Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Интероцепторы печени и их функциональная роль в регуляции водно-солевого гоместаза

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Интероцепторы печени и их функциональная роль в регуляции водно-солевого гоместаза"

$ * и \ ^ ..,

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Институт физиологии им. И.П.Павлова

На правах рукописи УДК 612.815.1+612.35

ТЫШПКИНА Евгения Макаровна •

ШГГЕРОЦЕПТОРЫ ПЕЧЕНИ И ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ В РЕГУЛЯЦИИ ВОДНО-СОЛЕВОГО ГОМЕОСТАЗА

Специальность - 03.00.13 (Физиология человека и животных)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Санкт-Петербург - 1992

Работа выполнена в лаборатории физиологической генетики Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск).

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, действительный член РАЕН, член-корр. РАН, профессор А.Д.Ноздрачев,

доктор медицинских наук.профессор О. П. Дофомыслова,

доктор биологических наук Г.Н.Акоеа

Ведущее учреждение - Институт эволюционной физиологии и

биохимии им. И.М.Сеченова' РАН

Защита состоится " 18 " мая 1992 г. в 1415 часов на заседании Специализированного совета (Д 002.36.01) по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Институте физиологии им. И.П.Павлова РАН (199034, Санкт-Пе -тербург, наб. Макарова, 6).

//( // и

Автореферат разослан " / '/_ 1992 г.

/

Ученый секретарь Специализированного Совета доктор биологических наук

Н.М.Вавилова

Ь;Г?ГТС.-'п;"

; ■'' Познание механизмов функционирования гомеостатических систем ■ остается одной из актуальнейших проблем современной биологии. В . нестоящее время является ухе бесспорным, что множество параметров ;?вн^^)|нней среды поддерживается на оптимальном для метаболизма клеток уровне функциональными системами гомеостатического регулирования »которые включают множество механизмов самого различного характера и действия.Интеграция всех процессов в организме и приспособление к постоянным изменениям во внешней и внутренней среде невозможны без существования соответствующих рецепторов.способных информировать ЦНС о состоянии всех параметров внутренней среды, а также - внешних и внутренних условиях в Каждый текущий момент времени. В связи с этим неизбежно возникал вопрос - рецепторы какого качества и в каком количестве необходимы системе водно-солевого гомеостаза (ВСГ) для интеграции и координации эндокринных,автономных, висцеросоматических и поведенческих механизмов,чтобы поддерживать количество воды, ионов и осмотически активных веществ в оптимальных дня организма пределах.

Доминирующей в настоящее время остается концепция, согласно которой постоянство ионного состава внутренней среды, ее объема и осмоляльности обеспечивается ионо-, осмо- и волюморегулирущими рефлексами и соответственно постулируется существование трех категорий рецепторов: волюморецепторов высокого л низкого давления,расположенных в стенках сосудов и сердца; осморецепторов централь -ной локализации: передний гипоталамус, области мозга, снабжающиеся общей сонной артерией, стенки третьего мозгового желудочка; осморецепторов периферической локализации, имеющих повсеместное распространение; натрий-чувствительных рецепторов, локализованных в стенках третьего и четвертого мозговых желудочков; ионорецепторов, локализованных в печени.

Следует подчеркнуть, что обозначенные рецепторы как таковые практически не изучались, а выводы о их наличии или же отсутствии в мозге, тканях и органах были сделаны лишь на основании наблюдений реакции почки или уровня АДГ плазмы при введении в определенный локальный кровоток соответствующих растворов,вызывающих изменение осмоляльности или концентрации какого-либо иона. При этом I обычно использовались коли?ественно неадекватные раздражители, а физиологические процессы, протекающие мезду стимулом и реакцией, трактовались как проведение возбуждения от предполагаемых рецепторов к эффектору - почке.В опытах,проводимых по этой схеме, кроме того,игнорировалось присутствие в органах и тканях различных ти-

пов волюморецепторов, также принимающих участие в регуляции секреции АДГ и функции почек, стимуляцию которых в таких опытах исключить невозможно. Все это накладывает значительные ограничения на трактовку данных, имеющих принципиально системную природу, а предположения о существовании в мозге и тканях осмо-, глюко-, натрий-, калий-, магний- и т.п. рецепторов крайне сомнительны и нуждаются в > прямом экспериментальном подтверждении с использованием адекватных методов и моделей.

К числу мало изученных следует отнести также вопрос об афферентных путях, а значит и нервной природе интероцепторов, контро-лирувдих уровень воды и электролитов во внеклеточных жидкоетях(Ш1 тела. Традиционное стремление решить этот вопрос на основании наблюдений экскреторной функции почек или питьевого поведения животного после пересечения спинного мозга или блуждающих нервов представляется бесперспективным из-за обилия в теле рецептивных зон, отвечающих на ионоосмотические сдвиги, и путей передачи информации. Данных о проведении исследований с использованием прямой регистрации потенциалов действия задних корешков спинного мозга при адекватной стимуляции рецелторной зоны печени или какого-либо другого органа в литературе не встречалось.

Данная работа входит в программу исследований по важнейшей фундаментальной проблеме: "Гомеостаз" (1.3.2. Принципы саморегуляции и гомеостатирования).

Цель работы — комплексное изучение на целостном организме физиологических характеристик, механизма возбуждения, афферентных путей, природы и функциональной роли интероцепторов печени, реагирующих на ионоосмотические и объемные сдвиги в портальном кровотоке в диапазонах, адекватных жизненным условиям, - углубление и формирование на этой основе новых представлений об организации и функционировании системы водно-солевого гомеостаза.

Задачи исследования:

1. Описание физиологических характеристик интероцепторов печени и выявление их селективной чувствительности (специфичности) путем детального анализа спонтанной импульсации и ответов отдельных афферентных волокон нервного сплетения печени на введение в портальный кровоток различных' тест-растворов (контрольных - изо-тоничннх, изоионичных плазме; гипертоничных - разной химической природы; гипотоничных и дистиллированной воды).

2. Выявление и уточнение природы рецепторов, реагирующих на ионоосмотические сдвиги, путем наблюдения динамики их активности

ри разных режимах введения изотонического физиологического раство-а, гипертонических растворов хлорида натрия, а также во время в осле острого венозного застоя в печени.

3. Идентификация афферентных путей интероцепторов печени цу-ем прямой регистрации активности задних корешков грудного отдела пинного мозга в отсутствие, во время и после введения в порталь-ый кровоток соответствующих раздражителей.

4. Анализ и теоретическое обобщение полученных результатов с четом современных знаний, накопленных в мировой литературе,и фор-ирование новых представлений о структурно-функциональной органи-ации системы, обеспечивающей водно-солевой гомеостаэ.

Объект и предмет исследования. Эксперименты выполнялись на ошках. Эти животные достаточно удобны в отношении возможности'вн-еления отдельных афферентных волокон из нервного сплетения пече-и и проведения регистрации импульсной активности выделенных воло-. он в сочетании с использованием различных экспериментальных моде-;-, ей. Выбор интероцепторов печени как предмета исследования предоп-еделен обширными данными, подтверждающими их важное значение в оддержании различных параметров (водно-электролитных - в том чис-е) гомеостаза внутренней среды, а также морфологическими исследо-аниями рецепторного поля печени, установившими, что окончания со-атических и вегетативных афферентных волокон в этом органе тлеют ч же самую структурную организацию, как и окончания таких аффе-ентов в других органах, и тканях. Все это дает основания "рассмат-авать рецепторную зону печени как одну из множества подобных ре-зпторных зон тела.

Научная новизна. Впервые на основе комплексного эксперимен-ального анализа потенциалов действия, множества отдельных аффе-знтных волокон печени в условиях .целостного организма дана Де- . альная физиологическая характеристика интероцепторов.органа, от-эчающих на адекватную объемную и ионоосмогаческую'. стимуляцию. 06-аружено четыре типа рецепторов, отличающихся по способности- pea:-. 1ровать на объемные и. ионоосмотические сдвиги в портальном крово-же: интравазальные, сосудисто-тканевые и интерстициальные волю-эрецепторы и "водные" осморецепторы, имеющие интеретициальную ло-ишзацию. В качестве специфических к одному виду раздражителя мож-> рассматривать только "водные" осморецепторы, обладающие высо->й чувствительностью к. гипоосмическим сдвигам, вызываемым введе-гем воды в кровоток печени, и внутрисосудистые волюморецешгоры, ¡меняющие уровень и/или характер своей импульсации, когда измене-

ния объема портального кровотока при введении любого тест-раствора достигают определенного порогового уровня.

Не подтверждено существование специфических ионорецепторов. Гиперосмические сдвиги, адекватные возникающим в естественных условиях, воспринимаются сосудисто-тканевыми и интерстициальными во-люморецепторами. Получены данные,которые позволяют утвередать.что действие ионоосмотических раздражителей на обнаруженные рецепторы опосредуется через изменение объема вцутрисосудистого или интер-стициального секторов благодаря диффузионно-обменным процессам, происходящим между капиллярной сетью и интерстицием, и способности гликозашногликанов связывать или отдавать катионы и воду и изменять свой гидродинамический объем. Поэтому все типы обнаруженных рецепторов фактически откосятся к большому классу механо-рецепторов, широко распространенных в теле. Соответственно характер или специфика их ответов определяются: собственно параметрами раздражителя (химической природой вещества, его концентрацией в растворе, объемом и скоростью инфузин раствора); типом рецептора, то есть его локализацией (сосудистая стенка или интерстиций), свойствами макро- и микроструктур его вспомогательного аппарата.а также свойствами его реципирующей и кодирующей мембран.

