Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Возрастные особенности почечного резерва у млекопитающих

ВАК РФ 03.00.08, Зоология

Автореферат диссертации по теме "Возрастные особенности почечного резерва у млекопитающих"

«■5

На правах рукописи

ШКУЛЁВ Виктор Владимирович

ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЧЕЧНОГО РЕЗЕРВА У МЛЕКОПИТАЮЩИХ

03. 00. 08 - Зоология 03. 00.13 - Физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Петрозаводск 1997

Работа выполнена в барофизиологической лаборатории Карельского государственного педагогического университета на кафедре анатомии физиологии и гигиены человека в соответствии с планом научного совета РАН по комплексным проблемам физиологии человека и животных

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор А. И. Горанский

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАЕН Ю.В. Лупандин; доктор биологических наук, профессор П.И. Данилов

Ведущее научно-исследовательское учреждение:

лаборатория экологической физиологии Института биологии Карельского научного центра РАН

Защита состоится 27 ноября 1997 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета К 063.95.02 по защите при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185640, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Петрозаводского государственного университета.

Автореферат разослан 23 октября 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Изучение функциональных систем организма в возрастном аспекте, и в особенности на этапе геронтогенеза, является одной из наиболее широко обсуждаемых в настоящее время проблем биологии, физиологии и медицины. Однако наиболее перспективно изучение возрастных особенностей функционирования частей этих систем посредством воздействия на их резервы. Так, например, почка как одна из частей функциональной системы водно-солевого обмена обеспечивает поддержание основных констант внутренней среды у животных и человека на отдельных этапах онтогенеза (Лихницкая, 1960; Давыдовский, 1966; Айзман Р.И., 1983; Бабарыкин, Иванова JI.H., Наточин с соавт., 1993 и др.), модулируя использование своего резерва.

Под резервом подразумевается запас веществ или сил, которые тем или иным способом сберегаются организмом от их расходования до момента, когда они будут необходимы и могут быть использованы добавочно. Возрастание диуреза, в частности после водной нагрузки, осуществляется благодаря включению почечного резерва (Михайлов, 1914; Гинецинский, 1963; Василенко, 1967).

В первой четверти нашего столетия М.И. Вихерт (1922) писал, что необходимы функциональные пробы, которые бы давали понятие о действительной работе почек и могли бы определить резервную силу почек. Позднее понятие о почечном резерве применяли Ellis (1933), Лиознер, Фарутина (1963), Горанский (1976), Великанова (1989); Шестакова с соавторами (1991) и другие. Однако работы в этом направлении обходят вниманием изучение функционирования старых почек при активизации их резерва.

Резекция почки при лечении ряда почечных заболеваний или ее удаление, а также трансплантация почек приводят к изменению резерва в почке. Изучению компенсаторных возможностей оставшейся после односторонней нефрэктомии почки у взрослых животных и человека посвящено большое число исследований (Миловидов, 1939; Дроздовский, Одинокова, 1974; Javier et. al., 1990 и др.). Однако и в этих работах функционирование почек не подвергалось анализу с точки зрения активизации почечного резерва в возрастном аспекте, особенно на последнем этапе онтогенеза, т.е. в старости.

Анемическая гипоксия после кровопотери или в послеоперационном периоде (Неговский, 1983), а также гипоксия, вызванная низким парциальным давлением кислорода в дыхательной среде,

влияет на организм и, в частности, на функции почек (Григорьев, Козыревская, Наточин с соавт., 1976; Айдаралиев, Максимов, 1987). И, соответственно, на возможность реализовывать почечный резерв. Однако работы и в этих направлениях обходят вниманием изучение функционирования почек при активизации их резерва в возрастном аспекте.

В свое время С.С. Шварц подчеркнул тот парадокс, что "законы онтогенеза познаны в меньшей степени, чем законы филогенеза" (Шварц, 1980). Всеми этими обстоятельствами и определялась актуальность предпринятого нами исследования.

Цель исследования: изучить возрастные особенности функций почек при активизации их резерва путем однократной водной нагрузки, а также процессов, реализующих эти функции у млекопитающих на примере взрослых и старых крыс.

Для выполнения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1) разработать комплексную методику исследования функционирования почек при задействовании их резерва у взрослых и старых крыс;

2) разработать способ представления данных, отображающий возрастные особенности работы почек;

3) изучить возрастные особенности функционирования интактных почек;

4) изучить возрастные особенности функционирования оставшихся после односторонней нефрэктомии гипертрофированных почек;

5) изучить возрастные особенности функционирования оставшихся после односторонней нефрэктомии гипертрофированных почек в условиях острой гипоксической гипоксии.

Научная новизна результатов исследования.

1. В длительном эксперименте впервые исследованы функции почек у одних и тех же взрослых и старых крыс до и после односторонней нефрэктомии. Функции почек исследованы в условиях однократной водной нагрузки.

2. К нефрэктомированным крысам двух возрастных групп в дополнение к водной нагрузке впервые применялось воздействие барокамерной гипоксией.

3. Впервые синхронно изучены особенности выведения избытка воды и сопровождающие ее функции осмо- ионорегуляции и

' азотовыделения, а также процессы, реализующие эти функции в вышеуказанных условиях.

4. Впервые установлено, что выведение излишков воды старой почкой в условиях задействования ее резерва путем однократной водной нагрузки в отличие от взрослой опосредуется повышением экскреции ионов калия.

