Ендотелійзалежне скорочення ворітної вени на дію катехоламінів

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Ендотелійзалежне скорочення ворітної вени на дію катехоламінів

Олег Пасічніченко,

Олена Виноградова,

Віктор Лугина,

Артур Толокнєєв

Петро Янчук,

Микола Макарчук

Досліджено загальну роль ендотелію та участь продуктів циклооксигеназного перетворення арахідонової кислоти в механізмі опосередкування дії катехоламінів на скоротливу активність ізольованих препаратів ворітної вени печінки щурів. В однаковій концентрації (5^10^-6 моль/л) адреналін, норадреналін та дофамін викликали тонічне скорочення ворітної вени. Деендотелізація судинних препаратів сапоніном, а також блокування цикло- оксигенази індометацином (7-10^-8моль/л) пригнічували скоротливу активність ВВ під дією всіх катехоламінів. Отримані результати свідчать про участь простаноїдів, імовірно, ендотеліального походження в реалізації скоротливої тонічної активності ворітної вени, індукованої катехоламінами.

Ключові слова: ворітна вена, катехоламіни, простагландини

Пасичниченко Олег, Виноградова Елена, Лугина Виктор, Толокнеев Артур, Янчук Петр., Макарчук Николай. Ендотелийзависимое сокращение воротной вены под действием катехоламинов. Исследовали общую роль эндотелия и участие продуктов циклооксигеназного превращения арахидоновой кислоты в механизме опосредования действия катехоламинов на сократительную активность изолированных препаратов воротной вены печени крыс. В одинаковой концентрации (5-10^-6 моль/л) адреналин, норадреналин и дофамин вызывали тоническое сокращение воротной вены. Деэндотелизация сосудистых препаратов сапонином, а также блокирование циклооксигеназы индометацином (7-10^-8моль/л) угнетали сократительную активность ВВ под действием всех катехоламинов. Полученные нами результаты свидетельствуют об участии простаноидов, вероятно, эндотелиального происхождения в реализации сократительной тонической активности воротной вены, индуцированной катехоламинами.

Ключевые слова: воротная вена, катехоламины, простагландины.

Pasichnichenko Oleg, Vinogradova Olena, Lugyna Viktor, Tolokneev Artur, Yanchuk Petro, Makarchuk Mykola. Endothelium-dependent Constriction of Portal Vein to Catecholamines. General role of endothelium and participation of prostanoids in the mechanisms of catecolamine action on tonic contractile activity of the rat portal vein were investigated. At the same concentration (5-10^-6 mol/l) adrenaline, noradrenaline and dopamine caused tonic constriction of portal vein. Denudation of vein endothelium layer by saponin and cyclooxygenase blockade by indometacine decreased in amplitude of catecholamine-induced constriction of portal vein. The results obtained, suggest that prostanoids, possibly of endothelium origine, involved in realization of catecholamine-induced contractile activity of the rat portal vein.

Key words: portal vein, catecholamines, prostanoids

катехоламін скорочення вена печінка щур

Постановка наукової проблеми та її значення. Відомо, що виконання всіх життєво важливих функцій печінки, можливе лише за умови підтримання нормального рівня кровопостачання цього органа й, насамперед, через систему ворітних судин. Через ворітне русло до печінки надходить близько 80 % крові, тому підтримання тиску у ворітній вені (ВВ) має велике значення для нормального функціонування органа й у цьому процесі задіяно велику кількість регуляторних механізмів [1]. У підтримані тонусу ворітної вени значну роль відграють катехоламіни. Норадреналін та адреналін демонструють вазоконстрикторний ефект у портальному руслі печінки [2; 3; 4]. Щодо ролі дофаміну, третього представника катехоламінів, у регуляції скоротливої активності ворітних вен, то такі дані відсутні.