Показано, что на чувствительность интероцепторов влияет уровень гидратации, объем портального кровотока и другие факторы.Ус-тановлено также существование регуляторных влияний на активность этих рецепторов. Анализ физиологических характеристик различных типов интероцепторов позволяет констатировать,-что их информационные возможности и функциональная роль различны. В обычных условиях существования организма содержание воды и электролитов в жидкостях тела контролируется интерстициальными и сосудисто-тканевым! волшорецепторами. Внутрисосудистые волшорецепторы и "водные" ос-морецепторн включаются в ситуациях,близких к экстремальным.

Проведена идентификация проводящих путей интероцепторов печени. В отличие от распространенной точки зрения, согласно которой ионоосыогаческие сдвиги воспринимаются рецепторами, образованными афферентными волокнами блуждающего нерва, впервые установлено,что все типы обнаруженных в печени рецепторов имеют спиналыше афферентные пути,а значит они представлены и окончаниями спинномозговых нервов.

Теоретическая значимость.Совокупность всех экспериментальных фактов вынуждает пересмотреть господствующую в настоящее время концепцию о рецепторах, контролирующих- водно-электролитные пара-

I 4

метры жидкостей внутренней среды,и о структурно-функциональной организации системы ВСГ в целом.Представление о существовании в тканях различных категорий рецепторов,каждая из которых специфически адаптирована к восприятию раздражений лишь одной модальности, нуждается в существенных коррективах. Полученные данные свидетельствуют о том, что в качестве специфических каналов информации можно рассматривать только "водные" рецепторы. Контроль натрия - второго компонента, детерминирующего объем, осмолярность и рН жидкостей внутренней среды, обеспечивается популяцией волюморецепторов, которая представлена многообразием рецепторных единиц,различающихся по уровню и паттерну спонтанной активности и способности реагировать на объемные и ионоосмотические сдвиги. Обнаруженные интер-стициальные и сосудисто-тканевые волюморецепторы являются полимодальными рецепторами метаболического типа и способны реагировать на множество различных стимулов, отражая их специфику в паттерне своих разрядов. Именно эти рецепторы воспринимают гиперосмические сдвиги, адекватные возникающим в естественных условиях. Поскольку объем БКЖ определяется в основном содержанием в теле натрия, то его баланс и обеспечивается рецепторами, высокочувствительными к изменениям этого объема.

Сами интероцепторные органы находятся под одновременным контролем сложнейшего комплекса переменных факторов местного и общеор-ганизменного уровня, изменяющих их чувствительность в зависимости от потребности организма и таким образом позволяющих интероцепто-рам обеспечивать и конечные этапы саморегуляции физиологических функций. Информационные каналы образованы нервными проводниками разной природы: соматическими и вегетативными, что подтверждает иерархический принцип организации и управления функциональной системы ВСГ.

Практическая ценность. Полученные новые данные об информационном звене системы ВСТ представляются принципиально важными в понимании системной природы механизмов обеспечения оптимального для метаболизма клеток уровня водно-электролитных и других пара -метров жидкостей внутренней среды. Их теоретическое обобщение с учетом современного уровня знаний позволяет сформулировать адекватную концепцию о структурно-функциональной организации системы, обеспечивающей ВСГ. Поэтому материалы диссертации могут быть использованы в учебно-лекционных курсах по физиологии человека и

животных. Кроме того, результаты работы открывают новые перспективные пути для дальнейшего изучения частных и общих аспектов проблемы гомеостатического регулирования.

Результаты исследования имеют практическое значение и для клиники при анализе патологических состояний, связанных с нарушением ВСГ. Подтверждение в работе огромных информационных способностей' и важной роли интероцепторов печени свидетельствует о необходимости учета рефлекторных влияний с ее рецепторного поля на различные органы и системы при оперативном вмешательстве на печени или манипуляциях на ее сосудах. Эксперименты, в которых моделировался венозный застой в печени, дают конкретный материал для понимания патогенеза нарушений водно-электролитного баланса при различных патологических процессах в органе и других заболеваниях, приводящих к застою в печени или локальным нарушениям в питающих ее сосудах. В целом полученные данные являются объективной основой для разработки и организации комплексных лечебных мероприятий.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Контроль водно-электролитных параметров ИСТ осуществляется волшорецепторами, локализованными в сосудистой стенке и ия-терстиции, и "водными" осморецепторами, имеющими интерстициаль-ную локализацию.

2. Регуляция всего множества взаимосвязанных параметров внутренней среды возможна при отсутствии в тканях набора специализированных сенсорных аппаратов, так как интерстициальные и сосудисто-тканевые волвдорецепторы способны реагировать на множество различных стимулов, отражая их специфику в паттерне своих разрядов.

3. Наличие барьерных механизмов и центробежной нейро-гормо-нальной регуляции обеспечивает в условиях целостного организма возможность локального изменения и силы воздействия,и возбудимости интероцепторов. Поэтому величина и характер их ответов на воздействие определяются и параметрами стимула, и бесконечным числом факторов, характеризующих в данный момент состояние органа и организма в целом.

4. Рецепторы, воспринимающие изменения параметров жидкостей внутренней среды, представлены вегетативными и соматическими аф-

ферентами. Наличие различных афферентных каналов подтвервдает принцип интегрирующей регуляции соматических и вегетативных компонентов сложной многозвеньевой системы, обеспечивающей ВСГ.

Публикации и апробация работы. Результаты исследований,составляющие предмет защиты, опубликованы в 20 печатных работах.Основные из них перечислены в конце автореферата. Результаты работы доложены и обсуждены: на Всесоюзных конференциях по водно-солевому обмену и функции почек (Черновцы, 1974; Ленинград, 1978; Новосибирск, 1981; Чернигов, 1985; Харьков, 1989); на 28-м Международном конгрессе физиологических наук (Будапешт, 1980); на семинаре лабораторий физиологии и рецепции и физиологии слуха Института физиологии АН СССР им.Павлова (Ленинград, 1987); на совместном семинаре кафедры анатомии и физиологии НГПИ, кафедры нормальной физиологии НГШ и лабораторий: физиологической генетики, генетических основ нейроэндокриняой регуляции, феногенетики поведения и эволюционной генетики Института цитологии и генетики СО АН СССР (Новосибирск, 1980).

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, 5 глав, заключение, выводы, указатель литературы. Работа изложена на 488 страницах машинописи, иллюстрирована таблицами (15) и рисунками (42). Список литературы в^чючает 811 работ, из которых 277 отечественных и 534 шк ранннх авторов.

ОБЪЕКТ И МЕТОДУ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты выполнены на кошках обоего пола весом 2-4 кг, наркотизированных нембуталом (внутривенное введение 30-40 мг/кг массы тела). В сериях опытов с регистрацией импульсной активное- I ти от отдельных афферентных волокон печени оперативная подготовка животных включала введение полиэтиленового зонда в воротную

вену и расщепление стволиков нервного сплетения органа на тонкие веточки.Для регистрации активности использовались биполярные платиновые электроды собственной конструкции.

Для стимуляции рецепторной зоны печени использовались такие

концентрации тест-растворов и такая скорость их введения, чтобы сдвиги концентрации ионов и осмолярности в крови воротной вены,а также объема портального кровотока соответствовали естественным жизненным условиям.Тестирование каждого волокна начиналось с введения изотоничных, изоионичных плазме растворов в качестве контрольных. Кроме стандартного физиологического раствора, для контроля применяли также 6% раствор декстраиа (полиглюкин). В качестве ионоосмотических раздражителей использовали растворы хлорида натрия в концентрации от 0,45$ до 5% (75, 300, 450 и 780 ммоль). Растворы маннита в концентрации 10,1$ и 15,1% и глюкозы в концентрации 10% и 14,8$ (300 и 600 ммоль), а также дистиллированную воду применяли как чисто осмотические раздражители. Основой для приготовления растворов служил стакдарттй физиологический раствор. Физиологический раствор с повышенным содержанием хлорида калия (8 и 10,7 ммоль) использовали для ионной стимуляции. Во время эксперимента растворы находились в термостатированной водяной бане при температуре 38°С. Скорость введения тест-растворов в портальный кровоток варьировалась в зависимости от задачи исследования. Обычно растворы вводились со скоростью 0,05-0,1 мл/с(объемная скорость составляла 1-2 мл/кг-мин). Объем однократно введенной жидкости в течение 20-40 с составлял 0,025-0,25$ от веса тела; объем портального кровотока за период инфузии увеличивался на 5-10?. При таком введении раздражителей осмолярность в крови воротной вены возрастала на 10-47%, концентрация ионов натрия -на 11-30$, ионов калия - на 18-24%. В области реципирующих структур эти,сдвиги еще меньше, так как в синусоиды поступает смешанная кровь, дополнительно разбавленная кровью печеночной артерии, что составляет 25-30% от общего кровотока печени. Поэтому применение только высокотоничных растворов могло вызвать изменения осмолярности,несопоставимые с уровнем колебаний этого показателя в бассейне воротной вены в естественных условиях. Дистиллированная вода обычно вводилась со скоростью 0,05 мд/с в объеме 1-2 мл. Интервал между введениями растворов равнялся 10-15 мин.

