Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности влияния автономной нервной системы на сердце и сосуды адаптированных к гипоксии крыс

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Особенности влияния автономной нервной системы на сердце и сосуды адаптированных к гипоксии крыс"

? Т Ь

_ V Ил:,!

московским государственный университет

им. М.В.ЛОМОНОСОВА

Биологический факультет

На правах рукописи

ОБРЕЗЧИКОВА Мария Николаевна

особенности влияния автономной нервной системы на сердце и сосуды адаптированных к гипоксии крыс

03.00.13 - физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва -1998

Работа выполнена на кафедре физиологии человека и животных Биологическо! факультета МГУ им. М.В.Ломоносова (зав. кафедрой - академик РАМН, профессс И.П.Ашмарин).

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор В.Б.Кошелев

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор А.Я.Чижов

доктор биологических наук, профессор В.И.Торшин

Ведущее учреждение:

Научно-Исследовательский Институт Общей Патологии и Патофизиолоп Российской Академии Медицинских Наук.

Защита состоится 25 мая 1998 г. в 15 час. 30 мин. на заседай Специализированного Ученого Совета Д.053.05.35. Биологического факульте МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу:

119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ, Биологический факультет. С диссертацией можно ознакомиться в бибилиотеке Биологического факульте

МГУ.

Автореферат разослан 25 апреля 1998 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат биологических наук

Б.А.Умарова

Актуальность исследования. Адаптация к дефициту кислорода часто используется как способ повышения резистентности организма к широкому спектру неблагоприятных воздействий (Коваленко, 1976; Березовский, 1986; Караш и соавт., 1988; Меерсон, 1989, 1993; Колчинская, 1994; Агаджанян, Стрелков, Чижов, 1997; Ткачук и соавт., 1997). Очевидно, что в процессе адаптации к гипоксии происходят существенные изменения в функционировании всех систем организма. В ряде работ исследованы клеточные механизмы адаптации к гипоксии (Лукьянова, 1986, 1997), изучена роль свободнорадикальных процессов (Архипенко, 1994, 1996). Другие авторы акцентируют внимание на значении оксида азота при воздействии экзогенной гипоксии (Малышев и соавт., 1997; Реутов и соавт., 1997), активации локальной продукции цитопротекторов [Пшенникова, Меерсон, 1997; Самойлов и соавт., 1997). Также установлено, что 'ипоксическая тренировка вызывает структурно-функциональные изменения <ровеносных сосудов (Иванов и соавт., 1993; Машина и Меерсон, 1994; Кошелев и :оавт., 1991, 1996), изменения экскреторной функции почек (Барбараш, 1983). В то ке время сравнительно мало известно о функциональной перестройке автономной нервной системы при адаптации к дозированной экзогенной гипоксии.

Анализируя имеющиеся литературные данные, сложно придти к зднозначному мнению о том, как изменяются нервные влияния на сердце при длительном воздействии гипосического фактора. Многие авторы сходятся во лнении, что при акклиматизации животных к высокогорью и/или при ¡руглосуточной адаптации их к барокамерной гипоксии в течение 3-5 недель взвивается феномен "downregulation" p-адренорецепторов сердца (Voelkel et il.,1981; Kacimi et al., 1992; Leon-Velard et al., 1996), что свидетельствует об >слаблении симпатических влияний на уровне сердца. Кононец и соавт. (1991), юпользуя метод фармакологических проб, обнаружили повышение тонуса и >еактивности симпатического отдела автономной нервной нервной системы 1991). Farinelli et al. (1994) методом спектрального анализа колебаний ПИ юказали, что у людей при акклиматизации к высокогорью не происходит вменения уровня симпатических влияний на сердце, Ponchia et al. (1994), юпользуя тот же метод, обнаружили повышение активности симпатической истемы. Столь же противоречивы результаты исследования уровня арасимпатических влияний на сердце при длительной адаптации к гипоксии. Есть тения, что при долговременной адаптации к гипоксии парасимпатический тонус силивается (Crockatt et al., 1981; Wolfe et al., 1982), не изменяется (Maher et I.,1978), ослабевает (Кононец и соавт. (1991); Kacimi et al., 1993; Ponchia et al., 994; Leon-Velarde et al., 1996; Passino et al., 1996).

Данияров и соавт. (1977) высказывают аргументированную точку зрения о том, что на ранних этапах срочной адаптации к гипоксии симпатические нервные влияния увеличены, а в период уже сформированного адаптацией структурного следа активность как симпатической, так и парасимпатической нервной системы уменьшена по сравнению с нормой. Детальному анализу изменений в автономных нервных влияниях на сердечно-сосудистую систему у адаптированных к гипоксии животных посвящена настоящая работа.

Цель исследования. Изучить возможные изменения в характере автономных нервных влияний на сердце и сосуды у адаптированных к экзогенной гипоксии крыс.

Задачи исследования.

1. Изучить влияние интервальной барокамерной гипоксии (ИБГ) на развитие наследственно детерминированной артериальной гипертензии у крыс линии Окамото-Аоки и на формирование у них повышенной реактивности сосудов в ответ на констрикторные стимулы.

2. Исследовать влияние симпатической и парасимпатической систем на вариабельность пульсового интервала (ПИ) у адаптированных к гипоксии крыс.

3. Оценить влияние 3-х недельной адаптации к барокамерной гипоксии на чувствительность хронотропного компонента барорефлекса.

4. Изучить эффективность функционирования эфферентного парасимпатического звена рефлекторной регуляции деятельности сердца у адаптированных к гипоксии крыс.

Научная новизна работы. Методом спектрального анализа колебаний пульсового интервала впервые установлено снижение парасимпатических влияний на сердце бодрствующих крыс, адаптированных к интервальной барокамерной гипоксии. Обнаружено, что при адаптации к ИБГ происходит угнетение чувствительности хронотропного компонента барорефлекса, индуцированного повышением артериального давления. Методом электрической стимуляции эфферентного конца блуждающего нерва, а также путем болюсных инъекций агониста М-холинорецепторов метахолина выявлено, что парасимпатическая рефлекторная передача на уровне самого сердца не угнетена. Получены данные свидетельствующие о том, что после 3-х недельной адаптации крыс к гипокс^ уровень симпатических влияний на сердце не увеличен.

