Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности реакций сердечно-сосудистой системы на гликопению и гипоксию у бодрствующих крыс WISTAR с разной устойчивостью к дефициту кислорода

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Особенности реакций сердечно-сосудистой системы на гликопению и гипоксию у бодрствующих крыс WISTAR с разной устойчивостью к дефициту кислорода"

г а!"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА

Биологический факультет

На правах рукописи

Аширова Ольга Пинхасовна

ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ НА ГЛИКОПЙШЮ И ГИПОКСИЮ У БОДРСТВУЮЩИХ КРЫС ^ПБТАЛ

с разной устойчивостью к Дефициту кислорода.

03.00.13 - физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Институте Экспериментальной Кардиологии Кардиологического Научного Центра РАМН и на кафедре физиологии человека и животных Виологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.

Научные руководители - проф. О. С. Медведев

проф. В. Б. Кошелев Официальные оппоненты - проф. В.И.Тхоревский

д.б.н. , В. И. Торшин

Ведущее учереждение - Московский Медицинский Университет им. И.П. Павлова

на заседании специализированного совета Д.053.05.35 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119899 г.Москва, Ленинские горы, Биологический факультет МГУ, ауд. ББА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ им М. В. Пт.тт^пп*.

Защита состоится

в 15 ч 30 мин

Автореферат разослан

Ученый секретарь

специализированного совета,

кандидат биологических паук

Умарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы Известно, что стрессорные реакции, сопряжены с интенсивным потреблением кислорода и глюкозы. Причем установлено, что разные люди и разные особи животных одного вида отличаются по устойчивости к дефициту кислорода (Березовский, 1978; Агаджанян, 1985; Лукьянова, 1989).

Так, в состоянии физиологического покоя потребление кислорода тканью больших полушарий и печени ниже у високоустоПчнпих крыс (Назаренко, 1978). Суммарное потребление кислорода у высокоустойчивых к гипоксии крыс также достоверно ниже, чем у низкоустойчивых животных (Березовский, 1989). Относительная активность НАДН-оксидазного пути окисления у высокорезистентных к гипоксии животных в 2 раза более высокая по сравнению с низкоустойчивыми особями (Лукьянова, 1989). У животных с низкой устойчивостью к гипоксии отмечена тенденция к гипергликемии (Агаджанян, 1991); в тканях высокоустойчивых особей по сравнению с низкоустойчивыми наблюдается более интенсивный анаэробный гликолиз (Шумицкая, 1978).

Итак, в настоящее время сформировалось представление о том, что в пределах одной популяции существуют особи высоко- и низкоустойчивые к дефициту кислорода.

Известно, что высокоустойчивые к гипоксии животные более резистентны к экспериментальной ДОКА-солевой гипертенэйи (Соколова, 1988) и к индуцированному эпилептогенезу (Агаджанян, Торшин, 1983) и к другим неблагоприятным воздействиям на организм. Поэтому изучение крыс с высокой резистентностью к гипоксии представлялось весьма актуальным.

Поскольку параметры системной и регионарной гемодинамики практически не иследованы, особенно у бодрствующих животных этик двух групп, то представлялось важным изучить исходную гемодинамику у низко- и високоустойчивых животных, а также проанализировать ее изменения при разных стрессорных воздействиях. В качестве стрессогенных факторов были выбрани 2 взаимосвязанных стрессогенных воздействия, такие как гликопения и гипоксия.

ЦеЛ1? исследования : сравнить исходную гемодинамику и реактивность системы кровообращения в отпет на метаболическую

гшжопешш и гипоксическую гипоксию у бодрствующих крыс с

разной устойчивостью к дефициту кислорода.

Задачи исслепования:

1. Оценить влияние 2-дезокси-О-глюкозы (2ДГ) как нейрогликоп-енического стрессогенного фактора на артериальное давление и частоту сердцебиений; на содержание катехоламинов и инсулина в плазме крови; на концентрацию глюкозы и лактата в мозге, в сердце, в плазме крови интактных бодрствующих крыс УГ1&1аг;

2. Изучить воздействие 2ДГ на процессы метаболизма (содержание катехоламинов, глюкозы, инсулина в крови) и иммуноглобулиновый статус крыс с различной устойчивость» к дефициту кислорода;

3. Исследовать системную и регионарную гемодинамику у бодрствующих крыс Ж1£1аг с исходно различной устойчивостью к гипоксии;

4. Изучить гемодинамические реакции на гликоленическое стрессог-еннае воздействие с помощью 2ДГ у бодрствующих крыс с разной устойчивостью к гипоксии;

5. Исследовать влияние 30-минутного воздействия нормобарической гипоксии на системную и регионарную гемодинамику у бодрствующих крыс с разной устойчивостью к дефициту кислорода.

Научная новизна работы

1. Установлено, что метаболическакя гликопения, вызванная введением 2ДГ в дозе 250 мг/кг, вызывает комплекс реакций, аналогичных гликопеническому стрессогенному воздействию: снижается артериальное давление, увеличивается содержание адреналина, глюкозы, инсулина и лактата в крови; также уменьшается в мозге концентрация глюкозы и лактата, увеличивается в сердце содержание глюкозы и лактата.