Для определения порога реагирования объемных рецепторов печени и установления зависимости интенсивности их ответов от величины изменения объема портального кровотока ( д/о1 ) один и тот

же объем физиологического раствора вводился с различной скоростью - 0,1, 0,15, 0,2... 0,6 мл/с, - удельная объемная нагрузка не изменялась, а дуо1 составлял 5-60$.Изучалось также влияние объемной нагрузки на ответы рецепторных единиц. Для этого использовались большие объемы жидкости. При этом при обычной скорости введения одновременно увеличивался и объем портального кровотока.Ког-да растворы вводились медленно (со скоростью 0,05-0,2 мд/мин), то объем портального кровотока практически не изменялся ( дуо1= 0,070,5$). Чтобы приблизить режим осмотической стимуляции к естественным условиям поступления в организм осмотически активных веществ, малые объемы гипертонических растворов UaCi вводились медленно и длительно. Такие введения осуществлялись с помощью перистальтического насоса типа "Micropump". При этом ivol= 0,07-7$,а А.озш = 0,35-6,5$.

Поведение рецепторных единиц изучалось также при венозном застое в печени. В этой серии опытов дополнительно к вышеописанным операциям производилось вскрытие грудной клетки над диафрагмой для получения доступа к печеночным венам. После вскрытия грудной клетки животные переводились на искусственное дыхание. Зажим на печеночных венах, полностью прекращающий отток крови,оставляли в течение 7-21 мин.

Во второй части работы для выделения корешков после канюли-рования воротной вены животным делали операцию ламинэктомии протяженность!) в 6-7 позвонков. После полного открытия спинного мозга, исследуемый корешок отсекался от спинного мозга и отдельные части "гусиной лапки" помещались на электроды. Отслоенные спинные мышцы и края рассеченной твердой мозговой оболочки формировали так, что спинной мозг и корешки лежали в естественном углублении, которое-, после помещения корешка на электроды, заполнялось теплым вазелиновым маслом. Все животные за час до опыта получали 6-7$ водную нагрузку для выравнивания уровня гидратации тканей.В качестве осмотических стимулов использовались заведомо высокие концентрации nací (3$ и 5% растворы) и изоосмотичные 5$ раствору соли растворы маннита (28$) и глюкозы (27,5$), а также раствор мочевины (8,3$), гипотонические растворы Nací (0,3-0,45$) и дистиллированная вода. Стандартный физиологический раствор использовался в качестве контрольного. Все растворы вводились в пор- ' тальный кровоток со скоростью 0,1 мл/с в количестве 1,5-2 мл(объ-емная скорость - 1,5-2 мд/кг-мин, удельная объемная нагрузка -0,05-0,1$). В двух опытах 0,3$ раствор Nací вводился на объемной

скорости 3 мд/кг'нин, объемная нагрузка составляла 0,3$?. Динамика активности корешков после инфузий растворов прослеживалась в течение длительного времени (15-20 мин"после введения физиологического и 30-90 мин - других тест-растворов). Поэтому в основной части опытов изучалось воздействие не более 2-3 стимулов за один опыт. В части опытов, кроме того, в кровоток воротной вены вводился 2$ раствор новокаина в количестве 2 мл со скоростью I мл/мин, чтобы уточнить, являются ли источником длительных изменений им-пульсащш корешков преимущественно рецепторы печени, а не других органов.

В работе использовалась экспериментальная установка, включающая стандартную усиливающую и регистрирующую аппаратуру. Сигналы от нервных волокон и корешков регистрировались в течение всего опыта на магнитную ленту, а отдельные необходимые фрагменты опыта - также на фотопленку непосредственно с экрана осциллографа.Обработка экспериментальных результатов начиналась с анализа оригинальных осциллографических записей, по которым устанавливалось количество активных единиц и определялись характер и динамика изменений импульсации в момент и после введения растворов. Только после этого обрабатывали синхронные записи с магнитного носителя.06-щай средняя и текущая частота импульсов определялась до, в момент и после введения тест-раствора. Характер ответов (Ж, тип и продолжительность реакции) корешков и различных рецепторных единиц оценивался по частотным гистограммам. Интенсивность ответов единиц измерялась величиной отношения средних частот вызванной и спонтанной импульсации; у единиц, не имеющих спонтанной активности, - интенсивностью реакции (количеством импульсов/время инфузии, имц/с). Результаты опытов обобщены в таблицах и обработаны статистически, достоверность изменений активности проверялась по критерию Стьюденга (Р <0,05).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ I. ИЗИОЛОгаЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И АФФЕРЕНТНЫЕ ПУТИ ИНТЕРСЦЕПТОРОВ ПЕЧЕНИ

Анализ импульсной активности отдельных афферентных волокон печени позволил установить, что ее интероцепгорные единицы отличаются по уровню и паттерну спонтанной активности,ответам на различные раздражители, порогу и скорости адаптации. По уровню и рисунку спонтанной активности выделены пять типов рецепторных единиц: с высокой активностью; ритмичной активностью, синхронной с ' ритмом дыхания и сердечных сокращений; с "пачечным" типом актив-

ности; с нерегулярной активностью и спонтанно "молчащие". Путем тестирования выявлено, что по характеру или специфике ответов их можно разделить на следующие группы:

- не изменяющие при тестировании характера и частоты импуль-сации (часть волокон с ритмичной и часть с нерегулярной активностью низкой частоты);

- отвечающие на введение любого тест-раствора,когда объем портального кровотока увеличивался более чем на 105?, то есть специфические к механическому растяжению (эту группу составляли все пять типов выделенных рецепторов с разным уровнем и рисунком спонтанной активности);

- спонтанно "молчащие", реагирующие на введение хлорида натрия в концентрации 300 и/или 450 ммоль;

- не имеющие спонтанной активности, но активирующиеся только при введении физиологического раствора, содержащего 8 или 10,7 ММОЛЬ KCl;

- отвечающие на введение в портальный кровоток гипер- и гипотонических растворов Насг, гипертонических растворов глюкозы и маннита и дистиллированной вода (эту группу составляли в основном спонтанно "молчащие" и только малая часть с очень редкой нерегулярной активностью).

Следуя традиционной интерпретации,полученные результаты можно было бы трактовать как подтверждающие существование в печени волюмо-, осмо-, Na+ -чувствительных и к+ -чувствительных рецепторов. Однако только часть рецепторов легко идентифицировалась как механо(волюмо)рецепторы, так как по рисунку спонтанной активности и специфике ответов они были подобны ранее, обнаруженным в сердце, легочной артерии и вене и других органах. Сложнее оказалось решить вопрос о природе рецепторов, реагирующих на осмотическую стимуляцию. Дело в том, что в качестве факта, подтверждающего наличие осморецепторов, рассматривалось только отсутствие реакции на введение в кровоток органа физиологического раствора. | Однако введение одного и того же объема физиологического и гипертонического растворов вызовет отнюдь не.одно и то же увеличение объема портальной системы, так как по мере поступления в кровь осмотически активного вещества будет расти осмотический градиент, что вызовет ток воды в сосуды. Скорость диффузии жидкости из ин-терстиция в сосуды и изменение объемов внутрисосудистого и интер-стициального секторов будут определяться концентрацией вводимых растворов и скоростью их инфузии. Поэтому утверждать,что на вве—

II

дение гипертонических растворов отвечают осмо-, а не волюморецеп-торы, сделанное только на том основании, что контрольное введение физиологического раствора не вызывает их ответа, вряд ли правомочно. Вопрос о существовании ионорецепторов также оставался спорным, так как к Na+ -чувствительным были отнесены те единицы, которые не отвечали на введение гипертонических растворов других химических веществ, изоосмотичных растворам хлорида натрия in vitro.Поэтому для выяснения механизма восприятия ионоосмотических сдвигов было проведено изучение поведения интероцепторов в различных режимах стимуляции.

Электрофизиологическая характеристика осморецепторов печени

Спонтанная активность у осмочувствительных единиц практически отсутствовала, а появление импульсации обнаруживалось в момент введения гипертонических растворов и дистиллированной воды.Изото-нические плазме растворы не активировали эти рецепторы. Ж ответов колебался от 1,5 до 10 с. Обнаружено, что длительность Ж и уровень активности (частоты и продолжительности импульсации) определяются тремя параметрами раздражителя: качеством (химизмом) вещества, его концентрацией в растворе и скоростью, инфузии раствора. Рецепторы, составляющие эту популяцию, гетерогенны, так как порог и величина ответов при равных осмотических сдвигах значительно варьируют. Частота импульсов, генерируемых рецепторами при введении гипертонических раздражителей пороговой величины(по-роговым для большей части единиц оказался раствор HaCi в концентрации 300 ммоль), была низкой, а время разряда - коротким. Более концентрированный раствор NaCi (450 ммоль) вызывает ответ большей интенсивности. Но при инфузиях раствора соли в концентрации 870 ммоль в большинстве опытов после короткой'вспышки " импульсов наблюдалось подавление активности. Существенно отметить,что после введения 5% растворов рецепторные единицы либо вообще утрачивали способность реагировать на осмотические раздражители, либо их чувствительность резко снижалась. Так, ответ на введение ifaci в концентрации .450 ымоль снижался в 10 раз, а на воду - в 4 раза.

