microcirculationРегионарное кровообращение и микроциркуляцияRegional blood circulation and microcirculation1682-66552712-9756Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1682-6655-2023-22-3-86-95microcirculation-1220Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)ORIGINAL ARTICLES (EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS)Экспериментальная оценка показателей капиллярного кровотока, гемореологии и гемостаза на модели острого респираторного дистресс-синдрома у крысExperimental evaluation of parameters of capillary blood flow, hemorheology and hemostasis on a model of acute respiratory distress syndrome in ratsПугачВ. А.PugachV. A.

Пугач Виктория Александровна – канд. биол. наук, старший научный сотрудник;  доцент кафедры патофизиологии с курсом клинической патофизиологии

195043, Санкт-Петербург, ул. Лесопарковая, д. 4;

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Pugach Victoria A. – Candidate of Sciences (PhD) in Biology, Senior Researcher

4, Lesoparkovaya str., Saint Petersburg, 195043

6-8, L’va Tolstogo str., Saint Petersburg,197022

gniiivm_7@mil.ruЧефуС. Г.ChefuS. G.

Чефу Светлана Григорьевна – канд. биол. наук, зав. лабораторией экспериментальных исследований центра лазерной медицины научно-образовательного института биомедицины

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Chefu Svetlana G. – Candidate of Sciences (PhD) in Biology, Head, Laboratory for Experimental Research, Center for Laser Medicine, Scientific and Educational Institute of Biomedicine

6-8, L’va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022

lasmed@yandex.ruТюнинМ. А.TyuninМ. A.

Тюнин Михаил Александрович – канд. мед. наук, заместитель начальника центра

195043, Санкт-Петербург, ул. Лесопарковая, д. 4

Tyunin Michael A. – Candidate of Sciences (PhD) in Medicine, Deputy Head, Center

4, Lesoparkovaya str., Saint Petersburg, 195043

gniiivm_7@mil.ruСтрокинаЕ. И.StrokinaE. I.

Строкина Елена Игоревна – научный сотрудник

195043, Санкт-Петербург, ул. Лесопарковая, д. 4

Strokina Elena I. – Researcher, State Scientific Research Testing Institute of Military Medicine

4, Lesoparkovaya str., Saint Petersburg, 195043

gniiivm_7@mil.ruФайзуллинаД. Р.FaizullinaD. R.

Файзуллина Динара Рафаэлевна – ассистент кафедры патофизиологии с курсом клинической патофизиологии

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Faizullina Dinara R. – Assistant of the Department of Pathophysiology with a course of clinical pathophysiology

6-8, L’va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022

lasmed@yandex.ruПетрищевН. Н.PetrishchevN. N.

Петрищев Николай Николаевич – д-р мед. наук, профессор, руководитель центра лазерной медицины научно-образовательного института биомедицины, профессор кафедры патофизиологии с курсом клинической патофизиологии

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Petrishchev Nikolai N. – Dr. Med. Sci., Professor, Head,Center for Laser Medicine, Scientific and Educational Institute of Biomedicine; Professor, Department of Pathophysiology

6-8, L’va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022

lasmed@yandex.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины» Министерства обороны Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияState Scientific Research Testing Institute of Military Medicine; Pavlov UniversityRussian FederationФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияPavlov UniversityRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины» Министерства обороны Российской ФедерацииРоссияState Scientific Research Testing Institute of Military MedicineRussian Federation2023171020232238695Copyright © Пугач В.А., Чефу С.Г., Тюнин М.А., Строкина Е.И., Файзуллина Д.Р., Петрищев Н.Н., 20232023Пугач В.А., Чефу С.Г., Тюнин М.А., Строкина Е.И., Файзуллина Д.Р., Петрищев Н.Н.Pugach V.A., Chefu S.G., Tyunin М.A., Strokina E.I., Faizullina D.R., Petrishchev N.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.microcirc.ru/jour/article/view/1220

