Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Сравнительно-физиологический анализ регуляции мозгового кровообращения у позвоночных животных

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Сравнительно-физиологический анализ регуляции мозгового кровообращения у позвоночных животных"

АКАДЕМИЯ МЕДИЦИИСКИХ НАУК

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ

На правах рукописи УДК 612,824

КРИВЧЕНКО Александр Иванович

СРАВНИТЕЛЬНО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕГУЛЯЦИИ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ У ПОЗВОНОЧНЫХ животных

03.00.13 — Физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Работа выполнена в Лаборатории сравнительной физиологии крово ращения (зав. проф. Ю. Е. Москаленко) Института эволюционной физ логин и биохимии им. И. М. Сеченова АН СССР (директор — акаде» В. Л. Свидерский).

Официальные оппоненты: академик АМН СССР Б. И. Ткачен чл.-корр. АН СССР М. П. Рощевский; доктор мед. наук, профее Р. С. Орлов.

Ведущее учреждение — Институт физиологии им. И. С. Бериташв АН Груз. ССР.

Защита состоится « » 1989 г. в час. на заседании С

анализированного совета (Д 001.23.01) по защите диссертаций на соис ние ученой степени доктора наук при ордена Трудового Красного Знам научно-исследовательском Институте экспериментальной медицины А СССР (директор — академик Н. П. Бехтерева) (197022, Ленинград, > ца академика И. П. Павлова, 12).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЭМ А СССР.

Автореферат разослан « » 1989 г.

Ученый секретарь Специализированного совета доктор биологических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

туальноать работы. В последние годы физиология моз-о кровообращения вшодлт из традиционных рмск дований сердечно-сосудистой системы и вливается в екс нейробиологических дисциплин, способствуя таи прогрессу в исследованиях функций головного мозга. И атеотвенно, так как путь к решению актуальных задач биологии лежит через познание интимных механизмов, ирувщих адекватное циркуляторно-матаболичеоков обеспечэ-озговых функций.

В этой связи особую значимость приобретает изучение измов регуляции мозгового кровообращения при действии чных "внешних" и "внутренних" возмущающих факторов, бннх привести к нарушениям кровоснабжения к функций го-го мозга.

Среди таких возмущающих факторов, постоянно сопрововда-жизнедеятельность организма,особого внимания заслуживают е сдвиги системного артериального давления (САД), ения содержания респираторных газов в окружающей среда плеяс раздражителей, приводящих к угнетению или актива-¡ушционально-метаболической деятельности головного мозга, иными воздействиями, безусловно, не исчерпывается пере-всех возмущений для сосудистой системы мозга, однако являются наиболее значимыми и определяют соответствующие

регулирования мозгового кровообращения. Несмотря на достаточно длительную историю вопроса регуляции снабжения головного мозга, наиболее существенные факты по проблеме были накоплены практически за последние два

í

- г -

дазятилоыя.Это обусловлено прездз всего быстро прогрессир именно за отот период методической базой. Появилась возмож все' болеа продмогно и точно изучать циркуляторные процесс цозга,анализировать их взаимосвязь и выявлять ранее неизва закономерности.

Виаотв с тем, для всей пр.блеш регуляции мозгов кровообращения характера» недостаточный уровень и точно знаний о механизмах того или иного вида регуляции. Обьясн это можно многими причинами i среди них важное место зании правильно выбранные научно-методологические подхода. Т подавляющие большинство экспериментальных данных по физиол мозгового кровообращения и механизмов его регуляции было п но в опытах на высших животных - млекопитающих и наблюдай на человека в клинике. •

Данные о закономерностях функционирования сосудистой си головного цозга у остальных классов позвоночных ограничены чисто морфологическими наследованиями (Мотавкин и др.,I Гадаушкина, 1975), либо являются составной частью изучения различных видов морфофункционаяьных адаптации, например ныряющих животных (Галанцев, 1977 ), у животных, адаптиро к условиям жаркого климата, и так далее. ':

Вместе о таи глубокое и всестороннее изучение любой $, организма предполагает понимание ее становления и развита, процессе филогенеза. <Чак известно, Л.А.Орбели (ДЭ51), наме пути развития эволюционной физиологии, ввделил четыре осно приема исследований в этой научной дисциплине, и первым из является сравнительно-физиологический способ изучения той иной функции. В полной мере это касается и изучения механи регуляции мозгового кровообращения, поэтому в настоящей ра

-•э -

качестве обшсгов были избраны представители нескольких иссов позвоночных животных: амфибий (лягуигш), рептилий шрегтахи, ящерицы-желтопузики), птиц (голуби, куры, утки), цла-)пятающих (кролики, копии, обезьяны), наиболее близких и отда-шных друг от лруга с точки зрения системной и иозговй гемоди-шки (Булэибавва, 1962^ Сафронов, ГЭ72; Шмидт-Ниельсон, 1932). самого последнего времени вопросы регуляции мозгового крово-рацения у амфибий, рептилий и птиц не являлись предметом само-оятельного исследования. Имеются лишь единичные работы по учению кровоснабжения мозга отих животных в некоторых особых туациях, таких как кладка и насиживание яиц, ныряние, вращение центрифуге ( Гении, 1973; Абрамов,1978 ), поведенческие аптации к температурному фактору и гипоксии (Поленов, 1938).

Все вышесказанное определяет необходимость изучения гуляции мозгового кровотока у разных представителей млеко-гающих, что является необходимым условием для понимания шовления о филогенезе одной из важнейших функций оердэчно-;удистой системы циркуляторно-метаболичзского обеспечения 1кционалыюЯ деятельности головного мозга. Чель и задачи исследований. Целью настоящей работы явилось ¡перилентальное проведение сравнительно-физиологического .лиза мозгового кровообращения у разных представителей класса гоночных швотных: амфибий (лягушка), роптилий (черепахи, рицц-желтоггузики), птиц(голуби, ку|Ы, утки) к ыхекслк'ьшгр-х оликк, кошки, обезьяны) на основе оценки и сопоставления личных видов и механизмов регулирования внутричерепной одинамики.

Для достижения поставленной цели ставились следующие задачи: аэрэботать комплексный метод изучения регуляции мозгового

кровообращения у разных видов животных с учетом идентификации методов иэцврений, способов выявления и анализа регуляторных процессов в сосудистой системе головного мозга;

- проанализировать статические и динамические характеристики регулирования.мозгового кровотока при сдвигах артериального давления;

- исследовать и сопоставить эффективность механизмов ауто-рагуляции мозгового кровогака у разных видов позвоночных животных;

- выявить особенности регуляции мозгового "кровотока при изменениях содержания кислорода и углекислого газа' в артериальной крови у рептилий,.птиц и млекопитающих;

- экспериментально проанализировать нейрогенный и метаболический механизмы регулирования мозгового кровотока при изменениях РО^ и РЗОг в крови у разных животных;

- исследовать особенности кровоснабжения отдельных структур головного мозга при изменениях их функциональной активности у разных позвоночных животных;

- оценить роль вазоактивных метаболитов в реализации реакций функциональной гиперемии у прдставителей классов рептилий, птиц и млекопитающих.

Научная новизна работы. Впервые на основе унифицированных методических подходов установлены количественные различия в кровоснабжении всего мозга и отдельных его структур у разных представителей позвоночных животных: амфибий, рептилий, птиц у млекопитающих. На основе разработанных статистических и динам» ческих характеристик реакций мозговых сосудов оценена оффзнтш ность ауторегуляции мозгового кровотока у всех исследуемых пре ставителвй позвоночных животных. Экспериментально лроанализирс

заны и выявлены различия в чуввтвит ельиооти мозговых сосудов у эазных видов животных к изменениям газового состава крови.

Впервые сформулирована научная концепция о том, что в юнову всех видев регулирования кровоснабжения головного мозга 1ря разных жизненных ситуациях положен комплекс физиологических [эханизыов, состоящий из четырех регуляторных звеньев: миоген-юго, метаболического, гуморального и нейрогенного. Ведущую роль ' низших позвоночных играет миогенный механизм рефляции, а у швкопитающих всэ большую значимость приобретают метаболические : нейрогвнше звенья регуляции. Приведены научные доказательства ого, что в развитии сосудистой системы головного мозга в провесе эволюции существенную значимость приобретает еэ обособление т центральной гемодинамики и приспособление к особенностям труктурной и функциональной организации головного мозга, к опе-ифике пространственно-временного функционирования нойродинами-»ских процессов.

Практическая ценность. Основные закономерности и общие принты развития механизмов регуляции мозгового кровотока в ряду эзвоночных животных, выявленные в работе, восполняют значитель-1й пробел в области физиологии мозгового кровообращения. Лолу-шные результаты, выводы работы и сформулированные положения ио-т иметь практическое использование по следующим направлениям: разработанный унифицированный комплоте методов регистрации ювотока, Р02 и других показателей у разных представителей поз-кочных может широко использоваться в научных исследованиях и ебних практикумах, а также в условиях клиники для контроля фективности проводимых терапевтических мероприятий, разработанная система критериев и показателей статического и намичзского состояния кровотока в мозге при действии функцио-

пильных нагрузок может широко использоваться у больных во враш нейрохирургических операций и в диагностике сосудистых заболев; ний центральной нервной системы.