Анализ ответов этих единиц на введение гипертонических растворов маннита и глюкозы в концентрации 300 и 600 ммоль показал, что они реагируют только на растворы в концентрации 600 ммоль.При этом величина их ответов была значительно ниже, чем на изоосмо-тичный (450 ммоль) раствор Nací. Осмочувствительные единицы отвечали и на введение гипотонического раствора соли (75 ммоль).

Но интенсивность ответов этих единиц резко возрастала, если сходный по величине гипоосмический сдвиг вызывался введений» воды.Минимальная воспринимаемая ими величина осмотического сдвига, обусловленного введением воды, - около 1%. Обнаружено, что интенсивность ответов осмочувствительншс единиц на эти гипотонические сдвиги на порядок выше, чем на равные гипертонические. Реакция на введение воды интенсивнее как по частоте импульсов, так и по продолжительности. После прекращения инфузии импульсация регистрировалась в определенных опытах еще в течение 6-8 мин. Кроме того, обнаружено, что после введения воды интенсивйость ответов рецепторов на гипертонические раздражители увеличивается в 2-3 раза. Таким образом, установлено, что обнаруженные рецепторы обладают чрезвычайно высокой чувствительностью только к введению воды. В экспериментальных условиях эти рецепторы отвечают также на введение различных гипертонических растворов, но при достаточно больших и быстрых сдвигах осмолярности ( -> 10%) они демонстрируют небольшое увеличение частоты импульсов. При увеличении осмолярности до 20$ интенсивность ответов возрастает. Однако создание гиперосмотических сдвигов в описанных опытах было не совсем адекватно их возникновению в естественных условиях, когда осмоляр-ность в оттекающей от тканей крови может достигать значительных величин, но в течение гораздо более длительных периодов времени, а не нескольких секунд, как 'это имело место в наших и подавляющем большинстве опытов других исследователей. Поэтому была поставлена специальная серия опытов с длительным введением раствора NaCl (3 мл инфузировали с переменной скоростью от 0,2 до 0,05 мл/мин в течение часа), результаты которых показали,что ос-морецепторы реагируют на скорость изменения уровня осмолярности, а не на величину этого уровня. Ответы единицы наблюдались лишь тогда, когда скорость инфузии была не менее 0,2 мл/мин. Если же скорость снижалась до 0,1-0,05 мд/мин, импульсация полностью прекращалась (рис. I). Ни в одном из опытов не отмечалось постепенного нарастания частоты импульсов по мере введения 5% раствора (см. рис. I). Полученные результаты свидетельствуют, что осмочув-ствительные единицы активируются только при определенной скорости введения осмотического раздражителя, и что их ответ не зависит от абсолютного количества хлорида натрия, введенного в кровоток органа.

I»o ■

г i2o

¡100

60

го

хт-А

* он

в »

Tf

г 1

Т, нмн

РИС.Г.

Зависимость интенсивности ответов осмочувствительной единицы от скорости введения в портальный кровоток разного количества хлорида натрия в одном и том же объеме (3 мл) раствора: а - введение 1,8% раствора со скоростью I мл/с, введено 54 мг; б - 2,7% раствора со скоростью 0,1 мл/с, введено 81 мг; в-г - медленное введение 5%-го раствора в течение часа, скорость введения варьировалась в пределах 0,2-0,05 мл/мин, введено 150 мг; д - повторное введение 1,8> раствора со скоростью ОД мл/с.

Электрофизиологическая характеристика волюморецепторов печени

Популяция волюмочувствительных единиц характеризуется значительно большим разнообразием. Они отличаются по уровню и паттерну спонтанной активности и характеру ответа (порогу, ЛП, типу и продолжительности реакции). По мере накопления экспериментального материала и его углубленного анализа обнаружилось, что по специфике ответов волюморецепторы печени четко дифференцируются на различные по локализации типы: внутрисосудистые, сосудисто-тканевые и интерствдиальные.

Внутрисосудистые волюморецепторы имеют короткий ЛП ответов (от 0,2 до 1-3 с), а частота их импульсации находится в прямой зависимости от скорости введения тест-растворов, но не от их химизма или тоничности (табл. I).

Данные табл. I показывают, что величина ответов у 32-х еди-

№

Таблица I. Статистические показатели активности (м+т, имц/10 о) внутрисосудистых волюморецепторов во время введения в воротную вену различных тест-растворов

Исследовано единиц Спонтанная активность Рас ТВ о р

физиологический хлорид натрия, 1,855

7 0 21,0*10,9 22,0*10,8

13 3,6+0,6 18,4*5,9 18,9*6,0

7 14,7±1,3 41,4±7,3 37,8*4,3

5 39,2*7,4 131,6*63,2 120,8*58,6

ниц о разным уровнем спонтанной активности на стимуляцию физиологическим и гипертоническим растворами практически одинакова, если равные объемы растворов вводились с одной и той же скоростью. Все изученные внутрисосудистые волюморецепторы изменяют характер им-пульсации с определенного порогового уровня Avol. Обнаружен большой разброс этой величины из-за индивидуальных различий в чувствительности волюморецепторов. Установлено, что большая часть этих единиц реагирует при ¿vol = 15-20$. С увеличением Avol в том диапазоне, который имел место в нашем исследовании, частота импульсов у большинства волюморецепторов возрастала линейно. Пик активности у части таких единиц совпадает с началом введения раствора, затем частота импульсов несколько снижается, но остается значительно выше исходной до конца инфузии. Частота спайков других - увеличивается постепенно по мере введения раствора и достигает максимального уровня до окончания введения. С прекращением инфузии импульсация исчезает или возвращается к исходному уровню. Таким образом, общим в характеристике описанных рецепторов было то, что они отвечают только на степень растяжения сосудистой стенки. Однако следует отметить один важный феномен, характеризующий функцию этих рецепторов. Если вслед за сильным используется более слабый стимул, то рецепторы не могут оценить его величину. Их ответ в этом случае оказывается неадекватным силе воздействия, так как прирост частоты импульсов практически одинаков на сдвиги объема, отличающиеся более, чем в два раза.

Наряду с уже известными внутрисосудистыми волюморецепторами, впервые обнаружены волюмочувствительные единицы, также реагирующие на введение любого тест-раствора, но цри этом демонстрирующие сложную зависимость ответов не столько от величины Avol пор-

тального кровотока, сколько от объемной нагрузки, химической природы тест-раствора и общего количества осмотически активного вещества, введенного в кровоток органа. В эту группу входят спонтанно "молчащие" рецепторы и имеющие нерегулярную активность очень низкого и среднего уровня. У части таких единиц уровень спонтанной импульсации флюктуирует и может отличаться в 1,5-3 раза в последующий десятисекундный интервал от предшествующего значения. При введении физиологического, как и других тест-растворов, одни рецепторы этого типа изменяют частоту импульсации дважды: во время и после инфузии, другие - отвечают только после инфузии с ЛП от 10 с до 2-3 мин (рис. 2). В момент введения гипертонических растворов один тип волюморецепторов отвечает торможением активности, а другой - увеличением. Ваяно подчеркнуть, что выраженность снижения импульсации у одного типа этих единиц и увеличения - у другого определяется тоничностью, скоростью инфузии и химизмом тест-раствора. Вторая фаза ответа характеризуется значительным увеличением частоты импульсов у обоих типов рецепторов.Ее появление у разных рецепгорныг единиц наблюдается через определенный ЛП, который у данной единицы, как и интенсивность и продолжительность, определяется также объемной нагрузкой, количеством и качеством введенного вещества. Существенно отметить, что луо1 и Аовш портального кровотока влияют на характеристики ответа этих единиц, но не являются определяющими их факторами. Эти рецепторы реагируют на объем введенной жидкости как таковой и, судя по величине ответа, оценивают объемную нагрузку достаточно точно. Общий характер их ответов (тип реакции) можно обозначить как ++, +-+, -+, 0+ (см. рис. 2).