Цель – оценка диагностических и прогностических возможностей показателей капиллярного кровотока на экспериментальной модели острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) с последующим анализом гемореологических и гемостазиологических  параметров как основных факторов, влияющих на эффективность микрососудистой перфузии. Материалы и методы. Работа выполнена на 30 крысах-самцах стока Wistar. Модель ОРДС средней степени тяжести воспроизводили посредством внутритрахеального введения липополисахарида Salmonella enterica в дозе 20,0 мг/кг. Для моделирования ОРДС тяжелой степени использовали липополисахарид в дозе 30,0 мг/кг. На 2-е сутки после воздействия крысам проводили компьютерную капилляроскопию околокогтевых валиков, после чего у животных отбирали пробы венозной крови для определения уровня С-реактивного белка, исследования гемореологических показателей и показателей плазменного гемостаза. С целью оценки степени выраженности отека рассчитывали массовый коэффициент легких. Результаты. На фоне ОРДС при капилляроскопии околокогтевых валиков у крыс выявлено снижение скорости кровотока на 34,67 % (p<0,05) в артериальном отделе капилляров, тенденция к спазму артериол и расширению венул, а также наличие внутрисосудистых агрегатов. Кроме этого, у всех экспериментальных животных отмечено увеличение предела текучести крови, повышение содержания фибриногена, растворимых фибрин-мономерных комплексов и С-реактивного белка (p<0,05). Значимых изменений в показателях капиллярного кровотока при ОРДС различной степени тяжести не наблюдали, вместе с тем показатели предела текучести крови, активности антитромбина и гематокрита обладали достаточным уровнем прогностической способности (АUC>0,8; p<0,05). Заключение. Показатели капиллярного кровотока в совокупности с гемореологическими и гемостазиологическими параметрами могут быть использованы при проведении доклинических исследований эффективности лекарственных средств, направленных на коррекцию системной дисфункции микроциркуляции, в том числе при экспериментальном ОРДС.

The aim is to evaluate the diagnostic and prognostic capabilities of capillary blood flow parameters on an experimental model of acute respiratory distress syndrome (ARDS) with subsequent analysis of hemorheological and hemostasiological parameters as the main factors affecting the effectiveness of microvascular perfusion. Materials and methods. The work was performed on 30 Wistar male rats. The ARDS model of mild severity was reproduced by intratracheal administration of Salmonella enterica lipopolysaccharide at a dose of 20.0 mg/kg. Lipopolysaccharide at a dose of 30.0 mg/kg was used to reproduce severe ARDS. On day 2 after exposure, the rats underwent computer capillaroscopy of the periarticular rollers after which venous blood samples were taken from the animals to determine the level of C-reactive protein and to study hemorheological parameters and parameters of coagulation hemostasis. In order to assess the severity of edema, the mass coefficient of the lungs was calculated. Results. At ARDS, capillaroscopy of the periarticular rollers in rats revealed a decrease in blood flow rate by 34.67 % (p<0.05) in the arterial part of the capillaries, a tendency to spasm of arterioles and expansion of venules, as well as the presence of intravascular aggregates. In addition, all experimental animals showed an increase in blood shear yield stress, and an increase in the content of fibrinogen, soluble fibrin-monomer complexes and C-reactive protein (p<0.05). No significant changes in capillary blood flow indices were observed in ARDS of varying severity. However, the parameters of blood shear yield stress, antithrombin activity and hematocrit had a sufficient level of prognostic ability (AUC>0.8; p<0.05). Conclusion. Indicators of capillary blood flow in combination with hemorheological and hemostasiological parameters can be used in conducting preclinical studies of the effectiveness of drugs aimed at correcting systemic dysfunction of microcirculation including experimental ARDS.

