Органная макро- и микрогемодинамика при активации или блокаде вентральных отделов продолговатого мозга Кульчицкий, Владимир Адамович

Введение к работе

Актуальность проблемы. Согласно современным гипотезам ( Heis , 1984; Ciriello et al. , 1986; 6.П.Лебедев, I9a?;Dam-pney et al.,1987) в контроле уровня системного артериального давления, наряду с ядрами гипоталамуса и структурами дорзальних отделов продолговатого мозга, принимают участие нейронные популяции вентральных отделов ствола головного мозга. Неполнота фактических данных в этом разделе физиологии кровообращения свидетельствует о преждевременности кажущихся очевидными выводов. Необходимо отметить, что большинство предположений о регуляции структурами вентральных отделов продолговатого мозга кровообращения выдвинуто на основании нейроанатомических и электрофизиологических данных и базируется на материалах о сдвигах системного артериального давления при воздействии на структуры вентральных отделов продолговатого мозга. О влиянии указанных структур на органное кровообращение упоминается в публикациях небольшой группы исследователей (Wennergren.Oberg, 1980s Mo Allen,I984iLovick , Hilton, 1985 ), но и эти сведения ограничены констатацией сдвигов показателей рёзистивной функции органных сосудов на фоне активации или блокады структур вентральных отделов продолговатого мозга.

Возможным объяснением большого круга нерешенных вопросов о роли структур вентральных отделов продолговатого мозга в контроле системного и органного кровообращения-является новизна этой проблемы, которая возникла лишь в 70-80-х годах текущего столетия, а также известная сложность применения тонких инструментальных методов исследования в условиях трудоемкого доступа к вентральным отделам ствола головного мозга. Изучение сопряженных (рёзистивной, емкостной и обменной) функций сосудов стало реальным только после разработки специальных аналитических подходов, осуществленных в отделе физиологии висцеральных систем Института экспериментальной медицины АМН СССР ("Интеграция...", 1984). Однако и в этом случае комплексное исследование специализированных-сосудистых функций различных регионов при воздействии на структуры вентральных отделов продолговатого мозга до настоящего времени не проведено. Актуальность этих исследований подчеркивается и тем, что в литературе появились работы, в которых предполагается патогенетическая роль структур вентральных отделов продолговатого- мозга в формировании системной артериальной гипер-тензии и отека легких ( Minson et al, , 1986), синдромов Ундины и Пиквика( Schaefer.Schlaefke , I9U6), внезапной смерти младенцев (Schlaefke et4l4987), внезапной сердечной смерти

( Corr et al. , 1987), что еще более акцентирует проблему фундаментальных исследований в этой области.

Особый интерес в этой проблеме представляет изучение роли структур вентральных отделов продолговатого мозга в контроле органной макро- и микрогемодинамики, а именно, резистивной функции, от которой зависит величина регионарного кровотока, и вносящей вклад в формирование общего периферического сосудистого сопротивления, емкостной функции органных сосудов (определяющей регионарную внутрисосудистую емкость крови и участвующей в формировании венозного возврата крови к сердцу) и обменной функции, характеризующей направление и скорость транснапиллярного обмена жидкости.

Для изучения базисных механизмов сдвигов органной макро- и минрэгемодинамики при активации или блокаде структур вентральных отделе в продолговатого мозга предпочтительными оказываются сосудистые русла скелетных мышц и кишечника за счет их важной роли в перераспределении кровотока при реализации вегетативных рефлекторных реакций: скелетные мышцы в силу своей большой массы (до 50%" от веса тела) ( Battoclettl , 1986) и способности увеличивать кровоток от периода покоя до максимальной ваэодилатации в 20 раз (Folkow.ifeil , 1974); органы желудочно-кишечного тракта в силу исходного большого кровотока в состоянии покоя (2'7% от сердечного выброса (Battoclettl , 1986)

Таким образом, актуальность проблемы о контроле структурами вентральных отделов продолговатого мозга системы кровообращения определяется, с одной стороны, предположением о ведущей роли этих структур в формировании уровня системного артериального давления (Lovlck , 1988), с другой, необходимостью получения сведений о влиянии структур вентральных отделов продолговатого мозга на сопряженные (резистивную, емкостную и обменную) функции органных со-, судов и механизмах этих влияний. Сведения о сдвигах системной и органной гемодинамики при активации или блокаде структур вентральных отделов продолговатого мозга имеют не только теоретическое значение, но и медицинское, поскольку открывают перспективу отыскания адекватных методов нормализации функций системы кровообращения при заболеваниях, связанных с патологией вентральных отделов продолговатого мозга.

