Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Интраорганные механизмы регуляции миоэлектрической активности и афферентных реакций желудка и двенадцатиперстной кишки

На правах рукописи

ПРИВАЛОВА Ирина Леоиндовиа

ИНТРАОРГАННЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ МИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ И АФФЕРЕНТНЫХ РЕАКЦИЙ ЖЕЛУДКА И ДВЕНАДЦАТИПЕРСТНОЙ КИШКИ

14.00.16 — патологическая физиология 03.00.13 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва - 2006

Работа выполнена на кафедре патологической физиологии Российского университета дружбы народов и кафедре нормальной физиологии Курского государственного медицинского университета.

Научные консультанты:

доктор медицинских наук, профессор ШЕВЕЛЕВ Олег Алексеевич

член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ ЗАВЬЯЛОВ Александр Васильевич

? * ■.

Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук, профессор РЕШЕТНЯК В.К.

Доктор медицинских наук, профессор ЛЫЧКОВА1 А.Э.

Доктор биологических наук, профессор ТОРШИН В.И.

Ведущая организация: Московская медицинская Академия им. И.М. Сеченова

Защита состоится «^¿Г » 2006 в « » часов на заседании

диссертационного совета Д 2f2.203.06 в Российском университете дружбы народов (117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 8).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского университета дружбы народов (117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6).

Автореферат разослан « » -^/¿¿/¿¿¿^С^. 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета^Ц 2)2.203.06 доктор медицинских наук, профессор

Г.А. ДРОЗДОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

Гастродуоденальный комплекс (ГДК) является одним из наиболее значимых и сложно организованных отделов желудочно-кишечного тракта, с патологией которого связывают развитие большинства заболеваний органов пищеварения (Васильев Ю.В., 2002; Коротько Г.Ф., 2004; Шептулин A.A., 1997). Основу механизмов регуляции ГДК составляют сложные функциональные системы с центральным и периферическим отделами, среди которых особая роль принадлежит интраорганной или «метасимпатической» нервной системе (Ноздрачев А.Д., 1987).

На уровне периферического аппарата регуляции желудка и двенадцатиперстной кишки конвергируют нервные и гуморальные влияния из различных источников и формируется постоянная составляющая их многостороннего взаимодействия, которая проявляется в исходном уровне скоррелированности (сонастроенности) структур ГДК (Завьялов A.B., 1996). Миоэлектрическая активность как результирующее проявление моторно-эвакузторной и секреторной функций позволяет интегрально оценить особенности взаимоотношений различных отделов желудка и двенадцатиперстной кишки, выявить патогенетические особенности нарушений регуляции проксимальных отделов пищеварительной системы при их повреждении. Однако данной проблеме посвящен весьма ограниченный круг работ, ориентированных преимущественно на выяснение механизмов нарушений периферической регуляции при экспериментальном поражении желудка и двенадцатиперстной кишки (Бугорский Г.В., 1986; Каримов Х.Я., Даминов Ш.Н., Хорошаев В.А., 1999).

Для висцеральных интраорганных систем характерна высокая способность к автономной «доцентральной» регуляции, в том числе с возможностью развития периодов угнетения аф ферентн о-эф ф ерентных центральных взаимодействий при функциональных нагрузках и в остром периоде повреждения внутренних органов (Шевелев O.A., 1989). Выявленные

процессы усиления «автономности» в реакциях висцеральной регуляции

" i ' -

рассматривают как проявления типовых защитно-приспособительных реакций, предупреждающих генерализацию патологического процесса (Билибин Д.П., 1988; Шевелёв O.A., 1989; Ходорович H.A., 1999). В то же время очевидно, что «ускользание» от центральных влияний и ограничение центрипетальных связей сопровождается усилением функциональной гетерогенности в системах регуляции поврежденного органа в целом, что может отражаться на взаимосвязях между его отделами.

Повреждения или расстройства регуляции в системе повышают уровень функциональной гетерогенности, приводя к ослаблению взаимосвязей её отделов и нарушению скоординированности функций. В то же время низкий уровень гетерогенности и наличие жестких связей меяоду компонентами системы делают её малоадаптивной и низко устойчивой к действию внешних факторов (Фролов В .А., 1996).

Характер взаимодействия двигательной активности различных отделов ГДК в норме и патологии изучен достаточно хорошо (Васильев В.А., Попова Т.С., Тройская Н.С., 1995; Васильев Ю.В., 1997; Климов П.К., 1976-1991; Indireshkumar К. et al., 2000; Koch K.L., 1999). Однако практически не изучены базовые механизмы, предшествующие этому взаимодействию и оказывающие влияния на его параметры, А между тем исследованиями A.B. Завьялова и соавт. (1980; 1998), Г.Н. Зайцевой (1988), Т.А. Дроновой (2004), показано, что различные взаимосвязанные биологические структуры уже в состоянии относительного покоя коррелируют друг с другом по показателям их исходной акгивированности. Выявляемая корреляция представляет собой активный фон, от которого зависят параметры целостных вызванных реакций системы. В то же время с позиций проведения анализа уровня функциональной гетерогенности в системе ГДК исследования миоэлектрической активности его отделов ранее не проводились.

Известно, что моторный ответ является наиболее оперативной реакцией, развивающейся при раздражении органов ГДК, их повреждении или

расстройствах нервной регуляции функций (Климов П.К., 1976; Ивашкин В.Т., 2000; Оноприев В.В., Зттингер А.П., 2003; Та11еу Ш. е1 аЦ 1999; СЬиэе ЯЛ., 2000). В свою очередь, активация двигательных функций сопровождается усилением центрипетальной им пульсации, что может служить причиной формирования боли, расстройств центральной и периферической регуляции, формирования порочных кругов развития патологии. В этой связи представлялось весьма важным выявить типовые реакции нарушения взаимосвязей, отражающих основные тенденции расстройств регуляции в отделах системы ГДК, проследить участие интраорганного уровня регуляции в развитии синхронизации (десинхронизации) миоэлектрической активности желудка и двенадцатиперстной кишки, а также сопоставить характеристики миоэлектрической активности с типовыми афферентными реакциями пораженных отделов ГДК.

Важно отметить, что повреждение аппарата локальной регуляции органа (или его части), приводящее к значимому усилению функциональной гетерогенности, может явиться патологической детерминантой, которая обусловливает формирование патологической системы (Крыжановский Г.Н., 1990). При этом уровень функциональной гетерогенности, отражая жизнеспособность, функциональную активность и взаимодействие различных отделов органов ГДК, по-видимому, в большой степени определяет характер системного органного ответа в условиях патологии органов пищеварения.

Указанные предпосылки определили цель и задачи работы.

ЦЕЛЬ; выявить в эксперименте интраорганные механизмы регуляции системной кооперации структур интактного гастродуоденального комплекса и в условиях моделирования острого повреждения его отделов.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1) исследовать характеристики афферентных реакций интактных и поврежденных отделов гастродуоденального комплекса;

2) изучить интраорганные механизмы модуляции афферентного ответа желудка и двенадцатиперстной кишки;

3) исследовать особенности миоэлекгрической активности отделов ГДК и выявить степень участия каждого его компонента в системной кооперации комплекса;

4) выяснить влияние исходной скоррелированности компонентов ГДК на характер его реакций, вызванных электростимуляцией исследуемых структур;

5) изучить сдвиги в корреляции миоэлекгрической активности отделов ГДК, обусловленные острым повреждением;

6) исследовать роль блуждающего нерва в регуляции взаимной сопряженности миоэлекгрической активности отделов ГДК;

7) выяснить роль опиоидергических и серотонинергических структур желудка и двенадцатиперстной кишки в регуляции функционального состояния и взаимоотношения отделов ГДК при исследовании интактных структур ГДК и в начальный период их острого повреждения;

8) исследовать эффекты экстра- и интраорганных влияний на взаимоотношения отделов ГДК и выявить особенности взаимосвязи МЭА и афферентных реакций его отделов,

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

В работе впервые установлены закономерности базовых функциональных взаимоотношений МЭА ГДК и их нарушений, отражающие значимое нарастание функциональной гетерогенности исследованной системы в начальном периоде острого повреждения ев отделов.

Показано, что начальный период острого повреждения характеризуется развитием функциональной изоляции поврежденного органа или его отдела, проявляющейся, в частности, угнетением вызванной афферептации всех структур гастродуоденального комплекса при поражении пилорического отдела желудка. Существенно, что депрессия афферентных реакций пилорического

б

отдела желудка наблюдается при повреждении как тела желудка, так и луковицы двенадцатиперстной кишки. Напротив, повреждение луковицы двенадцатиперстной кишки не оказывает значимого влияния на афферентные реакции тела желудка, а повреждение последнего также значимо не влияет на афферентацию двенадцатиперстной кишки.

Выявлено, что нарастание функциональной гетерогенности в системе гастродуоденального комплекса, развивающееся в ответ на воздействие альтерирующего фактора, выражается в резком изменении миоэлектрической активности, которое проявляется развитием «декорреляции» амплитудных значений МЭА, совпадающей по времени с развитием реакции угнетения гастродуоденальной афферентации.

Выявлено существенное участие пептидергических и серотонинергических структур желудка и двенадцатиперстной кишки в интраорганной регуляции афферентной и миоэлектрической активности отделов ГДК, что проявляется в предупреждении расстройств регуляции, вызванных двусторонним пересечением блуждающих нервов или острым повреждением структур ГДК.

В работе впервые получены данные о роли различных отделов желудка и начальных отделов двенадцатиперстной кишки в формировании ритма и синхронизации миоэлектрической активности гастродуоденального комплекса. В частности, установлено ритмоорганизующее значение кардиального отдела желудка (КО), системоорганизующий вклад в МЭА тела желудка (ТЖ), тригерная роль в МЭА пилорического отдела желудка (ПО) и синхронизирующее влияние луковицы двенадцатиперстной кишки (ЛДК).

Выявлены особенности взаимодействия возбуждения различных отделов гастродуоденального комплекса. В частности, усиление потока афферентной импульсации от ТЖ приводит к «облегчению» афферентных реакций, снижению амплитуды и повышению частоты МЭА ЛДК.

Установлено, что в начальный период после утраты влияний блуждающих нервов происходит изменение характера МЭА, вызванной

активацией различных отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной "кишки.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ II ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

1. Результаты, полученные в работе, выявили ранее не известные механизмы регуляции афферентной и миоэлектрической активности ГДК, реализующиеся на интраорганном уровне.

