Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Реактивность органных венозных сосудов при воздействии вазоактивных веществ в условиях гипотермии и гипертермии организма

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата медицинских наук, Шукурова, Нигина Январовна, Душанбе

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

ТАДЖИКСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. АБУАЛИ ИБНИ СИНО

На правах рукописи УДК: 612.017; 612.134;

04^011 62374 542.231.2; 616-089.583.29;

612.887; 576.75

ШУКУРОВА Нигина Январовна

РЕАКТИВНОСТЬ ОРГАННЫХ ВЕНОЗНЫХ СОСУДОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВАЗОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В УСЛОВИЯХ ГИПОТЕРМИИ И ГИПЕРТЕРМИЯ ОРГАНИЗМА

03.03.01 - физиология

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степ зни кандидата медицинских наук

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, Табаров М. С.

Научный консультант:

доктор медицинских наук, Кудряшов Ю. А.

Душанбе - 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ................................................... 4

ВВЕДЕНИЕ....................................................................... 5

Глава 1. Температурное влияние на реактивность кровеносных сосудов к вазоактивным веществам (обзор литературы)...... 11

1.1. Морфофункциональные особенности венозных сосудов.................................................................. 11

1.2. Реакции органных сосудов на вазоактивные вещества в условиях общей гипертермии организма.................. 20

1.3. Влияние гипотермии организма на реактивность органных сосудов к гуморальным стимулам................. 25

Глава 2. Материал и методы исследования................................. 35

2.1. Метод регистрации изменений венозного давления

(резистография) в глубоких венах икроножной мыш- 35

цы кошек.........................................................

2.2 Методика моделирования гипертермического и гипо-термического состояний организма..........................

39

2.3. Метод определения изменений сопротивления кровотоку в большой подкожной вене задней конечности

кошек (in vivo)................................................... 42

Глава 3. Констрикторные (норадреналин) и дилататорные (изопро-теренол) реакции глубоких вен икроножной мышцы в условиях гипертермии организма................................... 45

Глава 4. Адренергические реакции большой подкожной вены задней конечности кошки при гипертермии организма......... 51

Глава 5. Адренореактивность глубоких вен при гипотермии организма..................................................................... 57

Глава 6. Реакции поверхностной вены в ответ на действие норадре-налина и изопротеренола в условиях гипотермии организма..................................................................................................................................................63

ОБСУЖДЕНИЕ....................................................................................................................................70

ВЫВОДЫ..................................................................................................................................................84

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................................85

АТФ

ВУЗ

ГАМК

ГМК

ГУ

кос нииэм

РАМН

эм эпм

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

- аденозинтрифосфорная кислота

- высшее учебное заведение

- гамма-аминомасляная кислота

- гладкомышечные клетки

- государственное учреждение

- кислотно-основное состояние

- Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины

- Российская академия медицинских наук

- электроманометр

- экспериментально-производственные мастерские

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Реакция организма на любое достаточно сильное воздействие среды обеспечивается, во-первых, системной, специфически реагирующей на предъявленный раздражитель, и, во-вторых, стресс-реализируюгцими адренергической и гипофизадреналовой системами, неспецифически реагирующими в ответ на различные изменения в среде обитания [69, 20, 75].

Предъявление организму гипотермического или гипертермического стимулов, которые при достаточной интенсивности являются стрессорными, характеризуется сложными многозвеньевыми изменениями сердечнососудистой системы на различных уровнях ее функционирования.

В литературе представлены данные об адаптационных процессах, происходящих в организме при раздельном действии на него этих факторов среды, но в значительно меньшей степени - при влиянии на организм гипертермии. Для обсуждаемого вопроса методологически важными представляются два аспекта. Первый относится к рассмотрению быстрых приспособительных реакций организма в ответ на острую гипотермию и гипертермию, что является, прерогативой системы кровообращения, объединяющей в гуморальном отношении системы организма. В литературе эта стадия обозначена как срочная (аварийная) адаптация, в отличие от долговременной, характеризующейся системным структурным следом [53,54]. Вторым, методологически важным обстоятельством является характер действия на системы организма гипотермии и гипертермии.