2. У бодрствующих крыс с низкой резистентностью к дефициту кислорода имеется тенденция к более высокому уровню норадренал-ина, глюкозы и инсулина в крови, достоверно более низкое исходное содержание иммуноглобулинов в сыворотке крови.

Метаболическая гликопения по-разному сказывается на обменных процессах у крыс с разной устойчивостью к гипоксии. Хотя содержание адреналина, норадреналина и глюкозы достоверно увеличивается в обеих группах крыс, однако,' у низкоустойчивых животных сохраняется тенденция к более высокому содержанию

норадреналина и гликопении в крови. Концентрация инсулина увеличивается только в высокоустойчивой группе крыс. ИммуноглобулиновыЙ статус организма в высокоустойчивой группе крыс - остается без изменений, а в низкоустойчивой группе -достоверно снижается.

3. Впервые у бодрствующих крыс с разной устойчивостью к гипоксии измерены исходные параметры системной и регионарной гемодинамики. Выявлено, что у высокоустойчивых крыс имеется тенденция к более низкому сердечному индексу и к более высокому общему периферическому сопротивлению сосудов по сравнению с крысами со средней и с низкой устойчивостью к гипоксии. Кроме того, у высокоустойчивых к экстремальной гипоксии крыс выявлен более высокий регионарный кровоток практически во всех органах, за исключением скелетных мышц. Кровоток же в мышцах был у них достоверно ниже, чем в низкоустойчивой группе.

4. В отпет на воздействие двух стрессогенных факторов -метаболической гликопении и острой гипоксической гипоксии, системная и регионарная гемодинамика по-разному менялась у животных с разной устойчивостью к дефициту кислорода. Установлено, что в условиях гликопении резкое увеличение кровотока в мозге, сердце, надпочечниках, почках, поджелудочной железе происходит у низкоустойчивых животных, а о ответ на гипоксию такие изменения наблюдаются, наоборот, у высокоустойчивых крыс. В условиях гликопении у высокоустойчивых крыс, в основном, преобладали процессы вазоконстрикции, а у низкоустойчивых -вазодилятации. 30-минутное дыхание гипоксической газовой смесью с 10% содержанием кислорода вызывало у животных обеих групп централизацию кровообращения с уменьшением кожного и мышечного кровотока и возрастанием кровотока в мозге и в сердце. Динамика и интенсивность подобных изменений, при этом, была различной в группах крыс с низкой и высокой устойчивостью к гипоксии.

Теоретическое и практическое значение работы. Полученные

данные расширяют имеющиеся представления о генетически детерминированных различиях между особями с разной устойчивостью к гипоксии. Результаты исследования акцентируют внимание на роль индивидуальных особенностей в реакциях сердечно-сосудистой системы на стресс. Вероятно, особенности индивидуальной реэистен-

тности к гипоксии следует учитывать как при поиске новых ант-игипоксантов, так и при скрининге антистрессорных агентов.

Всесоюзной конференции "Транспорт кислорода и антиоксидантные системы" (Гродно, 1990); на кафедре физиологии человека и животных биологического факультета МГУ (1993); на летней международной школе "Нервные и гуморальные механизмы кровообращения" (Пущино, 1993).

Публикации.По материалам диссертации опубликовано 3 печатные работы.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена

на ^^^5?траницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, 6 -тв глав собственных исследований с обсуждениями, заключения и выводов. Работа иллюстри|

Первую часть экспериментов проводили на бодрствующих интак-тных самцах крыс Wistar массой 300-400 г. Под нембуталовым наркозом (Serva, ФРГ) (внутрибрюшинно, 40 мг/кг) вживляли полиэтиленовый катетер (РЕЮ, РЕ50, Clay Adams, США) в брюшную аорту через бедренную артерию. Через 24-48 ч у животных измеряли артериальное давление и частоту сердечных сокращений электроман-анометром Siemens Elema (Швеция) на регистраторе Harvard Apparatus Biograf 2120 до и после системного введения 2ДГ в дозе 250 мг/кг (2-deoxy-D-glucose, Sigma, ФРГ). Через определенный промежуток времени после введения 2ДГ (от 15-ти мин до 6-ти ч) проводили забор крови: для определения катехоламинов (методом высокоэффективной жидкостной хроматографии; Кузьмин с соавт., 1987), глюкозы (модифицированным методом Bergmeyer et al., 1974), лактата (энзиматйчески по методу Gutman and Wahlefeld, 1974), нммунореактивного инсулина (RIA; набор УзНИИНТИ "РАДИОПРЕПАРАТ"). Затем животных забивали введением воздуха в катетер. Мозг и сердце гомогенизировали п жидком азоте, белки осаждали хлорной кислотой (Williamson, 196 9).

Было проведено £ серий экспериментов. Первая серия

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на

Библиография включает источников информации.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

соответствовала исходному состоянию, а в последующих исследовали физиологические и биохимические показатели через 15, 40 мин, 2, 4 и 6 ч после системного введения 2ДГ.

