Anesthetic Preconditioning of the Small Intestine in Hemorrhagic Hypotension

Aim of the study. To investigate the preconditioning effect of sevoflurane on small intestinal mucosa in experimental hemorrhagic hypotension.Material and methods. The study was performed on a cohort of 106 male rats that included two experimental groups: one exposed to ether (Group 1, n=40) and another one exposed to sevoflurane (Group 2, n=40); two control groups included 20 intact animals, of which 10 were anesthetized with ether and 10 with sevoflurane. Six animals were excluded from the study because they died by the 2nd hour of hemorrhagic hypotension under ether anesthesia. The study parameters were measured at 15 min, 30 min, 1 h, and 2 h of hemorrhagic hypotension. Amylolytic activity of the small intestine mucosa was determined by E. A. Zabelinsky, B. W. Smith and I. M. Roe technique modified by A. M. Ugolev. The data were statistically analyzed using the nonparametric Mann-Whitney method.Results. By 15 min of hemorrhagic hypotension, the activity of amylase fractions in all small intestine regions in Group 2 animals was significantly lower vs the Group 1 rats. By 30 min of hemorrhagic hypotension, the activity of the enzyme fractions in all small intestine regions in Group 2 animals remained significantly lower than in Group 1, by an average of 2 to 9 times (P=0.01; P<0.001), and after 1 h of hemorrhagic hypotension, it was 2 and 4 times lower (P=0.02; P<0.001). By the 2nd hour of hemorrhagic hypotension, the activity of nearly all duodenal amylase fractions in the Group 2 animals remained 3-4 times lower compared to Group 1. Meanwhile, a significantly higher activity of slowly desorbing and intracellular amylase fractions vs the control group was observed in jejunum and ileum.Conclusion. In hemorrhagic hypotension under sevoflurane anesthesia, a decrease of the pancreas excretory function, stabilization of the brush border of the mucosa of all small intestine regions, including enterocyte membranes, was found during the first hour of experiment. Two hours after the hemorrhage, the biochemical evidence of brush border damage in the jejunum and ileum was revealed.

Dynamics of chemiluminescence in the small intestine during anesthetic preconditioning in hemorrhagic hypotension

Введение. Ведущим патогенетическим фактором массивной кровопотери является гипоксия, инициирующая активацию процессов свободнорадикального окисления (СРО) в органах и тканях и системный воспалительный ответ. Показано, что одним из универсальных звеньев формирования множественной органной дисфункции при кровопотере является изменение проницаемости кишечной стенки с транслокацией микрофлоры и токсинов в системный кровоток на фоне реперфузии. В последнее время внимание исследователей привлекает эффект анестетического прекондиционирования, в том числе при операциях, сопровождающихся геморрагической гипотензией (ГГ). Цель исследования - оценка в эксперименте динамики процессов СРО в тонкой кишке при геморрагической гипотензии на фоне применения анестетика севофлурана, обладающего эффектом анестетического прекондиционирования. Методика. Эксперименты проведены на 105 белых крысах-самцах. ГГ моделировали, используя в 1-й группе в качестве анестетика эфир во 2-й - анестетик севофлуран. Контролем служили 2 группы интактных животных: одна - с эфиром, другая - с севофлураном. Для оценки процессов СРО через 15 мин, 30 мин, 1 ч, 2 ч ГГ забирали фрагменты тонкой кишки. Исследование хемилюминесценции (ХЛ) гомогенатов тонкой кишки проводили по методу Р.Р. Фархутдинова, используя хемилюминомер “Флюорат АБЛФ-2Т”. Регистрировались показатели СРО: спонтанная светимость (СС), вспышка (В), светосумма (С∑). Результаты. Через 15 мин ГГ (2-я группа,. севофлуран) обнаружено повышение показателя СС в тощей кишке на 33%; снижение показателя В в 12-пк в 2 раза, в тощей и подвздошной кишке - на 24 и 36% соответственно. Показатель С∑ снижался в 12-пк на 36%, в тощей и подвздошной кишке - на 45% и 52% соответственно по сравнению с 1-й группой (эфир). На 30-й мин показатель СС в тощей кишке повышался на 80%. На фоне ГГ при применении севофлурана отмечено снижение показателя В в 12-пк на 38%, в тощей кишке на 22%, а в подвздошной в 3 раза. Через 1 ч ГГ при использовании севофлурана наблюдалось повышение СС в в тощей кишке в 2 раза, в 12-пк и подвздошной - на на 38% и 15% соответственно. Показатель В снижался в 12-пк на 67, в тощей - на 43%; Показатель С∑ в 12-пк и тощей кишке снижался в 2,6 и 2,5 раза, в подвздошной - на 70% по сравнению с группой «эфир». Через 2 ч ГГ в группе «севофлуран» обнаружено увеличение СС в тощей и подвздошной кишках на 80% и в 3 раза, соответственно, по сравнению с эфирным наркозом. При этом наблюдалось уменьшение С∑ в 12-п и тощей кишке - на на 24% и 15% соответственно. Заключение. На фоне ГГ наблюдается активация процессов СРО в тонкой кишке при использовании эфира; прекондиционирование анестетиком севофлураном способствовало значительному ограничению окислительного стресса в тонкой кишке крыс возможно за счет активации антиоксидантной системы. Introduction. The major pathogenetic factor of massive blood loss is hypoxia, which triggers activation of free-radical oxidation (FRO) processes in organs and tissues and the systemic inflammatory response. A universal factor of multiple organ dysfunction in blood loss is altered intestinal wall permeability with translocation of microflora and toxins into the systemic circulation during reperfusion. Recently, much of the attention has been focused on effects of anesthetic preconditioning, including during operations associated with hemorrhagic hypotension (HH). The aim of this study was to evaluate in experiment the dynamics of small intestinal FRO in HH during the use of the anesthetic sevoflurane, which has an effect of anesthetic preconditioning. Methods. Experiments were performed on 105 white male rats divided into two groups; groups 1 and 2 were exposed to HH with ether or sevoflurane as the anesthetic, respectively. Two groups of intact animals treated with ether or sevoflurane were used as the controls. Five animals died during the experiment. To evaluate FRO processes, samples of the duodenum, jejunum, and ileum were taken at 15 min, 30 min, 1 h, and 2 h of HH. The chemiluminescence (CL) study of small intestine homogenates was performed according to the Farukhutdinov method on a Fluorate ABLF-2T chemiluninometer. The following FRO indexes were recorded: spontaneous luminosity (SL), flash (F), and light sum (L∑). Significance of differences was determined with the Mann-Whitney test. Results. In the sevoflurane group 2 compared to the ether group after 15 min of HH, SL was increased in the jejunum by 33%; F was decreased in the duodenum by 50%, in the jejunum by 24%, and in the ileum by 36%; L∑ was decreased in the duodenum by 36%, in the jejunum by 45%, and in the ileum by 52%. At 30 min, SL in the jejunum was increased by 80%. In the HH+sevoflurane group, F was decreased in the duodenum by 38%, in the jejunum by 22%, and in the ileum by 27%; L∑ in the duodenum was decreased by 44%, in the jejunum by 45%, and in the ileum by 67%. After 1 h of HH+sevofluran, SL was increased in the jejunum twofold, in the duodenum by 38% and in the ileum by 15%; F was decreased in the duodenum by 67% and in the jejunum by 43%; L∑ in the duodenum was decreased by 62%, in the jejunum by 60%, and in the ileum by 70% compared to the ether group. After 2 h of HH+sevofluran, SL was increased in the jejunum and ileum by 80% and 67%, respectively, compared to the ether group. In this process, L∑ in the duodenum was decreased by 24% and in the jejunum by 15%. Conclusion. The HH+diethyl ether exposure was associated with activation of FRO processes in the small intestine. The sevoflurane preconditioning provided a significant restriction of oxidative stress in the rat small intestine due to activation of the antioxidant system in the duodenum, jejunum, and ileum at 1 h, 15 min, and 30 min of HH, respectively.

