Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Роль нервных и гормональных механизмов в регуляции гемоостаза калия

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Роль нервных и гормональных механизмов в регуляции гемоостаза калия"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

аДК 612.8-612.015

ГЕРАСЕВ АЛЕКСЕЙ ДМИТРИЕВИЧ

РОЛЬ НЕРВНЫХ И ГОРМОНАЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ В РЕГУЛЯЦИИ ГОМЕОСТАЗА КАЛИЯ

03.00.13 - Физиология человека и яивотных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск - 1994

Работа выполнена на кафедре ачатомии, физиологии и валеологии 1овосибирского государственного педагогического университета

Научный руководитель - доктор биологических наук,

профессор Р.И. Айзман

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Ведущее учреждение - Институт эволюционной физиологии и био-

в . на заседании специализированного совета по присуждению ученой степени кандидата наук (К.ИЗ.38.01.) при Новосибирском государственном педагогическом университете ( 630126, Новосибирск, ул. Вилюйская, 28 ).

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Новосибирского государственного педагогического университета

Автореферат разослан -¿9.. - ..... 1994 года

Ученый секретарь специализированного Совета,

Л.И.Курдубан

кандидат биологических наук, доцент В.й.Лавриненко

химии РАН,, г. Санкт-Петербург

Защита состоится "4^.." .^^-.'Ц/ЬЛ____ 1Э9^года

у у

кандидат биологических наук, доцент

Иглина Н.Г.

- I -

ОБМЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее вреия общепринятой является точка зрения, что в регуляции экскреции калия главное значение имеет увеличение содеряания калия в крови. При этой наблюдает ся его прямое действие на почки, а также активация секреции альдо-стерона, вызывающая повыяение экскреции катиона с ночей (Funder З.Н. et al., 1969; Boyd J.E., Hulrow P.J., 1972; Young D.S.. Jackson Т.Е., 1982; Rabelink TJ.et al.. 1990; Stanton B.ft., Giebisch /

E.H., 1992). Кроме этого, высказана и экспериментально подтверяде-на гипотеза о возможности рефлекторного изменения экскреции калия при локальном воздействии избытка катиона на рецепторы воротной венн и (или) печени (Финкинитейн Я.Д. и др., 1973; Айзмзн P.If., Финкинитейн Я.Д., 1976; Rabinowltz L. et al., 1988). Однако соот-нопение прямого действия калия на почки и надпочечники и рефлекторных механизмов полностьв не выяснено. Недостаточно такае изучена динемика распределения калия в организме при избыто,чной его введении (Соколова М.Н. и др., 1990).

Малочисленны и противоречивы данные о роли почечных нервов в регуляции гояеостаза калия (Гкрчев P.A., 1986; Hang Т., Chan Y.L., 1989; Mercer Р.F., Kline R.L., 1390). Не исследовалась роль вагус-ной иннервации печени в процессах распределения и депонирования калия после калиевых нагрузок.

Таким сбразом, изучение механизмов регуляции гомеостаза калия представляется весьма вааным для углубления теоретических представлений о метаболизме калия в организме, а такяе мовет иметь значение для разработки научно обоснованных подходов к коррекции нарушений обмена этого катиона,возникающих при различных заболеваниях.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось изучение нервных и гормональных механизмов, обеспечивающих сохра-

нение гомеостаза калия в условиях физиологического покоя, а такве при избыточном его поступлении в организм.

Для ее решения были поставлены следующие задачи:

1. Оценить особенности почечной реакции у людей после перора-льного приема 0,67 ммоль/кг массы тела хлорида калия (202-ный водный раствор KCl).

2. Исследовать характер почечной реакции у крыс после внутри-велудочного введения 0,67 и 6,7 ммоль/кг массы тела хлорида калия

СlX-ный водный раствор KCl).

3. Определить гормональный ответ у людей и вивотных при поступлении в организм избыточного количества калия.

4. Исследовать циркадные ритмы экскреции калия у крыс в норме и после калиевых нагрузок.

5. Выяснить динамику распределения калия в организме крыс после внутривелудочнсго введения 0,67 и 6,7 ммоль/кг массы тела хлорида калия.

6. Определить роль вагусной иннервации печени в распределении, депонировании и экскреции калия в условиях калиевой нагрузки.

7. Установить влияние почечных нервов на экскрецию калия в покое и после внутривелудочного введения хлорида калия.

Научная новизна. Впервые изучены почечная и гормональная реакции у человека при приеме калиевой нагрузки в дозе 0,67 ммоль/кг массы тела на фоне спонтанного мочеотделения.

Показано, что характер гормонального ответа на прием калиевых нагрузок в дозе 0,67 ммоль/кг - людьми и 6,7 ммоль/кг - крысами практически не различается и характеризуется значительным увеличением концентрации альдостерона и снивением уровня инсулина.

Впервые установлено, что циркадианные ритмы экскреции калия у крыс, определяющие больвий уровень экскреции катиона в темное время суток,проявляются не только в состоянии физиологического покоя,

но и после калиевых нагрузок.