Интересным фактом, требующим дальнейшего экспериментального объяснения, оказалось то, что вторая фаза ответа обнаруженных волюморецепторов была интенсивнее первой, хотя известно, что диффузия жидкости в перикапиллярное пространство усиливается в момент введения растворов из-за увеличения гидростатического давления в сосуде. Оставалось предположить, что жидкость, переходя в интерстиций, накапливается в нем и остается там длительное время пока через лимфатическую систему не произойдет ее отток. Проверка этого предположения осуществлена в последующих опытах, в которых изучение физиологических характеристик обнаруженных волюморецепторов цроводилось при различных режимах введения солевых растворов. Изучение поведения этих рецепторов в условиях,ког-I да в портальный кровоток вводились небольшие количества солевых

и

0

I—I

1

5! ГО

н о н о

40

30

20"

10

+-Ц-

О

1к

Т.мин

Рис. 2. Двухфазные ответы волюмочувствительной единицы, не имеющей спонтанной активности, на инфузии различных растворов: а - физиологического (2 мд/20 с, объемный сдвиг -8%); б - Дистиллированной воды (I мд/40 с, объемный сдвиг - 2%).

Стрелками отмечены начало и конец инфузии.

растворов через 10 мин интервалы, убедительно показало потенцирование их ответов предшествующими инфузиями. При этом ответы на воздействия равной величины отличались более, чем в 10 раз по частоте и продолжительности разряда. Эти результаты подтверждали ■ предположение о том, что жидкость, перехода в интерстиций, создает определенный уровень его гидратации, который повышается с каждой последующей инфузией, и что реакция локализованных здесь во-лшорецепторов зависит от существующего в данный момент уровня гидратации и величины нового воздействия. В следующей серии опытов было установлено, что непрерывные длительные инфузии хлорида натрия, не вызывающие изменений объема и осмолярности портального кровотока, также активируют сосудисто-тканевые и интерстици- ■ альные волюморецепторы. Четко выраженные ответы обоих типов этих рецепторов наблюдались во всех опытах с максимальным проявлением в конце и/или после инфузии. При длительном введении НаС1 с постоянной скоростью 0,05 мл/мин частота имцульсов этих рецептор-ных единиц, достигнув максимального значения, не оставалась на этом уровне, а испытывала значительные периодические колебания с

а

интервалом 2-5 мин. По окончании инфузии высокая активность наблюдалась у некоторых единиц в течение довольно длительного времени.

Прекращение оттока крови из печеночных вен вызвало значительные изменения активности всех исследованных единиц, но ЛИ ответов характер изменений импульсации и скорость адаптации к условиям венозного застоя у разных типов волюморецепторов существенно отличались. Рецепгорные единицы, идентифицированные как интерстициаль-ные, отвечали появлением или увеличением импульсации через 2-3 мин с максимумом на 4-5 мин у одних единиц и на 9-14-й - у других (рис. 3, II единица). Увеличение частоты импульсов у сосудисто-тканевых волюморецепторов начиналось сразу после остановки оттока (рис. 3, I единица). Частота импульсов у большинства этих единиц нарастала постепенно, максимум частоты наблюдался на 3-6-й минутах, после чего уровень импульсации у части единиц оставался постоянным, а у других - снижался, несмотря на продолжающийся венозный застой.

30

го

■30 20 10

1 6 в 10 12 14

ь.мин.

19 1 3 5

Рис. 3. Динамика активности двух волюмочувствительных единиц с редкой нерегулярной спонтанной импульсацией после остановки и возобновления оттока из печеночных вен (эти моменты отмечены стрелками): а - исходный уровень, б - во время прекращения оттока, в - после снятия зажима. Синхронное наблюдение (I единица - верхняя гистограмма, II единица - нижняя гистограмма).

Характер ответов всех волюмочувствительных единиц внутри-сосудистой локализации на прекращение оттока крови из печени существенно отличался от ответов вышеописанных типов рецепторов. Сразу после наложения зажима на печеночные вены эти единицы сни-

6

жали частоту разряда, а спустя 0,5-1 мин их импульсация полностью прекращалась. Полное торможение активности во всех опытах наблвда-лось в течение всей процедуры. Повторное наложение зажима также оказывало неодинаковое влияние на активность различных единиц. Одни рецептор! снижали реактивность на повторение этой процедуры, другие, - наоборот, увеличивали интенсивность ответа. Характер ответа внутрисосудистых рецепторов на повторную остановку оттока был полностью идентичен с первичным, но время наступления полного торможения активности сокращалось до нескольких секунд. Важно отметить, что во время блокады венозного оттока ответ на введение физиологического раствора в портальный кровоток у всех единиц отсутствовал.

Яхтняштоя задних корешков готдного отдела спинного

мозга Тс_о сегментов при ионоосмотической стимуляции печени

Анализ спонтанной активности корешков показал, что по уровню и рисунку она повторяет основные типы спонтанной импульсации рецепторных единиц печени. Введение физиологического раствора в портальный кровоток почти в половине опытов сопровождалось ответом, хотя Ауо1 гг 10$. В одном опыте ответ зарегистрирован как в момент введения, так и после инфузии, в остальных - только после инфузии с Ш 0,5-2,5 мин и продолжительностью 1-5 мин. Введение гипертонических тест-растворов во всех опытах сопровождалось выраженными изменениями импульсации корешков, продолжающимися в течение длительного времени. Однако ответы разных веточек корешков на один и тот же раздражитель как в момент инфузии, так и после нее были различными по направленности и интенсивности. Любой из используемых гипертонических растворов мог вызвать увеличение активности (+), снижение (-) цли ле не изменить ее уровня(О) за время инфузии. В той части опытов, в которой инфузии гипертонических растворов активировали корешки, увеличение частоты импульсов было небольшим в момент введения раствора, но по окончании наблюдалась вторая фаза ответа. Эта фаза имела сложный характер и была более интенсивной. Сопоставление ответов на различные по тоничности или химизму растворы позволяет заключить, что тип реакций корешков определяется в первую очередь типом составляющих корешков рецепторных единиц, хотя большое значение при этом имели и характеристики стимула (тоничность и качество).

Реакции во время и после введения и 5% растворов НаС1 не имели принципиальных отличий. После инфузий 5% растворов из-

ыенения активности корешков имели более интенсивное выражение и большую длительность. Уровень активности после прекращения инфу-зий, несмотря на значительные циклические колебания, в ряде опытов оставался высоким в течение 40-60 мин и более. В других г- отмечалось углубление тормозного ответа, после чего активность увеличивалась до величин, превосходящих в 12-25 раз ее уровень до воздействия. Типы реакций на введение 27,5% раствора глюкозы и 28% раствора маннита были теми же. Однако интенсивность ответов была значительно ниже, а продолжительность - короче, чем на изо-осмотичный им 5% раствор Nací. Введение 8,3$ раствора мочевины вызывало небольшое увеличение активности в самом конце инфузии лишь в одном опыте и через I мин после ее окончания - в других. Увеличение частоты импульсов имело плавный характер с максимальным проявлением через 8-II мин, когда ее уровень превышал исходный почти в 3 раза. Затем в течение 20 мин активность также постепенно снижалась. Гипотонический 0,45% раствор Nací в момент введения ни в одном из опытов не вызвал ответа. После инфузта значительное увеличение частоты импульсов было обнаружено спустя 5-6 мин. Пик активности отмечался на 17-19 минутах, и после этого максимального подъема активность медленно снижалась до спонтанного уровня. Обнаружены корешки, не отвечающие -на введение гипотонических растворов с обычной скоростью. Если же этот раствор вводился в большем объеме со скоростью 3 мл/кг-мин, то активность таких корешков тормозилась. После окончания инфузии снижение активности продолжалось, но скорость и глубина торможения в разных опытах были различными.

Дистиллированная вода вызывала во всех опытах максимальный ответ в момент инфузии. После инфузии уровень имцульсации корешков несколько снижался, но на 3-й минуте вновь обнаруживался подъем активности, хотя его величина была меньше, чем во время введения воды, когда частота имцульсов превышала исходную более, чем в 5 раз.

II. МЕХАНИЗМ ВОЗЕПВДШЯ И ПШРОДА РЕЦЕПТОРОВ, ВОСПНШИМАЮШИХ СОДЕРЖАНИЕ вода И ЭЛЕКТРОЛИТОВ В ЖИДКОСТЯХ ТЕЛА

Проведенный в условиях целостного организма детальный анализ физиологических характеристик интероцепторов печени в различных экспериментальных ситуациях и на разных моделях дает основания с уверенностью говорить о существовании в печени двух популяций сш-

цифических рецепторов: осмо- и волюмочувствительных, каждая из которых реагирует на изменение- определенного параметра внеклеточных жидкостей тела и .выполняет свою функциональную роль в регуляции водно-электролитного баланса.

К категории осморецептотов мною отнесены рецептивные единицы, отвечающие на гипо- и гиперосмию, вызываемую изменением концентрации HaCl и других осмотически активных веществ. Такие рецептор-ные единицы не реагируют на введение изоосмотичных плазме растворов. Однако в последующем было установлено, что характер и интенсивность их ответов не определяются собственно величиной осмотического сдвига, а полностью обусловлены физико-химическими параметрами стимула. Так, пороговым для большей части рецепторных единиц является A°sm 10$ для NaCl и около 20$ - для глюкозы и маннита. По-видимому, такие отклонения осмолярности не совсем адекватны естественным. Более того, возбуждение осморецепторов при использовании гипертонических раздражителей возникает только тогда, когда гидростатическое и осмотическое давление в сосуде увеличиваются одновременно. Этот феномен особенно отчетливо выявляется в опытах с длительным введением 5$ раствора хлорида натрия с переменной скоростью. Так, если скорость инфузии этого раствора снижалась до 0,1-0,05лд/мин, импульсация прекращалась полностью,и ни в одном из опытов не отмечалось постепенного нарастания частоты импульсов по мере введения раствора, которое, казалось бы, следовало ожидать. Эти опыты также показали, что ответы осморецептив-ных единиц не зависят от абсолютного количества Nací, введенного в кровоток печени. Установлено, что наиболее эффективным стимулом для них является вода. Минимальная величина losm, воспринимаемая осморецепторами при введении воды в портальный кровоток, составляет около 1%, а интенсивность ответов на гипотонические сдвиги на порядок выше, чем на равные гипертонические.

