Ulyanovsk Medico-biological Journal

PHYSIOLOGY

Download  article

DOI 10.34014/2227-1848-2020-1-127-137

 

HEMOSTASIOLOGICAL PROFILE IN RATS UNDER SINGLE EXPOSURE TO SUBMAXIMAL AND MAXIMUM HYPERCAPNIC HYPOXIA

S.V. Moskalenko1, 2, I.I. Shakhmatov1, 2, V.I. Kiselev1, 2, V.M. Vdovin1, 2, A.A. Blazhko1, 2

1 Altai State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation, Barnaul, Russia;

2 State Scientific-Research Institute of Physiology and Basic Medicine, Novosibirsk, Russia

 

Hypoxia is the main link in the taxis pathogenesis to most extreme factors. It occurs in many pathological processes. The aim of the work was to study the hemostatic system in rats under a single exposure to submaximal and maximum hypercapnic hypoxia.

Materials and Methods. The experiment enrolled 40 Wistar male rats. Single 20-minute hypercapnic hypoxia (HH) was modeled by placing the animals into a chamber with a gas mixture: submaximal HH: O2 – 9 %; CO2 –7 %; maximum HH: O2 – 5 %; CO2 – 5 %.

Results. Single submaximal HH was accompanied by a decrease in the platelet number under a constant level of their aggregation activity. Hypercoagulable shift was observed along the internal pathway and at the final stage of coagulation against the decrease in fibrinogen concentration. AT III level decreased, however, there were no changes in blood APR. Single maximum HH led to more pronounced coagulable shifts. Platelet hemostasis responded by a decrease in the platelet number with a simultaneous increase in their aggregation activity. As for coagulation hemostasis, hypercoagulation was recorded at all stages of coagulation. At the same time, fibrinogen concentration in blood plasma decreased, and the level of soluble fibrin-monomer complexes (SFMCs) significantly increased. The authors reported an increase in plasma fibrinolytic activity.

Conclusion. Thus, upon a single exposure to submaximal HH, hypercoagulation was not yet accompanied by thrombinemia markers. At the same time, the danger of thrombotic state development remained, since the hypercoagulable shift was recorded against a decrease in blood plasma anticoagulant activity. A further increase in HH intensity was accompanied by deteriorating hemostatic functions of experimental animals, which could be described as a state of thrombotic readiness. A decrease in the anticoagulant level in response to maximum HH exacerbated thrombosis risks.

Keywords: hemostasis, hypercapnic hypoxia.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

 

References

  1. Jain K.K. Hypoxia. Textbook of Hyperbaric Medicine. Göttingen: Hogrefe & Huber Publishers; 2009: 37–46.

  2. Bin-Jaliah I. Cardiac adaptive responses after hypoxia in an experimental model. Angiology. 2010; 61 (2): 145–156.

  3. Katunina N.P., Gneushev I.M., Parfenov E.A. Eksperimental'noe izuchenie antigipoksicheskoy aktivnosti novykh fiziologicheski sovmestimykh antioksidantov pod shifrom πq- na modeli ostroy gipoksii s giperkapniey [Experimental study of antihypoxic activity of new physiologically compatible antioxidants under πq-code on a model of acute hypoxia with hypercapnia]. Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta. 2012; 4 (2): 142–145 (in Russian).

  4. Malkova Ya.G., Kal'chenko G.P. Ispol'zovanie razlichnykh modeley gipoksii v eksperimental'noy farmakologii [Various hypoxia models in experimental pharmacology]. Molodoy uchenyy. 2010; 3: 318–319 (in Russian).

  5. Vdovin V.M. Sostoyanie sistemy gemostaza pri razlichnykh vidakh gipoksicheskogo i giperkapnicheskogo vozdeystviya [Hemostatic system under various types of hypoxic and hypercapnic exposure]: dis. … kand. med. nauk. Barnaul; 2006. 180 (in Russian).