В следующей части экспериментов, предварительно за 3 недели до опыта, определяли устойчивость животных к экстремальной гипоксии по методу Березовского (1978). В барокамере, в течение 1 минуты, животных "поднимали на высоту" 12 тысяч м над уровнем моря и, по времени жизни в таких условиях (до второго агонального вдоха), судили об их устойчивости к гипоксии: меньше трех минут -группа низкоустойчивых, более десяти минут - группа высокоустойчивых к гипоксии животных. Вся дальнейшая работа была построена на сравнении этих 2 групп.

У крыс с разной устойчивостью к дефициту кислорода в исходном состоянии и при создании метаболической гликопении (2ДГ, 250 мг/кг) определяли содежание катехоламинов, глюкозы и инсулина в крови, а также концентрацию иммуноглобулинов с помощью реакции торможения (Рохлин, Незлин, 1969). Для контроля вели непрерывную регистрацию артериального давления и частоты сердечных сокращений. Измерения проводились □ исходном состоянии, через 15 и 40 мин после введения 2ДГ.

Сердечный выброс и кровоток в 20 регионах организма определяли с помощью микросфер диаметром 15 мк, меченых Со-57, Gd-153, Sc-46, Sn-113, Sr-85 (NEN, США) по методике, предложенной Медведевым с соавт. (1986).

Для этого, самцам крыс Wistar, находящимся под нембуталовым наркозом имплантировали полиэтиленовые катетеры. Артериальный катетер имплантировали в брюшную аорту через бедренную артерию; сердечный катетер - в полость левого желудочка через сонную артерию. Эксперименты проводились на бодрствующих животных через 24-48 ч после операции.

Артериальное давление и частоту сердечных сокращений измеряли также, как и в первой серии экспериментов.

Отмытую от декстрана взвесь микросфер вводили однократно через катетер в левый желудочек о количестве около 100000 в течение 20 сек. Непосредственно перед введением, мнкросферы, находящиеся в спиралях (трубки РЕ90, Clay Adams, США), тщательно встряхивали и озвучивали в ультразвуковой бане (Finnsonic W-181,

Финляндия). Разносясь с током крови, микросферы застревали в капиллярах органов и тканей при первом же прохождении через них. При последовательных измерениях кровотока использовали микросферы, меченые различными изотопами.

Для дальнейшего расчета сердечного выброса и регионарного кровотока из бедренного катетера забирали порцию крови -"эталонный образец" (Heyman et al, 1977; Hof, 1982) - с постоянной и точно известной скоростью, и в нем определяли количество микросфер (время забора - 1 минута, скорость забора 0.97 мл/мин). Кровь собирали в герметично закрытую пробирку, заполненную дистиллированной водой с гепарином (60 ME/мл). Для забора крови использовали перфузор (Hugo Sachs Elektronik, ФРГ).

Объем забранной крови возмещали введением крови от донора соответствующей группы. После опыта крыс быстро забивали. Образцы органов и тканей взпешивали, количество микросфер определяли на гамма-счетчике "Compugamma" 1282 (LKB, Швеция). Регионарный кровоток определяли в мозге (коре больших полушарий, стволе мозга, мозжечке), сердце (предсердиях, левом и правом желудочках), мышцах (задней интактной конечности), легких (бронхиальный кровоток), диафрагме, печени (артериальный кровоток), желудке, поджелудочной железе, тонком кишечнике, селезенке, надпочечниках, почках, семенниках, коже. Тестом для проверки точности проведения эксперимента служило сравнение величин кровотока в парных органах.

Расчет величин сердечного выброса, сердечного индекса, общего периферического сопротивления сосудов, регионарного сосудистого сопротивления и регионарных кровотоков проводили по стандартным формулам (Heymann et al., 1977) на компьютере Labtam 3015 (Австралия). Статистическая обработка данных проведена также на компьютере Labtam 3015 с использованием t-критерия Стыодеита, результаты представлены в виде М+т.

Протоколы экспериментов £ введением меченых микросфер.

1-я сепия экспериментов. В первой серии экспериментов гликопению моделировали с помощью 2-дезокси-С-глюкозы (2ДГ) - аналога глюкозы, у которой при.втором атоме углерода нет атома кислорода. У бодрствующих животных с разной устойчивостью к гипоксии определяли гемодинамичсские параметра в норме и послс системного

введения 2ДГ в дозе 250 мг/кг. Опыт включал в себя 3 стадии: введение микросфер животным в исходном состоянии, через 15 и через 40 минут после инъекции 2ДГ.

2-я серия экспериментов. Определяли гемодинамические параметры у бодрствующих крыс с низкой и высокой устойчивостью к гипоксии, находящихся в закрытой прозрачной камере (25x10x10 см^), через которую прокачивали газовую смесь, содержащую 1096 кислорода. Микросферы вводили в исходном состоянии, через 5 и через 30 мин после гипоксического воздействия.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Гемодинамические и метаболические эфекты 2-пезокси-D-глюкозы X бодрствующих интактных крыс Wistar■

Исходное содержание катехоламинов, лактата, глюкозы, инсулина в крови, сердце и мозге соответствовали приводимым в литературе значениям.