Обнаружено, что адаптация к ИБГ замедляет, но не предотвращает развития первичной артериальной гипертензии у крыс линии Окамото-Аоки.

Научно-практическая значимость. Полученные данные расширяют имеющиеся представления об изменении вегетативной регуляции сердечно-юсудистой системы после адаптации к гипоксии. Обнаруженное нами угнетение >ефлекторных парасимпатических влияний следует учитывать при назначении :урса гипокситерапии, особенно при заболеваниях, сопряженных с активацией ;истемы блуждающего нерва. Установленный факт, который свидетельствует о ■ом, что адаптация к дефициту кислорода только замедляет, но не предотвращает >азвитие генетически детерминированной артериальной гипертензии, целесообразно иметь в виду при выборе оптимального режима немедикаментозной коррекции гипертонической болезни.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Международной :онференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-)6", на 2-ой Международной.конференции "Гипоксия в медицине" (Москва, 1996), на Всероссийской конференции "Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция" Москва, 1997), на Vlll-м международном симпозиуме "Эколого-физиологические 1роблемы адаптации" (Москва, 1998), на заседании кафедры физиологии человека 1 животных Биологического факультета МГУ (Москва, 1998).

Структура и объем диссертации. Работа изложена на страницах,

;одержит 24 рисунка, 16 таблиц и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения, заключения и выводов. Список использованной титературы включает наименований.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В экспериментах были использованы 30 самцов спонтанно гипертензивных срыс линии Окамото- Аоки, 7 самцов крыс линии Вистар-Киото, 105 самцов белых Зеспородных крыс.

Во всех сериях экспериментов проводили изучение двух групп животных: адаптированных к интервальной барокамерной гипоксии (ИБГ) и контрольных срыс. Исходный возраст спонтанно гипертензивных крыс равнялся 5-ти неделям, зсех нормотензивных крыс - 12-14 недель.

Адаптация к интервальной барокамерной гипоксии (ИБГ).

Предварительную адаптацию к гипоксии проводили в вентилируемой Зарокамере (9л/мин), где создавали разрежение воздуха, соответствующее высоте 1500м н.у.м. Гипоксическую тренировку осуществляли по схеме: 6 часов в день, 6

раз в неделю. Спонтанно гипертензивных крыс адаптировали к гипоксии в течение 8-ми недель, нормотензивных крыс - в течение 3-х недель.

В первой части работы изучали влияние адаптации к ИБГ на развитие артериальной гипертензии у молодых спонтанно гипертензивных крыс.

Для этого в течение первых 3-х недель адаптации к ИБГ у спонтанно гипертензивных крыс проводили еженедельное измерение систолического артериального давления (АД) косвенным методом "tail-cuff' в модификации Лапшина и Кошелева (1989).

Через 8 недель адаптации к ИБГ у тех же спонтанно гипертензивных крыс исследовали фоновые параметры гемодинамики катетерным методом. Через сутки по окончании курса гипоксических тренировок крысам под гексеналовым наркозом (ЮОмг/кг) имплантировали полиэтиленовый катетер (РЕ-10) в бедренную артерию.

Для измерения АД использовали тензометрический датчик Statham 8200 Р23АА (США). Запись данных вели на компьютере (386 DX/40 MHz) с помощью оригинальной программы (автор А.С.Боровик). Опрос кривой АД проводили с частотой 250 Гц.

Проводили поударный анализ АД: для каждого сердечного цикла вычисляли систолическое, диастолическое и среднее значения АД, а также длительность пульсового интервала (ПИ). Среднее АД и длительность ПИ в течение 30 минут регистрации находили усреднением значений для индивидуальных сердечных циклов. Величину лабильности АД и ПИ оценивали по стандартному квадратичному отклонению, вычисленному для выборки значений, соответствующих сердечным циклам.

Для спектрального анализа флуктуаций среднего АД и ПИ весь исследуемый интервал (30 минут) разбивали на неперекрывающиеся отрезки длительностью 51.2 сек, вычитали линейный дрейф, затем вычисляли спектр мощности с использованием быстрого преобразования Фурье, полученные спектры усредняли. Отрезки, где наблюдались резкие движения животного, из анализа исключали. Нижняя граница исследуемых частот составляла 0.02 Гц, а верхняя - 5Гц. Весь диапазон частот разбивали на три участка: 0.02-0.25 Гц, 0.250.75 Гц и более 0.75 Гц (Cerutti et а!.. 1994). Мощности колебаний в трех частотных диапазонах вычисляли как площади под кривой спектра.

Исспедование структурно-функциональных свойств сосудов проводили через сутки после регистрации фоновых параметров гемодинамики. Исследовали структурный компонент сопротивления и адренореактивность системы кровеносных сосудов задней конечности. У тех же крыс извлекали хвостовую

артерию для опытов с электрической стимуляцией симпатических периартериальных нервов.

Сосуды задней конечности перфузировали в режиме постоянного расхода раствором Тироде, содержащим (мМоль/л) NaCI 136.9; KCI 2.68; CaCI2 1.80; MgCI2*6H20 1.05; NaHC03 11.90; NaH2P04 0.42; D-глюкоза 5.55. Перфузию проводили через канюлю, вставленную в бедренную артерию, поток стабилизировали с помощью перистальтического насоса (Peripump Electronic, Венгрия). Перфузионное давление, которое в таких условиях прямо пропорционально гидравлическому сопротивлению, регистрировали датчиком ДДА-2 (СССР). Сначала исследовали структурный компонент сопротивления сосудов, величина которого зависит от внутреннего диаметра мелких артерий и артериол и плотности капилляров. Для этого ступенчатым образом увеличивали поток и регистрировали перфузионное давление. Затем исследовали реакции, на возрастающие дозы норадреналина (Ю^-Ю"6 г/мл), добавляя его в перфузионный раствор.

