Изучение механизма действия простагландинов конкурентных групп (простагландина Е2 и простагландина F2a) на течение артериальной гипертонии и регуляцию сердечно-сосудистой системы (клинико-эксперимента Рунихин, Александр Юрьевич

Введение к работе

Актуальность проблемы. Артериальная гипертония (АГ) является ведущим фактором, увеличивающим распространённость болезней системы кровообращения. Это связано с высокой частотой встречаемости АГ (у 39,5% жителей России) [Чазова И.Е. и соавт., 2010], а также тем, что АГ повышает риск возникновения и ускоряет прогрессирование атеросклероза, метаболического синдрома, сахарного диабета 2 типа [Гогин Е.Е., 2010, Кобалава Ж.Д. и соавт., 2008, Оганов Р.Г. и соавт., 2007]. Таким образом, государственное значение борьбы с АГ не подлежит сомнению.

Внедрение Федеральной программы «Профилактика и лечение артериальной гипертонии в РФ» повысило эффективность лечения АГ и снизило риск возникновения ишемического инсульта [Ощепкова Е.В., 2007]. Тем не менее, частота атеротромботических осложнений АГ пока остаётся высокой [Оганов Р.Г. и соавт., 2007, Ощепкова Е.В., 2009, Чазов Е.И., 2008]. В целом это свидетельствует о недостаточно эффективном лечении АГ [Оганов Р.Г., 2008].

Отдельной проблемой является резистентность некоторых пациентов с АГ к комбинированной гипотензивной терапии, состоящей из 3-4 основных антигипертензивных препаратов с различным механизмом действия. В разных странах у 11%-19% больных АГ формируется рефрактерная форма системной гипертензии [Calholm D.A., 2004, Chobanian A.V. et al., 2003, Mancia G. et al., 2007]. Проблема рефрактерности пациентов с АГ к проводимому лечению является актуальной. Об этом свидетельствует расширение арсенала препаратов, предназначенных для контроля АД. В дополнение к основным антигипертензивным препаратам в последние годы созданы прямые ингибиторы ренина, блокаторы эндотелиновых рецепторов, ингибиторы фосфодиэстеразы, разработаны новые инструментальные подходы к лечению АГ (электроимпульсная стимуляция блуждающего нерва) [Чазова И.Е. и соавт., 2008]. Разработаны методы лечения рефрактерной и злокачественной АГ (ЗАГ) с использованием простагландина Е₂ (ПГЕ₂) [Арабидзе Г.Г. и соавт., 1997, Джусипов А.К. и соавт., 1991, Некрасова А.А. и соавт., 1986]. ПГЕ₂ обладает выраженным гипотензивным эффектом и большим спектром дополнительных качеств – антиоксидантными свойствами, антиагрегационным действием, благоприятным влиянием на эндокринную функцию почек, антипролиферативным воздействием на гладкомышечные клетки (ГМК) сосудов [Алфёров А.В. и соавт., 2004, Kern M.J., 2008].

Несмотря на накопленный позитивный опыт применения ПГЕ₂ у больных гипертонической болезнью (ГБ), механизмы антигипертензивного действия и механизмы его благоприятного влияния на течение АГ во многом остаются невыясненными. В предшествующих клинических исследованиях не удалось раскрыть механизм устойчивого гипотензивного действия ПГЕ₂, что связано с проведением инфузий ПГЕ₂ на фоне комбинированного лечения 3-4 антигипертензивными препаратами. Сопутствующая терапия не позволила оценить механизм действия ПГЕ₂ и отличить его эффект от действия других препаратов. Уточнить многие аспекты механизма действия ПГЕ₂ позволяют экспериментальные исследования, так как они дают возможность применить ПГЕ₂ без фоновой терапии другими препаратами.

Не до конца изучены эффекты действия естественного физиологического антагониста ПГЕ₂, которым является простагландин F₂ (ПГF₂). Более полное понимание механизмов действия ПГF₂ при АГ необходимо в связи с тем, что одним из путей влияния ПГЕ₂ на систему кровообращения является нейтрализация кардиоваскулярных эффектов эндогенного ПГF₂. Оценить влияние прессорного ПГF₂ на течение первичной АГ можно только на спонтанно гипертензивных животных.