Судини ворітного русла характеризуються особливими механізмами участі ендотелію в їх гуморальній регуляції. Під дією гуморальних чинників крові ендотеліоцитами синтезується й виділяється велика кількість біологічно активних речовин, що беруть участь у регуляції судинного тонусу, у процесах клітинного росту, запалення та гемостазу. Кровотік у печінковіх судинах і їх опір регулюються за допомогою балансу ендотеліальніх вазоактивних факторів, уключаючи монооксиди азоту й вуглецю, сірководень, ендотелін, простаноїди та інші речовини, що вивільняються із судинної стінки [5; 6; 7]. Дисфункція судинного ендотелію - ранній маркер розвитку серцево-судинних захворювань, що асоціюється з подальшими клінічними проявами [8; 9]. Знання механізмів її розвитку дає змогу проводити фармакологічну корекцію, спрямовану на профілактику прогресування як серцево-судинних захворювань, так і їх ускладнень. Однак у сучасній науковій літературі наявні лише поодинокі й суперечливі дані щодо участі ендотелію в опосередкуванні вазомоторних реакцій, у тому числі ворітної вени печінки, під впливом катехоламінів [10; 11]. Тому з'ясування природи й ролі ендотелійзалежних факторів у реалізації дії катехоламінів на ворітні судини є надзвичайно актуальним завданням як для фізіології, так і для медицини.

Аналіз досліджень цієї проблеми. Ворітна вена - зручний об'єкт для дослідження механізмів нейрогуморальної регуляції судин ворітного русла печінки. Характерна особливість скоротливої активності ворітної вени, яка утворюється при злитті венозних судин брижі, селезінки й шлунка, - наявність як тонічного напруження, так і фазних спонтанних ритмічних скорочень гладеньких м'язів її стінки [2]. Фізіологічний сенс цього полягає в тому, що величини тиску крові в мезентеріальних судинах недостатньо для проштовхування крові через дві мережі судинних капілярів, і спонтанні скорочення стінки портальних судин зумовлюють просування крові по мережі печінкових синусоїдів [1].

Норадреналін (НА) та адреналін (Адр) - потужні вазоконстрикторні гуморальні фактори, фарма- кодинаміка яких пов'язана з прямим активуючим впливом на а- та Р-адренорецептори [12]. Концентрація адреналіну в плазмі крові здорової людини наближена до 0,05 нг/мл, а норадреналіну - до 0,2 нг/мл. Під час стресу концентрація Адр і НА може зростати до 0,37 і 4,1 нг/мл відповідно [13].

Медіатор симпатичної нервової системи норадреналін викликає збільшення тонічного напруження й частоти фазних спонтанних скорочень ізольованої ворітної вени щура активуванням переважно а1-адренорецепторів на мембрані гладеньких міоцитів [14; 15; 16]. Поодинокі літературні данівказують на участь продуктів ЦОГ-1 і, зокрема, тромбоксану А2, у формуванні invivoвідповіді судин печінки на дію агоніста а-адренорецепторів метаксоміну [17], що може свідчити про локалізацію а-адренорецепторів на ендотеліоцитах. Є також дані, отримані на самках щурів, що свідчать про опосередкування ендотеліном, імовірно, ендотеліального походження, скорочень ВВ, індукованих фені- лефрином, агоністом а-адренорецепторів [18; 19]. В іншій роботі селективний агоніст а₂- адреноре- цепторів клонідин викликав ендотелій-залежні тонічні скорочення ВВ печінки щурів (фермент ЦОГ у таких реакціях не задіяний) [20].

Гормон адреналін активує як а-, так і Я-адренорецептори, але більш споріднений з останніми. На сьогодні показано, що активація Я-адренорецепторів спричиняє гальмівний адренергічний вплив у ворітній вені [21]. Причому розслаблення судини забезпечується переважно через активацію Я2-рецепторів [22], хоча локалізація рецепторів не уточнюється. Однак, зважаючи на численні роботи, у яких показано ендотелій-залежний характер розслаблення багатьох периферичних судин [21; 23], можна припустити, що релаксація ворітної вени під дією катехоламінів опосередкована також Я-адре- норецепторами на мембрані ендотеліоцитів й ендотеліальними дилататорними факторами, зокрема NO.

Загальновідомо, що дофамін є котрансмітером симпатичних нервових закінчень. При цьому частка дофаміну становить 4 % від загальної кількості виділюваних катехоламінів [24], що значно більше, ніж уважалося раніше. Основним джерелом дофаміну (до 90 %) у плазмі крові теж є симпатичні нервові волокна. Дофамін також синтезується й виділюється в плазму ендотеліальними клітинами та субендотеліальним шаром [25]. Так, у стані спокою концентрація дофаміну в плазмі крові здорових людей становить 0,8 нмоль/л, а при ортостатичній спробі та фізичних навантаженнях може зростати до 120 нмоль/л [24].

