Введение к работе
Актуальность исследования. В настоящее время считается общепризнанным, что стресс играет важную роль в формировании и прогрессировании артериальной гипертензии (АГ) (Kaushik, 2004; Schneider, 2005; Gianaros, 2007; Markel, 2007). Заложенная Ф. Лангом (1950) концепция о психонейрогенном происхождении АГ нашла свое подтверждение в современных исследованиях, в которых показано, что развитие АГ связано с расстройством нейровегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы (ССС), выражающимся в повышении кардиоваскулярной стресс-реактивности (Thomas, 2003; Matthews, 2004; Palatini, 2006). Однако, вопрос относительно того, какая существует взаимосвязь между кардиоваскулярной стресс-реактивностью и нарушениями в регуляции уровня артериального давления (АД), приводящими к развитию АГ остается открытым.
Что известно в этой области на сегодняшний момент?
Ведущую роль в развитии АГ отводят развитию застойных раздражительных процессов в адренергических нервных центрах под влиянием длительных психоэмоциональных воздействий (Grassi, 2004; DiBona, 2004). Однако, в последнее время выросло число публикаций, указывающих на факультативный характер вовлечения адренергической системы в процесс развития АГ. В клинических наблюдениях показано, что не все формы АГ сопровождаются развитием адренергической гиперактивности (Duprez, 2008). В ряде исследований на животных не были обнаружены изменения в активности тирозин-гидроксилазы и секреции катехоламинов на ранних стадиях АГ (Moura, 2005). Блокада центральных адренорецепторов в раннем онтогенезе крыс НИСАГ не предотвращает развитие заболевания на последующих сроках развития животных (Коростышевская, 2007).
Роль холинергической системы, управляющей активностью адренергических нервных центров, в формировании АГ остается невыясненной. Из немногочисленных литературных источников, датируемых в основном 80-ми годами прошлого столетия, известно, что развитие АГ сопровождается проявлением повышенной активности холинергических структур мозга (Wei, 1985; Vargas, 1988; Brezenoff, 1989). Однако, современные работы в этой области единичны.
Таким образом, вклад вегетативных механизмов в развитие АГ остается малоизученным, что делает актуальным проведение исследований в этой области.
Патологические сдвиги в вегетативной регуляции ССС при формировании АГ тесно связаны с нарушением активности эндотелиальных факторов. Особый интерес представляет собой изучение роли оксида азота (NO) в регуляции CCC при стрессе и в условиях развития АГ. Известно, что NO оказывает стресс-лимитирующие эффекты по отношению к интенсивности выброса стрессорных гормонов и активации адренергической системы (Малышев, 1998). Сведения о роли NO в патогенезе АГ весьма противоречивы. В одних работах показано снижение (Toda, 2003; Orshal, 2004), в других повышение (McIntyre, 1997) или отсутствие изменений (Fozard, 1991; Chen, 1997) в продукции NO при развитии АГ. Таким образом, вопрос относительно роли NO в формировании АГ остается открытым.
Актуальным является вопрос, какой вклад вносят мужские половые гормоны в регуляцию ССС в норме и при развитии АГ? Одни авторы утверждают, что андрогены содействуют развитию АГ (Kumai, 1995; Reckelhoff, 2001). В клинических исследованиях у гипертензивных мужчин описывается гипотестостеронемия (Ishikura, 2008). О механизмах васкулярных эффектов андрогенов известно крайне мало. За последние 15 лет активно обсуждается вопрос о вазорелаксирующих эффектах андрогенов, которые описаны в клинике (English, 2000; Jones, 2003), но в эксперименте выявляются только в опытах in vitro с использованием сверхфизиологических доз тестостерона (Deenadayalu, 2001; Tep-Areenan, 2002). Для решения указанной проблемы необходимо изучение механизмов регуляции ССС мужскими половыми гормонами при различных состояниях организма (норма, стресс, артериальная гипертензия).
На протяжении индивидуального развития организма его устойчивость к стрессу и развитию сердечно-сосудистых заболеваний существенно меняется. На ранних стадиях онтогенеза ССС более уязвима к повреждающему действию стресса. В частности, известно, что предпосылки для развития АГ закладываются уже в препубертатный период (Zicha, 1999). В репродуктивную стадию развития происходит глубокая реорганизация центральной гемодинамики, которая характеризуется формированием полноценной вегетативной регуляции ССС (Зефиров, 2000). В этих условиях устойчивость к стрессу значительно повышается по сравнению с препубертатным периодом (Русинова, 1984; Гринене, 1990). Старение организма сопровождается снижением устойчивости ССС к воздействию неблагоприятных факторов, что проявляется в высокой склонности лиц пожилого возраста к развитию сосудистых заболеваний, среди которых наиболее остро стоит проблема АГ (Моиссев, 2002; Лазебник, 2006).
