Сопряженные функции органных сосудов в динамике развития гипоксии и применения антигипоксантов Ибрагимов, Юрий Иннокентьевич

Введение к работе

Актуальность тгдоблеш. Вменение закономерностей и механизмов изменений регигаарного кровообращения при острой гипоксии язляотся одной из Еажнейних зодач современной физиологи-ческой и медицинской науки, поскольку от ее'решения зависят успехи научно обоснованных, рациональных методов профилактики и терапии гипокзичееких состояний как в связи со спецификой производственной деятельности человека (освоение высокогорья, космоса), так и в клинической практике. Ьозкикавдие пря гипоксии сдззги кислородного режима различных органов и тканей изменяют уровень важнейших физиологических кокстачт (сиетем -кровообращения, дыхания, крови, эндокринного аппарата), з связи с чем в развитии многих патологических процессов, особенно при критических состояниях, гипоксия можот выступать в качестве фактора, нередко определяющего течение и исход основного заболевания (А.П.Зильбер, 1984; Г.А.РяСов, 1988).

Несмотря на то, что многие вопросы физиологии кровообращения освещены в ряде монографий и руководств ("Регионарные и системные...", 1971; Г.П.Кснради, 1973; Б.И.Ткачекко, 1979; П.Джонсоя, 1982; "Физиология сосудистой...", 1984: А.М.Чаряух и соаэт., 1984), прикладные аспекты этой проблемы, связенные с кислородной недостаточностью, остаются ео многом не разработанными. Последнее обусловлено тем, что на основе существующих методических подходов (определение сопротивления органних сосудов в условиях постоянного давления или измерение перфузнойного давления при постоянном кровотоке), характеризующих только тоническое напряжение гладких мшзд артериальных сосудов, наиболее изученным оказался артериальный отдел сосудистого русла органов, что не позволяет судить о закономерностях азме-нений макро- и микрогемодинашкк па различные стимулы в езязл с отсутствием информации о емкостной и обменной функциях исследуемых регионов. Поэтому для выяснения закономерностей сдвигов органного кровообращения при гипоксии важное значение приобретает одновременное изучение резистивной, емкостной и обменной функций сосудистого русла органов и тканчй.

Разработанные в Отделе физиологии висцеральных систем ИЭМ АМН СССР методичоские подходы, вхлшашке отфвделениа рь-зистябкой, емкостной и обменной функций органных сосудов (не' показателям: перфузконное давление,, вкяозный отток, пгс- и

пооткалиллярное сопротивление, ex отношение, капиллярное зтидроотатичесхое давление, коэффициент капиллярной фильтра-цпг., растяжимость венозных сосудов) позволили характеризовать макро-- и .микрогемодинамику практически любого органа по ход/ развития в нем сосудистых реакций, а также сдвиги филь-трэцЕонно-абсорбционшге отношений в регионах на различные стимулы. Отмечается, что рэзастивная, емкостная и обменная функции сосудов взаимообусловлены з тонко координированы, что позволило ЕЕботи понятие о сопряженных функциях сосудистого русла органов и тканей (Б.КЛ'каченко, 1986),

Следует отметить практически отсутствие в отечественной к зарубежной литературе данных о сдвигах емкостной л обменной функций разных сосудастых регионов на лшонсическое воздействие, особенно в дгнакике его развития. Поэтому расшифровка механизмов явйрогуморальной регуляции сопряженных функций органных сосудов в этих условиях, сходство к различие резистив-ной, обменной к емкостной функций а отдельных ретаонах, выяснение фшатрадионно-абсорбционкых отношении а их. изменений на указанное воздействие явилось задачей, в которой необходимо было получить прекдэ всего фактические данные с их последу& щнм анализом и обобщением.

: Согласно данным литературы скелетная ідускулатура (составляющая 40-50? всех тканей) и тонкий кишечник, имеющий значи-тачьннй объем иктерстициэльного пространства, болъъгух площадь обманной поверхности я высокую проницаемость стенок капилляров, участзугат в системных сдвигах гемодинамики и регуляции объема циркулирувцей крови.'(Fo-?k«?w <2-т ui , 1971; ias-ienc-faj 1974). Учитывал эти факты, изучение сопряженных функций органных сосудов в динамике развития гипоксии необходимо было сосредоточить на выяснении их изменений в скелетной мускулатуре и тонком .ющечнике.

