Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные представления о регуляции двигательной и электрической активности гастродуоденальиого комплекса (обзор литературы) 16-72
1.1. Морфофизиологические особенности компонентов гастродуоденальиого комплекса (ГДК) 16- 25
1.2. Особенности регуляции различных компонентов ГДК 25- 49
1.3. Особенности электрической активности различных компонентов ГДК 49-57
1.4. Афферентные системы гастродуоденальиого комплекса 58 - 66
1.5. Особенности афферентно-эфферентных взаимодействий
компонентов ГДК в начальный период развития патологии 66-72
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования 73-100
2.1. Обоснование методик исследования , 73-79
2.2. Наркоз и операционное обезболивание. Подготовка животных к эксперименту 79 - 82
2.3.Электроды и регистрирующая аппаратура 82 — 85
2.4. Экспериментальное моделирование 85-93
2.5. Обработка результатов 93 - 100
ГЛАВА 3. Особенности афферентных реакций гастродуоденальиого комплекса 101-146
3.1. Афферентные реакции отделов гастродуоденальиого комплекса в остром периоде их повреждения 101 -121
3.2. Особенности формирования афферентных реакций отделов ГДК в результате их взаимного влияния и регуляции блуждающими нервами 122- 138
3.2.1. Взаимовлияние афферентных реакций отделов гастродуоденальпого комплекса 122 - 125
3.2.2. Роль блуждающих нервов в модуляции афферентной активности интактных отделов ГДК 125 - 131
3.2.3. Участие блуждающих нервов в регуляции афферентной активности отделов ГДК в начальный период острого повреждения 132-138
3.3. Роль биологический активных веществ опиоидной природы в регуляции афферентных реакций гастродуоденального комплекса 138 - 146
Глава 4. Миоэлектрическля активность интактнътх и поврежденных структур гастродуоденального комплекса 147-179
4.1. Миоэлектрическая активность компонентов гастродуоденальпого комплекса в начальный период повреждения в острых и хронических экспериментах 147 - 166
4.1.1. Миоэлектрическая активность компонентов гастродуоденального комплекса в начальный период повреждения пилорического отдела желудка в острых экспериментах 148 - 162
4.1.2. Изменение миоэлектрической активности компонентов гастродуоденального комплекса в процессе развития нарушений дуоденальной проходимости в хронических экспериментах 162- 166
4.2. Влияние блуждающих нервов на состояние и взаимоотношение миоэлектрической активности отделов гастродуоденального комплекса 167 - 179
Глава 5. Взаимовлияние миоэл ектрическои активности компонентов гастродуоденального комплекса 180-232
5Л. Роль кардиального отдела желудка в формировании миоэлектрической активности гастродуоденального комплекса 180-195
5.2. Роль тела желудка в формировании миоэлектрической активности гастродуоденального комплекса 196 - 208
5.3. Роль пилорического отдела желудка в формировании миоэлектрической активности гастродуоденального комплекса...208 -218
5.4. Роль луковицы двенадцатиперстной кишки в формировании миоэлектрической активности гастродуоденального комплекса .218- 232
Глава 6. Механизмы интраорг анной модуляции миоэлектрической активности гастродуоденального комплекса 233-299
6.1. Механизмы интраорганной модуляции миоэлектрической активности отделов гастродуоденального комплекса в остром периоде повреждения пилорического отдела желудка 233 -257
6.2. Механизмы интраорганной модуляции миоэлектрической активности отделов гастродуоденального комплекса после ваготомии 258 -291
6.3. Значение серотонина и серотониновых рецепторов гладкой мускулатуры желудочно-кишечного тракта в реализации антиперистальтики 291 - 299
Обсуждение результатов 300-339
Заключение , 340-344
Выводы 345-347
Список литературы 348-386
- Морфофизиологические особенности компонентов гастродуоденальиого комплекса (ГДК)
- Особенности регуляции различных компонентов ГДК
- Особенности электрической активности различных компонентов ГДК
- Афферентные системы гастродуоденальиого комплекса
Введение к работе
Гастродуоденальный комплекс (ГДК) является одним из наиболее значимых и сложно организованных отделов желудочно-кишечного тракта, с патологией которого связывают развитие большинства заболеваний органов пищеварения (34, 90, 201). Основу механизмов регуляции ГДК составляют сложные функциональные системы с центральным и периферическим отделами, среди которых особая роль принадлежит интраорганной или «метасимпатической» нервной системе (127).
На уровне периферического аппарата регуляции желудка и двенадцатиперстной кишки конвергируют нервные и гуморальные влияния из различных источников и формируется постоянная составляющая их многостороннего взаимодействия, которая проявляется в исходном уровне скоррелированности (сонастроениости) структур ГДК (63). Миоэлектрическая активность, как результирующее проявление моторно-эвакуаторной и секреторной функций, позволяет интегрально оценить особенности взаимоотношений различных отделов желудка и двенадцатиперстной кишки, выявить патогенетические особенности нарушений регуляции проксимальных отделов пищеварительной системы при их повреждении. Однако, данной проблеме посвящен весьма ограниченный круг работ, ориентированных преимущественно на выяснение механизмов нарушений периферической регуляции при экспериментальном поражении желудка и двенадцатиперстной кишки (27; 79).