Впервые показано, что после вагусной денервации печени калиевая нагрузка вызывает более значительное увеличение экскреции калия почками, более высокое повыяение концентрации катиона в плазме крови и уыеньнение содержания калия в тканях по сравнению с инта-ктными крысами.

Установлено, что почечные нервы приминают участие в развитии калийуретической реакции после внутрияелудочного введения раствора хлорида калия. Гак, у яивотных с денервированныаи почками экскреция калия в течение первого часа после калиевой нагрузки значительно низе, чем у яивотных из контрольных групп.

Практическая значимость исследования. Настоящее экспериментальное исследование позволяет углубить теоретические представления о роли нервных и гормональных механизмов в поддержании гоиеостаза калия. Материалы диссертации показывают соотноиение роли рефлекторных ыеханизыов и пряного действия калия на почки и железы внутренней секреции в развитии калийуреза у человека и яивотных.

Полученные данные о механизмах регуляции гомеостаза калия при избыточном его введении в организм могут быть учтены при разработке методов коррекции баланса калия в организме, при обследовании-ладей, для оценки влияния техногенных факторов среды на состояние водно-солевого обмена.

Результаты работы используются в преподавании физиологии человека и животных в НГПУ, в Новосибирском государственном медицинском институте, при планировании и проведении экспериментов, а так«е обследовании людей в НПО " Гигиена ".

Основные положения, выносимые на зааитц:

1. Развивающаяся у людей после приема калиевой нагрузки (0,67 ммоль/кг) выраженная калийуретическая реакция имеет рефлекторную природу.

2. Увеличение экскреции калия у крыс после внутривелудочного введения 6,7 ммоль/кг хлорида калия инициировано главный образом калиевым концентрационный сдвигом в системном кровотоке.

3. Степень прироста экскреции калия в посленагрузочный период зависит от циркадного ритма почечных функций.

4. Гормональные механизмы регуляции гомеостаза калия в условиях калиевых нагрузок могут активироваться как рефлекторно, так и под воздействием избытка калия.

5. Блуадаюдие нервы принимают участие в регуляции распределения, депонирования и экскреции калия при избыточной введении катиона в организм.

6. Почечные нервы определяют скорость и величину калийурети-ческой реакции в течение первого часа после введения нагрузки.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на евегодных научных конференциях НГПУ в 1992-1994гг.; на Uli Европейском коллоквиуме по физиологии почек (Неаполь,1992 г.): на IU Всероссийской конференции по физиологии почек и водно-солевого обмена ( Чебоксары,1993г.); на научной конференции кафедры физиологии человека Калифорнийского университета (Дэвис,1993г.); на конференции "Биоритмы пищеварительной системы и гомеостаз" (Томск,1994г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.

Структура и объем работы. Диссертация изломена на 176 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследований, результатов собственных исследований, их обсуждения, выводов и списка литературы (403 источника, из них 343 зарубежных авторов). Иллюстративный материал представлен в 19 таблицах и 10 рисунках.

- 5 -СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объекты и методы исследования. Для решения поставленных задач были проведены обследования 45 мужчин добровольцев в возрасте 18-25 лет, а такве 5 серий экспериментов на крысах линии Вистар массой 180-230 г.

При обследовании людей использовали 202-ный водный раствор хлорида калия, который принимался перорально в дозе 0,67 ммоль/кг массы тела. В экспериментах.выполненных на крысах применялись 0,1 и 12-ные водные растворы хлорида калия, которые вводились внутри-«елудочно в количестве соответственно 0,6? и 6,7 ммоль/кг массы тела.

Циркадные ритмы экскреции калия у крыс исследовались путем сбора и последующего анализа проб мочи выведеной в светлый (с 8.00 до 20.00 ч.) и темный (с 20.00 до 8.00 ч.) периоды суток.

Вагусная денервация печени производилась путем пересечения печеночной ветви вентрального ствола блуждающего нерва (ТогсМГ Н.Е., Ноу1п П., 1982). Почечная денервация осуществлялась путем механического очищения почечной ноаки с последующим ее смазыванием 52-ным раствором фенола в этиловом спирте. Обе операции выполнялись под эфирным наркозом, аивотные после операции брались в эксперимент на 5-6 сутки, при этом в качестве второго контроля использовались ловнооперированные крысы.

Динамика распределения калия в организме крыс после калиевых нагрузок изучалась в серии острых опытов, в которых через 15, 30, 60 минут после введения калиевых нагрузок под эфирным наркозом производилась лапаротомия с последующем взятием проб крови из воротной вены печени, нижней полой вены, а такве образцов ткани печени и скелетной мыицы'бедра.

В полученных пробах определяли содервание воды методом высушивания, концентрации натрия и калия - способом пламенной фотомет-

рии. Б биологических жидкостях определяли осиолярность (криоскопи-ческим методом), концентрацию электролитов и креатинина, содержание гормонов: альдостерона, кортизола, гиреотропного, инсулина, тироксина, трийодтиронина, ренина, тестостерона (радиоиммунологическим методом). Парциальные функции почек рассчитывались по общепринятым формулам (Наточин Ю.В., 1974).