Очевидно, що дофамін викликає розслаблення ниркових артерій у мишей [26], брижові артерії собаки [27], а також підшкірної та брижової вени в собак [28]. Пізніше встановлено, що такі вазодилятатори реакції опосередковуються як Dj-, так і Б₂-типом дофамінових рецепторів [29]. Дані щодо участі дофаміну в регуляції судин ворітної системи печінки в сучасній науковій літературі відсутні.

Зважаючи на застосування дофаміну, його прекурсора L-DOPA, а також агоністів й антагоністів дофаміну в медичній практиці при лікуванні хвороби Паркінсона та психічних розладів, подальше з'ясування впливу дофаміну на вісцеральні системи, зокрема на судини ворітного русла печінки, є дуже актуальною сучасною проблемою [30].

Мета й завдання роботи. Мета статті - з'ясувати ендотелійзалежні механізми скоротливих реакцій ізольованої ворітної вени, зумовлених дією катехоламінів. Завдання роботи - дослідити загальну участь ендотелію в розвитку реакцій ВВ під впливом катехоламінів; вивчити можливу участь ейкозаноїдів ендотеліального походження в опосередкуванні дії норадреналіну, адреналіну та дофаміну на гладенькі м'язи ворітної вени.

Матеріали й методи досліджень. Експерименти проводили на білих нелінійних щурах (n=30) обох статей масою 180-250 г. У гострому досліді у тварин після умертвіння через застосування парів хлороформу з наступним кровопусканням, відкривали черевну порожнину та видаляли ВВ. Ретельно відпрепаровану від сполучної тканини й периваскулярних сплетень вену одразу розміщували в розчин Тіроде такого складу: NaCl - 8 г /л; KCl - 110 мг/л; CaCl2 - 250 мг/л; MgSO4 - 200 мг/л; NaHCO3- 1,6 г/л; KH2PO4 - 120 мг/л; глюкоза - 2 г/л.

Судинний препарат закріплювали в плексигласовій камері з проточним підігрітим розчином Тіроде (2-2,5 мл/хв; 37+1^оС) за допомогою сталевих гачків, один із яких нерухомо вмонтовано в стінку камери, інший з'єднано зі стрижнем механоелектричного перетворювача. Тут судинні препарати підлягали пасивному розтяганню із силою 5-7 мН та витримувалися протягом 20-30 хвилин.

Скорочення ізольованого фрагмента ВВ реєстрували за допомогою тензометричної установки. У якості датчика реєстрації використовували ємнісний механоелектричний перетворювач, сконструйований дослідно-конструкторським відділом Інституту фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України. Сигнал механоелектричного перетворювача підсилювали за допомогою підсилювача постійного струму, змонтованого на мікросхемі 140 ЧД8. Далі аналоговий сигнал відцифровували з використанням аналого-цифрового перетворювача (АЦП) і виводили на жорсткий диск та паралельно на монітор персонального комп'ютера для реєстрації й запису даних із застосуванням програми «PowerGraph ver.2.1» виробництва фірми «ДИСофт» (Росія). У якості АЦП використовували стандартну звукову карту AWE64 фірми Creative (США) зі стереотрактом, що дає змогу проводити одночасний запис електричних сигналів із двох незалежних датчиків. Установка уможливлює проведення реєстрації сигналів амплітудою від 1 мВ до 2В.

Перевірку й калібрування системи виконували прямим прецизійним механічним впливом на стержень датчика важків різної ваги й фіксацією результату перетворення в цифровий формат на виході програми «PowerGraph уєг.2.1». Вимірювання змін тонічного напруження гладеньких м'язів ізольованих ВВ проводили в абсолютних одиницях - міліньютонах (мН).

Речовини подавали в камеру за проточною системою з постійною швидкістю 2 мл/хв. Із тією ж швидкістю здійснювали відмивання досліджуваних нами речовин розчином Тіроде.

У роботі використано норадреналін, адреналін, дофамін (ВАТ «Здоров'я», Харків), індометацин («8орЬагша, Болгарія), сапонін («Мегск», Німеччина).

Фармакологічну деендотелізацію ізольованих препаратів ВВ здійнювали перфузією сапоніну в концентрації 0,5 мг/мл фізіологічного розчину протягом 10 хв. Якість деендотелізації перевірено за допомогою аналізу гістологічних зрізів судинних препаратів ВВ, пофарбованих гематоксиліном Брьомера та еозином, із використанням світлової мікроскопії (х400).