Для висцеральных интраорганных систем характерна высокая способность к автономной «доцентральной» регуляции, в том числе с возможностью развития периодов угнетения афферентно-эфферентных центральных взаимодействий при функциональных нагрузках и в остром
7 периоде повреждения внутренних органов (194). Выявленные процессы
усиления «автономности» в реакциях висцеральной регуляции
рассматривают как проявления типовых защитно-приспособительных
реакций, предупреждающих генерализацию патологического процесса
(23; 188; 194). В тоже время очевидно, что «ускользание» от центральных
влияний и ограничение центрипетальных связей сопровождается
усилением функциональной гетерогенности в системах регуляции
поврежденного органа в целом, что может отражаться на взаимосвязях
между его отделами.
Повреждения или расстройства регуляции в системе повышают уровень функциональной гетерогенности, приводя к ослаблению взаимосвязей её отделов и нарушению скоординированности функций. В тоже время низкий уровень гетерогенности и наличие жестких связей между компонентами системы делают её малоадаптивной и низко устойчивой к действию внешних факторов (183).
Характер взаимодействия двигательной активности различных отделов ГДК в норме и патологии изучен достаточно хорошо (32,33,81,83, 272,308). Однако практически не изучены базовые механизмы, предшествующие этому взаимодействию и оказывающие влияния на его параметры. А между тем исследованиями А.В. Завьялова и соавт. (1980; 1998), Г.Н. Зайцевой (1988), Т.Д. Дроновой (2004) показано, что различные взаимосвязанные биологические структуры уже в состоянии относительного покоя коррелируют друг с другом по показателям их исходной активированности. Выявляемая корреляция представляет собой активный фон, от которого зависят параметры целостных вызванных реакций системы. В тоже время с позиций проведения анализа уровня функциональной гетерогенности в системе ГДК исследования миоэлектрической активности его отделов ранее не проводились.
8 Известно, что моторный ответ является наиболее оперативной
реакцией, развивающейся при раздражении органов ГДК, их повреждении
или расстройствах нервной регуляции функций (73,81,125,314). В свою
очередь, активация двигательных функций сопровождается усилением
центрипетальной импульсации, что может служить причиной
формирования боли, расстройств центральной и периферической
регуляции, формирования порочных кругов развития патологии. В этой
связи представлялось весьма важным выявить типовые реакции
нарушения взаимосвязей, отражающих основные тенденции расстройств
регуляции в отделах системы ГДК, проследить участие интраорганного
уровня регуляции в развитии синхронизации (десинхронизации)
миоэлектрическои активности желудка и двенадцатиперстной кишки, а
также сопоставить характеристики миоэлектрическои активности с
типовыми афферентными реакциями пораженных отделов ГДК.
Важно отметить, что повреждение аппарата локальной регуляции
органа (или его части), обусловливающее значимое усиление
функциональной гетерогенности, может явиться патологической
детерминантой, которая обусловливает формирование патологической
системы (93). При этом уровень функциональной гетерогенности, отражая
жизнеспособность, функциональную активность и взаимодействие
различных отделов органов ГДК, по-видимому, в большой степени
определяет характер системного органного ответа в условиях патологии
органов пищеварения.
Указанные предпосылки определили цель и задачи работы.
ЦЕЛЬ: выявить в эксперименте интраорганные механизмы регуляции системной кооперации структур интактного гастродуодепального комплекса и в условиях моделирования острого повреждения его отделов.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:
1) исследовать характеристики афферентных реакций интактных и
поврежденных отделов гастродуоденального комплекса;
изучить интраорганные механизмы модуляции афферентного ответа желудка и двенадцатиперстной кишки;
исследовать особенности миоэлектрической активности отделов ГДК и выявить степень участия каждого его компонента в системной кооперации комплекса;
выяснить влияние исходной скоррелированности компонентов ГДК на характер его реакций, вызванных элсктростимуляцией исследуемых структур;
изучить сдвиги в корреляции миоэлектрической активности отделов ГДК, обусловленные острым повреждением;
исследовать роль блуждающего нерва в регуляции взаимной сопряженности миоэлектрической активности отделов ГДК;
выяснить роль опиоидергических и серотонинергических структур желудка и двенадцатиперстной кишки в регуляции функционального состояния и взаимоотношения отделов ГДК при исследовании интактных структур ГДК и в начальный период их острого повреждения;
исследовать эффекты экстра- и интраорганных влияний на взаимоотношения отделов ГДК и выявить особенности взаимосвязи МЭА и афферентных реакций его отделов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА
В работе впервые установлены закономерности базовых функциональных взаимоотношений МЭА ГДК и их нарушений, отражающие значимое нарастание функциональной гетерогенности исследованной системы в начальном периоде острого повреждения её отделов.
