Автореферат
Диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук
Сравнительная характеристика реакций органных венозных сосудов при экспериментальной ишемии миокарда и кровопотере
03.03.01 - Физиология
Борюшкин Евгений
Санкт-Петербург 2011
Работа выполнена в Отделе физиологии висцеральных систем Учреждения Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины Северо-Западного отделения РАМН, Санкт-Петербург
Научный руководитель: доктор медицинских наук Кудряшов Юрий Анатольевич
Официальные оппоненты заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук профессор Лосев Николай Андреевич
доктор медицинских наук профессор Власов Тимур Дмитриевич
Ведущая организация: Институт эволюционной физиологии и биохимии РАН им. И.М. Сеченова, Санкт-Петербург
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Планомерное изучение венозного отдела кровеносной системы началось во второй половине 20 века, когда появились и получили широкое распространение методы динамического количественного исследования. Согласно современным представлениям (Б.И. Ткаченко, Ю.А. Кудряшов, А.В. Самойленко, 2000), органные венозные сосуды представляют собой особый отдел кровеносных путей и обладают двумя функциями: емкостной и резистивной. Емкостная функция направлена на формирование венозного возврата крови к сердцу, а резистивная - непосредственно участвует в обеспечении фильтрационно-абсорбционных процессов, влияет на уровень капиллярного давления и вносит свой вклад в общее периферическое сопротивление. Таким образом, для метаболических процессов в тканях является важной резистивная функция органных венозных сосудов. До настоящего времени лишь для скелетной мышцы и тонкой кишки существуют методы прямой динамической регистрации изменений сопротивления кровотоку венозного отдела. Вместе с тем отсутствуют методы прямой динамической регистрации изменений сопротивления кровотоку вен, такого жизненно важного органа как головной мозг.
Большое количество экспериментальных работ свидетельствует о том, что в остром периоде инфаркта миокарда наблюдается, как правило, уменьшение систолического и минутного объемов сердца (А.В. Виноградов, 1962; Malmcrona, 1963; Nager, 1967), снижение общего артериального давления (М.Д. Момот, 1960; Malmcrona, 1964), изменения сопротивления регионарных артериальных и венозных сосудов (Kuhn et other, 1961; А.В. Докукина, 1962,1963; Budow, Kroop, 1967, Э.А. Кянджунцева, 1968; Wang S., 1995, 1996). Вместе с тем в работах, посвященных изучению сопротивления регионарных сосудов, нет четкого разграничения участия артерий и вен. По данным ряда исследований (Webb, 1972; Randall, 1978; Thames et al 1978, 1979; Wang, 1996) реакции артериальных и венозных сосудов зависят от локализации ишемии миокарда. При ишемии нижней стенки миокарда имеют место брадикардия и дилатация периферических сосудов, тогда как в результате ишемии передней стенки отмечается тахикардия и констрикция периферических артериальных сосудов (Webb, 1972; Randall, 1978). Сдвиги гемодинамики в результате коронарной окклюзии зависят от центральной интеграции вазопрессорных и вазодепрессорных влияний.
Гемодинамическим сдвигам, возникающим в артериальном отделе сосудистого русла при остром уменьшении объема циркулирующей крови, до последнего времени уделялось значительно большее внимание, чем аналогичным изменениям в венозном отделе. Это связано с тем, что венозный отдел сосудистого русла длительное время рассматривался как пассивная система дренирующих трубок. Рядом исследователей (Вальдман, 1960; Folkow, 1968; Mellander, 1968; Ткаченко 1979 и др.) доказано, что венозные сосуды играют существенную роль в изменениях регионарного и системного кровообращения. В литературе имеется относительно мало сведений о реакциях регионарных венозных сосудов на 10% уменьшение объема циркулирующей крови. В свете сказанного представлялось актуальным изучение вопроса о характере и величине реакций органного венозного сосудистого русла при остром уменьшении объема циркулирующей крови, поскольку его решение способствовало бы пониманию биологической сущности вазомоторных реакций при кровопотере, а также решению ряда практических задач.
Важной проблемой является изучение реакций венозных сосудов головного мозга при ишемии миокарда и уменьшении объема циркулирующей крови. Данных литературы по данному вопросу практически нет. Причиной такого положения является то, что до сих пор отсутствует универсальный метод динамического исследования вен головного мозга с сохранением адекватного кровообращения органа.
Цель исследования. Провести сравнительный анализ реакций венозных сосудов скелетной мышцы, тонкого кишечника и головного мозга при экспериментальной ишемии миокарда и острой кровопотере.
Задачи исследования.
Разработать метод прямой динамической регистрации изменений сопротивления кровотоку венозного отдела головного мозга для характеристики резистивной функции венозных сосудов этого органа.
Изучить реакции венозных сосудов скелетной мышцы, тонкого кишечника и головного мозга при экспериментальной ишемии миокарда.
Изучить реакции венозных сосудов скелетной мышцы, тонкого кишечника и головного мозга при экспериментальной острой кровопотере.
