Введение к работе
-3-
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Скелетные мышцы составляют около 10 массы тела млекопитающих, и уже одно это обстоятельство їелает понятным, что даже относительно небольшие изменения мышечного кровотока оказывают существенное влияние на системную гемодинамику организма. Это влияние многократно усиливается іри работе скелетных мышц, когда кровоток в них может увеличи-заться в десятки раз. Сосудистое русло мышечной ткани уже дав-ю стало классическим объектом изучения общих и специфических закономерностей циркуляции крови. Результаты этих исследований іашли отражение в ряде крупных обзоров и монографий (Хаютин, L964; Folkow,Neil, 1971; Конради, 1973; Hilton, 1978; Johnson, L978; Shepherd, 1983) . Предметом обстоятельных исследований 5ыли и остаются миогенный, гуморальный, нейрогенный механизмы <онтроля сосудистого тонуса и вазореактивности в скелетной мускулатуре. 3 последние годы интенсивно изучается новый, связанный с механической стимуляцией эндотелия, механизм регуля-дии мышечного кровотока. Каждый из названных механизмов в конечном счете имеет точкой приложения сосудистые миоциты, реактивность которых и определяет величину, скорость и длитель--юсть констрикгорного или дилататорного ответа на те или иные стимулы внешней и внутренней среды.
Базореактивность скелетных мышц является результирую-цей взаимодействия ряда факторов, из которых могут быть выделены относительно каждого конкретного стимула детерминанты, зпределяющие вектор и величину сосудистого ответа в мыш-дах. К существенным факторам вазореактивности относятся такие, <ак исходная (предстимульная) величина трансмурального давления в сосудах, исходный уровень их нейрогуморального тонуса,
-4-интенсивность метаболических процессов в мышцах, морфострук турные особенности кровеносного русла и др.
Несмотря на неослабевающий интерес исследователей к про леме сосудистой реактивности скелетных мышц (Левтов, 196 Hudlicka, 1967; Хаютин, 1971; Родионов и др., 198 Скардс, 1984; Савельев и др., 1985; Johnson, 1986; Mellande 1989; Grande, 1989 и др.), роль перечисленных выше факторов формировании сосудистых реакций в мышечной ткани в ответ і адренергические, холинергические, механические и другие во: действия остается во многих аспектах нерасшифрованной. Это к; сается таких физиологически значимых реакций, как рабоча; постокклюзионная и постэлонгационная гиперемия, эндотелий-з; висимая вазодилатация при модуляции внутрисосудистого давлені и кровотока, симпатическая вазоконстрикция и некоторые другі сосудистые ответы.
Особое внимание привлекает состояние реактивности мыше' ных сосудов в условиях артериальной гипертензии (Folkow,198^ 1990; Родионов и др., 1988; Robinson, Benjamin, 1989; Кошелеї 1990; Тарасова и др., 1991; Дворецкий и др., 1993). Однаї сравнительная характеристика вазореактивности в мышцах норме и гипертензивных млекопитающих достаточно противоречива. Меяу тем, выяснение особенностей сосудистых ответов у гипертонике на различные стимулы представляет не только теоретический, і и практический интерес с точки зрения целенаправленного поисі способов коррекции измененной реактивности и тонуса сосуде при гипертензии.
Физиологическая оценка детерминант реактивности сосуде скелетной мускулатуры включала до недавнего времени в основне информацию об изменениях их резистивной функции в процессе реализации регуляторных влияний. Остаются слабо освещенными
-5-итературе такие существенные компоненты сосудистых реакций, ак сдвиги фильтрационно-абсорбционного баланса жидкости в мы-ечной ткани, изменения в ней количества функционирующих ка-илляров, сдвиги реологических параметров крови. Расширение гсектра показателей реактивности сосудов скелетных мышц и по-ск механизмов ее сопряжения с конкретными свойствами вазоак-ивных раздражителей, условиями гемодинамики и состоянием мы-ечного кровеносного русла актуальны для понимания центральных
периферических механизмов регуляции кровообращения в мышцах
сердечно-сосудистой системы в целом.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью данной работы явилось изучение акторов, определяющих реактивность сосудов скелетных мышц при эализации в них ряда физиологически значимых стимулов в усло-/іях нормотонии и артериальной гипертензии.
