Вплив сірководню на кровообіг у печінці щурів при портальній гіпертензії

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вплив сірководню на кровообіг у печінці щурів при портальній гіпертензії

Людмила Слободяник

Петро Янчук

Євдокія Решетнік

Анотації

У дослідах на лабораторних щурах-самцях показано, що при натрій-йодній моделі портальної гіпертензії (ПГ) спостерігається підвищення артеріального тиску на 37 % (р < 0,01), тиску у ворітній веніна 75,5 % (р < 0,01) та зменшення тканинного кровотоку в печінці на 28,5 % (р < 0,001). Розвиток ПГ у тварин супроводжується також зниженням реактивності кровоносних судин. Тривале (упродовж 20-ти діб) внутрішньопортальне введення L-цистеїну (40 мг/кг) приводить до нормалізації тиску в судинах печінки і тканинного кровотоку в ній та відновлення реактивності судин. На підставі отриманих результатів припускається, що при ПГ концентрація ендогенного сірководню у плазмі крові знижується, а додаткове його введення зумовлює розширення просвіту судин печінки та нормалізацію її кровообігу.

Ключові слова: печінка, сірководень, L-цистеїн, портальний тиск, тканинний кровотік.

Слободяник Л., Янчук Петр, Решетник Евдокия. Влияние сероводорода на кровообращение в печени крыс при портальной гипертензии. В опытах на лабораторных крысах-самцах показано, что при натрий-йодной модели портальной гипертензии (ПГ) наблюдается повышение артериального давления на 37 % (р < 0,01), давления в воротной вене на 75,5 % (р < 0,01) и уменьшение тканевого кровотока в печени на 28,5 % (р < 0,001). Развитие ПГ у животных сопровождается также снижением реактивности кровеносных сосудов. Длительное (в течение 20 суток) внутрипортальное введения L-цистеина (40 мг/кг) приводит к нормализации давления в сосудах печени, тканевого кровотока в ней и восстановлению реактивности сосудов. На основании полученных результатов предполагается, что при ПГ концентрация эндогенного сероводорода в плазме крови снижается, а дополнительное его введение вызывает расширение просвета сосудов печени и нормализацию ее кровообращения.

Ключевые слова: печень, сероводород, L-цистеин, портальное давление, тканевой кровоток.

Slobodianyk L., Yanchuk Petro, Reshetnik Evdokiya. The Effect of Hydrogen Sulfide in Liver Blood Flow with Portal Hypertension on the Rats. In experiments onmale laboratory rats were shown, that NaJ-model of portal hypertension (PH)causedan increased pressurein arterial vesselsat 37 % (p < 0,01), the pressure in portal vein to 75,5 % (p < 0,01) and decreaseliver blood flow at 28,5 % (p < 0,001). The development of PH also accompanied by the reduction blood vessels reactivity inrats. Thelong-term (during 20 days)that intraportal injectionof L-cysteine (40 mg/kg) leads to stabilizes pressure and vascular reactivity of the intrahepatic vessels and blood volume in the gland. Based on the obtained results it is possible that concentration in plasma in endogenous hydrogen sulfide decreases РН rats, but the additional injection of hydrogen sulfide's precursor L-cysteine in portal vein causes normalization liver blood flow and dilatation blood vessels of the liver.

Key words: liver,hydrogen sulfide, L-cysteine, portal pressure,liver blood flow.

Постановка наукової проблеми та її значення. Упродовж останніх років зацікавлення науковців викликає питання щодо ролі сірководню (H2S) у виникненні та розвитку захворювань печінки. Ця молекула постійно синтезується в організмі та є потужним поліфункціональним біологічним посередником у всіх органах і тканинах ссавців. H2S здатний регулювати роботу серцево-судинної системи [7; 23], брати участь у комунікації між нервовими клітинами [8], стимулювати роботу мозку [4], покращувати кровообіг і донесення кисню до судин головного мозку [8; 11] та може бути одним із найголовніших захисників від бактерій [13]. Проте головну роль H2S пов'язують з регуляцією судинного тонусу і, зокрема, здатністю розширювати судини [20-21] Утворення ендогенного H2S здійснюється за участю піродоксаль-5-фосфатзалежних ферментів - цистатіонін-у-ліази (CSE) та цистагіонін-Р-синтази (CBS) [19]. Субстратом для цих ензимів є сірковмісна амінокислота L -цистеїн, котра може надходити до організму разом з продуктами харчування або утворюватися у процесі розпаду білків [10; 16]. Вивільнений H2S, крім розширення просвіту судин здатний впливати і на роботу печінки та відігравати ключову роль у нормальному її функціонуванні [ 17; 14]. У 2003 році [15] було показано, що суміш газів, яка містить H2S, може приводити до біохімічних перебудов у тканині печінки та сприяти покращенню її роботи під час цирозу. Цироз печінки - поширене хронічне захворювання, яке супроводжується підвищенням тиску у ворітній вені та викликає деструктивні зміни у тканині печінки. Прояв портальної гіпертензії (ПГ) обумовлений істотним зростанням тиску у ворітній вені та пов'язаний з порушенням кровотоку в печінці. Розвиток ПГ як самостійного захворювання супроводжується дисфункцію ендотелію, водночас і дисбалансом синтезу вазоконстри-кторних (ендотелін-1, тромбоксан-А 2, серотонін) та вазодилататорних (NO, простагландин І2) речовин [22].

