Физиологическая роль сосудистых рефлексогенных зон в интегративной регуляции функций дыхания и кровообращения

15

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

03.00.13 - Физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Физиологическая роль сосудистых рефлексогенных зон в интегративной регуляции функций дыхания и кровообращения

Куприянов Сергей Владиленович

Казань - 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении Высшего профессионального образования «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова»

Научный консультант:

доктор медицинских наук, профессор Н.А. Агаджанян

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор А.Л. Зефиров

доктор биологических наук, профессор Ф.Г. Ситдиков

доктор медицинских наук, профессор С.П. Сапожников

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия» (Астрахань)

Защита диссертации состоится 26 июня 2009 г. в _____ часов

на заседании диссертационного совета Д 208.034.01 при ГОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» по адресу:

420012, г. Казань, ул. Бутлерова, 49.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

по адресу: 420012, г. Казань, ул. Бутлерова, 49.

Автореферат разослан «______» ____________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор Л.Н. Залялютдинова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Физиология кровообращения и дыхания имеет немало нерешенных проблем. Например, остаются до конца непонятыми механизмы одновременной сочетанной регуляции гемодинамики и внешнего дыхания, а также роль в этих процессах сосудистых рефлексогенных зон. Решение этих вопросов позволит не только более полно представить механизмы поддержания гомеостаза газообмена в тканях и их кислотно-основного состояния (КОС), но и будет способствовать разработке новых методик коррекции этих процессов в условиях клиники.

Общепризнано, что интенсивность метаболизма в тканях во многом зависит от взаимодействия сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Для сохранения нормального состояния организма в покое и при нагрузках необходимо, чтобы сердечно-сосудистая система адекватно распределяла кровь между тканями, а дыхательная - обеспечивала необходимую ее оксигенацию. Кроме того, изменение активности обеих этих систем влияет на кислотность крови. По сути, две различные анатомические системы функционируют для достижения общего результата - поддержания постоянства газообмена и КОС на уровне тканей. В современной физиологии широкое распространение получает понятие «кардиореспираторной системы» (В.В. Розенблат с соавт., 1985; Н.А. Агаджанян, В.В. Гневушев, А.Ю. Катков, 1987; Р.Ш. Габдрахманов с соавт., 1990; Н.В. Борисова, 2007; В.Г. Двоеносов, 2007; А.И. Елфимов с соавт., 2007, и др.). Изучению функционального взаимодействия сердечно-сосудистой и дыхательной систем посвящено множество других, в том числе и более ранних, работ отечественных и зарубежных авторов (П.К. Анохин, 1948; Г.П. Конради, 1973; В.Л. Карпман с соавт., 1978; E.W. Taylor et al., 1999; К.В. Судаков, 2000; R.C. Fitzerald, 2000, и др.).

Под кардиореспираторной системой (КРС) принято понимать реализующееся на общем уровне функциональное взаимодействие сердечно-сосудистой и дыхательной систем, являющееся одним из способов адаптации тканей к нагрузкам. Учитывая, что все ткани постоянно испытывают нагрузки, КРС следует отнести к постоянно существующим, частным функциональным системам (Ю.С. Ванюшин, Ф.Г. Ситдиков, 2003). Изучению деятельности КРС в последнее время уделяется пристальное внимание. Характеризуя актуальность исследований данной проблемы, Н.А. Агаджанян с соавт. (1995) указывают, что КРС, в частности, является «…универсальным индикатором функциональных резервов и адаптивных функций организма…» Однако, несмотря на обширный материал по этой проблеме, остается много нерешенных вопросов. Так в статье «Взаимосвязь между показателями гемодинамики и дыхания у человека» И.Г. Герасимов с соавт. (2003) пишут, что объединяющий фактор формирования и регуляции КРС на сегодня остается неизвестным.

Срочное адекватное перераспределение крови в организме обеспечивается непрерывной работой сосудистых рефлексогенных зон (СРЗ). СРЗ посредством своих рецепторов реагируют на отклонения давления и состава крови от нормы, включая механизмы стабилизации жизненно важных функций: дыхания и кровообращения. Тем самым поддерживается оптимальная интенсивность доставки О2 тканям организма и удаление из них метаболитов. Нарушения функции СРЗ способствуют развитию гипер- и гипотонии, органных расстройств кровообращения и тканевого газообмена (В.А. Алмазов с соавт., 1983; А.В. Вальдман с соавт., 1988; Н.Н. Алипов с соавт., 2007, и др.). Пристальное внимание изучению хеморецепторов каротидного синуса уделяется в работах В.В. Закусова (1938), К. Гейманса и Д. Кордье (1940), а также С.В. Аничкова и М.Л. Беленького (1962, 1968). СРЗ формируют как собственные рефлексы на сердечно-сосудистую систему (И.Ф. Цион, К. Людвиг, 1866; Е.А. Моисеев, 1926; H.E. Hering, 1927; H. Schwieg, 1935; В.В. Парин, А.П. Полосухин, В.Н. Черниговский, 1937; H. Rau et al., 1993; Fu Qi et al., 2006; A. Pawelczyk James, 2006, и др.), так и сопряженные - на другие системы организма. Обстоятельное описание сопряженных рефлексов системы дыхания, порождаемых хемо- и реже барорецепторами СРЗ, приводится в монографиях М.В. Сергиевского с соавт. (1975), И.С. Бреслава и В.Д. Глебовского (1981).

Исследование баро- и хеморецепторов СРЗ, в основном, велось либо с изучением их роли в регуляции только кровообращения, либо отдельно внешнего дыхания. Мало работ по выявлению влияний с барорецепторов СРЗ одновременно на дыхание и кровообращение (Сициллиано, 1900; Е.А. Моисеев, 1927; К. Гейманс, Д. Кордье, 1940; В.С. Куприянов, 1958; В.М. Хаютин, 1964). Кроме того, исключая более ранние работы нашей лаборатории, в доступной литературе не удалось обнаружить данных о роли баро- и хеморецепторов зоны позвоночных артерий (ЗПА) в формировании сочетанных реакций внешнего дыхания и системного артериального давления (САД). Также отсутствуют сведения о значении афферентации от различных СРЗ в формировании и регуляции кардиореспираторного взаимодействия.