Учитывая эти факты, можно предположить, что в момент инфузии гипертонических растворов, когда в сосуде возникает увеличение гидростатического и осмотического давления (при введении безбелковых растворов, как в нашем случае, из-за разведения также происходит еще и снижение онкогического давления), диффузия жидкости и осмотических веществ из сосуда резко усиливается. Осмотически активные вещества, переходя в иятерстиций, увлекают за "собой определенное количество воды (по аналогии с набуханием клеток цри возбуждении). Этот период короткий, но, вероятно, достаточный, чтобы вызвать набухание элементов интерстиция и возбуждение локализован-

ных здесь осморецепторов. В пользу именно такого объяснения механизма возбуждения осморецепторов во время инфузни гипертонических растворов свидетельствует следующие экспериментальные факты: короткий (доли секунды) высокочастотный разряд импульсов в ответ на введение шеокотоничных растворов ( ¿оат 50$) сменяется фазой резкого и длительного угнетения активности этих рецепторов с последующим снижением их реактивности; отсутствие ответов на медленные инфузии таких же растворов; высокая интенсивность ответов на адекватные гипотонические сдвиги, вызываемые введением воды.

Подученные факты позволяют сделать вывод, что в естественных условиях при возникновении тех гиперосмических сдвигов, которые имеют место в реальной жизненной ситуации, описанные рецепторы не активируются, и что специфическим стимулом для них является только вода. Активирующее действие воды на эти сенсорные образования опосредуется, по-видимому, через изменение (увеличение) гидродинамического объема протеинполисахаридного вещества соединительной ткани, с которым, переходя в интерстиций, вода образует связь.Данные о распределении и связывании воды в интерстициальном пространстве хорошо согласуются с результатами, полученными в наших опытах.

Таким образом, полученные данные убеждают, что существует особый тип рецепторов, высокочувствительных к введению воды в кровоток печени. Эти рецепторы подобны "водным" рецепторам, обнаруженным И.Цоттерманом и соавторами (1964) в языке млекопитающих и птиц. Расположение таких рецепторов в "сторожевых" участках т&-ла дает им возможность информировать ЦНС о степени обводненности пищи и количестве выпитой воды еще до того, как произойдут изменения осмолярности крови. Сигнализация этих рецепторов запускает специальные механизмы саморегуляции, наиболее эффективным из которых является торможение АДГ, регулирующего водовыделительную функцию почек.

К популяции волшотзепептотюв мною отнесены интероцепторы, реагирующие на изменение объема внутрисосудистого или интерстици-ального секторов. Пять типов этих рецепторов, отличающихся по рисунку и уровню спонтанной активности, по специфике ответов дифференцируются на внутрисосудистые, сосудисто-тканевые и интерстици-альные. Внутрисосудистые волюморецепторы реагируют на введение любого тест-раствора, ЛП их ответов короткий, а пик частоты импульсов у большинства единиц совпадает с началом введения раствора. К исходному уровню импульсация возвращается сразу же после

окончания инфузии. Большинство таких единиц активируется при значительном увеличении объема портального кровотока ( Дуо1=15-20#). Их ответы не адекватны силе воздействия, если вслед за сильным использовался слабый или равный по силе стимул. После наложения зажима на печеночные вены импульсация этих рецепторов полностью подавляется в течение нескольких секунд. Эти факты указывают на сигнальную роль внутрисосудистых волюморецепторов, так'как уровень их импульсации меняется только в условиях, угрожающих циркулярному объему. Б этом отношении поведение волюморецепторов печени сосудистой локализации не отличается от поведения других сосудистых механорецепторов в условиях острых изменений системной гемодинамики. Относительная нечувствительность волюморецепторов,расположенных в разных сосудах, в том числе, и в сосудах печени, к • умеренным изменениям объема крови или давления свидетельствует о том, что эти рецепторы вряд ли могут осуществлять постоянный контроль общего объема БКЖ, так как в обычных условиях объем жидкостей редко изменяется более, чем на 1-2?. По-видимому, они включаются в регуляцию только в условиях, близких к экстремальным.

В отличие от внутрисосудистых, интерстициальные волюморецеп-горы реагируют и на медленное введение жидкости, когда объем портального кровотока практически не изменяется. Полученные результаты свидетельствуют о том, что тип реакции - (0+),(0-+), (++), (+—+), - а также ЛП, интенсивность и продолжительность первой и второй фаз ответа интерстициальных и сосудисто-тканевых волюморецепторов определяются совокупностью факторов, влияющих на скорость перемещения жидкости из крови в интерстиций или в обратном направлении. Во время введения физиологического раствора эти рецепторы либо не'изменяют уровня импульсации, либо слабо увеличивают его. А более выраженный ответ на изотонические растворы наблюдается уже после инфузии.

Известно, что диффузионно-обменные процессы между капилляром и интерстицием зависят от множества переменных факторов и в каждом отдельном'случае направленность и интенсивность перемещения жидкости из сосуда в интерстиций или наоборот будут определяться результатом сложения разных переменных величин, основными из которых являются коллоидное, осмотическое и гидростатическое давление сосудистого и интерстициального секторов. Наибольшее увеличение гидростатического давления в сосуде возникает в момент введения любого раствора, а скорость его прироста ( Дуо1/д-ь) зависит от скорости инфузии и количества введенной жидкости. В связи с

этим в-момент и после инфузии в кровь изотонического раствора жидкость из сосуда будет перемещаться в интерстициальный сектор. Установлено, что введенный внутривенно безбелковый физиологический раствор переходит в ингерстициальное пространство довольно быстро (внутри сосудистого пространства в конце инфузии остается только 54% введенной жидкости). Этот факт полностью совпадает с результатами моих наблюдений, обнаруживших, что максимальное увеличение активности интерстициалышх волюморецепторов после введения в портальный кровоток физиологического раствора наступает через временной интервал, составляющий от 20 с до 2-3 мин.

Во время инфузии гипертонических растворов, наряду с увеличением гидростатического, в сосуде также будет нарастать и осмотическое давление. Превышение осмотического давления над гидростатическим вызовет ток воды из интерстиция в сосуды. Поэтому снижение вплоть до полного торможения импульсации у рецепторов интерсти-циальной локализации и, наоборот, увеличение частоты импульсов у сосудисто-тканевых, наблвдаемое в момент введения гипертонических растворов, обусловлено снижением объема интерстиция и увеличением сосудистого объема вследствие перемещения воды в сосуды по осмотическому градиенту. Очевидно, что этот процесс протекает тем интенсивнее, чем выше концентрация вводимых растворов и меньше скорость диффузии осмотически активных веществ из сосуда в интерстиций.Подтверждением этого является большее увеличение частоты импульсов у сосудисто-тканевых волюморецепторов на введение раствора маннита, чем на введение.изоосмотичного ему раствора НаС1, что, вероятно, связано с меньшей скоростью диффузии маннита из сосуда в интерстиций.

Введение гипертонических растворов в кровоток органа вызыва- • ет одновременно и усиление диффузии введенного вещества в перика-пиллярное пространство. Однако натрий, поступая в. интерстиций, практически не изменяет его осмотического давления, так как образует с отрицательными полианионами соответствующие соли.Это приводит к изменению структуры белково-мукополисахаридных комплексов, потере ими воды и уменьшению их гидродинамического объема. В результате этих процессов происходит уменьшение объема интерстици-ального сектора, снижение осмотического и онкотического давления в сосуде, но увеличение в нем гидростатического давления. Такая ситуация способствует обратному перемещению в интерстиций жидкости, которая всегда устремляется в направлении пониженного гидростатического давления. Таким образом, введение в кровоток безбел-

ковых растворов, независимо от того, являются ли они изо-, гипо-или гипертоничными крови, вызывает поочередное увеличение внутри-сосудистого и интерстициального объемов ВК2, что и отражается в динамике активности обнаруженных волюморецепторов. Поэтому вторая фаза ответов интерсгициалъных волюморецепторов, появляющаяся через 2-3 мин после введения гипертонических растворов и характеризующаяся значительным увеличением частоты импульсов,может быть обусловлена только обратным переходом жидкости в перикалиллярное пространство и набуханием интерстициальных элементов. Нарастание давления в интерстиции увеличивает скорость образования лимфы и ее отток. Эти периодические изменения объемов сосудистого и интерстициального секторов в результате сложных диффуционно-обмен -ных процессов (сосуд интерстиций лимфатическая система), по-видимому, отражаются теш периодическими колебаниями уровня импульсации волюморецепторов, которые обнаружены мною при изучении динамики их активности как в отсутствие каких-либо воздействий, так и в условиях различной стимуляции. Подтверждением такого механизма восприятия ионоосмотических сдвигов служат также факты, полученные в опытах с повторными инфузиями солевых растворов через 10 мин интервалы и в опытах с длительными введениями хлорида натрия. В условиях, моделирующих поступление в организм осмотически активных веществ естественным образом, выявлены существенные изменения характера импульсации именно этих рецепторов. Максимальное увеличение частоты импульсов при этом наблюдается в конце и/или после инфузии. Подобные ответы инициирует у них и венозный застой в печени. Потенцирование ответов этих ре-цепторных единиц предшествующими инфузиями, особенно отчетливо проявляющееся после введения некоторого, вероятно, критического количества жидкости, свидетельствует о том, что функция этих сенсорных образований тесным образом связана со способностью протеогликанов интерстиция связывать и удерживать катионы и воду.