Статистический анализ проводился на основе расчета средних арифметических (М) и их овибок (±и). Различие показателей по сравнению с фоном и между группами оценивались методом вариационной статистики по ^критерию Стьюдента и непараметрическому критерию Вилкоксона - Манна - Нитни и считались достоверными при р<0,05. Функциональная зависимость между показателями определялась с помощью корреляционно - регрессивного анализа.

Результаты исследования

I. Изменение почечной функции у человека после приема хлорида калия

После перорального приема 0,67 ммоль/кг массы тела хлорида калия не обнаружено достоверных изменений водовыделительной функции почек у людей, получавших калиевую нагрузку (табл.1). В то же время происходило существенное увеличение экскреции калия с мочой Нвеличение экскреции калия с мочей было обусловлено соответствующим увеличением экскретируеиой фракции катиона. Экскреция натрия при этом достоверно не изменялась.

Для выяснения природы калийуретической реакции изучались ионоосмотические показатели плазмы крови. Установлено, что у людей ионоосмотические показатели плазмы крови оставались неизменными в течение всего эксперимента (табл.2).

Эти данные позволяют заключить, что у людей при пероральном приеме 0,6? ммоль/кг хлорида калия развивается хорошо выраженная калийуретическая реакция, характеризующаяся высокой селективностью в экскреции калия и имеющая, очевидно, рефлекторную природу.

Таблица 1.

Показатели почечных функций у людей в норме и после нагрузок (М + т)

ПОКАЗАТЕЛЬ Группы обследуемых

Без нагрузок Водная нагрузка Калиевая нагрузка

фон среднее за 3 ч фон среднее за 3 ч фон среднее за 3 ч

и мл/мин м*- 0,49 10.06 0.49 + 0,08 0.47 ±0.08 0,46 ±0.08 0,47 ±0,06 0,49 +0,07

ШЮи мкмоль мин м1 37.2 42.5 + 5.§ 41.3 ±7.6 45,3 ±6,4 44,0 +8.2 94,1* ±1 ё, 0

ЕР С К) г 13.4 + 1.8 14,4 + 1.5 11,0 ±1,6 11.7 ' + 1.6 15,4 ±2,2 33,0* ±4.6

* - Достоверные различия по сравнению с фоном при Р<0,05

Таблица 2.

Влияние пероральных нагрузок на концентрацию калия, натрия и осмолярность плазмы крови (М ± и)

ПОКАЗАТЕЛЬ Время взятия проб крови Группы обследуемых

Без нагрузок Водная нагрузка Калиевая нагрузка

к, ммоль/л фон 4.37+0.17 4,27+0.08 4,05+0,09

+2ч 4,24+0,17 4,29+0,07 4,10+0.09

N3, ммоль/л фон 140,0+3,1 139,1+0,8 139,310,8

+ 2ч 136,3+2,4 138,8+0,7 138,8+0,7

Рози, мосм/л Фон 285,4+6,2 284,8 + 2,! 288,6+1,9

+2ч 283,4+5,5 285,2+1,6 288,5+1,7

II. Гормональная реакция на калиевую нагрузку

Для выяснения механизмов, обеспечивающих вышеописанные изменения функции почек, мы изучали гормональную реакцию у человека на пероральный прием 0,6?ммоль/кг хлорида калия.

Полученные данные показывают,что прием раствора хлорида калия сопровождается увеличением концентрации альдостерона.тиреотропного гормона, тироксина и снижением концентрации инсулина (табл.3). В других группах достоверных изменений концентрации гормонов в плазме крови не обнаружено. Однако проведенный корреляционный анализ не выявил достоверной взаимосвязи между изменением экскреции калия и концентрацией исследованных гормонов, за исключением сильной отрицательной связи между экскрецией калия и уменьшением концентрации инсулина (у = -0,49х + 29.19; г = -0,92 + 0,21).

Стабильность концентрации калия в плазме крови после приема раствора хлорида калия позволяет высказать предположение, что наблюдавшаяся гормональная реакция имела рефлекторную природу. Вероятно, такая гормональная картина обеспечивает селективность и эффективность калийуретической реакции. В то же время результаты ряда исследований, в которых обследуемые принимали дозы хлорида калия в количестве 0,5 - 0,75 ммоль/кг массы тела, свидетельствуют об отсутствии (Айзман Р.И. и др., 1980; Айзман Р.И., 1981,1984; Айзман Р.И., Тернер А.Я., 1989) или крайней незначительности и непродолжительности увеличения концентрации калия в системном кровотоке, хотя при этом развивалась хорово выраженная и достаточно длительная калийуретическая реакция. Все это позволяет заключить, что в подобных условиях в сохранении гомеостаза калия наряду с гормонами участвуют нервно-рефлекторные механизмы, описанные для собак (Финкинштейн Я.Д. и др., 1973; Айзман Р.И., Финкинштейн Я. Д., 1976), овец (ЙаЫпоиНг Ь. et а1.. 1988) и предполагаемые для человека (Айзман Р.И. и др., 1980; Айзман Р.И., 1981,1984; ЯаЫпо-иНг I. е1 а!., 1988). Поэтому на следующем этапе работы мы поста-

Изменение концентрации гормонов в плазме криви после нагрузок ( М ± в )

