Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

УДК 612.181:612.351.5+612.26

РОЛЬ ЕНДОТЕЛІНУ-1 В РЕГУЛЯЦІЇ КРОВООБІГУ І ТКАНИННОГО ДИХАННЯ ПЕЧІНКИ

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

РУСІНЧУК Ярослав Іванович

Київ 2009

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка

Науковий керівник: доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Янчук Петро Іванович Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, завідувач науково-дослідної лабораторії фізіологічної кібернетики та психофізіології

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України Лизогуб Володимир Сергійович Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького, директор Інституту фізіології імені М. Босого

доктор біологічних наук, професор Ільїн Володимир Миколайович Національний університет фізичного виховання і спорту України, завідувач кафедри біології спорту

Захист відбудеться "13" травня 2009 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 Київського національного університету імені Тараса Шевченка (Київ, пр. акад. Глушкова, 2, біологічний факультет, ауд. 215) Поштова адреса: 01033, Київ - 33, вул. Володимирська, 64

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка (01033, Київ - 33, вул. Володимирська, 58)

Автореферат розісланий "07" квітня 2009 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 Цимбалюк О.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Печінка - орган, який бере участь в усіх основних біохімічних процесах, що відбуваються в організмі. Вона виконує головну роль у вуглеводному обміні, відіграє важливу роль у травленні завдяки жовчоутворенню, обміні води та солей, синтезі білків, депонуванні вітамінів, синтезі жирних кислот тощо. Реалізація всіх цих функцій та підтримання їх на оптимальному рівні можливі лише за умов адекватного забезпечення функціональних елементів печінки киснем та пластичним матеріалом, що надходять до органа з кров'ю.

Ендотелін-1 (ЕТ-1) - це потужний фактор регуляції тонусу судин. Проте на сьогодні його роль у регуляції печінкового кровообігу досліджена недостатньо. А ті нечисленні відомості, що є у літературі, містять певні протиріччя. Так, зокрема, не існує однозначної думки щодо впливу ендотеліну-1 на ємнісні судини печінки. В дослідах Wang et al. [1997], проведених на печінці кроля за умов in situ, було показано, що перфузія органу ЕТ-1 призводить до значного зменшення кровонаповнення залози. На противагу цьому в дослідах Rothe і Maass-Moreno [2000] на ізольованій печінці кроля було встановлено, що ЕТ-1 хоча й призводить до значного підвищення тиску у ворітній вені, проте неістотно впливає на кровонаповнення печінки.

Суперечливим залишається і питання щодо механізмів реалізації вазоактивної дії ендотеліну-1. Zhang et al. [1995], працюючи на щурах, дійшли висновку, що ЕТ-1 збільшує пресинусоїдний судинний опір (переважно на рівні ворітних венул) через вплив на ЕТ_В-рецептори. Проте Wang et al. [1997], які проводили дослідження на перфузованій ізольованій печінці кроля, не підтвердили результати попередньої групи дослідників. В їхніх дослідах реакції звуження портальних венул на ЕТ-1 пригнічувалися блокатором ЕТ_А-рецепторів BQ-123.

У літературі [Bruno et al., 2000] є відомості й про те, що зростання концентрації ЕТ-1 у крові, яке призводить до порушень гемодинаміки як в організмі вцілому, так і у печінці зокрема, може бути однією з причин виникнення цирозу печінки та синдрому портальної гіпертензії.

Кровопостачання печінки нерозривно пов'язане з підтриманням певного кисневого балансу в цьому органі. Однак проведено надзвичайно мало досліджень, метою яких було б дослідити вплив ендотеліну-1 саме на кисневий гомеостаз залози. Тут можна згадати лише роботу Paxian et al. [2004]. Дослідники отримали результати згідно яких ЕТ-1 викликає збільшення споживаня кисню ізольованими гепатоцитами, проте зумовлює пригнічення споживання кисню в інтактній печінці. Отже, дослідження дії ендотеліну-1 на кровообіг і тканинне дихання печінки та механізмів її реалізації є актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася згідно з науковою темою кафедри фізіології людини і тварин біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка, № держреєстрації 0106U005751 „Дослідити системні, клітинні та молекулярні механізми діяльності нервової системи, внутрішніх органів та рухового апарату організу людини і тварин в нормі та патології” керівник - доктор біологічних наук, професор Макарчук М.Ю.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи полягала у з'ясуванні механізмів дії ендотеліну-1 на кровообіг і кисневий баланс печінки щурів.

Згідно обраної мети дослідження перед нами було поставлено наступні завдання: ендотелін печінка кисень дихання

1) дослідити вплив ендотеліну-1 на тиск у ворітній вені, кровонаповнення та локальний кровотік в печінці щурів у дослідах in vivo;

2) з'ясувати участь ендотелінових рецепторів у реалізації судинорухової дії ендотеліну-1 в печінці;

3) вивчити вплив ендотеліну-1 на напругу кисню в печінці та швидкість споживання нею кисню;

4) з'ясувати можливі шляхи реалізації дії ЕТ-1 на тканинне дихання печінки;

5) дослідити вплив ЕТ-1 на температуру печінки;

6) вивчити участь ендотеліну-1 у регуляції жовчовиділення.

Об'єкт дослідження - кровообіг і кисневий гомеостаз печінки.

Предмет дослідження - механізми дії ендотеліну-1 на кровообіг і тканинне дихання в печінці.

Методи дослідження - реєстрували тиск крові у ворітній вені та сонній артерії інвазивно методом електроманометрії, зміни кровонаповнення печінки реографічним методом у модифікації В.О. Цибенка та П.І. Янчука [1984], локальний кровотік у печінці за допомогою методу водневого кліренсу з електрохімічною генерацією водню, напругу кисню в печінці і швидкість споживання нею кисню полярографічним методом [Березовский, 1975; Цыбенко и соавт., 1988].

