Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 12
1.1. Биологические эффекты низкоинтенсивного лазерного излучения 12
1.1.1. Взаимодействие НИЛИ с облучаемым объектом 13
1.1.2. Первичные акцепторы НИЛИ 14
1.1.3. Действие НИЛИ на клеточном уровне 19
1.1.4. Гемодинамические эффекты НИЛИ 22
1.2. Структурно-функциональные основы сократительной активности сосудов 28
1.2.1. Пути и механизмы изменения уровня кальция в сосудистых миоцитах 31
1.2.2. Спонтанная сократительная активность сосудистых гладкомышечных клеток 33
1.2.3. Природа сосудистого тонуса 34
1.2.4. Роль эндотелия в регуляции функциональной активности сосудистых ГМК 35
1.2.4.1. Эндотелийзависимая вазорелаксация 35
1.2.4.1.1. Система NO-цГМФ 35
1.2.4.1.2. Другие эндотелиальные релаксирующие факторы 42
1.2.4.2. Эндотелиальные факторы вазоконстрикции 45
Глава 2. Материалы и методы исследования 48
2.1. Экспериментальные модели 48
2.1.1. Модель уменьшения массы функционирующих нефронов как модель приобретенного нарушения синтеза NO 48
2.1.2. Крысы с генетически обусловленной спонтанной гипертензией как модель генетически обусловленного нарушения синтеза NO 50
2.2. Объект исследования... 51
2.2.1. Воротная вена как объект исследования сократительной активности резистивных сосудов 51
2.3. Методы исследования 52
2.3.1. Биохимические и гистохимические методы исследования...52
2.3.2. Определение количества циркулирующих в крови эндотелиоцитов 53
2.3.3. Непрямой метод регистрации кровяного давления у крыс...55
2.3.4. Миография кровеносных сосудов 55
2.4. Обработка экспериментальных данных 63
Глава 3. Результаты исследования 64
3.1. Действие лазерного излучения на функциональную активность воротной вены интактныхкрысвистар 64
3.1.1. Действие однократного лазерного облучения на функциональную активность ГМК воротной вены 64
3.1.2. Кумулятивное действие лазерного облучения на функциональную активность воротной вены 68
3.1.3. Зависимость действия лазерного облучения на функциональную активность воротной вены от исходного функционального состояния 71
3.2. Роль активности no-синтазы в механизме действия лазерного излучения на функциональную активность воротной вены 75
3.2.1. Действие лазерного облучения на функциональную активность воротной вены в условиях блокады синтеза эндотелиального релаксирующего фактора — NO 75
3.2.2. Действие лазерного облучения на функциональную активность воротной вены в условиях повышенного содержания в инкубационном растворе субстрата
для синтеза NO L-аргинина 78
3.3. Действие he-ne лазерного облучения на функциональную активность воротной вены крыс с приобретенным и генетически обусловленным нарушением синтеза монооксида азота 80
3.3.1. Экспериментальные животные с приобретенной
и генетически обусловленной эндотелиальной дисфункцией 80
3.3.2. Действие лазерного облучения (длина волны 632,8 нм) на функциональную активность воротной вены крыс с экспериментельнои редукцией массы функционирующих нефронов и крыс SHR 90
3.3.3. Сочетанное действие L- аргинина и лазерного облучения (длина волны 632,8 нм) на функциональную активность воротной вены крыс с экспериментельнои редукцией массы функционирующих нефронов и крыс SHR 93
Обсуждение полученных результатов 99
Выводы 116
Научно-практические рекомендации 117
Литература 118
- Биологические эффекты низкоинтенсивного лазерного излучения
- Структурно-функциональные основы сократительной активности сосудов
- Модель уменьшения массы функционирующих нефронов как модель приобретенного нарушения синтеза NO
- Кумулятивное действие лазерного облучения на функциональную активность воротной вены
Введение к работе
Актуальность проблемы.
Низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) широко применяется в медицине в качестве неинвазивного метода лечения. Наиболее часто используется низкоэнергетическое излучение гелий-неонового (He-Ne) лазера с длиной волны 632,8 нм, которое оказывает антигипоксическое, мембранопротекторное, мембраностабилизирующее действие, способствует нормализации периферического кровотока, реологических свойств крови, стабилизации перекисного окисления липидов (Илларионов В.Е. и др., 1988; Плетнев С.Д., 1996; Kozlov V. et al, 1996, Хайруллина Н.Р. и др., 2003). Несмотря на то, что клиницистам хорошо известно нормализующее действие НИЛИ на центральную гемодинамику и микроциркуляцию, эффект его не всегда однозначен. Механизмы действия лазерного излучения окончательно не установлены, однако его действию на изолированные сосуды посвящены лишь единичные работы (Ерофеев Н.П. и др., 1997). Роль эндотелия в механизмах прямого влияния НИЛИ на сосуды не исследована.
По мнению большинства исследователей, НИЛИ красного диапазона воздействует прежде всего на клеточную мембрану (Кару Т.Й. и др., 1993 а; Спасов А.А. и др., 1998; Кару Т.Й., 1999). Показано, что НИЛИ стимулирует повышение уровня внутриклеточного кальция (Lubart R. et al, 1997; Козель А.И., Попов Г.К., 2000). Достигая митохондрий, He-Ne излучение поглощается фотосенсорами дыхательной цепи (порфириносодержащие ферменты, цитохромы) и стимулирует энергетический обмен клетки (Кару Т.И. и др., 1993 б; Кару Т.И., Афанасьева Н.И., 1995).
В последние годы широко обсуждается участие регуляторной системы NO - цГМФ в механизмах действия НИЛИ; цГМФ претендует на роль универсальной триггернои молекулы, участвующей в передаче фотосигнала.
Нарушение синтеза эндотелиального релаксирующего фактора (EDRF - N0) играет ключевую роль в комплексе гемодинамических нарушений, связанных с прогрессированием почечной недостаточности (Bouby N. et al, 1993; Vaziri N.D., 2001). При удалении 5/6 почечной паренхимы (хирургическая модель хронической почечной недостаточности (ХПН)) крысы находятся в условиях редукции эндотелия и снижения выработки монооксида азота, что позволяет рассматривать этих животных и как модель приобретенного нарушения обмена N0. Длительное угнетение N0-синтазы (NOS) является одной из причин сердечно-сосудистых нарушений при уремии (Weiss H.R. et al, 1997; Asahi К. et al., 2000).
Учитывая вышесказанное, бесспорный интерес представляет сравнительное исследование действия НИЛИ на сосудистые гладкомышечные клетки (ГМК) крыс Вистар при сохранении нормальной функции эндотелия и при связанном с редукцией почечной массы нарушении обмена аргинина и синтеза NO у крыс с нефрэктомией.
Наряду с моделью приобретенного нарушения синтеза NO представляет интерес действие НИЛИ на сократительную активность сосудов животных с генетически обусловленным нарушением обмена NO у крыс SHR (спонтанно-гипертензивныё крысы) (Khadour F.H., 1997; Chou Т.С. etal, 1998).
Исследование влияния НИЛИ на авторитмическую сократительную активность воротной вены крыс на указанных выше экспериментальных моделях позволит уточнить возможность использования He-Ne лазера для коррекции нарушений функциональной активности сосудов.
Цель работы.
Исследование роли NO-синтазной системы в механизме действия гелий-неонового лазера на сократительную активность сосудистой стенки воротной вены крыс.
Задачи исследования:
Исследование действия НИЛИ на сократительную активность сосудистой стенки воротной вены интактных крыс Вистар в период облучения и в пострадиационный период.
Исследование роли NO-синтазной системы в механизме действия НИЛИ на сократительную активность сосудистой стенки воротной вены интактных крыс Вистар.