На защиту выносятся следующие положения:

1) у интактных старых животных водовыделительная функция количественно и качественно отличается сопровождающими ее осмо-и ионорегуляцией и азотовыделением, а также состоянием обеспечивающих их процессов по сравнению со взрослыми интактпыми крысами;

2) почка с модифицированным резервом (после односторонней нефрэктомии) демонстрирует усиление возрастных сдвигов, наметившихся в интактных почках, при реализации функций в условиях задействования резерва;

3) воздействие барокамерной гипоксией сохраняет направления возрастных сдвигов в функционировании гипертрофированных почек, появившиеся при нормальном атмосферном давлении.

Научно-практическое значение исследования. В настоящей работе представлены данные, дающие количественную и качественную характеристику функционирования почек in vivo у взрослых и старых крыс под воздействием однократной водной нагрузки. Для чего были изучены функции почек и процессы, реализующие эти функции у интактных и мононефрэктомированных животных в нормальных атмосферных условиях и у мононефрэктомированных крыс в условиях гипоксической гипоксии.

В связи с этим результаты эксперимента предназначены для использования в деятельности научных учреждений, занимающихся проблемами водно-солевого обмена; для обоснования эбщебиологических и частных подходов в онтогенетическом аспекте; з исследовательской работе учреждений физиологического, медицинского, геронтологического, гериатрического и реабилитационного профиля; при решении практических и теоретических задач освоения территорий и при изучении экологии :ред обитания, отличающихся составом и давлением атмосферы.

Данные работы представляют также существенный интерес и для [екционных курсов в высших учебных заведениях в разделе )изиологии почки, возрастной и экологической физиологии.

Реализация и апробация работы. Результаты проведенных ис-ледований были доложены и обсуждены на: Всесоюзной конфе-енции "Стресс и иммунитет" (Ростов-на-Дону, 1989), съезде па-

тофизиологов Западной Сибири (Новокузнецк, 1990), ПГ съезде физиологов Уральского региона (Свердловск, 1990), III Всероссийской научной конференции "Фармакология почек" (Барнаул, 1990) Международном учредительном конгрессе по патофизиологи* (Москва, 1991), II Всесоюзной конференции по фармакологи* гипоксических состояний (Гродно, 1991), тематической научно-практической конференции СНГ (Ильичевск, 1992), VII Всероссийском симпозиуме "Эколого-физиологические проблемы адаптации" (Москва, 1994), на III Всероссийском съезде физиолога! (Москва, 1994), II сессии Научного совета РАН по физиологический наукам (Петрозаводск, 1994), заседании Санкт-Петербургского городского научно-медицинского общества геронтологов и гериатро! (Санкт-Петербург, 1996) а также на внутривузовских научны? конференциях КГПИ в Петрозаводске в 1989 - 1997 гг. и на засе даниях кафедры анатомии, физиологии и гигиены Карельскогс государственного педагогического университета.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 12( страницах машинописного текста, состоит из введения, шести глав i выводов. Работа содержит 27 таблиц и 16 рисунков. Указател! литературы включает 208 работ, из которых 114 отечественные и 94 -иностранные.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основные методы исследования. В качестве экспериментальной материала использовались беспородные крысы вида Epimus norvegicu; альбиносы, самки. Всего 60 особей в возрасте свыше 270 дне{ (взрослые) и 60 особей в возрасте свыше 690 дней (старые). В каждо{ возрастной группе были поставлены две серии опытов: 1) изученш функционального состояния почек у интактных животных, 2 изучение функционального состояния почки у животных < модифицированным почечным резервом (одностороння; нефрэктомия).

В первой серии опытов крысы исследовались в один этап: сбо{ мочи и забор крови после функциональной пробы с водной нагрузкой Во второй серии к указанному этапу добавился ещё один - этап сбор; мочи и забора крови после функциональной пробы с водно! нагрузкой, сопровождаемой острой барокамерной гипоксией. Второ! этап проводился через два дня после первого. Каждая серю исследований осуществлялась через две недели.

В соответствии с поставленными задачами в данной работе в озрастном аспекте анализируются показатели, полученные у ин-актных крыс двух возрастаых групп и у тех же животных после |Дносторонней нефрэктомии в отдаленном послеоперационном [ериоде (т.е. через полтора месяца после операции) в нормальных тмосферных условиях и в условиях гипоксической гипоксии.

В период эксперимента животные находились на стандартном [ищевом и водном режиме. Между опытами они содержались в общей летке. Доступ к воде был свободный, кормление производилось один аз в сутки. Животные подвергались операции после привыкания к бстановке эксперимента и после установления исходного состояния оказателей крови и мочи, уровня мочеотделения и характера реакций а различные экспериментальные воздействия.

Стимуляция включения почечного резерва осуществлялась дачей днократной водной нагрузки, составляющей 2,5% от массы тела сивотного.

Удаление левой почки осуществлялось по С. П. Федорову.

Моделирование гипоксических состояний заключалось в симу-яции "высотных подъемов" после дачи указанного количества воды в арокамере типа ПБК-50 до уровня, эквивалентного "высоте" 5000 м, а котором животные находились в течение трех часов.

Методы оценки парциальных функций почек строились на ринципе очищения (КеЬЬегц, 1926), базирующемся на геморенальных робах (т.е. на определении концентрации изучаемых веществ в крови моче) и величинах диуреза.