Для понимания механизма действия ПГЕ₂ на клеточном уровне необходимо оценить влияние этого простагландина на функцию тромбоцитов и ₂-адренорецептор-зависимый аденилатциклазный комплекс (₂-АРЗАЦ) клеток. ₂-АРЗАЦ является универсальной эффекторной системой практически всех клеток организма; на него воздействует большинство биологически активных веществ.

Разносторонняя оценка физиологических эффектов простагландинов конкурентных групп (Е и F) и изучение нарушений биосинтеза этих простагландинов при АГ позволит осветить потенциальную роль эндогенных ПГЕ₂ и ПГF₂ в патогенезе системной гипертензии. Это также является актуальной задачей, так как многие аспекты патогенеза АГ остаются недостаточно изученными.

Цель исследования: раскрыть механизмы действия простагландина Е₂ и простагландина F₂ на состояние сердечно-сосудистой системы, изучить влияние этих простагландинов на течение артериальной гипертонии у человека и лабораторных животных, оценить значение нарушений биосинтеза эндогенных простагландинов в патогенезе артериальной гипертонии.

Задачи исследования:

1. Изучить влияние простагландина Е₂ (ПГЕ₂) на показатели системной и внутрисердечной гемодинамики у нормотензивных животных (уровень системного АД, сократительную способность миокарда левого желудочка и функцию диастолического расслабления сердечной мышцы). Исследовать механизмы влияния ПГЕ₂ на холинергическую регуляцию сердечной деятельности.

2. Изучить влияние курса пролонгированных внутривенных инфузий ПГЕ₂ на течение артериальной гипертонии (АГ) у спонтанно гипертензивных крыс на основе динамической оценки уровня АД в течение 15 недель и морфологического состояния органов-мишеней (сердца, почек, головного мозга) через 2,5 недели после курсового применения ПГЕ₂.

3. Оценить влияние курса пролонгированных внутривенных инфузий ПГЕ₂ на эндокринную функцию почек (экскрецию эндогенных ПГЕ₂ и ПГF₂), а также на выраженность депрессорного и прессорного компонентов барорефлекторной регуляции АД у спонтанно гипертензивных крыс.

4. Оценить гемодинамический эффект ПГЕ₂ у нормотензивных крыс и спонтанно гипертензивных крыс при внутриаортальном болюсном введении этого простагландина в возрастающих дозах.

5. Изучить влияние курса пролонгированных внутривенных инфузий простагландина F₂ (ПГF₂) на течение АГ у спонтанно гипертензивных крыс на основе динамической оценки уровня АД в течение 15 недель и морфологического состояния органов-мишеней (сердца, почек, головного мозга) через 2,5 недели после курсового применения ПГF₂.

6. Оценить влияние курса пролонгированных внутривенных инфузий ПГF₂ на эндокринную функцию почек (экскрецию эндогенных ПГЕ₂ и ПГF₂), а также на выраженность депрессорного и прессорного компонентов барорефлекторной регуляции АД у спонтанно гипертензивных крыс.

7. Создать экспериментальную модель злокачественной формы течения спонтанной АГ при помощи проведения курса пролонгированных внутривенных инфузий ПГF₂ крысам с наследственно обусловленной АГ (спонтанно гипертензивным крысам линии Окамото-Аоки).

8. Оценить гемодинамический эффект ПГЕ₂ у пациентов с АГ при внутриаортальном болюсном введении этого простагландина в возрастающих дозах.

9. Изучить механизм устойчивого (пролонгированного) антигипертензивного действия курса внутривенных инфузий ПГЕ₂ на клеточном уровне путём оценки влияния этих инфузий на состояние ₂-адренорецептор-зависимого аденилатциклазного комплекса лимфоцитов у пациентов с тяжёлым течением гипертонической болезни.

10. Исследовать способность тромбоцитов к агрегации и её изменение после курса внутривенных инфузий ПГЕ₂ у больных с тяжёлым течением гипертонической болезни.

11. Оценить суточную экскрецию с мочой ПГЕ₂ и ПГF₂ при доброкачественной и злокачественной формах течения АГ у больных гипертонической болезнью и паренхиматозными заболеваниями почек.

Научная новизна

11. 1. Выявлен новый механизм регуляции кардиогемодинамики и системного АД простагландином Е₂ – он осуществляется посредством активации С-афферентных волокон вагуса и стимуляции бульбарного парасимпатического центра, что приводит к изменению вагосимпатического баланса в пользу усиления холинергических влияний на сердечно-сосудистую систему.

