Содержание книги Предыдущая статья Следующая статья Abstract (English)


Методология флоуметрии, 1998 г. стр.135-148.

Исследование реактивности сосудов на норадреналин при регионарной гипотензии

О.С.Тарасова, М.А.Власова, А.С.Боровик, Е.Н.Тимин, И.М.Родионов

Кафедра физиологии человека и животных биологического факультета МГУ им.М.В.Ломоносова, лаборатория кибернетики института хирургии им.А.В.Вишневского РАМН

Хорошо известно, что длительное изменение артериального давления приводит к структурным перестройкам кровеносных сосудов. При артериальной гипертензии, когда давление крови увеличено, стенки сосудов становятся толще [4]. В основном увеличивается масса гладкомышечных элементов [8], это должно создавать структурную основу для более мощного сокращения и обеспечивает возможность регуляции кровотока при повышенном давлении крови. Действительно, при высоком давлении толстостенные сосуды реагируют на констрикторные стимулы сильнее, чем сосуды с нормальной толщиной стенки [3, 9, 10]. Вместе с тем, в условиях нормализации давления крови их сужение оказывается не более, а менее эффективным [6, 10]. Таким образом, уровень внутрисосудистого давления существенно влияет на характер изменения реактивности сосудов при артериальной гипертензии.

Обратная ситуация - снижение давления крови (гипотензия) - может развиваться в результате патологического изменения крупных артериальных сосудов, например, купирования просвета приносящей артерии атеросклеротической бляшкой. В эксперименте этого можно достичь путем наложения на крупный артериальный сосуд суживающего зажима. Для экспериментов на крысах такая операция была разработана С.М.Шендеровым [1]. Если сузить абдоминальную аорту ниже места ответвления почечных артерий, давление крови в задней части тела будет сниженным.

Было показано, что длительная гипотензия приводит к уменьшению толщины стенок сосудов [2, 6]. В данной работе мы изучали функциональные особенности сосудов, измененных в результате длительной гипотензии, а именно, их реактивность на констрикторное действие норадреналина. Реакции на норадреналин исследовали при разных значениях трансмурального давления (в диапазоне от 25 до 150 мм рт.ст.). Кроме того, у нормотензивных и гипотензивных крыс изучали влияние эндотелия на сократительные ответы, вызванные норадреналином. Известно, при действии фармакологических и механических стимулов клетки эндотелия секретируют химические факторы, большинство из которых оказывает дилятаторное действие [5]. Как секреция эндотелиальных факторов, так и реактивность к ним гладкой мышцы сосуда при гипотензии могут изменяться.

В качестве объекта исследования нами была выбрана хвостовая артерия. Внутренний диаметр этого сосуда приблизительно равен 500 мкм, основная часть стенки его стенки состоит из гладкомышечных элементов. В ответ на симпатическую стимуляцию и другие констрикторные влияния он существенно уменьшает свой просвет, регулируя тем самым приток крови к хвосту. То есть по своим свойствам хвостовая артерия крысы сопоставима с резистивными сосудами.

В опытах использовали метод перфузии изолированного сосуда физиологическим раствором. Перфузию проводили в режиме стабилизированного давления, что позволило сопоставить реакции сосуда у двух групп крыс при заданных значениях давления. Для регистрации потока использовали флоуметр типа transit-time (Transonic Systemc Inc.).

Материалы и методы

В опытах использовали крыс линии Вистар. К началу экспериментов возраст животных составлял 12-14 недель. Для создания регионарной гипотензии под нембуталовым наркозом (40 мг/кг, в/б) на брюшную аорту накладывали зажим с внутренним диаметром 0.25 мм. Контролем служили ложнооперированные животные. Эксперименты проводили спустя 6-7 недель после операции. Вес опытных гипотензивных крыс (ГК) составлял 394± 6 г (n = 17), контрольных нормотензивных (НК) - 409± 7 г (n = 17). Значения давления, измеренные под нембуталовым наркозом (40 мг/кг, в/б) через катетер в бедренной артерии, у ГК и НК составили 70.8± 1.3 мм рт.ст. и 115.5± 2.1 мм рт.ст., соответственно (p<0.001).