В СВЯЗИ С ОТСУТСТВИеіЛ В 0ТЗЧЄСТЗЄЙН0Й И 8&рубЄЖаОЙ ЛИТе-РНТуре ОЕЄДОНИЙ С ВЛ1ЭТК1ГК антигипокоантов на резистивную, емко-стнук) и рбмеїшуи фун:шш органшх сооудов представлялось важ-пкм изучить действие на органное кровообредение антигипоксан-тсв с-р&атачкам механизмом действия. Осуществление этих исследований могло'бы способствовав понимания механизмов их проти-/-зогапокстмиокогр дэйстгкя. что является необходимы» для разра-

ботки рацкопальннх и научно обоснованных пуми коррекции острой кислородной зедостаточностг.

Паль и зедзта кослодовэяия. Целью работа явилось исследование резкетивной, емкостной и семенной функций органных сосудов разного функционального назначеній в динамика развития гипоксии , выяснение лежащих в их основе механизмов, а также влияния антиглпоксантоз (пдтохром С, гамма-оксиадсляная кислота) на указанные функции сосудов.

Дяк достижения этих целей б исследовании бшга поставлена
оледушпе задачи: .

1. Определить направленность и величину сдвигов макро- z микрогемодинамика в скешэтной мускулатуре я тонком кшгачнике в динамики развития .пшоксическсгс воздействия и установить органную специфичность етих изменений.

2. Выяснить роль рефлекторного компонента гилохг.ическогс воздействия и прямого влияния дефицита Оу в крови в изменениях органной макро- .и микрогемоданампка. :',

3. Проследить закономерностиизменений реззетавной, емкостной и обменной функций сосудов скелетных мозих а тонкого кишечника при артериальной гипоксемии в условиях блокады^: эльфа-и бета-адрзнорецепторов с целью выявления их роли в изменении органной макро--и микрегемодияампки при указанном воздействии.'

4. С аомоцью метода биомгасроскопии изучить изменения диаметра, давления и линейной скорости кровстоіса' в артзриолах, 'капиллярах и венулах брыжййки кишечника ті яремастеряой мышце крыс в динамике развития у них гипоксии.

5. Заявить направленность и величину'изменений резистиз-ной, емкостной и обменной функций сосудов скелетной мускулатури при действии антигипоксантов.(пдтохром С, гамма-окешласлякая кислота), определить особенности их действия на сопряженнко функции сосудов и'кислородный режим тканзй в уоловаях острой гипоксии. .-.-' .:

Научная новизна результатов.Выявлеки принципиальные различия изменений резнстишей, емкостной и обданной функций сосудов скелетних мышц и топкого кишечника в дичамккч пшоксігчеоко-го воздействия. Показано, что повипенио.ессудиотогэ сср':итиьле--ния в скелетной мускулатуре, сохранявшееся ча зго^тяг.стп: ясгі'о гипоксичоского пер/сда, сопровождается сшисеняек зєї'озчоі'С

.'-; 4

оттока из региона. В тонком кишечнике проходящее увеличение сосудистого сопротивления и последутеее его уменьшение в период гипокскческого воздействия происходит ка фоне увеличения венозного оттока из сосудов органа.

- Обнаружено, что площадь функционирующих капилляров ка протяжении гапоксичоокого воздействия ь скелетной мускулатуре может .как увеличиваться, так и снижаться, а з кишечнике этот показатель возрастает л соответствии о увеличением длительности указанного стимула. В обоих сосудистых регионах выявлено небольшое снижение капиллярного гидростатического давления и абсорбция жидкости из интерстициального пространства в кровь.

Показано, что нейрогеннай компонент гипокоичэокого воздействия определяет степень прироста при гипоксии сопротивления артериальных сосудов скелетных мышц, оказывает тачже влияние на емкостную функцию венозных сосудов, уменьшая при гипоксии величину снижения венозного оттока. Изолированное влияние этого компонента іяпоксин.проявляется а степени уменьшения посткапиллярного сопротивления, и капиллярного гидростатического давления., .что привода? к формировании большей величины абсорбции хидкости из интерстация, в кровь, чем з ответ на гипоксическое воздействие.

Показано, что увеличение площади функционирующих капилляров в кишечнике при гипоксии обусловлено преобладакщим влиянием прямого ссоудорасширящеговлияния дефицита 0^ на артериальные сосуды органа, а разнонаправленные изменения этого показателя б ответ на гипбясичоский стимул в скелетной мускулатуре являются следствием конкурентного взакадодейстзия нейро-гешшх-сосудооуживавдта эффектоз гипоксии и сосудорасширяюще- -' ге злеякия дефицита 0_о на миоциты артерасл этого региона.