Наукова новизна отриманих результатів. Проведено дослідження ролі ЕТ_А- та б-адренорецепторів у реалізації змін печінкової гемодинаміки, зумовлених ендотеліном-1. Показано, що зменшення кровонаповнення печінки та локального кровотоку в ній під впливом ЕТ-1 відбувається, головним чином, шляхом активування ЕТ_А-рецепторів печінкових судин. Встановлено, що реакції збільшення опору ворітних судин печінки на ЕТ-1 реалізуються також, в основному, через ЕТ_А-рецептори. Вперше продемонстровано, що за умов дослідів in vivo блокада б-адренорецепторів пригнічує констрикторні реакції судин печінки, зумовлені ЕТ-1, що свідчить про часткове залучення до цих реакцій механізму, однією з ланок якого є активування б-адренорецепторів.

Вперше проведено дослідження механізмів реалізації впливу ендотеліну-1 на кисневий гомеостаз печінки. Показано, що ЕТ-1 пригнічує тканинне дихання у залозі. Встановлено, що ця дія ендотеліну-1 реалізується через ЕТ_А-рецептори.

Вперше зареєстровано пригнічення жовчовидільної функції печінки, зумовлене ЕТ-1.

Вперше показано, що ендотелін-1 діючи через ЕТ_А-рецептори, гальмує процес теплоутворення в печінці.

Практичне значення отриманих результатів. З'ясування механізмів дії ендотелійзалежних гуморальних факторів на гладенькі м'язи судин печінки має важливе значення для гепатології, адже захворювання печінки часто пов'язані з порушеннями кровообігу в ній. До таких хвороб відносять: цироз печінки, гепатит та інші. Ці захворювання супроводжуються розвитком портальної гіпертензії, причиною якої є звуження внутрішньопечінкових ворітних судин, і яка характеризується, підвищеним рівнем концентрації ендотеліну-1 у плазмі крові [Bruno et al., 2000]. Тому отримані у цій роботі результати щодо механізмів дії ендотеліну-1 на судини печінки та її тканинне дихання мають важливе значення для з'ясування механізмів виникнення портальної гіпертензії і можуть становити інтерес як для фізіологів, так і для клініцистів та фармакологів.

Результати роботи можуть бути впроваджені у навчальний процес на кафедрах фізіології людини і тварин факультетів біологічного профілю.

Особистий внесок здобувача. Весь обсяг роботи із першоджерелами літератури, проведення експериментальної роботи, статистична обробка і аналіз отриманих результатів виконані здобувачем самостійно. Обговорення результатів та їх наукова оцінка здійснювалися спільно з науковим керівником, доктором біологічних наук П.І. Янчуком.

Апробація результатів дисертації. Результати подані у дисертації, доповідалися на засіданнях кафедри фізіології людини і тварин біологічного факультету, на V всеукраїнській науковій конференції студентів та аспірантів „Біологічні дослідження молодих учених в Україні” (Київ, 2005), на Всеукраїнській науково-практичній конференції „Проблеми вікової фізіології” (Луцьк - Шацькі озера, 2005), на Міжнародній науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених „Шевченківська весна” (Київ, 2006), на ХVII з'їзді Українського фізіологічного товариства з міжнародною участю (Чернівці, 2006), на 8-му та 9-му міжнародних Слов'яно-Балтійских наукових форумах „Гастро-2006” та „Гастро-2007” (Санкт-Петербург, 2006 і 2007), на VI всеукраїнській науковій конференції студентів та аспірантів „Біологічні дослідження молодих вчених в Україні” (Київ, 2006), на Міжнародній науковій конференції „Механізми функціонування фізіологічних систем” (Львів, 2006), на ІV міжнародній науковій конференції „Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі і патології” (Київ, 2008).

Публікації. Результати дисертації викладено у 4 статтях у фахових наукових виданнях та 9 тезах у матеріалах вітчизняних та міжнародних конференцій.

Обсяг та структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, опису матеріалів і методів дослідження, 4 розділів із викладом отриманих результатів, аналізу та узагальнення результатів, висновків та списку використаних джерел. Матеріали дисертаційної роботи викладені на 132 сторінках. Робота проілюстрована 27 рисунками та 22 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи досліджень

Дослідження проведені за умов гострого експерименту на 233 білих лабораторних щурах масою 100-240 г. У якості наркозу використовували уретан (Sigma-Aldrich, USA) в дозі 1г/кг маси тіла, який вводили внутрішньоочеревинно. Впродовж досліду у щурів реєстрували внутрішньоректально температуру тіла за допомогою електротермометра ТПЕМ-1 і підтримували її на рівні 37,5±0,5^оС за допомогою електрообігрівача. У низці дослідів вимірювали температуру печінки термістером МТ-54, включеним до плеча моста постійного струму. Під час проведення оперативної частини досліду у тварин здійснювали трахеотомію та лапаратомію. Для реєстрації артеріального тиску відпрепаровували одну із загальних сонних артерій і в її центральний кінець вводили катетер, заповнений розчином гепарину. Тиск у ворітній вені реєстрували за допомогою катетера, введеного у стовбур цієї судини поблизу печінки. Досліджувані речовини вводили через катетер розміщений в одній з брижових вен. Вільні кінці катетерів, за допомогою яких вимірювали тиск у ворітній вені та сонній артерії, під'єднували до датчиків електроманометра ЕМТ-31 (Швеція).

Локальний кровотік у печінці досліджували методом водневого кліренсу з електрохімічною генерацією водню [Москаленко и соавт., 1974] використовуючи для цього генератор постійного струму та полярограф LP-9 (Чехія).