10 Показано, что начальный период острого повреждения
характеризуется развитием функциональной изоляции поврежденного
органа или его отдела, проявляющейся, в частности, угнетением
вызванной афферентации всех структур гастродуоденального комплекса
при поражении пилорического отдела желудка. Существенно, что
депрессия афферентных реакций пилорического отдела желудка
наблюдается при повреждении как тела желудка, так и луковицы
двенадцатиперстной кишки. Напротив, повреждение луковицы
двенадцатиперстной кишки не оказывает значимого влияния па
афферентные реакции тела желудка, а повреждение последнего также
значимо не влияет на афферентацию двенадцатиперстной кишки.
Выявлено, что нарастание функциональной гетерогенности в системе гастродуоденального комплекса, развивающееся в ответ на воздействие альтерирующего фактора, выражается в резком изменении миоэлектричсской активности, которое проявляется развитием «декорреляции» амплитудных значений МЭА, совпадающей по времени с развитием реакции угнетения гастродуоденалыюй афферентации.
Выявлено существенное участие пептидергических и серотонинергических структур желудка и двенадцатиперстной кишки в интраорганной регуляции афферентной и миоэлектрической активности отделов ГДК, что проявляется в предупреждении расстройств регуляции, вызванных двусторонним пересечением блуждающих нервов или острым повреждением структур ГДК.
В работе впервые получены данные о роли различных отделов желудка и начальных отделов двенадцатиперстной кишки в формировании ритма и синхронизации миоэлектрической активности гастродуоденального комплекса. В частности, установлено ритмоорганизугощее значение кардиального отдела желудка (КО), системоорганизующий вклад в МЭА тела желудка (ТЖ), тригерная роль в
МЭА пилорического отдела желудка (ПО) и синхронизирующее влияние луковицы двенадцатиперстной кишки (ЛДК).
Выявлены особенности взаимодействия возбуждения различных отделов гастродуоденального комплекса. В частности, усиление потока афферентной импульсации от ТЖ приводит к «облегчению» афферентных реакций, снижению амплитуды и повышению частоты МЭА ЛДК.
Установлено, что в начальный период после утраты влияний блуждающих нервов происходит изменение характера МЭА, вызванной активацией различных отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ
Результаты, полученные в работе, выявили ранее не известные механизмы регуляции афферентной и миоэлектрической активности ГДК, реализующиеся на интраорганном уровне.
Разработан подход и проведена количественная оценка интегрального функционального состояния систем регуляции желудка и двенадцатиперстной кишки, основанная на анализе изменений уровня скоррелированности МЭА, выявлены факторы, определяющие его вариации и дана оценка значения влияний, способствующих смещению исходной функциональной «сонастроенности» отделов ГДК.
Выявлены особенности участия отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки в системной организации деятельности ГДК и раскрыты механизмы, предупреждающие формирование патологических систем, за счет консолидации процессов торможения миоэлектрической и афферентной активности, которые реализуются в
12 остром периоде повреждения отделов комплекса на уровне
интраорганной нервной системы.
Показана общность механизмов модуляции висцеральной аффсрентации и показателей интегральной активности ГДК (МЭЛ) при повреждении различных отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки.
Получены результаты, позволяющие обосновать и разработать способы коррекции двигательных нарушений желудка и двенадцатиперстной кишки в раннем послеоперационном периоде. Результаты работы могут быть использованы для обоснования патогенетических механизмов развития острой патологии гастродуоденального комплекса.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ
Исходная функциональная гетерогенность гастродуоденального комплекса характеризуется градиентными соотношениями частоты, амплитуды МЭА, показателей их многосторонней с коррелированное и относительной однородностью показателей афферентного ответа отделов комплекса.
Различные отделы гастродуоденального комплекса формируют основные характеристики его целостной миоэлектрической активности: регуляцию частоты миоэлектрической активности (кардиальный отдел желудка), скоординированность миоэлектрической активности (тело желудка), формирование гетерогенности в миоэлектрической активности разных компонентов (пилорический отдел желудка) и синхронизацию активности неповрежденных структур (начальный отдел двенадцатиперстной кишки/
Интраорганная иерваная система обеспечивает первичный «доцентральный» этап регуляции афферентных и миоэлектрических
13 реакций отделов ГДК, формируя в остром периоде их повреждения
комплекс защитно-приспособительных реакций, проявляющихся в
консолидации тормозных процессов, обеспечивающих усиление
автономности регуляции поврежденного органа и его отделов и
повышение уровня функциональной гетерогенности в системе.
Острое повреждение пилорического отдела желудка формирует одновременные и наиболее устойчивые реакции афферентной депрессии и способствует нарастанию гетерогенности в миоэлектричсской активности желудка и двенадцатиперстной кишки, развивающиеся при участии интраорганиых опиатньтх систем ГДК.
Пересечение блуждающих нервов приводит к десиихронизации миоэлектрической активности в кардиальном и пилорическом отделах желудка и нарастанию относительной автономизации пилорического отдела желудка по данным анализа амплитудных параметров МЭА, к возрастанию системной кооперации отделов ГДК по данным корреляционного анализа частоты МЭА, меняя характер вызванной МЭА желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки.