Выявлено,' что артериальные альфа- и бета-адренорецептора скелетных мыта-в условиях аріариальпой'гкпокссмш"находятся под прзобладакцим, прямым," сссудорасширяндигл- влияньем дефицита Ол- в крови z тканях, функции артериальных оосудоЕ кишечника гри указанном воздействии,находятся в зависимости как от функ- . ітакальлого состояния. кх альфа-, так , и бета-адрекорецелторсв, однако ъяхь бета-адренореактивных структур при артериальной піпокоемЕї' сказывается щжобладаэдеЯ. .Фармакологический ана-:а-% аоказйй, что. в.сдвітах .при артериальной гипоксещгд пост- . ттхгг-гргсгэ сопротивления, кагиллярчого гидростатического

давления и изменений фильтуационяо-абс.србииояного равновесия в скелетной мускулатуре шеот значение зльфа-адренерецэп'горы бєнозішх сосудов, а в кишечнике участие венозных альфа- и бе-та-адрокореактизкых структур на сдвиги ассткашширного сопротивления и капиллярного гидростатического давления при указанном воздействии не проявляется. В регуляции еикостной функция сосудистого русла скелетных мышц при артериальной гипсксемии преобладающее влияние оказывают альфа-адренерецеиторы венозных сосудов органа, а в тонком кишечнике обеспечение атей функции в ответ на гяпоксешю осуществляется преимущественно бета-адреворецепторами венозное сосудов органа.

Впервые показано, что введение цитохрема С в сосудистое русло скелетных мышц приводит к умеренному снижению сопротивления артериальных сосудов органа, увеличению восткагошшрно-го сопротивления, капиллярного гидростатического давленіія ж коэффициента капиллярной фильтрации. При этом выявляетоя сдвиг филътрационно-абсорбцяояногс равновесия в сторону фильтрации жидкости из крози в интерстицкй, что происходит .на фоне отсутствия изменений венозного оттока из региона при увеличении артзрио-вэнозной разницы, по 0₂ и его потребления тканями скелетных мышц. Введение в сосуда этого региона цитохрома С на фоне артериальной гипохеємии уменьшает величину снижения на указанное воздействие сопротивления артериальных сосудов, приводит к зосстаиозлекио до исходного уровня посткйпиялярпс— го сопротивления, капиллярного гидростатического давления, а также фильтрациокно-абсорбщюнного равновесия. При этом венозний отток из органа но изменяется. В то же время коэффициент капиллярной фильтрации, артерио-венозкая разность по 0_? и его потребление тканями исследуемой сосудистой области остаются повышенными.

Зыяблэно, что взеценш в сосуды скелетных мышц гамма-окоимасляной кислоты приводит к умеренной снижению сопротивления артериальных сосудов, уменьшению посткапиллярного сопротивления, капиллярного гидростатического давления, повнаенда коэффициента капиллярной фильтраций и увеличению (зависимому от дози вещества) зйяозного оттока из сосудов органа, что сопровождается абсорбцией жидкости из яитеротиция в кровь, а гаяже увеличением артерио-венозноїі разницы, по О,,- и его потреб-

лениа тканями скелетных мыгац. Применений гаша-оксимаслиной акслоты в условиях артериальной гидоксемии уменьшает степень снижения на указанное воздействие сопротивления артериальных сосудов органа, вызывэот восстановление до исходного уровня пооткапиллкрного сопротивления, капиллярного гидростатического давления и фильтравдонно-абссрбцконногс равновесия в регионе. В этих условиях ксоффициент капиллярной фильтрации, артерио-венозная разность по 0, и его потребление тканями скелетных манд остаются увеличенными.

Научно-практическая значимость работа. Полученные в работе данные о сопряженных, функциях сосудов скелетных мышц и тонкого кишечника при гипоксии и гапоксемии разной интенсивности и длительности, анализ гипоксических эффектов на микроци?і:уля-цив крови по данным биомикроскопических исследований брыж-зйки кишечника и кромастерной мышцы, а также влияния гипоксии на макро- и микрогймоданамшеу скелетной мускулатуры на фоке действия антигипоксантов относятся к фундаментальным физиологическим разработкам.