- материалы исследований ауторегуляторных реакций мозговых сос) дов необходимо учитывать в клинике при проведении фармакологич« кой коррекции гипо- а гипертензивных состояний больных.

Материалы диссертации внедрены и используются в исследованиях, проводимых в Институте эволюционной физиологии и биохиш им. И. ¡Д. Сеченова АН иЗОР, Институте физиологии им. И.С. Бвритг ивили АН ГССР, Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, НИИ Нейрохирургии им. А.Л.Поленова, Крымском медицинском институте, кафедра нормальной физиологии Тюменского госуниверсигета и в ряде других учреждений.

ОСНОВНЫЕ ПОЛСКНИЯ ДИССЕРТАЦИИ, ВШООШШ НА ЗАЩИТУ:- Внутривидовые различия величин мозгового кровотока у амфибий, рюцтилий, птиц и млекопитаюцих определяются в основном интенеш дастыо окислительного метаболизма и плопностыо нервных клаток в головном мозга;

- ауторегуляция мозгового кровотока сформировалась на ранних отапах развития сосудистой системы головного мозга у амфибий и четко шрашна у рептилий. Совершенствование процесса ауторегу-ляции в ряду позвоночных осуществляется по пути улучшения качес ва регулирования и сокращения временных характеристик регулятох них реакций;

- реакция.функциональной гиперемии является показателем функцис нального развития мозга и начинает проявляться у рептилий;

- сосудистая система головного мозга .в процессе эволюции обосос ется от центральной гемодинамики и приспосабливается к особенностям структурной и функциональной организации головного мозга

- 7 -

/

: специфике его пространственно-временных нэйродинамичзских провесов.

Апробация работы. ¡Материалы диссертации докладывались и об-¡увдались на:

- заседаниях Ленинградского общества физиологов, биохимиков и армакологов (Ленинград, 1Э75, Ш77, 1935);

- 3-ем и 4-ом Международных симпозиумах по кровоснабжению го-[овного мозга (Тбилиси, 1975, 1978);

- УП1, IX,X Всесоюзных совещаниях по эволюционной физиологии Ленинград, 1933, 1993, 1939);

- XIУ и ХУ Звездах Физиологического общества им.И. П.Павлова Баку, 1933: Кишенев, 1997);

- Всесоюзных школах-семинарах "Мозговое кровообращение" Ставрополь, 1978; Симферополь; ТЭЗЭ; Ашхабад, 1988);

- III Всесоюзном симпозиуме ".'Сровообращение в условиях высо-огорной и экспериментальной гипоксии" (Фрунзе, 1986);

- II Всесоюзной конференции "Зизиология, патофизиология и армакология мозгового кровообращения" (Тбилиси, 1988);

'- нейрофизиологическом Семинаре Неврологического Ин-та урдена (проф. Р.'{упер, Бристоль, 1985);

- расширенном семинаре Биоинженарного Огдла Вэдклифф госли-аля (проф. П.Рольф, Оксфорд, 1985);

- научном Семинаре Ин-та Физиологии Гетаборгского Универси-ета (прсф.Фолков, Гетеборг, 1997);

- совместном Семинаре лабораторий Отдела Физиологии и мади-

инской биофизики, Биомедицинского Центра (проф. А.Билл,

\

ппсала, 19 97);

- Семинаре Физиологического Отдела Каролинского Ин-та (проф. • Хедквист,' проф. ,'i. Рундгрен, Стокгольм, 198Г7);'

- ежегодных научных отчетах-сессиях Ин-та эволюционной физиологии и биохимии им. II.М. Сеченова АН СССР (Ленинград, Ю73-1983] П7блигсац>ш. По материалам диссертации опубликовано 36 иаучш ;абот, среди которых 3 авторских свидетельства на изобретение и 2 монографии (в соавторстве): "Внутричерепная гемодинамика. Ело-физические аспекты". (Наука, Л., 1975) и "ВЗ.орЬ.азр.Л'еге.Рг.!,1

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 297 страницах машинописи, содермит введение, семь глав и выводы. Работа иллюстрирована 59 рисунками и 30 таблицами. Список литературы содержит 476 работ.

МАТЕРИАЛЫ И !,ЕТОДН ИССЛЕДОВАНИЯ Г^бота выполнена на 41 лягушке (Капа ШсИЬипйа) весом до 400 г, 32 степных черепахах обоего пола весом до 1,5 кг, 37 безногих ящерицах желтопузиках (Анаша) весом до 600 г, 24 кура: до 1,5 кг, 28 пекинских утках весом до 2 кг, 41 голубях весом д| 400 г, 58 кошках весом 2,5 - 4,0 кг, II обезьянах (ц.Ю1евиз) - 4,0 - 4,5 кг в острых и хронических опытах(Табл. I.).

В острых опытах животные наркотизировались калипсолом из расчета 150 - 170 мг/кг перитонвально. Для введения микроэлектр дов вскрывалась твердая и паутинная оболочки. Электроды вводились в ткань мозга с помощью ыикромонепулятора ствреотаксичаско прибора ОТ с шагом в 50 мкм. На одном полушарии получалось до 3-4 греков. После опускания электрода на поверхность, последа заливалась раствором агар-агара для предотвращения пульсаций мо и диффузии кислорода из воздуха.

В хронических экспериментах использовались предварительно пр оперированные животные. Операция осуществлялась под нембуталовы наркозом <30 - 50 мг/кг перитонвально). В оба полушария вживлял электроды диаметром ЮЗ мкм на глубину не более 1,5 мм в коряов

ij in, ОТ j Ö9C !тела (кг) !иозга (кг) 1 ЮЛ-SO животных Число хронич. опытов• '.острых Время проэедеши ! экспериментов ! (сезон) . !

Лягуа.ча (iuna Ridibunda) 1,5*2,0 ! 0,25*0,30 ! 0,24*0,25 67 120 ! 36 ; осэнь, зима, лето !

Ядзр;па, бззногая-¡¿злтолузих (Agama) 1,5*2,0 ! 0,60*0,65 ! 0,43*0,45 42 75 ! 18 i лето, осень, зима !

Черепаха степная (Testudo hor3fildi) 2,0*2,5 ! 0,40*0,45 ! 0,42*0,43 37 64 ! 20 t лато, осень !

Голубь (ОоХшМа livia) 1,5*2,0 ! 0,35*0,40 ! 1,66*2,0 52 92 ! 24 i лето, осень, зима !

-Cypi (Gallun Domestica) 1 1,3*1,5 ! 1,45*1,55 3,33*3,90 33 79 ! 28 i осень, зима !

Утка (Anaa platyrhynchos) : 1,5*2,0 | 1,70*1,90 4,22*4,30 35 37 ! 23 i лето, осень, зима !

Хрыса (.iattus rat tus) 1,0*1,5 ! 0,25*0,30 ! 1,90*2,30 47 II ! 47 , осень ! !

.{роллк (OryotolaguB ounioulus) 1,5*2,0 ! 3,30*3,50 i ' ' 32,0*34,0 56 72 ! 24 ; осень, 3ir,!a !

.'.—¿а (Pella catu3) | 2,0*3,0 ! 2,7*3,0 | 38,0*40,0 55 102 ! 25 | осень, злма !

Обезьяна (M. Rhesus) 3,0*3,5 ! 3,5*4,0 ! 54,0*56,3 14 43 ! 13 ; осэнь, зима !

мдалы, а также глубокие структуры. После етого електродц фиксиро ыливь в кости с помощью норакрила. Отводящие провода припаивалис л миниатюрному разъему, укрепленному па голове. Хлорсерэбряный олактрод или фиксировался на голове, или с помощью клипсы укреплялся на соответственно подготовлвнкг.1 участок кожной поверхности тела животного. До операции животные приучались в течение некоторого периода времени к условиям эксперимента.

В настоящее время для регистрации мозгового кровотока нами использовались методические подходы (Демченко,Ш76; Гречин, 1977; Лассен, 1982; Митагвария, ГЭ83; Шевелев, 1937; /громов и др. ,1984), позволяющие производить его качественную и количественную оценку Каждый из них имеет определенные(достоинства и недостатки, поэто му выбор во многом определяется задачами исследования. Особенности физиологии системы дыхания и кровообращения земноводных, птиц и млекопитающих предъявляют особые дополнительные требования к способам измерения царзбральной циркуляции.

Полярографическая регистрация РС^ и кровотока осуществлялась с помощью' платиновых электродов. Для хронических опыто] исходами материалом служила проволока химически высокочистой (99,9?) платины диаметром ЮЗ мкм. Посла .электролитической зато ки кончика до 10-23 мкм в растворе азотнокислого натрия, адектр длиной 3-4мм изолировались эпоксидным клеем пс всей длине за ис ключвнием кончика в I мм. Для элз>сгрохимической генерации элект да изготавливались парными. 3 опытах о прямой эяэкгричес-сой см муляцией кори електродный блок содержал третий олактрод для подачи раздражающего тока. Неизолированная часть влактрода покрывалась цвллюлозодчацэтатноЗ мзяЗргкоЗ.