    2. Эксперименты на спонтанно гипертензивных крысах позволили впервые установить, что при генетически обусловленной АГ курс в/в пролонгированных инфузий ПГЕ₂ приводит к снижению системного АД на 10-12,5%, которое сохраняется не менее 15 недель; оно не связано с влиянием других антигипертензивных средств и сопровождается стойким улучшением кровоснабжения почек, головного мозга и миокарда.

    3. Впервые установлено, что у пациентов ГБ чувствительность артериального сосудистого русла к ПГЕ₂ выше, чем у нормотензивных крыс линии Вистар-Киото и спонтанно гипертензивных крыс линии Окамото-Аоки. Этот факт подтверждают достоверно более низкая пороговая доза ПГЕ₂ у больных ГБ и преобладание у них дозо-зависимого снижения АД в ответ на введение ПГЕ₂ в аорту в возрастающих дозах. У нормотензивных и гипертензивных крыс преобладала тахифилаксическая реакция АД на внутриаортальное введение ПГЕ₂ в возрастающих дозах.

    4. У больных со злокачественной АГ по сравнению со здоровыми людьми выявлено 8-кратное увеличение способности тромбоцитов к агрегации, индуцированной 0,1 мкМ АДФ; под влиянием курса инфузий ПГЕ₂ этот показатель уменьшился в 5 раз.

    5. Впервые установлено, что курс в/в пролонгированных инфузий ПГF₂ (по сравнению с инфузиями физиологического раствора) вызывает ускорение в 1,3-2 раза темпов прогрессирования генетически обусловленной гипертензии у крыс, что приводит к повышению системного АД на 11,4% через 15 недель после завершения инфузий ПГF₂ и сопровождается ишемией жизненно важных органов, формированием артериолонекроза, возникновением острых нарушений мозгового кровообращения и инфарктов сердечной мышцы.

    Практическая значимость

    Проведённое клинико-экспериментальное диссертационное исследование имеет практическое значение как для осуществления экспериментальных научных работ, так и для выполнения клинико-диагностической работы с пациентами, страдающими АГ. Впервые в экспериментальной практике разработаны метод пролонгированного инфузионного введения растворов ПГЕ₂ и ПГF₂ в венозное русло мелких животных (крыс), а также оригинальный метод регистрации системного АД в хронических опытах с помощью светооптического способа. Эти методы могут быть использованы для экспериментальной апробации новых лекарственных средств, которые требуют длительного инфузионного введения в сосудистое русло.

    По результатам диссертации разработан новый способ моделирования злокачественной АГ (ЗАГ), защищённый патентом на изобретение № 2266572. Для создания модели ЗАГ спонтанно гипертензивным крысам линии Окамото-Аоки проводят курс в/в пролонгированных инфузий ПГF₂. Созданная новая лабораторная модель ЗАГ может быть использована для экспериментальной разработки новых терапевтических подходов к лечению такой АГ.

    У пациентов с АГ 3 степени выявлены лабораторные критерии, свидетельствующие о высоком риске трансформации доброкачественной АГ в ЗАГ. У таких пациентов повышается суточная экскреция с мочой ПГF₂, а соотношение ПГF₂ и ПГЕ₂ (коэффициент F/E) в моче увеличивается более 2,3.

    Нами установлен факт неоднородности больных ГБ, протекающей с рефрактерной АГ. У 73% этих пациентов имеется снижение чувствительности ₂-АРЗАЦ лимфоцитов к действию катехоламинов, а курс инфузий ПГЕ₂ восстанавливает нормальную чувствительность ₂-АРЗАЦ клеток, что приводит к преодолению рефрактерности больных к лечению (коррегируемая рефрактерная АГ). У 27% больных исходное состояние ₂-АРЗАЦ лимфоцитов было нормальным, а курс инфузий ПГЕ₂ не оказывал устойчивого влияния на уровень АД и состояние ₂-АРЗАЦ клеток (некоррегируемая рефрактерная АГ). Способ диагностики некоррегируемой рефрактерной АГ защищён авторским свидетельством на изобретение № 1678368. Идентификация больных с некоррегируемой рефрактерной АГ необходима для проведения этим пациентам инструментальных методов лечения гипертензии (гемосорбция, плазмаферез, имплантация прибора для стимуляции блуждающего нерва и др.) [Арабидзе Г.Г. и соавт., 1997].