острый респираторный дистресс-синдромбиомоделированиелипополисахаридмикроциркуляциякомпьютерная капилляроскопиягемореологиягемостазacute respiratory distress syndromebiomodelinglipopolysaccharidemicrocirculationcomputer capillaroscopyhemorheologyhemostasisReferencesЯрошецкий А.И., Грицан А.И., Авдеев С.Н. и др. Диагностика и интенсивная терапия острого респираторного дистресс-синдрома // Анестезиол. и реаниматол. – 2020, – Т. 2. – С. 5–39. Doi: 10.17116/anaesthesiology20200215.Yaroshetskii AI, Gritsan AI, Avdeev SN et al. Diagnostics and intensive therapy of Acute Respiratory Distress Syndrome // Russ J Anaesthesiol Reanimatol. 2020;2:5–39. (In Russ.). Doi: 10.17116/anaesthesiology20200215.Huppert LA, Matthay MA, Ware LB. Pathogenesis of Acute Respiratory Distress Syndrome // Semin Respir Crit Care Med. 2019;40(1):31–39. Doi: 10.1055/s-0039-1683996.Huppert LA, Matthay MA, Ware LB. Pathogenesis of Acute Respiratory Distress Syndrome // Semin Respir Crit Care Med. 2019;40(1):31–39. Doi: 10.1055/s-0039-1683996.Livingstone SA, Wildi KS, Dalton HJ, Usman A, Ki KK, Passmore MR, Li Bassi G, Suen JY, Fraser JF. Coagulation Dysfunction in acute respiratory distress syndrome and its potential impact in inflammatory subphenotypes // Front Med. 2021;8:723217. Doi: 10.3389/fmed.2021.723217.Livingstone SA, Wildi KS, Dalton HJ, Usman A, Ki KK, Passmore MR, Li Bassi G, Suen JY, Fraser JF. Coagulation Dysfunction in acute respiratory distress syndrome and its potential impact in inflammatory subphenotypes // Front Med. 2021;8:723217. Doi: 10.3389/fmed.2021.723217.Tasaka S. Acute Respiratory Distress Syndrome. Advances in Diagnostic Tools and Disease Management. Springer, 2022:182. Doi: 10.1007/978-981-16-8371-8.Tasaka S. Acute Respiratory Distress Syndrome. Advances in Diagnostic Tools and Disease Management. Springer, 2022:182. Doi: 10.1007/978-981-16-8371-8.Deepak J, Puttaswamy R, Puttaswamy H. Non-respiratory functions of the lung // Continuing Education in Anaesthesia Critical Care & Pain. 2013;13(3):98–102.Deepak J, Puttaswamy R, Puttaswamy H. Non-respiratory functions of the lung // Continuing Education in Anaesthesia Critical Care & Pain. 2013;13(3):98–102.Park BD, Faubel S. Acute Kidney Injury and Acute Respiratory Distress Syndrome // Crit Care Clin. 2021;37(4):835– 849. Doi: 10.1016/j.ccc.2021.05.007.Park BD, Faubel S. Acute Kidney Injury and Acute Respiratory Distress Syndrome // Crit Care Clin. 2021;37(4):835– 849. Doi: 10.1016/j.ccc.2021.05.007.Redko O, Dovgalyuk A, Dovbush A, Nebesna Z, Yakubyshyna L, Krynytska I. Liver injury associated with acute respiratory distress syndrome and the prospects of mesenchymal stem cells therapy for liver failure // Cell Organ Transpl. 2021;9(2):136–142. Doi: 10.22494/cot.v9i2.130.Redko O, Dovgalyuk A, Dovbush A, Nebesna Z, Yakubyshyna L, Krynytska I. Liver injury associated with acute respiratory distress syndrome and the prospects of mesenchymal stem cells therapy for liver failure // Cell Organ Transpl. 2021;9(2):136–142. Doi: 10.22494/cot.v9i2.130.Jayasimhan D, Foster S, Chang, CL, Hancox RJ. Cardiac biomarkers in acute respiratory distress syndrome: a systematic review and meta-analysis // J Intensive Care. 2021; 9(36): Doi: 10.1186/s40560-021-00548-6.Jayasimhan D, Foster S, Chang, CL, Hancox RJ. Cardiac biomarkers in acute respiratory distress syndrome: a systematic review and meta-analysis // J Intensive Care. 2021; 9(36): Doi: 10.1186/s40560-021-00548-6.Cui N, Jiang C, Chen H, Zhang L, Feng X. Prevalence, risk, and outcome of deep vein thrombosis in acute respiratory distress syndrome // Thromb J. 2021;19(1):71. Doi: 10.1186/ s12959-021-00325-3.Cui