Забор крови производился из хвоста.

Моча собиралась однократно, в обменных клетках (Берхин, [ванов, 1972), в течение трехчасового периода сбора после водной агрузки и после предъявления водной нагрузки и гипоксии.

Оценка водовыделительной, осморегулирующей, ионорегули-утощей и азотовыделительной функций почек осуществлялась по бщепринятым комплексам показателей (Наточин, 1974; Шюк, 1975; Иванов, Погорелюк, 1990), вычисленным на 100 г массы тела.

Для количественной оценки экспериментальных данных были :пользованы методы статистики. Поскольку, в связи с задачами ^следования, основной интерес представляли не абсолютные фактеристики функций почек, а характер сдвигов функций, шзанный с возрастом, анализу в основном подвергались показатели ;личин старых животных относительно уровня взрослых крыс, сраженные в процентах.

В таблице 1 представлены только значения показателей стары животных в процентах от уровня показателей взрослых животны> полученные в одинаковых условиях исследования. Сдвиги при р < О, мы определяли как тенденции, о чем оговорено в тексте, при р < 0,05 как достоверные, о чем указано в таблице и рисунке.

Результаты исследований.

1. Возрастные особенности функций почек у животных с ш тактньш почечным резервом. Водовыделительная функция почеi Возрастные изменения водовыделительной функции почек у стары интактных животных представлены в таблице 1 (1). Знамени показателей состояния водовыделения у старых интактных животны несколько отличались от значений взрослых. Однако эти различи достоверных уровней значимости не достигали.

Осморегулирующая функция почек. Значения показателей осмс регуляции у старых интактных животных (см. табл. 1(1)) достоверн значимо не отличались от значений взрослых. Однако у стары животных наблюдалось некоторое повышение экскреции осмотическ активных веществ (E0sm), что и отобразилось в выраженном, но н достоверном росте их концентрации в моче (U0sm).

Ионорегулирующая функция почек. Ионы натрия. Состояни натрийуретической функции почек у интактных старых животных (cn табл. 1 (1)) не отражало достоверных сдвигов в деятельност клубочков (FNa) и канальцев (RNa) в транспорте ионов натрия (Na+) интактных почках старых крыс по сравнению с таковыми почкам взрослых крыс. Однако взаимодействие между ними смещалось сторону вклада канальцев, что выразилось в тенденции к рост относительной реабсорбции (%RNa). Натрий-калиевый коэффициек мочи (Na/Kur) у старых крыс был хотя и не достоверно, но ниже, чт могло отражать падение вклада Na+ в осмолярность мочи п сравнению с ионами калия у старых крыс от уровня взрослых.

Ионы калия. Как следует из данных, представленных в таблице (1), возраст являлся фактором, определившим недостоверный рос экскреции (Ек) ионов калия (К+). Рассмотренный рост экскреции К наблюдался за счет недостоверного же, но выраженного рост секреции (TdK) и эффективной секреции (ETdK) ионов калия, ка слагаемых осморегуляции в условиях водной нагрузки.

Азотовыделителъная функция почек. Как следует из данны эксперимента (см. табл. 1 (1)), азотовыделительная функци интактных почек не претерпевала существенных возрастны изменений. Однако концентрация мочевины в крови (PUr) стары

животных характеризовалась более низким уровнем, чем у взрослых крыс и имела недостоверно значимое падение концентрации в моче

(Uür).

Таким образом, анализ данных показывает, что почки старых животных обеспечивали примерно равный со взрослыми крысами диурез и экскрецию осмотически свободной воды на фоне намечающегося своеобразия осморегуляции. Это своеобразие выразилось в том, что некоторый рост экскреции осмотически активных веществ определялся, хотя и недостоверным, но выраженным повышением экскреции ионов калия за счет их секреции. При этом осмотическое давление в моче старых крыс сопровождалось некоторым падением Na/K в их моче от уровня взрослых животных, характеризуя больший вклад ионов калия. То есть выведение лишней воды интактными почками старых крыс опосредовалось калиевой составляющей осмотически активных веществ. Плазма старых животных характеризовалась более низким уровнем концентрации мочевины относительно этого показателя у взрослых животных.

2. Возрастные особенности функций почек у животных с модифицированным почечным резервом. Водовыделительная функция почек. Водовыделительная функция почек у нефрэктомированных старых животных после однократной водной нагрузки (см. табл. 1 (2)) характеризовалась ростом значений показателей диуреза (V) и процента выведенной водной нагрузки (% в.в.н.) у старых крыс относительно уровня взрослых животных. Однако экскреция осмотически свободной воды (Сн2о) не увеличивалась.

Осморегупирующая функция почек. Единственная почка старых животных в сравнении с таковой взрослых крыс (см. табл. 1 (2)) осуществляла осморегуляцию за счет тенденции к повышению очищения плазмы от осмотически активных веществ (C0sm) и некоторого роста их экскреции (Eosm). В результате этого у старых животных концентрация осмотически активных веществ в крови была ниже и несколько увеличивалась в моче.

