НМ моделювали шляхом введення в черевну порожнину 0,25 мг адреналіну гідрохлориду на 100 г маси тіла (Серов Р.А. и соавт., 1977).
ГТ тварин проводили в спеціально розробленому пристрої, що складався з герметичної ємності, балону з азотом та ротаметричної системи, для дозування концентрації кисню. Упродовж 30 діб тварин щодня до 60 хв утримували в газовому середовищі з концентрацією кисню 10,5–12,0 %. У перші 6 діб проводили поступову адаптацію щурів до гіпоксії шляхом збільшення експозиції утримання від 10 до 60 хв. У частини тварин (20 щурів) після 30-добового ГТ моделювали НМ.
У тварин контрольної та дослідної груп вивчали функціональні та морфологічні показники: електрокардіографічні – запис електрокардіограми виконували портативним електрокардіографом УКОМ-1 у трьох стандартних відведеннях; внутрішньошкірну напругу кисню (РО2), яку вимірювали за допомогою транскутанного оксигемометра Radiometer TCM-2 (Данія); активність каталази в гомогенаті головного мозку (Виноградов А.А. и соавт., 2005); проникність ГЕБ (Виноградов А.А., 1989); вміст води в головному мозку (Исаков Ю.В., Ромасенко М.В., 1986); гістологічні дослідження міокарда лівого й правого шлуночків серця (Серов Р.А. и соавт., 1977); гістологічні й ультраструктурні дослідження головного мозку (Боголепов Н.Н., 1976); стереометричні (Ариэль Б.М., Тарарак Э.М., 1974; Ташкэ К., 1980). Обчислювали основні стереометричні показники: довжину стандартного відрізка прямої в умовних одиницях (у. о.); кількість нейроцитів, що перетинаються стандартним відрізком прямої; сумарну кількість нейроцитів; середню довжину одного нейроцита (у. о.); сумарну площу нейроцитів (у. о.2); сумарний об’єм нейроцитів (у. о.3); стереометричний індекс.
Цифрові дані обробляли методами варіаційної статистики на ЕОМ. Визначали: середню арифметичну вибірки (M); помилку середньої арифметичної вибірки (m); імовірність помилки (р<); коефіцієнт кореляції (Rxy); помилку коефіцієнта кореляції (rxy).
Результати дослідження та їх обговорення. Встановлено, що при моделюванні НМ в інтактних тварин 40 % їх гине в перші чотири години від початку експерименту. Морфофункціональні зміни кори великих півкуль головного мозку при НМ у тварин, що перенесли шість годин моделювання НМ, проявлялися: змінами ультраструктури капілярів і нейронів з явищами більш-менш вираженого набряку й набухання мозкових структур; зменшенням кількості нейроцитів, що перетинаються стандартною прямою, з підвищенням сумарного об’єму, площі та зниженням стереометричного індексу щільності розподілу нейроцитів; підвищенням проникності ГЕБ для нейтрального червоного і вмісту води в корі великих півкуль головного мозку. При цьому знижувалася внутрішньошкірна напруга кисню (РО2) і підвищувалася активність каталази в корі великих півкуль головного мозку. Однак виявлені морфофункціональні зміни кори великих півкуль головного мозку були виражені неоднаково і залежали від виду експерименту (ГТ, НМ, НМ після ГТ).
Установлено, що після ГТ ультраструктурні зміни в корі великих півкуль головного мозку мали ознаки транзиторних гіпоксичних змін гіпергідратаційного характеру, які більшою мірою виявлялися в капілярах. Ламінарна поверхня ендотеліоцитів капілярів кори великих півкуль головного мозку була згладженою. Визначено неоднакову товщину в маргінальній частині ендотеліоцитів капілярів і по периферії клітини. Ядра клітин мали неправильну форму. Конденсований хроматин в основному був орієнтований по периферії ядра, утворював нерівномірної товщини смужку з грубих конгломератів, проміжки між якими заповнював дифузний хроматин. Дифузний хроматин також заповнював площу ядра, що залишилася. На відміну від конденсованого хроматину він містив велику кількість фрагментів з пікнозом і відрізнявся практично повною відсутністю перихроматинових гранул. Виявлено помірне розширення ядерних пор і перинуклеарного простору. У цитоплазмі ендотеліоцитів відзначено зменшення кількості органел. Визначено численні дрібні й великі окремі мітохондрії, у яких виявлено часткове осередкове руйнування крист. Виявлено розширені цистерни ендоплазматичного ретикулума. Матрикс їх був електронно-прозорим, а вміст рибосом, як вільно розташованих, так і пов’язаних з ендоплазматичним ретикулумом, зменшений. У цитоплазмі ендотеліоцитів виявлені одиничні вакуолі різного діаметра. В окремих місцях плазмолеми, звернених у просвіт капіляра, виявлено ділянки з виростами у вигляді ворсинок.