N, Jiang C, Chen H, Zhang L, Feng X. Prevalence, risk, and outcome of deep vein thrombosis in acute respiratory distress syndrome // Thromb J. 2021;19(1):71. Doi: 10.1186/ s12959-021-00325-3.Di Dedda U, Ascari A, Fantinato A, Fina D, Baryshnikova E, Ranucci M. Microcirculatory Alterations in Critically Ill Patients with COVID-19-Associated Acute Respiratory Distress Syndrome // J Clin Med. 2022;11(4):1032. Doi: 10.3390/jcm11041032.Di Dedda U, Ascari A, Fantinato A, Fina D, Baryshnikova E, Ranucci M. Microcirculatory Alterations in Critically Ill Patients with COVID-19-Associated Acute Respiratory Distress Syndrome // J Clin Med. 2022;11(4):1032. Doi: 10.3390/jcm11041032.Тургель В.А., Тульцева С.Н. Взаимосвязь основных показателей системной COVID-ассоциированной эндотелиопатии с морфофункциональным состоянием и гемодинамикой сетчатки и хориоидеи в острый период заболевания // Офтальмол. ведомости. – 2022. – Т. 15, № 3. – C. 7–17. Doi: 10.17816/ OV110727.Turgel VA, Tultseva SN. Relationship of the main indicators of systemic COVID-associated endotheliopathy with the morphofunctional state and hemodynamics of the retina and chorioid in the acute period of the disease // Ophthalmol Reports. 2022;15(3):7–17. (In Russ.). Doi: 10.17816/ OV110727.Ладожская-Гапеенко Е.Е., Храпов К.Н., Полушин Ю.С. и др. Оценка состояния микроциркуляции у больных с тяжелым течением COVID-19 методом капилляроскопии ногтевого ложа // Вестн. анестезиол. и реаниматол. – 2021. – Т. 18, № 1. – С. 27–36. Doi: 10.21292/2078-5658-2021-18-1-27-36.Ladozhskaya-Gapeenko ЕЕ, Khrapov КN, Polushin YuS, Shlyk IV, Vartanova IV, Fionik АМ, Danilova DM. Evaluation of microcirculation disorders in patients with severe COVID-19 by nail bed capillaroscopy // Messenger of ANESTHESIOLOGY AND RESUSCITATION. 2021;18(1):27–36. (In Russ.). Doi: 10.21292/2078-5658-2021-18-1-27-36.Ладожская-Гапеенко Е.Е., Храпов К.Н., Петрищев Н.Н. и др. Нарушения микроциркуляции у больных с тяжелым течением COVID-19, осложненным бактериальным сепсисом // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2021. – Т. 20, № 4. – С. 52–61. Doi: 10.24884/1682-6655-2021-20-4-52-61.LadozhskayaGapeenko EE, Khrapov KN, Petrishchev NN, Polushin YuS, Shlyk IV. Microcirculation disorders in patients with severe COVID-19 and development of bacterial sepsis // Regional blood circulation and microcirculation. 2021;20(4):52–61. (In Russ.). Doi: 10.24884/1682-6655-2021-20-4-52-61.Ладожская-Гапеенко Е.Е., Храпов К.Н., Полушин Ю.С. и др. Нарушения микроциркуляции у больных с тяжелым течением COVID-19 // Вестн. анестезиол. и реаниматол. – 2021. – Т. 18, № 4. – С. 7–19. Doi: 10.21292/2078-5658- 2021-18-4-7-19.LadozhskayaGapeenko EE, Khrapov KN, Polushin YuS, Shlyk IV, Petrishchev NN, Vartanova IV. Microcirculation Disorders in Patients with Severe COVID-19 // Messenger Anesthesiol Resuscitation. 2021;18(4):7–19. (In Russ.). Doi: 10.21292/2078-5658- 2021-18-4-7-19.Фабрикантов О.Л., Проничкина М.М. Капилляроскопические параметры микроциркуляции ногтевого ложа (обзор литературы) // Сиб. научн. мед. журн. – 2018. – Т. 38, № 2. – С. 62–67. Doi: 10.15372/SSMJ20180210.Fabrikantov OL, Pronichkina MM. Capillaroscopy parameters of the nailfold microcirculation (review) // Siberian Scient Med J. 2018;38(2):62–67. (In Russ.). Doi: 10.15372/SSMJ20180210.Çakmak F, Demirbuga A, Demirkol D, Gümüş S, Torun SH, Kayaalp GK, Ömeroglu RE, Somer A, Uysalol M, Yıldız R, Ayaz NA. Nailfold capillaroscopy: A sensitive method for evaluating microvascular involvement in children with SARS-CoV-2 infection // Microvasc Res. 2021;138:104196. Doi: 10.1016/j.mvr.2021.104196.