Косвенные данные о значении барорецепторов позвоночных артерий в регуляции кровяного давления можно найти в клинических работах нейрохирургов по описанию случаев нарушения церебральной гемодинамики, невропатологов - при наблюдении за пациентами с шейным остеохондрозом, оторинолярингологов - при кохлео-вестибулярных расстройствах, акушеров - при родовспоможении (Л.К. Кузьменко, 1938; Н. Krayеnbuhe, Yasargil, 1957; Я.Ю. Попелянский, 1959; Н.В. Верещагин, 1975, 1980, и др.). Г.А. Мямлина (1953) гистологическими методами выявила в позвоночных артериях скопления нервных окончаний, аналогичных барорецепторам синокаротидной зоны. В острых опытах на животных выключение гуморально неизолированных позвоночных артерий (снижение в них давления) не изменяло САД (Sicilliano, 1900; К. Гейманс, Д. Кордье, 1940; С. Dickinson, 1963; B.A. Boldwin, F.R. Bell, 1963; В.М. Хаютин, 1964). Однако, M. Schneider, D. Schneider (1934), W. Mitchell et al. (1966), Nagashima et al. (1970) при тех же вмешательствах отмечали некоторое снижение САД. Нагнетание крови (повышение давления) в гуморально неизолированную позвоночную артерию (S. Condoreli, M. Bartollo, 1961) и при ее гемодинамической изоляции (Э.И. Богданова, 1979) вызывало снижение САД. В.С. Куприянов и Ю.Г. Александров (1977) наблюдали на кошках при зажатии позвоночной артерии в начальном ее отделе повышение, а при зажатии в конечном отделе снижение САД. Однако, мы не встретили работ с одновременной регистрацией внешнего дыхания, САД и тонуса магистральных вен различных сосудистых бассейнов. Полностью отсутствуют сведения о регуляторной роли хеморецепторов ЗПА. Подчеркнем, что кроме указанных работ нашей лаборатории и нескольких наблюдений Э.И. Богданова (1979) на собаках (по изучению влияния барорецепторов на артериальное давление) в мировой научной литературе не приводятся данные исследований, проведенных на позвоночных артериях в условиях их гемодинамической (гуморальной) изоляции. При отсутствии такой изоляции результаты изучения регуляторной роли рецепторного аппарата любой СРЗ трудно признать физиологически абсолютно чистыми.

Изучение роли баро- и хеморецепторов СРЗ в формировании и регуляции кардиореспираторного взаимодействия представляет интерес не только для теоретической физиологии и патофизиологии, но и для различных областей клинической медицины, так как затрагивает проблемы терапии гипер- и гипотензий, позволяет создать новые методики оценки и коррекции, как ряда системных патологических состояний, так и нарушений в различных органах и тканях организма.

Цели и задачи исследования. Целью исследования явилось изучение значения сосудистых рефлексогенных зон в интегративной регуляции деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Были поставлены следующие задачи:

Исследовать в условиях повышения и снижения давления в гемодинамически изолированной зоне позвоночных артерий формирование рефлекторных влияний на тонус крупных вен скелетных мышц и внутренних органов.

Провести сравнительный анализ направленности рефлексов на тонус резистивных (уровень системного артериального давления) и емкостных сосудов (их перфузия при р - const равном 10 - 15 мм рт. ст.), одновременно реализуемых в ответ на повышение или снижение давления в зоне позвоночных артерий.

Обосновать целесообразность барорефлексов с зоны позвоночных артерий на резистивное и емкостное русло.

На основании экспериментального моделирования системных алкалоза и ацидоза изучить сочетанные собственные и сопряженные хеморефлексы на внешнее дыхание и артериальное давление, возникающие при активации зоны позвоночных артерий и каротидного синуса растворами молочной кислоты, трисамина (тригидроксиаминометана) и венозной кровью.

Введением озонированного физиологического раствора (400 - 1600 мкг/л) в зоны позвоночных и сонных артерий выявить существование рефлекторного компонента терапевтического эффекта инфузионной озонотерапии, используемой при лечении гипертензий в большом круге кровообращения.

Используя сравнительный анализ (качественный и количественный) хеморефлексов, полученных на введение вышеуказанных растворов, а также растворов NaHCO3, выявить значение ионов водорода, гидрокарбонатных анионов и/или двуокиси углерода как основных факторов стимуляции хеморецепторов зон позвоночных и сонных артерий.

Провести корреляционный анализ описанных собственных (на систему кровообращения) и сопряженных (на дыхание) хеморефлексов, определить доминирование в пределах этих кардиореспираторных реакций дыхательной или сердечно-сосудистой составляющей. На основании корреляционного анализа, а также расчета коэффициента Хильдебранта выявить значение баро- и хемоафферентации от сосудистых рефлексогенных зон позвоночных артерий и каротидного синуса как одного из факторов формирования и регуляции кардиореспираторного взаимодействия. Выявить физиологическую целесообразность баро- и хеморефлексов, реализуемых с зон позвоночных и сонных артерий.