Ионорегулирующая функция почек. Ионы натрия. Данные в опытах на взрослых и старых животных с одной гипертрофированной почкой показали (см. табл. 1 (2)), что выведение избытка воды старой почкой сопровождается некоторым снижением очищения плазмы (CNa) от Na+ и ростом относительной реабсорбции этих ионов (%RNa). Отношение ионов натрия к ионам калия в плазме (Na/Kpi) старых крыс увеличивалось от уровня взрослых крыс, демонстрируя значительное смещение в пользу Na+ и соответственно падение вклада К+ в

осмолярность плазмы. И, напротив, натрий-калиевый коэффициент мочи (Ыа/Киг) у старых крыс был ниже, что отражало снижение вклада в создание осмолярности мочи над К+. При этом в моче старых крыс концентрация ионов натрия (и№) была ниже, чем у взрослых.

Таблица 1

Показатели функционирования почек старых животных в

процентах от уровня взрослых животных, принятого за 100%

Интактные (1) Нефрэктоми-рованные (2) Нефрэктомирован-ные в условиях гипоксии (3)

Водовыделительная функция

V 107,6 117,7* 114,6

% в.в.н. 102,0 105,9 * 104,6*

Ссг 114,9 109,6 114,2

ан,о 115,3 109,1 114,2

%к Н20 100,6 101,1 99,7

^ Н20 91,3 92,5 92,9

Осморегулирующая функция

Р Оят 99,1 ■ 98,6* 98,4 *

и Озт .118,6 111,9 106,8

и/Розт 119,4 113,8 108,7 ! '

С Озт 134,8 126,4 124, Г

Е Охт 134,1 124,2 122,3

Р Озт 114,0 114,1 . 112,1

113,7 113,6 111,7

%К (^т 100,0 100,9 99,0

Ионы калия. Как следует из материалов, изложенных в отношении ионов калия (см. табл. 1 (2)), у старых животных в условиях водной нагрузки заметно менялось состояние выведения одного из осмотических компонентов - иона калия, которое выражалось в увеличении экскреции этого иона (Ек) на фоне возрастания клиренса (Ск). Рост экскреции опосредовался секрецией (Так) и эффективной дистальной секреции (ЕТ^) ионов калия в канальцах. Что привело к снижению концентрации К+ в плазме (Рк) старых животных по сравнению со взрослыми в условиях данного эксперимента.

Продолжение табл. 1

Интактные 11) Нефрэктоми-рованные ... _ (2) ________ Нефрэктомированные в условиях гипоксии (3)

Ионорегулирующая функция

Ы?.+ К+ К" IV

Р 101,1 99,0 100,5 89,7* 100,5 90,3 *

и 83,7 113,7 75,9* 115,2 84,5 124,0 4

и/р 82.2 122,4 75,5* 128,5 * 84,0 138,0 '

С 81,8 128,3 85,9 156,8 * 95,1 144,4 *

Е 83,2 127,5 86,3 140,0 * 95,7 129,6*

Р 116,7 113,9 110,3 117,5 115,2 103,6

Я 116,9 113,0 110,6 112,0 115,5 95,5

%я 100,2 98,8 100,3 98,1 100,1 88,7 *

тЛ 148,3 164,4* 138,1 *

ЕТ"К 146,9 183,9* 154,! *

Ка/Кр| 102,4 112,0* 111,1 *

Ка/К иг 69,3 57,5* 65,2 4

Азотовыделительная функция

Риг 87,6* 82,3 * 79,3 *

ииг 77,6 81,5 * 78,3 *

и/Р иг 87,8 99,0 99,1

Сиг 100,1 116,2 104,4

Е иг 88,8 94,3 85,3 *

Р№ 101,0 89,6 95,2

К- иг 99,8 86,7 104,1

%Яиг 106,8 113,6 103,3

Сиг/Ссг 80,7 88,1 96,7

Примечание: в таблице 1 и на рисунке 1 звездочкой (*) отмечено р 2 0,05.

Азотовыделителъная функция почек. Как следует из представленных данных (см. табл. 1 (2)), у старых животных наблюдался некоторый рост очищения плазмы от мочевины (Сцг) при реализации азотоурегической функции гипертрофированными почками в условиях выведении излишков воды от уровня взрослых крыс. Содержание мочевины в крови (Ру.) и моче (ииг) старых животных характеризовалось более низким уровнем соответствующих показателей, чем у взрослых крыс.

Таким образом, старые животные, имеющие почки с модифицированным резервом демонстрировали более высокий диурез

и процент выведенной водной нагрузки при отсутствии роста экскреции осмотически свободной воды. Некоторый рост клиренса осмотически активных веществ происходил за счет роста клиренса ионов калия, так же, как и увеличение экскреции осмотически активных веществ определялось ростом экскреции ионов калия.

У старых животных падение содержания осмотически активных веществ в крови наблюдалось на фоне сниженных концентраций ионов калия м мочевины и характеризовалось ростом Ыа/К в плазме. В моче наблюдалось падение концентрации ионов натрия и мочевины при росте концентрации ионов калия. В результате На/К в моче снижался. То есть выведение излишка соды, задействующего резерв гипертрофированных старых почек, так же как и интактных, сопровождается калиевой составляющей осмотического компонента транспорта воды, в отличие от натриевой составляющей.

При анализе и соответствующих сопоставлениях данных разделов /и 2 следует, что наметившиеся возрастные особенности экскреторных функций интактных почек проявились в более выраженном виде между почками, имеющими модифицированный почечный резерв.

