НацІональна АкадемІЯ Наук УкраЇни

Інститут фІзІологІЇ імені О.О.БогомольцЯ

Дмитрієва Алла Володимирівна

УДК 612.146.1+616-005.1+612.17:577.17.05+612.18

РОЛЬ ФАКТОРІВ МІЖКЛІТИННОЇ ВЗАЄМОДІЇ В МЕХАНІЗМАХ РЕГУЛЯЦІЇ ЦЕНТРАЛЬНОГО І РЕГІОНАРНОГО КРОВООБІГУ

14.03.03 - нормальна фізіологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового

ступеня доктора медичних наук

Київ - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі фізіології кровообігу Інституту фізіології ім. О.О.Богомольця НАН України.

Науковий консультант:

-- член-кореспондент НАН України

доктор медичних наук, професор

Сагач Вадим Федорович

завідувач відділу фізіології кровообігу

Інституту фізіології ім. О.О.Богомольця

Офіційні опоненти:

-- член-кореспондент АМН України

доктор медичних наук, професор

Безруков Владислав Вікторович,

завідувач відділу фізіології кровообігу,

директор Інституту геронтології АМН України

-- член-кореспондент АПН України

доктор медичних наук, професора

Шевчук Віктор Григорович,

завідувач кафедри нормальної фізіології

Національного медичного університету

ім. О.О. Богомольця

-- доктор медичних наук

Нещерет Олександр Павлович

завідувач лабораторії нейро-гуморальної

регуляції кровообігу

Інституту ендокринології і обміну речовин

АМН України

Провідна установа: Інститут кардіології ім. М.Д.Стражеска МОЗ України.

Захист відбудеться 24.12.2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.198.01 при Інституті фізіології ім. О.О.Богомольця НАН України (252024, Київ, вул. О.О.Богомольця, 4)

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту.

Автореферат розісланий 20.11.2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

доктор біологічних наук З.О.Сорокіна-Маріна

Вступ. В 1967 р. Ferreira i Vane вивчаючи властивості метаболітів мембранних фосфоліпідів, продемонстрували здатність ейкозаноїдів регулювати функції окремих клітин та здійснювати міжклітинний взаємозв’язок. За цією ознакою автори дали їм додаткову назву локальних або клітинних гормонів (аутокоїдів). Пізніше до факторів міжклітинної взаємодії приєднались тромбоцит-активуючий фактор (ТАФ) [Benveniste, 1974; Feuerstein, Goldstein, 1987], а згодом ендотеліальний фактор розслаблення - монооксид азоту (NO) [Ignarro, 1987; Palmer, 1987; Ignarro, 1989]. Дослідженню факторів міжклітинної взаємодії (аутокоїдів): простаноїдів, лейкотрієнів, ТАФ, а також NO з тих пір приділяється дуже багато уваги. Зазначені сполуки синтезуються практично всіма тканинами організму, судинним ендотелієм і клітинами крові, вони здатні діяти в наномолярних концентраціях, мають високий катаболізм та надзвичайно широкий спектр властивостей. Фактори міжклітинної взаємодії здатні модулювати ефекти гормонів, діяти протективно на ефектори серцево-судинної системи, і включатися як вторинний посередник в реалізацію дії ряду біологічно активних речовин Dusting et al., 1979; Schror, 1981; Lefer, 1983,1989; Mayer et al., 1998. З іншого боку, показана участь аутокоїдів у розвитку різних патологічних процесів, а саме: алергічних реакцій, запалювальних процесів, при травмах, ішемічних розладах вінцевого та мозкового кровообігу, ініціації апоптозу і некрозу, шоках і шокоподібних станах Сагач, 1986; Lefer, 1985, 2000; Braquet et al., 1987; Feuerstein, 1987, O’Donnell, 2001. Дослідження зазначених аутокоїдів пов'язано з великими труднощами: деякі з них, наприклад, ейкозаноїди і ТАФ, починають утворюватися і діяти одночасно після активації фосфоліпази А2 Можливість міжклітинного та трансклітинного синтезу різних ейкозаноїдів надзвичайно ускладнює аналіз дії цих сполук в цілому організмі. Крім того, ефекти екзогенних клітинних гормонів дуже часто залежать від фізіологічного стану ефекторів серцево-судинної системи, що також обумовлює відмінність або навіть суперечність результатів, які отримують різні автори. Простий перелік лише основних властивостей факторів міжклітинної взаємодії вказує на необхідність детального вивчення їх ефектів і механізмів дії.

