Влияние раздражающих токсинов на дыхание. Измерение частоты дыхания
В механизме рефлекторного влияния раздражающих ядов на дыхание основная роль принадлежит тройничному нерву, что подтверждено в многочисленных экспериментах, включавших его прямую стимуляцию или перерезку. При раздражении чувствительных волокон тройничного нерва в слизистой оболочке носа возникают афферентные импульсы, которые вызывают снижение частоты дыхания. При ингаляции раздражающих веществ также происходит стимуляция окончаний гройничного нерва, что и приводит к зависимому от концентрации снижению частоты дыхания.
Определение частоты дыхания у подопытных животных является наиболее распространенным и доступным тестом при исследовании раздражающих ядов.
В диапазоне концентраций Limac — Limch ингаляция раздражающих веществ, как правило, приводила к изменению частоты дыхания. Развитие изменений указанного показателя было связано с увеличением концентрации вещества в воздухе, что позволяет устанавливать минимально эффективные и недействующие уровни для раздражающих ядов. Подавляющее большинство веществ вызывало угнетение частоты дыхания у подопытных животных (при измерении непосредственно после окончания 4-часовой экспозиции), что согласуется с представлениями о влиянии возбуждения рецепторного поля тройничного нерва верхних дыхательных путей на частоту дыхания и служит подтверждением именно раздражающего эффекта изученных ядов.
Степень снижения частоты дыхания у подопытных животных зависит от величины концентрации действующего химического агента.
Если выразить концентрации раздражающих веществ в частях от Limir, то для каждого из них возможно получить уравнение степени изменения частоты дыхания от уровня воздействия. Например,
S02: у = 178,6 - 54,5 • х (г = 0,96; р>0,05);
Вr2: у = 143,7 - 1,1 • х (г = 0,65; р>0,05).
В целом указанная зависимость выражается уравнением: у = 147-9•х (г =0,54; р>0,05), где у — частота дыхания белых крыс (дыханий/минуту), х — концентрация вещества в частях от Limir.
На рисунке демонстрируются изменения частоты дыхания у крыс при ингаляции некоторых раздражающих веществ в различных концентрациях.
Важно отметить, что в пределах концентраций веществ на уровне Limac— Limir снижение частоты дыхания у белых крыс не превышало 20—30 % от исходного уровня. Более глубокое угнетение частоты дыхания имело место при ингаляции ядов в частично смертельных концентрациях. Так, однократная ингаляция паров брома приводила к снижению частоты дыхания у крыс до 96±94 дых/мин (примерно 50 % от исходного уровня) лишь при концентрации, соответствующей 1/5 LC50.
Возможно предположить, что при регистрации частоты дыхания у животных после экспозиции выявляются лишь наиболее выраженные изменения дыхательной системы, которые не были компенсированы регуляторными механизмами в течение экспозиции.
Для решения этого вопроса было проведено изучение динамики изменения частоты дыхания у подопытных животных после 4-часовой экспозиции и в течение периода воздействия яда. Так, была проведена непрерывная регистрация частоты дыхания у крыс при действии сернистого ангидрида в различных концентрациях. При ингаляции сернистого ангидрида в концентрации 50 мг/м3 частота дыхания подопытных животных существенно не отличалась от контроля. Воздействие трех больших концентраций яда вызывало нарушение ритма дыхания у подопытных животных по сравнению с параллельным контролем. При этом выраженность нарушений возрастала с увеличением действующей концентрации газа. Воздействие сернистого ангидрида в концентрации 80 мг/м3 вызвало учащение дыхания в течение первой половины экспозиции.
Наиболее резкое увеличение частоты дыхания имело место в конце первого часа. Ингаляция сернистого ангидрида в концентрации 280 мг/м3 вызвала вначале урежение, а потом увеличение частоты дыхания. Наиболее высокая из испытанных концентраций привела, напротив, к резкому замедлению дыхания у животных, особенно в первые 70 мин воздействия. В течение экспозиции имели место периоды нормализации частоты дыхания, а окончательное ее восстановление происходило в течение 1 ч после прекращения воздействия вещества.
Аналогичные наблюдения были сделаны и при ингаляции третичного ацетиленового карбинола. Воздействие вещества в концентрации 360 мг/м3 вызывало заметное угнетение частоты дыхания у крыс на протяжении периода экспозиции. Более низкая концентрация третичного ацетиленового карбинола (8 мг/м3) оказалась недействующей.
В случае сернистого ангидрида изменение частоты дыхания у животных при регистрации после экспозиции отмечалось при концентрации 500 мг/м3 и выше, что значительно превосходит минимально эффективную концентрацию этого вещества, установленную по изменению частоты дыхания во время экспозиции (80 мг/м3). Указанное подчеркивает роль общих регуляторных механизмов в развитии реакции организма на воздействие раздражающих веществ. В практическом плане полученные данные свидетельствуют о предпочтительном измерении частоты дыхания у подопытных животных во время экспозиции (несмотря на определенные методические трудности) для установления Limir.