Исследование действия НИЛИ на сократительную активность сосудистой стенки воротной вены крыс с приобретенным и генетически обусловленным нарушением синтеза монооксида азота.
Положения, выносимые на защиту.
Основной эффект действия He-Ne лазера (длина волны 632,8 нм, плотность мощности 15 мВт/см) на сократительную активность сосудистой стенки воротной вены интактных крыс Вистар исследованных возрастных групп в период облучения и в пострадиационный период заключается в снижении тонуса сосуда. Действие низкоинтенсивного лазерного облучения на параметры авторитмической сократительной активности определяется возрастными особенностями: лазерное облучение вызывает увеличение амплитуды сокращений и выполняемой веной работы у 12-недельных и не влияет на параметры сократительной активности у 18-недельных крыс.
Действие He-Ne лазера на тонус сосудистой стенки воротной вены интактных крыс Вистар обусловлено активацией NO-синтазной системы. 3. Эффект He-Ne лазера на тонус и сократительную активность сосудистой стенки воротной вены крыс определяется состоянием сосудистого эндотелия, а именно: степенью нарушения обмена L-аргинина и выработки монооксида азота. У животных с приобретенным и генетически обусловленным нарушением синтеза монооксида азота (крысы с ХПН-І и SHR) He-Ne лазер не влияет на тонус и сократительную активность сосудистой стенки воротной вены.
Научная новизна.
Впервые показана роль синтеза N0 в механизме действия He-Ne лазера на сократительную активность сосудистой стенки воротной вены крыс Вистар. Впервые на крысах Вистар с ХПН-І показана повышенная десквамация эндотелия. Впервые обнаружено отсутствие реакции воротной вены крыс Вистар с ХПН-І (модель приобретенного нарушения синтеза N0) и крыс SHR (модель генетически обусловленного нарушения синтеза N0) на облучение He-Ne лазером. Впервые показана роль состояния эндотелия (эффективности работы NO-синтазной системы) в эффекте He-Ne лазера и субстрата для синтеза N0 L-аргинина на тонус воротной вены крыс.
Научно-практическое значение работы.
Результаты данного исследования существенно дополняют представления о механизме действия He-Ne лазерного излучения на функциональную активность сосудистых гладкомышечных клеток при различных состояниях - физиологических и патологических. Доказана роль NO-синтазной системы в механизме действия He-Ne лазера на тонус и сократительную активность сосудистой стенки воротной вены крыс. Фактический материал исследования и его интерпретация определяют новое понимание механизмов действия лазерного излучения, что может быть основанием для исследований сочетанного действия облучения в комбинации с фармакологическими препаратами.
Реализация результатов работы.
Данные о зависимости действия He-Ne лазера на сократительную активность сосудистых гладкомышечных клеток от состояния N0-синтазной системы внедрены в учебный процесс курса «медицинская и биологическая физика» для студентов 1 курса и курса Центра лазерной медицины СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова и в научно-исследовательскую работу кафедры патофизиологии, НИИ нефрологии и центра лазерной медицины СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ.
Апробация работы.
Материалы исследований доложены и обсуждены на III Международном симпозиуме «Лазеры в медицине '99» (Санкт-Петербург, 1999); на Международном конгрессе «Лазер и здоровье-99» (Москва, 1999); на III Международном симпозиуме «Полупроводниковые и твердотельные лазеры в медицине - 2000» (Санкт-Петербург, 2000); на Всероссийской научно-практической конференции «Нефрология и диализ» (Санкт-Петербург, 2003); на Всероссийской научно-практической конференции «Болезни почек: эпидемиология, диагностика, лечение» (республика Тува, г. Кызыл, 2004); на научной конференции «Полупроводниковые и волоконные лазеры в медицине» и научной сессии центра лазерной медицины СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова (Санкт- -10-Петербург, 2004).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ (5 статей, 6 тезисов).
Благодарность.