3. Возрастные особенности функций почек у животных с модифицированным почечным резервом в условиях пониженного баг рометрического давления. Водовыделительная функция почек. У старых животных с одной почкой в условиях гипоксии (см. табл. 1 (3)) наблюдалась тенденция к увеличению диуреза (V), что сопровождалось выраженным, хотя и недостоверно, ростом активности как клубочковой (С&), так и какальцевой (Ян2о) частей нефрона в сравнении с таковыми взрослых крыс. В целом, однако, это не приводило к росту экскреции осмотически свободной воды (Сц2о) У

стзрых крйс относительно взрослых.

Осморегулирующая функция почек. Возраст животных сказался на состояний осморегул,чции и в условиях гипоксии (см. табл. 1 (3)). Выведение избытка воды старой гипертрофированной почкой в условиях гипоксии по сравнению с единственной почкой взрослого животного сопровождалось выраженным, хотя и недостоверным ростом клиренса (Со;т) и экскреции осмотически активных веществ (Е0ьга)- Это привело к тому, что концентрация этих веществ з крови (Р0т) старых животных оказалась ниже, чем у взрослых крыс.

Ионореггуяирующая функция почек. Ионы натрия. Данные по состоянию натрийуретической функции почек в услозиях острой гипоксии (см. табл. 1 (3)) показали, что вьтедение избытка воды

сгарой гипертрофированной почкой сопровождалось отсутствием значимых сдвигов в экскреции ионов натрия (£\а) на фоке выраженного увеличения их фильтрации (F^a) и реабсорбции (Rnb). Отношение же ионов натрия к ионам калия в плазме (Na/КпЛ у старых крыс увеличивалось относительно уровня взрослых крыс. И, напротив, натрий-калиевый коэффициент мочи (Na/K,jr) у старых крыс был ниже, что отражало снижение вклада Na+ в создании осмолярности мочи над К+.

Ионы калия. Старая гипертрофированная почка в сравнении со взрослой в условиях водной нагрузки и гипоксии достоверно и значительно увеличивала экскрецию ионов калия (Ек) при избавлении организма от излишков воды (см. табл. 1 (3)). При этом наблюдалось некоторое увеличение вклада фильтрации (FK) над реабсорбцией (R4) у старых животных по сравнению со взрослыми, о чем говорило падение относительной реабсорбции (%RK). В значительной степени увеличивался вклад канальцев в экскрецию калия. Это проявляпос« :< выраженном росте секреции (Т*^) и эффективной секреции (ЕТ'к) я канальцах.

В старом организме в условиях водной нагрузки и гипоксии заметно менялся уровень концентрации ионов калия в исследуемых средах. В результате чего снизилось содержание ионов калия в плазме (Рк) и произошел рост концентрации этих ионоз в моче (UK) старых животных по сравнению со взрослыми.

Азотоеыделительпая функция почек. У старых нефрэктомиро-ванных животных, исследованных в условиях водной нагрузки и гипоксии (см. табл. 1 (3)), наблюдалась более низкая экскреция мочевины (EUr), чем у взрослых крыс. Концентрация мочевины з крови (Pfr) и моче (UUr) у старых животных была ниже по сравнению с таковыми показателями взрослых крыс.

Таким образом, старые животные с гипертрофированными почками в условиях гипоксической гипоксии после однократной водной нагрузки демонстрировали тенденцию к росту диуреза, а также обнаруживали увеличение процента выведенной водной нагрузки, при отсутствии роста экскреции осмотически свободной воды Эго сопровождалось некоторым ростом клиренса и экскреции осмотически активных вещестп за счет ионов калия.

Возрастные сдвиги в составе исследуемых жидких сред выразились в падении концентрации осмотически активных веществ в плазме старых крыс от уровня взрослых за счет ионов калия и мочевины. Подтверждением этому служило повышение Na/K крови.

Концентрация ионов калия в моче возрастала, что приводило к падению Na/K мочи. То есть выведение излишков воды гипертрофированными старыми почками в условиях гипоксии, так же как и в нормальных атмосферных условиях, сопровождалось калиевой составляющей осмотического компонента транспорта воды, в отличие от натриевой составляющей в этих же условиях при сравнении с работой почки взрослого животного. Не только плазма, но и моча старых крыс характеризовалась более низкой концентрацией мочевины.

Сопоставление соответствующих данных 2 и 3 разд&лов, полученных в двух возрастных группах нефрэктомированных крыс при задейстьовании реззрва, свидетельствовало о том, что старый возраст сказывался на функционировании гипертрофированных почек у исследуемых животных не только в нормальных атмосферных условиях, но и в условиях гипоксии.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Из полученных данных следует, что интенсивность мочеотделения у старых интактных жшютных и экскреция осмотически свободной воды относительно показателей интактных взрослых крыс не обнаруживали достоверных сдвигов. Однако сравнение состояния осморегуляции и её составных частей у крыс двух возрастных групп позволило выявить некоторые особенности выведения излишков воды почками старых крыс.