Актуальність теми. Дослідження присвячене вивченню ролі факторів міжклітинної взаємодії мембранного походження: простаноїдів, пептидолейкотрієнів (ПЛТ), ТАФ, а також NО в регуляції діяльності серцево-судинної системи. Незважаючи на великий інтерес науковців до цієї проблеми і велику кількість публікацій, вона лишається ще дуже далекою від остаточного вирішення через велику складність як отримання коректних даних, так і їх трактування. Всі активні форми аутокоїдів є дуже нестійкими речовинами, ефекти яких сильно залежать від концентрації, а також судинного регіону і виду ссавців. Більша частина опублікованих даних отримана в експериментах in vitro або в умовах перфузії одного судинного регіону або органу. Системні дослідження дії факторів міжклітинної взаємодії in vivo нечасті та суперечливі. З іншого боку, знак реакції ефекторних структур серцево-судинної системи на введення екзогенних аутокоїдів або їх стабільних аналогів, у значній мірі, залежить від функціонального стану органу-мішені, в регуляції якого, знову ж таки, приймають участь фактори міжклітинної взаємодії. Тому дослідження регіонарних особливостей впливу аутокоїдів і механізмів їх дії в експериментах з синхронною реєстрацією параметрів центральної, регіонарної гемодинаміки та скорочувальної активності серця є своєчасними і актуальними. Ще важливішою, на наш погляд, є розробка робочої концепції ієрархічної взаємодії різних аутокоїдів в регуляції кровообігу і розвитку порушень діяльності серцево-судинної системи, а також взаємодії паракринної міжклітинної регуляції функцій ефекторних структур серцево-судинної системи з гуморальною і нервовою регуляторними системами.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана в рамках науково-дослідних тем "Исследование гуморальных механизмов изменения сосудистой реактивности и их роли в интегративной регуляции функции сердечно-сосудитой системы" № держреєстрації 01870026030, “Исследование вовлечения медиаторов межклеточного взаимодействия сосудистой стенки в механизмах регуляции регионарной и системной гемодинамики” № держреєстрації 01910024189, “Роль ендотеліальних факторів в регуляції регіонарної і системної гемодинаміки” № держреєстрації 01944019722, "Вивчення механізмів залучення ендотеліальних факторів до регуляції судинного тонусу та серцевої діяльності" № держреєстрації 019721009159, “Роль ендотелію коронарних судин в реалізації гетерометричного контролю скорочення серця (механізм Франка-Cтарлінга)" на замовлення Міжнародного фонду Сороса, "Вивчення патогенетичної ролі фізіологічно активних речовин мембранного походження (тромбоцит-активуючого фактора) в розвитку серцево-судинних пошкоджень та пошук шляхів їх усунення" ДКНТ № 01.03.00/007-92.

В складі авторського колективу під керівництвом акад. НАНУ О.О.Мойбенко і чл.-корр. НАНУ В.Ф.Сагача за цикл науково-дослідних робіт “Роль ендотелію та біологічно активних речовин ендотеліального походження в регуляції кровообігу і діяльності серця“ була отримана Державна премія України в галузі науки і техніки за 1996 рік.

Мета і задачі дослідження. Метою нашого дослідження стало: вивчити механізми дії та шляхи реалізації впливу факторів міжклітинної взаємодії - простаноїдів, пептидолейкотриєнів, ТАФ і NO - на центральну гемодинаміку, діяльність серця і тонус судин різних регіонів легеневих, коронарних, задньої кінцівки in vivo та in vitro. У відповідності з обраною ціллю були поставлені наступні задачі:

1. Вивчити вплив ПЦ на ефекторні структури серцево-судинної системи та за допомогою блокади біосинтезу простаноїдів оцінити їх роль в розвитку гіпоксичних та постішемічних порушень кардіо- і гемодинаміки.

2. Дослідити вплив ПЛТ на кардіо- і гемодинаміку, а також визначити їхню роль в розвитку змін кровообігу, викликаних реперфузією тривало ишемізованих тканин.

3. Вивчити механізми дії ТАФ на серцево-судинну систему, а також особливості ефектів ТАФ у коронарному, легеневому і шкіро-м'язовому басейнах.

4. За допомогою блокади біосинтезу простагландинів, тромбоксану А2 (ТхА2), ПЛТ в і деендотелізації судин дослідити шляхи реализації дії ТАФ і роль ендотелію в цих процесах, а також участь ТАФ в розвитку постішемичної шокової реакції.

5. Дослідити роль ендотелію і ендотеліального NO в регуляції тонусу коронарних судин, їхньої реактивності та скорочувальної функції міокарда.

6. Дослідити вплив ендотеліальних і ендокардіальних факторів на реакції суперфузованих артеріальних, венозних смужок та міокардіальних трабекул на механічне, електричне і гуморальне подразнення, а також вивчити природу ендотеліальних факторів, які модулюють судинні реакції, за допомогою активаторів та інгібіторів синтезу NO.

Наукова новизна одержаних результатів. На основі експериментальних даних отриманих в дослідах in vivo та in vitro побудована робоча концепція ієрархічної взаємодії факторів міжклітинної взаємодії в регуляції діяльності серцево-судинної системи в фізіологічних і патологічних умовах. Доведено, що фактори міжклітинної взаємодії, насамперед ПЦ і NO, являють собою первинний паракринний контур регуляції базальної функціональної активності ефекторних структур серцево-судинної системи, який модулює гуморальні і центральні нервові впливи на кровообіг.

Вперше продемонстровано, що в мікроциркуляторному руслі ПЦ виявляє себе істинним регулятором, підтримуючи капілярний тиск і капілярну фільтрацію в межах фізіологічної норми через зміни опору перед- і післякапілярних судин.

Вперше був детально розшифрований механізм розвитку постішемічної шокової реакції, ключовою ланкою якої є глибока дилатація периферичних ємнісних судин, підвищення їх розтяжності, депонування значної кількості крові в венозних судинах, відповідне обмеження повернення венозної крові до серця, падіння серцевого викиду і артеріального тиску. Виявлене значне підвищення плазматичного рівня стабільних метаболітів простаноїдів 6-кето-ПГF1 та ТхВ2, а також співвідношення ТхВ2/ПГF1 в процесі розвитку постішемічної шокової реакції співпадало в часі з критичними змінами кардіо- та гемодинаміки. Селективне інгібування активності циклооксигенази (ЦО) значно зменшувала плазматичний рівень активних простаноїдів, а також виразність порушення кровообігу в ранньому реперфузійному періоді. Одночасна блокада активності ЦО і ліпоксигенази (ЛО) попереджала розвиток постішемічної шокової реакції протягом 3 годин спостереження, тобто, ейкозаноїди і, в меншій мірі, ПЛТ грають роль основних медіаторів розвитку постішемічної шокової реакції.

За допомогою попередньої хімічної деендотелізації і блокади ЦО показана вирішальна роль ендотелію і констрикторних простаноїдів в розвитку гіпоксичного коронароспазму і легеневої гіпертензії різного генезу.