2. Разработан подход и проведена количественная оценка интетрального функционального состояния систем регуляции желудка и двенадцатиперстной кишки, основанная на анализе изменений уровня скоррелированности МЭА, выявлены факторы, определяющие его вариации и дана оценка значения влияний, способствующих смещению исходной функциональной «сонастроенности» отделов ГДК.

3. Выявлены особенности участия отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки в системной организации деятельности ГДК и раскрыты механизмы, предупреждающие формирование патологических систем, за счет консолидации процессов торможения миоэлектрической и афферентной активности, которые реализуются в остром периоде повреждения отделов комплекса на уровне интраорганной нервной системы.

4. Показана общность механизмов модуляции висцеральной афферентации и показателей интегральной активности ГДК (МЭА) при повреждении различных отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки,

5. Получены результаты, позволяющие обосновать и разработать способы коррекции двигательных нарушений желудка и двенадцатиперстной кишки в раннем послеоперационном периоде. Результаты работы могут быть использованы для обоснования патогенетических механизмов развития острой патологии гастродуоденального комплекса.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Исходная функциональная гетерогенность гастродуоденального комплекса характеризуется градиентными соотношениями частоты, амплитуды МЭА, показателей их многосторонней скоррелированности и относительной однородностью показателей афферентного ответа отделов комплекса.

2. Различные отделы гастродуоденального комплекса формируют основные характеристики его целостной миоэлектрической активности: рефляцию частоты миоэлектрической активности (кардиальный отдел желудка), скоординированность миоэлектрической активности (тело желудка), формирование гетерогенности в миоэлектрической активности разных компонентов (пилорический отдел желудка) и синхронизацию активности неповрежденных структур (начальный отдел двенадцатиперстной кишки).

3. Интраорганная нервная система обеспечивает первичный «доцентральный» этап регуляции афферентных и миоэлектрических реакций отделов ГДК, формируя в остром периоде их повреждения комплекс защитно-приспособшельных реакций, проявляющихся в консолидации тормозных процессов, обеспечивающих усиление автономности регуляции поврежденного органа и его отделов и повышение уровня функциональной гетерогенности в системе.

4. Острое повреждение пилорического отдела желудка формирует одновременные и наиболее устойчивые реакции афферентной депрессии и способствует нарастанию гетерогенности в миоэлектрической активности желудка и двенадцатиперстной кишки, развивающиеся при участии интраорганных опиатных систем ГДК.

5. Пересечение блуждающих нервов приводит к десинхронизации миоэлектрической активности в кардиальном и пилорическом отделах желудка и нарастанию относительной автономизации пилорического отдела желудка, по данным анализа амплитудных параметров МЭА, к возрастанию системной кооперации отделов ГДК, по данным корреляционного анализа

частоты МЭА, меняя характер вызванной МЭА желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки.

6. Состояние серотонинореактивных структур желудка и двенадцатиперстной кишки определяет интегральный ответ МЭА ГДК на утрату влияний блуждающих нервов и способствует нарастанию гетерогенности МЭА в начальный период после острого повреждения пилорического отдела желудка.

7. Изменение, исходной функциональной гетерогенности ГДК по частоте и амплитуде МЭА и целостности его афферентных реакций зависит от состояния интраорганных систем регуляции желудка и двенадцатиперстной кишки.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Материалы диссертации доложены на Межд. конф., посвящ. 150-летию академика И.П. Павлова (Санкт-Петербург, 1999); на науч. конф. «Актуальные проблемы фундаментальных исследований в области биологии и медицины», посвящ. 110-летию института экспериментальной медицины (Санкт-Петербург, 20Ö0); на второй Российской научно-практ. конф. «Актуальные проблемы экологии экспериментальной и клинической медицины» (Орел, 2001); на XVIII съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Казань, 2001 г,); на 18 Всерос. науч. конф. с междунар. участием «Физиология и патология пищеварения» (Геленджик, 2002); на Рос. научно-практ, конф. «Клинические и теоретические аспекты острой и хронической боли» (Н.Новгород, 2003); на 5-м Славяно-Балтийского научном форуме «Санкт-Петербург — Гастро-2003»; на III Всерос. конф, с междунар, участием, посвящ. 175-летию со дня рождения Ф.В. Овсянникова (Санкт-Петербург, 2003); на V съезде общества гастроэнтерологов России и XXXII сессии Центрального научно-исследовательского института гастроэнтерологии (Москва, 2005); на третьей Межд. конф. «Болезни цивилизации в аспекте учения В.И. Вернадского» (Москва, 2005); на заседании проблемной комиссии «Механизмы системной

организации физиологических функций в норме и патологии» совместно с Курским отделением Российского физиологического общества им. И.П. Павлова и кафедры патологической физиологии РУДН (Курск, 2005).

ПУБЛИКАЦИИ

По материалам диссертации опубликовано 36 работ» в том числе 1 патент на изобретение.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической главы, 4 глав результатов собственных исследований, обсуждения результатов, заключения, выводов и списка литературы, включающего 335 источников отечественной и зарубежной литературы. Диссертация изложена на 386 страницах машинописного текста, содержит 97 таблиц и 70 рисунков.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования миоэлектрической активности и афферентных реакций гастродуоденального комплекса проводились преимущественно в острых экспериментах на беспородных взрослых кошках массой 2,5 - 3,5 кг с соблюдением требований приказа № 755 МЗ СССР от 1977 г. «О проведении экспериментальных работ на животных и о гуманном отношении к экспериментальным животным». Животные наркотизировались внутрибрю-шинным введением раствора альфа-глюкохлоралозы (50-70 мг/кг), обездвиживались внутримышечным введением миорелаксина (3-5 мг/кг) и переводились на управляемое дыхание.

Для оценки особенностей афферентных реакций использовали метод регистрации вызванных потенциалов (ВП) при электрораздражениях различных отделов ГДК. Регистрацию корковых ВП производили в фокусах максимальной активности отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки, которые бьши выявлены с использованием детализованной кортико!рафии (Били-

бин Д.П., Шевелев O.A., Бугорский Г\В., 1990), а также в медиальном центре таламуса (СМ). Структуры ГДК раздражали прямоугольными импульсами тока (длительность импульсов 0,3 мс, амплитуда - 6-12 мА, частота 0,1 Гц) с помощью стимулятора, совмещенного с установкой "Multibasis" (OTE -biomedica, Италия). Усиление и регистрация ВП также осуществлялась на "Multibasis" в режиме когерентного накопления при 10-15 предъявлениях.

Острое повреждение отделов ГДК моделировали путём субсерозного введения 10% раствора нейтрального формалина1, в объеме 0,2 мл. В экспериментах также проводили одностороннюю или двустороннюю стволовую ваготомию на уровне щитовидного хряща. В случае односторонней ваготомии на центральном и периферическом участках пересеченного блуждающего нерва фиксировали биполярные раздражающие электроды. Электрораздражения наносили на центральный или периферический участки блуждающего нерва одиночными импульсами или их сериями (кондиционирующая стимуляция), опережающими раздражения структур ГДК (тестирующая стимуляция) на 10-1000 мс. Для выявления взаимодействия гастродуоденальных афферентных реакций кондиционирующие электрораздражения наносили на область ТЖ и ЛДК.

С целью выяснения роли интраорганных механизмов модуляции афферентных и миоэлектрических реакций в области имплантации раздражающих электродов апплицировали различные препараты с известным типом действия: атропин (35-50 мкг), прозерин (15-20 мкг), налоксон (5-10 мкг), морадол (буторфанол тартрат, 25-30 мкг), даларгин (синтетический аналог лей-эн кефали на, 10 мкг). Использование низких доз и местное введение указанных препаратов позволяло предполагать в основном их интраорганное действие, что было подтверждено отсутствием каких-либо резорбтивных эффектов при внутривенном введении указанных доз препаратов. Для контроля состояния ЦНС использовали электрораздражения седалищного нерва.

1 Для повреждения стенки желудка и двенадцатиперстной кишки использовали также ледяную уксусную кислоту и механическую травму.

Для ' оценки МЭА компонентов ГДК использовали классическую методику электрогастрографии (Собакин М.А., 1956). Мы применяли метод многоканальной электрогастрографии, разработанный в лаборатории электрофизиологии КГМУ (Бугорский Г.В., 1986). Регистрация МЭА производилась с гладкомышечной стенки КО, ТЖ, ПО и ЛДК. В качестве многоканального регистратора использовался восьмиканальный электроэнцефалограф «Биоскрипт -1» (ВЭТ - 1) с дополнительно встроенными низкочастотными фильтрами (Бугорский Г.В., 1986).

С целью активации различных отделов желудка и двенадцатиперстной кишки использовался метод их раздельной биполярной электростимуляции. Электростимуляция производилась с помощью электростимулятора "Эндотон 01Б" пороговой силой тока в течение 3 мин, частотой 12,5 Гц (Вишневский А.А., 1978).

Использование методов фармакологического анализа в этой группе экспериментов заключалось в аппликации биологически активных веществ, обладающих свойствами избирательной стимуляции определенных рецепторных образований. Были использованы следующие препараты: даларгин (синтетический аналог лей-энкефалина, 10 мкг), серотонина-адипинат (0,1% раствор). С целью сопоставления органных эффектов серотоиииа-адипината с системными в отдельных сериях экспериментов данный препарат вводился внутривенно.

Результаты оценки афферентного потока импульсов представляли в виде абсолютных цифр в единицах измерения сигнала (мкВ, мс) и в процентах по отношению к исходным результатам данного опыта, принимаемого за 100%.

О функциональном состоянии и взаимоотношении двигательной функции исследуемых отделов желудочно-кишечного тракта судили по частотно-амплитудным параметрам и показателям корреляционного анализа их миоэлектрической активности. Корреляционный анализ осуществляли с использованием коэффициента корреляции Пирсона и корреляционного отношения. Для интегральной количественной оценки состояния МЭА

структур ГДК оценивали уровень их многосторонней скоррелированности (Завьялов A.B., 1978). Нивелирование разнообразия форм многосторонней корреляции в сочетании с возрастанием ее тесноты рассматривалось нами в качестве косвенного показателя, отражающего снижение уровня функциональной гетерогенности структур ГДК. Использованный метод позволил количественно оценить состояние системной организации ГДК. Применялся также информационный анализ. В качестве характеристики степени упорядоченности частоты или амплитуды МЭА структур ГДК вычисляли коэффициент избыточности. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили на персональном компьютере РС-АТ-486 с помощью программного продукта SPSS BASE 8,0 для WINDOWS. Оценка статистической значимости различий производилась с использованием критерия Стьюдента. При проведении множественных сравнений использовался критерий Стьюдента с поправкой Бонферрони.

