Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы
Современные представления о природе кардиогенных рефлексов 8
Глава 2. Методика исследования экспериментальный материал
Глава 3. Исследование афферентной импульсной активности сердечных ветвей блуждающего нерва при очаговых повреждениях сердца 52
Глава 4. Исследование электрической активности сердечных. симпатических нервов как эфферентного звена кардиогенных рефлексов при очаговых повреждениях сердца 78
Глава 5. Исследование взаимоотношений между изменениями активности афферентного и эфферентного звеньев кардио-кардиального рефлекса при очаговых повреждениях сердца 100
Глава 6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125
ВЫВОДЫ 140
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 142
- Современные представления о природе кардиогенных рефлексов
- Методика исследования экспериментальный материал
- Исследование афферентной импульсной активности сердечных ветвей блуждающего нерва при очаговых повреждениях сердца
- Исследование электрической активности сердечных. симпатических нервов как эфферентного звена кардиогенных рефлексов при очаговых повреждениях сердца
- Исследование взаимоотношений между изменениями активности афферентного и эфферентного звеньев кардио-кардиального рефлекса при очаговых повреждениях сердца
Введение к работе
Актуальность вопроса. Особый интерес к исследованию кардио-генных /кардио-кардиальных и кардио-васкулярных/ рефлексов и принципов их включения в приспособительные реакции кровообращения обусловлен, в частности, необходимостью выяснения причин и механизмов развития тяжелых расстройств кровообращения при очаговой патологии сердца и ее крайнем проявлении - инфаркте миокарда. Несмотря на многочисленные исследования, как клинические, так и экспериментальные, вопросы патогенеза нарушений кровообращения при очаговой патологии сердца далеки от своего разрешения, что обусловливает отсутствие эффективных методов предупреждения и лечения этого серьезного заболевания.
Данные ряда отечественных и зарубежных исследователей свидетельствуют в пользу представления о существенной роли нервно-рефлекторных реакций в развитии артериальной гипотензии, бради-кардии и периферической вазодилятации при острых очаговых повреждениях сердца Домазюк А.И., 1965; Ткаченко Б.И., 1964,1975; Ганелина И.Е., 1977; Costantin be R., 1963; Thoren Р., 1972, 1976; Vogt Д., Thamer м., 1978 /. Нервно-рефлекторные механизмы, по-видимому, могут определять характер постинфарктных гемо-динамических сдвигов, в связи с чем некоторые авторы выделяют особую форму кардиогенного коллапса - коллапс рефлекторного типа /Ганелина И.Е., 1970/. Есть основания рассматривать эти нервно-рефлекторные влияния, как кардиогенные, т.е. возникающие в ответ на раздражение рецепторов сердца Дулаев Б.С, 1972; Мой-бенко А.А., 1973,1979; Косицкий Г.И., 1975; Ткаченко Б.И., 1975/.
По характеру афферентных и эфферентных путей различают ва-госимпатические и ваго-вагальные / Hakumaki М., 1972; Karira Р.,
4 1971 /, симпато-симпатические и симпато-вагальные /Schwartz Р., 1972; Malliani А., Т973 / кардиогенные рефлексы. Полагают, что наибольшее функциональное значение имеют ваго-симпати-ческие рефлексы, к числу которых принадлежит наиболее мощный по своему влиянию на тонус периферических сосудов и деятельность самого сердца рефлекс Бецольда-Яриша. Существует представление об участии этого рефлекса в развитии гипотензии при очаговой патологии сердца Домазюк А.И. и др., 1965; Мойбенко А.А., 1972, 1979/. Однако природа кардиогенных рефлексов, механизмы их возникновения и развития в нормальных, и особенно в патологических условиях остаются недостаточно изученными. Неясно, что является фактором, запускающим рефлекс: раздражение хеморецепторов продуктами метаболизма и биологически активными веществами, появляющимися в очаге поражения миокарда, или нарушения кардиомехани-ки и раздражение вследствие этого механорецепторов сердца. Дискуссионными остаются вопросы о направленности рефлекторных реакций, о характере взаимоотношений между афферентной и эфферентной активностью при развитии кардиогенного рефлекса.