Мета роботи - з'ясувати можливість участі сірководню у корекції порушеного печінкового кровообігу у щурів з виробленою моделлю портальної гіпертензії. печінка вена гіпертензія

Матеріали і методи дослідження. Досліди проведені на 59 білих нелінійних щурах-самцях масою 180-250 г. Модель портальної гіпертензії виробляли за методикою П. І. Янчука [17], яка полягала у триразовому з інтервалом у три дні внутрішньоректальному (в/р) введенні 12 %-го водного розчину йодистого натрію (NaI) із розрахунку 0,5 мл/100 г. Після цього тваринам внутрішньочеревинно (в/оч) упродовж 20-ти діб вводили L-цистеїн в дозі 40 мг/кг.

Було створено п'ять груп щурів: перша - інтактні (контроль); друга - тварини, яким трьохразово внутрішньоректально вводили воду для ін'єкцій, третя - щурі, яким інтраректально вводили воду для ін'єкцій та протягом 20-ти діб в/оч вводили L-цистеїн (40 мг/кг); четверта - внутрішньо- ректально тваринам вводили NaI за вказаною вище методикою; п'ята - щурам після трьохразового ректального введення NaI, уводили L-цистеїн (40 мг/кг) упродовж 20-ти діб. Після цього на щурах проводили гострі досліди.

Тварин наркотизували способом в/оч введення розчину уретану 1 г/кг та реєстрували системний артеріальний тиск (САТ) і тиск у ворітній вені (Твв). Для цього здійснювали катетеризацію однієї із загальних сонних артерій та ворітної вени (ВВ). Вільні кінцікатетерів під'єднували до датчиків електроманометра ЕМТ-31. Локальний кровотік (ЛК) у печінці визначали методом кліренсу водню з електрохімічною його генерацією, використовуючиполярографLP-9. Усі показники записували на реєстраторі Н 071.6М.

Упродовж досліду у щурів за допомогою електротермометра ТПЕМ-1 вимірювали внутрішньо-ректально температуру тіла і підтримували її на рівні 38 ± 0,5 С 0 за допомогою електрообігрівача.

Для перевірки реактивності судин у дослідженнях використовували норадреналін 5 мкг/кг, який вводили у ворітну вену безпосередньо або через її гілку.

Статистичну обробку результатів здійснювали з використанням пакету програм STATISTICA

8.0. Для оцінки нормальності розподілу застосовували тест Шапіро-Вілка. Оскільки всі результати досліджень мали нормальний розподіл, то для оцінки значущих відмінностей між залежними вибір - ками використовували t-критерій Стьюдента. Результати, отримані у дослідженнях, представляли у вигляді М ± SD (середнє значення ± середньоквадратичне відхилення). Відмінності між групами вважали вірогідними при рівні значущості р < 0,05.

Виклад основного матеріалу й обґрунтування отриманих результатів дослідження. Досліджувані показники печінкового кровообігу у щурів контрольної групи становили: системний артеріальний тиск (САТ) - 78,6 ± 6,0 мм. рт. ст., тиск у ворітній вені (Твв) - 9,0 ± 0,8 мм. рт. ст., локальний кровотік в печінці (ЛК) - 93,4 ± 7,7 мл/хв-100 г. Триразове з інтервалом в три днів/р введення водного розчину NaI у щурів призводить до підвищення САТ на 37 % (р < 0,01), Твв на 75,5% (р < 0,01) та зменшення ЛК у печінці на 28,5 % (р < 0,001) порівняно з контролем (рис. 1). Після триразового з інтервалом в три дні в/р введення води для ін'єкцій із розрахунку 0,5 мл/100 г вірогідних змін досліджуваних показників гемодинаміки порівняно з контролем не виявлено. Ці результати є свідченням того, що застосована методика призвела до розвитку портальної гіпертензії у піддослідних щурів.