Кровонаповнення печінки реєстрували методом імпедансної плетизмографії (реографії) у модифікації Цибенка В.О. та Янчука П.І. [1984]. Для цього використовували модифікований реограф РГ 4-01, сигнал з якого через посилювач УБП 2-03 та інтегруючий R-C- ланцюг подавався на шлейф реєстратора H.071.6М. Кількісне калібрування реографічної системи (в мм запису на мл об'єму) здійсювали in situ на ізольованій печінці після закінчення досліду. Об'єм крові, що знаходився в печінці, визначали після закінчення експерименту, використовуючи метод кількісного визначення гемоглобіну крові за допомогою фотоелектроколориметра [Берштейн, 1964].

Напругу кисню в печінці реєстрували за допомогою полярографічного методу [Березовский, 1975], використовуючи полярограф LP-9.

Швидкість споживання кисню печінкою визначали за кривою падіння рО₂ в печінці під час оклюзії її аферентних судин (ворітної вени та печінкової артерії) [Цибенко та ін., 1988].

Інтенсивність секреції жовчі у щурів визначали за кожні 10 хвилин експерименту впродовж 2-2,5 годин. Об'ємну швидкість секреції жовчі розраховували в мкл/г маси печінки за хвилину.

У дослідженнях використовували препарати: ендотелін-1 та BQ-123 (Sigma-Aldrich, USA), фентоламін (Гугужес пирмойи, Литва), норадреналін (Aguettant, Франція).

Дослідження проведені згідно Міжнародних принципів Європейської конвенції про захист хребетних тварин, що використовуються для дослідних та інших наукових цілей (Страсбург, 18 березня 1986 року).

Статистичну обробку отриманих результатів проводили з використанням комп'ютерної програми Statistica 6.0 (виробництва StatSoft Inc.). Результати досліджень перевіряли на нормальність розподілу, застосовуючи критерій Шапіро-Вілкса, тест Левена на рівність дисперсій, визначали коефіціенти асиметрії та ексцесу. Оскільки дані відповідали нормальному розподілу, то для порівняння вибірок було застосовано t-критерій Стюдента. Статистично значущою вважали різницю при р<0,05.

Результати досліджень та їх обговорення

Вплив ендотеліну-1 на показники печінкового кровообігу. Вихідні значення показників кровообігу у піддослідних щурів були такі: системний артеріальний тиск (САТ) - 102,3±6,85 мм рт.ст., тиск у ворітній вені (Твв) - 5,3±0,23 мм рт.ст., кровонаповнення печінки (КНП) - 22,3±0,81 мл/100г маси органу, рівень локального кровотоку (ЛК) 115,4±4,42 мл/100г маси органу за хвилину.

Внутрішньопортальне введення ендотеліну-1 викликало наступні зміни печінкової гемодинаміки: тиск у ворітній вені зростав на 32,1%, досягаючи в середньому показника 7,0±0,23 мм рт.ст, (p<0,001). Поряд з цим спостерігалось зменшення кровонаповнення печінки до 14,2±0,85 мл/100г маси органу, тобто на 36,3% нижче вихідного рівня (p<0,001) і зниження локального кровотоку в печінці на 32,8% (від 115,4±4,42 до 77,6±4,65 мл/100г маси органу за хвилину; р<0,001) (рис. 1, рис. 2).

Зміни системного артеріального тиску мали біфазний характер - початкова фаза зниження тиску (до 77,9±7,14 мм рт.ст.) змінювалася фазою підвищення тиску до 116,1±7,51 мм рт.ст., тобто на 13,4% (p<0,05) від вихідного рівня. Подібний біфазний вплив ендотеліну-1 на САТ неодноразово спостерігали й інші дослідники при введенні ЕТ-1 в інші ділянки судинного русла.

Наприклад, в дослідах на щурах [Мартинова та ін., 1991] вже через декілька секунд після введення ендотеліну-1 у лівий шлуночок серця спостерігали розвиток гіпотензивної фази, при цьому відбувалося збільшення частоти серцевих скорочень.

Рис. 1 Реакції системного артеріального тиску (САТ) в мм рт.ст., кровонаповнення печінки (КНП) в мл/100 гр маси печінки та тиску у ворітній вені (Твв) в мм.рт.ст., у відповідь на внутрішньопортальне введення ендотеліну-1 (1мкг/кг)

Рис. 2 Вплив ендотеліну-1 (у % від вихідного рівня) на тиск у ворітній вені (1), кровонаповнення печінки щурів (2) та локальний кровотік в ній (3)

*** - p<0,001 (подана вірогідність змін абсолютних значень показника).

Гіпотензивна фаза змінювалася тривалим пресорним ефектом. Вважається, що реакція вазодилатації обумовлена дією ЕТ-1 на ЕТ_В-рецептори, розміщенні на ендотеліоцитах кровоносних судин. При цьому через NO-залежний механізм досягається розслаблення гладеньком'язових клітин судин і, як наслідок, спостерігається фаза зниження системного артеріального тиску [Leite-Moreira, Bras-Silva, 1997].

Роль ЕТ_А- та -адренорецепторів у реалізації вазомоторних ефектів ендотеліну-1 в печінці. Попереднє застосування селективного блокатора ЕТ_А-рецепторів - BQ-123 практично не впливало на гіпотензивну фазу САТ, але усувало гіпертензивну фазу САТ, зумовлену ендотеліном-1. Це підтверджує думку про те, що у виникненні гіпотензивної фази ЕТ_А-рецептори участі не беруть. Таким чином, реакція розширення судин, швидше всього, реалізується через ЕТ_В-рецептори. Разом з тим, блокада ЕТ_А- рецепторів усуває другу фазу змін САТ - його підвищення, що свідчить про те, що ця частина реакції відбувається за безпосередньої участі саме ЕТ_А-рецепторів, розміщених, як випливає з літературних джерел [Сагач, 1998; Патарая, 2000], на гладеньком'язових клітинах кровоносних судин.

