Введение к работе
Актуальность темы. Среди заболеваний человека в современном обществе наибольшее распространение получили болезни сердечно-сосудистой системы, а одной из основных причин его смерти - нарушения функций жизненно важных органов - сердца и мозговых центров, которые обусловлены, как правило, структурными изменениями сосудистого русла в этих органах или в органах, регулирующих их функции. Многочисленные исследования показывают, что в патогенезе заболеваний этой системы участвуют многие факторы среды обитания человека, но одновременно зреет убеждение, что склонность взрослого человека к патологическим изменениям структуры и функции сердечно-сосудистой системы возникает в период ее онтогенетического становления (Власов, 1985; Daemen, DeMay, 1995; Zicha, Kimes, 1999; Редина и др., 2003; Owens et al, 2004; Никитин и др., 2005; Szolnoki et al, 2005), причем на ранних стадиях эмбриогенеза (Cines et al, 1998). Поэтому, не случайно, по мере развития методических возможностей, растет интерес исследователей к очередности формирования с первых часов и суток эмбриогенеза как структуры сердца, центральных сосудов и внутриорганного русла, так и динамики проявления в них функциональной активности (сокращение сердца, кровоток в сосудах, их реактивность на нервно - гуморальные факторы), и зреет убеждение, что этот процесс происходит под влиянием факторов, повременное образование которых диктуется генетической программой (LeNoble et al, 2004; Ferguson et al, 2005). При этом особое внимание обращается на своеобразие проявлений генетической программы ангиогенеза в различных участках тела или органа (обзоры: Турина, 1992; Daemen, DeMay, 1995; Cines et al, 1998).
В настоящее время имеется довольно много фактов, позволяющих описать закономерности онтогенетического развития сердца и, в меньшей степени, артериальных и венозных магистралей, связанных с ним (Карлсон, 1983; Coffin, Poole, 1988; Martinsen, 2005). Отмечается высокий интерес к определяющей роли потоков крови на формирование сердца, внутриорганных артерий и вен и механическому взаимодействию гемодинамических сил (в частности, пристеночному напряжению сдвига) с функциями сосудистого эндотелия (Hove et al, 2003; Reneman et al, 2006; LeNoble et al, 2004, 2008).
К сожалению, очень мало сведений, позволяющих воссоздать картину формирования внутриорганного русла. Есть лишь отдельные данные, описывающие форму, редко, размеры первичных кровеносных микросетей в периферических тканях эмбрионов (Baumann, Meuer, 1992; Murray, Wilson, 1997; LaRue et al, 2003; Ruberte et al, 2003; Owens et al, 2004). Как и когда эти сети превращаются в зрелое органное русло, остается неизвестным. В то же время, очевидно, что форма и деятельность зрелого русла у разных позвоночных в одних и тех же органах, как правило, похожа, специализирована для обеспечения присущей органу функции, и меняется она лишь количественно (Шошенко и др., 1982), в том числе и в период постэмбрионального роста. Это касается и скелетных мышц крыс (Шошенко и др., 2004) и кур (Беличенко и др., 1995). Добавим, что отсутствуют данные о
количественной онтогенетической связи размеров внутриорганных русел с просветом внеорганных артерий, имеющих разное происхождение - из дуги аорты и ее дорзальной части (Waldo et al, 1994; Topouzis, Majesky, 1996; Bergwerff et al, 1998; Berk, 2001; Etchevers et al, 2001). Последнее обстоятельство представляется важным в связи с широко используемой в наше время лечебной ангиопластикой. Недостаточность знаний в этой области и побудила нас провести настоящие исследования.
Цель исследования. Выявить закономерности развития кровоснабжения и роль гемодинамических факторов в формировании кровеносного русла скелетных мышц в онтогенезе.