Среди наиболее актуальных проблем медико-биологической науки одно из ведущих мест занимает проблема адаптации [2]. Влияние вазоактивных лекарственных веществ на реактивность органных артерий и вен при гипотермии и гипертермии организма млекопитающих и человека является одним из малоразработанных разделов экспериментальной и практической медици-

ны [96, 169]. Особенно это касается венозных сосудов, роль которых в регионарной и системной гемодинамике велика, что доказано в последние 20-30 лет [34]. Данные вопросы включают в себя такие решения, которые необходимы для практической медицины, в частности, для корректного применения искусственной гипотермии против гипоксического повреждения сердечно-сосудистой системы при проведении хирургических операций на обескровленных органах [59, 79]. Потребность профилактической и клинической медицины требует от фундаментальных наук изучения механизмов изменения реактивности сосудистых мышц к вазоактивным веществам при действии факторов внешней среды — гипотермии и гипертермии на организм. Подобные исследования могли бы стать базисными для апробации существующих и разработанных новых фармакологических препаратов для борьбы с пограничными состояниями, вызываемыми гипотермией и гипертермией организма.

Цель исследования - изучение характера и величин реакций глубоких и поверхностных вен скелетной мускулатуры в ответ на действие констрик-торного и дилататорного воздействия гуморальных и адренергических стимулов в условиях гипертермии и гипотермии организма.

Задачи исследования:

1) Изучить величины констрикторных (норадреналин) и дилататорных (изопротеренол) реакций глубоких вен икроножной мышцы в условиях гипертермии организма.

2) Изучить адренергические реакции большой подкожной вены задней конечности кошки при гипертермии организма.

3) Определить направленность и величину адренореактивности глубоких вен при гипотермии организма.

4) Выяснить величины констрикторных (норадреналин) и дилататорных (изопротеренол) адренергических реакций поверхностной вены в условиях гипотермии организма.

Научная новизна. Новизна проведенных исследований заключается в получении ранее неизвестных экспериментальных данных, которые характеризуют изменения реактивности венозных сосудов к вазоактивным веществам в условиях гипо- и гипертермии организма.

На основании новых методологических подходов, позволяющих производить оценку сопротивления кровотоку большой подкожной вены и глубоких вен задней конечности кошки, получены экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что гипертермические воздействия могут приводить как к уменьшению, так и к повышению реактивности венозных сосудов к вазоактивным веществам.

Обнаружен феномен понижения адренореактивности глубоких вен и повышения адренореактивности большой подкожной вены в гипертермических условиях.

Отмечено, что реактивность подкожной вены к норадреналину по мере возрастания температуры организма возрастает в отличие от подобных реакций глубоких вен, а при дальнейшем нагревании организма приводит к понижению реактивности подкожной вены задней конечности.

Впервые показано, что в результате повышения температуры организма (с 36°С до 43°С) реактивность глубоких вен к изопротеренолу однофазно уменьшалась, что совпадает с аналогичным характером понижения реактивности глубоких вен икроножной мышцы на норадреналин.

Показано, что при охлаждении организма происходит трехфазное изменение реактивности большой подкожной вены задней конечности кошки:

1) фаза понижения реактивности;

2) фаза относительного нарастания и стабилизации;

3) фаза незначительного понижения.

В проведенных экспериментах на большой подкожной вене и глубокой вене икроножной мышцы был обнаружен аналогичный характер изменения

реактивности большой подкожной вены задней конечности по сравнению с экспериментом, проведенном на глубоких венах.