Вперше розкритий детальний механізм гіпотензивної дії великих доз ТАФ: введення ТАФ викликає виразну дилатацію периферичних, перед за все, венозних судин, підвищення капілярної фільтрації, депонування крові в ємнісних судинах на периферії циркуляторного русла, значне обмеження венозного повернення крові до серця, падіння серцевого викиду та артеріального тиску.

Вперше показано, що дилататорні реакції коронарних і стегнових судин на малі дози ТАФ, а також його вплив на діастолічні властивості міокарда і розтяжність венозних судин є ендотелій-залежними. Показано, що напрямок дії ТАФ на резистивні, коронарні в тому числі, судини є дозо-залежним. Вперше показано, що ТАФ прямо впливає на тонус післякапілярних судин, а його дія на інші ефекторні структури серцево-судинної системи опосередкується через вивільнення та дію простаноїдів, насамперед ПЦ, ТхА2, і NO. В патологічних умовах ТАФ є одним з медіаторів розвитку постішемічної шокової реакції, який ініціює синтез і вивільнення інших аутокоїдів,- простаноїдів, NO, що безпосередньо спричиняють порушення кардіо- та гемодинаміки в реперфузійному періоді.

В експериментах з ретроградною аутоперфузією коронарних судин продемонстровано, що судинний ендотелій через вивільнення NO приймає участь в модулюванні тонусу судин, їх реактивності, регулює скорочувальну функцію та еластичні властивості міокарду.

В експериментах на суперфузованих судинних смужках вперше показано, що при скорочені артеріальних, і, в меншій мірі, венозних судин непошкоджений судинний ендотелій вивільнює дилататорний фактор,- NО, який здатний модулювати реакції судинних і міокардіальних препаратів-реципієнтів, або в фізіологічних умовах дистальних відділів судинного русла та серцевого м’язу.

В умовах послідовної суперфузії вперше продемонстровано, що під час скорочення міокардіальної трабекули непошкоджений ендокард вивільнює дилататорний фактор,- NО, який здатний модулювати реакції препаратів-реципієнтів (судинних смужок, міокардіальних трабекул), або в фізіологічних умовах при збільшенні переднавантаження (наповнення) або симпатичній стимуляції серця ендокардіальний NО може модулювати, насамперед, реактивність коронарного судинного русла і величину діастолічного розслаблення шлуночків. Отримані результати прямо вказують на наявність тонкої взаєморегуляції функціональної активності судин, що впадають у серце, міокарда та коронарних судин за допомогою NO.

Комплексне дослідження впливу факторів міжклітинної взаємодії на різні судинні регіони в різних експериментальних умовах продемонстрували домінуючу дію ПЦ на мікроциркуляцію, вінцевий кровообіг, діастолічні властивості міокарду; ТхА2 реалізує констрикцію резистивних судини різних регіонів; ПЛТ в більшій мірі грають роль тригерних молекул, ніж активно діючих факторів розвитку неімуногенних порушень кровообігу, ТАФ здебільшого грає роль тригерної молекули, яка в залежності від умов і дози здатна приймати участь як в фізіологічній регуляції діяльності серця, так і справляти негативну дію на серцево-судинну систему через вивільнення ейкозаноїдів та NO.

Результати дослідження ролі факторів міжклітинної взаємодії в регуляції діяльності серцево-судинної системи в фізіологічних і патологічних умовах свідчать, що NO та ПЦ є основними паракринними регуляторами базального функціонального стану ефекторних елементів серцево-судинної системи.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані дані про механізми дії та шляхи реалізації впливу факторів міжклітинної взаємодії,- простаноїдів, пептидолейкотриєнів, ТАФ і NO на центральну гемодинаміку, діяльність серця і тонус судин різних регіонів легеневих, коронарних, задньої кінцівки in vivo та in vitro за фізіологічних та патологічних умов належать до фундаментальних фізіологічних розробок - паракринної регуляції функціональної активності серця і судинної системи. Велике значення мають результати, які бути отримані в експериментах з синхронною реєстрацією параметрів центральної, легеневої, регіонарної гемодинаміки, показників скорочувальної активності серця і коронарного кровообігу, параметрів мікроциркуляції в шкіро-м’язовому регіоні, кисневого режиму та кислотно-лужного балансу. Це дало змогу всебічно оцінити вплив досліджуваних аутокоїдів на серцево-судинну систему. Важливими в теоретичному і практичному відношеннях є з’ясуванням регіонарних особливостей впливу кожного з досліджених факторів міжклітинної взаємодії на тонус судин і діяльність серця. Особливо це стосується ТАФ, механізми дії якого остаточно не досліджені ні вітчизняними, ні зарубіжними вченими. Розуміння особливостей та механізмів дії досліджених факторів міжклітинної взаємодії є необхідною умовою для розробки методів і препаратів для корекції порушень діяльності серцево-судинної системи.

Як теоретичне, так і практичне значення має також вивчення взаємодії клітинних гормонів в процесі реалізації впливу біологічно активних речовин в нормальних та експериментальних патологічних умовах. Продемонстрована важливість функціонального стану судинного ендотелію як основного джерела потужних аутокоїдів, і можливість залучення ПЦ, ТхА2 і NO, як основних ефекторних аутокоїдів, до реалізації впливу ТАФ та інших біологічно активних речовин.

Розроблена оригінальна методика послідовної суперфузії двох ізольованих препаратів, яка дає змогу синхронно реєструвати зміни тонічного напруження обох об’єктів в умовах як синхронного, так і послідовного впливу на препарати. За допомогою методики суперфузії двох ізольованих препаратів вперше прямо показане вивільнення NO під час скорочення як судинних ГМК, так і міокардіальних препаратів, що забезпечує безпосередню паракринну взаєморегуляцію скорочувальної активності судин і міокарда за допомогою ендотеліального/ендокардіального NO.