Застосування блокатора ЕТ_А-рецепторів - BQ-123 значною мірою усувало також реакції підвищення тиску у ворітній вені при дії ендотеліну-1, проте ефект блокувався не повністю (рис. 3).

Рис. 3 Зміни тиску у ворітній вені при дії ендотеліну-1 до (1), після застосування BQ-123 (2), фентоламіну (3), спільного застосування BQ-123 та фентоламіну (4)

* - p<0,05; ** - p<0,01; *** - p<0,001; n - кількість тварин у вибірці

- вихідний рівень; - дія речовини

На підставі цього ми можемо зробити висновок, що вазоконстрикторний вплив ендотеліну-1 на ворітні вени здійснюється, головним чином, через ЕТ_А-рецептори. Однак, неповна блокада реакції на ендотелін-1 дає нам підстави для того, щоб припустити існування й іншого механізму у реалізації судинозвужувальної дії ендотеліну-1 на портальне русло печінки.

Блокада ЕТ_А-рецепторів зумовлювала пригнічення також реакцій КНП на ендотелін-1. Так, якщо до застосування BQ-123 в цій серії дослідів ендотелін-1 призводив до зменшення кровонаповнення печінки на 36,3%, то після введення BQ-123 ЕТ-1 КНП зменшувалось лише на 12,4% (рис. 4).

Рис. 4 Вплив ендотеліну-1 на кровонаповнення печінки до (1), після застосування BQ-123 (2), фентоламіну (3), спільного застосування BQ-123 та фентоламіну (4).

* - p<0,05; ** - p<0,01; *** - p<0,001; n - кількість тварин у вибірці

- вихідний рівень; - дія речовини

Необхідно зазначити, що в дослідах Wang et al [1997], проведених на печінці кроля за умов in situ було показано, що застосування ЕТ-1 призводить до значного зменшення кровонаповнення печінки, в той же час, Rothe і Maass-Moreno [2000], працюючи на печінці кроля за умов in vivo не змогли побачити істотних змін кровонаповнення печінки у відповідь на введення ендотеліну-1. Таким чином, щодо судинозвужувальної дії ендотеліну-1 на ємнісні судини існувало певне протиріччя в літературі. Наші дослідження проведені на щурах демонструють, що за умов in vivo ендотелін-1 викликає істотне зниження кровонаповнення печінки і цей ефект значною мірою реалізується через ЕТ_А-рецептори (хоча й не обмежується лише ними).

Поряд зі значним пригніченням впливу ендотеліну-1 на кровонаповнення печінки, зумовленим попереднім застосуванням BQ-123, ми спостерігали істотне блокування і реакцій локального кровотоку (рис. 5).

Раніше було показано, що в регуляції печінкового кровообігу важлива роль належить катехоламінам, зокрема норадреналіну [Янчук і співавт. 1990; Янчук, 2003], який може синтезуватися ендотелієм судин, під впливом деяких речовин, зокрема ацетилхоліну і викликати звуження судин [Янчук і співавт., 2006]. У нас виникла думка перевірити, чи не задіяний норадреналін у реалізації констрикторного впливу ендотеліну-1 на судини печінки. Для перевірки цього припущення нами було проведено серію дослідів де використовувався блокатор б-адренорецепторів - фентоламін. Ефективність блокади адренорецепторів у судинах печінки перевіряли за допомогою внутрішньопортального введення норадреналіну (5 мкг/кг).

Попередня блокада б-адренорецепторів фентоламіном пригнічувала реакції печінкових судин на ендотелін-1, хоча й у меншій ніж BQ-123 мірі (рис.3). Домінуючим у ворітних судинах печінки є б₁- підтип адренорецепторів [Янчук, 1990]. Те що в наших дослідах констрикторна реакція ворітних судин на ендотелін-1 частково усувалася фентоламіном, свідчить про можливу участь у цих реакціях норадреналіну, який міг виділитися з депо (наприклад симпатичних нервових закінчень), або синтезуватися ендотелієм судин печінки, а стимулом для виділення був вплив ендотеліну-1. Таким чином, може мати місце не лише пряма дія ЕТ-1 на кровоносні судини через специфічні ЕТ_А-рецептори, але й опосередкований вплив, через стимуляцію виділення норадреналіну.

Подібна картина спостерігалася і в дослідах по вивченню впливу ендотеліну-1 на кровонаповнення печінки. Застосування фентоламіну частково пригнічувало реакції на ендотелін-1 (до дії цього блокатора кровонаповнення знижувалося на 36,3%, а під час його дії - на 23,5%).

Блокада б-адренорецепторів фентоламіном призводила і до часткового усунення ефекту ендотеліну-1 на локальний кровотік. Так до введення фентоламіну ЛК зменшувався на 32,8%, а після - на 24,5%.

Таким чином, ми отримали ситуацію, коли констрикторні ефекти ендотеліну-1 на судини печінки істотно, але не повністю усувалися специфічним блокатором ЕТ_А-рецепторів - BQ-123, та меншою мірою усувалися застосуванням блокатора б-адренорецепторів - фентоламіну. Було цікаво перевірити, чи можна повністю заблокувати ефект ендотеліну-1 при сумісному застосуванні обох блокаторів: BQ-123 і фентоламіну. Саме тому, наступним кроком наших досліджень була серія експериментів, у яких одночасно використано обидва вищезгадані блокатори.

Попередня блокада ЕТ_А-рецепторів судин печінки BQ-123 та б-адренорецепторів фентоламіном майже повністю усувала констрикторний вплив ендотеліну-1 на ворітні судини печінки.