Научная новизна полученных результатов. На основе результатов физиологических экспериментов и их последующего корреляционного анализа, проведенного разными математическими способами, получены новые данные о том, что одним из основных факторов формирования КРС и регуляции ее деятельности является баро- и хемоафферентация от различных СРЗ. Такое системообразующее значение имеет деятельность как ранее уже известной синокаротидной зоны, так и впервые описанной в нашей лаборатории ЗПА. Впервые изучена роль барорецепторов ЗПА в регуляции тонической активности периферических, а также органных емкостных сосудов. Впервые выявлена роль барорецепторов ЗПА в одновременной сочетанной регуляции САД и тонуса венозных сосудов. Исследование данных рефлексов подтверждает, что крупные вены способны активно, самостоятельно (вне зависимости от реакций артерий) изменять свои емкостные свойства. Изучена целесообразность одновременных функционально однонаправленных реакций резистивного и емкостного бассейнов, которые направлены на сохранение гомеостаза тканевого газообмена. Впервые выявлено значение хеморецепторов ЗПА в одновременной сочетанной регуляции активности сердца, уровня САД и внешнего дыхания. Впервые доказано, что в осуществлении сочетанной регуляции дыхания и кровообращения баро- и хеморецепторы ЗПА являются аналогами и синергистами рецепторного аппарата синокаротидной зоны. Впервые изучены кардиореспираторные реакции, возникающие при перфузии гемодинамически изолированных СРЗ каротидного синуса и позвоночных артерий щелочными, кислыми растворами, а также основным буфером - трисамином (триаминометаном). Впервые раскрывается рефлекторный компонент изменения общего кровяного давления и внешнего дыхания при широко используемом в клинике методе инфузионной озонотерапии. Впервые демонстрируется дозозависимость в осуществлении рефлекторных влияний инфузий озонированных растворов. Создана методика количественной оценки изменения активности внешнего дыхания, регистрируемого в остром эксперименте трахеостомическим способом. Впервые показано, что в условиях умеренной нагрузки кардиореспираторные реакции осуществляются преимущественно по дыхательному типу. В механизме такого доминирования респираторной составляющей над кардиальной и васкулярной важное значение имеет афферентация от баро- и хеморецепторов СРЗ позвоночных и сонных артерий.

Теоретическая и практическая значимость полученных результатов. Получены новые данные о роли хемо- и барорецепторов ЗПА в сочетанной рефлекторной регуляции дыхания и САД, тонуса вен периферических и внутренних органов. Обобщение результатов собственных исследований с данными других авторов, полученными в нашей лаборатории ранее, а также современных отечественных и зарубежных работ по изучению кардиореспираторного взаимодействия позволило выявить (неописанную в настоящее время) роль СРЗ позвоночных артерий в формировании функционально-системных реакций дыхательного и сердечно-сосудистого центров. Эти сведения представляют интерес для физиологии и патофизиологии. Данные работы актуальны для невропатологов, оториноларингологов, вертебрологов, акушеров-гинекологов, терапевтов широкого профиля. Приведенные в работе сведения необходимо учитывать при изучении, диагностике и лечении дисфункций общего и церебрального кровообращения. Показана патогенетическая роль баро- и хеморефлексов с ЗПА, в этиологии и патогенезе синдрома позвоночной артерии, некоторых кохлео-вестибулярных расстройств. Для терапии общих заболеваний значимость имеют результаты, демонстрирующие ранее неизвестный рефлекторный механизм гипотензивного эффекта инфузионной озонотерапии. Доказано повреждающее влияние передозировки озона на рецепторные структуры сосудистых рефлексогенных зон и возможности перехода рефлексов, формируемых в этих условиях, в новое патогенетическое качество. Показана недопустимость коррекции метаболических ацидозов введением растворов гидрокарбоната натрия и других солевых растворов. Вскрытые в настоящей работе рефлекторные механизмы, обеспечивающие доминирование в пределах кардиореспираторной системы дыхательного компонента, открывают возможность для разработки новых клинически значимых методик диагностики развития состояний ацидоза и алкалоза. Данные настоящей работы доказывают необходимость более пристального внимания к разработке физиотерапевтических режимов дыхания, направленных, например, на профилактику и лечение гипер- и гипотензивных состояний. Так же эти данные актуальны для врачебного спортивного контроля, позволяют создать новые методы интенсификации тренировочного процесса.

Внедрение результатов исследований в практику. На основе теоретических положений диссертационного исследования разработаны методики экспресс-диагностики развития у человека состояний алкалоза и ацидоза, которые внедрены в практику ряда МУЗ г. Чебоксары и г. Новочебоксарска. Разработанные рационализаторские предложения (№1004 от 16.09.99, №1005 от 16.09.99, №1006 от 16.09.99, №1011 от 10.10.2000, №1012 от 10.10.2000, №1138 от 31.03.2008) используются при проведении экспериментов на животных в Чувашском государственном университете и Чувашском государственном педагогическом университете. По результатам данной работы изданы методические указания и учебно-методические пособия («Поддержание КОС организма животных и человека при алкалозах», «Врачебный контроль в спорте. Фармакотерапия, механизмы регуляции функциональных систем», «Понятие о функциональных системах организма», «Анатомия и физиология, методы функциональных исследований слухового и вестибулярного анализаторов»), тексты лекций («Функциональная система поддержания КОС организма при ацидозах») которые используются в учебном процессе на кафедрах нормальной физиологии, патологической физиологии, а также ряда других кафедр и курсов Чувашского государственного университета и Чувашского государственного педагогического университета, о чем свидетельствуют соответствующие акты о внедрении.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

Повышение или снижение давления в зоне позвоночных артерий вызывает рефлекторные реакции изменения тонуса венозных сосудов периферических и внутренних органов, уровня системного артериального давления и интенсивности внешнего дыхания. Крупные венозные сосуды способны активно изменять свой тонус, реализуя барорефлексы с зоны позвоночных артерий. Эти реакции резистивного и емкостного русла оказываются функционально однонаправленными.

В позвоночных артериях находится самостоятельная хеморецептивная сосудистая рефлексогенная зона - функциональный синергист зоны каротидного синуса. При сдвиге кислотности крови в зоне позвоночных артерий в сторону ацидоза или алкалоза формируются рефлексы на сердечно-сосудистую и дыхательную системы, которые оказываются качественно аналогичными соответствующим рефлекторным реакциям с синокаротидной зоны.

Хемо- и бароафферентация от сосудистых рефлексогенных зон позвоночных и сонных артерий является фактором формирования и регуляции функционально системного кардиореспираторного взаимодействия. Под влиянием подобной афферентации возникают одновременные, совместные хемо- и/или барорефлексы на гемодинамику и респирацию, направленные на компенсацию исходного сдвига рН крови или кровяного давления.

При физиологической (не чрезмерной) активации баро- и хеморецепторов рефлексогенных зон сосудов высокого давления формируется тип кардиореспираторного ответа с доминированием дыхательного компонента.