В части опытов из хвостовой артерии вырезали сегмент, его канюлировали с обоих концов и помещали в термостатируемую камеру (37°С) объемом 4мл, растягивая его до длины in situ. Расстояние между кончиками канюль составляло приблизительно 7 мм. Раствор, омывающий сосуд, непрерывно сменялся со скоростью 4 мл/мин. Перфузию проводили в режиме постоянного расхода с помощью перистальтического насоса (Gilson, Франция) раствором Кребса-Хенселяйта, содержащим (мМоль/л) NaCI 122.2, KCI 6.67, CaCI2 2.5, Mg2S04 1.25, NaHC0325.0, КН2Р041.18, D-глюкоза 8.0. Раствор аэрировали смесью 95% 02+5% С02; рН 7.35-7.4. Одним из стимулирующих электродов служила входная канюля из нержавеющей стали, изолированная по всей длине, кроме кончика, на котором фиксировали сосуд. Другой электрод, изготовленный из золота, располагали в непосредственной близости от сосуда. Стимуляцию проводили импульсами переменной полярности с амплитудой 0.2 А, длительностью 0.2 мсек, продолжительность раздражения составляла 20 сек. Промежутки между раздражениями были равны 3 мин.

Во второй части работы проводили изучение нервной регуляции сердца нормотензивных крыс, адаптированных к ИБГ в течение 3-х недель.

В первой серии экспериментов методом векторной электрокардиографии (ВКГ) исследовали функциональное состояние сердца крыс, адаптированных к ИБГ в течение 3-х недель. Регистрацию электрической активности сердца проводили у наркотизированных гексеналом (100мг/кг) крыс в I и II отведениях по Эйнтховену и VI отведению по Вильсону. Потенциалы от животного через усилитель и АЦП с частотой оцифровки 1000 Гц подавались на компьютер IBM РС-

386 для дальнейшей обработки. Каждый экспериментальный файл содержал в себе 200 кардиоциклов. По ним рассчитывали векторные характеристики. Этот фрагмент работы выполнен с аспиранткой В.А.Петрухиной.

С целью выявления гипертрофии правого желудочка у наркотизированных уретаном (1.2 г/кг) крыс выделяли правый желудочек и левый желудочек сердца с перегородкой, их взвешивали. Вес желудочков сердца нормировали к весу тела.

В специальной серии экспериментов анализировали возможность коррекции экспериментального ульцерогенеза путем предварительной адаптации животных к гипоксии по выбранной нами схеме. Для этого у предварительно адаптированных к ИБГ крыс моделировали язвенные поражения слизистой желудка путем внутрижелудочной аппликации раствора 60° этанола из расчета 1мл/200г веса тела. Площадь язвенного поражения слизистой оболочки желудка нормировали к площади желудка.

Изучение нервной регуляции сердца у адаптированных к ИБГ крыс проводили, используя метод спектрального анализа колебаний ПИ. Для этого сначала осуществляли регистрацию артериального давления у крыс катетерным методом. В этих экспериментах животным в бедренную вену имплантировали катетеры для введения фармакологических препаратов. В разных сериях экспериментов спектральный анализ колебаний ПИ проводили сначала у бодрствующих интактных крыс, затем на фоне ганглиоблокады хлоризондамином (Змг/кг), на фоне блокады симпатических влияний на сердце пропранололом (1 мг/кг), на фоне блокады парасимпатических влияний на сердце метилатропином (0.5 мг/кг).

Чувствительность хронотропного компонента бароререфлекса изучали путем регистрации изменения длительности ПИ в ответ на повышение и понижение АД, вызванные внутривенным болюсным введением фенилэфрина и нитропруссида натрия, соответственно. Чувствительность хронотропного компонента барорефлекса определяли как ДПИ/ДАД, где д - абсолютное изменение соответствующего показателя на пике развития эффекта по сравнению с фоновым значением. Фоном считался 10-ти секундный интервал непосредственно перед введением тест-препаратов.

Исследование эфферентного звена парасимпатических влияний на сердце проводили двумя способами. В первой серии экспериментов на крысах, наркотизированных уретаном (1.2 г/кг), проводили изучение брадикардии, развивающейся в ответ на введение М-холиноблокатора метахолина в дозах 1, 2, 4, 8 мкг/кг. ( Ferrari et а!., 1992). Во-второй серии экспериментов анализировали брадикардию, развивающуюся в ответ на электрическое раздражение периферического конца правого перерезанного п.vagus. Использовали следующие

параметры стимуляции: амплитуда стимула 5 В, длительность стимула 0.2 мсек, частота стимуляции 1, 2, 4, 8, 16 Гц, продолжительность раздражения 10-12 сек, промежутки между раздражениями - 3-5 мин (Ferrari et al., 1992). Изменение ЧСС расчитывали для каждой дозы метахолина и/или для каждой частоты стимуляции, затем нормировали его к фоновым значениям ЧСС.

Статистический анализ данных проводили с использованием пакета статистических программ "Statistica". Результаты представлены как среднее ± ошибка среднего.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Известно, что адаптация к гипоксии тормозит развитие генетически детерминированной артериальной гипертензии у спонтанно гипертензивных крыс (СГК) линии Окамото - Аоки (Меерсон, 1978; Henley and Tucker, 1986, 1987; Behm et al., 1986). Однако механизмы реализации этого защитного эффекта не вполне ясны. Существует мнение, что адаптация к гипоксии вызывает как функциональные, так и структурные изменения сосудистого русла спонтанно гипертензивных крыс, что возможно в конечном итоге приводит к снижению общего периферического сопротивления и снижению АД (Prewitt et al., 1982; Herrmann et al., 1987, Henley, 1986). Для проверки этой гипотезы мы провели изучение влияния адаптации к интервальной барокамерной гипоксии (ИБГ) на развитие артериальной гипертензии у СГК линии Окамото и Аоки, являющейся моделью эссенциальной гипертензии у людей. Кроме того, мы исследовали структурно-функциональные свойства сосудов этих крыс. Для адаптации к ИБГ были выбраны молодые СГК 5-ти недельного возраста, так как известно, что адаптация к гипоксии не оказывает антигипертензивного действия на СГК старше 10-14 недель (Кошелев и соавт., 1985).