Контроль ( А ) Фон 120 минут Контроль ( Б ) ( 0,25 мл/кг воды ) Фон 120 минут Нагрузка КС1 ( С ) ( 0.6? ммоль/кг КС1 ) Фон 120 минут

Ренин ( иг/мл ) 3,7+0,8 3,5+0,9 С ) " 3,1+0,6 2,9+0,4 ~ ( N=8 )

Пльдостерон ( пг/мл ) 191,3+47,0 241,7+21,8 ~ ( 11=6 ) " 184,2+54,2 237,0+59,8 ~ ( N^b ) 180,6+35,0 356,7154,4+ ( N=9 )

Кортизол ( ммоль/л ) 631,7+115,1 515,1+73,1 ( Н=5 ) 606,2+99.4 467,6+66.3 ( Н=6 ) Ь69,6±108,8 861,6+43,5* < N=5 ) "

Инсулин ( НКЕ/мл ) 8,8+2,1 6,9+1,4 ~ ( Л=6 Г 8,3+1,5 6,7+0,9 " ( N=6 ) ~ 10,1+2,6 2,9+0,8+ ( N=5 )

ТТГ ( МЕ/мл ) 3,9+0,7 3,2+0,6 ( N-5 ) 4,0+0,5 3,6+0,5 ( N=5 ) 2,2+0,3* 3,8+0,3+ " ( N=9 )

ТЗ ( нмоль/л ) 1,3+0,2 1,5+0,1 " ( N=7 ) " 1,5+0,05 1,6+0,04 " ( N-5 ) "

Т4 ( нмоль/л ) 75,9+8,9 83,9+11,5 ~ ( N=5 ) 89,8+11,7 95,0+9,8 ( Н=7 ) 39,7+3,7* 67,2+4,4*+ ( N=5 ) ~

Тестостерон ( нмолъ/л ) 12,4+1,1 10.1+1,0 С N=5 5 ~ 11,9+1,3 14,3*1.8 ( Н=5 )

* - Р<0,05 достоверные отличия по сравнению с контролем + - Р<0,05 достоверные отличия по сравнении с фоном N - количество обследованных

вили задачу: проанализировать в экспериментах на внвотных значена некоторых нервных механизмов в регуляции гоыеостаза калия.

III. Изменение почечной функции у крыс после внутрижелудочно

го введения 0.67 ымоль/кг хлорида калия На первом зтапе исследования мы попытались подобрать оптимальную величину калиевой нагрузки для крыс, чтобы получить хорово выравеннув калийуретическую реакции,'сопоставимую по величине и длительности с калийурезом у человека. С этой целью исследовался характер почечной реакции у крыс на внутривелудочное введение 0 тмль/кг массы.тела хлорида калня, поскольку аналогичная доза хлорида калия была использована при обследовании людей. В известных нам исследованиях (Бахтеева В.Т., 4979; Соколова U.U., 1981; ййз-ман Р.И., 1984 и др.) при работе с крысами наиболее часто калнева нагрузка вводилась в объеме 52 от массы тела, поэтому, используя O.lX-ный водный раствор хлорида калия, мы вводили его крысам в ко личестве 5мл/100г. Это обеспечивало одномоментное поступление в организм животных 0,67 ммоль/кг хлорида калия.

Полученные данные показывают, что внутриаелудочное введение 0,1%-ного раствора хлорида калия вызывает у крыс выраженную гидро уретическую реакцию с максимальным ее повышением в течении 2-го часа после нагрузки (фон - 0,3±0,07;2-й час - 1,7+0,2 мл/100г час Увеличение диуреза обеспечивалось снижением величины реабсорбции жидкости, в то время как скорость клубочковой фильтрации оставалась практически неизменной. В то же время экскреция ионов сущест венно снижалась. Так, выведение наурия в среднем уменьшалось более, чем в три раза, а уровень каляйцреза, через три часа после нагрузки составлял 53,ОУ. от исходного уровня. Изменение экскреции ионов было обусловлено каналъцевыми процессами.

Для выяснения причин вышеуказанных изменений мы исследовали изменение показателей крови в воротной вене печени и нижней полой вене (табл.4). Как видно, через 1 час после введения нагрузки кон

[ентрация натрия в крови воротной вены достоверно уменьвалась, в о время как концентрация калиа оставалась стабильной. В системном ;ровотоке концентрация ионов достоверно не изменялась. При опреде-1ении уровня осмолярности плазмы крови было отмечено ее снижение.

Анализ состояния тканевых водно-солевых депо (табл.5) свидетельствует об узеличении содержания ионов калия и воды в мышцах и (еизыенности аналогичных показателей в печени.