В настоящее время показана существенная роль иммунных факторов в развитии патологических процессов в сердце и, в том числе, развитии очаговой патологии сердца в эксперименте /Горев Н.Н. и соавт., 1973; Мойбенко А.А. и соавт., 1973; Антоненко В.Т., 1979/. Каких-либо сведений о характере изменений электрической активности в сердечных нервах при иммунопатологии сердца в доступной нам литературе мы не встретили.
Разработанная в отделе экспериментальной кардиологии Института физиологии им.А.А.Богомольца АН УССР модель иммунного повреждения сердца, позволяющая достаточно легко в одних и тех же условиях эксперимента воспроизводить крупноочаговые /зональные/ и диффузные /тотальные/ повреждения сердиа и, соответственно, воздействия, различные по характеру нарушений сократительной функции миокарда, создает дополнительные возможности для выяснения вопроса о природе раздражения рецепторов сердца и возникновения кардиогенных рефлексов при его патологии.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы состояла в исследовании природы и механизмов развития кардиальных ваго-симпатических рефлексов и их роли в приспособительных реакциях кровообращения при очаговых повреждениях сердиа. В соответствии с целью в работе поставлены следующие задачи.
В условиях нейрофизиологического эксперимента воспроизвести иммунную модель поражения сердца и исследовать изменения афферентной активности в сердечных ветвях блуждающих нервов при очаговых и тотальных повреждениях сердца иммунного генеза.
Исследовать характер изменений афферентной активности в сердечных ветвях блуждающих нервов при острой очаговой ишемии миокарда в экспериментах с минимальной травматизацией внутриор-ганной иннервации сердца.
Провести экспериментальный анализ условий раздражения кардиальных рецепторов и возникновения кардиогенных рефлексов при локальных поражениях сердца и направленных изменениях его деятельности.
Исследовать характер, направленностьt условия возникновения изменений эфферентной активности в седечных симпатических нервах при очаговых повреждениях сердца ишемического и иммунного генеза.
С помощью одновременной регистрации афферентной вагусной и эфферентной симпатической активности в сердечных нервах провести качественный и количественный анализ структуры ваго-сим- симпатического кардио-кардиального рефлекса.
Научная новизна. Впервые в условиях нейрофизиологического эксперимента использован метод моделирования иммунных повреждений сердца, позволяющий в одних и тех же условиях получать как зональные /очаговые/, так и тотальные повреждения сердца. В работе впервые исследованы изменения афферентной и эфферентной активности вагусных и симпатических сердечных нервов при очаговом и тотальном иммунном повреждении сердца.
Полученные данные обосновывают представление о том, что реализация рефлекторных влияний на кровообращение при иммунном и ишемическом очаговом повреждениях сердца осуществляется вследствие преимущественной активации сердечных механорецепторов.
С помощью специально разработанного метода, позволившего в условиях одного эксперимента параллельно зарегистрировать афферентную и эфферентную активность сердечных нервов и параметры кардиодинамики, проведено количественное и качественное исследование структуры кардио-кардиального ваго-симпатического рефлекса при очаговых повреждениях сердца. Показана последовательность возникновения реакций в нервных звеньях, определены сходства и различия в характере импульсной активности афферентного и эфферентного звена и направленности рефлекторных реакций в динамике развития ишемического и иммунного повреждений сердца, выявлена корреляционная зависимость между исследуемыми параметрами.
Теоретическое и практическое значение. Полученные экспериментальные данные имеют значение для понимания механизмов включения кардиогенных рефлексов в регуляцию деятельности как самого сердца, так и всей системы кровообращения в целом при возникновении и развитии очаговых повреждений сердца. Полученные данные дают дополнительные сведения о механизмах кардиогенных нарушений системного кровообращения и способствуют выяснению патогенеза такого тяжелого осложнения инфаркта миокарда как кардио-генный шок. С этой точки зрения исследование процессов, происходящих в нервной системе, степень участия нервных звеньев в формировании реакций сердечно-сосудистой системы может служить теоретической предпосылкой для разработки фармакологической коррекции наблюдаемых сдвигов с целью оптимизации работы сердца в условиях его повреждения.