При исследовании динамики роста систолического АД у СГК в течение первых 3-х недель адаптации к гипоксии было обнаружено, что у адаптировавшихся к гипоксии крыс рост систолического АД был замедлен по сравнению с контрольными СГК (рис.1 А). Однако при регистрации фоновых параметров гемодинамики через 8-мь недель адаптации к ИБГ мы обнаружили, что у адаптированных к ИБГ спонтанно гипертензивных крыс среднее АД было даже несколько выше, чем у контрольных СГК (Рис.1 Б).

Таким образом, на основании результатов этих экспериментов мы можем утверждать, что адаптация к ИБГ лишь замедляет, но не предотвращает развития артериальной гипертензии у крыс линии Окамото - Аоки.

А Б

СГК контроль сгк гипоксия п«8 п=6

Рис. 1. А) Динамика роста систолического АД, измеренного Чай-сий" методом, у контрольных СГК и спонтанно гипертензивных крыс, адаптированных к ИБГ в течение 3-х недель. |

Б) Среднее АД, измеренное прямым, катетерным, методом у бодрствующих конт-' рольных СГК и спонтанно гипертензивных крыс, адаптированных к ИБГ в течение 8-ми недель.

• - р < 0.05 гипоксия по сравнению с контролем.

В экспериментах по изучению структурно-функциональных свойств сосудов в качестве нормотензивного контроля были использованы крысы Вистар-Киото (НК). Структурный компонент сопротивления сосудистого бассейна конечности у СГК был значительно увеличен по сравнению с НК, о чем свидетельствует сдвиг кривой "поток-давление" в область более высоких значений давления (рис. 2А). У адаптированных СГК значения перфузионного давления при всех значениях потока были несколько ниже, чем у неадаптированных СГК, но статистически значимых различий не выявлено. При перфузии изолированной конечности раствором Тироде, содержащим возрастающие концентрации норадреналина, различия в констрикторных реакциях между тренированными к гипоксии и контрольными СГК наблюдались при низких и средних дозах агониста, ответы на максимальные дозы норадреналина были одинаковыми в обеих группах СГК. У НК констрикторные ответы на экзогенный норадреналин были ниже по сравнению с обеими группами СГК (рис. 2Б). При исследовании реакций хвостовой артерии на раздражение периартериальных симпатических нервов обнаружена лишь тенденция к снижению констрикторных ответов у адаптированных СГК по сравнению с контрольными СГК (рис. 2В). У НК подъемы перфузионного давления в ответ на электрическую стимуляцию были значительно ниже по сравнению с обеими группами СГК. Таким образом, мы можем заключить, что 8-ми недельная адаптация спонтанно гипертензивных крыс к ИБГ не оказала влияния на такие характерные признаки развития артериальной гипертензии, как повышение

Рис.2. Структурно-функциональные характеристики сосудов спонтанно гипертензивных крыс (СГК), адаптированных к ИБГ в течение 8-ми недель, контрольных СГК и нормотен-зиеных крыс Вистар-Киото (НК).

-о нк

п=5

40 45 50 О, мл/мин/100г

—«СГК контроль -п=6

>СГК опыт п=5

А - зависимость перфузионного давления (Р) от стабилизированного при разных значениях расхода (О) через систему максимально расширенных сосудов задней конечности крысы.

Б - зависимость прироста перфузионного давления (ЛР) от концентрации норадреналина (НА) в лерфузионном растворе.

[ : НК Г*1 СГК контроль П СГК опыт ' ' п=6 1-л п—6 1 п=6

В - зависимость прироста перфузионного давления (Р) от частоты раздражения периартериальных симпатических нервов хвостовой артерии крысы.

* - р < 0.05 НК по сравнению с контрольными СГК и СГК, адаптированными к гипоксии;

* - р < 0.05 СГК, адаптированные к гипоксии, по сравнению с НК и контрольными СГК; 4 - р = 0.55 СГК, адаптированные к гипоксии, по сравнению с контрольными СГК.

структурного компонента сопротивления и гиперреактивность сосудов в ответ на экзогенный норадреналин и стимуляцию симпатических нервов.

Результаты наших экспериментов по исследованию антигипертензивного эффекта адаптации к гипоксии не совсем совпадают с данными других авторов (Меерсон, 1978; Барбараш, 1983; Henley and Tucker, 1986), которые методом косвенной регистрации уровня АД показали, что длительная гипоксическая тренировка приводит к стойкому снижению АД у крыс с наследственно обусловленной артериальной гипертензией. Тем не менее, на основании полученных нами данных с прямой регистрацией АД и анализа структурно-функциональных свойств сосудов мы считаем, что долговременная адаптация к интервальной барокамерной гипоксии не всегда оказывает выраженный устойчивый антигипертензивный эффект в случаях первичной эссенциальной гипертензии. Это обстоятельство необходимо учитывать при использовании адаптации к барокамерной гипоксии в качестве немедикаментозного средства профилактики и лечения артериальной гипертензии.

При исследовании фоновых параметров гемодинамики у бодрствующих СГК в условиях свободного поведения нами был обнаружен один интересный факт. Оказалось, что у адаптировэнных к гипоксии СГК достоверно снижена лабильность ПИ по сравнению с контрольными СГК (10.5±0.9 мсек и 14.9±0.9 мсек соответственно, р < 0.05). При проведении спектрального англиза колебаний ПИ мы обнаружили, что у адаптированных к гипоксии СГК мощность спектра колебаний ПИ во всех трех исследуемых частотных диапазонах значительно ниже, чем у контрольных СГК (рис.3). В литературе описано, что значительная часть колебаний ПИ имеет нервную природу (Japundzic et al.,1990; Cerutti el al., 1994; Murphy et al.,1991; Perlini et al.,1995). В связи с этим у нас возникло предположение, что подавление мощности спектра колебаний ПИ, наблюдавшееся у СГК, адаптированных к гипоксии, может свидетельствовать об ослаблении нервных влияний на сердце в процессе адаптации к гипоксии. Для проверки этого предположения мы провели исследование нервной регуляции сердца у нормотензивных крыс, адаптированных к гипоксии по следующей схеме: 6 часов в день, 6 раз в неделю, на "высоте" 4500м н.у.м.в течение 3-х недель.