Задачи исследования. На двух скелетных мышцах кур (белой грудной гликолитической с низким кислородным запросом и красной икроножной оксидативной с высоким кислородным запросом)
во второй половине эмбриогенеза
1. провести посмертную морфометрию капиллярного русла, оценив в нем
плотность капилляров и их суммарный просвет;
2. измерить удельную и общую объемную скорость кровотока и
определить расчетным путем линейную скорость кровотока и пристеночное
напряжение сдвига в капиллярах;
3. исследовать реактивность внутриорганных микрососудов (по
изменению в мышцах объемной скорости кровотока) на воздействие
вазоактивных веществ (норадреналин и нитропруссид натрия);
-
измерить тканевое парциальное давление кислорода;
-
определить активность матриксных металлопротеиназ, концентрации нуклеиновых кислот и белка;
в эмбриональный и постэмбриональный периоды
6. провести количественный анализ изменения геометрии артерий,
обеспечивающих кровоснабжение грудной и икроножной мышц, и отходящих
от дуги аорты и дорзальной части ее;
в постэмбриональный период
7. провести аллометрический анализ количественных изменений
структурно-функциональных параметров кровоснабжения грудной и
икроножной мышц кур и почечных клубочков крыс.
Научная новизна.
Впервые показано, что кровеносное русло в скелетных мышцах проходит три этапа в своем онтогенетическом развитии: от первичной формы с трехмерной сетью широких и длинных протокапилляров к зрелой форме (к концу эмбриогенеза), обладающей реактивностью и содержащей узкие и короткие капилляры; изменение этой формы в постэмбриональный период носит адаптивный количественный характер. Последовательность такого развития не зависит от уровня окислительного метаболизма мышц (белая гликолитическая и красная оксидативная) и локализации источника их кровоснабжения (от дуги и от дистальных отделов дорзальной аорты). Впервые на скелетных мышцах, получены количественные данные, характеризующие микроанатомию, скорость кровотока и реакции
микрососудов на вазоактивные вещества внутриорганного русла у эмбрионов теплокровных в эти периоды. Впервые показаны условия превращения первичного эмбрионального русла в зрелую форму: скорость кровотока и пристеночное напряжение сдвига в капиллярах, тканевое парциальное давление кислорода, активность матриксных металлопротеиназ, концентрация белков и нуклеиновых кислот. Впервые на примере скелетных мышцах кур и почках крыс дано количественное описание структурно-функциональных взаимосвязей в кровеносном русле в период его постэмбрионального роста. Впервые дано количественное описание закономерностей анатомического роста внеорганных артерий и показано различие его в артериях, образованных от дуги аорты и дорзальных отделов ее.
Теоретическое и практическое значение. Полученные данные способствуют пониманию закономерностей онтогенетического развития сердечно-сосудистой системы, в частности: внутриорганного русла - характера изменения в нем скорости кровотока, сосудистой реактивности, тканевого парциального давления кислорода, геометрии внеорганных артерий, механизмов их связи с внутриорганным руслом. Они могут представлять интерес для разработок прикладного значения, связанных с ангиопластикой, лечением наследственных патологий сердечно-сосудистой системы, трансплантацией органов. Материалы диссертации могут быть использованы при чтении курса лекций по кровообращению в медицинских институтах и на биологических факультетах университетов.
Положения, выносимые на защиту.
Формирование органного кровоснабжения в скелетных мышцах в онтогенезе проходит три этапа: I. - соединение органного русла с центральными сосудами и сердцем (условия - одинаковая удельная скорость кровотока в мышцах, расположенных в передней и задней частях тела); П. -переход во второй половине эмбриогенеза первичной формы русла к зрелой (условия - сохранение удельной скорости мышечного кровотока и линейной скорости кровотока в капиллярах, резкое увеличение пристеночного напряжения сдвига в капиллярах и появление реактивности в русле); III. -количественные изменения русла в постэмбриональном периоде, носящие адаптивный характер (условия - изменения функциональной активности органа).
Структура и объем диссертации.