На основі отриманих експериментальних даних представлена робоча концепція ієрархічної взаємодії різних аутокоїдів в регуляції кровообігу і розвитку порушень діяльності серцево-судинної системи в умовах модельної патології, а також первинність місцевої паракринної регуляції функцій ефекторних структур серцево-судинної системи по відношенню до гуморальної і нервової регуляторними системами. Отримані результати і теоретичні побудови можуть бути концептуальною основою для розробки тактики лікування серцево-судинних захворювань і створення нових високоефективних кардіо- та вазоактивних препаратів.

Отримані дані можуть бути використані в навчальному процесі при вивченні фізіології кровообігу, а також курсів нормальної і патологічної фізіології.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота виконана автором самостійно. Методичні розробки, схеми експериментів, катетеризації тварин, обрахування експериментальних даних та їх аналіз проводилися безпосередньо автором. Радіоімунне визначення концентрації ТхВ2 і 6-кето-ПГF1 було проведене під керівництвом докт. мед. наук П.П.Чаяло в Центрі радіаційної медицини АМН України; рівень метаболітів NO визначали в Інституті біохімії ім.О.В.Паладіна НАН України під керівництвом ст.наук.спів., канд біол. наук А.В.Коцюруби. Узагальнення отриманих результатів, обґрунтування висновків та розробка концепції ієрархічної взаємодії клітинних гормонів проведене за участю наукового консультанта чл.-кор. НАН України В.Ф.Сагача.

Апробація результатів дисертації. Основні результати і положення дисертації докладались і обговорювались на IV Всесоюз. съезде патофизиологов (Кишинев, 1989); IV Всесозном симпозиуме “Венозное кровообращение и лимфообращение (Алма-Ата, 1989); Third Int.Conf."PAF and structurally related Alkyl Ether lipids" (Tokyo, 1989); Int. Conf. "Ginkgolides, Chemistry, Biology, Pharmacology and Clinical perspectives" (Barselona, 1990); IV Int. Symposium on Cardiovascular Pharmacotherapy (Geneva, 1991); II Int. Symposium on Endothelium-derived vasoactive factors (Basel, 1992); V Int. Symposium on Cardiovascular Pharmacotherapy (Minneapolis, 1993); 8th and 9th Int. Conf. "Prostaglandins and related compounds" (Montreal,1992, Florence, 1994); Int. Conf. of Heart Failure (Winnipeg,1994); 4th and 5th Int. Conf. "PAF and Related Lipid Mediator" (Snowbird, 1992, Berlin 1995); ІІ конгресі патофізіологів України (Київ, 1996); XIV, XV, XVI з"їздах Українського фізіологічного товариства ім. І.П.Павлова (Київ, 1994, Донецьк, 1998, Вінниця, 2002); научно-практической конференции "Дисфункция эндотелия: экспериментальные и клинические исследования" (Витебск, 2000, 2002), Конф. "Історія і сучасні досягнення фізіології в Україні" (Київ, 2001).

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи висвітлені у 51 публікаціях, з яких 28 опубліковано в фахових виданнях, 3 - в збірниках наукових праць, 20 - у матеріалах та тезах з’їздів, симпозіумів і конференцій.

Обсяг та структура дисертації. Роботу викладено на 265 сторінках друкованого тексту та проілюстровано 47 рисунками і 6 таблицями. Дисертація складається з вступу, огляду сучасної наукової літератури, опису методів дослідження, експериментальної частини, обговорення результатів, висновків, списку використаних літературних джерел і додатків.

Матеріали і методи досліджень.

В експериментах in vivo проведене дослідження впливу факторів міжклітинної взаємодії на серцево-судинну систему в нормі та в умовах модельної патології з синхронною реєстрацією показників центральної і регіонарної (коронарної, легеневої, шкіро-м’язової) гемодинаміки, скорочувальної активності серця, кисневого режиму і кислотно-лужного стану крові.

Дослідження показників центральної гемодинаміки та легеневого кровотоку. Експерименти були проведені на 78 безпородних собаках з премедикацією кетаміном (5 мг/кг, в/м) під хлоралозо-уретановим наркозом (0,05 та 0,5 г/кг, в/в). Як антикоагулянт використовували гепарин в дозі 500 од./кг.

Під час операційної підготовки відпрепаровували і катетеризували: загальні сонні артерії, яремні вени, підключичні артерії, праві стегнові артерію і вену. Порожнину лівого шлуночка катетеризували через праву загальну сонну артерію. Праву яремну вену використовували для катетеризації легеневої артерії, розташування кінчика катетера визначали по характерних змінах тиску, які відтворювались на моніторі.

Параметри парціальної напруги кисню (рО2) і вуглекислоти (рСО2), а також показник кислотно-лужного стану (рН) артеріальної та змішаної венозної крові визначали за допомогою мікрогазоаналізатора BMS 3 Mk2 (Radiometer, Denmark). Проби крові забирали з підключичної артерії та правого передсердя.

Протягом експерименту реєстрували: центральний венозний тиск (ЦВТ), лівошлуночковий (ТЛШ) тиск та його першу похідну (dP/dt), артеріальний тиск (АТ), тиск в легеневій артерії (ТЛА) за допомогою тензодатчиків 746 (Elema, Sweden), ЕКГ, хвилинний об'єм крові (ХОК) - методами термодилюції і трансторакальної реоплетизмографії за допомогою реоплетизмографа РПГ2-02. Потім розраховували частоту серцевих скорочень (ЧСС), кінцево-діастолічний тиск (КДТ), показники скорочувальної активності міокарду (індекс Верагута - ІВ та індекс розслаблення - ІР) [Veragut, 1965; Меерсон, 1974], діастолічну жорсткість лівого шлуночка (ЖЛШ) [Dimond,1972], загальний периферичний опір (ЗПО) та опір легеневих судин (ОЛC).