То ляро графическая регистрация осуществлялась с помощью уз1 лат«лей постоянного тока. Запись сигнала производилась посредс

м оациллографичвской приставки H-II5. Потенциалы поляризации 5 и 0,3 В для водорода подавались на елвктроды от блока управ-ния со встроенными полярографическими ячейками. В качество орсврэбрянногс) электрода использовалась серебряная пластинка эрирированная в течение 2-3 мин в растворе колокопии. Лзнтроль лазаний хлорсвробряного электрода осугцетвлялся с помощью 1ндартного элоятрда ЭВЛ' - Ш2.

Статистическая обработка полученных резульгаов производилась стандартным программам на ЭВМ " Mera - 660". Для графического здставления корреляционных и спектральных функций использовался ^координатный самописец ЕС-5274.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Мозговой кровоток у амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих юкое. В 9 сериях опытов осуществлялись измерения суммарного и :ального мозгового кровотока у разных видов позвоночных живот-Статистический анализ результатов измерений позволил полу-■ь следующие данные.

Наименьшее значение кровотока в различных отделах телекце-:она у черепах составило Ю мл/КОг/мин, наибольшее - 24 мл/ г/мин, у желтопузиков соответственно 12 мл/ЮЗ г/мин и 23 100 г/мин. Средние значения кровотока равны 15,4±4,7 и 6+6,8 мл/ЮО г/мин соответственно.

У голубей общий мозговой кровоток в состоянии бодрствования няатся в среднем 77,4+3,2 мл/ЮЭ г/мин, колеблясь от 40 до мл/ЮОг/мин, при этом 65? от общего числа регистрируемых веян приходится на значения кровотока от 60 до 90 мл/100 г//мин. наркотизации животных общий мозговой кровоток понижается и гавляет 42,2+6,4 мл Ю0 г/мин. Наблюдается такж.э некоторое шяение вариабельности значений кровотока, который колеблется ген случае от 30 до 100 мл/ ГОЭ г/мин. При этом более 56?

полученных выличин кровотока находится в пределах от 50 до 70 мл/ЮО г/мин. '

Локальный мозговой кровоток у голубей равняется 61,4ьЮ,1 мл/ЮО г/мин, варьируя в пределах от 30 до 110 мл/100 г/мин, причем более 67? зарегистрированных величин лежит в диапазоне от 50 до 80 мл/ЮО г/мин. Наркотизация животных приводит к сдвигу локального мозгового кровотока в сторону более низк значений. В этом случав большинство полученных величин кровот находится в пределах 30-50 мл/100г/мин (58,71!). Соответственн достоверно снижается средняя величина локального мозгового кр вотока до 40,8±6,9 .ыл/Ю0 г/мин, т.е. на 30? меньше, чем в хр

нических опытах. , .

/

У кур общий мозгоьой кровоток в хронических опытах равняет в среднем 76,3+6,1 мл/100 г/мин. Ори атом в диапазоне 70-90 м Ю0 г/мин лежит 43,3? зарегистрированных значений "кровоток Наркотизация животных и в этом случае сдвигает максимум зн чений кровотока в сторону более низких величин, несколько сужает пределы, в которых варьирует кровоток, и, как следстви понижает среднее значение кровотока до 65,4*4,4 мл/100 г/м

Локальный мозговой кровоток у кур в'хронических опытах ирует от 50 до 150 мл/ЮО г/мин и в среднем составляет Ю5",8± мл/100 г/мин. Под наркозом локальный мозговой кровоток у кур понижался в два раза и составляет 51,1+9,7мл/Ю0г/мин.

У уток регистрация кровотока проведена только в острых опы тах, так как особенности поведения этих животных при свободно содержании не позволяют в течение требуемого времени сохранит электроды неповрежденными. Общий'мозговой кровоток у уток п наркозом равняется <Э,3*5,1 ыл/ЮО г/мин, варьируя в относите узких границах от 30 до. 70 мл/ЮОг/юш, причем, имеется четко

данный максимум значения кровотока в диапазоне от 40 до 50 ГОО г/мин, на который приходится боле» 4Г5 зарегистрированных иний кровотока.

[окальный мозговой кровоток у уток практически не отличается )бщего и составляет 48,8+10,1 мл/ЮО г/мин, варьируя, однако, ¡лее широких пределах от 20 до 80 мл/ЮОг/мш. 1з млекопитающих мозговой кровоток оценивался нами у кошо.с и >ьян. Величина суммарного кровотока составила 73,2+2,5 мл/ЮО [н, при этом диапазон варьирования составил 4Г-97 мл/ЮО г/мин. [чины кровотока в отдельных корковых и глубоких структурах моз-1аметно отличались от суммарного кровотока. Наименьшие значения :ового кровотока у кошэк равны 34-40, а максимальные - 174-182 30 г/мин.

I глубоких структурах мозга диапазон регистрируемых вели-значитвльно сужен.

'езультаты измерений кровотока в различных структурах голов-мозга бодрствующих обезьян в покое. :-Сак видно, характер рас-еления кровотока аналогичен результатам исследований на кош-

акии образом, результаты приведенных исследований свидетель-ют о том,, что у разных представителей позвоночных мозговой

4

ото* неодинаков, при этом состояние кровоснабжения бодрству-о мозга в покое неравномерно не только на уровне целого моз-но и в циркуляторной сети отдельных структур (Табл.2). Уже в соседних микроучастках, содержащих лишь несколько десятков пляров, величины кровотока могут различаться в два раза. И величины суммарного кровотока, например, в лобной, заты-эй или височной областях у колек достоверно между собой не 1чаются, то внутри каждой из указанных структур существует

пестрая мозаика кровотока, причем, чем меньше геометрические , размеры микроучастков, тем большая разница по кровотоку в них шблюдается.

По многочисленным литературным данным, наибольшие значения суимарюго мозгового кровотока зарегистрированы у крыс, тогда как кровоснабжение мозга человека нижа, чем высших животных, IIa первый взгляд этот факт кажется парадоксальным, учитывая несравнимый уровень функциональной организации мозга человека и животных. По-видимому, величины мозгового кровотока, так же как и значения потребления кислорода организмом в ряду позвоночных, подчиняются одной общей закономерности: оба показагел; в расчете на единицу массы всегда обратно пропорциональны общ массе тела. Величина кровоснабжения мозга зависит не от урх)вш его организации,а от компактности нейронов и количества капилляров, содержащихся в единице объема нервной ткани. Кроме топ важное значение имеет и интенсивность окислительного метаболи: в головном мозге.

Так, важнейшим отличием пресмыкающихся от высших позвоночных является сниженный в 4-5 раз уровень основного обмен; ( Meyer tGohtoa ) 1976). В этой связи сравнение энергетики мозга пойкилотерыных и гомойотермных может бы' особенно важным, так как мозг последних, в отличив от друг] органов, требует поддержания строго постоянной скорости . потребления кислорода. Небольшое снижение расхода энерги; мозгом млекопитающих ведет к функциональным расстройства: ( Иванов, Кисляков, 1979 ), поэтому физиологические адаптации налривлены на поддержание постоянного интенсивного притока tau лорода и глюкозы к мозгу, и, естественно, первостепенное знач ние имеет гемоциркуляция.

Исследования показали, что как общий, так и локальный позой кровоток у голубей, кур и уток вполне сопоставим с анало-ными показателями у разных видов млекопитающих. Более того, ичины общего мозгового кровотока у бодрствующих голубей и , составившие соответственно 77,41:9,2 и 76,3+6, Г мл/ЮЭ г/мин, колько превышает аналогичный показатель для крупных млекопи-цих и человека, который равняется 50-70 мл/ГОЭг/мин (Фолков, , Н76). При этом наши данные согласуются с величинами мозго-э кровотока, полученными на курах о помощью радиоактивных росфер( ч»е1аиег et а1 1982). В этих опытах кровоток был э несколько выше, чем в наших, и равнялся 93 мл/ЮЗ г/мин. Вакт превышения суммарного мозгового кровотока у птиц по сра-тю с млекопитающими вполне объясним. Известно, что птицы от наивысшую интенсивность метаболизма среди позвоночных ;кин, 1Э31), в том числе и метаболизма • нервной ткани ак аЬ а! , 1981).