Цель и задачи исследования .--Целью работы явилось исследование резистивной, емкостной и обменной функций органных сосудов и механизмов их регуляции при активации или блокаде различных структур вентральных отделов продолговатого мозга. Для решения этих

вопросов были поставлены следующие задачи:

1. Определить в вентральных отделах продолговатого мозга границы структур, электрическая активация которых влияет на сопротивление сосудов скелетныхмышц и кишечника и системное артериальное давление.

2. Установить характер и величину изменений реэистивной, емкостной и обменной функций сосудов скелетных мышц и кишечника при активации (током разной интенсивности) и разрушении (электролитическим или химическим путем) структур вентральных отделов продолговатого мозга.

3. Исследовать роль структур вентральных отделов продолговатого мозга в реализации вазомоторных эффектов на органные сосуды при собственных- и сопряженных сосудистых рефлексах.

4. Выявить влияние разрушения структур вентральных отделов
продолговатого мозга на фильтрационно-абсорбционные отношения в

кишечнике и скелетных мышцах.

5. Изучить влияние блокады структур вентральных отделов продолговатого мозга на органную макро- и микрогемодинамику в условиях гиперкапнии.

6. .Определить роль супрабульбарных отделов центральной нервной системы и дорэальных отделов продолговатого мозга в реализации влияний вентральных отделов продолговатого мозга на .сопротивление и .емкость органных сосудов.

Научная новизна результатов. Выявлены неизвестные ранее дан-ные о влиянии структур вентральных отделов продолговатого мозга на артериальные и венозные сосуды скелетных мышц и.кишечника и о контроле реэистивной, емкостной и обменной функций органных сосудов указанными структурами ствола головного мозга.

Установлено, что электрическое раздражение вентральных отделов латерального парагигантоклеточного ядра увеличивает сопротивление сосудов скелетных мышц и кишечника, а аналогичная стимуляция парвоцеллюлярного и магноцеллюлярного подьядер латерального ретикулярного ядра снижает сопротивление сосудов иссле,пуеыых регионов. В каудальной части латерального ретикулярного ядра на границе со спинным мозгом обнаружены структуры; электрическое раздражение которых увеличивает сопротивление сосудов исследуемых регионов.

Впервые показано влияние структур вентральных отделов продолговатого мозга на емкостную и обменную функции органных сосудов. При электрической активации вентральных отделов латерального парагигантоклеточного ядра отмечено увеличение посткапиллярного

сопротивления и среднего капиллярного гидростатического давления в сосудах икроножной мышцы и тонкой кишки, снижение коэффициента капиллярной фильтрации и уменьшение емкости сосудистого русла исследуемых регионов. Ири электрическом раздражении током пороговой силы парвоцеллюлярного и магноцеллюлярного подъядер латерального ретикулярного ядра посткапиллярное сопротивление и капиллярное гидростатическое давление в сосудах скелетной мышцы и тонкой кишки уменьшаются, коэффициент капиллярной фильтрации и емкость сосудов исследуемых регионов увеличиваются.

Разрушение нейронов вентральной части латерального парагиган-токлеточного ядра блокирует реализацию системных и регионарных вазомоторных реакция при прессорных сосудистых рефлексах.

