 0,1%. Соответственно, применяли две схемы общего неингаляционного наркоза: в первой схеме основным анестетиком являлся Ketamine, а во второй - Zoletil 100. В обоих случаях наркоз был смешанным: в первом случае Ketamine смешивали с Xyla 2% (Sol. Xylazini 2%) и с Sol. Droperidoli 0,25%, а во втором Zoletil 100 смешивали с Xyla 2% (Sol. Xylazini 2%). В качестве симпатомиметика в обеих схемах использовали Sol. Atropini sulfatis 0,1%. Все препараты смешивали в одном шприце и вводили животным внутримышечно в область голени по задней поверхности или в область бедра по передней поверхности. Признаков раздражения или повреждения мягких тканей в области внутримышечной инъекции наркозной смеси мы не наблюдали ни в одном случае. Общее количество прооперированных животных составило 200 голов, из них 123 крысы было прооперировано под смешанным «кетаминовым» наркозом, 77 крыс - под смешанным «золетиловым». Во время анестезии регистрировали основные физиологические параметры: температуру тела (t, °C), частоту сердечных сокращений (ЧСС) за 1 мин и частоту дыхательных движений (ЧД) за 1 мин. Кроме того, определяли цвет слизистой оболочки ротовой полости, активность роговичного рефлекса и степень релаксации скелетной мускулатуры. Качество наркоза оценивали по следующим критериям: глубина анестезии (наличие хирургической стадии), выраженность анальгезии и релаксация скелетной мускулатуры, достаточная для проведения хирургического вмешательства. РЕЗУЛЬТАТЫ В итоге проведенного исследования были разработаны две схемы неингаляционной внутримышечной общей анестезии для лабораторных крыс, которые могут применяться в экспериментальной хирургической практике. Эти схемы основаны на использовании двух препаратов - медицинского Ketamine и ветеринарного Zoletil 100 в качестве базовых анестетиков - и условно названы «кетаминовой» и «золетиловой». Для потенцирования действия основных анестетиков и коррекции их недостатков в схемы включили следующие препараты: Sol. Droperidoli 0,25% (нейролептик), Sol. Xylazini 2% (транквилизатор) и Sol. Atropini sulfatis 0,1% (симпатомиметик). Что касается конкретных доз вводимых препаратов, то их необходимо подбирать предварительно перед началом экспериментального исследования. Для этого в каждом конкретном случае за основу берутся рекомендуемые справочные дозы, начиная с их нижней границы. Экспериментальная хирургия / Experimental surgery 57 Issues of Reconstructive and Plastic Surgery No. 2 (69) June’ 2019 Предварительный подбор дозировок следует делать, потому что реакция животных на наркозные средства в значительной степени зависит от их линии (генетических особенностей), возраста, пола и клинического состояния, и даже от температуры воздуха в операционной. Смешанный «кетаминовый» наркоз так же, как и «золетиловый», имеет существенные преимущества по сравнению с аналогичным мононаркозом, которые заключаются в усилении анальгетического эффекта, улучшении релаксации скелетной мускулатуры, а также в пролонгации действия основного анестетика. Глубина анестезии, выраженность анальгезии и релаксация скелетной мускулатуры у всех животных были достаточными для проведения хирургического вмешательства. Исследование показало, что основное различие между данными схемами общей анестезии заключается в длительности хирургической стадии наркоза: при использовании Ketamine она составляет около 50 мин, при использовании Zoletil 100 - не менее 120 мин, что позволяет проводить как кратковременные (менее 1 ч), так и продолжительные (более 1 ч) хирургические процедуры. Основные физиологические параметры (ЧСС; ЧД; температура тела) животных также имели некоторые различия в зависимости от примененного анестетика. Сразу после введения в наркоз ЧД в «кетаминовой» группе составила в среднем 123 ± 6 в минуту, в «золетиловой» группе - 107 ± 5 в минуту, в конце первого часа наркоза - 94 ± 4 и 78 ± 4 в минуту соответственно, в конце второго часа в «золетиловой» группе - 66 ± 5 в минуту; при пробуждении средние показатели ЧД составили 102 ± 6 в минуту в «кетаминовой» группе и 92 ± 6 в 1 мин - в «золетиловой» (рис. 1). Продолжительность наркоза Рис. 1. Средняя частота дыхательных движений у крыс во время общего наркоза с использованием кетамина или золетила Fig. 1. The average respiratory rate in rats in course of general anesthesia using Ketamine and Zoletil Показатель ЧСС в «кетаминовой» группе на всех этапах анестезии составлял более 300 в минуту; в «золетиловой» группе исходный показатель ЧСС у всех животных превышал 200 в минуту, в конце первого часа наркоза - в среднем 158 ± 11 в минуту, в конце второго часа - в среднем 171 ± 26 в минуту, при пробуждении - более 220 в минуту у всех животных (рис. 2). Продолжительность наркоза Рис. 2. Средняя частота сердечных сокращений у крыс во время общего наркоза с использованием кетамина или золетила Fig. 2. The average heart rate in rats during general anesthesia using Ketamine and Zoletil Необходимо отметить, что и кетамин, и золетил вызывают развитие выраженной гипотермии, требующей коррекции как в посленаркозном, так и в раннем послеоперационном периоде, что является их основным и общим недостатком. В «кетаминовой» группе температура тела у крыс при введении в наркоз составляла в среднем (35,9 ± 0,4) °С, к концу первого часа наркоза - (33,2 ± 0,2) °С, к концу стадии выхода - (35,7 ± 0,2) °С, т.