КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені Тараса Шевченка

ЯНЧУК Петро Іванович

УДК 612.181 : 612.351.5 + 612.26

НЕЙРО-ГУМОРАЛЬНА РЕГУЛЯЦІЯ КРОВООБІГУ

І ДИХАННЯ ПЕЧІНКИ

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора біологічних наук

Київ – 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в НДІ фізіології імені академіка

Петра Богача біологічного факультету Київського

національного університету ім. Тараса Шевченка

Науковий консультант:

доктор біологічних наук, професор

Цибенко Всеволод Олексійович,

професор кафедри фізіології людини і тварин

Київського національного університету

імені Тараса Шевченка,

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник

Шаповал Людмила Миколаївна, провідний науковий співробітник

Інституту фізіології ім. О.О.Богомольця НАН України;

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник

Олійник Борис Власович, провідний науковий співробітник

Інституту ендокринології та обміну речовин ім. В.П. Комісаренка АМН України;

доктор медичних наук, професор

Братусь Віктор Васильович, зав. відділом патофізіології

Інституту кардіології ім. М.Д. Стражеска АМН України.

Провідна установа:

Національний медичний університет ім. О.О.Богомольця МОЗ України,

кафедра нормальної фізіології.

Захист відбудеться " 19 " березня 2003 року о 14 годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 у Київському національному

університеті імені Тараса Шевченка

(03022, Київ, проспект академіка Глушкова, 2, біологічний факультет).

Поштова адреса: 01033, Київ, вул. Володимирська, 64.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського

національного університету імені Тараса Шевченка

(01033, Київ, вул. Володимирська, 58).

Автореферат розісланий " 12 " лютого 2003 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

кандидат біологічних наук Цимбалюк О.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Печінка відіграє надзвичайно важливу роль у життєдіяльності організму завдяки функціям, які вона виконує. Продукти гідролізу білків, ліпідів, полісахаридів, що всмоктуються у шлунково-кишковому тракті, з кров’ю ворітної вени надходять до гепатоцитів, де включаються у метаболічні процеси. Печінка бере активну участь у обміні білків, жирів, вуглеводів, вітамінів і мікроелементів. Важливими її функціями є жовчосекреторна, депонуюча, дезінтоксикаційна, екскреторна і терморегуляції. У печінці синтезуються речовини - компоненти системи згортання крові, а також відбувається інактивація багатьох біологічно активних речовин. Реалізація всіх цих функцій та підтримання їх на оптимальному рівні можливі лише за умов адекватного забезпечення функціональних елементів печінки киснем та пластичним матеріалом, що надходять до органа з кров’ю.

Гіпоталамус, як вищий інтегративний центр регуляції вегетативних функцій, впливає практично на всі функції печінки. Показано, що він бере участь у регуляції жовчоутворення [Богач, Лященко, 1974; Есипенко и соавт., 1986; Лященко, 1997], обміну речовин в печінці [Jungerman, 1987; Shimazu, 1996] та печінкового кровообігу [Cilsdorf e.a., 1973; Tsybenko, Yanchuk, 1991]. Разом з тим, майже нічого невідомо про роль гіпоталамуса у регуляції дихання печінки.

Не з’ясована до цього часу роль довгастого мозку в регуляції кисневого балансу печінки, хоча його участь у регуляції печінкового кровообігу встановлена [Янчук, Цыбенко, 1985; Tsybenko, Yanchuk, 1991].

Гіпоталамус, як структурно, так і функціонально, тісно зв’язаний з гіпофізом. Відомо, що в гіпоталамусі синтезуються і при його збудженні виділяються задньою долею гіпофізу такі гормони, як вазопресин і окситоцин. Обидва гормони, окрім своєї головної функції: антидиуретичної та репродуктивної, діють і на серцево-судинну систему [Richardson, Withrington, 1981; Lautt, 1996]. Викликають зацікавлення і такі гормони аденогіпофізу як кортикотропін, соматотропін та тиреотропін, які також впливають на серцево-судинну систему та обмінні процеси в печінці [Лещенко, 1986; Withrington, 1996].

Пептидні гормони шлунково-кишкового тракту (ШКТ): пентагастрин, холецистокінін, секретин, вазоактивний інтестинальний пептид (ВІП), субстанція Р, які, синтезуючись в органах ШКТ, виділяються клітинами АПУД-системи і з кров’ю ворітної вени надходять до печінки, також можуть змінювати її кровообіг і тканинне дихання. Разом з тим, відомо, що вищезгадані пептиди синтезуються і структурами головного мозку, зокрема гіпоталамусом [Bataille, 1988; Громов, 1992], а тому можуть проявляти свою центральну дію на функціонування печінки.

Заслуговує на увагу і ряд інших фізіологічно-активних речовин, таких як ангіотензин-ІІ, адреналін, норадреналін, синтетичний -адреноміметик ізадрин та аденозин, які беруть активну участь у регуляції діяльності серцево-судинної системи [Lautt, Schafer, 1991; Fenger-Gron, 1997] і травного тракту, але вплив цих речовин на кровообіг і тканинне дихання в печінці також недостатньо вивчений.

Печінка – головний орган, що контролює рівень гормонів в організмі шляхом інактивації останніх у разі підвищення їх концентрації в циркулюючій крові. Тому виникає питання, чи впливають гуморальні фактори на саму печінку і, якщо так, то яким чином?

Порушення нервово-гуморальної регуляції функцій печінки може призводити до розвитку в ній патологічних процесів, зокрема таких тяжких захворювань як цироз печінки і портальна гіпертензія.

З’ясування закономірностей нервової та гуморальної регуляції кровообігу і дихання печінки є надзвичайно важливим як у фундаментальному, теоретичному, так і в практичному аспектах. Усе вищезгадане і визначає актуальність даної роботи.