Данные, полученные в исследовании, свидетельствовали о том, что интактные почки старых животных обеспечивали диурез за счет намечающегося своеобразия процессов переноса некоторых осмотически активных веществ, сопутствующих экскреции воды. Это своеобразие определялось некоторым повышением экскреции ионов калия путем секреции. Влияние возраста на состояние ал и йу р от и ч с с к о й функции в доступной литературе нами не обнаружено. Однако пониженная чувствительность старой почки к певрогенным воздействиям (Калиновская, 1974, 1982) и, напротив, повышенная к гуморальным факторам (Чеботарев, Коркушко, Калиновская, 1970) могла лежать в основе обнаруженных нами возрастных особенностей выведения электролитов. Повышенная экскреция ионов калия посредством секреции обычно объясняется ростом проницаемости апикальных плазматических мембран, влиянием альдостерона и прекращением реабсорбирования этих ионов в собирательных трубках (Giebisch, Klose, Malnic, 1967; Наточин,

1993). Альдостерон способствует не только секреции ионов калия с мочой, но также и реабсорбции ионов натрия (Giebisch, Klose, Malnic, 1967). Отмеченное Kennedy (1957, 1958) увеличение числа эпителиальных клеток, наблюдающееся в зоне проксимальных извитых канальцев старых крыс, также могло быть материальной основой обнаруженных нами различий в функционировании взрослой и старой почек.

По мере старения животных модифицируется общая поверхность совокупности почечных клубочков и канальцев (Arataki, 1926; Kennedy, 1957, 1958). Гипертрофия оставшейся после односторонней нефрэктомии почки, являясь постоянно действующим фактором, также влияет на общую поверхность исполнительных структур (Василенко, 1967; Горанский, 1976). Это позволило нам предположить, что изучение функционирования гипертрофированных почек при активизации почечного резерва в позднем онтогенезе у изучаемых животных могло усилить проявление возрастных особенностей деятельности почки. В связи с этим и было проведено исследование функционирования почек взрослых и старых крыс после эдносторонней нефрэктомии.

Как следует из полученных данных, старые животные с гипертрофированными почками при одном и том же уровне водной тагрузки продемонстрировали более интенсивный диурез, чем взрослые животные с единственными почками. Экскреция же осмотически свободной воды единственной почкой у старых крыс не обнаруживала признаков увеличения. То есть часть воды у старых кивотных была использована для растворения экскретируемых осмотически активных веществ. Как выяснилось, ими оказались <атионы калия. При этом концентрация мочевины в крови старых <рыс оказывалась достоверно меньшей в сравнении с плазмой ззрослых

В экскреции осмотически свободной воды центральное значение тринадлежит мочевине (Гинецинский, 1963), основному веществу, :интезируемому организмом для выведения. В старом организме ¡ыработка этого вещества падает (Парина, Новикова, Коченков, 1990). А изотоничность раствора на этапе изготовления вторичной мочи юсле реабсорбции ионов натрия в канальцах в некоторой степени гачинает создаваться наряду с мочевиной ионами калия. Эти ионы иссивно диффундируют в окончательную мочу, заменяя часть .ючевины. Объем воды, отнимаемой ионами калия от изотоничного срови фильтрата, растет и определяет более высокий диурез. В

результате, объем воды, "занятой" ионами калия во вторичной моче старых крыс больше, а "свободной" - меньше. Концентрирующая система почки не выключается даже у гипергидратированного животного (Гинецинский, 1963) и, более того, как выяснилось, в старой почке активизировалась по отношению к ионам калия, обеспечивая "калиевый диурез". Очевидно, с одной стороны, связанная со старым возрастом более выраженная активизация надпочечников посредством альдостерона определила рост экскреции ионов калия. А с другой стороны, сниженная концентрация мочевины в растворе способствовала замещению части её ионами калия.

Удаление одной из почек приводит к гипертрофии оставшейся почки. Из данных Зуфарова (1976) следует, что с возрастом при компенсаторной гипертрофии ослабевает роль процесса размножения клеток и основным фактором роста старой единственной почки становится клеточная гипертрофия. Эта анатомо-морфологическая основа, а также пролонгированное в связи с возрастом влияние альдостерона на секрецию ионов калия, и относительно недостаточный синтез мочевины в старом организме могли обеспечить обнаруженные нами возрастные особенности функционирования оставшихся старых почек.

Таким образом, исследование функционирования почек, имеющих модифицированный гипертрофией резерв у животных двух возрастных групп, позволило более четко рассмотреть различия, наметившиеся в работе интактных почек взрослых и старых крыс.

Известно, что гипоксическая гипоксия может влиять на функции почек (БПуеие, 1942, 1944). Поэтому мы предположили, что задействование резерва в более жестких условиях воздействия кратковременной гипоксией на организм, а, следовательно, и на почки также позволит выявить возрастные особенности функционирования почек. В связи с чем и было осуществлено исследование функций гипертрофированных почек в условиях барокамерных "подъёмов".

Как следует из данных, полученных при сравнении работы гипертрофированных почек взрослых и старых крыс в условиях водной нагрузки одинаковой интенсивности, но применявшейся параллельно с трехчасовой гипоксией, диурез у старых крыс имел тенденцию к росту по сравнению с диурезом у взрослых крыс на фоне недостоверно значимого роста фильтрации и реабсорбции воды. Экскреция же осмотически свободной воды у старых животных не увеличивалась. То есть часть воды в моче этих крыс была занята под "растворение" осмотически активных веществ. Одним из таких

веществ, так же как и в нормальных атмосферных условиях оказался катион калия. Тенденция к более интенсивному выведению мочи гипертрофированными почками старых крыс под влиянием гипоксии сопровождалась увеличением экскреции ионов калия у старых крыс по сравнению со взрослыми и некоторым увеличением реабсорбции ионов натрия. При этом плазма старых нефрэктомированных животных в условиях водной нагрузки и гипоксии характеризовалась ростом вклада ионов натрия над вкладом ионов калия и мочевины.