    Выполненные нами экспериментальные и клинические исследования позволяют расширить показания к применению курса в/в инфузий ПГЕ₂ при АГ. Применение ПГЕ₂ ранее было разрешено Фармакологическим комитетом СССР для лечения ГБ, рефрактерной к другим видам терапии (постановление от 12.06.87 г., протокол №12). Нами получены данные о способности курса инфузий ПГЕ₂ снижать риск формирования ЗАГ и нормализовать функциональную активность тромбоцитов. Исходя из этого, можно рекомендовать применение курса в/в инфузий ПГЕ₂ не только при рефрактерной АГ, но также для лечения пациентов с высоким риском трансформации доброкачественной АГ в ЗАГ и применять инфузии ПГЕ₂ не только для снижения АД, но и для подавления агрегации тромбоцитов. Использование ПГЕ₂ в качестве антитромботического средства может оказаться особенно востребованным у пациентов с неудовлетворительным эффектом антигипертензивных препаратов, так как в этом случае назначение аспирина (эталонного антиагреганта) противопоказано. Целесообразность применения курса в/в инфузий ПГЕ₂ для лечения пациентов с различными вариантами течения АГ закреплена патентом на изобретение «Способ лечения артериальной гипертонии» (патент на изобретение РФ №2418592 от 20.05.2011).

    Основные положения, выносимые на защиту

    1. ПГЕ₂ усиливает холинергический ответ на стимулы, активирующие парасимпатические реакции сердечно-сосудистой системы у кошек: внутрисердечно вводимый ПГЕ₂ потенцирует эффекты, наблюдаемые при электрической стимуляции блуждающего нерва, и повышает функциональную активность немиелинизированных волокон этого нерва.

    2. По данным гистологического исследования курс в/в пролонгированных инфузий ПГЕ₂ вызывает у спонтанно гипертензивных крыс стойкую дилатацию почечных, церебральных и коронарных резистивных артерий, которая выявлена через 2,5 недели после завершения инфузий ПГЕ₂ и приводит к формированию устойчивого гипотензивного эффекта.

    3. Одним из механизмов пролонгированного сосудорасширяющего и гипотензивного действия курса в/в инфузий ПГЕ₂ является 10-кратное увеличение чувствительности клеточных ₂-адренорецепторов к действию катехоламинов и повышение в 2,9 раза способности внутриклеточной аденилатциклазы к активации под влиянием катехоламинов и других стимуляторов.

    4. По данным гистологического исследования курс в/в пролонгированных инфузий ПГF₂ вызывает у спонтанно гипертензивных крыс стойкое спастическое сокращение почечных, церебральных и коронарных резистивных артерий, которое выявлено через 2,5 недели после завершения инфузий ПГF₂ и приводит к быстрому прогрессированию АГ.

    5. Одной из причин формирования злокачественной АГ у человека является дисбаланс биосинтеза эндогенных простагландинов, который проявляется в виде уменьшения продукции ПГЕ₂, увеличения образования ПГF₂ и резкого повышения величины соотношения ПГF₂ и ПГЕ₂ в суточной моче – коэффициент F/E увеличивается выше 2,3.

    6. Механизм влияния курса в/в инфузий ПГЕ₂ на течение первичной АГ обусловлен как стойким гипотензивным действием, так и некоторыми плейотропными эффектами ПГЕ₂. Благоприятное влияние курса в/в инфузий ПГЕ₂ на течение АГ реализуется с участием следующих механизмов его действия: стойкой вазодилатации; изменения баланса эндогенных почечных простагландинов в пользу преобладания ПГЕ₂ над ПГF₂; оптимизации барорефлекторной регуляции АД; усиления холинергических влияний на сердечно-сосудистую систему; ресенситизации ₂-АРЗАЦ клеток; нормализации способности тромбоцитов к агрегации; улучшения кровоснабжения жизненно важных органов (почек, головного мозга, сердечной мышцы).

    Внедрение результатов работы

    Сконструированные и созданные в процессе выполнения диссертации прибор для определения уровня системного АД у мелких лабораторных животных (крыс, мышей) в хронических опытах и оригинальное устройство для селективной и тотальной термоблокады А- и С-афферентных волокон блуждающего нерва применяются для проведения экспериментальных исследований в отделе экспериментальной хирургии НИИ фундаментальных и прикладных биомедицинских исследований, а также на кафедрах нормальной физиологии и фундаментальной и прикладной физиологии МБФ ГОУ ВПО РГМУ Минздравсоцразвития РФ.