Таким образом, комплекс применяемых методов исследования позволяет изучить состояние ГДК с системных позиций и выявить закономерности исходной (базальной) кооперации афферентных и эфферентных функций вне периода пищеварения.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Афферентные реакции компонентов ГДК в исходном состоянии и начальном периоде острого повреждения

Исследованию процессов срочной адаптации внутренних органов к повреждению, отражением которых является развитие реакции «частичной обратимой деафферентации», в частности, сердца, желудка и двенадцатиперстной кишки, посвящено несколько серий работ (Билибин Д.П., 1987, Шевелёв O.A., 1989, Ходорович H.A., 1999). В настоящем исследовании проводили изучение особенностей афферентных реакций различных отделов желудка (ТЖ и ПО), а также начального отдела двенадцатиперстной кишки -луковицы (ЛДК) в исходном состоянии и начальном периоде острого

повреждения. После электрораздражения интактных структур ГДК в КБП и СМ таламуса формировались ВП с латентным периодом, равным 20+0,7 мс. Средние значения суммарной амплитуды начальных фаз ВП исследуемых структур не имели статистически значимых отличий друг от друга, что позволило констатировать целостный характер вызванных реакций ГДК и отсутствие выраженных признаков наличия функциональной гетерогенности афферентных реакций отделов неповрежденной системы.

В одной из серий экспериментов спустя 4-5 мин после моделирования острого повреждения в области ТЖ суммарная амплитуда начальных фаз ВП при раздражении ТЖ понижалась до 23% от исходных данных. Наиболее существенно уменьшалась амплитуда ВП при раздражении ПО (до 9% от исходных данных), тогда как ВП, зарегистрированные при раздражении ЛДК, практически не изменялись (105% от исходных значений) (рис, 1).

мкВ

мкВ

200 ^ 180 160 140 120 100 80 60 40 20

ТЖ

по

ЛДК

ТЖ

по

ЛДК

□ 1 ш пз

Ш В2РЗ

Рисунок 1. Изменения суммарной амплитуды начальных фаз ВП (мкВ) в КБП (А) и СМ таламуса (Б) в начальный период после повреждения тела желудка. Примечание; а) 1 - исходное состояние; 2 - через 5-7 мин после острого повреждения; 3 - через 15-20 мин после острого повреждения; б) статистически значимые различия по сравнению с исходными значениями: * - р < 0,05 ** - р < 0,01 *** - р < 0,001.

Спустя 15 мин после повреждения ТЖ электрораздражения этого отдела

ГДК приводили к формированию ВП, амплитуда которых не отличалась от

данных, зарегистрированных в исходных условиях экспериментов. Амплитуда ВП, возникающих при раздражении ПО, оставалась существенно сниженной на протяжении не менее 1,5 часов эксперимента. Средние значения ВП, обусловленных электрораздражениями ЛДК, не менялись в ходе эксперимента. Аналогичные изменения наблюдались при регистрации ВП в медиальном центре таламуса (рис. I).

Во второй серии опытов острому повреждению подвергали ПО; ТЖ и ЛДК оставались интактными. К 5-й минуте после его повреждения формалином существенно угнеталась амплитуда всех регистрируемых ВП: при раздражении ТЖ - до 21% (КБП) и 19% (СМ таламуса), при раздражении ПО - до 13% (КБП) и 38% (СМ таламуса), а при раздражении ЛДК - до 16% (КБП) и 32% (СМ таламуса) по сравнению с результатами, зарегистрированными в условиях предъявления электростимулов интактным отделам ГДК (рис. 2).

мкВ

ТЖ ПО ЛДК

ЛДК

□ I тг пз

□ 1 Ш2 ш

Рисунок 2. Изменения суммарной амплитуды начальных фаз ВП (мкВ) в КБП (А) и СМ таламуса (Б) в начальный период после повреждения пилорического отдела желудка. Примечание: см. рисунок 1.

Спустя 15 мин амплитуда ВП, обусловленных электростимуляцией ТЖ

и ЛДК, достоверно не отличалась от исходных данных, а потенциалы,

вызываемые раздражениями ПО, восстанавливались не ранее чем через 1,5 часа

после нанесения повреждающего воздействия.

В третьей серии экспериментов интактными сохраняли ТЖ и ПО» а острому повреждению подвергали ЛДК. На 5-й минуте после повреждающего воздействия наблюдалось глубокое угнетение ВП при раздражении ЛДК: суммарная амплитуда начальных фаз понижалась до 6% (КБП) и 20% (СМ таламуса) по сравнению с данными, зарегистрированными в исходном состоянии ГДК.

При раздражении ПО средние значения суммарной амплитуды начальных фаз ВП снижались до 13% в КБП и 11% в СМ таламуса. Амплитуда ВП при раздражении ТЖ в этих же условиях составила 109% по отношению к исходным данным. Спустя 15 мин после повреждения ЛДК амплитуда ВП, возникающих при электростимуляции этого отдела ГДК и ТЖ, не отличалась от фоновых значений (рис, 3).

мкВ

мкВ

п

в

• |Г.

" ми

ТЖ

ЛДК

ТЖ

по

ЛДК

□ 1 В2 ПЗ

О! В2 ПЗ

Рисунок 3. Изменения суммарной амплитуды начальных фаз ВП (мкВ) в КБП (А) и СМ таламуса (Б) в начальный период после повреждения луковицы двенадцатиперстной кишки. Примечание: см. рисунок 1.

Результаты представленных экспериментов позволили, во-первых,

продемонстрировать факт развития реакции ограничения потока

центростремительной импульсации от отделов ГДК в начальный период

острого повреждения; во-вторых, определить различия в характере

обнаруженного реагирования отделов желудка и двенадцатиперстной кишки на

воздействие альтерирующего фактора. Прежде всего, это касается пилорического отдела желудка, для которого было характерно длительное и более выраженное угнетение афферентной активности, наблюдаемое при остром повреждении любого из исследуемых отделов ГДК, Кроме того, показано, что афферентация от ЛДК к 15-й минуте после повреждения возвращалась к исходному уровню, а в случае нанесения острого повреждения на ТЖ угнетения афферентных реакций ЛДК не происходило.

Полученные данные демонстрируют динамику процессов усиления функциональной гетерогенности в поврежденной системе, отражая, по-видимому, нарастание процессов торможения афферентных реакций отделов ГДК.

Взаимовлияние афферентных реакций отделов ГДК С целью определения взаимовлияния потоков афферентной импульсации в отдельной серии экспериментов после регистрации фоновых значений вызванной активности ЛДК наносили электрораздражения на область тела желудка (ТЖ) (кондиционирующая стимуляция), опережающие раздражения ЛДК (тестирующая стимуляция) на 10-1000 мс.

В условиях кондиционирующей стимуляции ТЖ возрастала суммарная амплитуда как начальных (01), так и поздних фаз ВП (02), зарегистрированных в результате электрораздражения ЛДК. Значения 01 и В2 составили 126,0% и 131,7% соответственно по сравнению с исходными данными (р < 0,05). Нанесение кондиционирующих раздражений на область ЛДК приводило к малозначимому росту суммарной амплитуды 1-й и 2-й фаз ВП (01=118%) при стимуляции ТЖ без признаков изменений поздних компонентов.

Полученные результаты дают основания полагать, что активация ТЖ способствует усилению афферентной импульсации от ЛДК.

Особенности миоэленпгрической активности компонентой гастродуоденального комплекса в исходном состоянии н начальном периоде острого повреждения пилорического отдела желудка Анализ состояния миоэлектрической активности ГДК позволил выявить, что в исходных условиях его структуры (кардиальный отдел, тело желудка, пилорический отдел, луковица двенадцатиперстной кишки) характеризуются дифференцированным состоянием частотных и амплитудных характеристик МЭА. В соответствии с их средними значениями компоненты ГДК располагаются в определенной последовательности: ЛДК>ПО>ТЖ,КО (по частоте) и ПО>КО,ДЦК>ТЖ (по амплитуде). Эти градиенты выявлены во всех экспериментальных сериях в условиях варьирования исходных значений частоты и амплитуды МЭА, следовательно, могут являться устойчивой характеристикой функционального состояния ГДК.

При оценке функциональной сопряженности компонентов ГДК установлено, что по частоте МЭА между всеми отделами желудка имеются положительные корреляционные связи средней силы (значения г варьировали от 0,325+0,005 до 0,401+0,006). Следует отметить отсутствие статистически значимых коэффициентов корреляции, характеризующих взаимоотношения между ЛДК и отделами желудка. По амплитуде МЭА наиболее высокими значениями г характеризовались взаимоотношения ТЖ с другими отделами ГДК (от 0,338+0,002 до 0,661+0,097).

В соответствии с уровнем многосторонней скоррслнрованноети МЭА изучаемые структуры распределяются в следующем порядке: ТЖЖО>ПО>ЛДК (соотношение частотных характеристик), ТЖ>КО>ЛДК>ПО (соотношение амплитудных характеристик). Обнаруженные градиентные отношения отражают исходную готовность компонентов ГДК к целостной координированной деятельности и выявляют системоорганичуюшую роль ТЖ.

С целью получения интегральной характеристики функционального состояния ГДК в начальный период острого повреждения пилорического отдела желудка были исследованы изменения частотных и амплитудных

характеристик МЭА гладкой.мускулатуры отделов желудка и ДЦК, а также их корреляционные взаимоотношения. Установлено, что в течение первых 25 мин после нанесения повреждающего воздействия возрастала частота гладких мышц ТЖ (на 32,4%) и ЛДК (на 29,7%). Через 30-50 мин происходило увеличение частоты МЭА в КО (на 20%) и снижение в области ЛДК (на 65,3%), Взаимоотношения между КО и ПО, а также между ПО и ТЖ приобретали характер сильных положительных корреляционных связей (гКо-по~0»880 ± 0,05; гтж-по=0,952 ± 0,04).

Результатом системных перестроек стало возрастание роли ПО в сопряженности частотных характеристик (ЧХ) МЭА ГДК, о чем свидетельствует увеличение коэффициента многосторонней скоррелирован-ности и наиболее высокие его значения по сравнению с коэффициентами, характеризующими взаимоотношения остальных компонентов ГДК (рис. 4).

___КО__ТЖ ПО_ЛДК

Ф 1 Исходное состояние ■.,#—. 5-25 мин после повреждения, - -Ц - 30-50 мин после повреждения _________

Рисунок 4, Изменение показателей многосторонней скоррелированности (Ц.) частотных характеристик компонентов ГДК в начальный период острого повреждения пилорического отдела желудка. Примечание: статистически значимые различия: *-р<0,05; **-р<0,01; ***-р<0,001.