Личный вклад автора. Автором самостоятельно проделан весь необходимый объем работ: постановка целей и задач, разработка методик экспериментов (оформлено 6 рационализаторских предложений), разделение на логические этапы и проведение исследований, статистический анализ их результатов. Определен алгоритм исследования, предполагающий интегральную оценку комплексных реакций дыхательной и сердечно-сосудистой систем на различные баро- и хемораздражения сосудистых рефлексогенных зон позвоночных и сонных артерий. Проведен анализ научной литературы, собрана и структурирована информация по проблеме исследования. Для решения поставленных задач С.В. Куприяновым лично организовано лабораторное оборудование, самостоятельно и в полном объеме проведено 14 серий научных экспериментов, включавших 925 наблюдений на 229 животных. Все приведенные в работе новые данные получены диссертантом лично.

Апробация работы. Результаты исследований представлены или доложены на Конференции «Физиология вегетативной нервной системы» (Куйбышев, 1988); VII Международном симпозиуме «Экологофизиологические проблемы адаптации» (Москва, 1994); III International Symposium on Hypoxia (Berlin, GFR, 1994); II Съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1995); XII International Medical Congress (Istanbul, Turkey, 1996); III Съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1997); XVII Съезде физиологов России (Ростов-на-Дону, 1998); Научно-практической конференции оторинолярингологов Чувашской Республики (Чебоксары, 1999); Научно-практической конференции «Традиционные и нетрадиционные методы лечения в клинике внутренних болезней» (Чебоксары, 2000); Юбилейной конф. диагност. Центра г. Чебоксары (Чебоксары, 2000); Научно-практической конференции «Традиционные и нетрадиционные методы лечения в клинике внутренних болезней» (Чебоксары, 2000); Международной конференции «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Санкт-Петербург, 2001); XVIII Съезде физиологического общества физиологов России (Казань, Москва, 2002); World Clinical and Immunopathological Congress (Singapore, Australia, 2002); III Международной конференции «Здоровье и образование в XXI веке» (Москва, 2002); IV Сибирском съезде физиологов (Новосибирск, 2002); XI Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2003); III Российской научно-практической конференции «Наука и практика в оториноларингологии» (Москва, 2004); I Съезде физиологов СНГ (Сочи, Дагомыс, 2005); XII Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2007); расширенном заседании кафедры нормальной физиологии медицинского факультета РУДН (Москва, 2007); заседании Татарстанского отделения Физиологического общества России (Казань, 2008); XIII Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2008).

Сведения о публикациях. По материалам диссертации опубликовано 51 научная работа, в том числе 8 статей - в ведущих научных рецензируемых журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией, 2 монографии. Общий объем научных трудов по теме диссертации составляет 23 у.п.л., в том числе авторский вклад - 14,74 у.п.л. С учетом полученных данных изданы 4 методических указания и учебно-методических пособия и 5 текстов лекций. рефлексогенный давление позвоночный озонотерапия

Структура диссертации и ее объем. Диссертация изложена на 327 страницах машинописного теста. Состоит из введения, обзора литературы, описания собственных методов исследования, 5 глав с изложением результатов собственных исследований и их обсуждением, заключения, выводов, практических рекомендаций, приложений и списка использованных источников, который содержит 594 работы, из них 368 отечественных и 226 иностранных авторов. Текст иллюстрирован 24 таблицами, 61 рисунком и графиком.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Предмет и объект исследований. Опыты проводились на 229 взрослых кошках обоего пола массой 1,9 - 4,5 кг под внутривенным уретановым наркозом 1 г/кг массы животного при исходном артериальном давлении 110 - 130 мм рт. ст. У кошек в отличие от собак и кроликов редуцированы анастомозы между позвоночными и затылочными артериями (L.R. Muller, 1924; Л.А. Андреев, 1937; J.P. Whinsant et al., 1956; De la Torre et al., 1959, А.Д. Ноздрачев, 1973, и др.), что способствует гуморальной изоляции сосудов вертебрального бассейна. Особое внимание уделялось наркотизации животного с целью более полной стандартизации условий эксперимента. Вмешательства проводились во втором (легкий наркоз) и третьем (глубокий) периоде третьей стадии собственно наркоза. Уретановый наркоз в отличие от других видов меньше угнетает рефлекторные реакции дыхания и кровообращения. Он слабо влияет на процессы возбуждения и торможения в центральной нервной системе (М.Д. Машковский, 1993), синаптическую межнейронную передачу (И. Тасаки, 1957), периферические синапсы и не влияет на передачу возбуждения в вегетативных ганглиях (S.M. Hagiwara, N. Saito, 1959).

См. схему опыта на рис. 1.

Рис. 1. Общая принципиальная схема опытов

1, 2, В - система для перфузии СРЗ позвоночной артерии, изменения и регистрации давления в ней; 3 - специальная лигатура для зажатия артерии (позвоночной или сонной); 4, А - регистрация внешнего дыхания; 5 - ультратермостат; 1, 6 - система шприц-манометр, сосуд Мариотта; 7 - бедренная вена; 8 - ободочная вена; 9, Д - фото-аудиография объемной скорости перфузии; Б - отметчик времени; 10 - регистрация системного артериального давления.

Диаметр правой позвоночной артерии в среднем в 1,5 - 2 раза меньше левой (J.S. Stopford, 1915, 1916; H. Duret, 1973; Н.В. Верещагин, 1980), кроме того, она имеет меньше анастомозов с корешково-спинальными сосудами. По этим причинам в условиях острого опыта ее гемодинамическая изоляция оказывается предпочтительнее, чем левой.