Зв’язок з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в межах наукових тем НДІ фізіології імені академіка Петра Богача біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка впродовж 1983-2002 р.р.: 1 – “Изучить роль парасимпатического отдела вегетативной нервной системы в регуляции внешнесекреторной функции печени”, 1983-1985, № держреєстрації 01840018043, наук. керівник П.С.Лященко; 2 – “Изучить роль нейрогормонов и нейропептидов гипоталамического происхождения в регуляции метаболизма и желчеотделительной функции печени”, 1986-1990, №01860061323, наук. керівники В.О.Цибенко, П.С.Лященко; 3 – “Нейро-гуморальна регуляція моторно-евакуаторної та секреторної функцій, а також кровозабезпечення органів шлунково-кишкового тракту”, 1991-1993, №0193U004339, наук. керівники В.О.Цибенко, С.Д.Гройсман; 4 – “Дослідження ролі гістамінових рецепторів у патогенезі портальної гіпертензії різного походження”, 1992-1994, № 0193U040538, наук. керівник В.О.Цибенко; 5 - “Вивчення пуринергічної регуляції функцій проксимального відділу шлунково-кишкового тракту, кровопостачання та дихання печінки”, 1994-1996, № 0194U017372, наук. керівники В.О.Цибенко, С.Д.Гройсман; 6 – “Периферичні механізми нейро-гуморальної регуляції функцій проксимального відділу шлунково-кишкового тракту та печінки”, 1997-2000, № 0197U003104, наук. керівник В.О.Цибенко.

Мета і задачі дослідження. Мета представленої роботи - дослідити закономірності нейро-гуморальної регуляції кровообігу і тканинного дихання печінки в нормі та при її патології.

Задачі дослідження:

1) дослідити вплив подразнення різних структур гіпоталамуса на постачання кисню до печінки і його споживання органом та з’ясувати шляхи передачі цих впливів;

2) вивчити зміни забезпечення печінки киснем та його споживання гепатоцитами при подразненні структур довгастого мозку і дослідити шляхи реалізації бульбарних ефектів;

3) дослідити дію електростимуляції симпатичних нервів печінки на її кисневий баланс;

4) провести порівняльний аналіз впливу на тканинне дихання печінки різних рівнів центральної нервової системи;

5) з’ясувати роль парасимпатичного відділу вегетативної нервової системи у регуляції печінкового кровообігу;

6) вивчити ефекти, які зумовлюють гормони гіпофіза (вазопресин, окситоцин, кортикотропін, тиреотропін і соматотропін) та наднирників (адреналін і норадреналін) на гемодинаміку і тканинне дихання печінки;

7) з’ясувати особливості дії пептидних гормонів шлунково-кишкового тракту (пентагастрину, холецистокініну, секретину, субстанції Р і вазоактивного інтестинального поліпептиду) на кровообіг і кисневий гомеостаз печінки;

8) вивчити дію ангіотензину-II і аденозину на гемодинаміку і дихання печінки;

9) провести порівняльний аналіз впливу всіх досліджених гуморальних факторів на вищевказані функції органа;

10) здійснити моделювання портальної гіпертензії та провести пошук шляхів її корекції.

Об’єкт дослідження – регуляція кровопостачання і дихання печінки.

Предмет дослідження – роль нервової системи (центральної і периферичної) та гуморальних факторів (гормонів, медіаторів і фізіологічно-активних речовин) у регуляції кровообігу та кисневого гомеостазу печінки.

Методи дослідження. У роботі використані такі методи досліджень: електроманометрії (для реєстрації тиску крові в артеріальних і венозних судинах печінки), електромагнітної флоуметрії (для реєстрації швидкості кровотоку в печінковій артерії та ворітній вені), кліренсу водню з полярографічним способом реєстрації Н2 (для визначення локального кровотоку в печінці), реографії у нашій модифікації [Цыбенко, Янчук и др., 1984] (для реєстрації змін кровонаповнення печінки), полярографічної реєстрації напруги кисню в тканинах (для визначення напруги О2 в печінці), стереотаксичного введення електродів у головний мозок (для подразнення структур гіпоталамуса і довгастого мозку), гістологічні (для уточнення локалізації в структурах мозку подразнюючих електродів та для аналізу морфологічної структури печінки), хірургічного та фармакологічного виключення іннервації печінки, моделювання експериментальної портальної гіпертензії.

Наукова новизна одержаних результатів. Отримані в роботі результати та їх інтерпретація мають фундаментальне теоретичне значення, оскільки з’ясування нейро-гуморальних механізмів регуляції діяльності такого

поліфункціонального і життєво необхідного органа, як печінка є одним із ключових питань сучасної фізіології.

Вперше досліджено участь різних структур гіпоталамуса у регуляції постачання кисню до печінки та споживання нею О2; встановлено, що гіпоталамус зумовлює специфічний і диференційований вплив на вищезгадані функції органа. Проведена кількісна оцінка дії різних рівнів ЦНС (гіпоталамічного і бульбарного) на дихання печінки та вперше показано, що гіпоталамус справляє на нього більш виражений вплив, ніж довгастий мозок.

Встановлено, що в судинах печінки щільність і активність -адренорецепторів переважає над такими -адренорецепторів, тоді як в гепатоцитах навпаки – щільність та активність -адренорецепторів істотно перевищує щільність і активність -адренорецепторів.

Встановлено специфічний і диференційований вплив гормонів гіпофіза (вазопресину, окситоцину, кортикотропіну, тиреотропіну та соматотропіну) на кровопостачання і дихання печінки.