Автор благодарит профессора кафедры медицинской биофизики СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова Михайлову Ирину Анатольевну за помощь и консультирование по вопросам физики низкоинтенсивного лазерного излучения.
Биологические эффекты низкоинтенсивного лазерного излучения
Взаимодействие лазерного излучения с биологическими тканями сопровождается оптическими эффектами, возникающими при прохождении света через неоднородную среду: поглощением, отражением, рассеянием (Михайлова И.А. и др., 1998). При поглощении световой энергии возникают различные физические процессы, основным из которых является внешний и внутренний фотоэффекты, электролитическая диссоциация молекул и различных комплексов (Илларионов В.Е. 1990).
Внешний фотоэффект - это испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения оптического и рентгеновского диапазона. При внешнем фотоэффекте электрон после взаимодействия с фотоном (квантом электромагнитного поля), покидает вещество. Однако, в полупроводниках и диэлектриках (ткани организма являются таковыми) электрон после взаимодействия с фотоном остается в веществе и переходит на более высокие энергетические уровни (в синглетное или триплетное состояние), при этом молекулы переходят в возбужденное состояние. Это называется внутренним фотоэффектом, основными проявлениями которого являются изменение проводимости под действием света (явление фотопроводимости) и возникновение разности потенциалов между различными участками освещаемого биообъекта (явление возникновения фотоэлектродвижущей силы — фото-ЭДС), а также изменение диэлектрической проницаемости вещества в результате перехода в возбужденное состояние части атомов или молекул этого вещества (фотодиэлектрический эффект). Кроме указанных явлений, НИЛИ нарушает слабые взаимодействия атомов и молекул вещества (ионные и ион-дипольные связи); сильные ковалентные связи, определяющие цепное строение биополимеров, под действием низкоинтенсивного лазерного излучения не нарушаются (Тарасов Л.В., 1987; Волькенштейн М.В., 1988; Илларионов В.Е. 1990; Рубин А.Б., 2000). Энергия лазерного излучения передается от одной молекулы другой, при этом происходит их возбуждение, а энергия, полученная молекулами, используется в фотохимических реакциях (Илларионов В.Е. 1990; Михайлова И.А. и др., 1998).
Согласно классическим положениям фотобиологии, первичным этапом взаимодействия любого вида электромагнитного излучения с биотканью является резонансное поглощение кванта энергии определенными молекулами (хромофорами) (Брилль Г.Е., Панина Н.П., 2000). Ультрафиолетовое излучение поглощается в основном молекулами нуклеиновых кислот, белков и липидов; свет видимой области спектра -хромофорными группами белковых молекул, кислородом; свет ближней инфракрасной области - водородными связями, молекулами белка и кислородом (Михайлова И.А. и др., 1998).
Экспериментально показано, что красный свет интенсивно поглощают эндогенные фотоакцепторы - порфирины и их производные, в частности, железопорфирин-хелатный комплекс с белком (Бохински Р., 1987). Гем при определенных условиях способен поглощать излучение с длиной волны около 630 нм (Брилль Г.Е., Панина Н.П., 2000).
Сторонники гипотезы о фотодинамическом механизме действия НИЛИ считают, что хромофорами лазерного излучения в красной области спектра являются эндогенные фотосенсибилизаторы — порфирины, которые способны поглощать свет в этой области спектра. Содержание порфиринов в организме увеличивается при многих патологических состояниях (Кубатиев А.А., 1973; Кузнецова Н. П. и др., 1981). Порфирины, поглощая световую энергию НИЛИ, индуцируют фотосенсибилизированные свободнорадикальные реакции. Повышение липидной пероксидации в фосфолипидном слое мембраны приводит к увеличению проницаемости для ионов ЕҐ и/или ОН", а затем и Са2+. Увеличение содержания ионов Са2+ в цитозоле лейкоцитов запускает Са2+-зависимые процессы, приводящие к предстимуляции (праймингу) с последующим ростом уровня функциональной активности клетки (Владимиров Ю.А., 1994).