Методы исследований. Для гемодинамической изоляции (на основе методики В.Н. Черниговского) в устье ПА, расположенном на уровне VI шейного позвонка (А.И. Акаевский, М.И. Лебедев, 1971; А.Д. Ноздрачев, 1973), у ее входа в канал поперечных отростков шейных позвонков ввязывалась приводящая канюля. Медиальнее от нее перевязывалась плечеголовная, латеральнее - подключичная артерии, щито-шейный и реберно-шейный стволы. Это исключало связь позвоночной артерии с веточками глубокой шейной и передней спинномозговой артериями. В области атлантоокципитального сочленения позвоночника, на уровне II шейного позвонка также проводилась перевязка позвоночной артерии. Лигирование щито-шейного ствола, а также позвоночной артерии на уровне II шейного позвонка устраняет связь с анастомозирующими веточками позвоночной артерии на всех ее экстракраниальных уровнях, кроме того, исключается связь экстракраниального отдела позвоночной артерии с коллатералями передней спинальной артерии, берущей начало от интракраниальной части позвоночной артерии. Для наложения лигатуры на позвоночную артерию на уровне II шейного позвонка использовалась модифицированная нами игла Дешана (рац. предл. №1012, 10.10.2000). Допустимо, что даже если небольшая часть жидкости через мелкие коллатеральные веточки может медленно проникать за пределы позвоночной артерии при пороговых изменениях давления в ней, то изменение давления в этих областях будет подпороговым, и афферентация с рецепторов ЗПА будет доминировать. Для выключения коллатералей и анастомозов артериол и капилляров корешково-спинальных сосудов шейного утолщения позвоночника дополнительно проводилась их эмболизация 10% взвесью ликоподия в вазелиновом масле по общепринятой методике, применяемой для выявления рефлекторных реакций (К. Гейманс, Д. Кордье, 1940; Д.И. Смирнов, 1954; Г.Н. Котова, 1957; С.В. Куприянов, 2007, и др.). Эффективность такой гемодинамической изоляции ранее подтверждена ангиографически (Ю.Г. Александров, 1989). В контрольных опытах для визуальной проверки полноты изоляции в ЗПА нагнеталась тушь.

Для изменения давления (повышения, снижения) в ЗПА в одних случаях приводящая канюля, совмещенная через тройник с манометром, соединялась с сосудом Мариотта (H.E. Hering, 1924; B. Oberg, 1977; В.М. Хаютин, Г.П. Конради, 1986; Б.И. Ткаченко с соавт., 1994; С.В. Куприянов, В.С. Куприянов, Л.М. Семенова, 2006). При других наблюдениях для этих целей использовалась система «шприц-манометр». Барорецепторы ЗПА стимулировались изменениями уровня расположения сосуда Мариотта или нагнетанием и декомпрессией шприцем за 10 с 0,5 мл раствора Рингера-Локка t 37С. Это вызывало статическое повышение или снижение давления в ЗПА. Отсутствие расхода раствора и примеси крови в системах, связанных с позвоночной артерией, указывали на полноту гуморальной изоляции. Повышение давления вышеуказанными способами осуществлялось на 30 - 50 мм рт. ст., что соответствует адекватной (физиологической) стимуляции барорецепторов СРЗ, возникающей, например, при физической нагрузке. Кроме того, в отдельных сериях снижение давления в ЗПА вызывалось окклюзией в ее начальном отделе. Метод окклюзии сосудов, питающих СРЗ, широко используется в экспериментальной физиологии (И. Навалихин, 1870; С. Heymans, J. Boukaert, 1933; В.Н. Черниговский, 1960; В.М. Хаютин, 1964; А.Д. Ноздрачев, 1973; Б.И. Ткаченко с соавт., 1994; С.В. Куприянов, Н.А. Агаджанян, 2005, и др.). Так, в начале окклюзии одной общей сонной артерии давление в ее каротидной зоне снижается на 50% от исходного уровня (D. Chungeharoen et al, 1952), что соответствует порогу возбудимости барорецепторов и возникновению прессорного рефлекса (В.М. Хаютин, 1964; C.Z. Pelletier et al, 1972; H.R. Kirchheim, 1976; Н.Н. Алипов с соавт., 2007). Поскольку величина давления в общих сонных и позвоночных артериях, их функция кровоснабжения головного мозга идентичны, то можно предположить, что порог возбудимости их барорецепторов примерно одинаков. Окклюзия одной позвоночной артерии была кратковременной (5 - 15 с) и вызывалась специальным зажимом нашей конструкции (рац. предл. №1005, 16.09.99). Такой зажим устраняет натяжение артерий при их зажатии и возникновение болевых реакций.

Для хемостимуляции исследуемых СРЗ использовались растворы D,L (2_оксипропионовой, С3Н6О3) молочной кислоты (0,5 - 3,0 ммоль/л), гидрокарбоната натрия (NaHCO3, 310 - 700 ммоль/л), три_(гидроксиметил)-аминометана (трисамина, трисбуфера, 0,3 М). Указанные минимальные концентрации молочной кислоты (имевшие рН 7,34 - 7,06) соответствуют нормальному и повышенному содержанию лактата (естественного метаболита) в плазме крови. В отдельной серии экспериментов в качестве раздражителя использовалась венозная кровь, вводимая в ЗПА и каротидный синус методом аутогемоперфузии. Для изучения рефлекторного компонента терапевтического влияния инфузии озона использовался физиологический раствор с содержанием данного вещества от 400 до 1600 мкг/л. Барботирование физиологического раствора озоном осуществлялось по общепризнанной методике (О.В. Масленников, К.Н. Конторщикова, 2003; Е.Н. Сизова с соавт., 2003; V. Dvorak, 2005) с использованием аппаратов марки «Озон_3» производства МП «Озон» (Москва) или «Медозонс-БМ» (Н. Новгород). Определение концентрации озона в 200_400 мл физиологического раствора (Рингера-Локка) проводилось по времени барботирования. 10_минутная экспозиция создает концентрацию озона в растворе от 400 до 1600 мкг/л. В условиях клиники такой раствор используется для внутривенных введений (С.П. Алехина с соавт., 1996).

Во всех случаях ЗПА и каротидный синус подвергались предварительной гемодинамической изоляции. Перфузия гуморально изолированной позвоночной артерии (чаще правой) и каротидного синуса растворами хемоактивных веществ осуществлялась свободным током под постоянным давлением. Растворы вводились через канюлю, расположенную либо в месте отхождения позвоночной артерии от плечеголовного ствола, при этом на экстракраниальном уровне раствор свободно вытекал из позвоночной артерии в раневую область. Либо растворы вводились проксимальнее места бифуркации общей сонной артерии и покидали каротидный синус через надрез в начальном отделе наружной сонной артерии. Таким образом, перфузия исследуемых СРЗ не сопровождалась изменением давления в них и не приводила к активации их барорецепторов. Контролем в данном случае являлось введение в зоны позвоночных и сонных артерий физиологического раствора.