Исследование характера реакции в нервных проводниках при иммунном повреждении имеет самостоятельное значение, поскольку в патогенезе инфаркта миокарда в качестве агрессивного фактора предполагают участие аутоантител. Впервые полученные данные о характере активности в нервных звеньях и их взаимоотношении при иммунном повреждении сердца могут служить экспериментальным обоснованием для оценки и прогнозирования течения сердечно-сосудистых заболеваний с учетом наличия аутоиммунного компонента.
Апробация работы. Основные положения и отдельные фрагменты работы были доложены, обсуждены или представлены на X съезде Украинского физиологического общества /Одесса, 1977/, на ІУ Всесоюзном симпозиуме "Центральная регуляция кровообращения" /Терно-поль, 1980/, на Всесоюзной конференции "Актуальные проблемы современной патофизиологии" /Киев, 1981/, на I Всесоюзном симпозиуме "Физиология и патофизиология сердца и коронарного кровообращения" /Киев, 1983/, на У Всесоюзном симпозиуме "Центральная регуляция кровообращения" /Ростов-на-Дону, 1984/, на заседании сектора физиологии висцеральных систем Института физиологии им.А.А. Богомольца АН УССР /Киев, 1984/, на заседании Ученого Совета Института физиологии им.А.А.Богомольца АН УССР /Киев, 1984/.
Современные представления о природе кардиогенных рефлексов
Сердце является как мощным рецепторным полем, так и конечным рефлекторным звеном, на которое воздействует нервная активность. Сердце млекопитающих имеет двойную иннервацию от симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, которые модулируют различные проявления активности сердца - сино-а триальную и атрио-вентЗлкулярную проводимость, распространение возбуждения в сердце, частоту и силу сокращений /Levy М., Martin R., Stuesse Sh., 1981/.
Наличие не только медуллярной, но спинальной афферентной системы является особенностью, которая делает сердце уникальным рефлексогенным органом. Функциональное значение этого двойного афферентного входа неясно, так как спинальный вход исследован недостаточно, и большинство исследователей признает доминирующую роль вагусного входа в реализации кардиальных рефлексов / Brown А., 19 79 /.
Для понимания кардио-кардиального нервно-рефлекторного контроля деятельности сердца в представленном обзоре приведены данные о природе сердечных рецепторов, характеристики афферентных и эфферентных путей кардиогенных рефлексов; сведения о возможных уровнях замыкания, а также рефлекторные влияния на деятельность сердца как органа-мишени при раздражении его рецепторов. В связи с целью исследования основное внимание будет уделено вагосимпатическому звену кардио-кардиальных рефлексов как наиболее важному пути реализации кардиогенного депрессорного рефлекса. I.I. Морфологические и электрофизиологические характеристики сердечных рецепторов.
Основополагающие данные о морфологии афферентных систем сердца были получены в исследованиях отечественных ученых Смирнова А.Е.,/1895/, Догеля А.С. /2897/, Михайлова С.Е. /1908, 1912/ и в дальнейшем эти исследования были продолжены многими учеными /Лаврентьев Б.И., 1929,1948; Плечкова Е.К., 1948; Хабарова А.Я., 1961а,б; ITettlship W., 1936; Honidez J., 1937/.
Афферентная система сердца представлена рецепторами с мие-линизированными и немиелинизированными волокнами. Миелинизиро-ванные волокна дихотомически и многократно ветвятся на мелкие стволики или отдельные пучки Дабарова А.Я., 1975/. Структура чувствительных окончаний неодинакова и зависит от организации /структуры/ самого иннервируемого слоя: всоединительно-тканных прослойках миокарда и соединительной ткани эпи-эндокарда это кустики и клубочки, на мышцах миокарда - "лазающие" окончания и окончания типа мышечных веретен /Плечкова Е.К., 1948/.