В предварительных сериях экспериментов было установлено, что при адаптации к гипоксии по указанной схеме функциональная нагрузка на правые отделы сердца повышается, о чем свидетельствует зарегистрированный при проведении ВКГ сдвиг суммарного вектора желудочкового комплекса вправо, но по всей видимости остается в пределах физиологической нормы, так как мы не обнаружили гипертрофии правого желудочка. Профилактический эффект

I)

А

и.

2 3 100

0 I

1 <

3 !

II)

СГК контроль СГК гипоксия

10

' 3

! -9-

0.1

0.02 0.52 1.02 1.52 2.02 2.52 Частота, Гц

А

X X

15

Т

■

—I—

• $ /Ллс ш

28

^21

8

з 14 Г 7 0

Границы частотных диапазонов: низкочастотный 0.02 - 0.25 Гц (НЧ) среднечастотный 0.25 - 0.75 Гц (СЧ) высокочастотный 0.75 - 5 Гц (ВЧ)

т

15

¿10 +

3 2

X 5 О

, ■ рггц

■ • И-

■ т

Г"1"—' Г "«Г,

ш

8т

•V в

8

з 4

: Т

* *

ЯИЦ

- т

»у,-«:.' * *

■'ргЪ'А

П контрольные СГК, п=8

ИЗ СГК, адаптированные к гипоксии, п=6.

Рис.3.1) А - индивидуальные частотные спектры колебаний пульсового интервала; Б - границы исследуемых частотных диапазонов.

II) Спектр мощности колебаний АД (А) и колебаний ПИ (Б) у контрольных и адаптированных к ИБГ в течение 3-ми недель спонтанно гипертензивных крыс. ** - р < 0.01 гипоксия по сравнению с контролем.

п

о

А

адаптации к гипоксии по выбранной нами схеме был также выражен, предварительная адаптация к ИБГ в течение 3-х недель способствовала достоверному уменьшению площади язвообразования, вызываемого внутрижелудочным введением 60 0 этанола. Таким образом, мы считаем, что при выбранной нами схеме гипоксической тренировки резистентность организма к действию неблагоприятных факторов повышается, а патологические проявления самого гипоксического фактора незначительны. Поэтому описанная схема гипоксической тренировки была использована нами б дальнейших экспериментах.

Анализируя данные

фоновых параметров

гемодинамики нескольких серий экспериментов, выполненных на беспородных белых крысах, мы пришли к выводу, что при адаптации к ИБГ в течение 3-х недель наблюдается тенденция к повышению АД и ЧСС. Основной характерной особенностью

адаптированных к гипоксии крыс является значительное

уменьшение у них лабильности ПИ.

Результать! спектрального анализа колебаний АД и ПИ у крыс, адаптированных к ИБГ в течение 3-х недель, приведены на рис. 4. Видно, что адаптация к гипоксии не оказывала влияния на мощность спектра колебаний АД ни в одном из исследуемых частотных диапазонов, но вызывала значительное

------------------— ■ ■- - - подавление мощности спектра

колебаний ПИ во всех чэстотных диэпззонз х. Поэтому в дальнейшем мы сосредоточили свое внимание на изучении колебаний ПИ

Сначала мы исследовали эффект ганглиоблокады хлоризондамином (рис.5). В этой серии экспериментов, как и в предыдущей, у адаптированных к ИБГ

43

•у 30

(и

о

20

т

X 10

0

4

си 3

о

I. 2

Т

и 1

С

6

6

о

£

т

со 2

• т *

X

ш

й>Ж1_

контроль,п=11 Е гипоксия, п=13

Рис.4. Мощность спектра колебаний АД (А) и колебаний (ПИ) е низко-(НЧ), средне-(СЧ) и высокочастотном (ВЧ) диапазонах у адаптированных к '/¡БГ в течение 3-х недель и контрольных крыс. •*,'-р<0.01, 0.05 гипоксия по сравнению с контролем.

крыс обнаружилось исходное достоверное уменьшение мощности спектра колебаний ПИ б низкочастотном диапазоне и выраженное уменьшение мощности спектра колебаний ПИ в среднечастотном диапазоне (р=0.05) по сравнению с контролем. Мощность спектра колебаний ПИ в высокочастотном диапазоне у адаптированных к гипоксии крыс была также меньше, чем у контрольных, хотя исходных достоверных различий в этом диапазоне обнаружено не было (рис.5А).

После введения хлоризондамина

Б

зг.

I 20

з: ю

0

3 5 3 о = 25 120 Т 1 5

О 1.0

0.5 0

6

"к 5 8 4

* з & 2

1

о

Г

*

1

30 8 20 ? 1Р о

3.5

3.0

О» и 2.5

п 20

Т 1 5

О 1.0

0.5

0

6

О 5

и 4

" з

т ш 2

0

контроль, п=8 П* ГИПЭКСИй. п~'С

наблюдали практически полное исчезновение низко- и среднечастотных колебаний ПИ у крыс обеих исследуемых групп. Достоверное подавление

мощности спектра колебаний ПИ в низко- и среднечастотном диапазонах и у адаптированных к ИБГ и у контрольных крыс происходило до равного уровня. Вклад высокочастотных колебаний ПИ после ганглиоблокады не изменялся достоверно ни в одной группе животных (рис 5Б). Известно, что высокочастотные колебания ПИ лишь частично обусловлены нервными

влияниями, а в значительной степени - изменениями венозного возврата крови при дыхании Поэтому в дальнейшем мощность ПИ в этом

- Рис I Мощность спектра колебаний ПИ в низко-(НЧ), соеднр-(СЧ). и высокочастотное (ВЧ) диапазонах адаптированных к ИБГ о течение 3-х недель и контрольных крыс до (А) и после (Б) введении ганглиоблокатора хг.о-^ ризондамина (Змг/кг).

»-р<0 05 гипоксия по сравнению с контролем, ! ~ - р< о 0". 0 05 контроль+хлориэондамин по сравнению СПЙКТра КОЛеиЭНИИ

' с контролем. диапазоне не анализировали.