Так само як і у випадку з тиском у ворітній вені, застосування BQ-123 та фентоламіну практично повністю усувало вплив ендотеліну-1 на кровонаповнення печінки та локальний кровотік в ній.

Отже, підсумовуючи отримані нами результати можна сказати, що ендотелін-1 виявляє на судини печінки пряму вазоконстрикторну дію, яка реалізується, головним чином, через ЕТ_А-рецептори, та опосередковану дію із частковим залученням б-адренорецепторів.

Вплив ендотеліну-1 на кисневий баланс печінки. Печінка - один з небагатьох органів, що бере участь у всіх біохімічних процесах, які відбуваються в організмі. Для виконання своїх функцій залоза потребує адекватного забезпечення киснем. За нормальних умов до печінки надходить від 20 до 28% відстотків всього кисню, що надходить до організму [Березовський, 1975]. Забезпечення печінки киснем безпосередньо пов'язане з надходженням крові до цього органу. Тому значний інтерес викликає подвійне кровопостачання печінки - із артеріальної системи (по печінковій артерії) та з венозного русла органів травної системи (по ворітній вені). Артеріальна кров насичена киснем на 94-97%, тоді як у крові ворітної вени оксигенація значно нижча - всього 35-60% [Березовський, 1975]. Проте, завдяки тому, що по ворітній вені до печінки надходить більше крові (70-90% від її загального кровопостачання), ніж по печінковій артерії [Цыбенко, 1984; Lautt, 1997; Янчук, 2003], основна роль у забезпеченні печінки киснем належить саме ворітному руслу.

Вихідні значення показників у піддослідних щурів у цій серії досліджень були такі: системний артеріальний тиск - 103,4±5,2 мм.рт.ст., тиск у ворітній вені - 5,3±0,26, рівень напруги кисню в печінці становив 24,8 ± 0,90 мм.рт.ст.

Внутрішньопортальне введення ендотеліну-1 (1мкг/кг) призводило до виникнення характерної біфазної реакції системного артеріального тиску та підвищення тиску у ворітній вені, при цьому рівень напруги кисню в печінці на початку майже не змінювався, а потім починав повільно зростати, максимально збільшуючись на 11,7% (р<0,05).

Попередня блокада ЕТ_А-рецепторів за допомогою BQ-123 усувала ці зміни напруги кисню в печінці, що свідчить про провідну роль у цих реакціях ЕТ_А-рецепторів. Попередня блокада б-адренорецепторів фентоламіном практично не впливала на реакції напруги кисню у печінці зумовлені ендотеліном-1, отже реалізація впливу ендотеліну-1 на напругу кисню в печінці здійсюється через ЕТ_А-рецептори, тоді як б-адренорецептори у цьому процесі не задіяні. Додатковим підтвердженням цього висновку стали й досліди, у яких спільно було використано обидва блокатори: BQ-123 та фентоламін. Реакції практично не відрізнялися від тих, в яких застосовувався лише блокатор ЕТ_А-рецепторів BQ-123.

Як свідчать наші експерименти, на фоні істотного зменшення кровотоку в печінці, зумовленого ЕТ-1, не спостерігається зниження рівня напруги кисню в ній. Такий ефект може бути наслідком того, що ендотелін-1 пригнічує тканинне дихання в печінці. Для перевірки цього припущення нами було проведено серію дослідів з вивчення споживання кисню печінкою.

Вихідний рівень коефіціента споживання кисню печінкою (К) становив 2,34±0,12·10^-2. Внутрішньопортальне введення ендотеліну-1 в дозі 1 мкг/кг призводило до зменшення К на 36 %, тобто до 1,50±0,13·10^-2 (р<0,05).

Цікавим на наш погляд є порівняння динаміки змін локального кровотоку, напруги кисню в печінці та споживання кисню залозою (рис.5).

Рис. 5 Динаміка змін (у % від вихідного рівня) локального кровотоку (1), коефіціента споживання кисню печінкою (2) та напруги кисню в печінці (3) щурів у відповідь на внутрішньопортальне введення ендотеліну-1 (1 мкг/кг) ВР - вихідний рівень

Результати свідчать про те, що поряд із зменшенням кровотоку в печінці спостерігається і зменшення споживання нею кисню, рівень напруги кисню в залозі при цьому зростає. Ці зміни можуть свідчити про пригнічення кисеньзалежних процесів метаболізму в печінці.

Попереднє застосування BQ-123 усувало ефект ендотеліну-1 на тканинне дихання печінки.

Таким чином вплив ендотеліну-1 на споживання кисню печінкою реалізується через ЕТ_А-рецептори, тоді як б-адренорецептори при цьому не задіяні.

Зміни температури печінки та її жовчовидільної функції при дії ендотеліну-1. Зміни кисневого балансу печінки, викликані ендотеліном-1, на нашу думку, свідчать про пригнічення кисеньзалежних процесів метаболізму в печінці. Логічно припустити, що гальмування метаболізму в печінці мало б призвести до зниження температури в ній. Тому ми поставили собі за мету дослідити вплив ендотеліну-1 на температуру залози.

Введення ЕТ-1 викликало, поряд зі змінами кисневого балансу в печінці, зниження температури в ній на 0,47±0,02^оС (від 38,45±0,02^оС до 37,98±0,02^оС; р<0,01). Температура любого органа визначається взаємодією двох процесів - теплотворення і тепловіддачі (у даному випадку відведенням тепла з кров'ю), а тому, якби ЕТ-1 не впливав на процес теплотворення в печінці, то спостерігалось би підвищення в ній температури внаслідок зменшення відведення тепла з кров'ю, зумовленого звуженням судин залози під впливом ЕТ-1. Більше того, у випадку виключення судинного компоненту термореакції в печінці на ЕТ-1, істинне зниження температури в органі було б ще більш істотним.