Так же, как и в случае активации барорецепторов, сила раздражения хеморецепторов находилась в физиологических пределах. Например, указанные концентрации молочной кислоты соответствуют нормальному и повышенному содержанию лактата в венозной крови и плазме, наблюдаемому в естественных условиях при умеренной, например, физической нагрузке (Е.А. Строев, В.Г. Макарова, 1986; Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин, 2004; Е.С. Северин с соавт., 2005). 0,3 М раствор трисамина (3,66%) являлся стандартным, используемым в клинике для устранения ацидоза и повышения щелочного резерва крови (Р.А. Альтшулер, В.М. Балагин, Н.Б. Назарова, 1967; М.Д. Машковский, 1993).

Регистрация внешнего дыхания осуществлялась методом пнеймографии при трахеостомии с использованием капсулы Марея в нашей модификации с применением гофрированного сельфона, заменяющего резиновую мембрану. Такой сельфон не меняет своих эластических свойств при растяжении или спадании и позволяет проводить линейную регистрацию внешнего дыхания (рац. предл. №1004, 16. 09. 99). Системное артериальное давление регистрировалось ртутным или электроманометром (МЭП-И-01) с бедренной артерии.

Изучение роли барорецепторов ЗПА в регуляции тонической активности вен осуществлялось в условиях перфузии раствором Рингера-Локка (t 37 С) при p-const. (10_15 мм рт. ст.) бедренной или левой ободочной вены с захватом ее большой аркады со средней ободочной веной (далее в тексте - ободочная вена). Регистрация скорости и объема перфузата осуществлялась прибором нашей конструкции (рац. предл. №1006, 16.09.99, С.В. Куприянов), который обеспечивает одновременную графическую запись, а также аудио- и фотонаблюдение за характером перфузии. Перфузия под постоянным давлением физиологически оправдана для сосудов низкого давления. Учет изменения объема перфузата по частоте его капель в единицу времени позволяет точно судить об изменениях просвета исследуемых вен. Этот метод нашел широкое применение в опытах по изучению рефлекторных и гуморальных изменений тонуса лимфатических и емкостных сосудов в работах многих авторов (Д.И. Смирнов, 1954; Г.Н. Котова, 1957; В.В. Петровский, 1960; В.С. Куприянов, 1966; Д.П. Дворецкий, 1967; П. Джонсон, 1982; В.А. Левтов, А.Т. Матчанов, Н.А. Анисимова, 1991). Известно, что в венах отсутствуют пульсовые колебания крови, порождаемые vis a tergo вследствие работы сердца (Б.Ф. Вериго, 1905; Е.Б. Бабский с соавт., 1972; Р. Шмидт, Г. Тевс, 1986; К.В. Судаков, 2000). По мнению Г.П. Конради (1973), перфузия при р_const. лишена важного недостатка, присущего резистографии - «… принудительного, насильственного проталкивания неизменного объема жидкости через сосуд, что может оказывать избыточное механическое давление на него».

В контрольных опытах все вышеописанные воздействия на хемо- и барорецепторы зон позвоночных и сонных артерий проводились после их новокаиновой блокады. Также в сериях экспериментов по изучению барорефлексов с этих СРЗ на вены скелетных мышц и спланхнического бассейна в качестве контроля проводилась фармакологическая и/или хирургическая денервация соответствующих эффекторных сосудистых областей.

Для стандартизации условий экспериментов ответные реакции регистрировались в начале каждого опыта, когда отрицательные влияния условий острого опыта имеют минимальную выраженность. Стимуляция хемо- и барорецепторов осуществлялась до момента проявления максимальной выраженности рефлексов КРС, после чего вмешательство прекращалось.

Обработка полученных данных проводилась в среде электронных таблиц “Excel” фирмы “Microsoft”, статистическая обработка результатов - с использованием пакета «Statistica». Оценку достоверности результатов проводили на компьютере IBM PC Pentium III по t-критерию Стьюдента или критерию знаков (Л.С. Каминский, 1974). Корреляционный анализ выраженности барорефлексов осуществлен методом наименьших квадратов (Д. Худсон, 1970), корреляционный анализ хеморефлексов - методом Пирсона.

Результаты исследований и их обсуждение. Общий объем исследований приведен в табл. 1.

Адекватная (соответствующая физиологическим величинам) стимуляция барорецепторов гуморально изолированной ЗПА повышением давления на 30 -50 мм рт. ст. вызывала достоверное снижение тонуса бедренной вены (34 наблюдения), что выражалось в увеличении объема перфузата в единицу времени. Одновременно происходило рефлекторное угнетение внешнего дыхания и снижение уровня САД.

Таблица 1. Общая характеристика, объем и методы исследования

Угнетение вентиляции легких происходило преимущественно за счет уменьшения амплитуды дыхательных движений. Реже уменьшение глубины дыхания сопровождалось снижением его частоты. В подавляющем большинстве случаев частота сердечных сокращений (ЧСС) оставалась неизменной, в отдельных случаях происходило ее уменьшение. О рефлекторной природе наблюдаемых реакций свидетельствует следующее. 1. Введение в позвоночную артерию 0,5 мл 2% раствора новокаина спустя 20 мин. устраняло все указанные реакции. 2. Во всех наблюдениях после вмешательства при возвращении уровня давления в ЗПА к исходной величине происходило синхронное возвращение регистрируемых показателей тонической активности вен задних конечностей, дыхания и САД к исходным или близким к ним параметрам. Это указывает на проявление периода последействия рефлекса. 3. Выраженность указанных рефлекторных реакций находилась в относительно прямой зависимости от силы раздражителя, а при равной величине стимула - от продолжительности раздражения барорецепторов. Это, по нашему мнению, является результатом проявления закона силовых отношений и суммации афферентации в центральной нервной системе, что также характерно для рефлекторных ответов.

Качественно однонаправленные реакции тонической активности вен, внешнего дыхания и уровня САД, возникающие в ответ на прессию в гемодинамически изолированной ЗПА, были получены в серии экспериментов при перфузии (p - const.) ободочной вены. Эти реакции также носили рефлекторную природу.