Вперше вивчено зміни кровообігу та кисневого балансу печінки впродовж тривалої дії пептидних гормонів шлунково-кишкового тракту. Отримані дані дозволили припустити участь саморегуляторних і рефлекторних механізмів в реакціях печінкової гемодинаміки на введення цих гормонів. Показана можливість різних шляхів корекції постачання функціональних елементів печінки киснем при зміні його споживання під впливом досліджених поліпептидів ШКТ.

Встановлено, що між інтенсивністю тканинного дихання печінки та тривалістю змін загального печінкового кровотоку при дії майже всіх досліджених гуморальних факторів існує прямий взаємозв’язок.

Вперше показано, що хронічне подразнення гіпоталамуса може призводити до розвитку внутрішньопечінкової форми портальної гіпертензії.

Принциповими особливостями проведеного дослідження є системний підхід; комплексна одночасна реєстрація параметрів кровообігу та кисневого балансу печінки в експериментах in vivo; використання переважної більшості досліджених гуморальних факторів у дозах, що не виходять за межі фізіологічної концентрації даних речовин у крові; проведення хронічних дослідів за умов максимально наближених до нормальних.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані дані розширюють і поглиблюють знання про нейро-гуморальні механізми регуляції кровообігу і кисневого гомеостазу печінки. На основі отриманих експериментальних результатів запропонована принципово нова концепція про координуючу і провідну роль гіпоталамуса у нейро-гуморальній регуляції кровопостачання і дихання печінки: завдяки диференційованим впливам на функціональні елементи залози він змінює нервовим шляхом (терміново), або ж із залученням гормонів (впродовж тривалого часу) її кисневий баланс і кровопостачання під час реалізації гомеостатичних і поведінкових реакцій організму.

Досліджено вплив гіпоталамуса, довгастого мозку та гуморальних факторів (гормонів гіпофіза, наднирників, ШКТ та ін.) на кровопостачання і тканинне дихання нормальної та патологічно зміненої печінки. Показано, що хронічна гіперактивність гіпоталамуса може призводити до розвитку портальної гіпертензії. Розроблено спосіб фармакотерапії портальної гіпертензії, що призводить до нормалізації ворітного тиску та поступового відновлення морфологічної структури печінки. У процесі роботи над дисертацією були розроблені нові методи досліджень, зокрема спосіб прижиттєвого визначення об’єму крові в органах та пристрій для фіксації катетерів, які захищені авторськими свідоцтвами на винахід і патентом. Отримані дані можуть викликати особливий інтерес у спеціалістів з фізіології людини і тварин, патологічної фізіології та у клініцистів.

Основні теоретичні положення роботи використовуються в лекційному матеріалі, а методичні та експериментальні розробки в практичних заняттях та при виконанні курсових і дипломних робіт студентами Київського національного та Черкаського університетів.

Особистий внесок здобувача. Власний доробок автора полягає у визначенні мети і задач роботи, проведенні експериментальних досліджень і аналізу отриманих результатів, їх інтерпретації та теоретичному узагальненні, у формулюванні основних положень і висновків. В дисертації не використані ідеї чи розробки, які належали б співавторам опублікованих наукових праць.

Матеріали кандидатської дисертації П.І.Янчука не відображені в тексті його докторської дисертації.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень, що увійшли до цієї роботи були представлені на: ІІІ і ІV Всесоюзних симпозиумах “Венозное кровообращение и лимфообращение” (Таллін, 1985; Алма-Ата, 1989); ХІІ, ХІІІ, ХІV і ХVІ з’їздах Українського фізіологічного товариства (Львів, 1986; Харків, 1990; Київ, 1994; Вінниця, 2002); Всесоюзній конф. по фізіології та патології кортико-вісцеральних взаємовідносин (Ленінград, 1986); ХІV і ХV Всесоюзних конференціях “Физиология пищеварения и всасывания” (Тернопіль-Львів, 1986; Краснодар, 1990); IV Всесоюзній конф. по фізіології вегетативної нервової системи (Єреван, 1986); XV з’їзді Всесоюзного фізіологічного товариства ім. І.П.Павлова (Кишинів, 1987); ІV з’їзді ендокринологів Української РСР (Львів, 1987); ІІІ Всесоюзному з’їзді ендокринологів (Ташкент, 1989); ІІ з’їзді гастроентерологів УРСР (Дніпропетровськ, 1989); Всесоюзному симп. “Центральная регуляция кровообращения” (Ростов-на-Дону, 1991); конф. Науково-медичного товариства патофізіологів України (Дніпропетровськ, 1992); Міжнародних симпозиумах по іннервації печінки (Мацуяма, Японія, 1995; Фрайбург, Німеччина, 1997); І і ІІ конгресах гастроентерологів України (Дніпропетровськ, 1995; Одеса, 2000); ХІ Міжнародному конгресі із захворювань печінки (Базель, Швейцарія, 1999); Всеукраїнській науковій конференції “Актуальні проблеми гастроентерології” (Київ, 2001);

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 54 наукові праці, з них 18 статтей у фахових виданнях і 2 винаходи, які підтверджені авторським свідоцтвом та патентом.

Обсяг і структура дисертації. Робота викладена на 378 сторінках друкованого тексту і включає вступ, огляд літератури, розділ матеріали та методи дослідження, 3 розділи власних досліджень, обговорення отриманих результатів, висновки та список використаних джерел з 490 наіменувань, з яких кирилицею - 184, латиницею - 306. Робота ілюстрована 67 таблицями та 63 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи досліджень

Дослідження проведені за умов гострого та хронічного експерименту на 168 собаках, 192 білих лабораторних щурах і 24 кролях. Наркотизували тварин шляхом внутрішньовенного (в/в) або внутрішньоочеревинного (в/оч) введення: собакам - нембуталу (35 мг/кг), кролям - гексеналу (20-30 мг/кг) або тіопенталу натрію (30-35 мг/кг), щурам - уретану (1 г/кг), або тіопенталу натрію (80 мг/кг) чи нембуталу (35–40 мг/кг).