Провести сравнительный анализ реакций регионарных венозных сосудов в условиях экспериментальной патологии и при местном воздействии на них прессорных и депрессорных веществ.
Научная новизна. Разработан метод резистографии венозных сосудов головного мозга осуществляемый перфузии раствора декстрана. На основе данного метода, позволяющего осуществить динамическую регистрацию изменений сопротивления кровотоку венозных сосудов головного мозга, получены приоритетные данные, характеризующие резистивную функцию венозных сосудов головного мозга в условиях нормы (введение в сосудистое русло вазоактивных веществ) и экспериментальной патологии (ишемии миокарда и острой кровопотере). Получены новые данные, свидетельствующие о том, что кратковременная ишемия миокарда вызывает, в отличие от дилататорных реакций вен скелетной мускулатуры и тонкого кишечника, констрикторные реакции мозговых вен, выражающиеся в увеличении сопротивления венозному кровотоку. Уменьшение объема циркулирующей крови на 10 % снижает системное артериальное давление, увеличивает частоту сердечных сокращений, повышает сосудистое сопротивление регионарных венозных сосудов скелетной мышцы, тонкого кишечника и головного мозга.
Научно - практическая значимость работы. Полученные в работе приоритетные данные о реакциях регионарных венозных сосудов при ишемии миокарда и кровопотере являются существенными для понимания роли венозных сосудов в приспособительных реакциях системы кровообращения в данных условиях.
Практическая значимость выявленных закономерностей изменений гемодинамических параметров, происходящих в венозном сосудистом русле в ответ на ишемию миокарда и кровопотерю, заключается в возможности их использования для совершенствования методов коррекции нарушений гемодинамики при остром периоде инфаркта миокарда в медицине.
Полученные в работе данные о реакциях регионарных венозных сосудов при экспериментальной ишемии миокарда и кровопотере могут быть использованы в лекционных курсах ВУЗов медико- биологического профиля, а также в соответствующих пособиях и руководствах.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Нейрогуморальные реакции, вызванные ишемией миокарда, в высокой степени реализуют возможность дилатации гладких мышц венозных сосудов скелетной мышцы и тонкого кишечника кошек. При этом реализация дилатации в тонком кишечнике, превышает таковую в скелетной мышце.
2. Ишемия миокарда приводит к констрикции внутримозговых венозных сосудов на фоне дилататорных реакций вен скелетной мышцы и тонкого кишечника.
3. Уменьшение объема циркулирующей крови на 10 % приводит к увеличению сосудистого сопротивления регионарных венозных сосудов тонкого кишечника, скелетной мышцы и головного мозга.
4. Ишемия миокарда и острая кровопотеря вызывает активные реакции органных венозных сосудов: скелетной мышцы, тонкого кишечника и головного мозга.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на заседании Отдела физиологии висцеральных систем НИИ экспериментальной медицины СЗО РАМН; на III Международном молодежном медицинском конгрессе «Санкт-Петербургские научные чтения - 2009» (2-4 декабря 2009 года г. Санкт-Петербург), на Cъезде физиологического общества имени И.П. Павлова - 2010 (19-25 сентября 2010 г., Калуга).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 статьи в рецензируемых журналах из списка ВАК РФ и тезисы 2 докладов.
Личный вклад автора в проведении исследования. Соискателем были проведены: анализ литературы по теме исследования, спланированы и выполнены эксперименты, разработан новый метод динамической регистрации сосудистого сопротивления вен головного мозга, статистически обработаны полученные данные, написание статей и подготовка докладов на конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 171 источник. Работа изложена на 110 страницах машинописного текста, иллюстрирована 15 рисунками.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Эксперименты выполнены на кошках обоего пола весом 3,0-4,5 кг и кроликах-самцах весом 2,5 - 3,0 кг, наркотизированных этаминалом натрия (40 мг/кг, в/м). Все исследования проведены в соответствии с этическими нормами (Приказ МЗ СССР № 755 от 12.08.1977, «Европейская конвенция по защите позвоночных животных», Страсбург, 1985). Ишемию миокарда моделировали перевязыванием левой общей коронарной артерии. Для этого у каждого животного производили срединную торакотомию, вскрытие эпикарда и окклюзию лигатурой левой общей коронарной артерии длительностью 60 секунд. Искусственную вентиляцию легких осуществляли с помощью аппарата « Вита-1». Острую кровопотерю моделировали забором крови с помощью дозатора (производства ЭПМ НИИЭМ РАМН, Россия), соединенного с катетером, введенным в бедренную вену. Скорость кровопотери была равна 4 мл/мин, что составляло 3% от объема циркулирующей крови у кролика (Courneva et al, 1991). Объем циркулирующей крови рассчитывали как 1/14 массы тела животного (В.С. Болтоносов, 1975). Общий объем кровопотери составил 10% от объема циркулирующей крови.
Для оценки резистивной функции вен применяли разработанные в Отделе физиологии висцеральных систем методы для икроножной мышцы (Ю.А. Кудряшов, 1987; Tkachenko, Kudryashov, 1991) и для тонкого кишечника (П.И. Денисов, 1999).