Состояние серотонинореактивных структур желудка и двенадцатиперстной кишки определяет интегральный ответ МЭА ГДК на утрату влияний блуждающих нервов и способствует нарастанию гетерогенности МЭА в начальный период после острого повреждения пилорического отдела желудка.
Изменение исходной функциональной гетерогенности ГДК по частоте и амплитуде МЭА и целостности его афферентных реакций зависит от состояния интраорганных систем регуляции желудка и двенадцатиперстной кишки.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
Материалы диссертации доложены на Межд. конф., посвящ. 150-летию академика И.П.Павлова (Санкт-Петербург,! 999); на науч. конф.
14 «Актуальные проблемы фундаментальных исследований в области
биологии и медицины», посвящ. 110-летию института экспериментальной
медицины (Санкт-Петербург, 2000); на второй Российской научно-практ.
конф. «Актуальные проблемы экологии экспериментальной и
клинической медицины» (Орел, 2001); на XVIII съезде физиологического
общества им.И.П.Павлова (Казань, 2001г.); на 18 Всерос. науч. конф. с
Между нар. участием «Физиология и патология пищеварения»
(Геленджик, 2002); на Рос. научно-практ, конф. «Клинические и
теоретические аспекты острой и хронической боли» (Н-Новгород, 2003);
на 5-м Славяно-Балтийского научном форуме «Санкт-Петербург - Гастро-
2003»; на III Всерос. конф. с Междунар. участием, посвящ. 175-летию со
дня рождения Ф.В.Овсянникова (Санкт-Петербург, 2003); на V съезде
общества гастроэнтерологов России и XXXII сессии Центрального
научно-исследовательского института гастроэнтерологии (Москва, 2005);
на третьей Межд. конф. «Болезни цивилизации в аспекте учения
В.И.Вернадского» (Москва, 2005); иа заседаїіии проблемной комиссии
«Механизмы системной организации физиологических функций в норме и
патологии» совместно с Курским отделением Российского
физиологического общества им.И.П.Павлова и кафедрой патофизиологии
РУДН (Курск, 2005).
ПУБЛИКАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
По материалам диссертации опубликовано 36 работ, в том числе 1 патент на изобретение.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической главы, 4-х глав собственных исследований, обсуждения результатов, заключения, выводов и списка литературы, включающего 335
15 источников отечественной и зарубежной литературы. Диссертация изложена на 386 страницах машинописного текста, содержит 97 таблиц и 70 рисунков.
Исследования выполнены на кафедре патофизиологии РУДН (завкафедрой - д.м.н., профессор В.А.Фролов), кафедре нормальной физиологии КГМУ (завкафедрой - член-корр.РАМН, д.м.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ А.В.Завьялов) и НИИ экологической медицины КГМУ (директор НИИ ЭМ - к.ф.н., Е.Б.Артюшкова).
В выполнении работы активную помощь оказывали д.м.н., профессор кафедры патофизиологии РУДН Д.П.Билибии, д.м.н., профессор кафедры патофизиологии РУДН Н.А.Ходорович, руководитель научно-исследовательского центра по изучению роли серотонина в организме д.м.н. А.П.Симоненков, д.м.н., профессор А.Б.Горпинич, за что мы приносим им глубокую благодарность.
Храним светлую память об ушедшем из жизни Г.В.Бугорском
(к.м.н., доцент, зав. лабораторией электрофизиологии НИИ ЭМ в 1988-1998 гг.), которым был создан аппаратно-методический комплекс для регистрации МЭА желудка и двенадцатиперстной кишки.
Считаю своим долгом выразить искреннюю признательность научным консультантам д.м.н., профессору О.А.Шевелеву и член-корр. РАМН, д.м.н., профессору, заслуженному деятелю науки РФ А.В.Завьялову, а также всем, кто оказывал помощь в проведении данных исследований.
Морфофизиологические особенности компонентов гастродуоденальиого комплекса (ГДК)
Двигательная активность является одной из важнейших функций пищеварительной системы. Желудок и двенадцатиперстная кишка, объединяемые в гастродуоденальный комплекс (ГДК), на основании данных о раздельной регуляции ГДК и остальной части тонкой кишки в эмбриогенезе (331), являются компонентом ряда функциональных систем. В свою очередь ГДК представляет собой субсистему, которая играет ключевую роль в реализации моторно-эвакуаторной функции желудочно-кишечного тракта. Его сократительную активность обеспечивает мышечная оболочка, обладающая гетерогенностью строения и развития. Нарушения моторной функции гладкомышечных клеток лежат в основе патогенеза ряда заболеваний (17, 33, 34, 191).