Постішемічну шокову реакцію моделювали лігуванням стегнових артерії і вени та додатковим накладанням турнікету на задню кінцівку тварин на 3,5 години з послідуючим відновленням кровопостачання тканин стегна. Постоклюзійну шокову реакцію моделювали накладанням лігатур на а.mesenterica sup. на 1 год. с послідуючою реперфузією протягом 2 годин.

Реєстрація параметрів коронарного кровотоку та кардіодинаміки. Для катетеризації та аутоперфузії коронарних судин була змонтована спеціальна система. Металевий катетер проводили через ліву сонну артерію у висхідну аорту до аортальних напівмісячних клапанів, а потім повертали його навколо власної вісі до моменту заклинювання устя лівої коронарної артерії, що контролювали по кривій тиску на екрані монітора. Реєстрували: перфузійний тиск (ПТ) та коронарний кровотік (КК) за допомогою електромагнітного флоуметра РКЕ-2-БІ. Потім розраховували коронарний опір (КО) та величину реактивної гиперемії (% збільшення кровотоку по відношенню до його початкового рівня).

Деендотелізацію судин здійснювали за допомогою введення в коронарне русло 2-5 мл розчину сапоніну (1 мг/мл) в умовах зупиненого кровотоку, - 1,5-2 хв. для коронарних судин.

Реєстрація показників гемодинаміки і мікроциркуляції в шкіро-м’язовому регіоні задньої кінцівки. Судини правого стегна, після катетеризаціі стегнових артерії і вени і припинення колатерального кровотоку, досліджували методом резистографії, використовуючи двоканальний насос з постійним протоком. Для відтворення гідростатичного навантаження судинного русла проводили швидке підвищення тиску венозного відтоку на 10 мм рт.ст. В експериментах записували перфузійний тиск в стегновій артерії (ПТ), тиск відтоку в стегновій вені (ТВ) і кількість депонованої крові (КДК). Потім обчислювали: середній тіск наповнення (CТН) судин басейну стегнової артерії [Versprille, 1985], коефіціент капілярної фільтрації (ККФ) та розтяжність венозної частини судинного русла (РВ), капілярний тиск (КТ), опір перед- та післякапілярних судин (ПрО, ПсО) [Дворецкий,1980 1981].

Деендотелізацію артеріальних судин задньої кінцівки здійснювали за допомогою введення 10 мл розчину сапоніну в умовах зупиненого кровотоку, - 5 хв. для судин стегна.

Реєстрацію всіх параметрів кардіо- та гемодинаміки проводили синхронно на 8-канальному полікардіографі "Mingograf-82" (Siemens-Elema, Germany-Swieden).

Реєстрація скорочувальної активності ізольованих судинних смужок та міокардіальних трабекул. Експерименти виконані на кільцевих смужках з сонної артерії, яремної вени і трабекули з вушка правого передсердя 62 морських свинок та 3 кролів. Тварин декапітували, проводили торакотомію, швидко відсікали серце, виділяли сегменти каротидної артерії і яремної вени. Потім з вушка правого передсердя відпрепаровували поодинокі трабекули з односпрямованих м’язових волокон, а також кільцеві смужки з артерії та вени завширшки 1,5-2 мм, масою 2-3 мг, згідно орієнтації їх м’язового шару. Судинні і міокардіальні препарати переносились у термостатовані, суперфузовані камери і перфузували модифікованим розчином Кребса-Хензелейта (в ммоль): NaCl - 118, KСl - 4.7, MgSO4 7H2O - 1.2, NaHCO3 - 24, KH2PO4- 1.2, глюкоза - 10, CaCl2 2 H2O - 2.5, рН 7,3-7,4. Потім ізольовані препарати розтягували з силою 6-10 мН і залишали для стабілізації тонічного напруження смужок на 20-30 хв. Скорочувальну активність обох препаратів реєстрували синхронно за допомогою механоелектричних перетворювачів ЕМХ 1С в режимі, що наближався до ізометричного.

Результати експериментів були оброблені за допомогою критерію Ст’юдента (р) і методом різниць (р*).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

В нашому дослідженні ми здійснили спробу вивчити вплив на ефекторні елементи серцево-судинної системи різних за своїм походженням і властивостями факторів, які мають спільну рису - високу біологічну активність і нестійкість. Вихідною ідеєю нашої роботи було дослідження впливу факторів міжклітинної взаємодії на ефекторні елементи серцево-судинної системи, що забезпечує можливість оптимізації кровообігу в кожному судинному регіоні у відповідності до змін внутрішніх та зовнішніх умов. Особливу увагу ми приділяли аутокоїдам з дилататорними властивостями, бо саме вони забезпечують підтримання оптимального кровопостачання регіонів відповідно їх функції в різноманітних несприятливих умовах. Опираючись на отримані результати і дані літератури ми зробили спробу розробити концепцію ієрархічної взаємодії досліджених аутокоїдів в регуляції діяльності серцево-судинної системи і розвитку модельної патології.

Дослідження ролі простаноїдів в регуляції кардіо- і гемодинаміки. В проведених експериментах екзогенний ПЦ в разі внутрішньовенного введення в дозі 5 нг/кг призводив до зниження САТ, але при цьому насамперед зменшувався опір венул, що давало змогу підтримувати незмінними КТ, ККФ. Збільшення розтяжності вен під впливом ПЦ в наших дослідах не відбувалось. Внутрішньовенне введення ПЦ впливало протекторно на серцево-судинну систему через вірогідне зменшення ЗПО, тобто післянавантаження для серця. Одночасно відбувалось зменшення ЖЛШ від 0,340,03 до 0,250,014 мм рт.ст./мл (р0,02), а також хоч і пасивне, але зниження КО, що сприятливо впливало на скорочувальну і насосну функцію серця (рис. 1).