Введення подразнюючих електродів у досліджувані структури головного мозку собакам і щурам здійснювали за допомогою стереотаксичнх апаратів СЕЖ-2 і СЕЖ-3 відповідно та атласів мозку цих тварин [Lim е.а., 1960] і [De Groot, 1959]. Мозок подразнювали імпульсним струмом прямокутної форми від електростимулятора ЕСЛ-2. Параметри подразнюючого струму: частота – 50 імп/с, тривалість імпульсів 2 мс, сила струму – 20-200 мкА, тривалість подразнення 20-60 с, інколи декілька хвилин. При хронічній стимуляції гіпоталамуса у щурів сила струму становила 20–75мкА, а тривало подразнення по 1 хв через кожні 5 хв протягом 3 годин на день впродовж місяця. Після закінчення дослідів на зрізах мозку уточнювали локалізіцію електродів. Нервове сплетення навколо печінкової артерії подразнювали електричним струмом 10-14 імп/с, 2 мс, 75-300 мкА, а блукаючі нерви на шийному та піддіафрагмальному рівнях струмом 20-25 імп/с, 2 мс, 30-120 мкА, впродовж 30-60 с і довше.

Тиск крові в сонній або стегновій артерії, а також у ворітній та задній порожнистій венах реєстрували электроманометром ЕМТ-31, швидкість кровотоку в печінковій артерії та ворітній вені - електромагнітним флоуметром РКЭ-2. Локальний кровотік (ЛК) в печінці визначали методом кліренсу водню, використовуючи полярографічний спосіб реєстрації Н2 в печінці при його інгаляції з повітрям [Young, 1980] або з електрохімічною генерацією водню [Москаленко и др., 1974], за допомогою полярографа LP-9. Зміни кровонаповнення печінки реєстрували реографічним методом у нашій модифікації [Цыбенко, Янчук и др., 1984] за допомогою реографа РГ-4-01 і співвідносили до об’єму крові в печінці, який визначали після закінчення досліду. Судинний опір у досліджуваних кровоносних руслах розраховували за відношенням різниці тисків на вході та виході з даного судинного русла до об’ємного кровотоку в ньому.

У хронічних експериментах використовували розроблений нами спосіб прижиттєвого визначення вмісту крові в органах тварин, суть якого полягає в тому, що у попередній серії гострих дослідів рєєстрували електричний опір ділянки печінки між накладеними на неї електродами за допомогою системи реограф-мілівольтметр та знаходили питомий опір досліджуваного органа. Після закінчення досліду визначали вміст крові в печінці. На підставі даної серії дослідів був побудований графік залежності питомого опору печінки від його кровонаповнення. У хронічних дослідах у тварин вимірювали лише електричний опір ділянки печінки та відстань між рєєструючими електродами, на підставі чого розраховували питомий опір органа, а його кровонаповнення визначали за графіком залежності цих показників, отриманому в попередніх дослідах.

Напругу кисню в печінці реєстрували полярографом LP-9. Швидкість споживання кисню печінкою визначали за кривою падіння рО2 в органі під час асфіксії тварини або оклюзії аферентних судин печінки [Цыбенко и др., 1988]. Всі показники записували на реєстраторі Н-145 або Н071.6М.

У дослідженнях використовували препарати, які вводили у ворітну вену в дозах: аргінін-вазопресин ("Serva", Німеччина) - 300 нг/кг; окситоцин ("Richter", Угорщина) - 20 нг/кг; пентагастрин і кортикотропін - 5 мкг/кг, тиреотропін і соматотропін - 400 і 500 нг/кг відповідно ("Sanitas", Литва); вазоактивний інтестинальний пептид ("Peninsula", Канада) - 100 нг/кг; холецистокінін і секретин ("Boots", Англія) - 166 і 32 нг/кг; субстанція Р (НВО "Вектор", Новосибірськ) - 10 нг/кг; ангіотензин-амід ("Эксперим. завод ИОС ", Литва) - 100 нг/кг; аденозин ("Reanal", Угорщина) - 1-2 мг/кг; фентоламін ("Гугужес пирмойи", Литва) - 0,5-1 мг/кг; пропранолол ("Germed", Німеччина) - 0,05 - 0,1 мг/кг; атропін і дитилін ("Воронежский химфармзавод", Росія) 0,2 і 5 мг/кг; ацетилхолін (ФО "Мосмедпрепараты", Москва) - 0,1 мкг/кг; адреналін, норадреналін та ізадрин (ВАТ "Здоров’я", Харків) - 0,5-1 мкг/кг; празосин, йохімбін, атенолол і клофелін (ВАТ "Монфарм", Харків) - 0,1, 0,2, 2 мг/кг і 1 мкг/кг відповідно; нітропрусид натрію ("Pharmachim", Болгарія) - 0,2 мг/кг; дибазол - 0,5-1 мг/кг і папаверину гідрохлорид - 2 мг/кг ("Мосхимфармпрепараты", Москва); кофеїн ("Челябинский химфармзавод", Росія) - 20 мг/кг; еуфілін (ВХФО "Дарниця", Київ) - 2-5 мг/кг; ізобарин ("Плива", Югославія) - 0,1-0,3 мг/кг.