Блокатор ендотелінових рецепторів BQ-123 майже повністю усував пригнічував реакції зниження температури в печінці, викликані ЕТ-1.

Отже, ендотелін-1 зумовлює пригнічення теплоутворення в печінці, яке здійснюється за участі ЕТ_А-рецепторів.

Внутрішньопортальне введення тваринам ендотеліну-1 (1 мкг/кг) зумовлювало у них зменшення жовчовиділення з максимумом змін до 0,8310,029 мкл/хв·г печінки на 40-ій хвилині з моменту введення речовини, тоді як у контрольних тварин у цей проміжок часу об'ємна швидкість виведення жовчі складала 0,9650,037мкл/хв·г печінки. Це свідчить про зменшення холесекреції під впливом досліджуваної нами дози препарату на 18,3% (р<0,05) порівняно з контролем.

Підсумовуючи отримані нами результати можна зазначити, що ендотелін-1 призводив до збільшення тиску у ворітній вені, зменшення кровонаповнення печінки та локального кровотоку в ній. На фоні зменшеного кровопостачання печінки спостерігалося і гальмування споживання кисню залозою, напруга кисню в ній при цьому зростала. Пригнічення споживання кисню печінкою, яке пов'язане з уповільненням процесів метаболізму в ній, супроводжувалось, до того ж, гальмуванням процесу теплоутворення в печінці та її жовчовидільної функції. Судинорухова дія ендотеліну-1 у печінці здійснюється, головним чином, через ЕТ_А-рецептори та частково за участі б-адренорецепторів її судин. Вплив ЕТ-1 на тканинне дихання печінки та її теплотворну функцію реалізується через ЕТ_А-рецептори.

ВИСНОВКИ

У дисертації, відповідно до мети, вирішене актуальне наукове завдання, що стосується з'ясування механізмів дії ендотеліну-1 на кровообіг і кисневий баланс печінки щурів, та зроблені такі висновки:

1. Ендотелін-1 викликає підвищення тиску у ворітних судинах печінки, яке істотно пригнічується блокадою специфічних ендотелінових рецепторів А-типу та частково - б-адренорецепторів цих судин.

2. Ендотелін-1 спричиняє зменшення кровонаповнення печінки на 36,3%, яке реалізується шляхом активації ЕТ_А- та б-адренорецепторів її ємнісних судин.

3. Локальний кровотік в печінці під впливом ендотеліну-1 зменшується на 32,8%. Блокатор ЕТ_А-рецепторів BQ-123 значною мірою, а фентоламін - частково усувають цей вазомоторний ефект.

4. Ендотелін-1 зумовлює пригнічення споживання кисню печінкою поряд з підвищенням рівня напруги кисню в ній. Вплив ендотеліну-1 на тканинне дихання печінки здійснюється через ЕТ_А-рецептори без залучення б-адренорецепторів.

5. Жовчовидільна і теплотворна функції печінки при дії ендотеліну-1 суттєво пригічуються. BQ-123 повністю усуває вплив ЕТ-1 на процес теплоутворення в органі.

6. Ендотелін-1 звужує артеріальні та венозні судини печінки, зменшуючи її кровонаповнення та кровопостачання, і одночасно пригнічує тканинне дихання, теплотворення та жовчовидільну функцію органа. Рівень напруги кисню в печінці при цьому зростає.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Янчук П.І. Гемодинамічні та респіраторні ефекти ендотеліну в печінці /Янчук П.І., Русінчук Я.І., Комаренко В І., Пасічніченко О.М., Тєрєхов А.А.// Вісник Черкаського університету. Серія: Природничі науки. Вид-во ЧНУ. 2006. Вип. 91. С. 158 - 162. (Здобувач провів роботу з літературою, експерименти на тваринах та статистичну обробку результатів досліджень).

2. Янчук П.І. Участь ендотеліну-1 у регуляції кровообігу, кисневого балансу та жовчосекреторної функції печінки / Янчук П.І., Комаренко В.І., Пасічніченко О.М., Русінчук Я.І., Філь Г.Б., Тєрєхов А.А. // Вісн. Київ. ун-ту. Проблеми регуляції фізіологічних функцій. 2006. Вип.11. С. 16-18. (Здобувачем проведено роботу з літературою, експерименти на тваринах та статистичну обробку результатів досліджень).

3. Русінчук Я.І. Вплив ендотеліну-1 на споживання кисню печінкою / Русінчук Я.І., Тєрєхов А.А., Янчук П.І. // Вісн. Київ. ун-ту. Проблеми регуляції фізіологічних функцій. 2007. Вип.12. С. 8-9. (Здобувачем проведено роботу з літературою, експерименти на тваринах та статистичну обробку результатів досліджень, спільно зі співавторами сформульовано висновки до роботи).

4. Янчук П.І. Вплив ендотеліну-1 на кисневий баланс і теплотворення печінки /Янчук П.І., Русінчук Я.І., Тєрєхов А.А.// Фізіологічний журнал. 2008. Т. 54, №6. С. 38 - 41. (Здобувачем проведено роботу з літературою, експерименти на тваринах та статистичну обробку результатів досліджень, спільно зі співавторами сформульовано висновки до роботи).

5. Русінчук Я.І., Філь Г.Б., Тєрєхов А.А., Янчук П.І., Комаренко В.І., Пасічніченко О.М. Дослідження дії ендотеліну-1 на кровообіг, напругу кисню в печінці та її жовчовидільну функцію: V всеукраїнська наукова конференція студентів та аспірантів [„Біологічні дослідження молодих учених в Україні”], (Київ, 15-16 вересня). К., 2005. С. 81 - 82. (Здобувачем проведено роботу з літературою, експерименти на тваринах та статистичну обробку результатів досліджень).