1то касается распределения значений общего мозгового крово-I у бодрствующих голубей и кур, то можно думать, что главной шной вариабельноости обнаруженных причин кровотока является (инаковьй уровень функциональной активности мозга во время 'а. В исследованиях на млекопитающих было показано, что уже состоянии настораживания кровоток в некоторых отделах мозга шчивается на 123-ВО? от уровня спокойного бодрствования, а стоянии возбуждения кровоснабжение больших полушарий возрас-1 на 150-200? (Демченко, 1983). Снижение общего и локального ового кровотока у наркотизированных животных, которое отме-в наших опытах, объясняется в таком случае инактивацией а и резким снижением уровня его окислительного метаболизма, нашх исследованиях установлено также, что распределение

.• •••.;:июго кроаогока и иоэгз птиц ьооьиа неравномерно. Напболь-О)! ьчрилболыюгть иаблюдцотся у бодрствующих кур ( от 50 до'ТО мл/1Ьо г/мнн), а наименьшая - у-наркотазировипььх .уток ( 20 до 60 мл/ЮОг/мин). Важно при этом учитывать, что в том и друсо случае использовались электроды диаметром 103 мкм, т.е. кровото оценивался в объема ткани около 0,2 мм. При изучении кровоснаб кения подобных по объему участков коры больших полушарий у коше кровоток варьировал от 20 до Г60 мл/100 г/мин (Моргалев, Демченко,. Ш79). Подобное распределение локального мозгового кровотока отмечалось и у других видов млекопитающих (Зутаоп et а1 ' 1973; *е1п еЬ а1., 1975).

Вопрос о природе .гетерогенности кровоснабжения участков ткан мозга в настоящее время разрешен в пользу точки зрения, согласи которой мозаичное распределение крювотока иыеэт фушциональну природу и обусловлено неодинаковым уровнем активности этих учас ков (Демченко ,1983:1пеуаг ,1976).

Что касается различий средних значений общего и локального мозгового кровотока, обнаруженных у голубей и кур, то данный факт, очевидно, следует связывать с выраженной гетерогенностью кровоснабжения серого и белого вещества мозга. В частности, у разных видов млекопитающих установлена 4-х кратная разница в ин тенсипности кровотока в сером и белом веществе (Демченко,1Э83). У птиц кровоток, разделяемый по клиренсу ксенона, составил в сером вещеатве1 70,9, в белом - К,4 мл/ 100 г/ мин. Таким образом, обнаруженные различия скорее всего связаны с тем, что у ю, и голубей регистрация локального.мозгового кровотока осуществл? лась преимущественно в белом веществе вследствие незначительно! обьема серого вещества, что подтверждают и морфологические данные (Никитенко, 1969).-

'атичоские и динамический параметры цозгоного кровотока \г [фибнй, роптидпй, птиц и млекопитающих. У всех предстателей исследуемых нами позвоночных животных выявились ста-ческиэ и динамиеские параметры ауторегуляции мозгового крово-ка. Необходимо уточнить, что к статическим характеристикам то регуляции относятся: нижний и верхний пределы ауторегуляции, апазон ауторегуляции, а татае качество регулирования, оцз-ваамое по расчетному индексу. i{ динамическим параметрам яуто-гуляции относятся: латентный период, пассивная и активная фа-

ауторогуляции, общая продолжительность ауторегуляторной ре-ции. При получении отих характеристик были использованы одина-вые методические приемы измерений мозгового кровотока и идон-чные способы сдвигов САД у всех животных (острая артериальная мррагия о последующей быстрой инфуэией крови в тот же сосуд, эденионорадренолина или ангиогензина), В исходном состоянии у голубой СДЦ равнялось I48í3, I мм ,от., общий мозговой кровоток - 64,8±6,3 мл/ЮОг/мин, локальный - 40,2±5,6 мл/D0-г/мин. При градуальном понижении общий мозговой кровоток характеризуется относительной .бильнозтью практически на протяжении всего периода ютензии. Даже при САД рэвном 4S, Г+4,2 мм рт.ст. мозговой •воток достоверю но изменился. Только понижение давления до 1±6,4 мм рт.ст. вызывает достоверное уменьшение вотока до 30,64-3,2 мл/ГООг/мин.

Локальный мозговой кровоток у голубей в условиях геморра-еской гипотензии количественно отличается от общего, по своей амико п общих чертах повторяет aro изменения. Достоверное ньигение локального [¡ровотока, наблюдается при величине СДЦ яей 31,1+4,2 мм рт. с?. почти такой же, что и для общего

кровотока.

В серии опытов на курах походное САД составляло 102,4±5, Í мы рт.ст., общий мозговой кровоток - 66,4±0,1 мл/100г/мин, а локальный - 41,2*8,4 мл/ЮЭ г/мин. При развитии гипотензии наблюдается поддержание общего мостового кровотока на постоянном уровне до 73,4*5,1 мм рт.вт. Понижение САД до 65,3*3,£ ммрт. ст. ведет к повышению общего мозгового кровотока до 76,3*7,4 мл/100 г/мин, однако, эти изменения не достоверны (Р>0,05). Дальнейшее падение САД до 54,2*4,1 мм рт.ст. веде к достоверному снижению общего мозгового кровотока'соответственно до 50,4±6,2 0,001).

Динамика локального мозгового кровотока у кур во время vv тензии имеет отличия по сравнению с изменениями общей гемодк мики мозга. Нижний предел ауторвгуляции, с которого начинав: уменьшение локального мозгового кровотока у. этих животных вь чем аналогичный показатель для суммарного кровотока через мс Локальный кровоток начинает снижаться с уровня САД'равного 75,4±5,1 мм рт. ст.

В серии экспериментов на утках среднее значение СДД равш 128,2±8,4 мм рт. ст., общий мозговой кровоток - 48,6±7,5 мл/ЮОг/мин, а локальный — 52,3±6,2 мл/ЮОг/мин. Общий мозге кровоток у уток остается относительно постоянным до тех пор САД не падет ниже 59,5¿6,4 им рт. ст. При САД равном 37,5, мм рт. ст. общий мозговой кровоток уменьшается в два раза и товляет 24,3*4,2 мл/100 г/мин.

Локальный мозговой кровоток у уток во время гипотензии п< ноотью повторяет изменения суммарного, отличаясь только кол] твенно. Понижение локального мозгового кровотока по сравнен! исходным уровнем начинается со значения СДЦ равного 59,5^6,'

ст.

Во всех опытах на голубях, курах и утках было расчитано сосу-тов сопротивление мозга на разных этапах геморрагии как рв-ьтат отношения величин артериального давления/мозговой крово-. г&к видно, у голубей сопротивление сосудов мозга по мере убления гипотензии имеет выраженную тенденцию к снижению и при оговом значении кровотока снижается более чем в два раза. Достоверное снижение етого показателя у кур начинается при ,ении САД до 86*4,3 мм рт. ст. и достигает максимума при поро-ом значении САД, с которого начинается снижение кровотока, лз этого наблюдается увеличение сопротивления сосудов мозга, енение сопротивления сосудов мозга в сторону уменьшения начи-тся с 97,3*7,3 мм рт.ст., а при САД равном 59,9*6,4 мм рт.ст. т показатель снижается более чем в два раза. Таким образом, у всех трех видов птиц благодаря уменьшению ротивления сосудов мозга как общий, так и локальный мозговой воток поддерживается на относительно постоянном уровне до оторой величины снижения давления, являющейся нижним пределом орегуляции. Сравнение значений САД, ниже которых мозговой воток достоверно уменьшается по сравнению с исходной величи-, свидетельствует о видовых отличиях этих показателей. Так олубей нижний предел регуляции наименьший и составляет 1*4,2 мм риг. ст. и достоверно отличается от аналогичного азателя у кур (65,3*3,9) и уток (59,5*6,4). Утки по данным азателям стоят на втором месте,, однако различия нижнего пре-а ауторегуляции у уток и" кур мевду собой недостоверны. Разли-

между утками и курами достоверны при сравнении нижнего пре-а регуляции для локального мозгового кровотока, который у кур няется 75,4*5,1, а у уток 59,5^6,4 мм рт.ст.

Табл.2. Мозговбй кровоток у бодрствующих позвоночных животных.

Виды . ; животных ! . Количество животных Общий Ш ! Локальный Mfí i i

• Лягушка j (Bana rläibuada) . •. 41 •24,8*4,1 25,4*3,8 ! i

Ящерица ! (Agama) * . 37 18,0*7,2 ' ; 20,0*1,8 i i

Черепаха j (Testudo horsfildi) < 32 17,0*1,3 • Б, 2*2,4 t ¡

TOJyÖb j (Columbia Iivia) 41 77,4*8,2 61,4*10,1 ¡

typa I- (Gallus domestica) 24 76,3*6,1 105,8*18,6 !

Утка ! (Anas platyrbynchos) ' - . 28 77,1*7,2 68,2*8,1 !

Крыса ! (Rattus rattua) ¡' 31 96,3*4,7 110,6*8,4 I

Кролик ! (Oryctolagus cuBiculus)! 40 62,3*9,3 .' 69,8*7,8 ! !

. НЬшка ! (.Felle catus) . ' ,43 91,0*3,8 90,0*12,3 j

- ■ -i TT 58.4*3.2 95,3*11,2 i

Нижний предел регуляции мозгового кровотока мы соотнесли о [етом исходного уровня САД, т. е. таким способом нам представляйся возможным оценить диапазон компенсаторных способностей ютемы мозгового кровообращения при падении САД. Оказалось, что голубой общий мозговой кровоток может не изменяться при снижем САД в среднем на ЮО,4*7,5 мм рг. ст., у уток - 71,5*8,7 мм ст., у кур - на 37^6, Г мм рг. ст.