Çakmak F, Demirbuga A, Demirkol D, Gümüş S, Torun SH, Kayaalp GK, Ömeroglu RE, Somer A, Uysalol M, Yıldız R, Ayaz NA. Nailfold capillaroscopy: A sensitive method for evaluating microvascular involvement in children with SARS-CoV-2 infection // Microvasc Res. 2021;138:104196. Doi: 10.1016/j.mvr.2021.104196.Пугач В.А., Тюнин М.А., Ильинский Н.С. и др. Экспериментальная модель прямого острого повреждения легких у крыс, вызванного интратрахеальным введением липополисахарида Salmonella enterica // Биомедицина. – 2021. – Т. 17, № 3. – С. 84–89. Doi: 10.33647/2074-5982-17-3-84-89.Pugach VA, Tyunin MA, Ilinskiy NS, Levchuk EV, Strokina EI, Eltsov AA. An Experimental Model of Direct Acute Lung Injury in Rats Caused by Intratracheal Administration of Lipopolysaccharide from Salmonella enterica // J Biomed. 2021;17(3):84–89. (In Russ.). Doi: 10.33647/2074-5982-17-3-84-89.Волошин Н.И., Пугач В.А., Тюнин М.А. и др. Клиникобиохимические и патоморфологические особенности прямого острого повреждения легких у крыс, вызванного интратрахеальным введением липополисахарида Salmonella enterica // Лабораторные животные для научн. иссл. – 2022. – Т. 3. – С. 16–23. Doi: 10.57034/2618723X-2022-03-02.Voloshin NI, Pugach VA, Tyunin MA, Strokina EI, Hizha VV, Nikolaev AV, Salukhov VV. Clinical, biochemical and pathomorphological features of direct acute lung injury in rats caused by intratracheal administration of Salmonella enterica lipopolysaccharide // Laboratory Animals for Science. 2022;3:16–23. (In Russ.). Doi: 10.57034/2618723X-2022-03-02.Apostolidis AJ, Beris AN. Modeling of the blood rheology in steady-state shear flows // J Rheol. 2014;58(3):607–633.Apostolidis AJ, Beris AN. Modeling of the blood rheology in steady-state shear flows // J Rheol. 2014;58(3):607–633.Chandran K, Rittgers S, Yoganathan A. Biofluid Mechanics. 2nd ed. Boca Raton, CRC Press, 2012:432.Chandran K, Rittgers S, Yoganathan A. Biofluid Mechanics. 2nd ed. Boca Raton, CRC Press, 2012:432.Андреева Е.А. С-реактивный белок в оценке пациентов с респираторными симптомами до и в период пандемии COVID-19 // РМЖ. – 2021. – Т. 29, № 6. – С. 14–17.Andreeva EA. S-reaktivnyy belok v otsenke patsiyentov s respiratornymi simptomami do i v period pandemii COVID-19 // RMZH. 2021;29(6):14–17. (In Russ.).Waksman O, Choi D, Mar P, Chen Q, Cho D, Kim HSmith R, Goonewardena S, Rosensen R. Association of blood viscosity and device-free days among hospitalized patients with COVID-19 // J Intensive Care. 2023;11(1):17. Doi: 10.1186/ s40560-023-00665-4.Waksman O, Choi D, Mar P, Chen Q, Cho D, Kim H, Smith R, Goonewardena S, Rosensen R. Association of blood viscosity and device-free days among hospitalized patients with COVID-19 // J Intensive Care. 2023;11(1):17. Doi: 10.1186/ s40560-023-00665-4.Camprubí-Rimblas M, Tantinyà N, Bringué J, Guillamat-Prats R, Artigas A. Anticoagulant therapy in acute respiratory distress syndrome // Ann Transl Med. 2018;6(2):36. Doi: 10.21037/atm.2018.01.08.Camprubí-Rimblas M, Tantinyà N, Bringué J, Guillamat-Prats R, Artigas A. Anticoagulant therapy in acute respiratory distress syndrome // Ann Transl Med. 2018;6(2):36. Doi: 10.21037/atm.2018.01.08.Millar FR, Summers C, Griffiths MJ, Toshner MR, Proudfoot AG. The pulmonary endothelium in acute respiratory distress syndrome: insights and therapeutic opportunities // Thorax. 2016;71(5):462–473. Doi: 10.1136/thoraxjnl2015-207461.Millar FR, Summers C, Griffiths MJ, Toshner MR, Proudfoot AG. The pulmonary endothelium in acute respiratory distress syndrome: insights and therapeutic opportunities // Thorax. 2016;71(5):462–473. Doi: 10.1136/thoraxjnl2015-207461.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.