Хірургічне виключення парасимпатичної іннервації печінки здійснювали шляхом ваготомії на шийному або піддіафрагмальному рівнях. Часткову десимпатизацію печінки здійснювали, перерізаючи нервове сплетення навколо печінкової артерії. З метою з’ясування шляхів впливу кортикотропіну та тиреотропіну на кровообіг і тканинне дихання в печінці виконували операції екстирпації наднирників та щитовидної залози.

Моделі портальної гіпертензії (ПГ) у щурів отримували: нітрозоамінову -шляхом триразового в/оч введення 0,5%-го розчину N-нітрозодиметиламіну (2-3 мг/100г) з інтервалом в один тиждень [Shibayama, 1991]; натрій-йодну модель - двома способами: шляхом внутрішньопортального введення 10,8% водного розчину NaJ (0,5 мл/100г) Мансурова [1981] та шляхом внутрішньоректального введення 12% водного розчину NaJ (0,5 мл/100г) за нашим способом; CCl4-модель - шляхом семикратного введення через кожні 2-3 дні під шкіру щурів 50% олійного розчину CCl4 (0,15 мл/100г) [Тараховский, 1991]. Експериментальну ПГ у собак викликали за методикою [Мансуров, 1981] у нашій модифікації шляхом одноразового введення 10% розчину NaJ (0,75 мл/кг) через попередньо вживлений у ворітну вену катетер, протилежний кінець якого за допомогою зконструйованого нами пристрою для фіксації катетерів виводився на поверхню тіла. При статистичній обробці результатів досліджень використовували методи парних та групових порівнянь, а також кореляційний аналіз з визначенням вірогідності відмінностей за t-критерієм Ст’юдента.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Участь різних рівнів центральної нервової системи у регуляції дихання печінки. Середні вихідні значення досліджуваних показників у піддослідних собак були такі: напруга кисню у паренхімі печінки (рО2) – 29,1±1,6 мм рт.ст., коефіцієнти споживання кисню печінкою: у нормоксичній фазі (К1) – 13,2±0,9 мс-1 і в гіпоксичній фазі (К2) – 7,1±0,8 мс-1, артеріальний тиск (АТ) - 131,4±4,2 мм рт.ст., тиск у ворітній вені (Твв) – 7,5±0,2 мм рт.ст., тиск у задній порожнистій вені (Тпв) – 2,4±0,2 мм рт.ст., кровотік у печінковій артерії (Кпа) і ворітній вені (Квв) – 22,3±1,5 і 97,8±3,4 мл/хв*100г відповідно, кровонаповнення печінки (КНП) - 27,4±0,6 мл/100г, судинний опір: черевних судин (Очс) – 0,371±0,014 мм/мл*хв, басейну печінкової артерії (Опа) – 5,65±0,42 мм/мл*хв*100г, внутрішньопечінкових ворітних судин (Овв) – 0,051±0,004 мм/мл*хв*100г.

Зміни напруги кисню в печінці та споживання нею О2 при подразненні різних структур гіпоталамуса. Електростимуляція гіпоталамуса призводила до істотних змін кисневого балансу печінки. При подразненні латерального та вентромедіального гіпоталамічних ядер переважно спостерігалось зниження рівня рО2 (у 9 випадках з 13 та у 10 з 18 відповідно), на 19-30%, а в інших випадках їх подразнення - підвищення показника на 20-29% (р<0,05) (рис.1А, 2). Активація супраоптичного ядра у більшості випадків (10:6) зумовлювала зростання даного показника на 23% (р<0,05), а в інших випадках його зменшення на 22% (р<0,01). У всіх випадках стимуляції медіального мамілярного ядра та симпатогальмівної зони спостерігалось лише зниження рівня рО2 в печінці: на 21% (р<0,001) та на 10% (р>0,05) відповідно. Найбільш істотне зростання показника (на 29%; р<0,05) зумовлювало подразнення латерального гіпоталамічного ядра, а найсуттєвіше його зменшення (на 30%; р<0,01) – стимуляція вентромедіального ядра.

Рис. 1. Зміни (у % до вихідного рівня) напруги кисню в печінці (А) та споживання нею кисню (Б) при подразненні симпатогальмівної зони (1), супраоптичного (2), латерального гіпоталамічного (3), вентромедіального (4) і медіального мамілярного (5) ядер.

* - p<0,05; ** - p<0,01; *** - p<0,001.

Подразнення більшості досліджуваних структур гіпоталамуса зумовлювало поряд зі зрушеннями рівня рО2 в печінці також зміни її кровообігу (рис.2). Тиск у судинах печінки під час електростимуляції гіпоталамуса, як правило, підвищувався у залежності від місця подразнення на 14-62% (р<0,05). Тільки при стимуляції симпатогальмівної зони АТ завжди знижувався, в середньому на 15%, але Твв і Тпв могли при цьому підвищуватись. Типовою реакцією ворітного кровотоку, що спостерігалась при подразненні вентромедіального, медіального мамілярного і супраоптичного ядер, було його зменшення на 28-53% (р<0,05). Збільшення Квв, як правило, виникало у відповідь на стимуляцію латерального гіпоталамічного ядра і симпатогальмівної зони (+20-50%; р<0,01). Зміни

Рис. 2. Зміни показників кисневого балансу і кровообігу печінки при подразненні симпатогальмівної зони (А), латерального гіпоталамічного (Б), супраоптичного (В), вентромедіального (Г) і медіального мамілярного (Д) ядер.