В этот же период наблюдалось возрастание амплитуды МЭА гладких мышц КО (на 44,1%) и ПО (на 29,8%), а таюке ее снижение в области ДЦК на 28,3%. Изменения синхронизации МЭА гладкой мускулатуры внутри каждого из отделов ГДК сопровождались снижением скоррелированности их МЭА. В течение 5-25 мин после нанесения повреждающего воздействия между амплитудными характеристиками МЭА всех отделов желудка и ЛДК не было выявлено статистически значимых показателей корреляционных связей (рис. 5Б).

ешэ © © ©

^лд^

А Б В

Рисунок 5. Изменения в картине корреляции амплитуды МЭА в начальный период после острого повреждения пилорического отдела желудка: А - исходное состояние; Б - через 5-25 мин после острого повреждения; В - через 30-50 мин после острого повреждения.

Примечание: количество линий соответствует тесноте связей между компонентами гастродуоденального комплекса, т.е. одна линия соответсвует значению г=0,1; две линии - г=0,2; три линии - г= 0,3 и т.д.

К 50-й минуте эксперимента коэффициенты корреляции, рассчитанные для сопоставлений КО-ЛДК и ТЖ-ЛДК, становились статистически значимыми и отражали наличие корреляционной зависимости между этими отделами ГДК (рис. 5В). ПО желудка в этих условиях не обнаруживал статистически значимых корреляционных связей с остальными компонентами ГДК, что свидетельствует о достаточно стойкой «автономизацин» поврежденного отдела.

Таким образом, острое повреждение ПО желудка сопровождается нарастанием синхронизации в области кардиального и пилорического отделов

желудка н дссинхронизации МЭА ЛДК и периодом декорреляции амплитудных характеристик МЭА между различными отделами ГДК.

Сопоставление особенностей афферентного реагирования и проявлений мио электрической активности отделов ГДК позволяет заключить, что имеющийся в норме уровень функциональной гетерогенности системы значимо возрастает в остром периоде повреждения, и это наиболее . выражено при альтерации пилорического отдела желудка. Депрессия афферентных реакций поврежденного органа (или его отделов) является следствием повышения порогов ингероцетшии и свидетельствует, по-видимому, о консолидации процессов торможения на уровне шгграорганной нервной системы. Это приводит к нарастанию функциональной гетерогенности поврежденных органов, что типично для процессов нарушения регуляции при патологии (Фролов В.А. и соавт., 1995), Возрастание многосторонней скоррелированности структур ГДК по частоте МЭА, вероятно, вызывает на нарушение связи между механизмами, ответственными за частоту генерации биопотенциалов и уровень синхронизации электрической активности.

Роль опнопдных структур в регуляции афферентных реакций и мно)лек~тр|1ческой активности га отроду оде н ал ьного комплекса в исходном состониин и условиях острого повреждении пилорического отдела желудка

Учитывая, что наиболее выраженные изменения процессов формирования ВП всех компонентов ГДК наблюдались после повреждения пилорического отдела желудка, в следующих сериях опытов введение формалина в изучаемый отдел желудка предваряли аппликацией раствора неселсктивиого агониста опиатных рецепторов - даларгнна (10 мкг) или антагониста - налоксона (10 мкг). Исследованные препараты не оказывали значимого влияния на процессы формирования афферентных реакций ннтактных отделов ГДК. Введение формалина (0,2 мл 10% раствора) в ПО желудка на фоне действия даларгина не вызывало снижения средних значений суммарной амплитуды начальных фаз ВП, зарегистрированных в КБП. Средние

значения суммарной амплитуды начальных фаз ВП, которые формировались в СМ таламуса при электрораздражении ПО желудка, превышали исходные на 34% (табл. 1).

Таблица 1

Изменения суммарной амплитуды начальных фаз ВП (мкВ) при воспроизведении острого повреждения в пилорическом отделе желудка __на фоне действия даларгина (М ± т)__

Область Зона Исходные Через 15 мин Через 5-7 мин после

регист- раздра- данные после аппликации введения формалина

рации жения даларгина

Значения Сдвиг Значения Сдвиг в

амплитуды ВП в % амплитуды ВП % относительно исходных значений

КБП ТЖ 184 ±19,8 141 ± 10,6 -23 175 + 11,2 -5

ПО 141 + 12,4 124+12,6 -12 169+15,8 +20

лдк 150 ±14,6 131 ±10,3 -13 153 + 12,5 +2

СМ ТЖ 139 + 11,4 133 + 11,5 -4 141 + 12,7 +1

таламуса ПО 111 + 10,6 107 + 7,4 -4 149 + 9,8 +34 *

лдк 123 + 11,8 123+9,6 0 157+14,3 +28

Примечание: статистически значимые различия: * - р<0,05.

Результаты экспериментов, представленные в таблице 2, свидетельствуют о том, что предварительная аппликация налоксона в указанной дозе предупреждает развитие реакций ограничения афферентных реакций отделов ГДК в начальном периоде острого повреждения пилорического отдела желудка.

Нарушение развития реакции ограничения афферентного потока импульсов от ГДК антагонистами и агонистами опиатных рецепторов позволяет сделать вывод об участии опиатных систем в механизмах ее развития.

Таблица 2

Изменения суммарной амплитуды начальных фаз ВП (мкВ) при воспроизведении острого повреждения в пнлорнческом отделе желудка

Область Зона Исходные Через 15 мин Через 5-7 мин после

регист- раздра- данные после введения формалина

рации жения аппликации налоксона

Значения Сдвиг Значения Сдвиг в

амплитуды ВП в % амплитуды ВП % относительно исходных значений

КБП ТЖ 184+19,8 166+12,3 -10 151+11,9 -18

ПО 141+12,4 132+11,8 -6 122+10,6 -13

лдк 150+14,6 141+14,1 -б 119+ 13,7 -21

СМ ТЖ 139±11,4 148+13,5 +6 129+15,9 -7

таламуса по 111+10,6 122+14,8 +10 104+12,6 -б

лдк 123+11,8 141+7,6 +15 153 + 11,2 +24

Следующий фрагмент работы позволил обнаружить связь между активацией интраорганных опиоидных структур и нарастанием функциональной гетерогенности ГДК. После регистрации фоновой МЭА всех исследуемых отделов желудка и двенадцатиперстной кишки в области расположения электродов апплицировали раствор даларгина (по 10 мкг), а затем воспроизводили острое повреждение ПО желудка. Аппликация даларгина приводила к развитию декорреляции амплитудных значений МЭА, которое сохранялось и в начальный период острого повреждения ПО желудка.

В следующей экспериментальной серии раствор даларгина апплицировали в области расположения электродов после регистрации исходной МЭА и воспроизведения острого повреждения в ПО желудка. Интраорганное действие даларгина на фоне острого повреждения ПО желудка способствовало также продлению периода разобщения МЭА структур ГДК, что подтверждает отсутствие статистически значимых коэффициентов корреляции,

характеризующих функциональные взаимоотношения между отделами желудка иЛДК(рис.б). *.

© © © ©

^ПО^ ^лдк^

А Б В

Рисунок 6. Изменения в картине корреляции амплитуды МЭА компонентов ГДК в начальный период после острого повреждения пилорического отдела желудка:

А - исходная картина; Б - острое повреждение (через 5-25 мин); В - аппликация даларгина. Примечание: см. рисунок 5.

Полученные результаты применения неселективных агоиистов и

антагониста рецепторов свидетельствуют об участии, по крайней мере, Д- и

^-опнатных структур в развитии интраорганных . изменений МЭА (и

афферентных реакций), сопровождающих начальный период острого

повреждения, что соответствует литературным данным о преобладании лей-

энкефалинреактивных структур и Д-опиатных рецепторов в ПО желудка

(вакапкЛе М. е! аЦ 1983; ОЬкахуа Н., 1984).

Таким образом, представляется достаточно обоснованным утверждать,

что в развитии реакций ограничения афферентации и декорреляции вследствие

острого повреждения участвуют одни и те же механизмы опиоидной природы.

Роль серотонина в интраорганной модуляции миоэлектрнчсской активности гастродуоденального комплекса Исследования последних лет убедительно показывают участие серотонина в регуляции функциональной активности ЖКТ (Смирнов В.М.,

1999). Считают, что серотонин является главным регулятором двигательной функции кишечника, воздействующим на 5-НТЗ и 5-НТ4 рецепторы (Кешав С., 2005), Получены данные о роли серотонина в функционировании гладких мышц желудка и кишечника (Симоненков А .П., 2001) в составе большого серотонинового цикла (Симоненков А.П., Федоров В.Д., 1997). В соответствии с этими данными логичным представлялось рассмотреть особенности вариаций функциональной гетерогенности в пределах гастродуоденального комплекса в условиях ваготомии и острого местного повреждения его отделов с позиций участия интраорганных серотонинреактивных структур.

Были выявлены следующие особенности изменений частотно-амплитудных характеристик МЭА при аппликации раствора серотонина-адипината (по 0,2 мл 0,1% раствора в области расположения электродов) после нанесения повреждения в ПО желудка. Средние значения частоты МЭА уменьшались в области КО желудка (на 30,5%) и ЛДК (на 42%). Амплитудные характеристики МЭА изменялись иным образом (табл. 3).

Таблица 3

Изменения средних значений амплитуды МЭА (мВ) компонентов ГДК в начальный период после острого повреждения пилорического отдела

Ком- Исходные Острое Сдвиг Аппликация Сдвиг

по- значения поврежде- (в%) серотонина- (в%)

ненты ние адипината

ГДК (через 5-25

мин)

КО 1,92 ±0,07 2,71 ±0,11 +41,1*** 2,90 ±0,21 +7,0

ТЖ 2,12 ±0,08 1,92 ±0,09 -9,43 2,00 ±0,16 +4,17

ПО 3,21 ±0,13 4,17 ±0,16 +29,8*** 2,3 5± 0,18 -43,6***

ЛДК 2,48 ±0,10 1,78 ±0,07 -28,3*** 2,45 ±0,18 +37,6 **

Примечание: статистически значимые различия:

* - р < 0,05 **-р< 0,01 ***-р<0,001.

Следует отметить отсутствие статистически значимых коэфффициентов

корреляции, характеризующих взаимоотношения структур ГДК по амплитуде

МЭА. Таким образом, интраорганиое воздействие серотонином-адипинатом в

условиях острого повреждения ПО желудка способствует нарастанию

гетерогенности МЭА, и этот эффект был аналогичен действию даларгнна (рис. 6).