Системное введение 2ДГ (250 мг/кг) интактным бодрствующим крысам вызывало снижение содержания глюкозы в мозге на 15-й мин эксперимента, что указывает на развитие внутриклеточной гликоп-ении мозга (Рис.1.). На 40-120 мин оно уже было выше исходных значений, а затем вновь, через 4 и 6 ч после введения 2ДГ, наблюдалась тенденция к гликопении.

Концентрация лактата в мозге на 15-120 мин снижалась, затем начинала восстанавливаться и, к 6 ч практически достигала исходного значения (Рис.1.).

С первых же минут эксперимента содержание адреналина (Рис.2.) резко повышалось, возвращение к исходным значениям наблюдалось только через 6 ч; норадреналин имел лишь тенденцию к повышению на ранних этапах эксперимента (Рис.2.).

В плазме крови концентрации глюкозы и лактата с первых же минут эксперимента достоверно повышались. Содержание глюкозы оставалось выше исходных значений даже через б ч после введения 2ДГ; лактата - практически восстанавливалось (Рис.1.).

После создания метаболической гликопении увеличивался уровень иммунореактивного инсулина (Рис.2.) за счет которого увеличивается транспорт глюкозы в клетки органов (кроме мозга), страдающих от ее нехватки.

В сердце, на 15-40 мин эксперимента резко возрастало

содержание глюкозы (Рис.1.). Через 2 ч отмечалось его резкое снижение, но даже спустя 6 ч после введения 2ДГ концентрация глюкозы в сердечной мышце оставалась выше исходного уровня. Содежание лактата в сердце монотонно возрастало, и достигало своего максимального значения к 6 ч после введения 2ДГ (Рис.1.).

У. «Г 20 -0

-00 4-

-40

Мозг

840 360 '

Время (шш)

Рис.1. Влияние 2-двзокси-В-глюкозы (250 мг/кг) на уровень глюкозы и лактата в мозге, в сердце, в плазме крови, у интактных бодрствующих крыс №1я1аг (п-6). По оси абсцисс -время (мин), по оси ординат - % относительно фона. Кружочками обозначена динамика уровня глюкозы, звездочками - лактата, •• - Р<0.05 относительно фоновых значений.

Системное введение 2ДГ бодрствующим интактным крысам вызывало достоверное снижение артериального давления на 40-й и на 120-й мин (рис.3.). Частота сердцебиений, при этом, имела лишь тенденцию к понижению (Рис.3.).

120 240 ЭВО

Время (мин)

Рис. 2. Изменение концентраций катехоламинов (норадреналина и адреналина) и инсулина в плазме крови (в % к фоновому' уровню) у бодрствующих крыс при введении 2ДГ (250 мг/кг; п-6). По оси абсцисс - время (мин), по оси ординат - % относительно фона; * - Р<0.05 относительно фоновых значений.

Таким образом, однократное введение 2ДГ в дозе 250 мг/кг вызывало длительные изменения системной гемодинамики и обмена веществ и приводило к значительным изменениям гормонального и метаболического статуса всего организма. По всей видимости, эти изменения, являющиеся адаптативными реакциями организма, аналогичны реакциям на гликопенический стресс. . кь 65

Врем* (Юш)

Рис. 3. Изменение артериального давления и частоты сердечных сокращений при введении 2-дезокси-О-глюкозы в дозе 250 мг/кг (п»6). По оси абсцисс -время (мин), по оси ординат -артериальное давление (мм. рт. ст. ) и частота сердечных сокращений (уд/мин)светлые столбики - фоновые значения; темные - после введения 2ДГ; • - Р<0.05 относительно фона.

Действие метаболической гликопении на содержание катехоламинов. инсулина. гЛУКОЗЧ И ИММУН9Г ЛРбУПИНРВ X бодрствующих КРЫС £ разной устойчивостью а гипоксии.

У бодрствующих крыс Ш1а1аг уровень норадреналина в плазме крови имел тенденцию быть выше у животных с низкой устойчивостью к гипоксии по сравнению с животными высокоустойчивой группы. У них также отмечали тенденцию к гипергликемии и к более высокому уровню инсулина. Концентрация иммуноглобулинов у этой группы крыс была достоверна ниже, чем у животных с высокой устойчивостью к гипоксии.

Введение 2ДГ вызывало достоверное увеличение адреналина, норадреналина и глюкозы в обеих группах крыс. При этом, у низкоустойчивых крыс сохранялась тенденция к гипергликемии и к более высокому содержанию норадреналина.

Содержание инсулина в высокоустойчивой группе увеличивалось, тогда как в низкоустойчивой - практически не менялось. Из-за чего, вероятно, у животных с низкой устойчивостью к гипоксии и выделяется в кровь большее количество глюкозы, так как нехватка

инсулина не обеспечивает адекватной проницаемости клеток для нее.

Концентрация иммуноглобулинов в высокоустойчивой группе крыс не менялась в течение эксперимента, в низкоустойчивой -достоверно снижалась.

То есть, в двух группах крыс на гликрпенический стресс проявляются разные метаболические адаптационные механизмы.