У нейроцитах після ГТ особливих змін не виявлено. Більшість мітохондрій зберігали цілісність зовнішньої мембрани, але містили кристи з нечіткими контурами. Цистерни апарата Гольджі були сплощені та компактно розташовані близько до ядерної оболонки. В ендоплазматичному ретикулумі було виявлене помірне розширення цистерн. У цитоплазмі визначені поодинокі лізосоми, які були орієнтовані поблизу каріолеми. У ядрі конденсований хроматин був дифузно розподілений по всій площині й формував пухкі скупчення поблизу каріолеми. Частина його у вигляді окремих глибок невеликого розміру була розкидана по всій площі ядра. Простір, вільний від конденсованого хроматину, було заповнено дифузним хроматином, що чергувався з ділянками невеликих осередків пікнозу. Виявлено незначне й рівномірне розширення перинуклеарного простору інезначне розширення ядерних пор, які визначалися у проекції цистерн апарата Гольджі. Коли тварин виводили з експерименту відразу після закінчення ГТ, то в окремих нейроцитах у мітохондріях були зруйновані кристи і внутрішня мембрана, що надавало їм вигляд вакуоль. У ядрі хроматин був організований у глибки, які безсистемно розташовувалися по внутрішньому контуру ядра.
На помірну гідратацію вказували зміни стереометричних характеристик щільності розподілу нейроцитів у корі великих півкуль головного мозку тварин після ГТ. Установлено збільшення стереометричного сумарного об’єму і сумарної площі, займаної нейроцитами, до (14,36±0,61) у. о.3 і (15,12±0,61) у. о.2 при контрольних показниках (13,81±0,54) у. о.3 і (14,88± 0,48) у. о.2 відповідно. Стереометричний індекс був помірно знижений – з 1,08±0,04 у контрольних тварин до 1,07±0,04 після ГТ.
На метаболічні порушення вказувало підвищення проникності ГЕБ до (14,84±1,49) мкг/мг (контрольний показник (13,83±1,78) мкг/мг). Причому проникність ГЕБ не була пов’язана з гідратацією мозкових структур, що виражалося в практично однакових показниках вмісту води в контрольній та дослідній групах [(78,56±0,90) і (78,48±0,34) % відповідно].
Активність каталази в мозковій тканині підвищувалася більше ніж удвічі й становила (32,5±1,6) мМ/хв (p<0,001) при (15,72±0,18) мМ/хв у тварин контрольної групи. Знижувалася РО2 у шкірі живота – з (32,47± 2,69) мм рт. ст. у тварин контрольної групи до (20,60±3,61) мм рт. ст. після ГТ (p<0,05).
На ЕКГ відразу після закінчення ГТ були визначені ознаки ішемії (тахіаритмія, зниження амплітуди зубця R і зсув STII і STIII вище ізолінії). За даними літератури, такий стан класифікується як ішемічний передстан (“ischemic preconditioning”), що є важливим чинником ендогенного захисту серця від НМ. Деякі автори розцінюють цей стан як парадоксальний феномен, при якому потенційний стрес-стимул може підвищити клітинну толерантність до наступних стрес-стимулів (Strasser R. et al., 1996; Tomai F. et al., 1999; Sommerschild H.T. et al., 2000). При цьому виникає пізній захист – через 24 год після ішемічного передстану (друге вікно захисту) (Strasser R. et al., 1996). Незважаючи на те, що такий вплив ішемічного передстану на кардіоміоцити суперечливий, його рекомендують пролонгувати медикаментозно для підвищення толерантності до ішемії без виникнення некрозу і поліпшення прогнозу у хворих на НМ (Manukhina E.B. et al., 2000; Garnier P. et al., 2001).
Після 6-годинного моделювання НМ (група НМ) у корі великих півкуль головного мозку були виявлені зміни, характерні для ННМ. Ламінарна поверхня ендотеліоцитів капілярів мала одиничні вирости й інвагінації плазмолеми. Товщина маргінальної частини ендотеліоцитів капілярів і по периферії клітини була неоднаковою. У ядрах з неправильною формою конденсований хроматин був орієнтований по периферії у вигляді смужки. Площу ядра, що залишилася, заповнював дифузний хроматин. У ньому містилася велика кількість фрагментів з пікнозом, але визначалася практично повна відсутність перихроматинових гранул. Виявлено розширення ядерних пор і перинуклеарного простору. У цитоплазмі ендотеліоцитів виявлені дрібні й великі одиничні мітохондрії зі зруйнованими кристами, а в окремих випадках – кристами й внутрішніми мембранами. Визначено появу вакуоль і помірне розширення цистерн ендоплазматичного ретикулума, матрикс яких був електронно-прозорим. Привертало увагу зменшення кількості рибосом, як вільно розташованих, так і пов’язаних з ендоплазматичним ретикулумом.
Виявлено рівномірне стовщення базальної мембрани по всій довжині капілярів. Навколо капілярів знаходилися збільшені в об’ємі відростки астроцитів, органели були змінені. На окремих електронограмах визначені перицити, відростки яких зумовлювали багатошаровість базальної мембрани.
У нейроцитах найбільші зміни були виявлені в ядрі. Конденсований хроматин у більшій кількості орієнтувався по периферії ядра у вигляді фрагментів поліморфної форми. Частина його у вигляді окремих глибок була розкидана по всій площі ядра. Простір, вільний від конденсованого хроматину, було заповнено дифузним хроматином, що чергувався з ділянками пікнозу. Каріолема змінювала свій контур. Ядерні пори були розширеними. В окремих клітинах у ядрі на перше місце виступали альтеративні процеси. Хроматин був організований у глибки, які безсистемно розташовувалися по внутрішньому контуру ядра. У таких ядрах були ділянки, повністю позбавлені хроматину, що надавало їм характерні риси каріопікнозу й каріорексису.