Таким образом, полученные данные позволяют заклвчить, что при знутрижелудочном введении крысам 0,67 ммоль/кг хлорида калия :в эиде 0,12-ного водного раствора хлорида калия) развивается вы-зааенная волвморегулирувчая и осыооегулирувщая реакции, направление на выведение избытка жидкости и задержку электролитов в организме. Характер почечной реакции з основном был обусловлен, очевидно, гипоосмотичностью раствора, используемого для нагрузки (30-35 мосм/л). Поэтому в дальнейиих сериях экспериментов, проводимых на крнсак, мы использовали 1%-ный водный раствор хлорида калия в объеме 5мл/100г массы тела. Это обеспечивало одномоментное поступление в организм животного 6,7 ммоль/кг массы тела хлорида калия. Такая нагрузка позволила избеаать гипоосмотического сдвига (поскольку осмолярность 1%-ного водного раствора хлорида калия около 280-285 иосм/л). Кроме того, раствор такой концентрации позволял ввести в, организм животного больнее количество хлорида калия при том же объеме вводимой жидкости. Введение подобной дозы хлорида калия широко использовалось в ранее выполненных исследованиях по изучению регуляции калиевого обмена (Соколова М.М., 1975; Наточин Ю.В., 1976; Bräunlich H.et al., 1982; Айзман Р.И., 1984). IU. Особенности калийрегулируицей функции почек в зависимости

от циркадного ритма Хотя функции почек у крыс в условиях калиевой нагрузки неоднократно исследовались (Соколова H.H., Бахтеева В.Т., 1971; Соколова U.M., 1975 и др.), многие стороны регуляции калийуреза изуче-

Таблица 4.

Ионоосмотические показатели плазмы кроеи ц крыс в норме и после внутрижелудочного введения 0,67 ммоль/кг хлорида калия ( в виде 0,1'/. раствора КС1 в воде )

Показатель Воротная вена Полая вена

Фон 1 час Фон 1 час

Р(На) ммоль/л 150,0+5,1 135,1*2,5* 140.0±7,6 135,1+2,5

Р(К) ммоль/л 5,4±0,8 5,7±0,8 4,9+0,6 4,5+0,4

Рогг миоль/л 295±1,0 290+0,8* 295,3+3,8 280,3+4,5»

* - Достоверные отличия от фона.

Таблица 5.

Содержание воды, ионов натрия и калия в тканях крыс до и после внутрижелудочного введения 0,67 ммоль/кг хлорида калия (в виде 0,1 У. раствора КС1 в воде ) (ммоль/ЮОгр. сухой ткани)

Показатель Печень Скелетная мышца бедра

Фон 1 час Фон 1 час

С(Ка) 10,2±0,2 9,9±0,3 10,1+0,4 11,6+0,8

ССК) 25,5+1,2 26,1+0,9 31,8+1,5 38,2+1,9*

ССН40) У. 68,4+0,1 68,5±0,1 71,5+1,2 74,4+0,5*

* - Достоверные отличия от фона.

ны не до конца. В частности, больнинство исследований выполнялось, как правило, днем, хотя крысы - типично ночные яивотные с максимальной активностьи в темное время суток. Вместе с тем известно, что некоторые показатели почечной функции, например, уровень экскреции ионов калия в течение суток существенно изменяется. Так, максимум экскреции калия у крыс отмечается в начале темного периода суток (Rabinouitz L. et al., 1986; Aizaan R.I. et al., 1994), в то время как у людей и обезьян в светлый период (Moore - Ede М.С. et al., 1977; йооге - Ede И.С., Herd З.А., 1977: Minors D.S., Haterhouse Ü.M., 1981). Однако эти исследования были выполнены без пероралышх калиевых нагрузок или в условиях длительного постоянного внутривенного введения калия. В связи с этим представляло интерес изучить функцию почек у взрослых крыс в различное время суток как ь покое, так и после пероральных калиевых нагрузок.

Полученные данные (табл.6) свидетельствуют о более высоком Фоновом уровне экскреции калия в темное время суток, что совпадает с литературными сведениями. Исследуя характер почечной реакции на калиевую нагрузку (6,7 ммоль/кг массы тела), мы установили, что наряду с увеличением экскреции калия происходит существенное повышение диуреза и экскреции натрия с мочей, обусловленное снижением относительной реабсорбции жидкости и катиона (табл.6). Вместе с тем нами обнаружено, что экскреция калия после введения калиевой нагрузки также достоверно выне в темное время суток. Так, в темное время суток за три часа зкскретировалось 95,9 ± 5,42 вводимого калия, в то время как днем только 77,3 ± 5,22 (р<0,05). Суточные различия в количестве экскретируемого калия и динамике его экскреции обусловлены такие преимущественно канальцевыми процессами, поскольку изменения скорости клубочковой фильтрации были несущественны. Суммарная экскреция натрия за три посленагрузочных часа в темное и светлое время суток была соответственно равна 546,9 ± 100,5 и 608,9 ± 72,6 мкмоль/ЮОг массы тела и достоверно не

Таблица О.

Изменение показателей функции почек у крыс в норме и после калиевой нагрузки в зависимости от времени суток (среднее значение за '3 часа ) ( М ± и ).