Исходник параметры системной а регионарной гемодинамики у бОДРСТВУШИ* ШШ£ £ РЭЭНОЙ УСТРЙЧИВОСТЬВ 11 гипоксии

У высокоустойчивых к гипоксии крыс отмечена тенденция к более низкому сердечному индексу и к более высокому общему периферическому сопротивлению сосудов по сравнению с крысами низкоустойчивой группы (Рис.4., фоновые значения).

Также в группе животных с высокой устойчивостью к гипоксии кровоток в мышцах достоверно ниже, чем в низкоустойчивой группе.

При этом, у животных высокоустойчивой группы имелась тенденция к более высокому кровотоку в мозге, сердце, селезенке, почках, бронхиального кровотока в легких по сравнению с животными низкоустойчивой группы.

Реакции на введение ЗДГ

Через 15 минут после введения 2ДГ сердечный индекс у крыс

СИ

фон

15 40 ВРЕМЯ (мин)

200

фон

15 40 ВРЕМЯ (мин)

5

N

Б £

фон

15 ' 40 ВРЕМЯ (мин)

Рис.4. Влияние 2-дезокси-Р-глюкозы, 250 мг/кг, на системную гемодинамику бодрствующих крыс \Vistar с разной устойчивостью к гипоксии. Обозначения: светлые столбики - группа НУ крыс (п=12); темные столбики - ВУ крысы (п=7);* - Р<0.05 относительно НУ крыс.

О 100 200 \

Кожа Мышцы Сердце Левый ж. Ж е к у 3 о к Н а 9 п о ч. П о 9 ж. ж е л. Мозг Кора б. п. Кишечник Почки Селезенка

а-

Ф-

В":

>гз

Н-1-1-1-1

"ч^Ч—< • *

*

•Ёь.

Н-1-1-1-1

Рис.5. Изменения регионарного кровотока через 15 и 40 мин после введения 2-деэокси-О-глюкозы, 250 мг/кг, у бодрствующих крыс с разной устойчивостью к гипоксии. Обозначения: светлые столбики - группа НУ крыс (п=12); темные столбики - группа ВУ крыс (п=7); • - относительно фона; • - Р<0.05 относительно группы ВУ.

высокоустойчивой группы был ниже, чем в группе крыс с низкой устойчивостью к гипоксии (Рис.4.). Тогда как общее периферическое сопротивление сосудов в высокоустойчивой группе было выше, чем в группе с низкой устойчивостью (Рис.4.). Артериальное давление и частота сердцебиений в обеих группах крыс в течение всего эксперимента практически не менялись (Рис.4.).

Достоверные различия регионарного кровотока у крыс с разной устойчивостью к гипоксии, причем с разнонаправленностыо ответов в условиях метаболической гликопении, были отмечены на 15 минуте эксперимента - в поджелудочной железе он увеличивался в низкоустойчивой группе животных на + 7 5. 22 +.3 2 . 7 7% и достоверно снижался в высокоустойчивой группе животных на -23.28+8.80% (Рис.5.).

В мозге - как органе, наиболее страдающем от гликопении, через 15 минут после создания метаболической гликопении, у крыс с низкой устойчивостью к гипоксии наблюдали достоверное увеличение кровотока. В коре больших полушарий он возрастал на +82.56±16.90%, а в мозге в целом на +64.45±21.42%, чего не наблюдали у крыс с высокой устойчивостью к гипоксии (Рис.5.).

3 г 2 1 f О

4-

фон 15 4-0 фон 15 40

ВРЕМЯ (мин)

Рис.6. Динамика изменений мозгового кровотока после введения 2-дезокси-0-глюкозы, 250 мг/кг, у бодрствующих крыс №1э1аг с разной устойчивостью к гипоксии. Обозначения: светлые столбики -группа НУ крыс (п=12); темные столбики - группа ВУ крыс (п=7); ■ - Р<0.05 относительно фона, %.

Как видно на рис.6., под действием метаболической гликопении скорость нарастания изменений была большей в низкоустойчивой группе крыс. Вероятно, введение 2ДГ приводит к более значительным

-70 0 70 140 -70 0 70 МО У»

Рис. 7. Относительные изменения регионарного сопротивления сосудов через 15 и 40 мин после введения 2-дезокси-0-глюкозы, 250 иг/кг, у бодрствующих крыс с разной устойчивостью к

гипоксии. Обозначения: светлые столбики - группа НУ крыс (п=12); темные столбики - группа ВУ крыс (п=7); • - Р<0.05 относительно фона, * - относительно группы НУ.

изменениям .в процессах утилизации кислорода в группе низкоустойчивых животных, что вызывает компенсаторные реакции в системе его транспорта: происходит увеличение мозгового кровотока. Подобного увеличения мозгового кровотока в ответ на введение 2ДГ не наблюдали в группе высокоустойчивых животных.

Для того, чтобы ясней представлять себе характер регионарных сосудистых изменений, вычисляли регионарное сопротивление сосудов как частное от деления давления на регионарный кровоток.

Достоверные различия регионарного сосудистого сопротивления с разной направленностью ответов в условиях мотаболической гликопении были отмечены в мозге в целом, в коре больших полушарий, в почках, поджелудочной железе, тонком кишечнике (Рис.7.). Причем в низкоустойчивой группе животных происходило снижение сопротивления сосудов, а в высокоустойчивой - повышение.