  6. Egbrink M.G., Slaaf D.W., Reneman R.S. Influence of hypercapnia and hypoxia on rabbit platelet aggregation. Thromb. Res. 1990; 57 (6): 863–675.

  7. Pak G.D., Sverchkov V.S., Danilevskaia T.N., Trandafilova T.P. Features of blood coagulating and fibrinolytic properties under the action of epinephrine in hypoxia and hypercapnia. Kosm. Biol. Aviakosm. Med. 1988; 22 (1): 49–53.

  8. Polukhina M.G. Vliyanie gipoksicheskoy giperkapnii na gemostaz, gemoreologiyu i tolerantnost' golovnogo mozga k ishemii [Effect of hypoxic hypercapnia on hemostasis, hemorheology and cerebral tolerance to ischemia]: dis. … kand. med. nauk. Barnaul; 2003. 122 (in Russian).

  9. Kulikov V.P., Bespalov A.G., Yakushev N.N. Effektivnost' giperkapnicheskoy gipoksii v povyshenii tolerantnosti golovnogo mozga k ishemii [Efficacy of hypercapnic hypoxia on increasing brain tolerance to ischemia]. Vestnik vosstanovitel'noy meditsiny. 2009; 5 (33): 22–31 (in Russian).

  10. Council Directive of 24 November 1986 on the Approximation of Laws, Regulations of the Member States Regarding the Protection of Animals Used for Experimental and Other Purposes Directive (86/609/EEC). Official Journal of the European Communities. L. 262: 1–29.

  11. Close B., Banister K., Baumans V. Recommendations for euthanasia of experimental animals. Part 2. Laboratory Animals. 1997; 31 (1): 1–32.

  12. Reilly J.S. Euthanasia of animals used for scientific purposes. Anzccart; 2001. 136.

  13. Isabaeva V.A. Sistema svertyvaniya krovi i adaptatsiya k prirodnoy gipoksii [Blood coagulation system and adaptation to natural hypoxia]. Leningrad: Meditsina; 1983. 152 (in Russian).

  14. Shevchenko Yu.L. Gipoksiya. Adaptatsiya, patogenez, klinika [Hypoxia. Adaptation, pathogenesis, clinical manifistation]. St. Petersburg: Elbi-SPb.; 2000. 384 (in Russian).

  15. Dolgov V.V., Svirin P.V. Laboratornaya diagnostika narusheniy gemostaza [Laboratory diagnosis of hemostatic disorders]. Tver': Triada; 2005. 227 (in Russian).

  16. Toff W.D., Jones C.I., Ford I., Pearse R.J., Watson H.G. Effect of hypobaric hypoxia, simulating conditions during long-haul air travel, on coagulation, fibrinolysis, platelet function, and endothelial activation. JAMA. 2006; 295: 2251–2261.

  17. Momot A.P. Patologiya gemostaza: printsipy i algoritmy kliniko-laboratornoy diagnostiki [Hemostasis pathology: principles and algorithms of clinical and laboratory diagnostics]. St. Petersburg: FormaT; 2006. 208 (in Russian).

  18. Momot A.P. Sovremennye metody raspoznavaniya sostoyaniya tromboticheskoy gotovnosti [Modern methods for recognizing thrombotic readiness]. Barnaul: AGU; 2011. 137 (in Russian).

  19. Kuznik B.I., Barkagan Z.S. Sovremennye predstavleniya o protsesse svertyvaniya krovi, fibrinolize i deystvii estestvennykh antikoagulyantov [Modern ideas on the process of blood coagulation, fibrinolysis and natural anticoagulants]. Gematologiya i transfuziologiya. 1991; 11: 22–25 (in Russian).

  20. Shakhmatov I.I., Bondarchuk Yu.A., Vdovin V.M. Narusheniya gemostaza i ikh korrektsiya adaptogenom [Hemostasis disorders and their correction by adaptogen]. Patologicheskaya fiziologiya i eksperimental'naya terapiya. 2010; 2: 43–46 (in Russian).