Кару Т.И. и Афанасьева Н.И. (1995), исследуя действие НИЛИ (видимый и ближний инфракрасный диапазон) на культуру клеток HeLa, показали, что поглощение света определенными хромофорами в молекуле цитохром с-оксидазы (CuA, CuB, гемы а и а3) изменяет степень их окисления, т.е. влияет на скорость (а может быть, и на механизм) передачи электронов внутри молекулы. Авторы предполагают, что эти реакции связаны с молекулярным механизмом НИЛИ на уровне единичной клетки, а также делают вывод о том, что в качестве первичного фотоакцептора надо рассматривать молекулу не в полностью окисленном или восстановленном состоянии, а в одной из промежуточных форм (частично окисленно-восстановленной, mixed valence enzyme). Сложный, многоступенчатый и не до конца выясненный механизм передачи электронов между различными центрами в молекуле фермента предполагает существование целого ряда промежуточных форм, отличающихся друг от друга разными уровнями окисленности (Wrigglesworth J.M. et al, 1988). Следствием изменения редокс-свойств в молекуле фермента и ускорения переноса электронов в дыхательной цепи является увеличение продукции АТФ в клетке, активация ионного транспорта и, в конечном итоге, каскад изменений параметров клеточного гомеостаза (Кару Т.И., 2001).
Структурно-функциональные основы сократительной активности сосудов
В активации сокращения гладкомышечных клеток (ГМК) сосудов главное место занимает увеличение концентрации ионов кальция в миоплазме.
Структурная основа сопряжения возбуждения-сокращения в гладких мышцах в том числе и в сосудистых, существенно отличается от таковой в скелетных мышцах. В ГМК, прежде всего, полностью отсутствует Т система, а саркоплазматический ретикулум (СР) составляет всего 2-7% объема цитоплазмы (Шуба М.Ф., 1982; Ведерников Ю.П., 1983; Хэм А., Кормак Д., 1983). Многочисленные поверхностные везикулы (впячивания плазматической мембраны) имеют связь с межклеточной средой (Шуба М.Ф., 1982; Гуревич М.И., Берштейн С.А., 1984). Иногда митохондрии и элементы саркоплазматического ретикулума находятся в непосредственной близости от них. Это дает возможность предположить, что везикулы являются аналогами Т-системы поперечно-полосатых мышц (Ведерников Ю.П., 1983; Хэм А., Кормак Д., 1983; Гуревич М.И., Берштейн С.А., 1984).
Саркоплазматический ретикулум гладких мышц представляет собой систему внутриклеточных трубочек и не имеет связи с наружной средой. На поверхности СР вблизи к поверхности мембраны присутствуют рианодиновые рецепторы (RyR), участвующие в передаче сигнала от плазматической мембраны (ПМ) к кальциевым каналам СР. Их активаторами, мобилизующими кальций из внутриклеточных депо, являются микромолярные концентрации Са , АТФ и его аналоги, кофеин и некоторые другие соединения, а ингибиторами - рианодин, ионы магния и кальция в миллимолярных концентрациях. При деполяризации ПМ активируются потенциалчувствительные Са -каналы и входящий через них в цитоплазму Са2+ активирует RyR. В кальций-индуцированном выбросе Са из СР участвуют также рецепторы ІР3. В этой системе мобилизации ионов Са действует набор G-белков, активирующих фосфолипазу С, которая расщепляет фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат на два вторичных мессенджера - диацилглицерол (ДАТ) и инозитол-1,4,5-трифосфат (ІРз). ІРз связывается со специфическим рецептором на мембране СР, который также является хемочувствительным кальциевым каналом. Входящий через эти каналы Са активирует Са-каналы RyR, вызывая освобождение дополнительных количеств Са (Левицкий Д.О., 1990; Рубцов A.M., Батрукова М.А., 1997; Ткачук В.А., 1998,2001)
Основным внутриклеточным источником ионов Са2+ является эндоплазматический ретикулум (Левицкий Д.О., 1990) Однако только часть этого пула Са2+ чувствительна к 1Р3. Показано, что под действием NO может активироваться АДФ-рибозилтрансфераза (КФ 2.4.2.30) (Brune В., Lapetina Е., 1989; Galione А., 1992), осуществляющая перенос АДФ-рибозы на белки и, таким образом, участвующая в посттрансляционной модификации белков (Brune В., Lapetina Е., 1989) и регулирующая содержание свободной АДФ-рибозы. При действии циклазы АДФ-рибозы на свободную АДФ-рибозу образуется циклическая АДФ-рибоза, которая участвует в регуляции пула ионов Са , нечувствительного к 1Р3, но чувствительного к внутриклеточной концентрации ионов Са (Galione А., 1992).