Уже на тканевом уровне наблюдается гетерогенность гладких мышечных волокон, связанная с различным характером и скоростью их сокращения. Экспериментальные исследования in vivo и в опытах на изолированных органах позволили разделить гладкие мышцы на фазные и тонические. Распределение фазных и тонических мышц в ЖКТ определяет особенности функционирования отдельных его частей. Так, в составе мышечной стенки отделов желудка и кишечника преобладают фазные мышечные волокна, которые совершают медленные сократительные движения, чередующиеся с фазами расслабления. Они с относительно коротким латентым периодом отвечают сокращением на небольшие растяжения. В то же время, мышцы сфинктеров долгое время пребывают в состоянии тонического сокращения и имеют более высокий порог механической активации .
Молекул яри о-генетическ ими исследованиями установлено, что в фазных и тонических волокнах экспрессируются различные изоформы миозина. Миофиламенты фазных миоцитов, способные к довольно быстрому сокращению, имеют «быстрые» изомеры легкой цепи миозина (LC 17а) и «вставку» из семи аминокислотных остатков в тяжелой цепи миозина. Эти клетки генерируют потенциалы действия (ПД). Тонические миоциты, пред ставленные в области сфинктеров ЖКТ (в частности, пилоричсского), способны к медленным сокращениям с низкой скоростью укорочения и к выполнению «запирательной» функции. Они имеют другую изоформу легкой цепи миозина (LC 17Ь) и не содержат «вставок» из семи аминокислотных остатков в тяжелой цепи миозина. Эти клетки не генерируют ПД (208).
Кроме того показано, что активное и тоническое сокращение могут являться стадиями сокращения одной и той же мышцы, которые отличаются друг от друга особенностями взаимодействия регуляторних и сократительных белков (204). Обычно стадия (фаза) активного сокращения ГМ сменяется тоническим напряжением. Это состояние, определяемое в отечественной литературе как «пластический тонус» и «вязкое последействие» (204), а в зарубежной - терминами «catch-state», «latch-state», «tonic-state» (292), и характерное для гладких мышц ЖКТ достигается и поддерживается минимальными затратами энергии (307, 315).
Однако на том же молекулярном уровне выявлено, что принадлежность гладкой мышцы к группе фазных или тонических определяется не только свойствами самой мышцы, но и специфическими условиями микроокружения и нервно-гуморальной стимуляции гладких мышц различных органов или их частей. Это подтверждается исследованиями изоморфного состава и содержания специфических белков гладких мышц (204). Таким образом, в гладких миоцитах существует чувствительная система регуляции сократительного ответа, обеспечивающая достаточную степень адаптации и гибкости, необходимой для выполнения нормальной физиологической функции. В целом анализ исследований молекулярного и клеточного уровней организации ЖКТ позволяет сделать вывод о том, что формирование сократительного фенотипа гастроинтестинальных гладких мышц, его поддержание и реализация определяются в значительно большей степени характером регуляции, чем особенностями строения отдельных клеток. Суммарный же результат сократительной активности мышц, входящих в состав того или иного отдела желудка направлен на выполнение предназначенной ему функции. Различная функциональная нагрузка отделов ГДК, вероятно, должна предопределять и отличия в их строении, которые формируются постепенно в результате онтогенетического развития желудка (80, 86).
Особенности регуляции различных компонентов ГДК
Многочисленными исследованиями (72, 116, 150, 196, 315) было установлено, что спонтаная ритмическая деятельность мышц желудка и тонкого кишечника детерминируется специфическими внутриклеточными процессами и межклеточными взаимодействиями, а внешние нейрогормональиые факторы оказывают регулирующие влияния на активность эндогенной природы.
В дискуссии о локализации и структурной организации источников пейсмекерной активности выявляются несколько точек зрения. Ряд авторов принимает то положение, что перистальтическая волна начинается в кардии желудка и распространяется в каудальном направлении (25, 136, 141, 235).
Наиболее распространенными являются представления о том, что пейсмекер, потенциирующий круговые сокращения, располагается в области малой кривизны (92, 96, 270), тела желудка (185, 329) и генерирует медленные волны с частотой 3-4 цикла в 1 мин. Отсюда нервные импульсы со скоростью 10-40 см/с следуют к антральному отделу желудка. Здесь большая часть перистальтических волн угасает, однако некоторая часть их распространяется по антральному отделу с нарастающей амплитудой, что приводит к сильным сокращениям привратника. Сфинктер последнего при этом может закрываться, а химус частично перемещается обратно в желудок («перетирающий» эффект). Нарушения медленноволновой активности сочетаются с гастропарезом (87,185).
Многочисленные факты, свидетельствующие об определенной независимости пилорического отдела желудка от экстрагастральных влияний, сформировали мнение о возможной локализации в этой зоне водителя ритма (55, 68).
Показано, что привратник может генерировать собственную ритмичную активность независимо от тонкого кишечника и тела желудка (332). В пользу мнения о наличии водителя ритма в пилоро-антральной зоне желудка свидетельствует описание нейронов, не связанных с нервными пучками, тела которых лежат в интерстициальнои прослойке антрального отдела желудка (35).