е. восстановилась до исходной. В «золетиловой» группе температура тела у крыс при введении в наркоз составляла в среднем (35,3 ± 0,2) °С, к концу первого часа наркоза - в среднем (32,6 ± 0,3) °С, при этом у 16% животных она не превышала 32°С; к концу второго часа - в среднем (32,1 ± 0,1) °С и менее 32°С - у 45% крыс; к моменту выхода из наркоза температура восстанавливалась до исходной - (35,0 ± 0,3) °С (рис. 3). Таким образом, при использовании Zoletil развивается более продолжительная гипотермия, требующая наблюдения за животными в течение нескольких часов после операции. Необходимость коррекции гипотермии не является серьезной проблемой и не может быть препятствием для использования обоих препаратов. 58 Файн А.М., Петухова М.Н., Мигулёва И.Ю., Савотченко А.М. № 2 (69) июнь’ 2019 Вопросы реконструктивной и пластической хирургии Продолжительность наркоза Рис. 3. Средняя температура тела у крыс во время общего наркоза с использованием кетамина или золетила Fig. 3. Average body temperature in rats during general anesthesia using Ketamine and Zoletil ОБСУЖДЕНИЕ Полученные результаты показывают, что разработанные и примененные в экспериментальной практике две схемы смешанного неингаляционного наркоза являются надежными и достаточно безопасными для лабораторных крыс. Из 200 животных, прооперированных за несколько лет с целью создания экспериментальных дефектов большеберцовой кости, погибли 8 крыс (4% от общего количества): 1 животное (0,8%) из 123, оперированных с использованием «кетаминовой» схемы общей анестезии, и 7 (9,0%) животных из 77, оперированных с использованием «золетиловой» схемы. Таким образом, процент погибших крыс, оперированных под «кетаминовым» наркозом, оказался статистически значимо ниже, чем при «золетиловом» наркозе (t = 2,4; p < 0,05). Это говорит о том, что продолжительная анестезия увеличивает риск возникновения осложнений, приводящих к гибели животных, а также об уязвимости лабораторных крыс к длительному воздействию общих анестетиков. Продолжительная анестезия сама по себе способствует более выраженному угнетению основных функций организма, что и подтверждается на практике при использовании «золетилового» наркоза. Об этом свидетельствует динамика основных физиологических параметров (температуры тела, ЧСС и ЧД), которые контролировались у животных во время анестезии (см. рис. 1-3). Необходимо еще раз подчеркнуть, что золетил сильнее угнетает сердечно-сосудистую и дыхательную системы, чем кетамин. При введении в «золетиловый» наркоз ЧД в среднем была статистически значимо ниже, чем при введении в «кетаминовый» наркоз - 107 ± 5 и 123 ± 6 в минуту соответственно (t = 2,1 и p < 0,05). К концу 1 часа «золетилового» наркоза ЧД снижалась в среднем на (29,3 ± 6,6)% (снижение составляло от 10 до 53%, динамику рассчитывали для каждой крысы отдельно). К концу 1 часа «кетаминового» наркоза ЧД снижалась в среднем на (22,6 ± 4,2)% (снижение составляло от 8 до 38% у каждой отдельной крысы), статистически значимых различий по этому показателю с течением «золетилового» наркоза не обнаружено (t = 0,9 и P > 0,05). К концу 2 часа «золетилового» наркоза ЧД снижалась в среднем на (42,8 ± 4,9)% (на 9-63% у каждой отдельной крысы). ЧСС при введении в «золетиловый» наркоз в среднем была статистически значимо ниже, чем при введении в «кетаминовый» наркоз (t = 3,7 и p < 0,05), в течение наркоза ЧСС еще снижалась на 15-20%, к моменту пробуждения достигала таковой при введении в наркоз, но была статистически значимо ниже, чем при выходе из «кетаминового» наркоза. При использовании «кетаминового» наркоза ЧСС оставалась практически неизменной на всех этапах и составляла около 300 ударов в минуту. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Обе схемы смешанного неингаляционного наркоза («кетаминовая» и «золетиловая») в течение нескольких лет успешно применяются нами для крыс в хронических экспериментах по моделированию критических монокортикальных и сегментарных дефектов большеберцовой кости с пластикой их различными биоматериалами. Как показала наша практика, оба препарата хорошо переносятся животными, обеспечивают достаточный уровень анальгезии, хорошую релаксацию скелетной мускулатуры, не приводят к серьезным посленаркозным осложнениям и могут быть использованы как в экспериментальной работе, так и в ветеринарной хирургической практике. По нашему мнению, внутримышечный способ введения наркозной смеси при работе с крысами является достаточно простым, безопасным, удобным и эффективным.

Скачать электронную версию публикации