Установленные факты значительных изменений реактивности венозных сосудов к вазоактивным препаратам при действии гипотермии и гипертермии на организм могут явиться отправным моментом для выбора доз, разработки терапевтических и лечебно-профилактических мероприятий для борьбы с гипотермическими и гипертермическими состояниями организма человека, с целью фармакологической коррекции нарушений сердечнососудистой системы.

Полученные экспериментальные данные могут явиться обоснованием нового перспективного направления для теории и практики медицины в области физиологии пограничных состояний организма, задача которого состоит в выяснении принципов и механизмов действия стрессорных факторов на реактивность органных венозных сосудов.

Научно-практическая значимость работы.

Полученные в исследованиях ранее неизвестные факты изменений реактивности глубоких и поверхностных вен к констрикторным и дилататор-ным стимулам при гипертермии и гипотермии организма относятся к фундаментальным физиологическим разработкам.

Установленные факты изменений адренореактивности глубоких вен икроножной мышцы и подкожной вены к констрикторным и дилататорным стимулам при гипертермии и гипотермии организма могут быть учтены в клинической практике. Эти факты могут явиться отправным моментом при выборе доз фармакологических препаратов в разработке терапевтических мероприятий в борьбе с гипертермическим и гипотермическим состоянием организма.

Полученные в исследованиях сведения свидетельствуют о том, что эти результаты могут быть использованы в хирургической практике при проведении операций с использованием искусственной гибернации.

Представленные экспериментальные данные могут явиться основанием нового перспективного для теории и практики медицины направления исследований в области физиологии пограничных состояний организма, задача которого состоит в выяснении принципов и механизмов действия стрессорных факторов (гипертермии и гипотермии) на реакции венозных сосудов.

Фактические материалы об изменениях величины реакций глубоких вен икроножной мышцы и поверхностных вен на констрикторные и дилата-торные гуморальные стимулы в условиях гипертермии и гипотермии организма могут быть использованы в лекционных курсах ВУЗов медико-биологического профиля, а также в соответствующих методических пособиях и руководствах.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) Устойчивость поверхностной вены к действию повреждающих экстремальных факторов, таких как гипер- и гипотермия, значительно выше, чем глубоких вен икроножной мышцы, что проявляется в меньших изменениях величин адренергических констрикторных (норадреналин) и дилататорных (изопротеренол) реакций при повышении и понижении температуры организма.

2) Гипертермия организма изменяет реактивность глубоких вен к кон-стрикторным и дилататорным адренергическим гуморальным стимулам однофазно, а реактивность подкожной вены - двухфазно: первая фаза характеризуется понижением реактивности, а вторая - его повышением.

3) Гипотермия организма изменяет реактивность глубоких вен к конст-рикторным и дилататорным стимулам в три фазы: первая проявляется понижением реактивности, вторая фаза - его длительной стабилизацией, а третья - его понижением.

4) Характер изменения реактивности глубоких вен и подкожной вены был практически одинаковым при проявлении констрикторных и дилататор-

ных реакций, вызванных норадреналином и изопротеренолом как при нагревании, так и при охлаждении организма.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на заседании Отдела физиологии висцеральных систем НИИ экспериментальной медицины СЗО РАМН; на Республиканской научно-практической конференции (Душанбе, 2008); на 57-й годичной научно-практической конференции ТГМУ им. Абуали ибни Сино (Душанбе, 2009); на 58-й годичной научно-практической конференции ТГМУ им. Абуали ибни Сино (Душанбе, 2010); апробированы на заседания межкафедральной проблемной комиссии ТГМУ им. Абуали ибни Сино по теоретическим дисциплинам (2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 4 статьи в рецензируемых журналах из списка ВАК Минобрнауки Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 103 страницах компьютерного набора и состоит из введения, 6 глав, обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 172 источника, из которых 70 на иностранном языке. Диссертация иллюстрирована 15 рисунками.