ПОКАЗАТЕЛЬ Время эксперимента

Темное время ¡Светлое время

Фон п=12 Среднее за 3 ч 1 Фон | п=12 Среднее за 3 ч

и мл/100гчас 0,33 ±0,02 2,12+ ±0,2? 1 0,22* ±0,02 1,76+ ±0,21

? . мл/ЮОгч ас 23.91 +2,¿4 14.66 +5, §8 15,22* + 1,52 19,63+ +3,21

^ХЕСМ) У. 37,3 +о,2б 79.79+ +4.52 98,59* ¡+0,14 87,25+ +2.9

иска .мроль ЮОг час 50,08 16,07 182,32+ +26,85 42.03 ±6,45 202,98+ +24.21

исюи _МКШШ. ШОг час 27,16 ±3,02 214,39+ +12,09 16.03* +1,64 172,9*+ +11,68

ЕР(Иа) 7. 2,53 +0,36 6,33+ ±0,09 1,96 ±0,17 7,56+ +0,21

ЕРСЮ У. 18,46 ±2,01 154,5+ +18,69 16,89 1+1,54 119,79+ +13,36

* - Достоверные различия по сравнению.с другой группой + - Достоверные различия по сравнению с фоном

различалась. ,

Таким образом, при изучении механизмов гомесстаза калия как а животных, так, очевидно, и у человека (Stanbury S.H..Thousoa А.Е., 1951) имеет принципиальное значение сопоставление результатов, получениях в.разное время суток, поскольку циркаднне ритмы экскреции калия существенно изменяют уровень калийуреза.

U. Гормональная реакция и состояние ионоосмотических показателей плазин крови у крыс после калиевой нагрузки

Для сопоставления роли гормональных механизмов у человека и крыс, обеспечивающих калийуретическуп реакции в ответ на введение калиевой нагрузки, ¡¡и определяли концентрации альдостерона и инсулина - гормонов, которые, как известно из литературных данных (Swingle Н., Renineton 3., 1944; Наркель ft.il., 1367; Sant.eusano F. et ai., 1973; Соколова И.Н., 1974; DeFranzo R.fl. et al., 1978; Sterns R.H. et al., 1979 и др.), играют ведуцуя роль в регуляции гоыеостаза калия.

После введения хлорида калия крысам концентрация альдостерона в плазме крови увеличивалась (контр.-354,1±79,4;1-й час-70б.4±70.5 пг/ил), а концентрация инсулина снижалась (контр.30,57±4,05;3-й час-20.94^2,14 НЕ/мл), причем изменения концентрации гормонов были сопоставимы с аналогичными данныаи, наблюдаемыми у людей (табл.3). Для выяснения механизмов, обеспечивающих развитие выпе описанной гормональной реакции у крыс, мы исследовали изменение ионоосмотических показателей плазмы крови после введения хлорида калия. Максимальный прирост концентрации кали» в плазме был отмечен через 1 час после нагрузки (ронтр.- 6,4±0,24; 1-й час - 8,4±0,37 ммоль/л). В дальнейшем концентрация калия в плазме крови постепенно снижалась и к 6-му часу эксперимента достоверных различий с фоновым уровнем не обнаруживалось. Следовательно, можно полагать, что в развитии калийуреза у крыс важное значение имело пряное воздействие избытка калия на почки и железы внутренней секреции. Кроме

того, отмечалось снижение концентрации натрия в плазме и уровня осмолярности плазмы, что вероятно, явилось результатом значительного натрийуреза (табл.6).

Полученные данные свидетельствуют о примерно одинаковом участии эндокринной системы в гомеостатических реакциях как при рефлекторной калийурезе, так и при калийуретической реакции, обусловленной непосредственным воздействием избытка калия на железы внутренней секреции и почки.

Таким образом, несмотря на принципиальное сходство почечного и гормонального ответов организма людей и крыс на калиевую нагрузку, необходимо отметить,что нагрузка такой величины (6,7 ммоль/кг) вызывает у крыс более существенные изменения функции почек и физико-химических показателей крови. Зто может быть обусловлено неадекватностью такой нагрузки для крыс в сопоставлении с человеком, а также видовой спецификой яейро-гормональных механизмов, обеспечивающих регуляцию гомеостаза калия, в частности различной ролью факторов, как непосредственно воздействующих на почку (прямое воздействие избытка калия на почку, калийстиыулирсванная секреция альдостерона), так и факторов, действие которых рефлекторно опосредовано. Б связи с этим представляло интерес выяснить роль блуждающих и почечных нервов в регуляции экскреции калия в норме и в условиях избыточного поступления его в организм.

VI. Роль вагусной иннервации печени в регуляции

метаболизма калия Анализ нервных механизмов регуляции экскреции калия у крыс мы начали с изучения роли блуждающих нервов, поскольку их Блияние на процесс всасывания и депонирования калия в тканях не исследовалось Имеющиеся литературные данные свидетельствуют о том, что у собак в этих нервах имеются афферентные волокна, несущие информацию от портальных и (или) печеночных калийчувствительных рецепторов, влияющую на экскрецию катиона почками (ййзман Р.И., Финкинвтейн

Я.Д.. 1976).