Рвиазмая в исследовании проблема является обоснованием нового перспективного направления в области физиологии и патологии регионарного кровообращения, задача которого- комплексное исследование резистивной, емкостной и обменной функций органних сосудов в динамика развития гипоксии и изучение ах изменений при действии антигипоксантов с различным механизмом действия. Значимость указанного научного направления определяется: I. установлением ряда принципиально новых фактов, качественно и количественно характеркзуэдих вэаимодзйствке артериальных, венозних и обменных сосудов органов а динамике развития гипоксии и действии антигипоксантов; 2. обнаруженном ранее неизвестных данных о выраженном влиянии цитохрома С и гачма-сксимаеляной кислоты на резистивную, емкостную и обмен-куш функции сосудов скелетных шпщ, изменения которых способствуют обеспечению кислородного ренима тканей в условиях его дефицита з окружаэдой среде; 3. выявлением зависимого ст дозы гтъю-екккаолйцгй кислоты повышения венозного оттока из скелетной мускулатуры, что следует учитывать при использовании 1'Тогс вещества в условиях гипоксии различного геяеза; 4. от-криващейся перспективой изучения.эффектов влияния антигішок-orhtob различного сноктра действия на резпотивную, емкостную

н обменную функции сосудистого русла органов а тканей с целью оптимальной коррекции этих функций при гипоксии.

Вапним в теоретическом и прикладном отношениях является установление различий сдвигов макро- и микрогемодинашки в ответ на дойствие рефлекторных и прямых эффектов кислородной недостаточности, взаимодействие которых при гипоксии определяет особенности сдвигов з органах сопротивления артериальных сосудов и посткапилляряого сопротивления, площади Функционеру щей капиллярной поверхности, изменения на указанные стимулы емкс--стной функции органных сосудов, а также фильтрационно-абсорб-ционных отношений в исследуемых регионах.

Установленные з работе ракеэ неизвестные особенности изменений рззястивной, емкостной и обменной функций сосудов скелетных мыши, и тонкого кишечника в ответ на артериальную гигкж-семию в условиях изолированной.альфа- и бета-адреноолокады являются необходимыми для понимашя принципов и механизмов сопряженного функционирования артериальных, аенозннх я обменных сосудов органов при развитии з организме кислородной недостаточности. Полученные в исследовании результаты, свидетельствующие о неодинаковой роли артериальных и венозных альфа- к бе-та-адренорецепторов сосудов скеелетных мышц и тонкого ютдечни-ка в условиях артериальной гипоксемки, важна не только в теоретическом, но и прикладном отношении.

Обнаруженные з работе эффекты антигипоксактов на макро-и микрогёмодинамику в скелетной мускулатуре являются необходимыми для разработки рациональных, научно-обоснованных принципов коррекции регионарной гемодинамики в условиях гипоксии.

Оскознчо положения, выносимые на защиту. .-

I. В динамике гипоксического воздействия (10/* 0^, 45 мин) возникают различные по характеру я величине изменения показателей реЗИСТРВНОЙ, еМКОСТНОЙ II ОбМеЕНОЙ ФУНКЦИЙ СОСУДОЗ GKS-

летних мышц и тонкого кишечника. В результате сопряженного функционирования артериальных, венозных и обменных сосудов скелетних мышц при указанном еодєйстбии возникает устойчиво повышение сопротивления артериальных сооудсз органа, енлг-хплр псстчапилларного сопротивления, что происходит на фоне небольших (в сторону увеличения я окийония) отклонении площади функционирующих капилляров, преобладания абсорбции жидкости из

янтерстиция в кровь и снижения венозного отеска иэ региона.

2. 3 сосудистом русле кишечника гипоксическсе воздействие сопровождается преходящим увеличением сосудистого сопротивления с последующим его снижением (при продолкаадемся действии гипоксии), что происходит в условиях снижения посткапиллярного сопротивления и абсорбции жидкости из интерстиция в кровь, увеличения площади функциокирувдих капилляров и прироста венозного оттока кз региона,

3. Активация нейрогеншх 'эффектов гипоксии в скелетной мускулатуре приводит к увеличении сосудистого сопротивления, снижению площади функционеруяцих капилляров. Яри этом кскет-рикторная реакция, ь ствет ка указанный стимул, "сфинкторо-подобных" мышечных образований венозных сосудов органа в сочетании с пассивным растяжением беадашечных участков вон ка фоне умешіїения постканиллярного - сопротивления и капиллярного гидростатического давленая оСеспочивает снижение венозного сттока

из сосудов органа.

4. В противоположность гшгоксическому воздействию артериальная гипсксемкя вызывает в скелетной мускулатуре к тонком кишечнике качественно одинаковие изменения резистивной, емкостной и обменной функций органных сосудов. При атом снижение сосудистого сопротивления и увеличение площади фунхциснирую-идах капилляров возникает на фенэ уменьшения .лосткапиллярного сопротивления з органах, снижения капиллярного гидростатического давлония, что способствует абсорбции жидкости из иктер-стицкя в кровь й приросту венозного оттока. В целом сопряженное функционирование артериальных, венозных и ебменгах сосудов органов в'ответ иа гипоксемию направлено на интенсификацию газообмана в тканях и ирвдупревдонию развития отека в ис~ следуа-лах регионах.