ворітного кровотоку відбувались внаслідок зростання або зниження опору судин черевних органів відповідно. Кровотік у печінковій артерії при подразненні структур переднього гіпоталамуса (симпатогальмівна зона, супраоптичне ядро) збільшувався на 41% (р<0,01) або зменшувався на 21% (р<0,05) головним чином пасивно - завдяки змінам АТ. Подразнення середнього і заднього гіпоталамуса (вентромедіальне, латеральне гіпоталамічне і медіальне мамілярне ядра) змінювало Кпа незалежно від зрушень АТ, причому переважним типом реакції було зменшення кровотоку в печінковій артерії на 20-42% (р<0,01) внаслідок підвищення її опору. Опір судин черевних органів і ворітного русла печінки у відповідь на стимуляцію гіпоталамуса зростав у більшій мірі, ніж опір внутрішньопечінкових артеріальних судин. При подразненні супраоптичного, вентромедіального і медіального мамілярного ядер Овв і Очс збільшувались у 1,5-3,5 рази. Зменшення опору цих судинних русел виникало при подразненні симпатогальмівної зони і латерального гіпоталамічного ядра, але амплітуда реакцій не перевищувала 28% (р<0,05).

Поряд із різнонаправленими змінами тиску і кровотоку в судинах печінки при подразненні структур гіпоталамуса спостерігалось лише зменшення кровонаповнення печінки на 14-33% (р<0,05). Найсуттєвіші зміни тонусу внутрішньопечінкових ємнісних судин зумовлювала стимуляція вентромедіального ядра.

Зміни напруги кисню в печінці, зумовлені подразненням різних структур гіпоталамуса, поєднувались з різними реакціями кровотоку в печінковій артерії та ворітній вені. Співставлення реакцій рО2 і Квв виявило у більшості випадків різнонаправлені їх зрушення. Однакове спрямування вони мали лише у третині випадків, до того ж переважно при стимуляції вентромедіального та медіального мамілярного ядер. При співставленні змін рО2 і Кпа, як правило, спостерігались однонаправлені реакції. Разом з тим, під час стимуляції вентромедіального ядра у 7 випадках із 16 зміни цих показників мали протилежне спрямування. Ці факти свідчать про складні взаємовідносини, що виникають між двома шляхами постачання кисню до печінки при активації центральних нервових структур, а також про те, що під час подразнення гіпоталамуса напруга кисню в печінці може змінюватись незалежно від її кровопостачання.

Кореляційний аналіз показав, що при електростимуляції вентромедіального і медіального мамілярного ядер статистично вірогідна залежність між змінами рО2 та показників печінкового кровообігу відсутня. При подразненні структур переднього і латерального гіпоталамуса зрушення рО2 в печінці корелюють із змінами Кпа. Найбільш чіткою ця залежність була при стимуляції супраоптичного ядра. Коефіцієнти кореляції для реакцій на подразнення симпатогальмівної зони r=0,645 (р<0,05), супраоптичного ядра r=0,934 (р<0,001) і латерального гіпоталамічного ядра r=0,771 (р<0,001). Статистично вірогідною була також кореляційна залежність між реакціями рО2 і Опа, а при подразненні двох останніх структур – також між змінами рО2 і ворітного та загального печінкового кровотоків. Це свідчить про те, що різні структури гіпоталамуса справляють диференційований вплив на кровопостачання печінки та її кисневий баланс, а, отже, можуть змінювати споживання кисню залозою.

Подразенння гіпоталамічних структур неоднозначно впливало на інтенсивність тканинного дихання в печінці. При електростимуляції вентромедіального і медіального мамілярного ядер спостерігалось збільшення коефіцієнтів споживання кисню печінкою: К1 – на 26% і 29% (р<0,01), К2 – на 25% і 27% (р<0,05) відповідно (рис.1Б, 2). Подразнення симпатогальмівної зони зменшувало К1 на 21% (р<0,01) і не впливало на К2. Стимуляція супраоптичного і латерального гіпоталамічного ядер не впливала на дихання печінки.

Співставивши зміни коефіцієнтів споживання кисню печінкою із реакціями показників печінкового кровообігу, ми майже у всіх випадках подразнення гіпоталамічних структур не виявили вірогідної залежності між ними. Лише при стимуляції симпатогальмівної зони спостерігалась слабка, але статистично достовірна пряма залежність між К1 і Кпа (r=0,582; р<0,05). Поряд з цим, було встановлено обернений кореляційний взаємозв’язок між змінами коефіцієнтів споживання кисню печінкою та рівня рО2 в ній під час електростимуляції вентромедіального і медіального мамілярного ядер та симпатогальмівної зони. Коефіцієнти кореляції для пар К1 – рО2 (r1) і К2 – рО2 (r2) становили відповідно для реакцій на подразнення: вентромедіального ядра - r1=-0,735 (р<0,01), r2=-0,692 (р<0,01), медіального мамілярного ядра - r1=-0,807 (р<0,001), r2=-0,743 (р<0,01) і симпатогальмівної зони - r1=-0,598 (р<0,05), r2=-0,112 (р>0,05).

Ці результати вказують на те, що зміни дихання в печінці, які зумовлені подразненням переважної більшості структур гіпоталамуса, майже не мають взаємозв’язку із виникаючими при цьому зрушеннями кровопостачання органа. І тільки при стимуляції симпатогальмівної зони спостерігається взаємозв’язок: поряд із пасивним зменшенням притоку артеріальної крові до печінки внаслідок зниження системного АТ відбувається пригнічення споживання кисню в ній. Разом з тим, зміщення рівня рО2 в печінці при подразненні симпатогальмівної зони і особливо медіальних структур середнього і заднього гіпоталамуса чітко пов’язане з інтенсивністю тканинного дихання в органі.

У зв’язку з тим, що використаний у даній роботі методичний підхід з тимчасовим перетисканням магістральних судин печінки і припиненням в них кровотоку унеможливлює надходження до її судинного русла при оклюзії та одночасному подразненні нервових структур будь-яких гуморальних факторів, то зміни швидкості споживання О2, що спостерігаються, можна повністю віднести на рахунок нейрогенних впливів.