. Выявить детерминанты вазореактивности скелетных мышц нормо-тензивных животных в условиях интерференции нейрогенных,метаболических и механических влияний на сосуды при развитии рабочей, постокклюзионной и постэлонгационной гиперемии.
. Установить роль исходного трансмурального давления и тонуса сосудов скелетных мышц в формировании адренергических и хо-линергических сосудистых ответов в мышечной ткани.
. Изучить степень зависимости вазодилатации в работающих скелетных мышцах и в мышцах, подвергнутых пассивному растяжению или временной ишемии, от структурной целостности эндотелия .
. Получить сравнительную характеристику вазореактивности мышечной ткани у нормотензивных и спонтанно гипертензивных крыс при реализации в сосудах скелетных мышц адренергических, холинергических и пептидергических стимулов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ. Полученный в работе экспериментальный материал содержит анализ механизмов, участвующи; в формировании реакций сосудов скелетных мышц на нервные, гуморальные и физические стимулы. Дана количественная оценка ад-ренореактивности сосудов мышечной ткани на фоне ее рабочей і постокклюзионной гиперемии. Установлено, что сокращения скелетных мышц и сопряженная с этим вазодилатация значительж тормозят адренореактивность сосудов мышц, инициируемую возбуждением симпатических нервов. Степень указанного торможения определяется соотношением интенсивности метаболических процессої в мышцах и активации симпатических эфферентов. Эти результаті способствуют более полной расшифровке феномена функциональное симпатолиза в работающих скелетных мышцах.
Показано, что в реализации механических влияний на сосуді скелетных мышц важным звеном являются клетки эндотелия, искусственное разрушение которых ингибирует или блокирует возникновение рабочей, реактивной и постэлонгационной гиперемии, Применительно к первым двум формам сосудистой реакции полученные данные находятся в ряду базисных результатов по обсуждаемой проблеме, а по отношению к постэлонгационной гиперемии являются, кроме того, приоритетными. На основании проведении} опытов правомерно рассматривать состояние секреторно-метаболи-ческой функции эндотелия в качестве одной из важных детерминант вазореактивности в скелетных мышцах, в частности, прі формировании в них локальных сосудистых ответов. Аргументируется положение о том, что генез эндотелий-зависимой вазодила-тации в скелетных мышцах при их активных или пассивных сокращениях связан с механической деформацией эндотелиоцитов, при-
эдящей к синтезу в них и выделению вазоактивного вещества їли веществ), расслабляющего сосудистые миоциты.
Изучение зависимости адренореактивности мышечных сосудов г исходного уровня в них трансмурального давления позволило ;тановить, что наиболее выраженное сопряжение между этими по-їзателями имеет место при нормальных значениях указанного звления. Получены новые данные, расширяющие представления о ізличиях в адренореактивности скелетных мышц в условиях их -рфузии под постоянным давлением или при стабилизированном >токе .
Использование в опытах наряду с квазистатической и низ->частотной формами механического влияния на сосуды скелетных шц их высокочастотной стимуляции в виде вибрационного воз-ійствия позволило получить подробную характеристику возникаю-:й при этом поствибрационной гиперемии. Этот тип сосудистой :акции не нашел сколько-нибудь детального описания в литера-'ре, поэтому представленная характеристика пополняет спектр ікально формируемых сосудистых ответов в скелетных мышцах в югветствии с параметрами их механической стимуляции.