Таким образом, специфичность ответов обнаруженных рецепторов определяется параметрами раздражителя и претерпеваемыми изменениями тканей, в которых эти рецепторы расположены. Можно предположить, что благодаря свойству протеогликанов связывать или отдавать катионы и воду и изменять свой гидродинамический объем обеспечивается выравнивание возникающих ионоосмотических сдвигов и активация локализованных здесь волюморецепторов. То есть ионоос-мотические сдвиги, благодаря диффузионно-обменным процессам между сосудистыми и интерстициальным секторами, трансформируются в

изменение объема последних. Принимая во внимание, что в естественных условиях на скорость диффузии и вектор перемещения жидкости из крови в интерстиций или в обратном направлении, а, следовательно, и на функциональное состояние локализованных здесь волюморецепто-ров могут оказывать существенное влияние множество различных переменных (объем портального кровотока, коллоидно-осмотическое давление плазмы, содержание белка в интерстиции, уровень гидратации ин-терстиция, скорость накопления метаболитов, проницаемость капилляров, скорость лимфообращения и др.), можно утверждать, что в каждый момент времени ингерстициальные и сосудисто-тканевые волюмо-рецепторы регистрируют всю совокупность этих взаимосвязанных факторов, отражая их состояние в паттерне своих разрядов. Таким обра-оСш р сягяшшЗоцня зткзс рецепторов содбрлсит з се^о хи1форт£ц.цТ1Ю тссис с состоянии водно-электролитных показателей, так и о состоянии метаболических процессов окружающих рецепторы тканей. Б этом смысле описанные рецепторы являются метаболическими рецепторами и их функциональная роль ничем не отличается от функциональной роли тканевой хеморецепции.

Изучение активности задних корешков грудного отдела спинного мозга позволило установить, что спонтанная импульсация отдельных веточек "гусиной лапки" исследованных корешков в общих чертах повторяет все типы спонтанной активности отдельных афферентных волокон печени. Анализ ответов корешков на введение различных тест, растворов показал, что наблюдаемые реакции не отличаются по существу от реакций на эти раздражители индивидуальных рецепторных единиц органа. Введение физиологического раствора почти в половине опытов вызывало ответ корешков. Судя по характеру реакции, в ответ на введение вовлекаются в основном интерстициальные волюмо-рецепторы. Изменения активности корешков, наблюдаемые в момент и после введения гипертонических' растворов, также совпадают с характером реакций волюморецепторов интерстициальной и сосудисто-тканевой локализации. Введение гипертонических растворов не сопровождалось в разных опытах какой-либо однотипной реакцией -увеличением или уменьшением импульсации корешков. Ответы на эти растворы и в момент инфузии, и, особенно, после нее были разной направленности и имели сложный характер: в 38 опытах в момент инфузии наблюдалось увеличение активности, в 10 опытах - торможение и в 8-ми - активность корешков не изменялась. При изучении индивидуальных рецепторных единиц установлено, что введение гипертонических растворов высоких концентрация (в опытах на кореш-

ках использовались именно такие растворы) активирует сосудисто-тканевые и тормозит интерстициальные волюморецепторы. Поэтому различные ответы, веточек того или иного корешка можно объяснить лишь типом реакций составляющих корешок рецепторных единиц. Поскольку ответы разных типов рецепторных единиц на одно и то же воздействие могут быть разнонаправленными (+ или -), то общий результирующий ответ корейка будет либо нивелирован (0), когда в состав исследуемой его части входят сосудисто-тканевые и интер-стициальные волюморецепторы, либо иметь определенную тенденцшо(+ или -), когда корепок составляют рецепторяые единицы преимущественно какого-либо одного типа. Кроме того, ответ корешка может быть и более сложным (+-) или (+-+), так как максимальное выражение ответа у этих рецепторов не совпадает во времени.

Сравнение реакций корешков на введение изоосмотичных in vitro растворов веществ разной химической природы позволяет заключить, что они, как и у индивидуальных рецепторных единиц интер-стициального и сосудисто-тканевого типа, определяются физико-химическими параметрами осмотического раздражителя. Ответ на введе- . ние небольшого объема гипотонического раствора соли наблюдается через длительный латентный, период, а его максимум приходится на 17-19 мин, что также совпадает с характером ответа интерстициаль-ных волюморецепторов на такую стимуляцию. Быстрое введение большого объема этого раствора вызывает торможение активности корешков, которое отмечается уже в момент инфузии и углубляется после нее. Этот ответ сходен с реакцией внутрисосудистых волюморецепторов печени на острый венозный застой. Инфузии воды вызывают ответы корешков, отличные от их ответов на введение всех других тест-растворов. Максимальное увеличение активности в момент инфузии воды говорит о том, что ответ обусловлен возбуждением "водных" осморецепторов, которые, судя по ответам индивидуальных единиц, максимум активности проявляют именно в момент инфузии этого раздражителя. После введения воды наблюдается вторая фаза ответа несколько меньшей интенсивности, которая, вероятно, отражает затухание импульсации "водных" рецепторов и активацию интерстициаль-ных волюморецепторов.

Итак, изложенные результаты опытов позволяют сделать вывод, что в исследованных корешках представлены афферентные пути всех типов описанных интероцепторОв печени: внутрисосудистых, сосудисто-тканевых и интерстициальных волюморецепторов и "водных" осморецепторов. Сопоставление данных, полученных Адачи с соавторам^

(АйасМ. et а1., 1976) при регистрации импульсов от веточек блуждающего нерва печени, с результатами изучения индивидуальных ре-цепторннх единиц этого органа выявило, что рисунок и уровень спонтанной активности, обнаруженные японскими авторами у веточек блуждающего нерва, сходны с паттерном импульсации у обнаруженных мною интерстициальных и сосудисто-тканевых волюморецепторов.Характеристики ответов волокон блуждающего нерва на осмотическую стимуляцию печени также совпадают с типом реакций интерстициальных и сосудисто-тканевых волюморецепторов на такое раздражение. Учитывая эти факты, можно предполагать, что сосудисто-тканевые и интерстициаль-ные волюморецепторы печени представленн окончаниями афферентных волокон как блуждающего, так и спинальных нервов.Внутрисосудистые волюморецепторы и "водные" рецепторы печени образованы, по-ввдимо-МУ, только спиномозговыии афферентами.

оыцие вывода

1. Идентифицированы четыре типа рецепторов в соответствии с их способностью реагировать на объемные, осмотические и ионоосмо-тические сдвиги в портальном кровотоке печени: внутрисосудистые, сосудисто-тканевые и интерстициалыше волюморецепторы и "водные" осморецепторы, имеющие интерстициальную локализацию. Установлено, что на ионоосмотические сдвиги реагируют рецепторы разных 4 типов. В качестве специфических к одному виду раздражителя можно отнести только "водные" рецепторы, обладающие высокой чувствительностью к адекватным гипоосмическим сдвигам, вызываемым введением воды. Гиперосмические сдвиги, адекватные возникающим в естественных условиях, воспринимаются сосудисто-тканевыми и интерстициаль-ными волюморецепторами.

2. Изучение активности интероцепторов печени в разных режимах стимуляции позволяет утверждать, что действие ионоосмотичес-ких раздражителей на эти сенсорные образования в естественных условиях опосредуется через изменение объема внутрисосудистого и интерстициального жидкостных секторов благодаря диффузионно-об -менным процессам, происходящим мевду капиллярной сетью и интер-

■ стицием, и способности гликозаминогликанов связывать или отдавать катионы и воду и изменять свой гидродинамический■объем. Поэтому все типы обнаруженных рецепторов относятся к широко распространенному в теле большому классу механорецепторов. Характер или специфика их ответов определяется собственно . параметрами раздражителя (химической природой вещества, его концентрацией в

растворе, объемом и скоростью инфузш раствора) и типом рецептора, то есть его локализацией (сосудистая стенка или интерстиций).свойствами макро- и микроструктур его вспомогательного аппарата.а также свойствами его реципирующей и кодирующей мембран.