Для объективной оценки роли бароафферентации от ЗПА в регуляции тонической активности периферических и органных вен, а также уровня артериального давления и деятельности дыхательной системы были проведены эксперименты на 46 животных со снижением давления в изолированной позвоночной артерии.

Одновременно возникало сужение исследуемых вен, стимуляция внешнего дыхания и повышение САД. После прекращения вмешательств наступало восстановление исходного тонуса венозных сосудов, вентиляции легких и стабилизация общего кровяного давления. В ряде контрольных экспериментов проводилась первичная фармакологическая и хирургическая денервация бедренной вены, при которой описанные прессорные и депрессорные рефлексы на этот сосуд выпадали. При этом реакции с барорецепторов ЗПА на внешнее дыхание и САД сохранялись, а исчезали только после новокаиновой блокады области ПА. Контрольные вмешательства доказывают рефлекторное происхождение этих реакций.

Разнонаправленная стимуляция барорецепторов ЗПА (де- и прессорная) вызывает противоположные рефлекторные реакции исследуемых функций. Например, локальное снижение давления в позвоночной артерии приводит к повышению САД, тонуса ободочной вены и стимуляции дыхательной системы. Подобные рефлексы, но только на внешнее дыхание и общее кровяное давление (без сочетанных с ними реакций емкостных сосудов), были продемонстрированы автором ранее и изложены в диссертации на соискание степени кандидата медицинских наук (С.В. Куприянов, 2000).

Какова возможная целесообразность полученной в настоящей работе однонаправленности рефлексов на емкостный и резистивный бассейны? В чем значение одновременных с ними реакции внешнего дыхания?

Обобщение приведенных здесь данных с более ранними результатами исследований нашей лаборатории по изучению барорецептивной активности показало следующее. Во-первых, вены скелетных мышц и внутренних органов не являются пассивными трубками, проводящими кровь к сердцу, они способны к самостоятельной тонической деятельности. Во-вторых, одним из механизмов регуляции тонуса этих сосудов является бароафферентация от СРЗ позвоночных артерий. В_третьих, прессорная или депрессорная активация барорецепторов ЗПА вызывает однонаправленные изменения тонуса резистивных и емкостных сосудов. Физиологическое значение такого однонаправленного изменения их тонуса заключается, очевидно, в адекватной компенсации исходных изменений интенсивности кровообращения на уровне тканей. Например, депрессорное раздражение барорецепторов СРЗ наблюдается при исходном снижении САД в целостном организме. При этом различные периферические ткани и органы оказываются в состоянии гипоксии и гиперкапнии. Компенсация такого состояния возможна рефлекторным повышением уровня САД и уменьшением емкости венозного бассейна. Последнее необходимо для перемещения депонированной крови через сердце в магистральные артерии и может быть достигнуто повышением тонуса вен скелетных мышц и внутренних органов. Все эти рефлексы артерий и вен зарегистрированы в настоящей работе. Одновременно происходит рефлекторная гипервентиляция, обеспечивающая оптимальную, большую оксигенацию крови. Противоположные, но также однонаправленные изменения тонуса резистивного и емкостного русла наблюдаются при исходном повышении давления в большом круге и, очевидно, направлены на рефлекторное компенсаторное угнетение интенсивности кровотока на уровне тканей. Приспособительное рефлекторное снижение давления в большом круге кровообращения уменьшает поступление крови в венозный бассейн, а расширение вен предотвращает избыточное перемещение крови из вен в сердце. При этом уменьшается и амплитуда дыхательных движений. Все эти совместные реакции, протекая однонаправленно, способствуют сохранению нормального кровотока и оптимального газообмена в тканях организма. Обоснованным будет предположение, что и другие СРЗ, например, синокаротидная или аортальная, способны однонаправленно изменять тонус резистивного и емкостного руслов большого круга кровообращения.

Таким образом, барорецепторы ЗПА обеспечивают сочетанную однонаправленную регуляцию внешнего дыхания, САД и тонической активности емкостных сосудов различных отделов большого круга кровообращения. Такая одновременная реакция различных систем организма, направленная на формирование общего конечного полезного результата, характерна для функциональных систем (П.К. Анохин, 1975; К.В. Судаков, 1987, 1997, 2000). Возникает вопрос о существовании взаимозависимости между выраженностью этих реакций. Для ответа был проведен корреляционный анализ выраженности изменений амплитуды дыхательных движений с выраженностью изменений САД, возникающих при барорефлексах с позвоночной и синокаротидной зон. Выявление корреляции этих показателей представляет интерес для физиологии и патофизиологии, поскольку является критерием, указывающим на объединение реакций дыхательной и сердечно-сосудистой систем в единую функциональную систему. Деятельность этой функциональной системы проявляется не только в норме, но и при патологии.

Для корреляционного анализа были использованы данные, изложенные в диссертации автора на соискание степени кандидата медицинских наук, дополненные результатами опытов, описанных в настоящей работе выше. Проанализировано 21 наблюдение, сделанное при поочередном полном зажатии на 10 с правых позвоночной и сонной артерий. Определялось отношение изменений реакции внешнего дыхания (амплитуды волн пнеймограммы), выраженных в процентах к исходному уровню (А/А0, %), к относительному изменению САД, выраженному в мм рт. ст. (р, мм рт. ст.). Статистическая обработка выраженности реакций внешнего дыхания и САД проводилась по методу наименьших квадратов (Д. Худсон, 1970). Этот метод позволяет при разбросе экспериментальных точек, характеризующих в наших наблюдениях выраженность реакций внешнего дыхания и САД (Xi; Yi), в предположении существования линейной зависимости между ними (Y=bX), опытным путем вычислить значение b, определить доверительный интервал, провести единственную прямую, наиболее близко расположенную ко всем этим точкам, и оценить степень достоверности рассматриваемого предположения. Значение b определяется из условия df/db=0, где функция

n

f = У (Yi - bXi)2.

i=1

Следовательно,

n n

b = У Xi?Yi/ У Xi2.

i=1 i=1

Анализ показал наличие корреляции между изменениями амплитуды дыхательных движений и уровнем САД, носящей в определенном пределе линейную зависимость. При барорефлексах с обеих зон более выраженные изменения одного из рассматриваемых параметров соотносились с большей выраженностью изменений другого, и наоборот.