Обычно недостаток кислорода, вызываемый барокамерными подъёмами, приводит к усилению дыхания и, следовательно, к дыхательному алкалозу. Выраженный салурез, сопровождающий полиурию при дыхательном алкалозе, вызванном гипоксией, определяется в основном активизацией надпочечников, выделяющих, в частности, альдостерон (Singer et. al., 1952; Stanburi, Thomson, 1952). Как указывалось выше, альдостерон способствует задержке ионов натрия в плазме и экскреции ионов калия с мочой уже в нормальных атмосферных условиях (Giebisch, Klose, Malnic, 1967). Вероятно, увеличение экскреции ионов калия и задержка ионов натрия при гипоксии и водной нагрузке обнаруженные в исследовании Герасимова и Горанского (1989) на интактных собаках может быть объяснено усилением секреции альдостерона. Данные по возрастным особенностям функционирования почек в условиях гипоксии и водной нагрузки в литературе найдены нами не были. Обнаруженное же в нашем эксперименте выраженное выведение ионов калия старой гипертрофированной почкой объясняет, видимо, указанные выше возрастные особенности гуморальной регуляции, имеющие место в нормальных атмосферных условиях (Чеботарев, Коркушко, Калиновская, 1970).

Очевидно, отмеченные отдельными авторами возрастные изменения в регуляции и реализации мочеотделения в обычных атмосферных условиях, усиленные следствиями гипертрофии, а также особенности морфологии старых гипертрофированных почек накладывались на реакции систем старого организма, возникающие в условиях гипоксической гипоксии, обнаруживая своеобразие функционирования старых гипертрофированных почек при выведении воды.

Таким образом, условия гипоксической гипоксии действительно способствовали выявлению особенностей функционирования гипертрофированных почек старых крыс относительно таковых взрослых.

Рисунок 1

Возрастные изменения водовыделительной функции почек у крыс

абв абв абв

а) интактные б) нефрэктомированные в) нефрэктомированные при гипоксии

Объяснения смотрите в тексте

Кроме суждения о возрастных особенностях функционирования почек нами была сделана попытка проанализировать соподчиненность экспериментальных воздействий на водовыделительную функцию у животных обеих возрастных групп. Для чего на рисунке 1 были объединены диаграммы, отображающие изменения абсолютных значений диуреза и процессов, обеспечивающих его, в виде векторов от взрослых (основания векторов) к старым животным (острия векторов) в последовательно ужесточающихся условиях эксперимента. Первый вектор (а) на каждой диаграмме - это возрастные изменения у интактных животных, второй (б) - у нефрэктомированных крыс и третий вектор (в) — у нефрэктомиро-ванных животных в условиях гипоксической гипоксии.

Вектора при всех условиях опыта отображают увеличение интенсивности диуреза (V) от взрослых животных к старым на фоне некоторого роста активности как процессов фильтрации (ССг), так и реабсорбции (Ян2о)-

Сопоставление уровней оснований векторов "б" с остриями векторов "а" на всех диаграммах наглядно поясняет то, что диурез и процессы его обеспечивающие в почках взрослого животного после нефрэктомии стремились к уровням соответствующих показателей старой почки до нефрэктомии, симулируя её работу.

Уровни диуреза, фильтрации и реабсорбции воды одной почкой при острой гипоксии (вектора "в") относительно уровней соответствующих показателей почек в нормальных атмосферных условиях (вектора "б") значительно выросли. Это свидетельствовало о гом, что кратковременное применение гипоксии до известной степени дополнительно активизировало почечный резерв старых и взрослых нефрэктомированных животных.

Следовательно, односторонняя нефрэктомия в двух возрастных группах животных, так же как и возраст, не ограничивала выведение избытка жидкости. Обеспечение диуреза единственной почкой до уровня работы двух почек обнаружено и в исследованиях на собаках (Василенко, 1967). Усиленный диурез сопровождался ростом активности процессов фильтрации и реабсорбции воды в гипертрофированных почках.

Исходя из того, что предназначение почки определяется не тем, что она выводит, а тем, что задерживает (Орбели, 1958), становится ясно, что при выведении лишней воды старая почка не справлялась со своим назначением в такой же мере, как почка взрослого животного. Поскольку почка старой крысы, пытаясь удерживать ионы натрия, тем не менее, из организма вместе с водой интенсивно выводила ионы калия посредством усиления секретирования их в канальцах.

А.Г. Гинецинским обнаружено, что реализация водовыделительной функции млекопитающих обеспечивается в большей степени модуляцией активности канальцев как более поздним филогенетическим приобретением, нежели клубочков (Гинецинский, 1963). Как выяснилось в нашем эксперименте, эта же часть нефрона определяет особенности и геронтогенеза системы водно-солевого обмена таких млекопитающих, как крысы. В связи с этим, положение С. С. Шварца о том, "что изучение законов филогенеза в отрыве от законов онтогенеза невозможно" (Шварц, 1980), можно дополнить тем, что и изучение законов онтогенеза с учетом законов филогенеза не только возможно, но и, более того, необходимо. Поскольку в представлении, о том, что в малом повторяется большое и в большом повторяется малое, заключается конструктивное начало.