Таким образом, существует прямая связь между устойчивостью к стрессу и возрастными особенностями функционирования ССС, что делает актуальным изучение механизмов регуляции резервных возможностей ССС в онтогенезе.
Вышеизложенное определило цель и задачи настоящих исследований.
Цель исследования - изучить центральные и периферические механизмы регуляции кардиоваскулярной стресс-реактивности при развитии экспериментальной артериальной гипертензии различной тяжести и этиологии, а также при естественном снижении резервных возможностей сердечно-сосудистой системы в онтогенезе у крыс.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:
1. Оценить роль стресса в развитии АГ, изучив влияние хронических социальных и ежедневных кратковременных стрессов на устойчивость к формированию данного заболевания у крыс.
2. Исследовать структуру кардиоваскулярной стресс-реактивности при физиологическом стрессе и экстремальном воздействии, провоцирующим повреждения ССС, а также при развитии АГ различной этиологии у крыс;
3. Выявить зависимость структуры кардиоваскулярной стресс-реактивности от степени развития ренальной гипертензии у крыс, изучив сердечно-сосудистые реакции при иммобилизационном стрессе у крыс на латентной и хронической стадиях болезни.
4. Определить роль вегетативных механизмов в регуляции ССС в норме, при стрессе и в условиях развития АГ, изучив гемодинамические показатели у нормотензивных и гипертензивных крыс при фармакологической модуляции холинергических и адренергических влияний на ССС.
5. Исследовать вклад эндотелиальных механизмов в регуляцию кардиоваскулярной стресс-реактивности и устойчивости к развитию АГ, изучив сосудистую чувствительность к ацетилхолину и активность системы генерации NO у нормотензивных и гипертензивных крыс в покое и при стрессе.
6. Изучить влияние дефицита мужских половых гормонов на механизмы регуляции ССС при различных физиологических состояниях организма (норма, стресс, артериальная гипертензия).
7. Проанализировать изменения в онтогенезе структуры кардиоваскулярной стресс-реактивности и устойчивости к развитию АГ, а также изучить механизмы, лежащие в основе этих процессов.
Научная новизна. Впервые в опытах на крысах проведено системное исследование механизмов регуляции кардиоваскулярной стресс-реактивности и устойчивости к развитию АГ. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при различных физиологических состояниях организма - в условиях тяжелого стресса, при развитии различных форм АГ, в критические периоды созревания ССС на ранних этапах онтогенеза, в процессе старения организма отмечаются однотипные изменения в ССС в виде повышения сосудистых и/или хронотропных эффектов стресса. Эти данные позволяют заключить, что структура кардиоваскулярной стресс-реактивности является индикатором резервных возможностей ССС. При изучении роли стресса в развитии АГ впервые показано, что формирование и прогрессирование болезни обеспечивается разными механизмами. Начальные стадии АГ сопровождаются повышением сосудистых без изменения хронотропных эффектов стресса, что связано со снижением механизмов адренозависимой вазорелаксации без изменения адренозависимой вазоконстрикции. Прогрессирование АГ характеризуется высокой как сосудистой, так и миокардиальной чувствительностью к стрессу, что сопряжено с усугублением первичных нарушений в механизмах адренозависимой вазорелаксации и повышением прессорных и хронотропных эффектов адренергических влияний, опосредуемых через усиление активности холинергической системы в мозге. Впервые выявлены механизмы повреждения адренозависимой вазорелаксации на разных этапах развития АГ. На начальной стадии АГ данный процесс обеспечивается снижением активности КАТФ-каналов, на поздних - прогрессированием первичных нарушений в деятельности КАТФ-каналов и сопутствующим подавлением продукции NO. Получены оригинальные данные о том, что NO оказывает лимитирующие эффекты по отношению к интенсивности прессорных реакций при стрессе. При этомподавление продукции NO способствует повышению сосудистой стресс-реактивности и снижению устойчивости к развитию АГ. Впервые в опытах с кастрацией было выявлено, что кардиоваскулярные эффекты андрогенов зависят от физиологического состояния организма. В условиях нормы андрогены стимулируют КАТФ-зависимые неэндотелиальные механизмы вазорелаксации, но при этом не оказывают влияний на базальную и стрессорную активность ССС. При развитии АГ на фоне гипотестостеронемии указанные вазорелаксирующие эффекты андрогенов снижаются, что сопровождается подавлением эндотелиальных механизмов вазорелексации, опосредованных через стимуляцию К+-каналов, и повышением сосудистой стресс-реактивности, способствующей снижению устойчивости к развитию АГ. Новыми являются данные о возрастных особенностях устойчивости к развитию АГ, опосредованных через изменения в онтогенезе кардиоваскулярной стресс-реактивности, адренергических и NO-зависимых механизмов ее регуляции.