Оскільки отримані дані розподілено за нормальним законом, то в дослідженні застосовували параметричні методи порівняння вибірок. Для статистичної обробки даних використано критерій Левена й ^критерій Стьюдента для залежних вибірок. У роботі силу скорочень представлено у вигляді М + 80 (середні значення + середнє квадратичне відхилення). Розходження вважали статистично значущим при р<0,05.

Виклад основного матеріалу й обґрунтування отриманих результатів дослідження. Для

виявлення участі ендотелію ВВ в опосередковуванні реакцій судини на норадреналін проведено серію дослідів на ізольованих судинних препаратах із видаленим ендотеліальним шаром.

У контрольних дослідах норадреналін у концентрації 5 * 10^-6 моль/л викликав підвищення тонусу ВВ з аплітудою 4,31+0,61 мН (п=10). Після деендотелізації судинних препаратів (п=10) розчином сапоніну, амплітуда тонічних скорочень ВВ, індукованих норадреналіном, статистично вірогідно зменшилась і становила 2,99+0,60 мН (п=10; р<0,001, рис. 1). Отже, сила скорочень ВВ з інтактним ендотелієм на норадреналін була більша від показників, отриманих після деендотелізації судинних препаратів сапоніном приблизно на 31 %.

Амплітуда тонічних скорочень ВВ з інтактними ендотелієм під дією адреналіну (5 * 10^-6 моль/л) становила 4,3+0,28 мН (п=10). Після деендотелізації сила скорочень ВВ, індукованих адреналіном, дорівнювала 3,8+0,3мН, тобто була на 12,5 % (р<0,001) менша від контрольної групи, що вказує на часткове й до того ж малоістотне опосередкування цих реакцій ендотелієм судин (рис. 2). Водночас, ураховуючи більшу спорідненість адреналіну до бета-адренорецепторів, можна припустити, що його констрикторний ефект пов'язаний переважно з активацією бета-адренорецепторів, розміщених на ГМК судинної стінки.

Рис. 1. Амплітуда тонічних скорочень ізольованих препаратів ворітної вени, індукованих норадреналіном (5^10~⁶моль/л) до (1) та після (2) їх деендотелізації; п=10 Примітка. *** - р<0,001.

Рис. 2. Амплітуда тонічних скорочень ізольованих препаратів ворітної вени, індукованих адреналіном (510^-6моль/л) до (1) та після (2) їх деендотелізації; n=10

Примітка: *** - р<0,001.

Результати нашого дослідження вказують на відмінні механізми тонічної скоротливої активності ворітної вени, викликаної досліджуваними нами катехоламінами. Очевидно, що норадреналін- індуковані тонічні реакції судинних препаратів більше залежать від синтетичної функції ендотелію, ніж адреналін-індуковані, що може бути пов'язано з різною афінністю цих речовин до адреноре- цепторів, а також із нерівномірним розподілом підтипів адренорецепторів на ендотеліальних і гла- деньком'язових клітинах стінки ворітної вени.

Для з'ясування участі ейкозаноїдів у скоротливих реакціях ВВ на дію норадреналіну та адреналіну застосовували блокатор циклоосигеназного перетворення арахідонової кислоти індометацин.

У контрольних дослідах при перфузії норадреналіном (5-10^-6 моль/л) спостерігали тонічні скорочення ВВ з амплітудою 3,8+0,74 мН (n=8). Після попередньої перфузії ВВ індометацином (7-10^-8 моль/л) протягом 10 хвилин зареєстровано скоротливі реакції ВВ під дією НА з амплітудою 2,5+1,08 мН (n=8), тобто істотно (на 34 %; р<0,05) менше від контролю. Після відмивання (30-40 хв) реакції вени на норадреналін поверталися до вихідних значень. Отримані результати свідчать про активну участь простаноїдів у зростанні тонусу гладеньком'язових клітин ВВ у відповідь на дію НА.

У контрольних дослідах при перфузії ВВ адреналіном у концентрації 5- 10^-6 моль/л простежено тонічні скорочення ВВ з амплітудою 4,5+0,3мН (n=8). Після аплікації індометацину в концентрації 7-10"⁸ моль/л протягом 10 хв адреналін викликав скорочення ВВ із силою 3,1+0,7мН, тобто на 24 % (р<0,001) меншою, порівняно з контролем (рис. 3). Це свідчить про участь продуктів циклооксигеназного шляху перетворення арахідонової кислоти в реакціях ВВ на адреналін. Пригнічення індо- метацином норадреналін-індукованих скорочень ворітної вени більш вагоме, ніж пригнічення адре- налін-індукованих скорочень судинних препаратів. Такі відмінності, імовірно, пов'язані з різною афінністю цих речовин до адренорецепторів, а також різною щільністю розміщення альфа- й бета- адренорецепторів на структурах стінок ворітної вени.