Выявленная линейная зависимость между выраженностью рефлекторных изменений внешнего дыхания и САД, реализующаяся с барорецепторов позвоночной и синокаротидной зон, доказывает функционально-системную взаимосвязь дыхания и САД. Другими словами, бароафферентация от исследованных СРЗ является фактором формирования функциональной КРС.

Хеморецепторы СРЗ, как и их барорецепторы, участвуют в срочной (нервной) регуляции дыхания и кровообращения, обеспечивая сохранение постоянства напряжения О2 и СО2 в крови и тканях организма и их рН, а также уровня САД (В.Ф. Маркелова, А.М. Уголев, 1960; Г.Г. Исаев, 1983; M. D. de Burgh, 1985; В.М. Хаютин, Г.П. Конради, 1986; Н.А. Агаджанян с соавт., 1987; Р.Ш. ГабдрахмАнов с соавт., 1990; L. Sinoway, S. Prophet, 1990; R.C. Fitzerald, 2000; Ю.Ю.Орлова с соавт., 2005; С.Г. Кривощеков, 2006, и мн. др.). Поэтому в следующих сериях экспериментов изучалась хеморецептивная активность зоны позвоночных артерий.

Была проведена перфузия изолированной ЗПА растворами молочной кислоты (0,5 - 3,0 ммоль/л). При этом зарегистрировано достоверное увеличение уровня САД и стимуляция внешнего дыхания. Полученные данные качественно соответствуют подобным результатам других авторов, изучавших хеморецептивную активность классических рефлексогенных зон (В.Ф. Маркелова, А.М. Уголев, 1960; Г.Г. Исаев, 1983; W.F. Nolan et al, 1985; M. D. de Burgh, 1985; В.М. Хаютин, Г.П. Конради, 1986; Р.Ш. Габдрахманов с соавт., 1990; L. Sinoway, S. Prophet, 1990; R.C. Fitzerald, 2000; С.Г. Кривощеков с соавт., 2006, и мн. др.). При активации хеморецепторов изолированной ЗПА растворами молочной кислоты различных концентраций наблюдается следующая выраженность реакций дыхательной и гемодинамической систем: повышение уровня САД - 18,85+9,61 мм рт. ст.; увеличение ЧСС - на 4,62+3,34% от исходного (до вмешательства) показателя; увеличение амплитуды внешнего дыхания - на 156,09+74,77% от исходной величины; повышение частоты дыхательных движений - на 26,53+25,38% от исходной. Следует отметить, что направленность рефлексов на дыхательную и сердечно-сосудистую системы не зависела от концентрации молочной кислоты в перфузируемом растворе. Количественный анализ реакций показывает, что выраженность рефлексов находится в прямо пропорциональной зависимости от концентрации раствора. При содержании молочной кислоты равной 3,0 ммоль/л изменения во внешнем дыхании и САД были больше, чем те же показатели - при использовании раствора в 0,5 ммоль/л.

Большой разброс показателей изменения ЧСС и частоты дыхания (ЧД), очевидно, свидетельствует о нестабильности реакций частотных характеристик, наблюдающихся при реализации хеморефлексов в конкретных условиях наших экспериментов. В данном случае более реактивными и стабильными при воспроизведении оказываются рефлексы, направленные на увеличение уровня САД и амплитуды дыхательных движений. Рефлекторное увеличение объема вентиляции легких происходило в основном за счет увеличения амплитуды дыхательных движений, в меньшей степени (реже) - их учащения. Изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы также происходили в основном за счет повышения уровня САД и в меньшей степени за счет увеличения ЧСС. Подобная большая реактивность амплитуды внешнего дыхания и уровня САД в сравнении с частотой дыхания и сердечных сокращений наблюдалась во всех сериях наших экспериментов как по изучению баро-, так и хеморецептивной активности СРЗ. Очевидно, что при данных условиях рефлекторные реакции изменения частоты дыхания и работы сердца не являются основным способом достижения приспособительного результата со стороны дыхательной и сердечно-сосудистой систем.

Качественно такие же рефлексы, но менее выраженные, были зарегистрированы при введении в гемодинамически изолированные позвоночные и сонные артерии венозной крови, взятой у того же животного. Было произведено 43 наблюдения на 9 животных (табл. 3). В 36 случаях (р<0,01) регистрировалось повышение уровня САД. Одновременно в 33 наблюдениях (р<0,01) происходила стимуляция внешнего дыхания, которая во всех случаях была результатом увеличения его амплитуды. Из них в 15 наблюдениях также увеличивалась и частота дыхательных движений. В 12 случаях из общего количества опытов повышение активности сердечно-сосудистой системы происходило не только за счет поднятия уровня общего кровяного давления, но и за счет увеличения ЧСС, при этом в редких наблюдениях происходило и увеличение пульсового давления.

Новокаиновая блокада области позвоночной артерии устраняла все указанные реакции, что убедительно доказывает их рефлекторный характер.

Введение венозной крови в область позвоночной артерии моделирует развитие физиологического (в пределах нормы) ацидоза в целостном организме. В этом случае общий приспособительный результат достигается системами дыхания и гемодинамики прежде всего за счет значительного увеличения на 88,06+29,44% амплитуды внешнего дыхания, в меньшей степени - за счет повышения на 9,67+3,17 мм рт. ст. уровня САД, а также в некоторых случаях увеличением частоты сердечных сокращений и дыхания. Однако, изменение двух последних параметров происходит в малом количестве наблюдений и не может быть подвергнуто достоверной статистической обработке. Как сказано выше, факт нестабильности реализации рефлексов на частоту дыхания и сердечной деятельности говорит о том, что этот вид кардиореспираторных реакций в данных условиях не является основным способом достижения общего конечного результата. Очевидно, что при умеренной ацидотической активации повышению частотных характеристик организм предпочитает реакции увеличения глубины дыхания и уровня САД. Возможное объяснение этого факта будет дано ниже.