Результаты клинических исследований позволили предположить, что физиологическая координация пилоро-антралы-юй сократительной активности может осуществляться на уровне проксимальной области пилорического канала, где происходит блокада транспилорического потока при достижении ее антральных волн сокращения. Предполагают также, что пилорический сфинктер, открываясь во время периода относительного покоя антральной сократительной активности, контролирует «помпу давления» - механизм, с помощью которого происходит освобождение желудка от жидких нутриентов. (310).
Данные о возможной локализации датчика ритма в области луковицы двенадцатиперстной кишки были подтверждены экспериментами со стимуляцией нейронов дорсального моторного ядра блуждающего нерва, связанных с иннервацией двенадцатиперстной кишки. Оказалось, что основной электрический ритм двенадцатиперстной кишки не зависит от нисходящих бульбарных влияний. Стимуляция данной группы нейронов не изменяла частоту генераторного потенциала двенадцатиперстной кишки, тогда как стимуляция «желудочной зоны» этого ядра вызывала выраженное изменение частоты медленных волн стенки желудка (108, 109).
MandrekK., Milenov К. (1991) в экспериментах на изолированных мышечных препаратах продольного и циркулярного слоев двенадцатиперстной кишки свиней пришли к выводу о миогеннои природе их спонтанной топической активности. Наиболее выраженные сокращения генерировались циркулярными мышцами двенадцатиперстной кишки, захватывающими 3-5 см постпилорической области. Они достигали 80% от максимального сокращения, вызванного ацетилхолином в концентрации 10" моль/л.
Наличие пейсмекерных зон большинство авторов связывает с интерстициальными клетками Кахаля (ИКК). Электрофизиологическими исследованиями установлено, что локализованные между мышечными слоями ЖКТ ИКК, содержащие многочисленные митохондрии, обладают способностью генерировать медленные волны, являющиеся обязательными для возникновения спонтанной кишечной перистальтики (70, 259).
В настоящее время разными авторами выделяется от 2 до 6 типов ИКК, имеющих разное функциональное значение (69, 70). Они могут диффузно располагаться в мускулатуре гастроинтестинального тракта (278) или формировать в ней зоны пейсмекерной активности (242). В частности, с ИКК связывают наличие собственной ритмичной активности привратника (332). В морфофункциональных исследованиях (70) выделены несколько разновидностей ИКК, которые являются модифицированными миоцитами и формируют единую сеть тесно взаимосвязанных клеточных элементов. Наличие многочисленных плотных и щелевидных контактов этих клеток друг с другом, гладкими миоцитами и нервными терминалями допускает возможность формирования ими интегрирующей системы, участвующей в реализации вегетативной регуляции функциональной деятельности гладкой мускулатуры.
По мнению других авторов, пейсмекерной активностью могут обладать гладкомышечные клетки различных участков ЖКТ. На основании экспериментальных исследований на кроликах был сделан вывод о том, что функцию желудочного пейсмекера выполняют мышцы малой кривизны желудка. В условиях пищевого подкрепления антральный отдел желудка усваивает частоту ритма, задаваемую пейсмекером (96).
Молекулярно-генетическими исследованиями (259) показано, что в гладкой мускулатуре ЖКТ собак имеется 18 типов калиевых каналов, которые играют важную роль в регулировании мембранного потенциала в легковозбудимых клетках. В гладких мышцах ЖКТ эти каналы играют важную роль в модуляции спонтанной электрической активности. Субъединицы К V - каналов были обнаружены в различных отделах желудка и кишечника. Вероятно, поэтому всегда существовала компромиссная точка зрения, согласно которой местом зарождения (как и окончания) волны может служить любая точка желудка (235).
Так, на 15-й минуте после подкожного введения морфина (1мг на 1 кг веса) наблюдается «антиперистальтическое» распространение биопотенциалов. У собак с моделью острой лучевой болезни на третий час уже наблюдается выраженная антиперистальтика, которая может начаться в антральном отделе или в теле желудка и распространиться в проксимальном направлении (136).
Некоторые авторы высказывали мнение, что термин "расе maker" следует применять только в отношении частоты сокращений стенки желудка, (136, 302).
Особенности электрической активности различных компонентов ГДК
В настоящее время в литературе утвердилось мнение о том, что сокращениям мышц желудка и двенадцатиперстной кишки предшествуют электрические реакции, которые по-разному проявляются в различных отделах гастродуоденального комплекса.
Сокращение проксимальной части желудка связывают со слабой медленной деполяризацией клеточных мембран (44, 288, 289) без генерации потенциалов действия.
Для гладких мышц дистальных отделов ГДК характерны более высокие значения мембранного потенциала покоя и спонтанная электрическая активность, которая проявляется медленными волнами и быстрыми (spike potentials) изменениями потенциала (45).
Известно, что конфигурация; потенциалов желудка и кишечника существенно отличаются друг от друга. Спонтанная электрическая активность мышечной ткани тонкой кишки у разных видов млекопитающих и человека проявляется в виде медленных волн синусоидальной формы с амплитудой от 5 до 20 мВ, на гребне которых возникают быстрые осцилляции - потенциалы действия (от 1 до 8) с амплитудой 9-16 мВ (195).