Дофамін у діапазоні концентрацій від 1 * 10^-5 до 1-10"⁷моль/л викликав залежне від концентрації тонічне скорочення ізольованих препаратів ворітної з інтактним ендотелієм. Оригінальний запис такого скорочення подано на рис. 3А. Отже, дофамін, подібно до ацетилхоліну [2; 4], чинить на ворітну вену печінки щурів нетиповий констрикторний вплив.

Амплітуда тонічного скорочення препаратів ВВ з ендотелієм (n=12, контроль) під дією дофа- міну (5-10"⁶ моль/л) становила 3,0+0,4 мН (р<0,05).

Рис. 3. Скорочення ізольованого препарату ворітної вени печінки щура під дією дофаміну (5* 10^-6моль/л) до (А) та після (Б) деендотелізації

Примітка. і - Початок аплікації дофаміну; ] - початок відмивання судини фізрозчином; калібровка однакова для А і Б.

Деендотелізацію судинних препаратів проводили розчином сапоніну в концентрації 0,5 мг/мл, яким перфузували ВВ протягом 10 хв. Унаслідок деендотелізації судинних препаратів середня амплітуда тонічного напруження ВВ на дофамін (5-10^-6 моль/л) вірогідно зменшилася, порівняно з контролем, і становила 1,5+0,5мН (n=12; р<0,05). Пригнічення скорочень відбувалося приблизно на 52 %. Отже, ефект дофаміну у ВВ значною мірою опосередковується ендотелієм.

У наступній серії експериментів досліджували можливу участь простаноїдів ендотеліального походження в опосередкуванні констрикторної дії дофаміну на гладенькі м'язи ВВ. У контрольних дослідах при перфузії ізольованих препаратів ворітної вени дофаміном у концентрації 5-10^-6 моль/л (n=8) спостерігали тонічні скорочення ВВ з амплітудою 2,21 + 0,6мН (p<0,05).

Після попередньої перфузії судин розчином індометацину (7-10^-8 моль/л) протягом 10 хв зареєстровано вірогідно менші, порівняно з контролем, скорочення ВВ під дією дофаміну (5-10^-6 моль/л) з амплітудою 1,2 + 0,37 мН (n=8, p<0,05). Отже, амплітуда тонічних скорочень ізольованих препаратів ВВ під впливом індометацину зменшилася на 48 % відносно контролю. Це свідчить про можливу участь простаноїдів у якості ендотелійзалежних констрикторних факторів у механізмі тонічного скорочення ВВ під дією дофаміну.

Отримані в роботі результати демонструють вазоконстрикторну дію всіх представників родини катехоламінів на ворітну вену печінки щурів. Досліди з деендотелізацією засвідчили, що адреналін, норадреналін і дофамін викликають скорочення ВВ як прямою взаємодією з адренорецепторами на мембрані гладеньком'язових клітин, так і опосередковано - через ендотелій. Імовірно, у якості ендотелійзалежних констрикторних факторів виступають продукти перетворення арахідонової кислоти - простаноїди, оскільки індометацин, блокатор циклооксигенази у наших експериментах значно пригнічував тонічні скорочення ВВ під дією катехоламінів. Таку можливість підтверджують літературні джерела [10; 11]. Імовірно, простаноїди ендотеліального походження посилюють дію катехоламінів у судинному руслі. Як відомо, синтез катехоламінів і простаноїдів посилюється при стресах, травмах і запальних процесах.

Висновки та перспективи подальшого дослідження. Вплив катехоламінів на скоротливу тонічну активність ворітної вени здійснюється не лише завдяки прямій дії на гладеньком' язові клітини вени, але й опосередковано через її ендотелій. Продукти циклооксигеназного перетворення арахідонової кислоти беруть участь в опосередкуванні констрикторної дії катехоламінів на ворітну вену печінки щурів. Подальшого вивчення потребує питання про підтип дофамінових рецепторів, що опосередкоють констрикторну дію дофаміну на ворітну вену.

Джерела та література