Миоэлектрическая активность компонентов гястродуоденального

Отдельная группа экспериментальных исследований была посвящена изучению функционального состояния желудка и двенадцатиперстной кишки после утраты влияний блуждающих нервов. В контрольной серии опытов после регистрации фоновой активности производилась билатеральная стволовая ваготомия. В начальный период после ваготомии средние значения частоты МЭА возрастали в области ТЖ и ПО на 21% и 13,5% соответственно.

Значимо возрастали значения коэффициентов корреляции в сопоставлениях: КО-ТЖ (на 91%), КО-ПО (на 51,9%) и ТЖ-ПО (на 31,1%). Коэффициенты многосторонней скоррелированности ЧХ МЭА увеличивались во всех исследуемых структурах (рис. 7).

Рисунок 7, Изменение показателей многосторонней скоррелированности {£,> частотных характеристик МЭА компонентов ГДК после ваготомнн.

Выявленные изменения указывают на «высвобождение» органных механизмов сопряжения ЧХ МЭА компонентов ГДК.

комплекса в начальный период после ваготомнн

ко

ПО

После ваготомии было отмечено статистически значимое снижение амплитудных значений МЭА в КО и ПО, причиной которого, по всей вероятности, является десинхронизация возбуждения миоцитов этих отделов желудка (и/или общее понижение активности возбудимых структур этих отделов). В наибольшей степени амплитуда МЭА уменьшалась в ПО желудка (в среднем на 70% по сравнению с исходной), что сопровождалось увеличением средних значений частоты МЭА на 30%.

В то же время корреляционный анализ позволил установить значимое возрастание сопряженности амплитудных характеристик МЭА между КО и ТЖ (средние значения г увеличивались на 35,6%) и ослабление ее между ТЖ и ПО (г уменьшился на 55,6%). Показатель многосторонней скоррелированности КО возрастал на 35,6%, ТЖ - уменьшался на 22,9%, ПО - снижался на 61,1%, что не изменяло интегрального показателя многосторонней скоррелированности ГДК. После ваготомии основным системоорганизующим компонентом оставалось ТЖ, увеличивался вклад КО в суммарную многостороннюю скоррелированность ГДК, а ПО становился еще более обособленным (рис. 8).

Исходное состояние ■ Ваштомня

Рисунок 8, Изменение показателей многосторонней скоррелированности (£г) амплитудных характеристик МЭА компонентов ГДК после ваготомии. Примечание: см. рисунок 4.

Таким образом, в начальный период после ваготомии наиболее выраженные сдвиги происходят в системной организации ГДК, характер которых доказывает наличие раздельных механизмов регуляции амплитудной и частотной составляющей МЭА ГДК, Уменьшение гетерогенности ГДК по частоте МЭА и сохранение ее по амплитудным параметрам, сопровождает, по нашим данным, изменения функционального состояния системы в отстутствие регуляционного контроля со стороны блуждающих нервов.

Один из фрагментов исследования был посвящен изучению роли серотонина в, развитии нарушений МЭА отделов желудка и двенадцатиперстной кишки после ваготомии. В двух сериях экспериментов после регистрации фоновых значений МЭА производили двустороннюю стволовую ваготомию и фиксировали наличие характерного угнетения МЭА. Затем в одной из экспериментальных серий в малую подкожную вену задней конечности кошки инъецировали 0,1% раствор серотонина-адипината в дозе 0,4-0,5 мг/кг, после чего наблюдали увеличение средних значений амплитуды МЭА в КО (на 260%), в ТЖ (на 175%), в ПО (на 57%), в ЛДК (на 124%).

Статистически значимые изменения частоты МЭА были обнаружены в области ТЖ и заключались в снижении ее средних значений на 35,4%.

В следующей серии экспериментов серотонин-адипинат (по 0,2 мл) апплицировали в зоны расположения раздражающих электродов. Это воздействие приводило к возрастанию средних значений амплитуды МЭА в КО (на 161,2%), в ТЖ (на 88,2%), в ПО (на 288,8%), в ЛДК (на 98,1%). Все выявленные различия были статистически значимыми,

Результаты проведенных экспериментов свидетельствуют о возможности восстановления серотонином-адипинатом нарушений МЭА желудка и двенадцатиперстной кишки, развивающихся вследствие парасимпатической денервации, а также демонстрируют преимущественно органное действие серотонина, особенно характерное для ПО желудка.

В следующих сериях экспериментов после регистрации фоновой МЭА исследовали ее изменения на фоне внутривенного введения 0,1% раствора

серотонина-адипината {1 серия) или его апплицикации по 0,2 мл в зоны расположения электродов (2 серия) и последующей ваготомии.

В начальный период после внутривенного введения серотонина-адипнната было установлено увеличение средних значений амплитуды МЭА во всех исследуемых отделах ГДК: на 49.7% в КО, на 43,7% в области ТЖ, на 39,3% в ПО и на 27,9% в ЛДК.

Аппликация серотонина-адипината в область расположения электродов приводила к более выраженному возрастанию средних значений амплитуды МЭА во всех исследуемых отделах ГДК. Средние значения амплитуды МЭА увеличивались в КО (на 55%), в области ТЖ (на 119,5%), в ПО (на 81,8%), в области ЛДК (на 27,8%) (р < 0,001).

Следует отметить, что системое и интраорганное воздействие серотоншюм-адипинатом приводило к возрастанию роли п ил ор о д у о д е н ал ь н о й зоны в скоординированной активности ГДК.

После ваготомии, произведенной на фоне предварительного введения серотонина-адипината, слепень скоррелированости амплитудных значений МЭА в целом была сопоставима с исходной, а в сопоставлениях КО - ПО, КО -ЛДК и ТЖ - ПОдостоверно превышала ее. На основании полученных данных можно заключить, что определенный уровень МЭА, сформированный экзогенным введением серотонина-адипината, не зависел от участия блуждающих нервов.

Результаты данной группы экспериментальных исследований свидетельствуют о значительных возможностях интраорганной модуляции частотно-амплитудных характеристик МЭА желудка и двенадцатиперстной кишки при применении серотонина.

Роль компонентов гастродуоленального комплекса в формировании уровня ею миоэдектрической и афферентной активности

С целью выявления участия каждого из отделов ГДК в системной кооперации его м и о э л е ктр и ческой активности в исходном состоянии и после ваготомии были проведены эксперименты с электростимуляцией отделов ГДК.

Установлено, что в исходных условиях доминирующим компонентом ГДК в формировании частотной составляющей МЭА является кардиальный отдел желудка. Его активация приводит к возрастанию средних значений частоты МЭА (табл. 4).

Таблица 4

Относительные изменения средних значений частоты МЭА (в %)

Функциональное состояние ГДК Изменения средних значений частоты МЭА

КО | ТЖ ПО ЛДК

Стимуляция КО

Исходное состояние +47,2*** +28,2*** +40,4*** +61,9***

После ваготомии -0,4 -13,4*** -6,5 -0,4

Стимуляция ТЖ

Исходное состояние +36,2*** + 17,6** + 19,6*** +29,8***

После ваготомии +5,9 + 14,2 -12,4 +22,9*

Стимуляция ПО

Исходное состояние -8,9 + 15,2* +1,2 -3,0

После ваготомии -1,6 +11,3 -9,2 +34,9***

Стимуляция ЛДК

Исходное состояние -7,44 -9,72 -М5 +20,6***

После ваготомии +11,1 -24,8*** +2,52 0

Примечание: см. таблицу 3.

После ваготомии на электрораздражение структур ГДК реагирует лишь ТЖ (снижением частоты МЭА в случае активации КО или ЛДК) и ЛДК (возрастанием частоты МЭА в ответ на активацию ТЖ и ПО) (табл. 4).

В исходных условиях к возрастанию уровня многосторонней скоррелированности частотных характеристик МЭА ГДК приводит электростимуляция КО (на 119,1%), ПО (на 103%) и ЛДК (на 109,7%). Наиболее выражен данный эффект после активации КО (рис. 9), что подтверждает его рнтмоорганизующее значение.

ко

□ Электростимуляция КО □ Исходные значения

Рисунок 9. Изменение показателей многосторонней скоррелированности частотных характеристик МЭА после электростимуляции кардиального отдела желудка.

Электростимуляция отделов ГДК в исходном состоянии характеризуется возрастанием значимости отделов (от КО до ЛДК) в синхронизации МЭА (табл. 5).

Таблица 5

Относительные изменения средних значений амплитуды МЭА (в %)

Функциональное состояние ГДК Изменения средних значений амплитуды МЭА

КО ТЖ ПО ЛДК

Стимуляция КО

Исходное состояние -8,78 _39 **# -54,5*** -40 ***

После ваготомии +58,3*** -24,7*** + 105,7*** -33,3***

Стимуляция ТЖ

Исходное состояние -8,45 -8,65 +5,6 -22,9 ***

После ваготомии +51,8 *** -4,7 + 137,2*** -24,3 ***

Стимуляция ПО

Исходное состояние + 14,2 *** +3,37 +16,9 *** +24,0***

После ваготомии + 18,9 * -35,9*** +70,3 *** -47,7 ***

Стимуляция ЛДК

Исходное состояние +29,1 *** +62,0 *** +27,5*** +57,4 ***

После ваготомии -1,9 -11,4* +59,1*** -64,0 ***

Примечание: см. таблицу 3.

Это проявляется в том, что в условиях электрораздражения КО средние значения амплитуды МЭА снижаются в ТЖ, ПО и ЛДК. Электрораздражение ТЖ вызывает снижение амплитуды МЭА лишь в области ЛДК. Активация ПО

приводит к возрастанию амплитудных значений МЭА для КО, ПО и ЛДК, а изолированная электростимуляция ЛДК сопровождается возрастанием синхронизации МЭА во всех исследуемых отделах ГДК (табл. 5).

Подтверждение ведущей роли ЛДК в формировании амплитудной составляющей МЭА представляют результаты корреляционного анализа амплитудных значений МЭА (рис, 10).

Рисунок 10. Изменение показателей многосторонней скоррелированности амплитуды МЭА после электростимуляции луковицы двенадцатиперстной кишки.

После электрораздражения ЛДК показатели многосторонней скоррелированности амплитудных характеристик всех структур ГДК существенно возрастают: КО - на 199,8%, ТЖ - на 65,5%, ПО - на 206,1%, ЛДК-на 111,2%.