Рис. 1. Зміни системного артеріального тиску (САТ), тиску у ворітній вені (Твв) та локального кровотоку (ЛК) в печінці щурів при внутрішньоректальному введенні 12 %-го водного розчину (М ± 8Б; п = 10)

Примітки: 1 - контроль; 2 - N81; ліворуч - шкала (у мм рт.ст.) для тиску крові в артеріальних і ворітних судинах; праворуч - шкала (у мл/хв- 100г) для тканинного кровотоку в печінці; ** - р < 0,01;*** - р < 0,001 - вірогідність змін порівняно з контролем.

Портальна гіпертензія є одним із тяжких захворювань печінки, що супроводжується не тільки порушенням роботи залози, але і є першопричиною розвитку спленомегалії та асциту. Внаслідок дифузного фіброзу, що виникає при ПГ, спостерігається зміна архітектоніки печінки [12]. Сформовані вузли регенерації тиснуть на синусоїди та печінкові вени, викликаючи при цьому збільшення опору у портальній системі печінки. Внаслідок зростання тиску у ворітному руслі колатеральні вени розширюються, формуючи портокавальні шунти. Проте нормалізація тиску не настає, гіпердинамічний стан внутрішньоорганного кровотоку посилюється, а кровопостачання функціональних елементів печінки зменшується. Цей стан супроводжується збільшенням серцевого викиду і зменшенням периферичного судинного опору [5]. Крім цього, порушується метаболізм місцево діючих речовин (N0, ендотеліну-1), котрі синтезуються клітинами синусоїдів печінки [ 3; 9]. Як вже зазначено, H2S також має здатність діяти місцево, та є потужним вазодилататором. Тому, щоб перевірити, чи здатний ШЄ впливати на кровообіг в печінці у тварин з ПГ, ми використовували попередник його синтезу амінокислоту L-цистеїн (40 мг/кг), який вводили в/оч протягом 20-ти днів. Виявилось, що у портальногіпертензивних тварин, L-цистеїн знижує САТ на 20,3 % (р < 0,01), Твв на 35,9 % (р < 0,001) та підвищує ЛК на 54,2 % (р < 0,001), що наблизило значення цих показників до таких, як у щурів групи контролю (рис. 2).

Рис. 2. Системний артеріальний тиск (САТ), тиск у ворітній вені (Твв) та локальний кровотік (ЛК) у печінці щурів контрольної групи (1) та у тварин з натрій-йодною моделлю портальної гіпертензії до (2) та після 20-денного внутрішньоочеревинного введенняL-цистеїну (3). (М ± SD; n = 10)

Примітки: ліворуч - шкала (у мм.рт.ст.) для тиску крові в артеріальних і ворітних судинах; праворуч - шкала (у мл/хв-100г) для тканинного кровотоку в печінці; ** - р < 0,01;*** - р < 0,001 - вірогідність змін порівняно з вихідним рівнем показника.

Тоді як в іншій групі тварин, яким в/р вводили воду та в/оч L-цистеїн (40 мг/кг), САТ невірогідно зріс на 3,1 %, Твв знизився на 14,2 % (р < 0,05), а ЛК в печінці збільшився на 12,4 % (р < 0,05) (рис. 3).

Ці дані свідчать про те, що L-цистеїн чинить односпрямовані реакції у вибірках портальногіпертензивних та нормотензивних тварин. При цьому спостерігалось розширення кровоносних судин в залозі, у результаті чого тканинний кровотік у ній зростав, а тиск крові в артеріальних і ворітних судинах знижувався. Подібні дослідження проводили й інші автори [6], які показали, що в/оч введення донора сірководню NaHS протягом 5-ти днів у тварин з цирозом печінки спричиняє дилатацію внутрішньопечінкових судин і зниження тиску у ворітній вені.

Водночас за результатами наших досліджень L-цистеїн більш інтенсивно розширює кровоносні судини у портальногіпертензивних тварин порівняно з нормотензивними. Це, ймовірно, пов'язано зі значно більшим вихідним рівнем констрикції судин печінки у щурів з ПГ, а тому й можливістю їх стінок до більшого розширення. Отримані результати дають підставу також припустити, що при ПГ кількість ендогенного H2S у плазмі крові знижується, а додаткове його введення зумовлює розширення просвіту судин печінки та нормалізацію її кровообігу.