После прекращения действия внешнего сигнала ДАТ быстро фосфорилируется диацилглицеролкиназой до фосфатидной кислоты или дефосфорилируется до моноацилглицерола диацилглицероллипазой с образованием свободной арахидоновой кислоты. Переходя в цитоплазму,
ДАГ способен осуществлять мобилизацию Са из внутриклеточных депо, а, оставаясь в мембране - инициировать два каскадных механизма. Один из них связан с активацией протеинкиназы С, катализирующей фосфорилирование ряда мембранных и цитоплазматических белков. Второй каскадный механизм, в котором принимает участие ДАТ, связан с активацией цГМФ-зависимой киназы, так как продукты превращения арахидоновой кислоты (простагландины и лейкотриены) способны активировать мембрано-связанную форму гуанилатциклазы, в результате чего повышается уровень цГМФ, а. это в свою очередь повышает активность G-киназы. Инозитол-1,4,5-трифосфат, как диацилглицерол, быстро продуцируется и также быстро дефосфорилируется инозитолтрифосфатазой (фосфомоноэстеразой), превращаясь в инозитолдифосфат. Благодаря способности инозитол-1,4,5-трифосфата дефосфорилироваться, мобилизация Са из депо оказывается кратковременной (Joseph S.K et al., 1987; Левицкий Д.О., 1990; Реутов В.П, Орлов С.Н., 1993).
В сосудистых гладких мышцах, помимо саркоплазматического ретикулума, можно выделить еще 3 пула кальция: I. внеклеточный пул; 2. пул клеточной мембраны; 3. пул митохондрий (Шуба М.Ф., 1982; Ведерников Ю.П., 1983).
Слабое развитие саркоплазматического ретикулума гладкомышечных клеток предполагает возможность участия митохондрий в регуляции концентрации свободного кальция в цитоплазме.
Модель уменьшения массы функционирующих нефронов как модель приобретенного нарушения синтеза NO
Метод нефрэктомии (НЭ) - резекция 5/6 массы почечной ткани (рис. 1) (Ormrod D., Miller Т., 1980; Harris С. et al., 1986) - широко используется для создания экспериментальной модели хронической почечной недостаточности (ХПН) - хирургическая модель. Формирование ХПН сопровождается развитием вторичного гиперпаратиреоза, нарушением кальциевого обмена и патологией сердечно-сосудистой системы (Massry S., Goldstein D., 1978; Massry S.G., Smogorzewski M., 1994), приводящей к гибели животных. Сердечно-сосудистая система (ССС) одна из первых включается в компенсаторно-приспособительный процесс при хронической почечной недостаточности (ХПН), и вместе с тем повреждение ССС является ведущей причиной летальности больных. В связи с этим исключительный интерес представляет исследование патофизиологических механизмов повреждения сердечно-сосудистой системы в модельных экспериментах.
На крысах с редукцией почечной массы показано, что нарушение синтеза N0 играет важную роль в комплексе гемодинамических и гемостатических нарушений, связанных с прогрессом почечной патологии. Так, почки крыс с ХПН-І продуцируют меньше N0, чем в норме, и образование NO отрицательно коррелирует с почечными повреждениями. У этих животных нарушена функция NOS и снижена продукция N0 в органах и тканях (Kim S.W. et al, 2000).