Согласно классификации Лаврентьева /1946/, существует два основных типа окончаний - компактные и диффузные. Компактные неинкапсулированы и связаны с толстыми миелинизированными волокнами. Диффузные окончания не имеют очерченных границ и представляют собой сетеобразные ветвящиеся терминали. Есть данные о существовании окончаний, сформированных широкой сетью анастомозов между терминалями отдельных миелинизированных волокон, -так называемая конечная сеть /Плечкова Е.К., 1947/.
Методика исследования экспериментальный материал
Исследования проведены на 45 кошках и 88 собаках под урета-но-хлоралозным наркозом (200 мг/кг и 40 мг/кг; I г/кг и 100 мг/ кг веса) соответственно виду животного.
После наркотизации и необходимой подготовки животные переводились на искусственное дыхание. Производилось вскрытие грудной клетки с помощью электрокоагулятора по 2-3 межреберью и открытие раны с использованием ранорасширителя. После проведения необходимых оперативных вмешательств животным в качестве антикоагулянта вводили гепарин.
Для отведения афферентной электрической активности с правой стороны выделялись ветви блуждающего нерва, согласно схемам /Красноженова Н.А., Самонина Г.Е., 1975; Schaefer, 1950; Armour, 1973 /. Топография парасимпатических сердечных ветвей имеет определенные видовые отличия, а также в значительной мере варьирует у отдельных животных, в чем мы убедились на собственном опыте. У кошек обычно выделяют до 5 тонких нервных веточек, отходящих от правого блуждающего нерва /Красноженова Н.А., Самонина Г.Е., 1975/.
У собак количество сердечных веточек варьирует от 3 до 8 / Armour, 1973 /, но доступными для препаровки являются в основном первые три краниальные ветви.
Для отведения эфферентной активности с правой стороны выделялся звездчатый ганглий с последующей препаровкой симпатического нижнего сердечного нерва (кошки) либо сердечных симпатических нервов у собак, согласно схеме / Mizeres, 1955 /.
Для регистрации параметров гемо-кардиодинамики использовался метод катетеризации сосудов, полостей сердца и коронарного сосудистого русла. С этой целью выделялись правая и левая общие сонные артерии, яремная вена, подключичная артерия. С целью проведения функциональных проб переливания кровезаменителя и, по необходимости, углубления наркоза выделялась бедренная вена.
В экспериментах параллельно и синхронно с записью электро-нейрограммы регистрировались следующие показатели: системное артериальное давление (САД), давление в правом предсердии (ППД), давление в левом желудочке (ЛЖД) и его первая производная dp/dt, электрокардиограмма (ЭКГ). В каждом эксперименте регистрировалось не менее четырех показателей.
Блок-схема установки для регистрации электрической активности экстракардиальных нервов и показателей кардио-гемодинами-ки представлена на рис.1.
Моделирование экспериментальных повреждений миокарда осуществлялось двумя способами. Острое локальное ишемическое повреждение воспроизводилось путем обратимого и кратковременного (1,5-3 мин) прекращения подачи крови в катетер, снабжающий кровью одну из ветвей левой коронарной артерии. Следует сказать, что моделирование острой локальной ишемии, как правило, осуществляется перевязкой коронарного сосуда, либо его эмболизацией и эффект оценивается по характеру рефлекторных нарушений. Исследования рефлекторных реакций при воспроизведении ишемии методом прекращения коронарного кровотока и данные о характере электрической активности в нервных звеньях весьма немногочисленны.
Исследование афферентной импульсной активности сердечных ветвей блуждающего нерва при очаговых повреждениях сердца
Афферентная импульсация с рецепторов сердца, тонко реагирующих на любые изменения его состояния, является начальным звеном рефлекторных реакций, обеспечивающих высокую степень взаимосвязанности и приспособляемости всех звеньев сердечно-сосудистой системы. Особенно важное значение приобретает афферентная импульсация кардиального генеза в условиях нарушения аердечной деятельности и возникновении очага поражения миокарда. При этом патологическое действие очага поражения, помимо влияния на гемодинамику сердца, обусловлено нарушениями рефлекторных соотношений, изменениями в характере активности нервных звеньев и, в частности, в характере афферентной импульсации, поступающей от сердца в ЦНС.