6. Янчук П.І., Комаренко В.І., Пасічніченко О.М., Русінчук Я.І., Філь Г.Б., Тєрєхов А.А. Зміни кровообігу, кисневого гомеостазу та жовчовидільної функції печінки, зумовлені ендотеліном-1: Всеукраїнська науково-практична конференція [„Проблеми вікової фізіології”], (Луцьк-Шацькі озера, 29-30 вересня). Л., 2005. С. 170 - 171. (Здобувачем проведено роботу з літературою, експерименти на тваринах та статистичну обробку результатів досліджень).

7. Русінчук Я.І., Комаренко В.І., Янчук П.І. Вплив ендотеліну на постачання та споживання кисню печінкою: Міжнародна науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених [„Шевченківська весна”], (Київ, 10-11 березня). К., 2006. С. 37 - 38. (Здобувачем проведено роботу з літературою, експерименти на тваринах та статистичну обробку результатів досліджень).

8. Янчук П.І., Комаренко В.І., Пасічніченко О.М., Русінчук Я.І., Філь Г.Б., Тєрєхов А.А. Вплив ендотеліну-1 на кровообіг, кисневий баланс і зовнішньосекреторну функцію печінки: ХVII з'їзд Українського фізіологічного товариства з міжнародною участю, (Чернівці, 18-20 травня). Фізіологічний журнал. 2006. №2. С. 106 - 107. (Здобувачем проведено роботу з літературою, експерименти на тваринах та статистичну обробку результатів досліджень).

9. Янчук П.И., Комаренко В.И., Пасичниченко О.М., Русинчук Я.И., Филь Г.Б., Терехов А.А. Участие эндотелина в регуляции кровообращения, кислородного баланса и желчеотделительной функции печени: 8 Международный Славяно-Балтийского научный форум [„Санкт-Петербург - Гастро-2006”], (Санкт-Петербург, 17-19 мая). Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. 2006. № 1-2. С. М183. (Здобувачем проведено роботу з літературою, експерименти на тваринах та статистичну обробку результатів досліджень, сформульовано висновки до роботи).

10. Тєрєхов А.А., Русінчук Я.І., Янчук П.І. Вплив ендотеліну-1 на холерез та споживання кисню печінкою: Всеукраїнська наукова конференція студентів та аспірантів [„Біологічні дослідження молодих учених в Україні”], (Київ, 21-22 вересня). К., 2006. С. 72 - 73. (Здобувачем проведено роботу з літературою, експерименти на тваринах та статистичну обробку результатів досліджень).

11. Янчук П.І., Комаренко В.І., Пасічниченко О.М., Русінчук Я.І., Тєрєхов А.А. Вазомоторні та респіраторні реакції у печінці, зумовлені ендотеліном: Міжнародна наукова конференція [„Механізми функціонування фізіологічних систем”], (Львів, 8-11 листопада). Л., 2006. С. 163 - 164. (Здобувачем проведено роботу з літературою, експерименти на тваринах та статистичну обробку результатів досліджень, сформульовано висновки до роботи).

12. Янчук П.И., Русинчук Я.И., Комаренко В.И., Пасичниченко О.М., Терехов А.А. Влияние эндотелина-1 на тканевое дыхание печени: 9 Международный Славяно-Балтийский научный форум [„Санкт-Петербург - Гастро-2007”], (Санкт-Петербург, 16-19 мая). Гастроэнтерология Санкт-Петербурга, 2007. № 1-2. С. М127. (Здобувачем проведено роботу з літературою, експерименти на тваринах та статистичну обробку результатів досліджень, сформульовано висновки до роботи).

13. Янчук П.І., Русінчук Я.І., Комаренко В.І., Пасічніченко О.М., Тєрєхов А.А. Дія ендотеліну-1 на кровообіг, тканинне дихання і теплотворення печінки та шляхи її реалізації: ІV Міжнародна наукова конференція [„Психологічні та вісцеральні функції в нормі і патології”], (Київ, 8-10 жовтня). Л., 2008. С. 220 - 221. (Здобувачем проведено роботу з літературою, експерименти на тваринах та статистичну обробку результатів досліджень, сформульовано висновки до роботи).

АНОТАЦІЯ

Русінчук Я. І. Роль ендотеліну-1 в регуляції кровообігу та тканинного дихання печінки. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини і тварин. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2009.

Дисертацію присвячено вивченню впливу ендотеліну-1 на кровообіг і тканинне дихання печінки. У роботі показано, що ендотелін-1 викликав підвищення тиску у ворітній вені та зменшення кровонаповнення і локального кровотоку в печінці. Ці реакції суттєво пригнічувалися попереднім застосуванням блокатора ЕТ_А-рецепторів - BQ-123. Попередня блокада б-адренорецепторів судин фентоламіном також частково, але меншою мірою, пригнічувала реакції на ендотелін-1. Це свідчить про провідну роль ЕТ_А-рецепторів в реалізації вазоконстрикторних ефектів ендотеліну-1 в судинному руслі печінки щурів та про часткове залучення до цих реакцій механізму, однією з ланок якого є активація б-адренорецепторів.

Встановлено, що ендотелін-1 викликав пригнічення споживання кисню печінкою. Показано, що ця реакція блокувалася застосуванням BQ-123. Фентоламін у даному випадку не впливав на ефекти ендотеліну-1. Зроблено висновок, що дія ендотеліну-1 на споживання кисню печінкою реалізувалася виключно через ЕТ_А-рецептори, без залучення б-адренорецепторів.