Received 31 August 2019; accepted 13 November 2019.

 

Information about the authors

Moskalenko Svetlana Valerievna, Lecturer, Department of Normal Physiology, Junior Researcher, Altai State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation. 656038, Russia, Barnaul, Lenin Ave., 40; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; State Scientific-Research Institute of Physiology and Basic Medicine. 630117, Russia, Novosibirsk, Timakov Str., 4; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-8944-7380

Shakhmatov Igor Ilyich, Doctor of Sciences (Medicine), Professor, Chair of Normal Physiology, Chief Researcher, Head of the Chair of Normal Physiology, Altai State Medical University. 656038, Russia, Barnaul, Lenin Ave., 40; State Scientific-Research Institute of Physiology and Basic Medicine. 630117, Russia, Novosibirsk, Timakov Str., 4; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-0979-8560

Kiselev Valery Ivanovich, Doctor of Sciences (Medicine), Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Professor, Chair of Normal Physiology, Altai State Medical University. 656038, Russia, Barnaul, Lenin Ave., 40; State Scientific-Research Institute of Physiology and Basic Medicine. 630117, Russia, Novosibirsk, Timakov Street, 4; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-6068-4876

Vdovin Vyacheslav Mikhailovich, Candidate of Sciences (Medicine), Lecturer, Chair of Normal Physiology, Senior Researcher, Altai State Medical University. 656038, Russia, Barnaul, Lenin Ave., 40; State Scientific-Research Institute of Physiology and Basic Medicine. 630117, Russia, Novosibirsk, Timakov Street, 4; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-4606-3627

Blazhko Aleksandr Aleksandrovich, Candidate of Sciences (Medicine), Lecturer, Chair of Normal Physiology, Junior Researcher, Altai State Medical University. 656038, Russia, Barnaul, Lenin Ave., 40; State Scientific-Research Institute of Physiology and Basic Medicine. 630117, Russia, Novosibirsk, Timakov Street, 4; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-2578-6858

 

For citation

Moskalenko S.V., Shakhmatov I.I., Kiselev V.I., Vdovin V.M., Blazhko A.A. Gemostaziologicheskiy profil' u krys pri odnokratnom vozdeystvii giperkapnicheskoy gipoksii submaksimal'noy i maksimal'noy intensivnosti [Hemostasiological profile in rats under single exposure to submaximal and maximum hypercapnic hypoxia]. Ulyanovsk Medico-Biological Journal. 2020; 1: 127–137. DOI: 10.34014/2227-1848-2020-1-127-137 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 612.22615.23

DOI 10.34014/2227-1848-2020-1-127-137

 

ГЕМОСТАЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ У КРЫС ПРИ ОДНОКРАТНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ГИПЕРКАПНИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ СУБМАКСИМАЛЬНОЙ И МАКСИМАЛЬНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ

С.В. Москаленко1, 2, И.И. Шахматов1, 2, В.И. Киселев1, 2, В.М. Вдовин1, 2, А.А. Блажко1, 2

1 ФГБОУ ВО «Алтайский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Барнаул, Россия;

2 ФГБНУ «НИИ физиологии и фундаментальной медицины», г. Новосибирск, Россия

 

Гипоксия выступает в качестве основного звена патогенеза ответной реакции организма на воздействие большинства экстремальных факторов и встречается во многих патологических процессах.

Цель работы – изучить состояние системы гемостаза у крыс, подвергшихся однократному воздействию гиперкапнической гипоксии субмаксимальной и максимальной интенсивности.

Материалы и методы. В эксперименте использовались крысы-самцы (40 особей) линии «Вистар». Однократная 20-минутная гиперкапническая гипоксия (ГКГ) моделировалась путем помещения животных в камеру, в которую подавалась смесь газов: ГКГ субмаксимальной интенсивности – 9 % О2, 7 % СО2; максимальной – 5 % О2, 5 % СО2.