Полученные результаты свидетельствуют, что вагусная денерва-ция печени не вызывает изменения фоновых показателей почек за исключением увеличения экскреции натрия, что, вероятно, связано с последствиями операционного стресса и эфирного наркоза Шгтап 11.1. е1 а1., 1994). После внутрижелудочного введения раствора хлорида калия происходило достоверно более значительное увеличение экскреции калия у денервированных животных - в 20,[ раза ( в контрольной группе и группе ложнооперированных животных соответственно в 10,7 и 13,5 раза). Прирост калийуреза обеспечивался исключительно за счет канальцевых процессов, поскольку скорость клубочковой фильтрации у денервированных животных была ниже, чем в контрольных группах. Так как эти результаты противоречили данным, полученным Р.И.Айзманом и Я.Д.Финкинштейном (1976) в экспериментах на собаках, то в дальнейшем мы попытались выяснить, за счет каких факторов обеспечивается более интенсивная экскреция калия у животных с ва-гусной денервацией печени. С этой целью мы изучали динамику изменения концентрации калия в крови воротной вены печени и нижней полой вены,а также содержание калия в печени и скелетной мускулатуре интактных животных и животных с вагусной денервацией печени.

Установлено, что у животных с вагусной денервацией печени после калиевой нагрузки происходит более значительное по сравнению с интактными животными увеличение концентрации калия в плазме крови воротной и полой вен (рис,1). Кроме того, у таких животных обнаружено и более низкое содержание ионов калия в тканях печени и мышц. Следовательно, можно полагать, что вагусная денервация не нарушает процесса всасывания калия из пищеварительного тракта, поскольку калиевые концентрационные сдвиги в портальном бассейне были дане больше, чем у интактных крыс, но уменьшает депонирование катиона в тканях, что вызывает более выраженное повышение его концентрации в нижней полой вене.

Рис.1. Содержание калия в плазме крови (ммоль/л) и тканях (ммоль/ЮОг сухой ткани) у интактных крыс (сплошная линия) и животных с вагусной денервацией печени (пунктирная линия) до и после внутрнжелудочного введения 6,7 ммоль/кг хлорида калия: А - в нианей полой вене, Б - в воротной вене печени, В - в скелетной мышце бедра, Г - в печени; по оси абсцисс - время; по оси ординат - содераание калия.

Таким образом, различия в почечной реакции у интактных животных и животных с вагусной денервацией печени при калиевой нагрузке обусловлены существенным нарушением динамики распределения калия у животных с частично денервированной печенью. Более интенсивная, по сравнению с интактными животными калийуретическая реакция, развивающаяся у животных с вагусной денервацией печени, очевидно, является результатом прямого воздействия повышенной концентрации калия на секрецию альдостерона (Young D.B., 1982) и почку (Funder З.Н. et al., 1969; Boyd J.E., Hulrou P.3., 1972; Rabelink T.3. et al., 1990).

Следовательно, при умеренной гиперкалиемии, которая имеет место в условиях калиевой нагрузки (6,7 ммоль/кг массы тела) значение блуждающего нерва сводится прежде всего к включению физиологических механизмов, обеспечивающих переход части калия из внеклеточного во внутриклеточное пространство, что играет вааную роль в сохранении постоянства плазменной концентрации калия в общем кровотоке.

UII. Роль почечных нервов в регуляции экскреции калия

Для понимания роли почечных нервов в регуляции гомеостаза калия представляло интерес изучить экскреции калия у крыс с денер-вированными почками в норме и в условиях его избыточного поступления в организм. Как видно из рисунков 2 и 3, денервация почек не сказывается на фоновых показателях экскреции калия, но приводит к увеличению экскреции жидкости и натрия, что соответствует литературным данным о денервационном гидро- и натрийурезе (Bencsath Р. et al., 1979; Rogenes P.R., Gottschalk C.M., 1982).

После введения раствора хлорида калия наблюдалось практически одинаковое повышение мочеотделения во всех экспериментальных группах. При этом в контрольной и лоннооперированной группах животных прирост диуреза после калиевой нагрузки обеспечивался как за счет увеличения скорости клубочковой фильтрации, так и благодаря тормо-

Рис.2. Почечная реакция на калиевую нагрузку у крыс

Сплошные линии - контрольная группа; пунктирные линии - лоя-нооперированные яивотные; точечные линии - «ивотные с денер-вированннми почками; звездочками обозначены достоверные отличия по сравнению с контролем; крестиками обозначены достоверные различия мевду «ивотными с лепной и истинной денервацией

230,0. 210,0 190,0

ПО,0

150,0 130,0

И0,0 90,0 70,0

50,0

30,0 10,0

ОСНа и, икиоль/ ЮОг час

230,0 • шю-и.

270,0 ' ккхоль/ ЮОг час .

250,0 •

230,0 ■ }

210,0 /

190,0 /У 1 1 1

170,0

150,0 • и 1 //

130,0 1 и

110,0 '

10,0 • V

3,0 1<-±

вон

1ч 2ч

Зч

Фон

1ч

2ч Зч

8,6 ЕР( На). 170,0 ЕКСК),

7.6 X г- 150,0 г

5,6 1зо.о; / //

5,6 [ "■••] ■Т ■ по,о- // Т ' Л!

4.6 / / ■ / у \ \ ч ао.о- / /1 ••

3,6 •у/ > у \ 70,0 /и

2,6 > / / ///

1,6 ^ 10,0 ' / » ! /

0.6 1 5,0

Фон 1ч 2ч Зч Фон 1ч

......Ъ

Рис.3, Экскреция ионов натрия и калия и их экскретируемые фракции

Обозначения те ве, что на рисунке 2.