    Разработанная новая экспериментальная модель злокачественной АГ (патент РФ №2266572 от 20.12.2005) используется в экспериментальных исследованиях, проводимых в отделе экспериментальной хирургии НИИ фундаментальных и прикладных биомедицинских исследований ГОУ ВПО РГМУ Минздравсоцразвития РФ.

    Готовится к внедрению в клиническую практику недавно разработанный новый способ лечения АГ с использованием ПГЕ₂ (патент РФ № 2418592 от 20.05.2011).

    Основные положения диссертационной работы используются в педагогической практике и научно-исследовательской работе кафедры фундаментальной и прикладной физиологии МБФ, кафедры нормальной физиологии и кафедры патологической физиологии лечебного факультета ГОУ ВПО РГМУ Минздравсоцразвития РФ.

    Апробация диссертации

    Основные положения и результаты исследований изложены в центральной печати и в материалах 16 Международных и национальных Российских форумов, конференций и симпозиумов: на конгрессе международного общества патофизиологов (Москва, 1991), XIII научной конференции международного общества по артериальной гипертонии (Монреаль, 1990), XI Международном конгрессе кардиологов (Манила, 1990), V конгрессе по артериальной гипертонии (Женева, 1991), I конгрессе ассоциации кардиологов стран СНГ (Москва, 1997), Дальневосточном конгрессе «Человек и лекарство» (Владивосток, 2006), а также на научно-практических конференциях и симпозиумах, проводившихся в Иркутске, Уфе, Оренбурге, Новосибирске, Воронеже, Самаре, Томске (1994-2008 г.г.) и на совместных научных конференциях отдела артериальной гипертонии НИИ кардиологии им. А.Л. Мясникова, отдела физиологии МФЛК, кафедры патологической физиологии ГОУ ВПО РГМУ Минздравсоцразвития РФ в период с 2005 по 2011 г.г.

    Публикации

    По теме диссертации опубликована 41 научная работа, из них 23 в журналах, рецензируемых ВАК Минобрнауки РФ, получены 2 патента Российской Федерации и 1 авторское свидетельство на изобретение Российской Федерации.

    Структура и объём диссертации

    Диссертация изложена на 379 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы, содержащей изложение материалов и методов, 5 глав результатов собственных исследований, обсуждения полученных данных, выводов и практических рекомендаций. Список литературы включает 256 источников (56 отечественных и 200 зарубежных). Работа иллюстрирована 26 таблицами и 56 рисунками.

    Похожие диссертации на Изучение механизма действия простагландинов конкурентных групп (простагландина Е2 и простагландина F2a) на течение артериальной гипертонии и регуляцию сердечно-сосудистой системы (клинико-эксперимента

    

    Разработка модели TDP43-протеинопатии и ее использование для изучения механизма действия нейропротекторных препаратовХританкова, Инна Владимировна

    

    Патофизиологические механизмы действия столбнячного анатоксина при терминальных и критических состояниях в эксперименте и клиникеЧижиков, Андрей Валерьевич

    

    Молекулярные механизмы действия газовых трансмиттеров при дизрегуляции апоптоза и пролиферации клеток линии JurkatСтарикова Елена Григорьевна

    

    Механизмы действия перфторуглеродной эмульсии на гемодинамику при комах, обусловленных острым инсультомИванов Олег Олегович

    Патофизиологические механизмы онкостатического действия мелатонина и метформина при экспериментальных неоплазияхМаньчева, Татьяна Александровна

    

    Система регуляции агрегатного состояния крови при дисфукции эндотелия у пациентов с ишемической болезнью сердца: стенокардией напряжения ФК I-II, НК 0-IСемиглазова, Татьяна Александровна

    

    Особенности механизмов регуляции системы кровообращения у больных эссенциальной артериальной гипертензией в аспекте колебательных процессов.Наумова, Вера Васильевна

    Закономерности изменения функционирования системы нейроэндокринной регуляции и особенности окислительного стресса у больных сахарным диабетом I типа с различным статусом сперматогенезаБеленькая Лилия Васильевна

    

    Особенности регуляции функциональной системы кровообращения при хирургической коррекции портальной гипертензии у больных циррозом печениИонцев, Вячеслав Игоревич

    

    Реактивность макрофагальной системы при фибропластических процессах воспалительного генеза: оценка, механизмы регуляции и патогенетическое значениеШварц, Яков Шмульевич