Результаты. Однократная ГКГ субмаксимальной интенсивности сопровождалась снижением количества тромбоцитов при неизменном уровне их агрегационной активности. Гиперкоагуляционный сдвиг отмечался по внутреннему пути и на конечном этапе свертывания на фоне снижения концентрации фибриногена. Уровень АТ III снижался, однако изменений со стороны АРП крови зафиксировано не было. Однократная ГКГ максимальной интенсивности приводила к более выраженным коагулологическим сдвигам. Тромбоцитарный гемостаз отреагировал снижением количества тромбоцитов при одновременном повышении их агрегационной активности. Со стороны коагуляционного гемостаза регистрировалась гиперкоагуляция на всех этапах свертывания. При этом концентрация фибриногена в плазме крови снижалась, уровень РФМК значительно повышался. Было зарегистрировано повышение фибринолитической активности плазмы крови.

Выводы. Таким образом, по завершении однократного воздействия ГКГ субмаксимальной интенсивности гиперкоагуляция еще не сопровождалась появлением маркеров тромбинемии. При этом опасность развития тромботического состояния сохранялась, поскольку гиперкоагуляционный сдвиг регистрировался на фоне снижения антикоагулятной активности плазмы крови. Дальнейшее повышение интенсивности воздействия ГКГ сопровождалось ухудшением гемостатического статуса экспериментальных животных, что может быть охарактеризовано как состояние тромботической готовности. Снижение уровня антикоагулянта в ответ на ГКГ максимальной интенсивности увеличивало риск развития тромбообразования.

Ключевые слова: гемостаз, гиперкапническая гипоксия.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

 

Литература

  1. Jain K.K. Hypoxia. Textbook of Hyperbaric Medicine. Göttingen: Hogrefe & Huber Publishers; 2009: 37–46.

  2. Bin-Jaliah I. Cardiac adaptive responses after hypoxia in an experimental model. Angiology. 2010; 61 (2): 145–156.

  3. Катунина Н.П., Гнеушев И.М., Парфенов Э.А. Экспериментальное изучение антигипоксической активности новых физиологически совместимых антиоксидантов под шифром πq- на модели острой гипоксии с гиперкапнией. Вестник Брянского государственного университета. 2012; 4 (2): 142–145.

  4. Малкова Я.Г., Кальченко Г.П. Использование различных моделей гипоксии в экспериментальной фармакологии. Молодой ученый. 2010; 3: 318–319.

  5. Вдовин В.М. Состояние системы гемостаза при различных видах гипоксического и гиперкапнического воздействия: дис. … канд. мед. наук. Барнаул; 2006. 180.

  6. Egbrink M.G., Slaaf D.W., Reneman R.S. Influence of hypercapnia and hypoxia on rabbit platelet aggregation. Thromb. Res. 1990; 57 (6): 863–675.

  7. Pak G.D., Sverchkov V.S., Danilevskaia T.N., Trandafilova T.P. Features of blood coagulating and fibrinolytic properties under the action of epinephrine in hypoxia and hypercapnia. Kosm. Biol. Aviakosm. Med. 1988; 22 (1): 49–53.

  8. Полухина М.Г. Влияние гипоксической гиперкапнии на гемостаз, гемореологию и толерантность головного мозга к ишемии: дис. … канд. мед. наук. Барнаул; 2003. 122.

  9. Куликов В.П., Беспалов А.Г., Якушев Н.Н. Эффективность гиперкапнической гипоксии в повышении толерантности головного мозга к ишемии. Вестник восстановительной медицины. 2009; 5 (33): 22–31.

  10. Council Directive of 24 November 1986 on the Approximation of Laws, Regulations of the Member States Regarding the Protection of Animals Used for Experimental and Other Purposes Directive (86/609/EEC). Official Journal of the European Communities. L. 262: 1–29.

  11. Close B., Banister K., Baumans V. Recommendations for euthanasia of experimental animals. Part 2. Laboratory Animals. 1997; 31 (1): 1–32.