яению реабсорбции жидкости. Однако у денервированных крыс увеличение диуреза происходило только в результате уменьшения относительной реабсорбции аидкости. Средний уровень экскреции калия в после-нагрузочный период во всех экспериментальных группах достоверно не различался. Вместе с тем обнаружено изменение динамики экскреции калия у денервированных животных. Так, максимальный уровень калий-уреза у интактных и лоянооперированных животных отмечался в течение первого часа после введения нагрузки, тогда нак максимальный прирост экскреции калия у крыс с денервираванными почками развивался на втором часу. Изменение экскреции ионов калия было обусловлено канальцевыыи процессами.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что денервация почек вызывает замедление экскреции калия после нагрузки за счет увеличения и (или) уменьшения его секреции в канальцах, В последующем уровень калийуреза достигал или даже превышал контрольные значения, чт"о, вероятно, отражает включение адаптивных механизмов, не связанных с нервной регуляцией экскреторной функции почек.

В заключении нам представляется возможным на основе литературных и полученных нами данных представить общую схему регуляции гомеостаза калия в организме высших животных и человека (рис.4). В естественных условиях при всасывании калия из пищеварительного тракта происходит временное повывение его концентрации в системе воротной вены. Это вызывает раздражение ка'лийселективных рецепторов печени и (или) портальной системы и включение калийрегулируш-щего рефлекса. В его осуществлении принимают участие блуждающие нервы, эндокринная система (альдостерон, инсулин, кортизил, тире-отропный гормон, тироксин) и почечные нервы,-обеспечивающие быстрое, адекватное и селективное увеличение экскреции калия после нагрузки.При избытке калия часть его может депонироваться в тканевых воднс-солевых депо, главным образом в скелетных мывцах и пече-

Рис,4. Схеыа регуляции баланса калия в организме.

ни. У крыс, вероятно, ведущее значение для повышения экскреции калия почками имеет увеличение содержания катиона в крови. К сожалению, до сих пор остается неясным, каким образом и через какие механизмы циркадный ритм модулирует почечную экскрецию калия. ВЫВОДЫ

1. Прием раствора хлорида калия в дозе 0,6? ммоль/кг массы тела вызывает у ладей выраженную калийуретическув реакцию без изменения диуреза, СНФ. экскреции натрия и концентрации калия в плазме крови.

2. Внутривелудочноэ введение раствора хлорида калия в дозе 0,67 ммоль/кг крысам приводит к увеличению диуреза без существенных изменений экскреции электролитов.

3. Внутринелудочное введение раствора хлорида калия в дозе 6,7 ммоль/кг вызывает у крыс увеличение диуреза, экскреции ионов калия и натрия, а также повышение концентрации калия в плазме.

4. Характер гормонального ответа на прием калиевых растворов в дозе 0,67 ммоль/кг - людьми и 6,7 ммоль/кг - крысами, практичес ки не различается: у лнщей повышаются концентрации альдостерона, тиреотрспного гормона, тироксина и снижается уровень инсулина, у животных увеличивается содержание альдостерона и сниаается концен трация инсулина.

5. Циркаднае ритмы функции почек у крыс наблюдаются как в состоянии физиологического покоя, так и после калиевых нагрузок, характеризуются повышенным уровнем диуреза и экскреции калия в темное время суток по сравнению со светлим периодом.

6. Вагусная денервация печени у крыс снижает калийдепонирую-вдю способность ткани, в результате чего после калиевой нагрузки отмечаются более существенные приросты концентрации калия в плаз] крови, а также повышается уровень экскреции калия с мочой.

7. Денервация почек у крыс приводит при введении кэлиееой нагрузки к запаздыванию калийуретической реакции. При этом г.редн величина экскреции калия за три часа наблюдения не изменяется.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Aizman R., Gerasev A.,Taranov A. Hormonal mechanisms of potassium homeostasis regulation// Renal phisiology and biochemistry. - Karger, 1992. - N.3-4. - P.203.

ления калия в организме крыс после калиевой нагрузки // Фармакология водно-солевого обмена.- Чебоксары, 1993. - С.35-36,

3. Герасев А.Д., Таранов А.Г., Айзман Р.И. Гормональные и физико-химические изменения в организме крыс после калиевых нагрузок // Фармакология водно-солевого обмена.- Чебоксары, 1993,- С.36-37.

4. Рабиновитц Л., Айзман Р.И., Герасев А.Д. Циркадные ритмы калийрегулирунщей функции почек// Биоритмы пищеварительной системы и гомеостаз. - Томск, 1994. - С.539-541

5. Герасев А.Д., Айзман Р.И. Роль почечных нервов в регуляции экскреции калия. - Новосибирск, 1994. - 12 е.- Библиогр. 20 назв.

- Рус. - Деп. в ВИНИТИ 18.10.94 N. 2380 -

2. Герасев А.Д., Айзман Р.И., Айзман О.Р. Динамика распреде

П/о "Кедр". Офсетный учасюк. Зак.М-Ч,/. Тираж W.