Итак, в реакциях'сосудов на повышение или понижение САД мы щзлили несколько временных показателей - латонтный период, 1зу пассивного ответа, фазу активного восстановления кровотока общую продолжительность ауторегуляторной реакции. Все эти четы-I показателя относятся к динамическим характеристикам ауторегу-ции органного кровотока, которыми можно пользоваться для коли-гатвенной оценки сосудистых реакций,а также при сравнении эффектности функционирования ауторегуляторных механизмов в мозге 13личных животных или у одного животного при различных соотоя-1ях организма. При изучении ауторегуляторных реакций органных юудов такие характеристики в полном объеме не выделялись. В ;де исследований обращалось внимание лишь на латентные периоды ¡акций ( Балуева и др., ЗЭ89 ), время восстановления кровотока | исходного уровня (Зэликсон, 1973) или общую продолжительность акций. ¡Савдый из этил динамических показателей ха-

.ктеризуэт лишь какую-то одну сторону ауторегуляторной сосудис-й реакции, тогда как в комплексе они позволяют производить . ;енку эффективности ауторегуляторных механизмов в сосудистых ссейнах разных животных.'/ -

Сравнивая эти показатели в наших исследованиях, можно заклю-ть, что наиболее эффективно механизмы ауторегуляции мозгового овотока функционируют у голубей, затем у млекопитающих и птиц

( кур, уток ). Наименее оффективны эти механизмы у рептилий и совсем слабо выражены у лягушки.

Регулирование мозгового кровотока у позвоночных животных при изменениях газового оостава крови. Данный вид регулирован! внутричерепной -гемодинамики подразумевает усиление кровотока ] головном ыозге при уменьшении содержания кислорода и (или) увеличении содержания углекислого газа в крови: или же наоборот - ослабление кровотока в мозге, когда Г&ф и Р^СОгизменяни в противоположном направлении. Объектом такого регулирования является оптимальное содержание кислорода и углекислого газа ткани головного мозга, а исполнительным звеном - интенсивное мозгового кровотока,, зависящая как от минутного объёма крове ращения, так и от тонуса мозговых сосудов. Выявлена уникальнг устойчивость земноводных и пресмыкающихся к гипоксии и гиперкг нии. Показано, что при обычной температуре тела они могут,жии условиях полной аноксии десятки часов. Предполагается четыре возможных объяснения данного феномена: а) снабжение мозга кислородом поддерживается . увеличением кровотока: б) энзимы тканевой дыхательной цепи адаптированы к работе при очень низком напряжении кислорода: в) дешолнительное количеотг энергии обеспечивает анаэробный гликолиз или другие метаболиче кие пути: г) энергозатраты мозга черепахи понижаются при анокс

Функционирование трех последних механизмов показано во многих работах. Что касется роли мозгового кровотока, то нами экспериментально установлено, что изменения Ка.С0;р и РаО^ в' физиологических- пределах существенно не влияют на сердечный выброс и перфузионное давление. Следовательно, .отмеченные гемодинамические сдвиги обусловлены активными изменениями просвета мозговых сосудов. При анализе причин, вызывающих

такие реакции сосудов мозга, предполагается три возможных механизма:

1. Сосуды мозга активно изменяют свой просвет благодаря прямому действию СО2 к О2 на гладкие мышцы их стенок.

2. Активная вазодилатация мозговых сосудов обусловлена сдвигами рН межклеточной .среды, которые происходят в результате диффузии Сф из крови в экстрацеллюлярную жидкость при гипер-капнии или при накоплении кислых метаболитов анаэробного гликолиза в периваскулярном пространстве в случае гипоксии.

£ -Мозговые сосуды расширяются под действием нейрогенного механизма, который активируется при изменении РаСО^ или .

Результаты, полученные в исследовании, позволяют сделать заключение, что система мозгового.кровообращения у птиц обладает высокой реактивностью, которую можно объективно оценить по величинам изменения уровня локального кровотока и кровенаполнения сосудов мозга в ответ на дозированные изменения содержания кислорода или углекислого газа во вдыхаемом воздухе. Реактивность мозговых сосудов -не коррелирует со средним уровнем кровоснабжения мозга'в Покое, а, одним из механизмов, лежащих в ее основе, является, по-видимому, нейрогенный контур регуляции.

Полученный материал позволяет' заключить, что первичные ответы при гипоксии сходны, у рептилий, птиц и млекопитающих, и" заключаются в интенсификации гемоциркуляции в целом, и мозгового кровообращения, в частности.'При дальнейшем падении Р02 в артериальной крови.на первый, план выходят специфические молекулярные механизмы, обеспечивающие метаболическую компенсацию (Савина, 1995; Нокаска , 1985). Стратегия адаптации при этом направлена а уменьшение энергетических затрат, что ведет к снижению интвн-1ивности системной гемодинамики и мозгового кровообращения.

- 24_-_

ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЙ Основные тенденции развития системы мозгового кровообращения в процессе эволюции позвоночных. Выработка представлений об эволюции той или иной конкретной физиологической системы - задача весьма трудная и практически невыполнимая в каком-либо одном исследовании. Поэтому» рассуждения, которые будут представлены в настоящем разделе основании как на'собственном материале экспериментальных филогенетических исследований, так и на привлечении материалов о наиболее.близко сопряженных о мозговым кровообращением других функциональных систем. В этом плане первостепенное значение имеет ЦНС, поскольку сосудистая система головного мозга является'"обслуживающей системой", обеспечивающей деятельность головного мозга, его нейро-глиальных популяций. Особенности функционирования рассматриваемой системы определяет и центральная гемодинамика, поскольку изучаемая система является неотъемлемой частью 'замкнутой единой сердечнососудистой системы.

Тесная взаимосвязь развития системы мозгового кровообрацени с ЦНС и центральной гемодинамикой проявляется уже в ее структурной организации. Прежде всего речь идет о механической защите мозга и его сосудистой системы и надежности доставки крови к моз гу в самых разных условиях жизнедеятельности.

Отсюда - появление черепа и развитие двух пар артерий, пита цих мозг. Такая особенность реализовалась на самых ранних этапа? развития позвоночных, то есть уже на уровне амфибий. У рептилий этот структурный принцип оказался сформирован и сохраняется у всех последующих поколений позвоночных животных, хотя и происходит изменение роли тех или иных структур в кровоснабжении мозга, 1&к, у птиц хорошо развиты сонные артерии: в равной степени развитости находятся сонные и позвоночные артерии у рептилий, а у

млекопитающих в зависимости от особенностей экологии наблюдается иногда преобладание в развитии одной пары артерий над другой вплоть до полной редукции сонных артерий за счет позвоночных ар-торий. Это. связано с подвижностью животных в вертикальной плоскости. У тех животных, которым часто приходится поднимать и опускать голову, сонные артерии, как правило, редуцируются, -но образуется так называемая "чудесней сеть" (жвачные, копытные, некоторые представители позвоночных и водные млекопитающие). Это показывает, что

принцип заложенный на уровне амфибий - рептилий в зависимости от ь

экологии может редуцироваться.

:1а уровне организации артерий распределения наблкщается постоян- . :тво у всех видов исследованных животных. Основные ветви виллизи-¡ва круга сохраняются, всюду пресутствуют передние, средние и зад-ше мозговые артерии о их основными ветвями. Видимо, такая орга-мзация и предопределила возможность развития переднего мозга, [роисходит весьма интенсивно у амфибий , птиц до млекопитающих и ¡алее в ряду млекопитающих вплоть до человека. Принцип организации сохраняется у- позвоночных в виде макромодульной организации определеннымипетлями на коре и радиальными артериями. В роцеосе эволюции прежде всего меняется величина этих икромодульных комплексов. С ростом функциональной гетерогенности озга уменьшаются величины отдельных модулей, но общее чиоло увенчивается, равно как и число отходящих артерий (■ Мчедлишвили, Э85). Сюда же следует отнвоти особенности капиллярной сети моз-1: капилляры сравнительно,тоньше по сравнению о капиллярами дру-IX органов. Они окружены'жидкостными пространствами, специализи-5ванно ориентированными клеточными элементами, в первую очередь ~ ¡троцитами. Все это предопределяет весьма своеобразное поведение шроциркуляторной сети головного мозга» которое осуществляет функ-

ционирование гематоэнцефалического барьера.'

Мощная венозная система заложена токе на самом начальном уровне эволюции в виде венозных синусов и венозных стволов. Это диктовалось необходимостью обеспечения циркуляции в замкнутой коробке. С этих позиций формировались-и особенности биофизических механизмов, с помощью которых происходит утилизации энергии артериальной пульсации на отток венозной крови от черепа ( Москаленко и др., 1975 ).