< 0 05 п'локсия+хлзризондамич по сравнению с гипон- г

сиен Результаты этой серии

экспериментов показывают, что действительно, низко- и среднечастотные колебания ПИ в значительной мере определяются нисходящими центральными нервными влияниями. Для адаптированных к ИБГ крыс выявлено ослабление нервной регуляции сердца в целом, так как после введения ганглиоблокатора мощность спектра колебаний ПИ у этих животных уменьшалась в меньшей степени и в низкочастотном, и в среднечастотном диапазонах по сравнению с крысами контрольной группы.

Известно, что колебания ПИ обусловлены как симпатической, так и парасимпатической системой (Оа^опсЫо е1 а1.,1995; МодиИеуэк! е! а1., 1996; 31аи5Б е1 а1.,1997). Поэтому возник вопрос: изменения в каком отделе автономной нервной системы приводят к уменьшению колебаний ПИ у адаптированных к ИБГ крыс? Цель следующей серии экспериментов состояла в том, чтобы попытаться устранить только симпатические нервные влияния на сердце с помощью неселективного р-адреноблокатора пропранолола.

И в этих опытах фоновые значения мощности спектра для колебаний ПИ в группе адаптированных к гипоксии крыс были достоверно меньше во всех частотных диапазонах по сравнению с контрольной группой крыс (рис.бА). После введения пропранолола (рис.бБ) у обеих исследуемых групп крыс наблюдалось достоверное

подавление мощности спектра 1 колебаний ПИ в низко- и

среднечастотном диапазонах. В низкочастотном диапазоне и у адаптированных к ИБГ, и у контрольных крыс подавление мощности спектра колебаний ПИ происходило до равного уровня. В среднечастном диапазоне на фоне симпатической блокады различия в величине мощности спектра колебаний ПИ между группами адаптированных к ИБГ и контрольных крыс сохранялись. Введение пропранолола вызывало

30

V 25

8 20

£ 15

■7 10

I 5

0

3.0

•V 2.5

0) о 2.0

г 1.5

5 1.о

0.5

0

6

о 6

г 4

г 2

0

1.. контроль, п=8 В гипоксия, п=10

Рис.6. Мощность спектра колебаний ПИ в низко-(НЧ). средне-(СЧ) и высокочастотном (ВЧ) диапазонах у адаптированных к ИБГ в течение 3-х недель и контрольных крыс до (А) и после (Б) введения р -адреноблокатора пропранолола (1мг/кг).

• р < 0.05 гипоксия по сравнению с контролем; # - р < 0.05 гилоксия+пропранолол по сравнению с конт-роль+пропранолол;

О - р < 0.05 контроль+пропранолол по сравнению с контролем;

& - р < 0.05 гипоксия+пропранолол по сравнению с гипоксией.

незначительное уменьшение высокочастотных колебаний ПИ в обеих группах крыс. Достоверные межгрупповые различия в мощности спектра колебаний ПИ в этом диапазоне сохранялись. Таким образом, в этой серии экспериментов нами было сделано два важных наблюдения. Исходно было обнаружено, что у адаптированных к ИБГ крыс мощность спектра колебаний ПИ в низкочастотном

диапазоне была достоверно меньше, чем у контрольных крыс. На фоне симпатической блокады пропранололом в этом частотном диапазоне наблюдалось подавление мощности спектра колебаний ПИ до равных уровней в обеих исследуемых группах. Значит, у контрольных крыс после введения пропранолола устранялась большая часть низкочастотных колебаний. Это может говорить о том, что у адаптированных к ИБГ крыс вклад колебаний ПИ, обусловленных симпатическими нервными влияниями, значительно меньше, чем у контрольных крыс. Кроме того, сохранившиеся на фоне симпатической блокады достоверные межгрупповые различия в мощности спектра колебаний ПИ в среднечастотном диапазоне (где преимущественно представлены парасимпатические нервные влияния) указывают на то, что после адаптации к гипоксии вклад колебаний ПИ, обусловленных парасимпатическими нервными влияниями, также меньше, чем у контрольных крыс. Для того, чтобы еще раз подтвердить этот факт, мы провели исследование мощности спектра колебаний ПИ адаптированных к ИБГ и контрольных крыс на фоне парасимпатической блокады метилатропином.

На рис.7 представлены исходные значения мощности спектра колебаний ПИ во всех изучаемых частотных диапазонах (рис.7А) и на фоне парасимпатической блокады (рис.7Б) у адаптированных к ИБГ и контрольных крыс.

Видно, что исходно у адаптированных к ИБГ крыс мощность спектра колебаний ПИ была значительно меньше во всех исследуемых частотных диапазонах, чем у контрольных животных. После парасимпатической блокады метилатропином в обеих группах крыс наблюдали достоверное подавление мощности спектра колебаний ПИ в низко- и среднечастотных диапазонах. У контрольных крыс мощность спектра высокочастотных колебания ПИ также достоверно уменьшалась, однако, у адаптированных к гипоксии крыс уменьшение высокочастотных колебаний после введения метилатропина не было статистически достоверным. Межгрупповые различия на фоне парасимпатической блокады сохранялись только в низкочастотном диапазоне: у адаптированных к гипоксии крыс мощность спектра колебаний ПИ в этом диапазоне была достоверно ниже, чем у контрольных крыс.

В этой серии экспериментов нам удалось показать, что исходно выраженные различия в мощности спектра колебаний ПИ в среднечастотном циапазоне между адаптированными к ИБГ и контрольными крысами исчезают после парасимпатической блокады. Этот факт позволяет утверждать, что вклад колебаний ПИ, обусловленных парасимпатичекой нервной системой, уменьшается после адаптации к ИБГ. Сохранение достоверных межгрупповых различий в мощности спектра колебаний ПИ в низкочастотном диапазоне на фоне парасимпатической блокады позволяет говорить, что вклад колебаний ПИ,

обусловленных симпатическими влияниями, у адаптированных к гипоксии крыс также меньше.