Таким образом, возраст явился фактором, влияющим на количественное проявление и качественное состояние как функций почек, так и процессов, реализующих эти функции при задействовании резерва, и фактором, не ограничивающим работу старой почки при противодействии опреснению организма. При этом старые почки своими реакциями приносили в жертву соотношение между вещест-

вами, определяющими осмотический гомеостаз, что само по се1 подчеркивает некоторую неопределенность при количествешк оценке резерва (Smith, 1951). Поэтому мы, в основном, ограничил» только характеристиками функций почек старых крыс относителы взрослых при задействовании почечного резерва.

Рассматривая функции почек и состояние реализующих i процессов в условиях водной нагрузки, необходимо ещё раз по, черкнуть то обстоятельство, что любое сильное воздействие затр; гивает весь организм. Поэтому отмеченные отдельными авторам изменения, происходящие на уровне организма, сопровождают сдвигами и в работе почек. Зарегистрированные же нами сдвиги работе почек, связанные с различными условиями эксперимента, также с возрастом, не лимитировали процесс выведения излишке воды, однако могли создать угрозу нарушения соотношени концентраций веществ, определяющих осмотический гомеоста внутренней среды при избавлении от избытка воды.

Вышеизложенное позволяет нам высказать предположение, что н нынешний день созрели предпосылки для включения в представлени о почечном резерве и мысль о его изменении с возрастом. Наш: данные показывают, что у старых крыс не только увеличиваются шп уменьшаются отдельные исследованные показатели при выведена излишков воды (т.е. наблюдается их количественное изменение). Н< одновременно в . почке старого млекопитающего происходи-перестройка в отношениях между отдельными функциональным! составляющими. В результате чего реализация почечного резерва > старых животных имеет качественные особенности, не свойственны« взрослым.

ВЫВОДЫ

1. Однократная водная нагрузка с целью задействования почечного резерва выявляет скрытый характер особенностей реализации функций у старых животных относительно взрослых.

2. Старый возраст является фактором, модифицирующим резерв интактных и гипертрофированных почек.

3. Применение односторонней нефрэктомии позволяет усиливать проявление возрастных особенностей функционирования старых почек.

4. Воздействие барокамерной гипоксией на мононефрэктоми-рованных крыс сохраняет возрастные особенности функционирования

тарых гипертрофированных почек, появившиеся при нормальном ат-шсферном давлении.

5. Понятие почечного резерва должно включать в себя пред-тавление о возрасте как факторе, определяющем количественные [роявления и качественные сочетания почечных функций и провесов, реализующих эти функции в геронтогенезе.

МАТЕРИАЛЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ.

1.Горанский А.И., Шкулёв В.В. Влияние ограничения компен-аторных возможностей почек на резистентность к высотной гипоксии ' Стресс и иммунитет: Тез. докл. Всес. конф. "Стресс и иммунитет психонейроиммунол.)". Ростов н/Д., 31 авг. - 1 сент., 1989 г. - Л., 989. - С. 226 - 227.

2.Горанский А.И., Шкулёв В.В. К вопросу о приспособительных [зменениях осморегулирующей функции почек в условиях острой ипоксии // VIII Всес. конф. по физиол. почек и водно-солевого |бмена: Тез. докл., Харьков, 13 - 15 сент. 1989 г. - Харьков, 1989. - С. ¡3 - 54.

3.Goransky A.I., Shkulyov V.V., Lihnickaja I.I. (Горанский А.И., Икулёв В.В., Лихницкая И.И.) Age perculities in regulation of excretion inder Hypoxia // Constitutional Congr. of Int. Soc. for Patophysiol., /loscow, 29 May - 6 June, 1991: Abstr. - Moscow, 1991. - P. 165.

4.Горанский А.И., Шкулёв В.В. Возрастные особенности влияния ипоксической гипоксии на ионорегулирующую функцию почек // Фармакологическая коррекция гипоксических состояний: Матер. 2 Зсесоюзн. конф. 4.1 / Инст. фармакол. АМН СССР. Гродно, 24 - 27 ент. 1991 г.-Гродно, 1991.-С. 10.

5.Горанский А.И., Шкулёв В.В. Влияние односторонней нефр-ктомии на адаптацию азотовыделительной функции почки к острой ипоксии // Актуальные проблемы адаптации и здоровья населения Севера: Тезисы докладов научной сессии Архангельского тедицинского института. 27 сент. 1991 г. - Архангельск, 1991. - С. 21 23.

6.Горанский А.И., Шкулёв В.В., Смирнова И.Г. Возрастные юобенности адаптации функции почек к острой гипоксии // Мат. VII îcepoc. симпоз. "Эколого-физиологические проблемы адаптации". Лосква, 26 - 28 апр. 1994 г. -М., 1994. - С. 65.

7.Горанский А.И., Шкулёв В.В., Смирнова И.Г. Особенности функций почек у молодых и старых животных при ограничении

почечного функционального резерва и гипоксии // Тез. III Всерос съезда физиологов. Успехи физиол. наук. 1994. - Т. 25. -№1. - С. 107.

8.Горанский А.И., Шкулёв В.В. Возраст и функции почек /, Физиология почки и водно-солевого обмена (Симпозиум, посвя' щенный 100 - летию А.Г. Гинецинского) / Тез. докл., Новосибирск, 12 - 15 июн. 1995 г. - Новосибирск, 1995. - С. 24.

9.Лихницкая И.И., Горанский А. И., Шкулёв В.В. Особенносп функций почек старых крыс // Биологические механизмы старения Симпозиум: Тезисы докл., Харьков, 15-17 мая 1996 г. - Харьков, 1996 -С. 91.