Несмотря на очевидную важность выяснения характера и природы афферентной импульсации при возникновении и развитии очаговых повреждений сердца, этот вопрос остается невыясненным, а мнения, касающиеся этой проблемы, чрезвычайно противоречивы.
Исходя из цели и задач работы, в основу экспериментальных исследований данного раздела был положен принцип одновременной регистрации афферентной активности сердечных нервов и параметров кардио-гемодинамики в условиях: I) отведения электрической активности сердечных ветвей, расположенных в непосредственной близости от сердца, поскольку только таким образом может быть получена адекватная информация о состоянии сердца, и 2) воспроизведения такого рода повреждения, которое исключало бы механическое воздействие на миокард и сосуды сердца, что неизбежно при моделировании повреждений сердца методом пережатия коронарных сосудов, и позволяло бы в одних и тех же условиях исследовать реакции на локальное и тотальное повреждение сердца, что дает возможность s определенной мере отдифференцировать влияния механических и метаболических факторов.
Афферентная активность сердечных веточек ваг уса (АСВВ) в исходном состоянии обладала как залповым, совпадающим с фазами сердечного цикла, так и нерегулярньм характером разрядов (рис.4).
Залповая активность с достаточно четкой дифференцировкой по крайней мере двух основных залпов характерна для кошек. У собак выраженность залпов незначительна, хотя также можно установить некоторую привязку к определенным фазам сердечного цикла (5 из 20 собак).
Имеющаяся в литературе классификация залпов основана на регистрации активности одиночных волокон. Характеристика активности многоволоконного препарата в определенной степени условна и в подавляющем большинстве наших экспериментов была практически невозможна. В тех случаях, когда можно было отдифференцировать два типа активности (10 опытов, кошки), были проведены исследования как фоновой активности, так и характера ее изменений при исследуемых формах повреждений сердца.
Исследование электрической активности сердечных. симпатических нервов как эфферентного звена кардиогенных рефлексов при очаговых повреждениях сердца
Представление об участии симпатоадреналовой системы в механизмах развития очаговых повреждений сердца обусловлено по крайней мере двумя основными факторами: возникновением некроза при прямой стимуляции симпатических окончаний /Оганов Р.Г., 1979; Raab, 1959 /, а также способностью катехоламинов вызывать ишемию и некроз миокарда. Определенным аргументом в пользу включения симпато-адреналовой системы в патогенез острого и хронического инфаркта миокарда служат также данные об увеличении уровня катехоламинов в крови при этом состоянии /Оганов Р.Г., 197Э ; Geremuzynski, 1981 / и данные о зональных изменениях количества катехоламинов в сердце /Попов В.Г., Лазутина В.К., Хитров В.К., 1975; Буряков И.Е., 1981/.
Исходя из представлений о том, что рефлекторные депрессорные влияния реализуются преимущественно с участием эфферентного симпатического нервного звена /Докукин А.В., 1964; Costantin, 1963; Ascanio, 1965; Toubes, Brody, 1970; Felder, Thames, 1970; Thames, Abboud, 1979 / и в соответствии с целью настоящей работы, были предприняты исследования эфферентной активности симпатических сердечных нервов (ЭСА). Лишь в единичных работах, весьма противоречивых по своим результатам, исследованы эфферентные симпатические влияния на сердце при очаговых повреждениях сердца. При этом обнаруживались разнонаправленные изменения в характере ЭСА при острой ишемии миокарда: усиление / Malli-ani, 1968,1971 /» угнетение / Costantin, 1963;F.eola et al., 1977/ и фазный характер изменений импульсации: начальное усиление с последующим угнетением разрядов / Suehiro, Okada, 1982/.