Рис. 1. Зміни показників гемодинаміки під впливом внутрішньовенного введення 5 нг/кг простацикліну (n=7).

При внутрішньокоронарному введенні ПЦ в дозі 2 нг/кг (n=6) покращував насосну і скорочувальну функції серця через поліпшення коронарної перфузії, яке досягалася активною дилатацією вінцевих судин (КО вірогідно знижувався на 26%), та більш виразним, ніж в разі його внутрішньовенного введення, зниженням діастолічної жорсткості міокарда ЛШ на 39%, порівняно з 26% в попередній серії експериментів. В шкіро-м’язовому регіоні внутрішньоартеріальне введення ПЦ в тій самій дозі зменшувало перфузійний тиск за рахунок одночасного зниження опору як перед-, так і післякапілярних судин, що давало змогу, як і в разі системного введення, підтримувати КТ незмінним, а, значить, знову ж таки утримувати фізіологічний рівень транскапілярного обміну. ПЦ в шкіро-м’язовому регіоні діяв як істинний регулятор стану мікроциркуляторного русла. Він змінював показники проникності капілярного русла в залежності від початкового рівня ККФ,- підвищений коефіцієнт фільтрації знижував, а зменшений - піднімав до фізіологічних значень. В наших дослідах навіть при внутрішньоартеріальному введенні ПЦ ми не зареєстрували підвищення розтяжності вен, на відміну від результатів отриманих іншими авторами [Moncada, 1979; Fulhgum et al., 1985]. Окремо треба підкреслити, що повторні ін’єкції препарату ніколи не пригнічували скорочувальну активність серця і не мали аритмогенних ефектів. Таким чином, екзогенний ПЦ справляв на кровообіг тварин короткочасну, але благотворну, дилататорну та кардіопротекторну дію. Не дивлячись на отримані позитивні результати, ми не можемо виключити негативного впливу великих доз простаноїдів, які здатні вивільнюватись в патологічних умовах при активації індуцибельної циклооксигенази (іЦО). Тому ми зробили спробу визначити плазматичний рівень ПЦ і ТхА2 в процесі розвитку постішемічної шокової реакції.

Відновлення перфузії тривало ішемізованої кінцівки спричиняло прогресуюче падіння САТ, показників кардіо- та гемодинаміки, що призводило через 3 год. до розвитку всіх ознак шокового стану (Рис. 2). Дослідження

Рис. 2. Зміни показників кардіо- та гемодинаміки в процесі розвитку постішемічної шокової реакції.

Зверху донизу: КДТ, ТЛШ, dP/dt, АТ, КК.

периферичного кровообігу дозволило виявити основну патогенетичну ланку розвитку постішемічної шокової реакції: різке збільшення розтяжності венозних судин, більше ніж у 4 рази, призводило до депонування в них значної (38,76 мл/кг) кількості крові, з подальшим обмеженням венозного повернення крові до серця, падінням ХОК і САТ.

В процесі розвитку постішемічної шокової реакції плазматичний рівень ТхА2 зростав майже в 3 рази через 5 хв. від початку реперфузії і в 5 разів в кінці спостереження. Вірогідне підвищення рівня ПЦ (майже в 2 рази) відбувалось через 1 год. реперфузії і утримувалось на цьому рівні до кінця спостереження. (Табл.1). Але для судинної системи важливою є не абсолютна концентрація кожного з аутокоїдів, а співвідношення Тх/ПЦ. Різке збільшення цього відношення було зареєстроване паралельно зростанню концентрації ТхА2. Підвищення рівня ПЦ через 1 год. реперфузії може забезпечувати стабілізацію показників гемодинаміки в цей період. З іншого боку, дальше підвищення рівня ПЦ і зниження відношення Тх/ПЦ може приймати участь в дилатації венозних судин і збільшенні їх розтяжності. Піки ТхА2 співпадають у часі з критичним падінням показників центральної гемодинаміки.

Табл.1. Зміни концентрації простаноїдів в плазмі тварин у процесі розвитку постішемічної шокової реакції (пг/мл) (n=6) та в умовах премедикації індометацином (ІМ, n=6) |

початкові дані | 5 хв. реперфузії | 1 год. реперфузії | 2 год. реперфузії | 3 год. реперфузії

Шок

Рівень ТхВ2 | 1837898 | 5370848* | 1470188 | 1390257 | 9450670*

Рівень ПГF1 | 1030221 | 1138585 | 1955388* | 2667396* | 2085301*

ТхВ2/ ПГF1 | 1,80,25 | 4,70,51* | 0,70,1* | 0,50,09* | 4,50,42*

Шок + ІМ

Рівень ТхВ2 | 939176 | 1469418 | 1069347 | 703261 | 681139

Рівень ПГF1 | 747152 | 669112 | 502142 | 35187 | 389142

ТхВ2/ ПГF1 | 1,260,17 | 2,20,3* | 2,130,3* | 2,00,19* | 1,750,13

* - зміни вірогідні по відношенню до початкових величин

- зміни вірогідні по відношенню до контрольної серії

Для висвітлення цієї парадоксальної ситуації ми зробили спеціальну серію дослідів з реєстрацією об’ємів загальної і активної циркуляції в шкіро-м’язовому регіоні методом термодилюції. З’ясувалося, що відновлення кровотоку в ішемізованій кінцівці супроводжувалось різким падінням об’єму активної циркуляції і підвищенням опору судин стегна майже в 3 рази. Додаткова серія дозволила нам продемонструвати наявність централізації кровообігу за рахунок спазму резистивних судин кінцівки та відкриття артеріо-венозних анастомозів, низький опір яких обумовлював низькі цифри ЗПО і маскував констрикторні реакції периферичних артеріальних судин. Термін розвитку цього явища цілком співпадав з першим піком підвищення рівня ТхВ2, що може бути свідченням на користь активної участі ТхА2 в описаному процесі (рис.3). На 3 год. реперфузії зареєстроване найбільше зростання концентрації ТхВ2 і об’єм активної циркуляції додатково зменшувався, а, крім того, на цей час розвивалась виразна легенева гіпертензія. Таким чином, в процесі розвитку постішемічної шокової реакції відбувається багатократне підвищення рівня ендогенних простаноїдів, які грають роль основних медіаторів в розвитку порушень кардіо- та гемодинаміки.