Endogenous intoxication associated with anesthetic preconditioning in hemorrhagic hypotension

Актуальность. Интерес к возможности уменьшения эндогенной интоксикации при острой массивной кровопотере, сопровождающей обширные сочетанные травмы и оперативные вмешательства, растёт. Феномен анестезиологического прекондиционирования обсуждается активно, так как появилась возможность дополнительной протекции различных органов и систем организма. Цель исследования: оценка параметров эндогенной интоксикации на фоне анестезиологического прекондиционирования севофлюраном при геморрагической гипотензии. Материалы и методы. Эксперимент выполнен на 100 белых беспородных крысах-самцах: 2 группы контроля (по 10 интактных животных, получавших наркоз эфиром или севофлюраном), 2 опытные группы (по 40 крыс в условиях геморрагической гипотензии на фоне наркоза эфиром или севофлюраном). Далее исследовали содержание веществ низкой и средней молекулярной массы в крови общей сонной артерии у интактных крыс и в опытных группах через 15, 30, 60 и 120 мин геморрагической гипотензии. Рассчитывали пептидно-нуклеотидный коэффициент и коэффициент ароматичности для качественной оценки пула веществ. Статистическую значимость полученных показателей определяли с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни. Результаты. Выявлено снижение показателей эндогенной интоксикации анаболического и катаболического пулов в группах животных, получавших севофлюран. Величина пептидно-нуклеотидного коэффициента в крови была ниже только на 15-й мин геморрагической гипотензии в условиях наркоза севофлюраном, по сравнению с опытной группой крыс, получавших эфир. Заключение. У интактных животных при применении севофлюрана для анестезии эндогенная интоксикация выражена слабее, чем при использовании диэтилового эфира. В условиях геморрагической гипотензии показатели эндогенной интоксикации ниже на фоне наркоза севофлюраном, что позволяет констатировать факт системной цитопротекции, а, значит, реализацию эффекта анестезиологического прекондиционирования. Background. Interest in the possibility of reducing endogenous intoxication in acute massive blood loss is growing. The phenomenon of anesthetic preconditioning has been actively discussed since a possibility of additional protection of various organs and systems has appeared. The aim of this study was to assess parameters of endogenous intoxication associated with anesthetic preconditioning with sevoflurane in hemorrhagic hypotension. Materials and methods. Experiments were carried out on 100 white outbred male rats divided into two control groups (10 intact rats in each group anesthetized with ether or sevoflurane) and two experimental groups (40 rats in each group with hemorrhagic hypotension induced during anesthesia with ether or sevoflurane). After 15, 30, 60, and 120 min of hemorrhagic hypotension, the blood content of low and medium molecular weight substances was measured in the blood from the common carotid artery of control and experimental rats. The peptide-nucleotide coefficient and the aromaticity coefficient were calculated for qualitative assessment of the substance pool. Statistical analysis was performed with the nonparametric Mann-Whitney test. Results. Indices of endogenous intoxication of anabolic and catabolic pools were decreased in the groups receiving sevoflurane. The blood peptide-nucleotide coefficient was decreased only at 15 min of hemorrhagic hypotension during sevoflurane anesthesia compared to the experimental group receiving ether. Conclusions. In control animals anesthetized with sevoflurane for anesthesia, systemic endotoxemia was less pronounced than in the diethyl ether group. In hemorrhagic hypotension, indexes of endogenous intoxication were lower for sevoflurane anesthesia, which evidenced systemic cytoprotection, and, thus, occurrence of the effect of anesthetic preconditioning.