3. Внутрисосудистые волюморецепторы печени по своим физиоло -гическим характеристикам в целом сходны с волюморецепторами, расположенными в сердце, легких и различных сосудах.Они реагируют на введение любого тест-раствора только тогда,когда изменение объёма портального кровотока достигает определенного дал каждой рецеп-торной единицы порогового уровня.Впервые экспериментально обнаруженные интерстициальные и сосудисто-тканевые волюморецепторы также реагируют на введение любого из использованных тест-растворов. При этом выявлена сложная зависимость характера и интенсивности их ответов не столько от величины объемного сдвига портального кровотока, сколько от объемной нагрузки, химической природы и общего количества осмотически активного вещества, введенного в кровоток органа. Установлено, что объемный и осмотический сдвиги портального кровотока влияют на характеристики ответа этих рецепторов, но не являются определяющими их факторами. Интерстициальные волюморецепторы, в отличие от внутрисосудистых, непосредственно оценивают величину объема введенной жидкости.

4. Анализ физиологических характеристик различных типов рецепторов печени позволяет констатировать, что их информационные возможности и функциональная роль различны. "Водные" осморецепторы.не имея спонтанной активности, не могут участвовать в регуляции ско -рости секреции и базального уровня АДГ. Высокая интенсивность ответов этих рецепторов на введение воды в сочетании с высокой скоростью нарастания 'частоты разрядов свидетельствует о том, что их основная функциональная роль заключается в торможении выброса АДГ. Волюморецепторы, различающиеся по уровню и паттерну спонтанной активности и способности реагировать на объемные и ионоосмотические сдвиги, обладают большой информационной мощностью и им, по-видимому, принадлежит основная роль в контроле воды и электролитов в жидкостях тела.

5. Интерстициальные и сосудисто-тканевые волюморецепторы обладают высокой чувствительностью к объемным нагрузкам и отвечают специфической реакцией на введение любого из раздражителей (гипо-, гипер- и изотоничных). Поэтому они могут выполнять одновременно сиг-

нальнув и оценочную функции и информировать ЦНС не только об объеме введенной жидкости, но и о ее тоничности и онкотичности по от -ношению к плазме. Данные, свидетельствующие о зависимости интенсивности и типа реакции таких волюморецепторов от существующего в данный момент режима гидратации и величины нового воздействия, подтверждают способность этих рецепторов информировать ЦНС об исходном объеме ШЖ внесосудистого пространства и о величине его изменений и, следовательно, подтверждают возможность системы уже на уровне рецепторного звена оценивать как текущее состояние ее параметров, так ж их относительное изменение в результате 'какого-либо воздействия.

- 6. Установлено, что спонтанный уровень импулъсации всех типов волюморецепторов печени значительно флюктуирует. Амплитуда его колебаний существенно возрастает после стимуляции.Эти факты и данные о зависимости чувствительности интероцелторов печени от уровня гидратации¡объема портального кровотока и количества введенной соли подтверждают наличие регуляторных влияний на функционирование интероцелторов комплекса переменных факторов местнрго и общеорганиз-менного уровня.

7. Идентифицированы проводящие пути интероцепторов печени. Впервые установлено,что все типы обнаруженных в печени волюморе -цепторов и "водные" осмЬрецепторы имеют спинальные афферентный пути. Следовательно, рецепторы, воспринимающие ионоосмотические сдвиги; образованы не только афферентными волокнами блуадающего нерва, но и окончаниями спинномозговых нервов.

8. Результаты проведенного исследования вынуждают пересмот ->, реть господствующую концепцию о рецепторах,контролирующих водно-электролитные параметры жидкостей внутренней среды, и о структурно-функциональной организации системы ВСГ в целом. В качестве специфических каналов информации можно рассматривать только "водные", рецепторы. Контроль натрия -'второго' компонента, детерминирующего объем, осмолярность и рН жидкостей внутренней среды, обеспечивается популяцией волюморецепторов. Эти рецепторы образованы афферентными проводниками разной природы: соматическими и вегетативными, что подтверждает иерархический принцип организации и управления функциональной системы ВСГ. Использованный в работе системный подход открывает перспективные пути дальнейшего изучения как общих, так и частных аспектов проблемы гомеопатического регулирования.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Тырышкияа Е.М., Великанова Л.К. Изучение функциональных свойств афферентного звена осморегулирующего рефлекса. - В кн.: 1У Все-союз. конф. по водно-солевому обмену и функции почек. Черновцы, 1974. - С.162-163.

2. Тырышкина Е.М. Изучение афферентного звена систем,регулирующих ионный состав, осмолярность и объем жидкостей тела. 71 конф. физиологов республик Средней Азии и Казахстана. - Ташкент: Изд-во ФАН, 1976. - С.159-160.

3. Тырышкина Е.М., Фннкинштейн Я.Д. Осмо-, ионо- и объемные рецепторы печени. Физиол. журн. СССР, 1977, т.63, № 9. - C.I334-I34I.

4. Тырышкина Е.М. Роль рецепторов печени в сложнорефлекторной регуляции ионного состава, осмолярности и объема жидкостей организма. У Всесоюзн. конф. по водно-солевому обмену и функции почек: Тез. Л., 1978. - C.I06.

5. Тырышкина Е.М. Электрофизиологическая характеристика, природа и локализация осморецепторов печени. Физиол. журн. СССР, 1978, Т.64, J6 3. - С.349-357.

6. Тырышкина Е.М. Рецепторы и афферентные пути системы, регулирующей ионный, осмотический и объемный гомеостаз. ХШ Съезд Всесоюзн. Физиологического общества им. И.П.Павлова. Тез. .Алма-Ата, 1979. - С.232.

7. Tyryshkina Е.М. The nature and the mechanism of the osmoreceptor excitation. The 28-th International Congress of Physiological sciences. Abst. (3479). - Budapest, 1980. - Vol.XIV.-P.756.

8. Тырышкина Е.М. Электрофизиологическая характеристика и функциональная роль механорецепторов печени. Физиол. журн. СССР. 1980, Т.66, Я 7. - С.984-991. '

9. Тырышкина Е.М. Природа и механизм возбуждения осморецепторов печени. 71 Всесоюзн. конф. по водно-солевому обмену и функции почек: Тез. - Новосибирск. - С.187.

10. Тырышкина Е.М, Характер импульсной активности механорецепторов печени при прекращении" оттока крови из печеночных вен. .Бюлл. эксперим. биологии и медицины. 1981, Т.91, J6 I. - C.II-I3. .

11. Tyryshkina Е.М. The nature and the mechanism of the liver osmoreceptor excitation. (28-th International congress of Physiological Sciences. Budapest, 1980), Akademiai Kiado, Budapest, 1981, v.11. - P.659-663.

12. Tyryshkina E.M., Ivanova L.N., Pinkinstein Ya.D. Participation of the liver receptors in the regulation of ion composition osmolality and extracellular fluid, volume. Pflugers Arch.., 1981, v.390, S3. ■ P.270-277.

13. Tyryshkina E.M. The functional character of the hepatic volume- and osmoreceptors and the estimation of their role in the control of the paramétrés of the water-salt homeostasis system. In: V-th European Colloquium on renal Physiology. Frankfurt am Main,'1985. - P.49.

14. Тырышкина E.M. Волюмо- и осморецепторы системы водно-солевого гомеостаза: вклад каждой популяции в контроль ее параметров. 7П Всесоюзн. конф. по физиологии почек и водно-солевого обмена. Тез. - Чернигов, 1985. - С.228.

15. Тырышкина Е.М. Интероцепторы печени в регуляции водно-солевого гомеостаза. Всесоюзн. конф. "Проблемы нейрогуморальной регуляции деятельности висцеральных систем", посвященная 80-летию со дня рождения акад. В.Н.Черниговского: Тез. - Л., 1987. - С.139-140.

16. Тырышкина Е.М. Физиологические характеристики и функциональная роль осморецепторов печени в регуляции водно-солевого гомеостаза. ДАН СССР, 1988, т.300, № 5. - C.I263-I266.

17. Tyryshkina E.M. Hepatic osmo- and volumoreoeptors: physiological character and functional role // The Vl-th European Colloquium on renal physiology 23-26 May, 1988, Varna: Abst. (157). - Acta physiologica et pharmacologica bulgarica- 1988 - Vol.14. - Suppl. 1. - P.87.

18. Тырышкина E.M. Интерстициальные волюморецепторы печени. Фк-злол. яурн. СССР, 1989а, т.75, № I. - С.90-96.

19. Тырышкина Е.М. Динамика активности интерстициальных волюмо-рецепторов печени в условиях различной стимуляции. Физи'ол. журн. СССР, 19896, т.75, № 12. - С.1752-1765.

20. Тырышкина Е.М. Интерстициальные волюморецепторы печени: физиологическая характеристика и функциональная роль. УШ Всесоюзн. конф. по физиологии почек и водно-солевого обмена: Тез. Харьков, 1989в. - C.I90.

32

Подписано к печати 27.0Г.92

Формат бумаги 6 х 90 Т/16 Печ.л. 2. Уч.- изд.л. 1,4 Тираж 120 экз. Заказ 28.

Ротапринт Института цитологии и генетики СО РАН 630090.Новосибирск, проспект академика М.А.Лаврентьева,10.