Животных декапитировали, выделяли вентральную хвостовую артерию и помещали ее в раствор Кребса-Хенселейта, содержащий (ммоль/л): NaCl 122.2, KCl 6.67, CaCl2 2.5, Mg2SO4 1.25, NaHCO3 25.0, KH2PO4 1.18, D-глюкоза 8.0. Раствор аэрировали смесью 96% O2 + 4% CO2, pH был равен 7.35 - 7.4. В сегмент сосуда с обоих концов вставляли металлические канюли (наружный диаметр 0.8 мм) и помещали его в термостатируемую камеру (370 C), растягивая его до длины in situ (приблизительно 7 мм). Для перфузии и суперфузии сосуда использовали раствор Кребса-Хенселейта. Раствор в камере непрерывно сменяли со скоростью 4 мл/мин.

 

Рисунок 1. Схема экспериментальной установки для перфузии изолированных сосудов в режиме стабилизированного давления.

1 - сосуд, содержащий перфузионный раствор;
2 - сосуд для оттока раствора (гидростатическое давление между сосудами 1 и 2 в данной работе составляло 68 см Н2О);
3 - проточный датчик флоуметра;
4 - флоуметр;
5 - датчики давления;
6 - компьютер с АЦП.

Перфузию сосудов проводили в режиме постоянного давления (рис.1.). Перфузионная система состояла из нерастяжимых трубок. Значения давления на входе и на выходе из сосуда (перед входной канюлей и после выходной) непрерывно измеряли с помощью тензометрических датчиков ДДА-2 (СССР). Для измерения объемной скорости тока перфузата использовали transit-time флоуметр (Transonic Systems Inc., USA, модель T106). Проточный датчик (типа 1N) встраивали в перфузионную систему перед входной канюлей). Регистрацию и обработку полученных данных проводили на компьютере (386 DX/40 МГц) с использованием оригинальной программы.

Разность между значениями давления на входе и на выходе во всех экспериментах была одинаковой и составляла 50 мм рт.ст. Для создания такого градиента давления сосуд, из которого поступал раствор, поднимали на высоту 68 см относительно перфузионной камеры и дистального конца трубки оттока. Поскольку размеры и сопротивления входной и выходной канюль были приблизительно одинаковыми, давление в средней точке исследуемого сосуда (трансмуральное давление) вычисляли как среднее арифметическое входного и выходного значений давления. Если давление в сосуде, из которого поступал раствор, и в сосуде, в который оттекал раствор, были равными атмосферному, то трансмуральное давление составляло 25 мм рт.ст. Для увеличения трасмурального давления без изменения давления, движущего раствор через сосуд, давление на входе и на выходе повышали одновременно и на одинаковую величину. Для этого в обоих сосудах над раствором создавали контролируемое давление воздуха.

В начале эксперимента исследуемый сосуд стабилизировали в течение 40-60 мин при трансмуральном давлении 75 мм рт.ст., что приводило к полному расслаблению гладкой мышцы. Затем исследовали констрикторные реакции на норадреналин (norepinephrine bitartrate, Serva). Вещество добавляли в раствор кумулятивно, в дозах 10 нг/мл до 1000 нг/мл. Каждая доза норадреналина действовала в течение 4-5 мин, до стабилизации скорости тока перфузата (рис.2.).

Рисунок 2. Изменение объемной скорости тока перфузата (мл/мин) при кумулятивном действии возрастающих доз норадреналина на хвостовую артерию нормотензивной крысы. Трасмуральное давление 75 мм рт.ст. Стрелками на записи отмечены моменты добавления доз норадреналина в раствор (дозы указаны цифрами).

В первой серии экспериментов у ГК и НК исследовали реакции на норадреналин при четырех уровнях трансмурального давления: 25, 75, 100 и 150 мм рт.ст. После получения каждой зависимости "доза-эффект" в течение 30 мин проводили отмывку сосуда раствором без норадреналина, до восстановления исходного значения скорости тока раствора.

Во второй серии экспериментов исследовали влияние эндотелия на соотношение у ГК и НК констрикторных ответов, вызываемых норадреналином. Трансмуральное давление было равным 75 мм рт.ст. После исследования первой зависимости "доза-эффект" и 30-мин отмывки сосуда от норадреналина проводили разрушение эндотелия путем высушивания его воздухом под давлением 75 мм рт.ст. в течение 30 сек. Об эффективности деэндотелизации судили по отсутствию дилятаторной реакции на ацетилхолин при добавлении его в перфузионный раствор в дозе 1000 нг/мл. После 20-мин стабилизации исследовали вторую зависимость "доза-эффект" для норадреналина.