По данным Randall /1977/, основное звено эфферентной иннервации сердца составляют нервы, отходящие от ростральной области звездчатого ганглия и объединенные под общим названием сердечных симпатических нервов / Mizeres, 1955 /. В наших экспериментах отведение ЭСА осуществлялось от одного из этих нервов у собак и от нижнего сердечного нерва у кошек. Основные эксперименты данного раздела были проведены на собаках, поскольку у кошек представлялось невозможным проследить динамику изменений исследуемых параметров за длительный период времени, что являлось существенным моментом данной серии экспериментов. В исходном состоянии ЭСА имела характер импульсов, амплитудой от 15 до 40 мкВ, возникающих на фоне низкоамплитудных разрядов и синхронизированных как с артериальным пульсом, так и с дыханием (цикл искусственного дыхания). Разряды сравнивались в идентичные фазы дыхательного цикла. Исходная частота составляла у кошек 40-45 имп/с, у собак 50-60 имп/с, что согласуется с немногочисленными литературными данными /Климова-Черкасова, 1965; Миргородский, Скок, 1969; Bronk, 1936; Peoia, Arbeli, Glick, 1977/.
Исследование взаимоотношений между изменениями активности афферентного и эфферентного звеньев кардио-кардиального рефлекса при очаговых повреждениях сердца
Для понимания механизмов развития кардио-кардиальных ваго-симпатических рефлексов весьма существенным представляется исследование временных и количественных взаимоотношений между изменениями афферентной и эфферентной активности в сердечных нервах при нормальных и патологических ситуациях. Сопоставление изменений афферентной вагусной и эфферентной симпатической активности в динамике развития кардиогенных реакций дало бы возможность подойти к выяснению вопроса о их причинно-следственной связи и относительной значимости среди других кардио-кардиальных рефлексов (ваго-вагальных, симпато-вагальных, симпато-симпати-ческих) в рефлекторной регуляции деятельности сердца.
Такой подход, по-видимому, важен и для анализа центральных механизмов замыкания кардио-кардиальных рефлексов. Однако, получение четких данных о динамике процессов, происходящих в афферентных и эфферентных звеньях рефлекса и их возможной взаимосвязи, требовало проведения параллельной и синхронной регистрации двух типов активности и решения вопроса о методе их сравнения. Такого рода исследований до настоящего времени не проводилось, по-видимому, в связи с. существенными методическими трудностями этого подхода. Эти трудности состоят в следующем.
Во-первых, отводя одновременно активность от чувствительных и двигательных нервов и имея в виду исследование влияния первой на вторую, нельзя забывать о том, что перерезая в процессе отведения афферентной активности чувствительные волокна вагуса, мы тем самым уменьшаем вероятность и интенсивность реализации кар-дио-кардиального рефлекса. Поэтому необходимо было проводить контрольные исследования, которые бы однозначно свидетельствовали о сохранении в условиях данного опыта возможности возникновения кардио-кардиального ваго-симпатического рефлекса.
В наших экспериментах это достигалось,с одной стороны, минимальной травматизацией сердечных веточек блуждающего нерва (как правило, для отведения афферентной активности использовалась лишь одна веточка), с другой стороны, в каждом опыте проводились контрольные исследования с воспроизведением кардиоген-ных ваго-симпатических рефлексов путем введения в коронарный сосуд таких известных раздражителей рецепторов сердца как вератрин и катехоламины.
Эксперимент проводился лишь в том случае, когда депрессор-ный кардиогенный рефлекс на введение фармакологических веществ в коронарный сосуд был четко выражен.
Во-вторых, при одновременной регистрации двух активностей необходимо было полностью исключить их возможное электрическое влияние друг на друга. В наших опытах это достигалось с помощью специально сконструированного развязывающего предусилителя, описанного в разделе "Методы исследования".
И, наконец, сопоставление изменений активности нервов проводилось с помощью их непрерывной количественной оценки в ходе опыта ("on line ") и регистрации одновременно с параметрами кардиодинамики.