Ендотелін-1 зумовлював зменшення жовчовиділення та зниження температури печінки. Це може свідчити про пригнічуючий вплив ендотеліну-1 на кисеньзалежні метаболічні процеси в печінці. Реакції усувалися застосуванням BQ-123.

Таким чином, ендотелін-1 звужував артеріальні та венозні судини печінки, зменшуючи її кровонаповнення та кровопостачання, і одночасно пригнічував тканинне дихання, теплотворення та жовчовидільну функцію органа. Судинорухова дія ендотеліну-1 у печінці здійснюється, головним чином через ЕТ_А-рецептори та частково за участі б-адренорецепторів її судин. Вплив ЕТ-1 на тканинне дихання печінки та її теплотворну функцію реалізується через ЕТ_А-рецептори.

Ключові слова: ендотелін-1, ЕТ_А-рецетори, б-адренорецептори, печінковий кровообіг, тканинне дихання.

АННОТАЦИЯ

Русинчук Я.И. Роль эндотелина-1 в регуляции кровообращени и тканевого дыхания печени. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2009.

Диссертация посвященна изучению влияния эндотелина-1 на кровообращение и тканевое дыхание в печени. Исследования проведены в условиях острых экспериментов на белых лабораторных крысах. В работе использовались методы электроманометрии для измерения системного артериального давления и давления в воротной вене, реографический метод для изучения кровенаполнения печени, локальный кровоток в печени изучался методом водородного клиренса с электрохимической генерацией водорода, уровни напряжения и потребления кислорода измерялись полярографическим методом.

Показано, що эндотелин-1 вызывал повышение давления в воротной вене, уменьшал кровенаполнение печени и локальный кровоток в ней. Эти реакции существенно блокировались предварительным примeнением селективного блокатора ЕТ_А-рецепторов - BQ-123. Предварительная блокада б-адренорецепторов фентоламином также частично угнетала реакции на эндотелин-1, хотя и не столь значимо как в случае с блокадой ЕТ_А-рецепторов. Это свидетельствует о преобладающей роли ЕТ_А-рецепторов в реализации вазоконстрикторных эфектов эндотелина-1 в сосудистом русле печени крыс, а также о частичном вовлечении в эти реакции механизма, одним из звеньев которого является активация б-адренорецепторов.

Проведено изучение механизмов влияния эндотелина-1 на кислородный гомеостаз печени. Установлено, что эндотелин-1 вызывал угнетение потребления кислорода железой. Показано, что эта реакция блокировалась предварительным введением BQ-123. Блокатор б-адренорецепторов - фентоламин в даном случае не влиял на эфекты эндотелина-1. На основании этого сделан вывод, что действие эндотелина-1 на потребление кислорода печенью крыс осуществлялось через специфические ЕТ_А-рецепторы, без вовлечения иного механизма, включающего б-адренорецепторы.

Эндотелин-1 вызывал уменьшение желчеотделения на 18,3% и снижение температуры в печени. Влияние эндотелина-1 на температуру печени блокировалось предварительным применением BQ-123.

Таким образом, эндотелин-1 суживал артериальные и венозные сосуды печени, уменьшая ее кровенаполнение и приток крови к ней, и одновременно угнетал тканевое дыхание, образование тепла и жолчеотделительную функцию органа. Сосудистодвигательная функция эндотелина-1 в печени осуществляется, главным образом, через ЕТ_А-рецепторы и частично при участии б-адренорецепторов ее сосудов. Влияние ЕТ-1 на тканевое дыхание печени и ее теплотворную функцию реализуется через ЕТ_А-рецепторы.

Ключевые слова: эндотелин-1, ЕТ_А-рецепторы, б-адренорецепторы, кровообращение в печени, тканевое дыхание.

ANNOTATION

Rusinchuk Ia. I. The role of endothelin-1 in regulation of blood circulation and tissue respiration in liver. - Manuscript.

Dissertation for a scientific degree of the candidate of biological sciences. The speciality 03.00.13 - human and animal physiology. Taras Shevchenko Kyiv National University, Kyiv, 2009.

The dissertation is devoted to study the role of endothelin-1 in regulation of blood circulation and tissue respiration in liver. It is shown that endothelin-1 increased blood pressure in portal vein and decreased capacitance and local blood flow in liver. These reactions were essentially suppressed with preliminary application of the agonist of ET_A-receptors, BQ-123. Preliminary blockade of б-adrenoreceptors in vessels by phentolaminum also partially, but weaker, suppressed the reaction of endothelin-1. It testifies to partially contribution of ET_A-receptors in realization of vasopressor effect of endothelin-1 on liver vascular system in rats and one of the mechanisms that partially involves in these reactions is activation of б-adrenoreceptors.

It is established that endothelin-1 caused suppression of liver oxygen consumption. It is shown that this reaction was blocked by BQ-123 application. phentolaminum in this case did not influence on the effects of endothelin-1. We conclude that the effect of endothelin-1 on liver oxygen consumption realized exclusively through ET_A-receptors, but not through б-adrenoreceptors.

Endothelin-1 decreased bile secretion and liver temperature. It testifies to suppressing effect of endothelin-1 on oxygen-dependent metabolic processes in liver. Reactions were blocked by BQ-123 application.

Thus, endothelin-1 constricts the liver veins and arterial vessels, at the same time reduces its capacitance and blood flow, simultaneously suppressed tissue respiration, heat production and bile secretion in liver. Vasomotor effect of endothelin-1 on liver is carried out, mainly, through ET_A-receptors and partially through б-adrenoreceptors in liver vessels. Effect of endothelin-1 on liver tissue respiration and heat production in it is realized through these receptors.

Key words: endothelin-1, ET_A-receptors, б-adrenoreceptors, liver blood flow, tissue respiration.

Размещено на Allbest.ru

...