Потенциалы же гладких мышц тела и антрального желудка человека, собаки, кошки представляют сложный двухфазный (иногда трех- или 4-х- фазный) комплекс колебаний общей продолжительностью около 13,6 сек (84, 136, 196), который состоит из начального быстрого компонента (аналогичен медленной волне), и вторичного медленного (потенциал действия).
Ритм с наличием лишь первого компонента электрического комплекса или медленной волны - базисный электрический ритм -наблюдается вне зависимости от возникновения потенциалов действия и сократительной активности кишечника. На основании чувствительности фазного и тонического сокращений к тем или иным блокаторам кальциевого тока постулируют фазную и тоническую или Р- и Т-системы активации сокращения в гладких мышцах. Показано, что в одних гладкомышечных тканях (антральный отдел желудка, тонкий кишечник), деполяризованных гиперкалиевым раствором, вызываются большие фазные и малые тонические сокращения, а в других (фундальный отдел желудка) - малые фазные и большие тонические сокращения (197).
Гетерогенность функциональной активности гастродуоденального комплекса обнаруживается уже на уровне базальных электрических ритмов. Ряд авторов указывает на различия в амплитудных характеристиках медленных волн (МВ) желудка и кишечника (45, 195). Так, при внутриклеточной регистрации амплитуда МВ в продольном и кольцевом слоях мышц желудка составляла 1-40 мВ, в мышцах кишечника - от 5 до 20 мВ По данным ряда авторов (195), -амплитуда медленных волн увеличивалась от кардии к антральному отделу желудка и снова уменьшалась над пилорическим сфинктером.
Желудок постоянно генерирует электрические потенциалы с частотой 4-5 в мин., причём в области кардиального отдела ритм медленных электрических волн более изменчив по сравнению с другими отделами желудка (45). В антродуодеиальной области, на входе в тонкую кишку, существует резкий перепад частот БЭР, разделённых зоной «электрического молчания». Ритмозадающий потенциал двенадцатиперстной кишки может составлять от 12 до 19 циклов в минуту. При этом по частоте медленных волн можно судить о частоте возможных сокращений данного отдела пищеварительного тракта. (137).
В экспериментах с трансверзальными резекциями желудка было показано наличие градиента частоты медленного потенциала стенки желудка (136). Это свидетельствует о том, что разные отделы желудка обладают потенциальной возможностью генерировать медленные потенциалы с собственным ритмом и реагировать разным образом на электрическое раздражение и фармакологические воздействия.
В ряду фактов, свидетельствую [цих об относительной автономности отделов желудка следует отметить данные (136) о генерации гладкомышечными клетками фундального отдела желудка медленных потенциалов с более низким ритмом по сравнению с другими отделами. Однако, при активации моторной деятельности фундальный отдел включался в ритм остального желудка. Биологический смысл этого явления, вероятно, состоит в том, что согласование ритма обеспечивает продвижение содержимого в дистальном направлении и достигается с участием всех мышечных слоев желудка. Значительный интерес для нашего исследования представляют данные, согласно которым основной электрический ритм, регистрируемый в области между пилорическим сфинктером желудка и большим дуоденальным соском двенадцатиперстной кишки является весьма вариабельным по частоте и по амплитуде. Для всего остального участка двенадцатиперстной кишки вплоть до средней части тощей кишки характерно однообразие частоты и формы (84).
Выявлены определенные корреляции между функциональным состоянием желудка и скоростью распространения медленных электрических волн, которая от проксимальной части желудка к дистальной нарастает от 1 мм/сек до 4 мм/сек у собаки, до 5,7 мм/сек у человека и до 11 мм/сек у кошки (196). В направлении от проксимальных отделов к дистальным увеличивается и амплитуда потенциалов.
У кроликов в условиях свободного поведения были изучены особенности МЭА фундального и антралыюго отделов (АОЖ) желудка, регистрируемые с помощью хронически имплантированных серебряных электродов. Было установлено, что МЭА дна желудка имеет существенные отличия по сравнению с МЭА тела и АОЖ по амплитудным и временным параметрам MB, а также по характеру распределения пиковых потенциалов (ПП) на MB как в условиях голода, так и во время перехода к пищеварительной деятельности и в период насыщения (92).
Эти бесспорные факты позволяют дать электрофизиологическое обоснование подразделению на фундальную и антральную области желудка, по не могут объяснить функциональных взаимосвязей между его отделами. Однако, именно взаимосвязи между различными отделами желудка обеспечивают его целостность.
Основной электрический ритм начинается в проксимальной части тела желудка и продвигается дистально со скоростью около 5 мм в I сек. В антральном отделе распространение электрической волны резко возрастает - до 4 см/сек. Пиковые потенциалы на медленной электрической волне предшествуют сокращению. Если сокращения совершаются с максимальной скоростью, тогда потенциалы возникают на каждой вторичной волне основного электрического ритма желудка. Мышцы антрального отдела имеют одинаковую электропроводимость, которая в 10 раз больше, чем в остальной части желудка. Дистальная его часть сокращается как единое целое. Роль фильтра выполняет дистальная часть антрального отдела вместе с пилорическим каналом.