Впервые установлено, что после разрушения нейронов ростральной чрсти латерального парагигантоклеточного ядра снижается пре-капиллярное сопротивление в скелетной мышце и не изменяется сопротивление артериальных сосудов в кишечнике; увеличение емкости более виражено в сосудах кишечника, чем в скелетных мышцах; посткапиллярное сопротивление снижается в обоих исследуемых регионах на одинаковую величину, что ведет к снижению среднего капиллярного гидростатического давления; в обоих сосудистых регионах имеет место увеличение коэффициента капиллярной фильтрации. После разрушения нейронов каудальной части вентральных отделов латерального ретикулярного ядра отмечено выраженное увеличение прекалилляр-ного сопротивления в скелетной мышце и кишечнике, а также тонуса прекапиллярных сфинктеров в исследуемых регионах; лосткапиллярное сопротивление и капиллярное гидростатическое давление увеличиваются в скелетной мышце и уменьшаются в кишечнике. Наблюдаемые в течение І-2-х часов после разрушения вентральных отделов латерального ретикулярного ядра сдвиги показателей органной макро- и микрогемодинамики обусловлены накоплением в крови гуморальных агентов, оказывающих прямой эффект на стенку органных сосудов. Обосновывается положение о том, что структуры вентральных отделов продолговатого мозга контролируют фильтрационно-абсорбционные отношения в кишечнике и скелетных мышцах.

Установлено, что отделение вентральных отделов продолговатого мозга от вышележащих отделов мозга (понто-медуллярная перерезка) и дорзальной части продолговатого мозга не изменяет исходный уровень системного артериального давления, перфузионного давления и оттока венозной крови в сосудах скелетных мышц и кишечника. Лишь после разрушения вентральных отделов латерального парагигантоклеточного ядра на фоне понто-медуллярной перерезки и уда

?

ления дорзальних отделои продолговатого мозга происходит резкое снижение исходного уровня системного артериального давления, сопротивления сосудов икроножной мышцы и увеличение емкости сосудов кишечника; направление и величина изменений этих параметров' при указанном воздействии идентичны таковым при перерезке спинного мозга на уровне выхода корешков 1-ых шейных нервов. Обосновывается положение о ключевой роли структур вентральных отделов продолговатого мозга в формировании тонических супраспинальных нейрогенных посылок к сосудистым регионам скелетных мышц и кишечника.

. Показано, что результирующий гемодинамический эффект углекислого газа слагается не только из прямого (на гладкие мышцы стенки сосудов) и рефлекторного его влияния (через сосудистые хеморецептори), но и определяется воздействием СОр на хемочувст-вительнке структуры поверхностных участков вентральных отделов продолговатого мозга,, осуществляющих тонический контроль артериальных и венозных сосудов скелетных мышц и кишечника.

Научно-практическая значимость работы. Полученные в работе принципиально новые факты о сдвигах органной макро- и микрогемо-динаыики. в условиях активации или блокады структур вентральных отделов продолговатого мозга, их экспериментальный и теоретический даализ относятся к фундаментальным физиологическим разработкам .

Решаемая в исследовании проблема является обоснованием нового, перспективного для теоретической и клинической медицины направления, задача которого состоит в исследовании роли структур вентральных отделов продолговатого мозга в интегративноы контроле резистивной, емкостной и обменной функций органных сосудов. Целесообразность развития этого направления обосновывается фактическими данными диссертации,- свидетельствующими о том, что в вентральных отделах продолговатого мозга расположены структуры, формирующие нейрогенные посылки к артериальным сосудам скелетных мышц и венозным сосудам кишечника, участвующие в поддержании исходного уровня системного артериального давления и являющиеся звеном рефлекторных дуг собственных и сопряженных сосудистых рефлексов.

Результаты работы могут служить основой для понимания механизмов формирования системной артериальной гипертонзии, синдрома постуральной гипотензии при периферической вегетативной недостаточности,' синдромов Ундины, ІЬіквика и болезни Поккури, спид

рома внезапной смерти младенцев. С 1983 года разработанный метод исследования функциональной недостаточности структур вентральных отделов продолговатого мозга используется в отделении функциональной диагностики областной клинической больницы им. М.И.Калинина г.Куйбышева для обследования больных с дисфункцией структур ствола головного мозга.

Исследование механизмов сдвигов органной макро- и микрогемодинамики при воздействии на.структуры вентральных отделов продолговатого мозга может способствовать поиску путей коррекции системного и органного кровообращения с помйщыо лекарственных вазоактивных препаратов центрального действия (типа клофелина, гуанабенза) при патологии структур ствола головного мозга.