Ответ на каждую дозу норадреналина вычисляли как отношение значения объемной скорости тока перфузата при действии этой дозы к ее исходному значению, наблюдавшемуся при перфузии сосуда раствором, не содержащим норадреналина. Статистическую обработку результатов проводили с использованием непараметрических критериев Манна-Уитни (при межгрупповом сравнении) и Вилкоксона (при сравнении реакций на норадреналин одних и тех же сосудов до и после деэндотелизации). В тексте, на рисунках и в таблице данные представлены в виде M± SEM.

Результаты

Как видно из таблицы, при всех использованных значениях трансмурального давления объемная скорость тока перфузата у ГК не отличалась от НК. При увеличении трансмурального давления у обеих групп крыс наблюдалась тенденция к увеличению потока, что, вероятно, было обусловлено расширением просвета сосуда вследствие растяжения его давлением.

Таблица 1. Объемная скорость тока перфузата при разных значениях трансмурального давления у нормотензивных (НК) и гипотензивных крыс (ГК).

Давление на входе в сосуд (мм рт.ст.)

Давление на выходе из сосуда
(мм рт.ст.)

Трансмуральное давление
(мм рт.ст.)

Объемная скорость тока перфузата
(мл/мин)

НK (n = 10)

ГK (n = 10)

50

0

25

7,74± 0,49

7,90± 0,22

100

50

75

8,81± 0,76

7,91± 0,88

125

75

100

9,71± 0,45

9,72± 0,81

175

125

150

9,52± 0,84

10,02± 0,79

Рисунок 3. Констрикторное действие норадреналина на сосуды гипотензивных (n = 10, сплошные линии) и нормотензивных (n = 10, пунктирные линии) крыс.
Приведены зависимости для четырех значений трансмурального давления: 25, 75, 100 и 150 мм рт.ст. По оси абсцисс - доза норадреналина (логарифмическая шкала), по оси ординат - относительное уменьшение объемной скорости тока перфузата (Q - поток при действии данной дозы норадреналина, Q
0 - поток в состоянии максимальной вазодилятации).
* р < 0
,05 у гипотензивных крыс по сравнению с нормотензивными.

На рис. 3. представлены зависимости относительного уменьшения потока от концентрации норадреналина у ГК и НК при четырех значениях трансмурального давления. Видно, что характер различий между двумя группами крыс качественным образом зависит от величины давления. При 25 мм рт.ст. различий между двумя группами крыс не выявлено. При 75 мм рт.ст. уменьшение потока при действии норадреналина у ГК было более выраженным, чем у НК, что свидетельствует о большей реактивности сосудов ГК к констрикторному агенту. При дальнейшем увеличении давления до 100 мм рт.ст реакции у двух групп крыс были одинаковыми. При самом высоком из использованных значений давления - 150 мм рт.ст. - сосуды НК сохраняли способность реагировать на норадреналин, тогда как у ГК сужение сосудов при действии норадреналина практически отсутствовало.

Во второй серии до удаления эндотелия, как и в первой серии экспериментов при 75 мм рт.ст., замедление потока в ответ на возрастающие дозы норадреналина у ГК было более выраженным, чем у НК. Удаление эндотелия не изменило объемной скорости потока. При перфузии раствором, не содержащим норадреналина, значения потока у НК были равны: до деэндотелизации 8.45±1.14 мл/мин, после - 7.80±1.47 мл/мин (n = 7). У ГК эти значения составили 8.23± 1.10 мл/мин и 7.97± 0.67 мл/мин, соответственно (n = 7). У обеих групп крыс удаление эндотелия привело у увеличению вазоконстрикции в ответ на низкие и средние дозы норадреналина, однако и в этом случае у ГК сосуды реагировали сильнее, чем у НК (рис.4.).

Рисунок 4. Влияние эндотелия на констрикторное действие норадреналина у гипотензивных (n = 7, сплошные линии) и у нормотензивных (n = 7, пунктирные линии) крыс. Вверху - до удаления эндотелия, внизу - после деэндотелизации. Обозначения по осям - см. рис.3.

* р < 0,05 у гипотензивных крыс по сравнению с нормотензивными;

# р < 0,05 после удаления эндотелия по сравнению с контролем.

Заключение

Результаты данной работы свидетельствуют о том, что уровень внутрисосудистого давления качественным образом влияет на соотношение вазоконстрикторных ответов у гипотензивных и нормотензивных крыс. Второй вывод состоит в том, что хотя факторы, секретируемые эндотелием, ослабляют действие норадреналина, но соотношение констрикторных реакций у двух групп крыс после удаления эндотелия остается прежним.