То есть, в низкоустойчивой группе преобладали вазодилятаторные эффекты, а в высокоустойчивой - вазоконстрикто-рныо эффекты.

В третьей части эксперимента, на 40-й мин после введения 2ДГ, не было обнаружено достоверных различий в параметрах регионарной гемодинамики между двумя группами крыс (Рис. 5., 6., 7.).

Таким образом, анализ регионарной гемодинамики, проведенный через 15 и 40 мин после введения 2ДГ, позволяет заключить, что реакции на гликопенический стресс у животных с низкой и с высокой устойчивостью к экстремальной гипобарической гипоксии различны. При этом, в группе животных с низкой устойчивостью наблюдались явные вазодилятаторные эффекты, тогда как в высокоустойчивой группе животных - проявлялась тенденция к вазоконстрикторным реакциям. Также можно отметить, что скорость нарастания этих изменений в группе низкоустойчивых крыс была большей, нежели чем в высокоустойчивой группе.

В следующей части работы проводили исследование влияния гипоксического стресса на системную и регионарную гемодинамику бодрствующих крыс с исходно различной устойчивостью к экстремальной гипобарической гипоксии.

В ответ на 10% нормобарическую гипоксию у крыс и с высокой, и с низкой устойчивостью к экстремальной гипоксии происходил качественно однотипный сдвиг параметров системной гемодинамики.

70 г СИ

фон г зо

ВРЕМЯ (мин)

фон 5 30 ВРЕМЯ (жим)

Рис.8. Влияние острой нормобарической гипоксии на системную гемодинамику бодрствующих крыс с разной устойчивостью к дефициту кислорода. Обозначения: светлые столбики - группа НУ крыс (пя5); темные столбики - группа ВУ крыс (п=б); • - Р<0.05 относительно фона.

В группе высокоустойчивых животных отмечали достоверное повышение артериального давления на 5-й и на-30 мин эксперимента на + 9. 8±4.1% и на +13.7+3.9%, соответственно; в низкоустойчивой группе животных артериальное давление, хотя и повышалось через 5 мин на +10. 6¿2. 0%, однако, через полчаса уже полностью восстанавливалось (Рис.8.).

Параллельно наблюдали увеличение частоты сердцебиений у высоко- и низкоустойчивых крыс в течение всего эксперимента (Рис.8.).

Сердечный индекс после создания искусственной гипоксии у животных с высокой устойчивостью достоверно увеличивался на 5-й мин эксперимента на ♦45.61.15.7%, общее периферическое сопротивление сосудов - понижалось на -20.0+.8.9%, чего не отмечали у животных с иизкой устойчивостью к гипоксии (Рис. 5.).

Хотя получасовое воздействие 10% нормобарической гипоксии и вызывало существенные изменения системной гемодинамики как у высоко- так и у низкоустойчивых животных, однако, направленность этих изменений била одимзкопой о обеих г рупппх.

Действие гипоксии на регионарную гемодинамику.

Получасовая экспозиция крыс с разной устойчивостью к острой гипоксии в вентилируемой камере, содержащей 10% кислорода, вызывала реакции регионарной гемодинамики, достоверно различающиеся между двумя группами животных.

На рис.9. представлены изменения регионарного кровотока под действием гипоксии у бодрствующих крыс с разной устойчивостью к дефициту кислорода. Видно, что разнонаправленные реакции наблюдаются в почках. На 30 мин у высокоустойчивых животных кровоток в них несколько снижался - на -23.7±13.1%, тогда как у низкоустойчивых животных - достоверно повышался на + 35. 9£13.9%.

В семенниках, которые также, как и мозг, весьма чувствительны к дефициту кислорода, наблюдали процессы, достоверно различающиеся в двух группах крыс (Рис. 9.). У высокоустойчивых животных кровоток резко увеличивался на +233.6i61.9%, в то время, как в группе крыс с низкой устойчивостью к гипоксии он в течение всего эксперимента оставался без изменений.

Через 5 мин после начала эксперимента у крыс с высокой устойчивостью к экстремальной гипоксии наблюдали достоверное увеличение кровотока во всех отделах мозга (Рис.9.), что, по всей видимости, и определяет большую устойчивость этой группы животных к недостатку кислорода. У животных с низкой устойчивостью к экстремальной гипоксии скорость кровотока в мозге на 5-й мин эксперимента практически не менялась.

Можно отметить, что под действием 10% нормобарической гипоксии практически во всех органах происходило увеличение регионарного кровотока (Рис.9.). В группе высокоустойчивых животных, у которых исходный кровоток был выше, чем в низкоустойчивой группе, в условиях гипоксии регионарный кровоток изменялся более значительно. Реакции, за исключением почек, в основном, однонаправленные.

Как показано на Рис.10., после гипоксического воздействия происходит увеличение регионарного кровотока и в мозге, и в сердце в обеих группах крыс. Однако, несмотря на однонаправленность, у высокоустойчивых крыс скорость нарастания изменений была большей, что, вероятно, и является одним из факторов, обеспечивающих их большую резистентность к дефициту кислорода.