Установленные в работе закономерности и.механизмы изменений органной макро- и микрогемодинамики при активации или блокаде структур вентральных отделов продолговатого мозга могут быть использованы в лекционных курсах на кафедрах медико-биологического профиля ВУЗов, а также в соответствующих пособиях и руководствах.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Нейроны ростральной части вентральных отделов продолговатого мозга формируют симпатические посылки к артериальным сосудам скелетных мышц и венозным сосудам кишечника и являются звеном рефлекторных дуг собственных и сопряженных сосудистых рефлексов.

2. Нейроны каудальной части вентральных отделов продолговатого мозга осуществляют тоническое влияние на резистивную, емкостную и обменную функции органных сосудов и контролируют реализацию прессорных вазомоторных рефлексов.

3. Активация структур вентральных отделов продолговатого мозга имеет качественно неоднозначный эффект как на сосуды разного функционального назначения, так и на одни и те же сосуды в разных органах.

4. Электролитическая или химическая блокада структур ростральной части вентральных- отделов продолговатого мозга снижает регионарное сосудистое сопротивление в скелетных мышцах и практически не изменяет его в кишечнике; при этом изменение емкости сосудов кишечника выражено больше, чем в сосудах скелетных мышц, і Блокада структур каудальной части вентральных отделов продолго- , ватого мозга ведет к медленному (в течение одного-двух часов), но выраженному увеличению сосудистого сопротивления в исследуемых регионах.

5. Электрическая и фармакологическая активация или блокада структур вентральных отделов продолговатого мозга качественно неоднозначно изменяет лре- и посткапиллярное сопротивление органных сосудов и, таким образом, специфично влияет на сдвиги капиллярного гидростатического давления в скелетных мышцах и кишечнике, что свидетельствует об участии структур вентральных отделав продолговатого мозга в регуляции фильтрационно-абсорбционнкас отношений в организме.

6. Результирующий гемодинамический эффект действия углвкис-лого газа на артериальные и венозные сосуды зависит не только от прямого влияния СО-, на сосудистые хеморецептори, но и от активации хемочувствительных структур вентральных отделов продолговатого козга.

7. Изучение особенностей изменений резистивной, емкостной и йбменной функций органных сосудов при активации или блокаде структур вентральных отделов продолговатого мозга является новым перспективным направлением исследований в области физиологии и патофизиологии кровообращения.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научных конференциях Отдела физиологии висцеральных систем им. Н.М.Быкова НИИЭМ АМН СССР (1986-І989гг.)^:, ХХУП Всемирном конгрессе физиологических наук (Будапешт, 1980); ХШ, ХІУ и ХУ съездах Всесоюзного физиологического общества им.И.П.Павлова (Алма-Ата, 1979; Баку, 1983; Кишинев, 1987); XI и ХЛ Всесоюзных конференциях по физиологии и патологии кортико-висцеральных взаимоотношений (Ленинград, 1981, 1986); Ш Всесоюзном съезде патофизиологов (Тбилиси, 1962); II Всесоюзном симпозиуме "Кровообращение в условиях высокогорной и экспериментальной гипонсии" (рунзе, 1982); У Всесоюзном симпозиуме "Центральная регуляция кровообращения" (Ростов-на-Дону, 1984); I съезде морфологов Таджикистана (Душанбе, 1985); Всесоюзном симпозиуме "Регуляция дыхания и ыассоперенос газов в организме" (Ленинград, 1986); ІУ Всесоюзном симпозиуме "Кровообращение в скелетных мышцах" (Рига, 1986); УІ Всесоюзной конференции по физиологии вегетативной нервной системы (Ереван, 1986).

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 40 работах, опубликованных в отечественных и зарубежных изданиях, в том числе в коллективной монографии "Механизмы реагирования нейрона на раздражающие воздействия" (список основных.работ представлен в конце автореферата).

Структура и объем работы, диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, главы описания методов исследования, 7 глав изложения результатов собственных исследований, общего заключения, выводов и списка использованной литературы, включающего 258 отечественнЬх и зарубежных авторов. Работа иллюстрирована 45 рисунками, содержит I таблицу, изложена на 278 стр. машинописи.