Таким образом, сопоставляя мощность спектра колебаний ПИ у адаптированных к ИБГ и контрольных крыс до и после ганглиоблокады, мы установили, что адаптация к гипоксии вызывает уменьшение колебаний ПИ, обусловленных нервными влияниями на сердце. Это свидетельствует об ослаблении . нервных влияний на сердце в . целом после 3-х недельного ! курса адаптации к экзогенной гипоксии. В опытах с селективной фармакологической блокадой . каждого из отделов автономной ! системы было выявлено, что при : адаптации к гипоксии происходит : ослабление и симпатических, и i парасимпатических влияний на сердце.

Известно, что колебания

! Рис.7. Мощность спектра колебаний ПИ в низко-(НЧ), ' ПИ имеют барорефлекторную . средне-(СЧ) и высокочастотном (ВЧ) диапазонах у природу (Barres et al., 1992; Се-i адаптированных к ИБГ в течение 3-х недель и конт- .

; рольных крыс до (А) и после (Б) введения метилатро- ruttl et aL- поэтому В

! пина (0.5 мг/кг). следующей серии экспериментов

, Обозначения те же, что и на рис.6.

i---------------------------------------- ------------ ..... мы проводили тестирование

хронотропного компонента барорефлекса у адаптированных к ИБГ и контрольных крыс.

Нами было обнаружено, что у адаптированных к ИБГ крыс барорефлекс, индуцируемый понижением артериального давления, не изменен (1.61±0.14 в контроле и 1.67±0.13 в опыте), а хронотропный компонент барорефлекса, индуцируемый повышением АД достоверно уменьшен (1.02±0.11 в контроле и 0.69±0.09 в группе адаптированных к ИБГ крыс, р < 0.05). Ранее было установлено, что хронотропная реакция, развивающаяся в ответ на повышение АД, более, чем

на 80% обусловлена активацией парасимпатической системы (Coleman, 1980; Head et al„ 1987).

Таким образом, подавление чувствительности хронотропного компонента барорефлекса при тестировании прессорной реакции у адаптированных к ИБГ крыс свидетельствует об ослаблении у них парасимпатических рефлекторных влияний на сердце. Анализ хронотропной реакции, развивающейся в ответ на понижение АД, достаточно затруднителен. Хотя известно, что эта реакция обусловлена в равной степени активацией симпатического и торможением парасимпатического отделов автономной нервной системы (Дугин и Городецкая, 1980), тем не менее мы не можем расценивать ее как просто алгебраическую сумму взаимодействия двух названных систем.

Для того, чтобы выяснить, не связано ли ослабление парасимпатической регуляции сердца у адаптированных к ИБГ крыс с ослаблением передачи сигнала в эфферентном звене дуги барорефлекса, мы провели следующие опыты. В первой серии экспериментов мы изучали хронотропную реакцию, развивающуюся в ответ на электрическую стимуляцию эфферентных волокон блу>едающего нерва (рис.8А). Мы обнаружили, что у адаптированных к ИБГ крыс развивавшаяся брадикардия при всех частотах электростимуляции была выражена в большей степени, чем у контрольных крыс. Во второй серии экспериментов изучали

Частота стимула, Гц Щ контроль О

Метахолин, мкг/кг

гипоксия

Рис.8. А) Изменение ЧСС в ответ на электрическую стимуляцию правого блуждающего нерва у ! адптированных к ИБГ (п=13) и контрольных (п=12) крыс. Г(1,23)=6.34, р < 0.05 АШ\/А. '

Б) Изменение ЧСС в ответ на введение метахолина у адаптированных к ИБГ (п=8) и контрольных I (п=9) крыс (фоновая ЧСС 320-390 уд/мин). Р(1,15)=6.75, р < 0.05 АШУА.

хронотропную реакцию, развивавшуюся в ответ на введение агониста М-холинорецепторов метахолина. Было установлено, что в зависимости от фоновой ЧСС у адаптированных к ИБГ крыс развивавшаяся брадикардия была выражена либо в большей степени (рис.8Б), либо, если фоновая ЧСС была равна 400-500 уд/мин., в равной степени по сравнению с группой контрольных крыс. Таким образом, результаты этих серий экспериментов свидетельствуют, что адаптация к ИБГ не вызывала ослабления парасимпатической передачи на уровне эфферентного звена парасимпатических рефлекторных влияний на сердце. Значит, можно полагать, что обнаруженное нами угнетение парасимпатических рефлекторных влияний развивается на афферентном или скорее на центральном уровне.

В заключительной серии экспериментов мы проводили оценку уровня нервных влияний на сердце у крыс двух исследуемых групп, определяя степень изменения ПИ как на фоне симпатической, так и на фоне парасимпатической блокады, (рис.9).

До матилатропина После метилзтропина

СЗ контроль, п=9 1И гипоксия, п=8 I

Рис.9. А) Длительность ПИ у адаптированных к ИБГ в течение 3-х недель и контрольных крыс до и после введения метилатропина (0.5 мг/кг). Б) Изменение длительности ПИ, нормированное к фоновым значениям, после введения матилатропина у дзух исследуемых групп крыс. • - р (II) < 0.05 гипоксия по сравнению с контролем. & - р (Р) < 0.05 гипоксия по сравнению с контролем.

Межгрупповых различий в степени изменения ПИ на фоне блокады симпатических влияний на сердце обнаружено не было. На фоне парасимпатической блокады мы наблюдали, что у адаптированных к ИБГ крыс изменение ПИ было выражено в достоверно меньшей степени, чем у контрольных крыс.

Таким образом, результаты этих экспериментов также являются аргументом пользу той точки зрения, что 3-х недельная адаптация к ИБГ вызывает у крыс слабление парасимпатических влияний на сердце.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование симпатической регуляции сердце показало, что при даптации к интервальной барокамерной гипоксии может наблюдаться как тсутствие изменений, так и ослабление в уровне симпатических влияний на ердце. Анализируя собственные и литературные данные, можно сделать !ывод, что на ранней стадии адаптации к гипоксии, характеризующейся стресс-акцией, уровень симпатических влияний на сердце возрастает, что появляется в виде тахикардии и возрастания минутного объема ровообращения. Однако в процессе адаптации к гипоксии симпатическая (егуляция сердца либо нормализуется, либо даже ослабляется. Повышение •ЮС, также отмечаемое на позднем этапе адаптации к гипоксии, по всей шдимости связано с ослаблением парасимпатических влияний на сердце.