Відомо, що норадреналін при дії як на артеріальну, так і на венозну систему печінки викликає звуження її судин та підвищення судинного опору в обох руслах, що призводить до зменшення кровотоку в печінці [2]. Щоб перевірити реактивність судин ворітної системи, ми використовували норадреналін (5 мг/кг), який вводили внутрішньопортально в гострому досліді. У всіх піддослідних груп щурів при цьому відбувалось підвищення і САТ, і Твв. Реакції САТ на норадреналін у тварин з ПГ були менші на 12 % (р < 0,05) від щурів контрольної групи, а реакції Твв пригнічені ще більше - на 28,5 % (р < 0,01). Це свідчить про зменшення реактивності ворітних судин печінки у тварин з ПГ. У портальногіпертензивних щурів, яким упродовж 20-ти діб вводили L-цистеїн, реакції САТ і Твв на норадреналін вірогідно не відрізнялись від контролю, що вказує на відновлення реактивності судин у ПГ-тварин при тривалому введенні їм попередника H2S.

Рис. 3. Зміни системного артеріального тиску (САТ), тиску у ворітній вені (Твв) та локального кровотоку (ЛК) у печінці щурів при 20-денному внутрішньоочеревинному введенні Ь-цистеїну (М ± 8Б; п = 13)

Примітки:! - тварини з 3-ох разовим введенням води для ін'єкцій; 2 - Ь-цистеїн (40 мг/кг); ліворуч - шкала (у мм.рт.ст.) для тиску крові в артеріальних і ворітних судинах; праворуч - шкала (у мл/хв/100г) для тканинного кровотоку в печінці; * - р < 0,05;** - р < 0,01 - вірогідність змін порівняно з вихідним рівнем.

Висновки

Отже, у щурів з натрій-йодною моделлю портальної гіпертензії спостерігається значне підвищення тиску в артеріальних і ворітних судинах, зниження їх реактивності та зменшення тканинного кровотоку в печінці. Тривале (упродовж 20-ти діб) внутрішньопортальне введення L-цистеїну (40 мг/кг) приводить до нормалізації тиску в судинах печінки і тканинного кровотоку в ній та відновлення реактивності судин. Ці результати дають підставу припустити, що при ПГ концентрація ендогенного у плазмі крові знижується, а додаткове його введення зумовлює розширення просвіту судин печінки та нормалізацію її кровообігу.

Джерела та література

1. Янчук П. І. Нейрогуморальна регуляція кровообігу і тканинного дихання печінки. - 2014. - К. : Вікпринт. - 302 с.

2. Янчук П. І. Участь а-адренорецеепторів у констрикторних реакціях венозних судин печінки на серотонін і ендотелін-1 / П. І. Янчук, В. І. Комаренко, Л.О. Слободяник // Уч. зап. Таврич. нац. ун-та им. В.И. Вернадського. Серия "Биология, химия". - 2012. - Т. 25 (64), № 2. - С. 209-214.

3. Albrades J. G. Hemodynamic response to pharmacological treatment of portal hypertension and longterm prognosis of cirrhosis / J. G. Albrades, I. Tarantino, J. Turnes [et al.] // Hepatology. - 2003. - Vol. 37. - P. 902-908.

4. Dawe G. S. Hydrogen sulphide in the hypothalamus causes an ATP-sensitive K+ channel-dependent decrease in blood pressure in freely moving rats / G. S. Dawe, S. P. Han, J. S. Bian, P. K. Moore // Neuroscience. -

2008. - Vol. 152. - P. 169-177.

5. Domenicali M. Effect of cannabinoid CBI receptor antagonism on ascitic decompen sation of rats with preasciticcirrhosis / M. Domenicali, P. Caraceni, A. M. Pertosa [et al.] // J. Hepatol. - 2008. - Vol. 48. - P. 88.

6. Fiorucci S. The third gas: H2S regulates perfusion pressure in both the isolated and perfusednormal rat liver and in cirrhosis / S. Fiorucci, E. Antonelli, A. Mencarelli [et al.] // J. Hepatol. - 2005. - Vol. 42. - Р. 539-548.