Продолжая рассматривать гемодинамические реакции на

гипоксическую гипоксию можно отметить,

О 200 400

I-Н-1-1-1-1

регионарное

200 400 7,

^-1-1-1

Рис, 9. Изменение регионарного кровотока у бодрствующих крыс с разной устойчивостью к дефициту кислорода на 5-й и 30-й мин гипоксического воздействия. Обозначения: светлые столбики -группа НУ крыс (п= 5); темные столбики - группа ВУ крыс (п=6); • - Р<0.05 относительно фона;* - относительно группы НУ.

сопротивление сосудов в мозге и в семенниках (Рис.11.) через 5 мин после начала эксперимента у высокоустойчивых к гипоксии животных достоверно уменьшалось по сравнению с его значениями п условиях нормоксии. В группе животных с низкой устойчивостью к

3

2

5

1

о

МОЗГ

фон 3 ЭО фон & ЗО

ВРЕМЯ (мин)

20

X

1

3 ю

о

СЕРДЦЕ

фон 5 ЗО фон 9 ЗО

ВРЕМЯ (мин)

Рис.10. Динамика роста регионарного кровотока в условиях нормобарической гипоксии у бодрствующих крыс с разной

устойчивостью к дефициту кислорода. Обозначения: светлые столбики - группа НУ крыс; (п=12); темные столбики - группа ВУ крыс (п=7); • - Р<0.05 относительно фона; * - Р<0.05 относительно НУ группы,

гипоксии гидравлическое сопротивление в этих сосудистых бассейнах оставалось без изменений.

Достоверные различия между группами с разнонаправленностыо реакций отмечали в почках (Рис.11.).

Можно отметить, что при дыхании газовой смесью с 10% содержанием кислорода и в группе низко-, и в группе высокоустойчивых животных, преимущественно, происходят вазоднлятаторные процессы, только с разной степенью интенсивности. Ваэоконстрикторные реакции в обеих группах крыс отмечались только в коже и в мышцах, что свидетельствует о явном перераспеделении, централизации кровотока в условиях гипоксии.

Таким образом, нами показано, что гемодинамичсские реакции в ответ на гипоксичоскую гипоксию имеют особенности в группах крыс с высокой и низкой резистентностью к недостатку кислорода. В

-150 0 Й0

щщЦ—1 •

I—н

1' *

Рис.11. Изменение регионарного сопротивления сосудоп на 5-й и на 30-й мин острой гипоксии у бодрствующих крыс с разной устойчивостью к дефициту кислорода. Обозначения: светлые столбики

- группа НУ крыс (п=5); темные столбики - группа ВУ крыс (п=6); •

- Р<0.05 относительно фона; • - Р<0.05 относительно НУ группы.

группе высокоустойчипих крыс - централизация кровотока, его возрастание п сердце о мозге происходит быстрее, нежели чем в низкоустойчивой группе. Эга гсчошшамнчсская особенность, по-

видимому, является одним из факторов, определяющих большую резистентность животных к дефициту кислорода.

Marshall (1991), исследуя 3-х мин воздействие 10% гипоксии на бодрствующих интактных крыс Wistar показал тахикардию, снижение артериального давления, значительное увеличение кровотока в мозге. В наших экспериментах отмечались те же явления, только с разной степенью интенсивности в двух группах крыс.

Результаты нашей работы совпадают с данными Березовского (1978), где он показал, что интенсивность местного кровотока, как в исходном состоянии, так и на высоте 3 и б тыс м над ур. моря достоверно увеличена у высокоустойчивых животных.

Анализ полученных данных позволяет заключить следующее. Несмотря на то, что исходные различия параметров системной и регионарной гемодинамики не столь велики между группами НУ и ВУ крыс, однако, в условиях таких стрессогенных факторов как метаболическая гликопения и гипоксия, проявляются значительные различия в гемодинамических реакциях. На метаболическую гликоп-ению более реактивны низкоустойчнвые крысы, на нормобарическую гипоксию (lOitOj) - высокоустойчивые. Чем обусловлены подобные различия? Вероятно, тем, что данная форма метаболической гликоп-ении, резко уменьшая сопряжение биологического окисления и фо-сфорилирования, вызывает снижение способности ткани утилизировать кислород, уменьшает напряжение кислорода □ тканях, что и вызывает тканевую гипоксии. У низкоустойчивых животных, как известо, имеется тенденция к гипергликемии и к более высокому потреблению кислорода тканью больших полушарий. Поэтому, при ингибировании гликолиза метаболические процессы в тканях этих животных, вероятно, больше страдают при воздействии данного стрессогенного фактора, нежели чем у высокоустойчивых. Вероятно поэтому, необходим более мощный компенсаторный эффект за счет гемодинамических реакций.

В условиях.же гипоксической гипоксии, которая очень часто встречается в природе, недостаток содержания кислорода в газовой смеси вызывает, соответственно, снижение поступления кислорода к тканям, что также, в конечном счете, вызывает тканевую гипоксию. Особи с высокой устойчивостью к гипоксии, генетически, лучше

приспособлены к данному стрессогенному фактору; компенсаторные механизмы "включаются" более быстро и, усиление кровообращения происходит более значительно, нежели чем в низкоустойчивой группе животных.

