Ректальная вентиляция помогла млекопитающим при дыхательной недостаточности

Вентиляция через задний проход помогла повысить выживаемость и насыщение крови кислородом у животных с дыхательной недостаточностью, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Med. Биологи исследовали два типа вентиляции через анус: газовую и жидкостную. Оба способа оказались эффективными в ходе предклинических испытаний на мышах, крысах и свиньях. Возможно, терапия в будущем сможет помочь пациентам с дыхательной недостаточностью — в том числе, с ковидом.

Гипоксия — самое опасное проявление дыхательной недостаточности. Неудивительно, что эволюция «научила» некоторые виды адаптироваться к нехватке кислорода. Например, рыбы коридорасы, пауки Tetragnatha praedonia и даже морские огурцы приобрели способность к кишечному дыханию в условиях гипоксии. Для млекопитающих же дыхание через поверхность кишечника до сих пор показано не было. Тем не менее, кишечник млекопитающих связан с большой сетью кровеносных сосудов и покрыт сравнительно небольшим слоем слизи вблизи ануса, что делает его неплохим кандидатом для газообмена.

Исследователи из токийского университета медицины и стоматологии под руководством Рио Окабе (Ryo Okabe) проверили млекопитающих на способность к газообмену в кишечнике. Для этого они использовали белки-маркеры локальной гипоксии ткани: их окрашивали при помощи антител и визуализировали под микроскопом. Так, у нормальных мышей этих маркеров в кишечнике немного и все они расположены в одном клеточном слое, тогда как у мышей с гипоксией окрашенных клеток много в разных слоях кишечника.

Чтобы проверить, возможно ли повысить уровень кислорода при помощи кишечной вентиляции, биологи поместили млекопитающих в камеры с пониженным содержанием кислорода. После этого исследователи вентилировали анусы мышей газообразным кислородом, а эффективность этого способа оценивали при помощи маркеров гипоксии в кишечнике.Оказалось, что после вентиляции маркеров стало значительно меньше.

Биологи также проверили терапевтический эффект вентиляции: выживаемость мышей, парциальное давление кислорода и pH крови. Без вентиляции кишечника все мыши в камере погибали уже через семь минут, тогда как 75 процентов мышей с вентиляцией выживали даже на пятидесятой минуте. Вентиляция положительно повлияла на парциальное давление кислорода в полой вене только у тех мышей, которым механически уменьшили толщину слизистого слоя (p = 0,004). Статистической разницы в pH крови у групп мышей не наблюдалось.

Несмотря на относительную эффективность газовой вентиляции кишечника при дыхательной недостаточности, использовать в терапии ее будет затруднительно — считают ученые. Чтобы упростить применение метода, биологи исследовали и жидкостную вентиляцию — растворили кислород в неопасном для человека перфтордекалине и вводили жидкость при помощи клизмы.

Проверку проводили в более щадящих условиях — содержание кислорода в камерах повысили, и мыши уже не умирали через семь минут. Мышей в камере записали на видео и оценили эффект лечения на поведение: животные больше передвигались, чем показывали меньшую подверженность гипоксии. Насыщение крови кислородом также увеличивалось после вентиляции (p < 0,05). А вот pH крови и насыщение углекислым газом оставалось одинаковым во всех группах мышей.

Биологи также проверили жидкостную вентиляцию и на более крупных млекопитающих — свиньях. Насыщение крови кислородом у животных выросло на 15 процентов. Безопасность метода проверили на третьем виде млекопитающих — крысах. Масс-спектрометрия сыворотки крови не показала повышения количества перфтордекалина и других химикатов. Влияния на органы и ткани вентиляция тоже не оказала. Исследователи считают, что жидкостную вентиляцию кишечника через анус в перспективе можно будет применять для самых разных болезней, связанных с гипоксией — в том числе и при респираторном синдроме ковида.

Сейчас биологи активно занимаются изучением реакции организма на гипоксию. В 2019 году Нобелевскую премию по медицине даже присудили за  исследования того, как клетки реагируют на кислород и его отсутствие. Об этом и о том, что эти открытия дали науке, мы писали в материале «Слушая наше дыхание».

Анна Муравьева