Активация каждого из отделов ГДК после ваготомии приводит к уменьшению средних значений амплитуды МЭА ТЖ и ЛДК (табл, 5), что свидетельствует о десинхронизации МЭА этих участков ГДК. Миоэлектрическая активность КО и ПО реагирует на активацию любого из отделов ГДК противоположным образом (нарастанием синхронизации МЭА) (табл. 5). Полученные результаты убедительно доказывают ключевую роль

ТЖ

по

О Электростимуляция ЛДК □ Исходные значения

начального отдела двенадцатиперстной кишки в формировании синхронизации МЭА ГДК.

После активации отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки в условиях ваготомии происходят выраженные изменения уровня многосторонней скоррелированности частотных и амплитудных характеристик МЭА, которые свидетельствуют о дегенерализации эффектов электрораздражения компонентов ГДК (рис. II).

* /Сея

И

Щ

''Ь

'■•Л

;

£

\

ОпчЮ СмнГЖ Сцв*гю СТКУЛДК

В г

Рисунок 11. Относительные изменения (в %) интегрального показателя многосторонней скоррелированности МЭА ГДК после электростимуляции различных отделов.

Примечание: частотные характеристики МЭА (А - в исходных условиях; В — после ваготомии); амплитудные характеристики МЭА (Б - в исходных условиях; Г - после ваготомии).

Интегральный показатель многосторонней скоррелированности по частоте МЭА возрастает после электростимуляции ТЖ (на 129,1%) и ПО (на 62,6%) и снижается после активации ЛДК (на 62,1%), а по амплитуде МЭЛ -возрастает лишь после активации ТЖ (на 86,8%), снижается после электростимуляции КО (на 84,5%), ПО (на 74,5%) и ЛДК (на 100%). Это может свидетельствовать о том, что последовательное вовлечение различных отделов ГДК в деятельность целого комплекса находится под контролем системы блуждающих нервов. Развитие процессов нарастания синхронизации МЭА в области КО и ПО и снижения ее для ТЖ .и ЛДК в результате электрораздражения каждого из отделов ГДК после ваготомии, по-видимому, является результатом активации интраорганных регуляторных систем.

Проведенные исследования подтверждают наличие раздельных механизмов регуляции частотных и амплитудных параметров МЭА ГДК, роль интраорганных регуляторных структур ГДК и блуждающих нервов в последовательном вовлечении отделов желудка и двенадцатиперстной кишки в целостную деятельность, что особенно принципиально в остром периоде срочной адаптации системы к повреждающим воздействиям и функциональным нагрузкам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты экспериментального исследования позволили установить, что в исходном состоянии структуры ГДК обладают функциональными градиентами частоты, амплитуды МЭА и их показателей многосторонней скоррелированности, которые могут являться количественными характеристиками уровня исходной функциональной гетерогенности ГДК.

При сопоставлении сдвигов миоэлектрической активности с афферентными реакциями отделов гастро дуоденального комплекса в начальный период острого повреждения обнаружен феномен функциональной изоляции поврежденных структур, который реализуется путем депрессии афферентных реакций и развития "декорреляции" амплитуды МЭА. Острое повреждение ПО сопровождается резким нарастанием гетерогенности ГДК по

амплитудным параметрам МЭА, снижением афферентной активности альтерированного отдела и нарушением целостности афферентных реакций

гдк.

Это явление можно считать биологически целесообразным с точки зрения предотвращения явления генерализации патологического процесса. Временное обратимое ограничение потоков афферентных импульсов от поврежденных органов в условиях целого организма снижает вероятность формирования периферических очагов патологической импульсации и генераторов патологически усиленного возбуждения в структурах ЦНС, индуцирующих образование патологических систем (Крыжановский Г.Н., 1997).

Возможно, разобщение компонентов системы является начальным и не всегда уловимым звеном в патогенезе различных нарушений ГДК. Данный результат взаимосодействия компонентов в ответ на действие повреждающего фактора является приспособительным с точки зрения его биологической сущности (Салтыков А.Б., Хитров Н.К., 2003). Формирование патологической системы (с генератором патологически усиленного возбуждения, по Г.Г. Крыжановскому, 1997) или возвращение в состояние функциональной физиологической системы (по К.В. Судакову, 1985), вероятно, будет определяться возможностями внутриорганных компенсаторных механизмов.

Для желудка и двенадцатиперстной кишки можно выделить опиоидергические структуры, которые имеют важное системоорганизующее значение и особенно широко представлены именно в органах желудочно-кишечного тракта. Регуляторные пептиды оказывают пре- и постсинаптическое влияние на процессы высвобождения и рецепторного взаимодействия классических медиаторов, а также обладают способностью непосредственного воздействия на мембраны нейронов и эффекторных клеток. Большинство нервных путей в желудке имеют мишень-специфические нейрохимические коды с участием энкефалинов (Sheman M., Reiche D., Michel К., 2001), что

представляет возможность реализации свойственных им эффектов в пределах интраоргаиных систем регуляции.

Результаты работы показывают значительные возможности опиоидных пептидов в реализации модулирующих эффектов на афферентные реакции поврежденного гастродуоденального комплекса.

Характерно, что опиоидные пептиды участвуют в модуляции и другого компонента типовых реакций органов ГДК на воздействие альтерирующего фактора - ограничения межорганпых и внутрнорганных взаимодействий. Возможно, биологический смысл этого явления заключается в уменьшении областей регулирования, т.е. в дроблении функциональных модулей интраорганной нервной системы, что делает регуляцию, в том числе ноцицептивную, более экономичной, позволяет. выделить локальные повреждения и восстановить исходный уровень регуляции в системе в частности оптимального (достаточного) уровня ее гетерогенности без участия центральных механизмов.

Вероятно, именно наибольшая плотность опиатсодержащих структур в пилоро-антральной зоне желудка определяет его ключевую роль в развитии феномена функциональной изоляции компонентов поврежденного ГДК.

Наиболее отчетливо значение интраорганных регуляторных механизмов проксимальных отделов желудочно-кишечного тракта выявляется во взаимодействии с центральными влияниями, реализующимися посредством блуждающих нервов. Результаты проведенных нами исследований расширяют представления об участии бульбариого контура регуляции в реализации внутрисистемных взаимоотношений компонентов гастродуоденального комплекса и формировании потока центростремительной импульсации. Наряду с известными фактами формирования двигательной активности желудка и двенадцатиперстной кишки, следует выделить существенную роль блуждающих нервов в поддержании определенного уровня функциональной гетерогенности ГДК и синхронизации МЭА его отдельных компонентов. Влияниями блуждающих нервов поддержи вается роль КО, ТЖ, ПО и ЛДК в

качестве компонентов системы, обеспечивающих интраорганные взаимодействия отделов: регуляцию частоты миоэлектрической активности (КО), её скоррелированность применительно к исследованным отделам ГДК (ТЖ), формирование гетерогенности в миоэлектрической активности разных отделов (ПО) и синхронизацию МЭА (ЛДК). Следует отметить, что ТЖ имеет наиболее выраженное системоорганизующее значение в формировании МЭА ГДК и модулирует афферентную активность ЛДК. Существенная роль интраорганкого контура регуляции, по-видимому, состоит в модуляции синхронизации и координации МЭА ГДК отдельными его компонентами, что выявлено в опытах с раздельной электростимуляцией различных отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки на фоне утраты влияний блуждающих нервов.

Результаты выполненной работы позволили выделить особую роль серотонина в осуществлении интраорганных реакций желудка и двенадцатиперстной кишки, связанных с воздействием повреждающего фактора и в условиях парасим пата ческой денервации (ваготомии). Обнаруженные факты восстановления синхронизации и координации МЭА компонентов ГДК после ваготомии и возможность предупреждения этих нарушений серотонииом позволяют утверждать, что интегральный ответ ГДК на эфферентные посылки блуждающих нервов определяется состоянием серотониновой регуляторной системы желудка и двенадцатиперстной кишки. Модуляция серотонином-адипинатом МЭА поврежденных органов ГДК свидетельствует об участии данного амина в интраорганных механизмах развития ряда патологических состояний и его выраженных адаптационных возможностях для органов желудочно-кишечного тракта.

Таким образом, мы установили, что исходные функциональные взаимоотношения структур ГДК в значительной степени определяют характер их вызванной активности. Полученные результаты позволяют с системных позиций осуществлять анализ патогенеза заболеваний, обусловленных локальным повреждением ГДК. Разработанный способ анализа МЭА комплекса

открывает возможность изучения системной организации двигательных функций желудочно-кишечного тракта.

Обнаруженные процессы рассогласования МЭА и разнонаправленного изменения афферентных реакций отделов ГДК в период срочной адаптации системы к острому повреждению, в основе которых лежат единые механизмы интраорганной регуляции, являются следствием формирования специфической реакции, несущей в себе, по-видимому, защитно-приспособительные качества, обеспечивающие достижение положительного результата - предупреждение вовлечения в патологический процесс исходно поврежденного органа (или его отделов). Характер развивающихся процессов и механизмы реализации позволяют рассматривать их как типовую локальную стресс-п роте кти в ну ю реакцию.

ВЫВОДЫ

1. Состояние интактного гастродуоденального комплекса вне периода пищеварения характеризуется наличием относительно стойких базальных градиентов частоты и амплитуды МЭА, а также показателей их многосторонней скоррелированности. Это указывает на наличие определенного уровня функциональной гетерогенности в системе гастродуоденального комплекса, обеспеченного различными механизмами формирования частоты и амплитуды МЭА, и отражает исходную готовность компонентов ГДК к целостной координированной деятельности.

2. Функциональная гетерогенность интактного гастродуоденального комплекса проявляется в различной степени участия его отделов в организации функций системы, в частности, кардиальный отдел желудка регулирует частоту МЭА комплекса, луковица двенадцатиперстной кишки координирует процессы синхронизации потенциалов мноцнтов, а тело желудка обеспечивает скоррелированность электрической активности компонентов ГДК.

3. Двусторонняя стволовая ваготомня приводит к усилению связей компонентов гастродуоденального комплекса по частоте миоэлектрической активности, способствует снижению амплитуды МЭА кардиального и пилорического отделов желудка, меняя их системоорганизующую роль в формировании амплитудных характеристик комплекса, • а стимуляция органных серотонино-реактивных структур предотвращает развитие данных эффектов.

4. Усиление функциональной гетерогенности гастродуоденального комплекса сопровождается значительным подавлением афферентного ответа всех его отделов при повреждении пилорического отдела желудка (ПО), причем афферентные реакции ПО подавляются при повреждении как тела желудка (ТЖ), так и луковицы двенадцатиперстной кишки (ЛДК), тогда как альтерация ТЖ малозначимо влияет на афферентные реакции ЛДК, а повреждение ЛДК не сказывается на афферентных реакциях ТЖ.