При умеренном значении давления (75 мм рт.ст) сосуды гипотензивных крыс реагируют на норадреналин сильнее, чем в контроле. Однако при повышении давления до 150 мм рт.ст. реакции у нормотензивных крыс больше, чем у гипотензивных. Разнонаправленное, в зависимости от уровня давления, изменение эффективности вазоконстрикторных влияний обнаружено и при гипертензии [10]. Мы полагаем, что особенности реактивности сосудов на констрикторные стимулы при гипертензии и гипотензии объясняются структурными изменениями сосудистой стенки. При гипертензии стенки артериальных сосудов становятся толще, а при гипотензии - тоньше. Изменение толщины сосудистой стенки сопровождается изменением ее эластических свойств, растяжимости давлением [9]. Известно, что растяжение гладкой мышцы сосуда давлением активирует миогенную реакцию, на фоне которой действие других констрикторных стимулов становится более эффективным [6, 7]. Вследствие большей растяжимости сосудистой стенки, давление, достаточное для активации миогенной реакции, в тонкостенных сосудах должно быть ниже, чем в толстостенных. Таким образом, при гипотензии изменение строения сосудов может обеспечивать возможность регуляции кровотока при давлении, более низком, чем в норме.

Исследование выполнено при поддержке грантов РФФИ #96-04-50296 и NASA NCC 9-39. Авторы благодарны А.А.Мартьянову за помощь в приготовлении иллюстраций.

Литература:

  1. О.Я.Кауфман, А.Г.Захаров, А.Н.Рогоза, С.М.Шендеров // Бюлл. эксперим. биол. и мед., 1972, т. 73, с. 35-38.
  2. S.J.Bund, K.P.West, A.M.Heagerty // Circulation Res, 1991, vol. 68, pp. 1230-1240.
  3. B.Folkow, M.Hallback, Y.Lundgren, L.Weiss // Acta Physiol. Scand., 1970, vol. 80, pp. 93-106.
  4. B.Folkow // Physiol Rev, 1982, vol. 62, pp. 347-504.
  5. M.R.Hynes, D.Hong, S.P.Duckles // Life Sciences, 1987, vol.42, pp. 357-365.
  6. V.V.Machkov, M.A.Vlasova, O.S.Tarasova, L.M.Mikhaleva, V.B.Koshelev, E.N.Timin, I.M.Rodionov // Acta Physiol. Scand, 1998, vol. 163, pp. 331-337.
  7. G.A.Meininger, J.P.Trzeciakowski // Amer. J. Physiol., 1988, vol. 254, pp. H709-H718.
  8. M.J.Mulvany, U.Baandrup & H.J.G.Gundersen // Circulation Res, 1985, vol. 57, pp. 794-800
  9. M.J.Mulvany, W.Halpern // Circulation Res., 1977, vol. 41, pp. 19-26.
  10. I.M.Rodionov, O.S.Tarasova, T.P.Vakulina, V.B.Koshelev, V.G.Pinelis, Ch.M.Markov // Acta Physiol Scand, 1992, vol. 146, pp. 185-196.

Study of vessel reactivity to noradrenaline in rats with regional hypotension

O.S.Tarasova, M.A.Vlasova, A.S.Borovik, E.N.Timin, I.M.Rodionov

Department of Human and Animal Physiology, Faculty of Biology, M.V.Lomonosov Moscow State University and Lab of Cybernetics, A.V.Vishnevsky Surgery Institute

Abdominal aorta was ligated in Wistar rats distally to the renal arteries, lowering blood pressure in the hindquarters by 41%. Six weeks later tail artery was isolated from the rat and perfused with saline under constant pressure conditions. The perfusate flow rate was measured by means of a flowmeter (T106; Transonic Systems Inc.). A 1N in-line flowprobe was inserted in the perfusion system before the input cannula. In vessels subjected to lowered pressure as compared to vessels of control rats constrictor response to noradrenaline changed differently depending on the distending pressure level. It was prominently reduced at 150 mmHg but increased at 75 mmHg; at 25 mmHg and 100 mmHg no difference was observed. Enhancement of the response to noradrenaline in aorta-clipped rats at 75 mmHg was also observed after endothelium removal, which indicates that it is not dependent on the factors derived from the endothelium.


Содержание книги Предыдущая статья Следующая статья Наверх к началу