Блокада -адренорецепторів печінки пропранололом пригнічувала на 80-95% (р<0,001), або повністю усувала активуючий вплив вентромедіального і медіального мамілярного ядер на споживання кисню в печінці, але вірогідно не змінювала коефіцієнти К1 і К2 у випадку їх зменшення при стимуляції симпатогальмівної зони. Блокада -адренорецепторів фентоламіном усувала пригнічуючу дію симпатогальмівної зони на дихання печінки, але не впливала на перебіг реакцій збільшення споживання кисню, зумовлених подразненням вентромедіального та медіального мамілярного ядер. Блокування М-холінорецепторів атропіном і Н-холінорецепторів дитиліном не змінювало реакції окислювального метаболізму в печінці, зумовлені подразненням всіх досліджуваних структур гіпоталамуса. Отже, активуючий вплив гіпоталамуса на дихання в печінці здійснюється через -адренорецептори гепатоцитів, а пригнічуюча його дія - через їх -адренорецептори. Впливи гіпоталамуса на внутрішньопечінкові судини здійснюються, як це було показано нами раніше Цибенко, Янчук, 1985, через їх -адренорецептори.

Зміни кисневого балансу печінки під час подразнення структур довгастого мозку. При електростимуляції структур довгастого мозку поряд із чітко вираженими реакціями системного АТ: підвищенням на 46%, або зниженням на 29% (р<0,01), відбувались менш суттєві зміни показників кровообігу в печінці (23%; р<0,05) та слабкі (8%) і невірогідні - рівня рО2 в ній (рис.3). Зміни коефіцієнта споживання О2 печінкою К1 були відносно невеликі за амплітудою, але більше ніж у половині випадків статистично значимі (р<0,05), тоді як К2 змінювався слабко і невірогідно. Збільшення К1 було зареєстровано у 34 випадках із 53 при подразненні всіх досліджуваних бульбарних структур, але вірогідним воно було лише у відповідь на стимуляцію латерального ретикулярного ядра (+14%) і ядра солітарного тракту (+16%). Вірогідне зменшення К1 на 15% спостерігалось при подразненні лише вентрального ретикулярного ядра. Не виявлена кореляційна залежність коефіцієнтів споживання кисню печінкою з жодним із показників печінкової гемодинаміки.

Завдяки фармакологічному аналізу встановлено, що активуюча дія структур довгастого мозку, як і гіпоталамуса, на дихання печінки реалізується через -адренорецептори, а пригнічуюча - через -адренорецептори. Порівняння впливу двох досліджених рівнів ЦНС на дихання печінки показало, що подразнення гіпоталамуса призводить до більш суттєвих (у 1,7-3 рази) його змін, ніж стимуляція довгастого мозку, хоча зміни системного АТ були за амплітудою в обох випадках майже однакові. Раніше нами був встановлений більш сильний (у 1,5-3 рази) контроль з боку гіпоталамуса показників печінкового кровообігу, порівняно з таким довгастого мозку [Янчук, Цибенко, 1985].

Вплив подразнення нервів печінки на її дихання. Електричне подразнення переднього нервового сплетення печінки, у складі якого проходить основна маса симпатичних нервових волокон, практично не змінюючи АТ і Квв, призводило до звуження судин залози, внаслідок чого зменшувались КНП на 45% і Кпа на 61% та зростали її Опа на 265%, Твв на

Рис. 3. Зміни показників кисневого балансу і кровообігу печінки при стамуляції ретикулярних ядер довгастого мозку: гігантоклітинного (А), вентрального (Б), латерального (В) та ядра солітарного тракту (Г).

68% і Овв на 127%. Зазначені зміни мали високий ступінь вірогідності - р<0,001. Одночасно зі змінами кровообігу в печінці спостерігались і зрушення рівня рО2 в її паренхімі. У більшості випадків (21 із 31) він зростав на 19%, а в інших – зменшувався на 49% (р<0,01).

Співставивши реакції рО2 і Кпа, ми виявили в більшості випадків протилежноспрямовані їх зміни і лише у третині випадків реакції цих показників були одного спрямування. Кореляційний аналіз виявив статистично вірогідну залежність між цими показниками r=0,612; (р<0,05) при односпрямованих їх реакціях і не виявив ніякої залежності у випадку різноспрямованих реакцій. Не виявлена за цих обставин вірогідна залежність і між змінами рО2 та інших показників кровообігу в печінці.

Подразнення симпатичних нервів печінки (СНП) переважно (у 27 випадках із 38) знижувало споживання кисню гепатоцитами на 41%, а в інших дослідах збільшувало його на 60% (р<0,01). Пригнічення дихання в печінці супроводжувалось підвищенням рівня рО2 в ній на 19%, тоді як активація дихання - зниженням рО2 на 49%. Встановлений тісний взаємоз’язок між змінами напруги кисню в печінці та споживання нею О2 (r=0,826; р<0,001).

Фентоламін лише послаблював реакції пригнічення дихання в печінці на подразнення СНП і змінював на протилежні реакції активації дихання в органі, зумовлені цим чинником. Пропранолол усував стимулюючий ефект подразнення СНП на тканинне дихання в печінці, але не впливав на реакції пригнічення дихання. Використання обох адреноблокаторів у одному і тому ж досліді також не усувало метаболічних ефектів подразнення СНП. Отже, стимулюючий ефект подразнення СНП на дихання печінки реалізується через -адренорецептори, тоді як гальмівний ефект лише частково блокується антагоністами -адренорецепторів. Це дає підставу припустити, що існують якісь інші механізми симпатичного контролю функцій печінки. Не виключено, що в передачі сигналів через симпатичні нерви до гепатоцитів бере участь нейропептид Y, який було виявлено в симпатичних нервових волокнах [Ekblad, 1984] і який з’являється в печінці при їх подразненні [Toborsky, 1994]. На жаль нічого невідомо про вплив цього пептиду на метаболізм печінки.