Необходимо отметить один важный факт, который упускают из внимания многие исследователи. В последние десятилетия представления о функциональной организации вегетативной нервной системы значительно осложнилось в связи с открытием нехолинэргических неадренергических 1ейронов различных типов (Ноэдрачев, 1984, 1996). Экспериментальным путем доказано, что на деятельность сердца влияют нейропептид У, вазоактивный чнтестинальный пептид, соматостатин, нейротензин, опиоидные пептиды, зещество Р, кокальцегинин (Соколова, 1987). Таким образом, зная о иодуляторных влияниях регуляторных пептидов, мы не можем рассматривать экстракардиальную регуляцию сердца упрощенно как алгебраическую сумму активности симпатической и парасимпатической систем. Поэтому сегодня :тэновится актуальным дополнение существующих представлений о нервной эегуляции сердца у адаптированных к гипоксии животных результатами исследования состояния котрансмиттерных систем миокарда.

В то же время, по результатам наших экспериментов мы можем достаточно уверенно говорить, что 3-х недельная адаптация к ИБГ вызывает эслабление парасимпатических влияний на сердце. Возможно, что при ¡длительной адаптации к гипоксии имеет место сходный феномен, как и при ¡действии острой гипоксии, - а именно, центральное подавление рефлекторных парасимпатических влияний в результате активации хеморефлекса (Р1гагг) е1 а I.. 1984). Результаты наших экспериментов по изучению хронотропной

реакции, развивающейся в ответ на электрическую стимуляцию блуждающего нерва и введение метахолина позволяют предполагать, что хроническая гипоксия вызывает ослабление парасимпатических рефлекторных влияний на сердце скорее всего на центральном уровне.

выводы

1. Адаптация к интервальной барокамерной гипоксии (ИБГ) (6 часов день, 6 раз в неделю, "высота" 4500м) замедляет подъем артериального давления у молодых спонтанно гипертензивных крыс в возрасте 5-8 недель. Вместе с тем, гипоксическая тренировка в течение 2-х месяцев не предотвращала развития артериальной гипертензии, увеличения структурного компонента сопротивления сосудов и повышенной реактивности сосудов в ответ на констрикторные стимулы.

2. Трехнедельная адаптация нормотензивных крыс к ИБГ приводила к функциональным изменениям векторной электрокардиограммы, но не сопровождалась гипертрофией правого желудочка.

3. У адаптированных к гипоксии бодрствующих крыс методом спектрального анализа колебаний пульсового интервала (ПИ) выявлено уменьшение мощности спектра в диапазоне частот от 0.02 до 5 Гц. Обнаруженные различия были преимущественно обусловленны изменениями активности автономной нервной системы, так как они исчезали после введения ганглиоблокатора хлоризондамина.

4. Путем селективной фармакологической блокады каждого из отделов автономной нервной системы показано, что у адаптированных к гипоксии крыс снижение вариабельности ПИ обусловлено подавлением как симпатических, так и парасимпатических хронотропных влияний.

5. После адаптации к гипоксии обнаружено уменьшение вагусной рефлекторной брадикардии в ответ на повышение артериального давления.

6. Уменьшение частоты сердечных сокращений в ответ на электрическое раздражение периферического конца правого блуждающего нерва или введение агониста М-холинорецепторов метахолина у адаптированных к гипоксии крыс проявлялось сильнее, чем у контрольных животных. Это позволяет полагать, что обнаруженное нами угнетение парасимпатических рефлекторных влияний развивается на афферентном или центральном уровне.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кошелев В.Б., Рясина Т.В., Обрезчикова М.Н., Крушинский А.Л. Адаптация к гипоксии как неспецифический фактор повышения резистентности к патогенным воздействиям// Тезисы докл. 1-го российского конгресса по патофизиологии, Москва, 1996, с.82.

2. Обрезчикова М.Н., Давиденко О.В., Соколова Е.С., Кошелев В.Б. Исследование чувствительности барорефлекса в состоянии покоя и прессорной реакции при иммобилизационном стрессе у крыс, адаптированных к гипоксии // Hypoxia Medical J., 1996, № 2, с.37.

3. Обрезчикова М.Н., Тарасова О.С., Кошелев В.Б. Спектральный анализ колебаний пульсового интервала у адаптированных к гипоксии крыс // Тезисы докл. конференции "Сравнительная электрофизиология - 97", Сыктывкар, 1997, с.57-

4. Обрезчикова М.Н., Харченко И.Б., Тарасова О.С., Кошелев В.Б. Прерывистая гипоксическая тренировка в барокамере замедляет, но не предотвращает развитие генетически детерминированной артериальной гипертензии у крыс// Hypoxia Medical J., 1997, vol.5, № 2, p.3-7.

5. Obreztchikova M., Tarasova O., Koshelev V. Exploration of the pulse interval spectral powers in rats preliminary trained to hypobaric hypoxiaII Abstracts XXXIII International Congress of Physiological Sciences, St.-Peterburg, 1997, P.04151.

6. Obreztchikova M., Tarasova O., Koshelev V. Cardiac autonomic nerve influences in rats trained to long-lasting hypobaric hypoxia// Abstracts 5-th World Congress International Society for Adaptive Medicine (ISAM), 1997, p.117.

7. Обрезчикова M.H., Тарасова O.C., Кошелев В.Б. Оценка уровня вегетативных нервных влияний методом спектрального анализа колебаний пульсового интервала у адаптированных к гипоксии крыс// Тезисы докл. VIII международного симпозиума "Эколого-физиологические проблемы адаптации", 1998, Москва,

8. Обрезчикова М.Н., Тарасова О.С., Кошелев В.Б. Адаптация к гипобарической гипоксии вызывает ослабление автономных нервных влияний на сердце у крыс// Тезисы докл. в сб. "Гипоксия: деструктивный и конструктивный эффект", 1998, Киев.

9. Обрезчикова М.Н., Тарасова О.С., Кошелев В.Б. Ослабление парасимпатических влияний на сердце у крыс, адаптированных к прерывистой барокамерной гипоксии // Hypoxia Medical J. (статья направлена в печать).

58.

с.281-282.