5. В остром периоде альтерации пилорического отдела желудка наблюдается снижение скоррелированности МЭА структур ГДК по ее амплитудным характеристикам и возрастание по частотным, что свидетельствует о нарушении механизмов генерации ритма и согласовании МЭА в изучаемых структурах, а длительность этого эффекта значимо пролонгируется при активации органных опиатных структур.

6. В основе развития функциональной изоляции отделов гастродуоденального комплекса в остром периоде повреждения его отделов, наиболее ярко проявляющейся при альтерации пилорического отдела желудка, лежат как бульбарные влияния, так и механизмы активации органных опиатных и серотонинреактивных структур, обеспечивающих процессы срочной адаптации системы и её компонентов к экстремальным воздействиям.

7. Интраорганная регуляция гастродуоденального комплекса, формируя выраженную функциональную гетерогенность неповрежденной системы, в остром периоде альтерации обеспечивает развитие феномена функциональной изоляции поврежденных отделов и комплекса в целом, проявляющегося угнетением афферентных реакций и нарушением корреляционных связей миоэлеюрической активности, что способно предупредить генерализацию патологического процесса, проявить антиноцицептивный, защитно-приспособительный эффект.

8. Нарастание функциональной гетерогенности в поврежденном ГДК создаёт условия для развития процессов адаптации, тогда как формирование жестких связей между компонентами комплекса, свидетельствуя о снижении функциональной гетерогенности, отражает развитие дезадаптации поврежденного органа.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Влияние острого повреждения на афферентные реакции желудка и двенадцатиперстной кишки / О.А. Шевелев, Г.В, Бугорский, И.Л. Привалова, Н.А. Ходорович // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. — 1994, 4.— С. 46-47.

2. The changes of amplitude parameters of myoelektrical activity and functional interrelations of gastroduodenal complex components in condition of vagotomy and upon serotonin influence / A. Gorpinich, I. Privalova, A. Zavjalov et aj. // "Pathology of the visceral regulation and tissue growth". Russian-German Symposium. - Moscow, 30 October - 1 November,1995, - P. 28-29,

3. Функциональные взаимоотношения компонентов гастродуоденального комплекса и его афферентные реакции / А.В. Завьялов, О.А. Шевелев, Г.В. Бугорский, И.Л. Привалова // Вестник РАМН. - 1996. - № 1, - С. 3-6.

4. Фармакорегуляция моторики пищеварительного тракта после ваготомии / В.Д. Затолокин, А.Б, Горпинич, Г.В. Бугорский, И,Л. Привалова //

Материалы Всероссийской научно-практической конференции хирургов (Калуга, 26-27 сентября 1996 г.). - С. 83,

5. С 1 № 2077076, RU G 09 В 23/29. Способ моделирования антиперистальтики кишечника в эксперименте / И.Л. Привалова - № 95106901/14; Заявл. 28.04,95//Изобретения (Заявки и патенты). - 1997. 10.-С I.

6. Значение серотонина и серотониновых рецепторов гладкой мускулатуры желудочно-кишечного тракта в механизме формирования антиперистальтики / A.B. Завьялов, А.П. Симоненков, А.Б. Горпинич и др. // «Человек и его здоровье». - Курск, 1998. - С. 61-63.

7. Миоэлектрическая активность и функциональные взаимоотношения различных отделов гастродуоденального комплекса в условиях ваготомии и на фоне действия серотонина / A.B. Завьялов, В.Д. Затолокин, А.П. Симоненков и др. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1999. — Т. 127. - № 4. - С. 384-386.

8. Роль интраорганных серотонинреактивных структур в регуляции миоэлектрической активности желудка и двенадцатиперстной кишки / A.B. Завьялов, ИЛ. Привалова, А.Б. Горпинич и др. // Механизмы функционирования висцеральных систем: Тезисы докладов Международной конференции, посвященной 150-летию академика И.П. Павлова (23-25 сентября 1999 г., г. С-Петербург), - СПб.: Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, 1999.-С. 136.

9. Роль структур блуждающего нерва и серотонинреактивных структур в координации активности гастродуоденального комплекса / A.B. Завьялов, А.Б. Горпинич, . И.Л. Привалова и др. // Актуальные проблемы фундаментальных исследований в области биологии и медицины: Материалы научн. конф., посвящ. 110-летию института экспериментальной медицины (18-20 декабря 2000 г., г. С-Петербург). - СПб.: Наука, 2000. -С. 61-62.

10. Изменения амплитудных характеристик миоэлектрической активности желудка и двенадцатиперстной кишки в условиях активации интраорганных

серотонинреактивных структур / A.B. Горпшшч, A.B. Завьялов, И.Л. Привалова и др. // Актуальные проблемы экологии, экспериментальной и клинической медицины: Материалы второй Российской научно-практ. конф. <26-27 апреля 2001 г., г. Орел). - Орел: ОГУ, 200L - С. 62,

11. Дурнева О.М. Роль пилорического отдела желудка в модуляции частотно-амплитудных характеристик электрической активности компонентов гастродуоденального комплекса / О.М. Дурнева, A.B. Завьялов, И.Л, Привалова // Актуальные проблемы экологии, экспериментальной и клинической медицины: Материалы второй Российской научно-практ, конф. (26-27 апреля 2001 г., г. Орел). - Орел: ОГУ, 2001, - С. 63.

12. Завьялов A.B. Роль проксимальных отделов гастродуоденального комплекса в формировании функциональной сопряженности его компонентов / A.B. Завьялов, И.Л. Привалова, О.М. Дурнева // XVIII съезд физиологического общества им. И,П. Павлова (Казань, 25-28 сентября 2001 г.)г Тезисы докладов.-М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001.-С. 338-339.

13. Роль серотонинреактивных структур в координации электрической активности гастродуоденального комплекса / Д.П. Билибин, O.A. Шевелев, H.A. Ходорович и др. U Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, - 2002, Т. 133. - Ks 3. - С. 270-273.

14. Завьялов A.B. Фоновые и вызванные функциональные взаимоотношения компонентов гастродуоденального комплекса (ГДК) / A.B. Завьялов, И.Л. Привалова, О.М. Зотова // Матер. 18 Всерос. науч. конф. с междунар, участием «Физиология и патология пищеварения» (4-6 сентября 2002 г., г. Геленджик). - Краснодар, 2002. — С. 64,

J5. Модуляция электрической активности и афферентных реакций двенадцатиперстной кишки / И.Л. Привалова, O.A. Шевелев, Д.П. Билибнн, H.A. Ходорович // Матер. Рос. научно-практ. конф. «Клинические и теоретические аспекты острой и хронической боли» (28-30 мая 2003 г., г. Н.Новгород). - Н.Новгород, 2003. - С. 25.

16. Влияние серотонина на электрическую активность различных отделов желудка и двенадцатиперстной кишки / A.B. Завьялов, А.П. Симоненков, А.Б, Горпинич, И.Л. Привалова // Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. -2003. - № 2-3. —С. 61.

17. Особенности модуляции висцеральной афферентации при экспериментальном повреждении внутренних органов / O.A. Шевелев, Д.П. Билибин, H.A. Ходорович, И.Л. Привалова // Тезисы докладов III Всерос. конф. с между нар. участием, посвященная 175-летию со дня рождения Ф.В. Овсянникова (29 сентября - 1 октября 2003 г., г. Санкт-Петербург). - СПб, 2003. - С. 354-355.

18. Роль отделов желудка и двенадцатиперстной кишки в формировании электрической активности гастродуоденального комплекса / Д.П. Билибин, O.A. Шевелев, H.A. Ходорович и др. // Бюл. эксперим. биологии и медицины. - 2003. - Т, 136. - № 9. - С. 252-256.

19. Даларгин в модуляции афферентных реакций желудка и двенадцатиперстной кишки / Д.П. Билибин, ОА, Шевелев, H.A. Ходорович, И.Л. Привалова // Тезисы «V съезд общества гастроэнтерологов России и XXXII сессии Центрального научно-исследовательского института гастроэнтерологии», Москва, 3-6 февраля 2005 г. - М.: «Анахарсис», 2005. -С.11-12.

20. Функциональные взаимоотношения компонентов гастродуоденального комплекса в результате локальной активации серото ни ном-ади штатом / A.B. Завьялов, А.П, Симоненков, А.Б. Горпинич и др. // Тезисы «V съезд общества гастроэнтерологов России и XXXII сессии Центрального научно-исследовательского института гастроэнтерологии», Москва, 3-6 февраля 2005 г. - М.: «Анахарсис», 2005. - С. 19-20.

21. Разобщение афферентных и миоэлектрических реакций отделов гастродуоденального комплекса в остром периоде повреждения / O.A. Шевелев, Д.П. Билибин, H.A. Ходорович, И.Л. Привалова И Бюл. эксперим. биологии и медицины. - 2005. - Т. 139. - № 6. - С, 624-627.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ЖКТ - желудочно-кишечный тракт

ГДК - гастродуоденальный комплекс

КО - кардиальный отдел желудка

ТЖ - тело желудка

ПО - пилорический отдел желудка

ЛДК — луковица двенадцатиперстной кишки

МЭА - миоэлектрическая активность

КБП - кора больших полушарий

СМ — медиальный центр таламуса

ВП - вызванные потенциалы

РЕЗЮМЕ

Привалова И .Л. Интраоргаииые механизмы регуляции миоэлектрической активности и афферентных реакций желудка и двенадцатиперстной кишки. Российский университет дружбы народов, Москва, 2006:

В диссертации представлены результаты исследования миоэлектрической активности и афферентных реакций кардиального отдела, тела и пилорического отдела желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки. Обнаружен феномен функциональной изоляции отделов гастродуоденального комплекса в начальный период острого повренедения, который реализуется путем депрессии афферентных реакций и резкого нарастания гетерогенности миоэлектрической активности. Показана роль различных отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки в формировании афферентных реакций, ритма и синхронизации электрической активности гастродуоденального комплекса. Полученные результаты могут быть использованы для обоснования патогенетических механизмов развития острой патологии гастродуоденального комплекса.

SUMMARY

Privalova IX. Intraorgan mechanisms of myoelectric activity regulation and afferent reaction in stomach and duodenum. Peoples* Friendship University of Russia, Moscow, 2006.

At the dissertation the results of myoelectric activity research and afferent reaction in cardial part, body and pyloric part of stomach and bulb of duodenum is shown. The phenomenon of gastroduodenal complex functional isolation in initial period of acute injury is found out. It realizes by means of afferent reaction depression and surge effect of myoelectric activity heterogeneity. At the present work is discovered the role of stomach parts and duodenum bulb to form an afferent reaction, rhythm and electric activity synchronization of gastroduodenal complex. The results of received experimental findings may appear to use in basis of pathogenetic mechanisms development of gastroduodenal complex acute pathology.