Таким образом, хирургическая модель ХПН у крыс одновременно является моделью приобретеного нарушения синтеза NO.
Для создания модели приобретеного нарушения выработки NO крысам линии Вистар (вес 180-220 г) под наркозом (тиопентал натрия 50 мг/кг внутримышечно) была выполнена резекция 5/6 массы почечной ткани (рис. 1) (Ormrod D., Miller Т., 1980).
Операции проводились в два этапа с интервалом в одну неделю. На первом этапе производилась резекция 2/3 массы левой почки Это практически максимально возможное удаление почечной паренхимы без затрагивания почечных лоханок. Второй этап операции заключался в удалении всей правой почки. В целом объем удаленной ткани составил 75 - 85 %. Для доступа к почкам использовался заднепоясничный разрез. С целью сохранения надпочечников перед резекцией почки декапсулировали. Для профилактики операционной инфекции и для компенсации потери объема крови во время операции животным после каждого этапа операции внутрибрюшинно вводили пенициллин в дозе 1000 ЕД на 100 г массы тела и 1 мл физиологического раствора. В контрольной группе была сделана «ложная» операция: тем же доступом в те же сроки в операционную рану извлекались почки и без повреждения помещались обратно. Контрольным животным также вводили пенициллин и физиологический раствор. В ходе эксперимента животные, как и в первой серии, содержались на стандартном лабораторном пищевом рационе и свободном потреблении воды. Через 30 суток после второго этапа операции животных обеих групп использовали для проведения опытов на изолированных фрагментах воротной вены.
Наиболее часто используемой моделью для изучения патогенеза артериальной гипертонии являются спонтанно гипертензивные крысы (Spontaneously hypertensive rat - SHR), выведенные в Киото (Япония) К. Okamato и К. Aoki путем селекции животных с повышенным кровяным давлением внутри линии Вистар (Okamoto К. et al., 1972).
Генетический анализ показал, что у крыс SHR имеется сложная полигенная передача наследственных признаков, определяющих развитие гипертонии. Эта передача подобна типу наследования эссенциальной гипертонии у человека (Постнов Ю. В., 1974), поэтому спонтанно гипертензивные крысы линии SHR считаются наиболее адекватной моделью человеческой эссенциальной гипертензии. С возрастом у этих животных нарастает частота осложнений. Широкое распространение
спонтанно гипертензивных крыс и различия в способах их разведения повлекли за собой появление генетических разновидностей (су б линий). Но несмотря на то, что в разных сублиниях гипертония и ее осложнения развиваются различно, обнаруживается единство генетических и внешних факторов с множественными механизмами действия (Непомнящих Л.М. и др., 1986).
В последние годы появились данные о доминирующей роли монооксида азота в механизме гемодинамических нарушений, связанных с развитием генетически обусловленой гипертензии. У крыс SHR с возрастом снижается экспрессия всех изоформ NOS и уровень NOx в плазме крови по сравнению с нормотензивными крысами (Khadour F.H. et al, 1997; Chou T.C. et al, 1998; Vaziri N.D., et al, 2000; Kumar U. et al, 2003), а также повышено связывание NO супероксидными анионами с образованием мощного цитотоксического фактора - пероксинитрита (Kerr S. et al, 1999; Piech A. et al, 2003). Таким образом, крысы SHR одновременно являются моделью генетически обусловленного нарушения синтеза NO.
Кумулятивное действие лазерного облучения на функциональную активность воротной вены
В специальной серии (8 опытов) было исследовано действие лазерного облучения (к = 632,8 нм, плотность мощности 15 мВт/см , экспозиция 3 минуты) (доза облучения 0,27 Дж) на авторитмическую сократительную активность ГМК воротной вены интактных крыс линии Вистар (возраст 18 недель, масса тела 320-360 г).