Научно-практическая значимость работы. Результаты исследований механизмов регуляции кардиоваскулярной стресс-реактивности в норме и при развитии АГ являются актуальными и важными не только для фундаментальной физиологии, но и для прикладной медицины, позволяя существенно продвинуться не только в понимании роли стресса в развитии данного заболевания, но и повысить эффективность профилактики, диагностики и лечения АГ. Полученные данные о том, что длительные сосудистые эффекты стресса являются индикатором формирования АГ вне зависимости от ее этиологии, свидетельствуют о перспективности использования указанной характеристики стресс-реактивности ССС в качестве прогностического критерия риска развития АГ у людей. Установлено, что снижение активности 2-адренергических механизмов вазорелаксации является ключевым звеном в повышении сосудистой стресс-реактивности и развитии АГ. При этом показано, что латентная стадия АГ характеризуется подавлением КАТФ-зависимых механизмов адренергической вазорелаксации, устойчивая АГ - прогрессирующим снижением функции КАТФ-каналов и подавлением секреции NO. Эти данные дают основание для рекомендации дифференцированной коррекции активности 2-адренозависимых механизмов вазодилатации у лиц с признаками транзиторной и устойчивой АГ. Результаты исследования механизмов васкулярных эффектов андрогенов и их тесной зависимости от физиологического состояния организма существенно расширяют научные представления о роли мужских половых гормонов в регуляции ССС и их вкладе в развитие АГ. Выявленное нами снижение секреции тестостерона при развитии АГ представляет практический интерес для эндокринологов и сексопатологов при лечении гипертензивных пациентов. Показано, что NO повышает устойчивость к АГ в значительной степени за счет его лимитирующих эффектов по отношению к интенсивности сосудистого компонента стресса, что позволяет рекомендовать использование доноров NO в качестве профилактического средства в группе риска развития АГ. Данные по механизмам онтогенетических особенностей формирования АГ имеют несомненную ценность при коррекции АД у гипертензивных пациентов в различных возрастных группах.
Апробация работы. Результаты исследования были представлены на ежегодных европейских конгрессах по АГ (Италия, Милан 2003, 2007, 2011 гг.; Испания, Мадрид, 2006 г.; Норвегия, Осло, 2010 г.); на ежегодных турецких конгрессах по АГ и атеросклерозу (Турция, Измир, 2008; Анталья, 2009; Кабардокия, 2010 г); на международных конференциях по защите здоровья (Мумбай, Индия, 2009 г.) и нейрофизиологии (Германия, Марбург, 2009 г; Дрезден, 2009 г.), на российской конференции по актуальным вопросам медицины (Россия, Астрахань, 2008 г.) и ежегодном конгрессе кардиологов (Москва, 2009, 2010 гг.). Материалы диссертации докладывались и обсуждались на открытом заседании кафедры физиологии человека и животных федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования “Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского”.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 научных работ, в том числе рекомендованных ВАК РФ - 16, 1 монография, 2 патента РФ на изобретения.
Декларация личного участия автора. Экспериментальные исследования выполнялись автором лично, либо при его непосредственном участии в коллективных работах (Государственные контракты NK-144P от 31.07.2009 г., NK-1257P от 1.08.2009 г., NK-1063P от 30.05.2010 г. на “проведение исследований научными группами под руководством докторов/кандидатов наук”, мероприятия 1.1./1.2 “Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук и кандидатов наук”, направления 1 “Стимулирование закрепления молодежи в сфере науки, образования и высоких технологий” федеральной целевой программы “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России” на 2009-2013 годы). В совместных публикациях вклад автора составил 50-90%.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения результатов исследований и выводов. Общий объем диссертации 292 страницы с 78 рисунками и 3 таблицами. Список цитированной литературы включает 638 источников, в том числе 82 отечественных и 556 иностранных.