7. Fujii K. Hydrogen sulfide as an endogenous modulator of biliary bicarbonate excretion in the rat liver /

K. Fujii, T. Sakuragawa, M. Kashiba [et al.] // Antioxid. Redox Signal. - 2005. - Vol. 7. - P. 788-794.

8. Han Y. Modulating effect of hydrogen sulfide on gamma-aminobutyric acid B receptor in recurrent febrile seizures in rats / Y. Han, J. Qin, X. Chang, Z. Yang [et al.] // Neurosci. Res. - 2005. - Vol. 53. - P. 216-219.

9. Hernandez Guerra M. Ascorbic acid improves the intrahepatic endothelial dysfunction of patients with cirrhosis and portal hypertension / M. Hernandez Guerra, J. C. Garcia Pagan, J. Turnes [et al.] // Hepatology. -

2006. - Vol. 43. - P. 485-491.

10. King A. L. Cytoprotective actions of hydrogen sulfide in ischaemia-reperfusion injury / A. L. King, D. J. Lefer // Exp. Physiol. - 2011. - Vol. 96, № 9. - Р. 840-846.

11. Leffler C. W. Carbon monoxide and hydrogen sulfide: gaseous messengers in cerebrovascular circulation / C. W. Leffler, H. Parfenova, J. H. Jaggar // J. Appl. Physiol. - 2006. - Vol. 100, № 3. - Р. 1065-1076.

12. Liu H. Effect of endogenous hydrogen sulfide on apoptosis of cirrhosis rat liver cells / H. Liu, Y. Zheng, W. Chen, J. Zhao [et al.] // Shijie Huaren Xiaohua Zazhi. -2012. - Vol. 20 - Р. 670-674.

13. Luhachack L., Nudler E. Bacterial gasotransmitters: an innate defenseagainstantibiotics / L. Luhachack,

D. Nudler // Curr. Opin. Microbiol. - 2014. - Vol. 28, № 21. - P. 13-17.

14. Mania S. Hydrogen sulfide and the liver / Sarathi Mania, Wei C. [et al.] // NitriC Oxide. - 2014. - Vol. 10. - P. 1006-1016.

15. Poliakova V. S. Structural-biochemical reorganization of rat liver caused by hydrogen sulfide-containing gas mixture / V. S. Poliakova, V. A. Shakhlamov, A. A. Stadnikov, T. G. Solnyshkova // Morfologiia. - 2003. - Vol. 124. - Р. 84-87.

16. Renga B. Hydrogen sulfide generation in mammals: the molecular biology of cystathionine-beta- synthase (CBS) and cystathionine-gamma-lyase (CSE) / B. Renga // Infamm. Allergy Drug Targets. - 2011. - Vol. 10. - Р. 85-91.

17. Semenykhina O. M. Mechanismsof hydrogen sulfide effectson contractile activityof vascular smooth musclein rats / O. M. Semenykhina, O. V. Bazilyuk, Y. P. Korkach, V. F. Sagach // Fiziol. Zh. - 2011. - Vol. 57, № 4. - Р. 3-12.

18. Streeter E. An investigation of the mechanisms of hydrogen sulfide-induced vasorelaxation in rat middle cerebral arteries / E. Streeter, J. Hart, E. Badoer // Naunyn. Schmiedebergs. Arch. Pharmacol. - 2012. - Vol. 385.- P. 991-1002.

19. Streeter Е., Ng Н.Н. Hydrogen sulfide as a vasculoprotective factor / Е. Streeter, Н.Н. Ng // Medical. Gas. Research. - 2013. - Vol. 29, № 1. - Р. 3-9.

20. Sun Yan. Hong-fang Hydrogen sulfide and vascular relaxation / Sun Yan, Tang Chao-shu, Du Jun-bao, JIN // Chin. Med. J. - 2011. - Vol. 124, № 22. - P. 3816-3819.

21. Xiao Yu Tiana. NaHS relaxes rat Cerebral artery in vitro via inhibition of l-type voltage-sensitive Ca2+channel / Xiao Yu Tiana, Wing Tak Wonga, Nazish Sayed // Pharmacological. Research. - 2012. - Vol. 65. - P. 239-246.

22. Yasuko I. Endothelial dysfunction in the regulation of cirrhosis and portalhypertension / I. Yasuko // Liver International. - 2012. - Vol. 1478. - P. 199-213.

23. Zhu Y. Z. Hydrogen sulfide and its possible roles in myocardial ischemia in experimental rats / Y. Z. Zhu, Z. J. Wang, P. Ho [et al.] // J. Appl. Physiol. - 2007. - Vol. 102. - P. 261-268..

Размещено на Allbest.ru