Исходная функциональная активность ГМК воротной вены взрослых крыс отличалась от более молодых (12 недель, 180-220 г) (табл. 1). Так, общая площадь под кривой сокращений, характеризующая выполняемую веной работу, у 18-недельных крыс была на 35-40 % выше, чем у 12-недельных (р 0,01).
Как указано выше, у ГМК воротной вены 12-недельных крыс на фоне снижения тонуса наблюдался рост амплитуды спонтанных сокращений и выполняемой работы. При облучении сосудистых препаратов, полученных от 18-недельных крыс, тонус снижался на 0,263 ± 0,146 мН от исходного уровня на 3 минуте облучения и 0,278 ± 0,091 мН к 10-й минуте пострадиационного периода, что не отличалось от показателей молодых крыс ни по времени, ни по выраженности эффекта. В отличие от 12- недельных крыс, наблюдалась лишь тенденция к росту суммарной амплитуды фазно-тонических сокращений и выполняемой работы (рис. 11). Частота сокращений не изменялась.
Таким образом, в наших опытах низкоинтенсивное лазерное облучение с длиной волны 632,8 нм оказывало большее влияние на функциональную активность ГМК препарата воротной вены крыс, чем с длиной волны 890 нм.
Наиболее характерным и постоянным эффектом НИЛИ на авторитмическую сократительную активность ГМК воротной вены является релаксация. У сосудистых препаратов 12-недельных крыс наблюдался также рост амплитуды сокращений и выполняемой работы. У 18-недельных крыс (с более высокими исходными показателями функциональной активности) изменения амплитуды сокращений и выполняемой работы отсутствовали.
Сравнительный анализ кумулятивного действия лазерного (X = 632,8 нм) облучения различной длительности на тонус воротной вены показал, что дополнительное пяти- и десятиминутное облучение приводило к росту эффекта, отмеченного при трехминутном действии красного лазерного света на тонус ГМК воротной вены, как в период облучения, так и в пострадиационный период. Постепенное увеличение длительности однократного лазерного воздействия, а, следовательно, и увеличение суммарной дозы лазерного воздействия, не приводило к достоверному изменению эффекта стимуляции авторитмической сократительной активности ГМК воротной вены.
Поскольку характер и выраженность действия НИЛИ длиной волны 632,8 нм достаточно ярко проявлялись уже при 3-х минутном облучении, в дальнейших исследованиях мы сочли возможным ограничиться только одной этой экспозицией (А, = 632,8 нм, плотность мощности 15 мВт/см2, экспозиция 3 минуты) (доза облучения 0,27 Дж).
При добавлении блокатора NO-синтазы Ы-нитро-Ь-аргинина (L-NNA) в среду переживания сосудистого препарата значимых изменений функциональной активности ГМК воротной вены отмечено не было. В наибольшей из исследованных нами концентраций L-NNA (2 мг/мл) в первые минуты действия блокатора регистрировался незначительный рост функциональной активности ГМК. К 10-й минуте действия L-NNA все показатели функциональной активности практически не отличались от исходных и сохранялись без изменений на протяжении последующих 25-30 минут. Тонус сосуда при действии блокатора синтеза NO не изменялся (8 опытов на фрагментах воротной вены интактных крыс линии Вистар, возраст 12 недель, масса тела 180-220 г).
Влияние лазерного излучения на функциональную активность сосуда после 10 минутного действия блокатора (8 опытов на фрагментах воротной вены интактных крыс линии Вистар возраст 12 недель, масса тела 180-220 г) изменялось по сравнению с контрольными опытами (рис. 12, 13). Трехминутное и дополнительное пятиминутное лазерное облучение фрагмента воротной вены на фоне L-NNA не приводило к достоверным изменениям функциональной активности ГМК воротной вены ни в период облучения, ни в пострадиационный период (рис. 12, 13).