ГЛАВА 1. ТЕМПЕРАТУРНОЕ ВЛИЯНИЕ НА РЕАКТИВНОСТЬ КРОВЕНОСНЫХ СОСУДОВ К ВАЗОАКТИВНЫМ ВЕЩЕСТВАМ (ОБЗОР ДАННЫХ ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Морфофункциональные особенности венозных сосудов

Венозные сосуды находятся в сердечно-сосудистой системе в области низкого давления, за капиллярами, с чем связаны их морфофункциональные отличия от артерий. Впервые на существенные различия в строении стенок артерий и вен обратил внимание основоположник физиологии кровообращения Уильям Гарвей [110], связав особенности структуры венозных сосудов с их расположением относительно сердца. Первое измерение давления в яремной вене лошади, произведенное Стефаном Хейлсом [154], показало, что оно значительно ниже (измеренного в дальнейшем) давления в бедренной артерии того же животного. Этот факт мог послужить причиной того, что основное внимание физиологи уделяли артериям. Однако впоследствии было обнаружено, что венозное давление может быть сопоставимо с артериальным [11, 124], а в отдельных случаях и превосходить его [12, 155].

Например, в венах стопы человека венозное давление может составлять около 70 мм рт. ст., а при некоторых патологических состояниях, таких как варикозная болезнь, достигать 300 мм рт. ст. [12]. У жирафов венозное давление, измеренное в области голеностопного сустава, равняется 400 мм рт. ст. [155]. Для этого вида животных вообще характерен значительный диапазон давления в различных венах организма: так, давление в их яремных венах на уровне I шейного позвонка может быть менее - 300 мм рт. ст. [155]. При этом градиент давления между венами и капиллярами при горизонтальном положении тела невелик и удивительно постоянен для различных органов (скелетная мышца, кишечник, желудок, миокард) и составляет 5 — 8 мм рт.

ст. [87], что является достаточным для поддержания капиллярного давления на уровне, необходимом для обеспечения обменных процессов в тканях организма, и является фактором, участвующим в формировании венозного возврата крови от органов и тканей к сердцу.

Более низкое, чем в артериях, давление обусловливает и небольшую толщину стенки венозных сосудов. Так, при физиологических значениях трансмурального давления отношение толщины стенки вен к диаметру составляет приблизительно 0,01 - 0,02, а для артерий - 0,06 - 0,08 [56]. При этом стенка вен нижних конечностей толще, чем вен верхней части туловища, что связано, очевидно, с действием более высокого гидростатического давления [112]. В целом можно отметить, что отношение толщины стенки вен к их диаметру настолько невелико, что при рассчете сопротивления и объема можно не принимать во внимание потенцирующий эффект толщины сосудистой стенки, тогда как в артериальных сосудах мышечное сокращение может привести к смещению внутрь сосуда существенного объема тканей, что усиливает уменьшение просвета артерий при их сокращении. Одной из особенностей венозной стенки является ее способность к спаданию при положительном (0-6 мм рт. ст.) давлении, тогда как даже тонкая латексная трубка спадается лишь при его отрицательных величинах [56, 93]. Так же при спадании вен их первоначально округлый профиль поперечного сечения приобретает эллиптическую, гантелеобразную или трехлепестковую формы [56], что может оказывать большое влияние на емкость вен и их сопротивление кровотоку [82, 124].

Строение стенки венозных сосудов в целом аналогично артериальным. Выделяют три слоя стенки: интиму, медию и адвентицию [13, 157]. Отличительной особенностью вен является большее, чем у артерий, разнообразие форм и степени выраженности каждого из вышеуказанных слоев [44].

Эндотелий венозных сосудов отличен от артериального по отношению длины клеток к их ширине, которое составляет 2-4,5:1 для вен и 5:1 для ар-

терий [19], что, очевидно, связано с различной скоростью кровотока и внут-рисосудистого давления. В мелких венах и венулах эндотелиальные клетки имеют овальную или почти округлую формы [73]. Выявленные структурные отличия артериа