Таким образом, эволюция структурной организации сосудистой системы головного мозга шла по пути создания надежной циркулйтор-ной системы, дающей возможность, поддержания необходимого мозговог кровотока через головной мозг и его адаптации к меняющимся условиям жизнедеятельности.

| Особенности структуры и функциональные задачи системы мозго вого кровообращения, направленные'на обеспечение физико-химическс го гомерстаза мозга, обусловили и особенности развития основных видов и механизмов регулирования церебрального кровотока. Движущими факторами их развития в процессе эволюции явились особенности структурно-функциональной организации ЦНС, которые потребовали сбалансированного учета доставки метаболитов к ткани мозга и удаления продуктов обмена, а также обеспечения'водного баланса ткани мозга. Если учесть, что в процессе эволюции, в связи с возрастанием интенсивности метаболических процессов произошел принципиальный переход от анаэробного энергетического обмена мозга к аэробному, го в этом случае постоянный приток.кислорода и метаболитов является критически важным для обеспечения деятель' ности головного мозга в постоянно меняющихся условиях внешней среды. . ••

Поддержание водного баланса ткани мозга не менее важно, чем

ее метаболическое обеспечение, поскольку наряду с метаболитами необходимо обеспечивать и постоянство физических параметров в системе микроциркуляции и межклеточной жидкости. Реализация этих

I

двух разных по природе задач одним исполнительным механизмом -т.е. с помощью изменения просвета сосудов - трудная, а порой и невыполнимая задача. Поэтому принцип регуляции в системе сводится не к строгому удерживанию на постоянном уровне одного показателя,

а в минимизации отклонений физического и химического показателей

\

состояния ткани мозга. Поддержание химического гомеостаза мозго-с

вой ткани■сопряжено в процессе эволюции ЦНС, о одной стороны, с ■быстро меняющимися локальными метаболическими потребностями, с ' другой -всегда интенсивным притоком питательных веществ к мозгу в целом. Для выполнения этих функциональных задач необходимо обеспечить бесперебойный поток крови к мозгу в целом, а именно иметь механизм, обеспечивающий независимость кровотока через мозг при изменениях системной гемодинамики. Это известный механизм- ауторе-гуляции, который появился ужа на ранних этапах эволюции позвоночных. Обращают на'себя внимание значения относительных пределов выраженности' феномена ауторегуляции. Здесь просматривается четко выраженная закономерность. Эти' пределы лревде всего свойственны всем обследованным нами животным. Важно, что наличие ауторегуляции обеспечивает не только условия потока крови, но и предохраняет мозг отнедостаточного или избыточного кровоснабиения. Это является весьма важным приобретением эволюции. Действительно, не будь этого механизма, любое повышение АД, например, при стрессах или физических нагрузках неизбежно влекло бы к увеличению мозгового кровотока. С точки зрения адекватности кровоснабжения мозга бто хорошо, но повышенный поток крови через мозг может привести к нарушению водного баланса, поскольку при втом повысится давление

г; ров и в зоне' обменных сосудов в мозгу, что приведет к нарушению равновесия Старлинга с преобладанием процесса фильтрации воды ш ое абсорбцией, а это приводит к отеку мозга. Поэтому для компенсации гемодинамических нагрузок и выработан защитный механизм . в виде ауторегуляций. Таким образом, аугорегуляция как вид регулирования, выработавшийся в процессе эволюции животного мира, направлен на выполнение нескольких функциональных задач: метаболического обеспечения головного мозга в целом (участок кривой ауторегуляции при давлениях крови ниже среднего давления), поддержание физического гомаостаза_ (от среднего давления и выше), стабилизация по венозному оттоку как для выполнения дренажной функции мозга, так и обеспечения давления в капиллярах.

Другой вид регулирования в системе мозгового крввообращенш связанный о постоянно меняющимися- метаболическими потребностями мозга, чрезвычайно важен для обеспечения, функциональной деятельности мозга как сложной динамической и гетерогенной системы с микромодульной нейрональной организацией. При рассмотрении этог< вида регулирования у разных видов позвоночных обращают на себя внимание такие характеристики как выраженность функциональной гиперемии и временные характеристики этого процесса. На основе полученных нами материалов можно говорить о двух тенденциях в развитии данного вида регулирования. Уже в состоянии покоя мозаичность кровоснабжения мозга постепенно уменьшается от млекопитающих к рептилиям и отсутствует у земноводных. Во-вторых, реакции гиперемии по абсолютным величинам более выражены у млекопитающих.

Временные характеристики процесса функциональной гиперимии значительно изменяются в процессе эволюции: уменьшается латентн период реакции.и время установления максимального' уровня крово-

\

эка ь очаге активации мозга. П{м этом а процеосо эволюции ноэ~ зночных сокращаются временные интервала, уаоличваотся сяоркпь загирования. При сопоставлении показателей функциональной ппшро-ш в мозгу амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих локазнт>;т, ю птицы занимает некоторое орзднвв положение: у них размахи ювотока мозга уже снижзны, но латентные периоды реакций е:це юояи. У млекопитающих происходит резкое сокращение времени 1агирования и латентного периода рекции функциональной гипо^мип. и млекопитающих характерна некоторая генирализованность реакций начале воздействия. Именно этот факт дает основание полагать, ■о здесь процесс регулирования основан не на одном виде ре гули-оания , а на'взаимодействии нескольких регуляторных контуров.

Третий ниц регулирования осноэан на бысокой чувствительности стемы мозгового кровообращения к изменениям газового состава ови. Данный вид регулирования весьма важен в условиях естест-нной жизнедеятельности организма, когда существенно меняется зовый состав крови. Он опредаляетЬя несколькими факторами: 1дим состоянием и активностью организма в целом, эффективности рдио-респираторной системы и чувствительности мозговых сосудов недостатку кислорода или избытку СОг. Сйевидно, что в процессе элюции значимыми являются все факторы, но для рассматриваемого ■фоса особое значение имеет третий из указанных.

В результате особенностей обмана ткани мозга, конечным простом которого является С02 , повышена чувстштельноть сосудис-1 системы мозга к этому фактору. Причина этому может быть та, ) 002 , являясь конечным продуктом метаболизма мозга, становится ¡бным параметром для слежения за состоянием энергетического ■аболизма в целом.

Совершенствование найродияамичваких процессов, нарастание

общего объема, нейронов ведет к возрастанию и критичности ткани мозга к нодостатку 02, что особенно ярко проявляется в эволюционом ряду на уровне млекопитающих, которые становятся весьма чувствительными к гипоксии. Вместе с том, убежденно можно сказать, что вти контуры находятся в постоянном динамическом взаимодействий и, очевидно, система регуляции мозгового кровообращения является, как и любая другая регулирующая система замкнутой, но не по каждому из названных регуляторных звеньев, а по их-взаимодействию, и, вероятно, в процессе эволюции принципы этого взаимодействия на оставались без изменения. Совершениствование нейрогенного механизма шло по путй вовлечения этого регуляторного эвена для обеспечения быстроты реакции рабочей гиперемии. Другое возможное объяснение короткого латентного периода этой реакции,, существо- ■ вавшее ранее, сводилось к действию местно выделяющихся метаболитов. Такая точка зрения тоже, в принципе, возможна, но, однако, факт медленной диффузии метаболитов все-таки является реальным препятствием для подобного объяснения. Совершенно очевидно также, что нейрогенный механизм определяет временные и качественные' характеристики ауторегуляции мозгового .кровотока, обеспечивая как метаболические потребности деятельности головного мозга, так и поддержание водного баланса ткани мозга. Участие нейрогенного механизма.несомненно в совершенствовании механизма гравитационной устойчивости системы мозгового кровообращения и реализации дренажной функции венозной аистами. Большую роль в этом, как и в целом в регуляции мозгового кровообращения, играют возможные , рефлексы с вен на артерпл головного мозга (Ткачвнко, 1984).

О прикладном значении результатов сравнительно-физиологических исследований мозгового кровообращения. Определение прикладной ■ значимости материалов сравнительно-физиологических, исследований

зегда связано с определенными трудностями, поскольку практичес-ие приложения теоретических направлений физиологии не всегда чешдны. В нашем случае полезно применить одно из направлений, редлокенных Л.А. Орбели в качестве метода эволюционной физиоло-ди - использование клинического опыта. Для системы мозгового ровообращения такой подход может оказаться весьма 'полезным, гатывая большой клинический опыт в области патофизиологии моз-эвого кровообращения. В этом плане представляют интерес- ряд эл^енных нами фактов.