Участь парасимпатичної іннервації у регуляції кровообігу печінки вивчали на кролях, у яких, на відміну від собак, парасимпатичні нервові волокна, що іннервують печінку, розташовані більш компактно, утворюючи нервове сплетення навколо нижньої частини стравоходу. У собак, як відомо, основна частина парасимпатичних нервових волокон вступає до печінки у складі дифузно розташованого у сполучній тканині, що оточує ворітну вену, заднього нервового сплетення. За таких обставин практично неможливо здійснити одночасне подразнення більшої частини парасимпатичних нервовових волокон печінки у собак.

Вихідні значення досліджуваних показників кровообігу у кролів були такі: АТ – 97,3±6,0 мм рт. ст., Твв – 5,7±0,3 мм рт. ст., КНП – 28,6±0,8 мл/100г. При подразненні блукаючих нервів на шиї поряд із суттєвим зниженням системного АТ (на 26%; р<0,05) спостерігалось слабке і статистично невірогідне зменшення Твв (на 14%) і КНП (на 9%). Подразнення блукаючих нервів на піддіафрагмальному рівні (нижче відгалуження серцевих гілочок від головного вагусного стовбура) не змінювало жодного із досліджуваних показників як системного, так і печінкового кровообігу. Ці факти свідчать про відсутність помітного впливу парасимпатичної іннервації печінки на її кровообіг. Слабкі зміни ворітного тиску і кровонаповнення печінки, які спостерігались під час електростимуляції блукаючих нервів на шийному рівні, відбувались пасивно внаслідок уповільнення роботи серця і, як наслідок, зниження АТ.

Внутрішньопортальне введення собакам класичного холіноміметика ацетилхоліну зумовлювало підвищення Твв на 36% внаслідок зростання опору ворітних судин печінки, а також збільшення Квв і Кпа на 60% і 19%, відповідно (р<0,05), завдяки зниженню опору артеріальних судин черевних органів, у тому числі й печінки. АТ знижувався на 47% (р<0,01). Це свідчить про те, що, на відміну від судинорозширювального впливу ацетилхоліну на артеріальні судини організму, у ворітних судинах печінки він діє як вазоконстриктор.

Блокатор М-холінорецепторів атропін повністю усував реакції зниження системного АТ, зумовлені розширенням артеріальних судин організму у відповідь на АХ, і лише частково (на 18%), і до того ж невірогідно, усував реакції підвищення Твв. Зовсім не впливав на останні реакції блокатор Н-холінорецепторів дитилін. Це дає нам підставу припустити, що або в судинах ворітного русла печінки наявні холінорецептори невідомого поки що підтипу, активація яких на відміну від відомих підтипів холінорецепторів призводить до вазоконстрикції, або ж ворітні судини не мають холінорецепторів взагалі, а судинозвужувальний ефект АХ здійснюється за участю інших механізмів - безрецепторних, або, скажімо, через адренорецептори. Тим більше, що такі відомості в літературі є Reilly, 1982. У такому разі лишається відкритим питання щодо механізму вазоконстрикторної дії ацетилхоліну на ворітні судини. У даній роботі ми не переймались подальшою розробкою цього питання, оскільки це не входило в її задачі.

Зміни кровообігу і дихання печінки під впливом гуморальних факторів. Центральна нервова регуляція функцій організму здійснюється у тісному взаємозв’язку з ендокринною системою. Об’єднуючи їх у загальну нейроендокринну систему, гіпоталамус координує нервові та гормональні механізми регуляції функцій внутрішніх органів, у тому числі і печінки. Гуморальний шлях здійснення цих механізмів пролягає через гіпофіз, який як структурно, так і функціонально тісно зв’язаний з гіпоталамусом.

Вплив гормонів гіпофіза на гемодинаміку та кисневий баланс печінки. Ми дослідили вплив гормонів нейрогіпофіза (вазопресину і окситоцину) та аденогіпофіза (кортикотропіну, соматотропіну і тиреотропіну) на кровообіг і дихання печінки.

Вазопресин (ВП), який вводили внутрішньопортально (в/п) зумовлював тривалі реакції досліджуваних показників кровообігу і дихання печінки. Спостерігалось істотне (на 34 %) і відносно тривале (до 12-25 хв) підвищення АТ, одночасно з яким зменшувався Квв на 21% внаслідок зростання Очс та знижувався Твв на 19% завдяки зменшенню Овв. Кпа змінювався двофазно: спочатку зменшувався на 29% внаслідок підвищення Опа, а потім (через 2-4 хв) збільшувався на 26% синхронно з підвищенням АТ. Перебіг реакцій зменшення КНП (на 15%) не співпадав у часі зі зрушеннями інших показників печінкового кровообігу. Всі зазначені зміни мали високий ступінь вірогідності (р<0,001). Тпв практично не змінювався. Ці дані вказують на те, що ВП звужує артеріальні судини черевних органів, у тому числі і печінки, завдяки чому відбувається зменшення кровотоку в печінковій артерії і у ворітній вені, а також частково зниження Твв. Короткочасність вазоконстрикторної реакції печінкової артерії на ВП, очевидно, зв’язана із саморегуляторним вислизанням її з-під звужуючого впливу гормону, яке виникає завжди у тому випадку, коли погіршується кровопостачання печінки. Відсутність залежності змін кровонаповнення печінки від зрушень артеріального і ворітного кровотоку в органі спонукає до думки, що депонування крові