Рис. 3. Співвідношення змін плазматичного рівня ТхВ2 і об’ємів активної циркуляції (ОАЦ) в шкіро-м’язовому судинному регіоні в процесі розвитку постішемічної шокової реакції (n=6).

Ще одним станом, розвиток якого пов’язують з вивільненням великої кількості простаноїдів, насамперед ТхА2, є гіпоксична гіпоксія. Дихання гіпоксичною сумішшю (8% О2 в азоті) призводило до прогресуючого підвищення ТЛА в середньому на 75% (n=6). Коронарні судини, після добре відомої початкової фази коронародилатації (рис. 4), на 10 хв. навантаження демонстрували виразну коронароконстрикцію (КО підвищувався з 2,050,3 до 3,70,9 мм рт.ст./мл/хв., р<0,05). Попередня блокада ЦО за допомогою ІМ (3 мг/кг) не викликала значних змін показників гемодинаміки і легеневої циркуляції в стані спокою, але було відмічене вірогідне посилення дилататорних відповідей коронарних судин на ендотелій-залежні вазодилататори - АТФ, ацетилхолін, гістамін на 21-65%, відповідно. Відтворення жорсткого гіпоксичного навантаження в таких умовах продемонструвало повну відсутність активних констрикторних реакцій як легеневих, так і вінцевих судин у відповідь на гіпоксичну гіпоксію. КК у цій серії дослідів підвищувався за рахунок активної коронародилатації. (рис. 4). При цьому необхідно підкреслити, що у всіх варіантах відтворення гіпоксичного навантаження рО2 артеріальної крові на 10-й хв. дихання газовою сумішшю становив 25-35 мм рт.ст. В роботах Karmazin (1986), Lusher (1987), Kuhl (1988) продемонстрована визначальна роль констрикторних простаноїдів, насамперед ТхА2, в розвитку легеневої гіпертензії, тому протекторний ефект ІМ поясняється, насамперед, блокадою синтезу ТхА2.

Рис. 4. Зміни тиску в легеневій артерії (ТЛА) і коронарного кровообігу під впливом гіпоксичного навантаження в контролі (зліва, n=6) і в умовах попередньої блокади активності циклооксигенази (справа, n=5).

Премедикація ІМ зменшувала плазматичні рівні як ТхВ2, так і 6-кето-ПГF1 в процесі розвитку постішемічної шокової реакції, але їх співвідношення протягом реперфузійного періоду було вірогідно вищим за початкове (Табл. 1). Відтворення постішемічної шокової реакції в умовах блокади ЦО дозволило протягом першої год. реперфузії ішемізованої кінцівки підтримувати на відносно стабільному рівні показники гемодинаміки, скорочувальної активності міокарду і периферичної циркуляції. Але в цих умовах відбувалось підвищення КО, а слідом за цим ЖЛШ і на кінець відбувалось зниження серцевого викиду. Хоча слід підкреслити, що зменшення показників було набагато меншим за зареєстроване в контрольній серії дослідів. Легенева гіпертензія не розвивалась. На периферії циркуляторного русла порушення були також менш виразними. Отже блокада активності ЦО мала як позитивні, так і негативні наслідки. Зменшення синтезу ПЦ і підвищення відношення Тх/ПЦ, а також наявність ПЛТ, які мають коронароконстрикторні властивості, призводило до погіршення коронарної перфузії, падіння ХОК і САТ, але треба ще раз підкреслити, що воно було набагато меншим ніж в контрольній серії дослідів.

Таким чином, на підставі отриманих результатів ми можемо зробити висновок про важливу роль ПЦ, як фактора міжклітинної взаємодії, який необхідний для нормального функціонування як вінцевих судин, так і самого міокарда, в фізіологічних та патологічних умовах. ТхА2, за нашими спостереженнями, грає вирішальну роль як ефекторний аутокоїд в розвитку легеневої гіпертензії різного генезу, коронароконстрикторних реакцій у відповідь на глибоку гіпоксію та реперфузію тривало ішемізованих тканин.

З літератури відомо, що велику роль в порушеннях коронарної і легеневої циркуляції грають ПЛТ і тому наступним кроком нашого дослідження було вивчення їх ролі в регуляції кровообігу.

Роль пептидолейкотрієнів в регуляції кардіо- та гемодинаміки. Блокада синтезу ПЛТ за допомогою кверцетину (КВ, 10 мг/кг), не викликала будь-яких суттєвих змін кровообігу в стані спокою, що співпадає з думкою інших дослідників про відсутність базального вивільнення лейкотриєнів з серця і коронарного русла в фізіологічних умовах [Karmazyn, 1984; Keppler et al., 1985]. Однак, необхідно відмітити вірогідне зменшення в умовах премедикації КВ опору коронарних судин, з одного боку, і одночасне пригнічення ендотелій-залежної реакції реактивної гіперемії (з 60,510,6% до 27,21,4%, р0,01), з іншого. Такі результати здаються фактами, які суперечать одне одному, адже відомо, що пептидолейкотриєни чинять на вінцеві судини переважно констрикторну дію, тому зниження опору коронарного русла в умовах блокади їх синтезу є цілком закономірним. Крім того, існує гіпотеза, що блокада однієї гілки метаболізму арахідонової кислоти призводить до підвищення синтезу продуктів іншої гілки за рахунок збільшення кількості субстрату [Snyder 1989; Bucellati et al.,1996]. В нашому випадку дилатацію може спричинити підвищення рівня ПЦ. Одночасне пригнічення реактивної гіперемії коронарних судин в цих умовах може бути обумовленим неспецифічною інгібіторною дією біофлавоноїдів, до яких належать госипол і КВ, на активність NO-синтази (NOС) [Alheid et al.,1987]. Показники циркуляції малого кола кровообігу і шкіро-м’язового регіону практично не змінювались.