Прежде всего, следует отметить четко выраженную в процессе золюции тенденцию к возрастанию скорости регуляторных процессов системе мозгового кровообращения. На основе принципа диасолюции юдуот ожидать обратного процесса при патологических поврездени-с механизма регуляции мозгового .кровообращения. Действительно, ¡кая закономерность имеет место в практике, В частности, при зу боком наркозе, угнетающем нейрогенное звено регуляции мозгово-> кровообращения, или травме возрастает латентный период и общая зо до лжи тельное? ь реакций (Москаленко и др., 1975;- Гайдар и др., Ш). Однако, не все факты являются очевидными. Например, на >рвнй взгляд непонятным с позиций сравнительной физиологии мозго->го кровообращения является факт падения чувствительности сосу->в мозга-к СОг при угнетении сознания - снижение цереброваску-[рной реактивности к СО^и, далее - появление инверсированной активности (Парфенов, 1988). ' • : -

Одно из возможных объяснений этих фактов может быть основано . том, что снижение реактивности к С02 при угнетении.сознания "последующим восстановлением связано с нарушением взаимодействия жду отдельными звеньями регуляции мозгового кровообращения. . ли это так, го выключение более высокоорганизованных звеньев

1

регуляции мозгового кровообращения в стадии запредельной комы должно привести к восстановлению регуляторных способностей системы мозгового кровообращения.' Из данных рассуждений следует ' весьма важный с прикладной точки зрения вывод о том, что при некоторых патологических состояниях нарушения в деятельности систе-' ш мозгового кровообращения могут сводиться к дискоординации отдельных регуляторных механизме):], в первую очередь, наиболее ■ -позднего приобретения эволюции - нейрогенного звена. Тогда эффективными могут оказаться меры, которые приводят к выключению этого вида регуляции, оправданность такой точки зрения подтверждается данными о благоприятном действии на функционирование системы мозгового кровообращения блокады шейных' симпатических нервных узлов: сюда откосятся данные о снятии спазма мозговых сосудов и вызванной ими мигрени с помощью электрической блокады шейного симпатического ганглия (Дженгнер, 1987). Подтверждением сказанноцу являются данни о восстановлении инверсированной цереброваскулярной реактивности после медикаментозной блокды звездчатого ганглия или после верхней перидуральной блокады ( Хилько и др., 1988). Следовательно, один .из путей восстановления деятельности ситека регуляции мозгового кровообращения основан на полном выключении из процесса регуляции высокоорганизованных регуляторных путей, деятельность которых нарушена в результате патологического процесса. Такой принцип коррекции деятельности механизма рэегуляции мозгового кровообращения становится, следовательно, понятным на основании сравнительно-физиологического анализа.

Еще одним примером практической значимости сравнительно-физиологического подхода к пониманию патогенеза нарушений мозгового кровообращения следует отнести феномен избыточной перфузии. Па первый взгляд, избыточная перфузия большого внимания не заслу-

гшЕает, поскольку мозговой кровоток, например, в травмированной области мозга увеличен. Опасность этого состояния можно понять лишь вспомнив, что в процессе эволюции выр!ботан специальный механизм, предохраняющий головной мозг от чрезмерного кровоснабжения при повышении общего артериального давления '- ауторе-гуляции. Именно нарушением этого механизма можно объяснить происхождение избыточной перфузии, а значимость его следует из анализа событий, которые происходят в зоне избыточной перфузии. Это^прозда всего рост гидратации ткани мозга, переходящей в отек.

В прикладном плане может представить интерес также анализ 'ряда механизмов, выработанных у некоторых видов позвоночных животных. Сюда относится механизм повышенной гравитационной устойчивости систем мозгового кровообращения у птиц, которые при виражах претерпевают заметные гравитационные нагрузки. Интересным • может явиться и анализ механизма защиты мозга у ныряющих млекопитающих и птиц. Здесь могут быть полезными не только пути объяс- . нения тех или иных ситуаций, возникающих в условиях клиники или при некоторых внешних воздействиях на организм, но и использование сравнительно-физиологического материала для выработки сйособов восстановления деятельности системы мозгового кровообращения.

Приведенные в настоящем разделе примеры указывают на возможные направления поиска клинических приложений материалов сравнительно-физиологического плана о функционировании системы мозгового кровообращения. Они, как было иллюстрировано, в одних случаях позволяют понять механизм тех, или иных растройств. системы мозгового кровообращения, а в других - указать на нестандартные пути коррекции нарушений системы мозгового кровообращения.

• Подводя итог изложенного материала можно сделать заключение з том, что в процессе эволюции основная тенденция развития системы

кровоснабжения головного мозга заключалась в ее функциональном отделении от сердечно-сосудистой системы, частью которой она пра тически являлась и продолжает.являться, и приближении ее структурно-функциональной организации к'ЦИС. Вместе с тем в процессе зволюции шло определенное совершенствование биофизической с'тру туры системы мозгового кровообращения, которое сводилась, с одной стороны, к выработке механической защиты головного мозга и механизмов циркуляторного обеспечения деятельности головного мозга. Это выразилось, например, в. возникновении механизма утилизации энергии деятельности сердца (использование энергии пульсовых колебаний' давления крови на вено'зный отток от черепа) и в образовании системы ликвородинамики,. которая в свою очередь, обеспечивала бы возможность объемных изменений в.сосдоистой системе головного мозга, а следовательно, и вазомоторных реакций. В результате, в процессе эволюции на самых ранних ее этапах установились три вида регуляторных процессов - ауторегуляция,. обеспечение соответствия функция-метаболизм-кровоток и регулиро вание мозгового кровотока при изменениях газового состава крови. Их деятельность основана на четырех видах регуляторах звеньев, находящихся в постоянном взаимодействии, и наиболее полно пред-ставленых у высших животных и человека.

Представленные выше рассуждения носят, безусловно, лишь пре, положительный характер. Некоторые из высказанных выше мыслей пок экспериментально недостаточно обоснованы и базируются лишь на ко венных данных, однако, мы высказали их для того, чтобы показать, что эволюционная физиология мозгового кровообращения, как и соот ветствующий раздел сердечно-сосудистой системы, находятся в настоящее время, в процессе разработки. Вместе с тем, проведенные исследования позволяют сделать следующие вывода.

ВЫВОДЫ:

Структурная организация мозгового кровообращения сформировала^ ' ранних этапах эволюции позвоночных и в таких основных пригли-х, как замкнутый Виллизиев круг, две пары сонных и позвоночных тэрий, разположение распределительных передней, средней и задней эговьк артерий, модульный принцип организации микрюциркулятор-й сети представлена уже у низших позвоночных. Отдельные вариации строении сосудистой системы мозга у разных представителей мле->питаюцих непринципиальны и связаны, скорее всего, с особенностяш! : экологии.

Абсолютные величины суммарного и локального мозгового кровотока врастают в ряду позвоночных, составляя у амфибий от 5 до 16, у ¡птилий от 8 до 25, у птиц от 15 до 100, у млекопитающих, от 18 до )0 мл/ЮОг/мин. Внутривидовые различия величин мозгового крюво-жа у рептилий, птиц и млекопитающих определяются в основном ин-шеивноегью окислительного метаболизма и плотностью нервных клен в головном мозге;

, Средний уровень Ро2в ткани головного мозга по сравнению с ззговым кровотоком значительно меньше варьирует у разных пред-гавителей позвоночных в среднем от 20 мы.рт.'ог. у амфибий до 30

рт.ст. у .млекопитающих - свидетельствуя тем самым о жестком эгулировании данного показателя.

. Уровень кровотока и в отдельных структурах мозга рептилий, гиц и млекопитающих непостоянен во времени, он характеризуется тонтанными колебаниями, которые отражают особенности метаболи-

чэских процессов в мозгу и деятельность системы регуляции локального кровотока. Хлебания кровотока и Ро^ у разных преде тавителе{ позвоночных животных характеризуются определенным спектром частот расширяющимся в процессе эволюции.

5. Основные виды регулирования мозгового кровотока, а именно, сохранение относительного постоянства внутричерепной гемодинамик; при сдвигах артериального и венозного давлений, обеспечение адекватного кровоснабжения мозга при изменениях его функционально-метаболической активности и регуляция церебрального кровотока прь изменениях газового состава притекающей крови проявляются в незнс читальной степени у амфибий, но уже хорошо сформированы у регтш и наиболее выряжены у птиц и млекопитающих. Амплитудные и временные характеристики регуляторных реакций существенно отличаются у

. разных видов позвоночных животных.

6. Пределы ауторагуляции мозгового кровообращения, в частности нижняя и верхняя границы относительных изменений артериального •давления, при которых сохраняется постоянство кровотока, примерно одинаковы у всех видов исследуемых позвоночных животных, независимо от исходных величин системного артериального давления. Совер иенствованиэ процесса ауторегуляции в ряду позвоночных животных осуществляется по пути улучшения качества регулирования и сокращения временных характеристик' регуляторных реакций.

7. Реакция функциональной гиперемии в виде ловышения локального мозгового кровотока в ответ на активацию нейронов но проявляется у амфибий, тогда как у рептилий она характеризуется количественно большими предела-« изменений кровотока, чем у выешх млекопитающи

ряду позвоночных тавотных от низших к высшим заметно изменяются емешше характеристики реакций гиперемии: сокращается латонтный риод, увеличивается скорость реакций и оущзствонно уменьшаются зыеры очагов гиперемии в корковых структурах головного мозга и увеличении ое функциональной активности.