Афферентные системы гастродуоденальиого комплекса
Анализ литературных данных свидетельствует о том, что афферентные системы ГДК также являются гетерогенными. Афферентные сигналы от интероцепторов разной модальности поступают в ЦНС по волокнам трех основных нервов; блуждающему, чревному (большому, малому, поясничным) и тазовому.
Блуждающий нерв служит важнейшим коллектором висцеральной чувствительности. У кошки, например, анализ состава волокон блуждающего нерва показал, что из общего количества проводников его шейного отдела, достигающего 50 тыс., более 80% относятся к афферентным (282). Электрофизиологическое изучение нейронов ядра солитарного тракта, получающих входы от желудочных ветвей блуждающего нерва и механорецепторов желудка (10) позволило рассматривать их в качестве афферентной части бульбарного желудочного центра.
С позиций современных представлений чувствительное звено блуждающего нерва состоит по крайней мере из трех категорий проводников (282).
Во первых, это афферентные бульбарные волокна. Во-вторых, восходящие, афферентные волокна, являющиеся нейритами сенсорных метасимпатических клеток, лежащих в интрамуральных ганглиях. И наконец, в-третьих, к числу чувствительных проводников принадлежат присоединяющиеся к блуждающему нерву спинальные афферентные волокна, являющиеся дендритами псевдоуниполярных нейронов грудных спинномозговых узлов. Приведенная сенсорная система блуждающего нерва по своей организации может рассматриваться в качестве промежуточной между соматической (произвольно управляемой) и метасимпатической (непроизвольной) системами. С разной скоростью реализуются и рефлекторные ответы на раздражение рецепторов вагусных афферентов, которые в разных случаях выполняют роль или висцеро-, или соматосенсорных компонентов рефлекторных дуг.(1). В результате изучения проекций разных органов белой крысы на афферентные нейроны каудальных узлов блуждающего нерва установлено, что висцеросенсорные нейроциты в составе каудального узла блуждающего нерва характеризуются избирательностью формы и метрических параметров (1). Эти характеристики зависят от локализации и особенностей структурно-функциональной организации пищеварительного тракта. Наиболее крупные нейроциты каудального узла блуждающего нерва причастны к иннервации двенадцатиперстной кишки (24,21 мкм). Вероятно, величина нейроцита зависит от степени его включения в систему разного рода рефлекторных дуг.
Функциональные различия компонентов ГДК обнаруживаются и на уровне рецепторов. Электронномикроскопическими исследованиями И. А. Соловьевой (1982) установлено наличие местных чувствительных рецепторов метасимпатического отдела автономной нервной системы в кардиалыюм отделе, по всей длине малой кривизны, в стенках тела и свода желудка, количество которых увеличивалось по мере продвижения к привратнику. При этом наблюдали поливалентность этих клеток - разные дендриты иннервировали разные слои гладкомышечной ткани.
Взаимоотношения между рсцепторными структурами местного и центрального происхождения в пределах интрамуральных сплетений чрезвычайно многообразны и сложны. В настоящее время наиболее популярным является положение о том, что функциональная специализация рецептора определяется не его структурой и калибром образующего волокна, а местом его локализации в стенке органа . В соответствии с уровнем афферентных окончаний в стенке желудочно-кишечного тракта (слизистый, мышечный, серозный слои) были идентифицированы 3 класса одиночных афферентных волокон .
Рецепторы слизистой оболочки, образованные ветвлением афферентных волокон блуждающего ыерва в основном являются полимодальными, они реагируют на механические стимулы, изменение рН среды и обладают чувствительностью на широкий спектр специфических питательных веществ (52, 283). Они отвечают на системное действие холецистокинина и серотонина (52).
Рецепторы мышечного слоя в соответствии с электро физиологическим и данными являются спонтанно активными, медленно адаптирующимися механорецепторами. Они функционируют преимущественно в составе блуждающего нерва, а свойства их определяются зоной иннервации. Так, в мышечном слое тела желудка описаны нервные окончания, активность которых повышается пропорционально силе механического раздражения. Они быстро отвечают на наполнение желудка и поддерживают его (189, 218, 258). Здесь же обнаружены механорецепторы, реагирующие понижением частоты разрядов в период рецептивной релаксации при возрастании объема желудка (258). Эти свойства рецепторов обеспечивают роль тела желудка как резервуара и способность приспосабливаться к большому объему пищи при минимальном повышении давления.
Афферентные волокна, иннервирующие пилоро-антральную зону желудка в норме не отвечают на растяжение мышечной стенки, но повышают частоту афферентной импульсации в связи с прохождением перистальтической волны через рецептивное поле (218). Таким образом, они контролируют эвакуацию желудочного содержимого в двенадцатиперстную кишку. Активность механорецепторов двенадцатиперстной кишки изменяется под влиянием ее растяжения, а также по мере прохождения перистальтических волн (10).