Попередня блокада активності ЛО мало змінювала глибину системної гіпотензії, яка розвивалась протягом 1-ої год. реперфузії ішемізованої кінцівки, у порівнянні з тваринами контрольної групи (рис. 5). Проте, в умовах премедикації КВ було зареєстроване значне падіння КК, в результаті підвищення КО з 1,510,12 до 2,190,23 мм рт.ст./мл/хв., і показників скорочувальної активності міокарда через 10 хв. після відновлення кровопостачання ішемізованої кінцівки, які не були відмічені в контрольній серії дослідів. Зареєстровані зміни кардіодинаміки за часом співпадали з першим піком підйому рівня ТхВ2 в плазмі крові (табл. 1). Проявлення коронароконстрикторного і негативного інотропного ефектів ТхА2 в умовах попереднього введення КВ, на нашу думку, стало можливим завдяки неспецифічному гальмуванню КВ ендогенного NO. Крім того, слід звернути увагу на зменшення ЖЛШ, підвищення розтяжності вен і зниження СТН через 1 год. від початку періоду реперфузії. Подібні зміни були зареєстровані в контрольній серії дослідів. Зміни еластичних властивостей серцевого м’язу та ємнісних судин в обох випадках співпадали з різким підвищенням рівня 6-кето-ПГF1 у плазмі крові (Табл. 1). Проте порушення

Рис. 5. Вплив попереднього введення КВ на зміни показників гемодинаміки в процесі розвитку постішемічної шокової реакції. Темні кружки - контрольна серія (n=13), білі кружки - серія дослідів з премедикацією КВ (n=7).

циркуляції в венозній частині судинного русла у тварин в серії дослідів з попереднім введенням КВ через 1 год. реперфузії ішемізованої кінцівки були менш виразними у порівнянні з контрольною серією. Через 2 години після відновлення кровообігу в ішемізованих тканинах в умовах попереднього введення КВ відбувалася відносна стабілізація, а через 3 години навіть деяке відновлення показників центральної гемодинаміки та циркуляції в шкіро-м'язовій ділянці. Але функціональний стан ендотелію коронарних судин лишався значно погіршений, КК був вірогідно зниженим на 38%, а скорочувальна активність міокарда пригніченою (ІВ зменшувався з 87,96,8 до 49,85,8 с-1), що ми відносимо на рахунок сумації негативного впливу ТхА2 та неспецифічного інгібування активності конститутивної NOС ендотелію та ендокарду. Відомо, що ПЛТ діють на артеріальні, а особливо на легеневі судини як потужні констриктори [Feuerstein, 1987], тому розвитку легеневої гіпертензії протягом реперфузійного періоду в цій серії дослідів ми не спостерігали. КДК на 3 год. реперфузії дорівнювала всього 5 мл/кг. На підставі отриманих результатів можна зробити висновок, що ПЛТ приймають участь в розвитку постішемічної шокової реакції, впливаючи, насамперед, на периферичні венозні судини і артеріальні судини малого кола кровообігу.

Одночасна блокада активності ЦО та ЛО не викликала суттєвих змін показників центральної гемодинаміки у стані спокою, але при цьому тонус артеріальних судин різних регіонів збільшувався на 8-14%. Більше того, ОЛС в таких умовах вірогідно підвищувався з 35858 до 55853 дін.с.см-5. Такий характер змін може свідчити про те, що одночасна блокада ЦО, ЛО зменшують дилатаційний потенціал серцево-судинної системи. Попереднє введення суміші ІМ та КВ протягом 3 годин реперфузії тривало ішемізованої кінцівки попереджало розвиток постішемічної шокової реакції (рис. 6). Одночасна блокада двох шляхів біосинтезу ейкозаноїдів попереджувала зниження тонусу, перш за все, венозних судин, а також підвищення РВ, що, на нашу думку, вилучало ключову ланку розвитку шокової гіпотензії. В результаті реакція

Рис. 6. Зміни показників периферичної циркуляції протягом реперфузії ішемізованих тканин в умовах попередньої комбінованої блокади активності ЦО та ЛО. Темні кружки - контрольна серія (n=13), білі кружки - серія експериментів з одночасним введенням ІМ та КВ (n=7).

депонування крові на периферії судинного русла практично не розвивалась і ступінь обмеження повернення венозної крові до серця та системна гіпотензія були не дуже виразними. Стабільності гемодинаміки в умовах одночасної блокади ЦО і ЛО сприяли також сталі показники скорочувальної активності міокарда. Цікаво, що КК протягом реперфузійного періоду не тільки не зменшувався, але був наприкінці періоду реперфузії ішемізованої кінцівки на 15% вище початкового рівня за рахунок вірогідно зменшеного КО (1,320,12 мм рт.ст./мл/хв. порівняно з 1,90,06 мм рт.ст./мл/хв. у початковому стані, р0,001). Суттєвих змін ЖЛШ також не відбувалося. Реакція реактивної гіперемії в цій серії дослідів суттєво не змінювалась протягом всього реперфузійного періоду. Легенева гіпертензія не розвивалась. Показники кисневого режиму