То есть, тканевая гипоксия разного генеза вызывает разные "посылки" из центральной нервной системы на периферию, что способствует возникновению и формированию разной по степени тяжести гликопении и гипоксии у животных с низкой и с высокой устойчивостью к дефициту кислорода.

ВЫВОДЫ

1. Однократное введение 2ДГ бодрствующим крысам вызывает длительные изменения системной гемодинамики, увеличивает содержание катехоламинов, инсулина и глюкозы в плазме крови. Качественно эти изменения сходны с реакциями, возникающими при гликопеническом стрессе.

2. У бодрствующих крыс с низкой резистентностью к дефициту кислорода имеется тенденция к более высокому уровню норадренал-ина, глюкозы и инсулина в крови; у них также достоверно более низкое содержание иммуноглобулинов в сыворотке крови.

Метаболическая гликопения вызывает достоверное увеличение содержания адреналина, норадреналина и глюкозы в обеих группах крыс, однако, у ниэкоустойчивых животных сохраняется тенденция к более высокому содержанию норадреналина и гликопении в крови. Концентрация инсулина увеличивается только в высокоустойчивой группе крыс. Иммуноглобулиновый статус организма у высокоустойчивой группы крыс не меняется, в низкоустойчивой -достоверно снижается.

3. У предварительно отобранных крыс с высокой и низкой устойчивостью к экстремальной гипобарической гипоксии обнаружены некоторые различия в исходном распределении сердечного выброса. Так, высокоустойчипые животные отличались достоверно меньшим кровотоком в скелетных мышцах и более высоким кровотоком в мозге, сердце, почках и легких. Наиболее выражены эти различил между высоко- и низкоустойчивыми к гипоксии крысами при стрессогенных реакциях.

4. После введения 2ДГ в дозе 250 мг/кг частота сердечных сокращений и артериальное давление в обеих группах крыс

оставались без изменений. Однако в группе высокоустойчивых к гипоксии животных сердечный индекс был ниже, а общее периферическое сопротивление было выше по сравнению с низкоустойчивыми крысами.

5. В условиях "метаболического стресса", индуцированного введением 250 мг/кг 2ДГ, у высокоустойчивых крыс преобладали вазоконстрикторные реакции, а у низкоустойчивых, наоборот, вазодилататорные. Вероятно, в данной дозе 2ДГ вызывала в тканях у низкоустойчивых крыс не только гликопению, но и метаболическую гипоксию, что активировало комплекс компенсаторных реакций, связанных с усилением регионарного кровотока, который особенно возрастал в головном мозге. Подобных изменений не наблюдалось в группе высокоустойчивых к гипоксии животных.

6. 30-минутное дыхание газовой смесью с 10% содержанием кислорода вызывало рост артериального давления и тахиракдию у обеих групп крыс. Однако, у низкоустойчивых животных ударный объем уменьшался на 16 %, а у высокоустойчивых к гипоксии крыс он, наоборот, увеличивался на 1296. Общее периферическое сопротивление сосудов уменьшалось у высокоустойчивых и не изменялось у низкоустойчивых к гипоксии крыс.

7. В условиях нормобарической гипоксии регионарный кровоток у высокоустойчивых крыс уже через 5 мин достоверно возрастал в мозге на 5496 и в сердце на 233%; у низкоустойчивых животных в мозге кровоток в течение всего эксперимента практически не менялся. Вероятно, способность быстрой централизации кровообращения, срочного увеличения кровотока в мозге и в сердце, ппляотся одним из факторов, детерминирующих высокую устойчивость организма к дефициту кислорода.

8. Установлено, что в ответ на "метаболический гликоп-снический стресс" параметры системной и регионарной гемодинамики более реактивны у низкоустойчнвых к гипоксии крыс, а в условиях дыхания газовой смосью с 10% содержания кислорода, напротив, наиболее быстро персстраиваотсп система кровообращения у высокоустойчивых особей.

Списчк pa5QT. опублиЕовзиннх па xshs диссертации;

1. Медведев О.С., Орановская Е.В., Аширова О.П., Мурашев А.Н. Реакции системной и регионарной гемодинамики на метаболический стресс, вызванный 2-дезоксиглюкозой, Билл. эксп. мед. и биол., 1991, N2, 132-135;

2. Медведев О.С., Кузьмин А.И., Селиванов В.Н., Богданов М.Б., Хак А.Мд., Гулумян А.Д., Термина O.A., Аширова О.П. Механизмы реализации стресс-вызванных метаболических и сердечнососудистых реакций, запускаемых с гипоталамического уровня, в кн.: Актуальные вопросы физиологии и патологии кровообращения (Тез. докл. VI Всес. симп. 'Центральная регуляция кровообращения", Ростов-на-Дону), Ростов-на-Дону, 1991, 94-96;

3. Аширова О.П., Орановская Е.В., Писаренко О.И., Студнева И. М. , Кузьмин А.И., Медведев О. С. Гемодинамические и метаболические эффекты 2-дезокси-1Э-глюкозы у бодрствующих крыс Вистар, Бюлл. эксп. биол. и мед., 1992, N12, 622-624.