Выявлены различия в реактивности сосудов мышечной ткани у рмотензивных крыс линии Вистар-Киото (WKY) и спонтанно ги-ртензивных крыс линии SHR к экзогенному норадреналину, аце-лхолину, мистиксину (пептиду, обладающему свойствами корти-'трспин-релизинг фактора), а также в ответ на активацию сим-тических нервов. В зависимости от природы стимула и условий рфузии мышц их вазореактивность у крыс SHR может быть выше и ниже, чем у крыс WKY. Вместе стем, в условиях предстимуль-й максимальной дилатации сосудов мышечной ткани и блокирова-я нейрогуморальных влияний на них адренергическая вазореак-
-8-тивность в указанной ткани у крыс-гипертоников неизменно вьш по сравнению с нормотензивными животными. Это оОусловлено, h наш взгляд, различиями в структурной организации сосудистог русла скелетных мышц в обеих исследуемых группах крыс: с раз витием гипертрофии и гиперплазии медии сосудистой, стенки воз растает роль структурного компонента в качестве детерминант: вазореактивности у гипертензивных особей. Различия вазореак тивности мышечной ткани у крыс WKY и SHR отражают различия состоянии резистивной функции мышечных сосудов, тогда как не которые микроциркуляторные показатели кровеносного русла мыши в том числе его фильтрационно-абсорбционная функция, в обей группах животных претерпевают сопоставимые по характеру и ве личине сдвиги на предъявляемые стимулы.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Проведенно исследование носит, в основном, фундаментальный характер, пос кольку касается расщифровки механизмов регуляции тонуса и ре активности сосудов скелетных мышц в условиях их специфическс деятельности и физического покоя. Полученные результаты су щественны для физиологии сердечно-сосудистой системы в целом физиологии мышечного кровообращения в частности, поскольк расширяют сложившиеся представления о механизмах формировани переходных состояний гемодинамики в мышечной ткани под влияни ем нервных, гуморальных и механических воздействий на сосуды Эти данные могут быть использованы при анализе участия крове носного русла скелетных мышц в краткосрочных адаптациях орга низма к стрессорным, механическим и другим стимулам, в связи чем полученные материалы могут быть включены в лекционные кур сы по физиологии кровообращения в медицинских ВУЗах и на био
эгических факультетах университетов.
Выявленная сравнительная характеристика вазореактивности скелетных мышцах у нормотензивных и спонтанно гипертензивных зыс способствует более глубокому пониманию причинно-следс-зенных отношений среди факторов, играющих роль в этиопатоге-;зе гипертензивных состояний. Этот аспект исследования имеет іачение для целенаправленного поиска фармакологической кор-:кции повышенного тонуса сосудов у гипертоников с учетом спе-іфических особенностей реактивности сосудов мышечной ткани.
Результаты изучения влияния на мышечные стимулы еысоко-істотной вибрации могут быть использованы для разработки про-їлактических мер против действия этого техногенного раздражили на сосудистую систему организма человека в лроизводствен-IX условиях.
Установление различий в реактивности сосудов скелетных ішц в зависимости от способа их перфузии имеет методологичес->е значение с точки зрения учета при выборе методики исследо-іния резистипной функции кровеносного русла специфики влияния t величину сосудистых ответов режима перфузии под постоянным .влением или перфузии стабилизированным потоком.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы были доложе-[ на: Семинарах "Биомеханика" (Ленинград, 1983, 1991, 1993; ісква, 1994; Санкт-Петербург, 1995); Международном симпозиуме :еловек и вибрация"(Москва, 1985); II, X, XI Научно-теорети-ских конференциях Нукусского Госуниверситета (Нукус, 1985, 86, 1987); IV Симпозиуме "Кровообращение в скелетных мышцах ига, 1986); III Всесоюзном симпозиуме "Кровообращение в ус-виях высокогорной и экспериментальной гипоксии (Фрунзе,
-10-1986); IV Съезде физиологов Узбекистана (Ташкент, 1988); Me» дународном симпозиуме "Гладкие мышцы и сосудистый тонус" (Лє нинград, 1989); Всесоюзном симпозиуме "Структурно-энертетичес кое обеспечение механической работы мышц (Москва, 1990); засе даний Ленинградского общества физиологов, биохимиков и фарма кологов (Ленинград, 1990); Рабочем совещании "Типы саморегуля ции кровообращения и экстракардиальные механизмы гемодинамик (Минск, 1991); Конференции молодых ученых и специалистов "Me ханизмы регуляции физиологических функций" (Санкт-Петербург 1992); Научной конференции., посвященной 95-летию М.В.Сергиевс кого (Самара, 1993); заседаниях Ученого Совета Института физи ологии им.И.П.Павлова РАН (Санкт-Петербург, 1993, 1994); 3(16 Съезде физиологического общества РАН (Пущино, 1993); Междуна родном конгрессе "Биомеханика" (Амстердам, 1994); Конференци "Артериальная гипертензия: экспериментальные и клинические ас пекты" (Санкт-Петербург, 1995); Конференции молодых физиолого и биохимиков России "Биохимические и биофизические механизм физиологических функций" (Санкт-Петербург, 1995).
По теме диссертации опубликовано 28 научных работ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит и введения, обзора литературы, описания методов исследования четырех глав результатов собственных исследований, обсуждени полученных данных, общего заключения, выводов и библиографии Диссертация изложена на 224 страницах печатного текста, ил люстрирована 58 рисунками и 9 таблицами.