В серии экспериментов с изучением влияния ишемии миокарда на регионарные венозные сосуды бедренную и краниальную брыжеечную артерию перфузировали артериальной кровью, в режиме постоянного объема перфузии. Перфузионное давление артериальной крови до моделирования ишемии миокарда устанавливали на уровне среднего системного артериального давления. Перфузионное давление в артериях измеряли с помощью инвазивного датчика давления TSD104A и регистрировали с помощью полиграфа MP150 (BIOPAC, США).
Метод динамической регистрации изменений сопротивления кровотоку глубоких венозных сосудов задней конечности.
Реакции вен икроножной мышцы при экспериментальной патологии изучали методом резистографии венозных сосудов. Данный метод предложен Ю.А.Кудряшовым и Б.И. Ткаченко (Ю.А. Кудряшов,1988; Tkachenko, Kudryashov, 1991). Принцип метода основан на морфологических особенностях строения глубокой и поверхностной (подкожной) венозных систем задних конечностей млекопитающих, связанных через посредство коммуникантных венозных стволов (v.v. communicantes). Однонаправленность кровотока по этим сосудам определяется наличием клапанного аппарата, препятствующего поступлению крови из системы глубоких (внутримышечных) вен конечностей млекопитающих в систему поверхностных вен (v.saphena magna et parva) при физиологически допустимых уровнях венозного давления. Наличие второй системы венозного оттока крови от мышц конечностей позволило осуществить добавочную к основной перфузии вен препарата голени кошки. Структура метода перфузии внутримышечных вен 6% раствором декстрана в режиме постоянного объема перфузии представлена на рис.1.
Рис.1 Схема перфузии раствором декстрана глубоких вен икроножной мышцы.
1 - артериальная часть сосудистого русла мышечного препарата; 2 - капилляры; 3 - система внутримышечных (глубоких) венозных сосудов; 4 - система поверхностных вен; 5 - коммуникантные вены.
Раствор декстрана перфузировали с помощью перистальтического насоса постоянной производительностью PD5201 (Heidolph, Германия) посредством катетера, вставленного антеградно в большую подкожную вену на уровне голеностопного сустава. Большую подкожную вену голени перевязывали в месте ее впадения в бедренную вену. При этом раствор декстрана через систему поверхностных вен задней конечности попадал посредством коммуникантных венозных сосудов в систему глубоких вен икроножной мышцы (Ю.А. Кудряшов, 1988; Tkachenko, Kudryashov, 1991). Изменения перфузионного давления в венах икроножной мышцы измеряли инвазивным датчиком давления TSD104A и регистрировали полиграфом MP150 (BIOPAC, США); данные сохраняли в памяти персонального компьютера.
Метод динамической регистрации изменений сопротивления кровотоку венозных сосудов тонкого кишечника.
Изучение реакций вен тонкого кишечника при экспериментальной патологии производили методом резистографии венозных сосудов (П.И. Денисов, 1999). Метод основан на морфологических особенностях строения мезентериальной венозной системы - наличия сосудистых аркад, широко анастомозирующих друг с другом, вследствие чего выключение из кровотока любой из мелких ветвей мезентериальной вены не влечет за собой каких-либо нарушений кишечной гемодинамики. Эта особенность позволила осуществить перфузию ветви магистральной вены тонкой кишки в ретроградном направлении раствором декстрана 6%. Раствор декстрана подавался перфузионным насосом постоянной производительностью PD5201 (Heidolph, Германия) по катетеру в аркадную ветвь мезентериальной вены, лигированную выше места его введения. По указанной вене раствор декстрана попадал во внутристеночные кишечные вены кишки (поскольку пристеночная вена была лигирована в двух местах на протяжении ~ 6 см) и далее через анастомозы - в магистральную вену. Объем перфузии устанавливали на уровне 0,25 мл/мин при исходном давлении в вене не более 15-20 мм.рт.ст.
Метод динамической регистрации изменений сопротивления кровотоку венозных сосудов головного мозга.
Изучение реакций венозных сосудов головного мозга при экспериментальной патологии производили методом резистографии венозных сосудов. Для этого препарировали внутреннюю яремную вену и ретроградно вводили в нее катетер, а контралатеральную внутреннюю яремную вену перевязывали. Вследствие этого объем перфузируемого раствора декстрана проходил через сеть венозных сосудов головного мозга; изменение просвета вен, в условиях постоянного объема перфузии приводило к сдвигам перфузионного давления, что отражало в этих условиях изменение сопротивления кровотоку и декстрану вен головного мозга. При этом сохранялось естественное кровоснабжение мозга, а отток крови и раствора декстрана осуществлялся по вертебральным венам. Внутреннюю яремную вену перфузировали 6% раствором декстрана («Полиглюкин») в объеме 0.25 мл/мин в режиме постоянного расхода с помощью перистальтического насоса PD5201 (Heidolph, Германия). Изменения перфузионного давления в венах головного мозга измеряли с помощью датчика давления TSD104A.