Реакции мозговых сосудов в ответ на респираторную гипоксию или перкалнию наблюдаются у всех видов позвоночных животных, но с зной степенью выраженности. Наименьшая чувствительность сосудов зга к недостатку кислорода или избытку С02 имеет место у живот-х способных к длительной задержке дыхания.

В основу всех видов регулирования кровоснабжения головного зга при разных жизненных ситуациях положен комплекс физиологи-зких механизмов, состоящий из четырех регуляторных звеньев: огенного, метаболически-гуморального и нейрогенного. Полученные гериалы показывают, что у низших позвоночных ведущую роль играет огешшй механизм регуляции, а у млекопитающих все большую роль ^обретают метаболическое и нейроганное звенья регуляции мозго-го кровообращения.

, Основная тенденция' в развитии сосудистой системы головного зга в процессе эволюции - ее все более выраженное функциональ-з обособление от центральной гемодинамики и приспособление к збенностям структурной и функциональной организации головного зга, а также к специфике пространственно-временного функцисни-зания нойродинаайческих процессов.

СПИСО:{ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Москаленко D.E., Демченко И.Т., Кривченко А.И., Федулова И.

Некоторые особенности динамики- местного мозгового кровот< ка. - Труды I Всес. Съезда нейрохирургов, Москва, 1971, '

2. Кривченко А.И. Датчик для регистрации Рсо2 в движущейся кр

жидкости, газе. - Авт. свидетельство nN3354lO, 1971 г.

3. Сривченко А.И., Демченко И.Т. Датчик для регистрации динам

Рсо в функционирующих отделах мозга"животных. - Авт. ев детельет-£Ю н 306417, 3S72.r.

4. Москаленко D.E., Кривченко А.И., Демченко И. Т. Особенности ' местных сосудистых реакций бодрствующего мозга. - Физиол

1урн. СССР,- 1971 г., 152,7. ■ " '

5. Кравченко А.И- Автореферат диссертации "Непрерывная,

венная регистрация Рсо2 в биологических средах и газх". г.Лешиграц, 1372 г. Москаленко А.И., фиоченко А.И., Демченко И.Т., Дерий А.Н. Корреляция кровотока, биоэлектрической активности и покс телей метаболизма в нервной ткани. - Труды III Симпозцу»

г.Тбилиси 1974 г. ___

7. Moskalenko JvuE. et.al., KrlTchenlco A.I. Dynamic a oontro: oecbanlsoma in maitenaace of regional Cerebral Blood Fl . USA. J. 3trooe, vol. 5.* (& 1974 . 3. :Сривченко А.И. Соотношение между Ро2 и Рсо2 при щпёркапн в ткани мозга бодрствующих животных. - Материалы молод. ИЭФиБ, 1973 г.

9. Сривчен=со-А.И. Устройство для измерения напряжения углеки газа в биологических средах. - Авт. свидетельство к Я70

тэто г. •

Кравченко А.И. Об измерении Рсо2 в биологических средах. -Материалы ХХ1У науч.-техн.нонф.: Электроника в биологии, г.Ленинград, 1969 г. Кравченко А,И. Устройство для динамической регистрации парциального давления (Юг в биооредах и газах. - Материалы конференции: Приборы и методы в физиолгических экспериментах, г.Ленинград, 1968 г. • Кривченко А.И., Датчики проточного типа для регистрации,Peo2

Э биологических средах. - Труды Всез. Семинара: Развитие с физиолог, приборостроения, г.Москва, 1970 г. Москаленко D.S., Кривчвнно А.И.,. Буров C.B., Дорий А.Н.' 0 возможной структурю-функционалыюй организации системы регуляции местного мозгового кровотока.' - Фиаиол. »урн. СССР, 1975 г.,. 61, 1486-1492. Москаленко Ю.Е., Кравченко А.И. Оаобанности динамики местного мозгового кровотока и его регуляции. - Физиол. журн. 03СР, Ю, 1975 г.

Москаленко Ю,Е,, ¡{ривченко А. И, Методические аспекты изучения сосудистых механизмов мозга. - В кн.: Методы исследования кровообращения/Л. : Наука, 1975 г. Москаленко D.E., фивчеико А.И; Монография: Внутричерепная

гемодинамика, - «зц. Наука, 1975 г. Hoakalenko Ju.E., Krivchenlco A.I., Buror 3.V. Зоав charaoteria

tica of control processes ill local brain blood flow. -• In »'Brain Blood Supply. Ed. by Mchedlishvily et. al.,

Budapest, 1977, 41-50. Demchenko I.T., Moakalenko Ju.E.', Krivchenko A.I. Hegulation of cerebral circulation. - IV th Simp. Oircul. Budapest, 1978.

ГЭ. Moekalenko Ju.E., Krirchenko A.I., Derachenko I.T.,

Weinstein G.B., KislJalcoT Ju.Ja. Biophysio aepects of cerebral oixculatton. - Pergamon Press, London, 1980.

20. ^ривченко А.й., Павлов H.A. Об ауторегуляции мозгового кро

вото-са у амфибий. - Труды II конф. молод, ученых, Лаяинг 1990 г.

21. Павлов H.A., Кравченко-А.И. Материалы к сравнительной физи

логии мозгового кровообращения. - У1 Всесоюзн. совещ. по экологич. физиолог., Сыктывкар, 1982 г.

22. Москаленко D.E., Кривченко А.И., Демченко И.Т., Ирилханов !

ГЬвлов Н. А. Участие симпатической нервной системы в регу, ции мозгового Кровообращения. - Всесоюзн. совещ., Ереван 1982 г. '

23. Кравченко А.И., Павлов H.A. Некоторые особенности ауторегу.

ции мозгового кровотока у птиц. -УД1 Совещ. по эвол. ф1 зиол., Ленинград, 1982 г.

24. Москаленко Ю.Е., Кравченко А.И. Сравнительно-физиологичесга

аспекты из.учения механизмов регуляции внутричерепного кр( вообращения. - УГП Совещ. по эвол. физиол. .Ленинград, I9J

25. Гардовска Д.Х. О путях сравнительно-физиологического изучэ!

внутричерепной гемодинамики. - Сб. "Проблемы физиолог, kj • вообращ.", Оренбург - Ленинград, 1982 г. 35. Демченко И. Г., Кривченко А.И., Москаленко Ю.Е, 0 гетерогенности изменений органного и локального кровотока при эког риментальной гипоксии. - Фрунзе Илим, 1982 г. •

27. Кривченко А.И., Мозговой кровоток у голубей при изменениях

сизтэмного артериального давления. 7 Нурн. эвол.биох. физиол. - Т.-24. - 4. - с. 112-118.

28. Кравченко А.И., Павлов H.A. Влияние оотрой артериальной гем

рагии на.мозговой кровоток у птиц. - (Лат. фнзиологич. съезда. Баку, 1983 г.

Кравченко А. И., Исабекоаа С. Б., .Сарягина'Н.М., Павлов H.A., Загваздин Ю.С. Некоторые особенности ауторвгуляции и функциональной гиперемии головного мозга у представителей позвоночных. - Материалы I Всес. конф., Ереван, 1984 г., с. 87-88.

Кривченко А.И., ЭЬГваздин Ю.С.., Заяц Н.Д. Влияние экспериментальной гипоксии на кровоток и уровень напряжения кислорода в головном мозгу рептилий. - .Материалы 3-го Всесоюзн. симп.,

1 Фрунзе, ГЭ85 г., с.52-53.

фивченно А.И., Исабекова С.Б., 1Сарягина Н.М., ЗЬгваздин Ю.С. Динамика кровотока и напряжения кислорода в мозге череп,ахи при локальном нагреве головы. - Иурн. эвол. биох. и фнзиол,-Т.24, - I,- с .III-114.

кривченко А.И., Загваздин Ю.С., Копытова 3.3. Кислородное обеспечение головного мозга рептилий. - 'Матер. Ц Всесоюзн. конф., Тбилиси, 1983 г., с.71.

Сривченко А.И., Корнелии И. К., Ирипханов Б.В. Летод оценки динамических характеристик ауторвгуляции органного кровотока. - Физ. жур1. СССР, К86 г.,-Т.72,- 12,-с. Ш90-Б93.

5екетов А.И.,■ Вайнштейн Г.В., 'фивченко А.И. и др., отв.ре-дакт. Москаленко. Ю. К. Унификация исследований мозгового кровообраданш(Мвтодич.рекоменд.).- Л.Наука, 1983 г.

1авлов H.A., Кривченко Ai И. Сравнительный анализ интенсивности мозгового кровотока у бодрствующих и нарсотизирован-них птиц. - Журн. ввол. биох. физиол., 1989 г., Т.Х1,- б , с. 122.-129.

1ривченко А.И., Павлов H.A. Структурно-функциональная орга низация системы мозгового кровообращения у птиц, /•''физиол. журн. СССР, Г9ЧЗ г., Т.75, И,

морищеш-ш у птиц, и

Г, с. / ]}4СС Г_

а