5. Снижена? сосудистого сопротивления и увеличение площади функционирующих капилляров в скелетной мускулатуре при артериальной гицрксемяи в условиях интактяых адренорецепто-ров, альфа- иль бета-адреноблэкады являюсея следствием преимущественного сосудорасширяющего влияния дефицита Og на ыу.сд:пн артариальних сосудов органа. В сдвигах при артериальной гаиоясемаи Ессткапяллярнсто сопротивления, капиллярного гидростатического дгзленкя,. ильт?ацлонно-абсорбцисиного рав-

новэсия, а также в регуляции емкостной функции сосудистого русла скелетных мышц преобладашео влияние оказывают альфа-адрзно-рецепторы венозных сосудов органа, в связи с чем в ответ на указанное воздействие венозный отток из сосудов скелетных мышц возрастает.

6. функции артериальных сосудов кишечника, в том числе прекапилляркых сфинктеров, ігри артериальной гмюксемии находятся в зависимости как от состояния альфа-, так и бета-адреиоре-цепторов, при этом роль их бета-адренореактивных структур при указанном воздействии оказывается преобладающей. Б сдвигах прп артериальной гипокозмии посткапклляраого сопротивление, капиллярного гидростатического давления и изменений фильтрационно-абсорбционного равновесия участив венозных альфа- и бета-адре-нореактивных структур не проявляется, однако регуляция емкостной функции сосудистого русла кишечника б этих условиях осуществляется преимущественно бета-адренорецепторами венозных сосудов органа.

?. Внутриартериальное введение в сосуда скелетных мышц цитохрома С приводит к снижению сопротивления артериальных сосудов, увеличению коэффициента капиллярной фильтрации, псотка-пиллярного сопрстиачения, преобладанию абсорбции жидкости из кнтерстиция в кровь, возникающей без изменений венозного оттока из региона.

8. Икфузия в сосуда скелетных мышц гаша-оксимасляной кислоты Еызивает снижение сопротивления артериальных сосудов органа, увеличение коэффициента капиллярной фильтрации, уменьшение посткаппллярного сопротивления и капиллярного гадроета-тического давления, а такие прирост (зависимый от дозы вещества) венозного оттока из региона. При этом выявляется возрастание артериовенозной разницы по Og и его потребление тканями скелетных ШИЦ. .

9. їїротивогипоксическое действие цитохрома С и гаша-ок-симасляний кислоты обусловлено юс влиянием на резистязкую, емкостную и обменную функции сосудов скелетных мышц. Уменьшение гипокоемических сдвигов сопротивления артериальных сосудов органа, посткапилляркого сопротивления, коэффициента капиллярной фильтрации, капиллярного гидростатического давления при действии указанных антигипоксантов сопровождается восстановлением потребления тканями сколетшх шхц 0^ дс исходного

уровня в случае применения цитохромэ С или его достоверным увеличением при испольеовании гамма-сксимасляной кислоты.

Апробация вдботы.

Результата предотазленных е работе исследований докладывались и обсувдалзтеь: на научных конференциях Таджикского госмед-цнститута (Душанбе, IS74-I976, 1986, 1937, 1989); І, Ш а 17 ' Зсесотакых симпозиумах "Венозное кровообращение и лимфообращение" (Алма-Ата, 1977, 1Э8Э; Таллин, 1985); Л~й Всесоюзной конференции по проблеме "Микроциркуляция. Функция и структура" (Москва, IS77); XII и ХШ съездах Всесоюзного физиологического общества им.И.П.ПавлоЕа (Тбилиси, 1975; Алма-Ата, 1379); I и Ш Всесоюзных симпозиумах "Кровообращение в условиях высокогорной и экспериментальной гипоксии"' (Душанбе, 1978; Фрукве, 1986); Научной конференции Отдела физиологии висцеральных систем ИКИЗМ AMI СССР (Ленинград, 1984); заседании Ученого совета Таджикского госмединститута (Душанбе, І9Б4); Научной республиканской конференции морфологов (Дусанбе, 1985); Ш Всесоюзном пленарном заседании физиологического общества им.К.П. Павлова (Душанбе, IS65).

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 28 печатных работах (список основных работ представлен в конце автореферата).

Структура и объем работы. Диссертация изложена на стр. машинописи, состоит из введения, обзора литературы, гяавы с описанием методов ксслєдо.вания, 7 глав с изложением результатов собственных исследований, общего заключения, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 280 источников отечественных к зарубежных авторов.. Работа содержит 5 таблиц г. 48 рисунков.