  12. Reilly J.S. Euthanasia of animals used for scientific purposes. Anzccart; 2001. 136.

  13. Исабаева В.А. Система свертывания крови и адаптация к природной гипоксии. Л.: Медицина; 1983. 152.

  14. Шевченко Ю.Л. Гипоксия. Адаптация, патогенез, клиника. СПб.: Элби-СПб.; 2000. 384.

  15. Долгов В.В., Свирин П.В. Лабораторная диагностика нарушений гемостаза. Тверь: Триада; 2005. 227.

  16. Toff W.D., Jones C.I., Ford I., Pearse R.J., Watson H.G. Effect of hypobaric hypoxia, simulating conditions during long-haul air travel, on coagulation, fibrinolysis, platelet function, and endothelial activation. JAMA. 2006; 295: 2251–2261.

  17. Момот А.П. Патология гемостаза: принципы и алгоритмы клинико-лабораторной диагностики. СПб.: ФормаТ; 2006. 208.

  18. Момот А.П. Современные методы распознавания состояния тромботической готовности. Барнаул: АГУ; 2011. 137.

  19. Кузник Б.И., Баркаган З.С. Современные представления о процессе свертывания крови, фибринолизе и действии естественных антикоагулянтов. Гематология и трансфузиология. 1991; 11: 22–25.

  20. Шахматов И.И., Бондарчук Ю.А., Вдовин В.М. Нарушения гемостаза и их коррекция адаптогеном. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2010; 2: 43–46.

Поступила в редакцию 31.08.2019; принята 13.11.2019.

 

Авторский коллектив

Москаленко Светлана Валерьевна – преподаватель кафедры нормальной физиологии, младший научный сотрудник, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный медицинский университет» Минздрава России. 656038, Россия, г. Барнаул, пр-т Ленина, 40; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; ФГБНУ «НИИ физиологии и фундаментальной медицины». 630117, Россия, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 4; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-8944-7380

Шахматов Игорь Ильич – доктор медицинских наук, профессор кафедры нормальной физиологии, главный научный сотрудник, заведующий кафедрой нормальной физиологии, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный медицинский университет» Минздрава России. 656038, Россия, г. Барнаул, пр-т Ленина, 40; ФГБНУ «НИИ физиологии и фундаментальной медицины». 630117, Россия, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 4; е-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-0979-8560

Киселев Валерий Иванович – доктор медицинских наук, член-корреспондент РАН, профессор кафедры нормальной физиологии, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный медицинский университет» Минздрава России. 656038, Россия, г. Барнаул, пр-т Ленина, 40; начальник лаборатории физиологии, патологии гемостаза и гемодинамики, ФГБНУ «НИИ физиологии и фундаментальной медицины». 630117, Россия, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 4; е-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-6068-4876

Вдовин Вячеслав Михайлович – кандидат медицинских наук, преподаватель кафедры нормальной физиологии, старший научный сотрудник, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный медицинский университет» Минздрава России. 656038, Россия, г. Барнаул, пр-т Ленина, 40; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; ФГБНУ «НИИ физиологии и фундаментальной медицины». 630117, Россия, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 4; е-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-4606-3627

Блажко Александр Александрович – кандидат медицинских наук, преподаватель кафедры нормальной физиологии, младший научный сотрудник, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный медицинский университет» Минздрава России. 656038, Россия, г. Барнаул, пр-т Ленина, 40; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; ФГБНУ «НИИ физиологии и фундаментальной медицины». 630117, Россия, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 4; е-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-2578-6858

 

Образец цитирования

Москаленко С.В., Шахматов И.И., Киселев В.И., Вдовин В.М., Блажко А.А. Гемостазиологический профиль у крыс при однократном воздействии гиперкапнической гипоксии субмаксимальной и максимальной интенсивности. Ульяновский медико-биологический журнал. 2020; 1: 127–137. DOI: 10.34014/2227-1848-2020-1-127-137.