Лицензия ЛР № 020862 от 30.04.99 г. Сдано в набор 01.03.2006 г. Подписано в печать 03.03.2006 г. Формат 30х421/з Бумага офсетная. Гарнитура Times New Rom. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0, Тираж 100 экз. Заказ № 114А. Издательство Курского государственного медицинского университета 305041, г. Курск, ул. К. Маркса, 3.

Гастродуоденальный комплекс (ГДК) является одним из наиболее значимых и сложно организованных отделов желудочно-кишечного тракта, с патологией которого связывают развитие большинства заболеваний органов пищеварения (34, 90, 201). Основу механизмов регуляции ГДК составляют сложные функциональные системы с центральным и периферическим отделами, среди которых особая роль принадлежит интраорганной или «метасимпатической» нервной системе (127).

На уровне периферического аппарата регуляции желудка и двенадцатиперстной кишки конвергируют нервные и гуморальные влияния из различных источников и формируется постоянная составляющая их многостороннего взаимодействия, которая проявляется в исходном уровне скоррелированности (сонастроенности) структур ГДК (63). Миоэлектрическая активность, как результирующее проявление моторно-эвакуаторной и секреторной функций, позволяет интегрально оценить особенности взаимоотношений различных отделов желудка и двенадцатиперстной кишки, выявить патогенетические особенности нарушений регуляции проксимальных отделов пищеварительной системы при их повреждении. Однако, данной проблеме посвящен весьма ограниченный круг работ, ориентированных преимущественно на выяснение механизмов нарушений периферической регуляции при экспериментальном поражении желудка и двенадцатиперстной кишки (27; 79).

Для висцеральных интраорганных систем характерна высокая способность к автономной «доцентральной» регуляции, в том числе с возможностью развития периодов угнетения афферентно-эфферентных центральных взаимодействий при функциональных нагрузках и в остром периоде повреждения внутренних органов (194). Выявленные процессы усиления «автономности» в реакциях висцеральной регуляции рассматривают как проявления типовых защитно-приспособительных реакций, предупреждающих генерализацию патологического процесса (23; 188; 194). В тоже время очевидно, что «ускользание» от центральных влияний и ограничение центрипетальных связей сопровождается усилением функциональной гетерогенности в системах регуляции поврежденного органа в целом, что может отражаться на взаимосвязях между его отделами.

Повреждения или расстройства регуляции в системе повышают уровень функциональной гетерогенности, приводя к ослаблению взаимосвязей её отделов и нарушению скоординированности функций. В тоже время низкий уровень гетерогенности и наличие жестких связей между компонентами системы делают её малоадаптивной и низко устойчивой к действию внешних факторов (183).

Характер взаимодействия двигательной активности различных отделов ГДК в норме и патологии изучен достаточно хорошо (32,33,81,83, 272,308). Однако практически не изучены базовые механизмы, предшествующие этому взаимодействию и оказывающие влияния на его параметры. А между тем исследованиями А.В. Завьялова и соавт. (1980; 1998), Г.Н. Зайцевой (1988), Т.А. Дроновой (2004) показано, что различные взаимосвязанные биологические структуры уже в состоянии относительного покоя коррелируют друг с другом по показателям их исходной активированности. Выявляемая корреляция представляет собой активный фон, от которого зависят параметры целостных вызванных реакций системы. В тоже время с позиций проведения анализа уровня функциональной гетерогенности в системе ГДК исследования миоэлектрической активности его отделов ранее не проводились.

Известно, что моторный ответ является наиболее оперативной реакцией, развивающейся при раздражении органов ГДК, их повреждении или расстройствах нервной регуляции функций (73,81,125,314). В свою очередь, активация двигательных функций сопровождается усилением центрипетальной импульсации, что может служить причиной формирования боли, расстройств центральной и периферической регуляции, формирования порочных кругов развития патологии. В этой связи представлялось весьма важным выявить типовые реакции нарушения взаимосвязей, отражающих основные тенденции расстройств регуляции в отделах системы ГДК, проследить участие интраорганного уровня регуляции в развитии синхронизации (десинхронизации) миоэлектрической активности желудка и двенадцатиперстной кишки, а также сопоставить характеристики миоэлектрической активности с типовыми афферентными реакциями пораженных отделов ГДК.

Важно отметить, что повреждение аппарата локальной регуляции органа (или его части), обусловливающее значимое усиление функциональной гетерогенности, может явиться патологической детерминантой, которая обусловливает формирование патологической системы (93). При этом уровень функциональной гетерогенности, отражая жизнеспособность, функциональную активность и взаимодействие различных отделов органов ГДК, по-видимому, в большой степени определяет характер системного органного ответа в условиях патологии органов пищеварения.

Указанные предпосылки определили цель и задачи работы.

ЦЕЛЬ: системной комплекса выявить в эксперименте интраорганные механизмы регуляции кооперации структур интактного гастродуоденального и в условиях моделирования острого повреждения его отделов.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1) исследовать характеристики афферентных реакций интактных и поврежденных отделов гастродуоденального комплекса;

2) изучить интраорганные механизмы модуляции афферентного ответа желудка и двенадцатиперстной кишки;

3) исследовать особенности миоэлектрической активности отделов ГДК и выявить степень участия каждого его компонента в системной кооперации комплекса;

4) выяснить влияние исходной скоррелированности компонентов ГДК на характер его реакций, вызванных электростимуляцией исследуемых структур;

5) изучить сдвиги в корреляции миоэлектрической активности отделов ГДК, обусловленные острым повреждением;

6) исследовать роль блуждающего нерва в регуляции взаимной сопряженности миоэлектрической активности отделов ГДК;

7) выяснить роль опиоидергических и серотонинергических структур желудка и двенадцатиперстной кишки в регуляции функционального состояния и взаимоотношения отделов ГДК при исследовании интактных структур ГДК и в начальный период их острого повреждения;

8) исследовать эффекты экстра- и интраорганных влияний на взаимоотношения отделов ГДК и выявить особенности взаимосвязи МЭА и афферентных реакций его отделов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

В работе впервые установлены закономерности базовых функциональных взаимоотношений МЭА ГДК и их нарушений, отражающие значимое нарастание функциональной гетерогенности исследованной системы в начальном периоде острого повреждения её отделов.

Показано, что начальный период острого повреждения характеризуется развитием функциональной изоляции поврежденного органа или его отдела, проявляющейся, в частности, угнетением вызванной афферентации всех структур гастродуоденального комплекса при поражении пилорического отдела желудка. Существенно, что депрессия афферентных реакций пилорического отдела желудка наблюдается при повреждении как тела желудка, так и луковицы двенадцатиперстной кишки. Напротив, повреждение луковицы двенадцатиперстной кишки не оказывает значимого влияния на афферентные реакции тела желудка, а повреждение последнего также значимо не влияет на афферентацию двенадцатиперстной кишки.

Выявлено, что нарастание функциональной гетерогенности в системе гастродуоденального комплекса, развивающееся в ответ на воздействие альтерирующего фактора, выражается в резком изменении миоэлектрической активности, которое проявляется развитием «декорреляции» амплитудных значений МЭА, совпадающей по времени с развитием реакции угнетения гастродуоденальной афферентации.

Выявлено существенное участие пептидергических и серотонинергических структур желудка и двенадцатиперстной кишки в интраорганной регуляции афферентной и миоэлектрической активности отделов ГДК, что проявляется в предупреждении расстройств регуляции, вызванных двусторонним пересечением блуждающих нервов или острым повреждением структур ГДК.

В работе впервые получены данные о роли различных отделов желудка и начальных отделов двенадцатиперстной кишки в формировании ритма и синхронизации миоэлектрической активности гастродуоденального комплекса. В частности, установлено ритмоорганизующее значение кардиального отдела желудка (КО), системоорганизующий вклад в МЭА тела желудка (ТЖ), тригерная роль в

МЭА пилорического отдела желудка (ПО) и синхронизирующее влияние луковицы двенадцатиперстной кишки (ЛДК).

Выявлены особенности взаимодействия возбуждения различных отделов гастродуоденального комплекса. В частности, усиление потока афферентной импульсации от ТЖ приводит к «облегчению» афферентных реакций, снижению амплитуды и повышению частоты МЭА ЛДК.

Установлено, что в начальный период после утраты влияний блуждающих нервов происходит изменение характера МЭА, вызванной активацией различных отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

1. Результаты, полученные в работе, выявили ранее не известные механизмы регуляции афферентной и миоэлектрической активности ГДК, реализующиеся на интраорганном уровне.

2. Разработан подход и проведена количественная оценка интегрального функционального состояния систем регуляции желудка и двенадцатиперстной кишки, основанная на анализе изменений уровня скоррелированности МЭА, выявлены факторы, определяющие его вариации и дана оценка значения влияний, способствующих смещению исходной функциональной «сонастроенности» отделов ГДК.

3. Выявлены особенности участия отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки в системной организации деятельности ГДК и раскрыты механизмы, предупреждающие формирование патологических систем, за счет консолидации процессов торможения миоэлектрической и афферентной активности, которые реализуются в остром периоде повреждения отделов комплекса на уровне интраорганной нервной системы.

4. Показана общность механизмов модуляции висцеральной афферентации и показателей интегральной активности ГДК (МЭА) при повреждении различных отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки.

5. Получены результаты, позволяющие обосновать и разработать способы коррекции двигательных нарушений желудка и двенадцатиперстной кишки в раннем послеоперационном периоде. Результаты работы могут быть использованы для обоснования патогенетических механизмов развития острой патологии гастродуоденального комплекса.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Исходная функциональная гетерогенность гастродуоденального комплекса характеризуется градиентными соотношениями частоты, амплитуды МЭА, показателей их многосторонней скоррелированности и относительной однородностью показателей афферентного ответа отделов комплекса.

2. Различные отделы гастродуоденального комплекса формируют основные характеристики его целостной миоэлектрической активности: регуляцию частоты миоэлектрической активности (кардиальный отдел желудка), скоординированность миоэлектрической активности (тело желудка), формирование гетерогенности в миоэлектрической активности разных компонентов (пилорический отдел желудка) и синхронизацию активности неповрежденных структур (начальный отдел двенадцатиперстной кишки/

3. Интраорганная нерваная система обеспечивает первичный «доцентральный» этап регуляции афферентных и миоэлектрических реакций отделов ГДК, формируя в остром периоде их повреждения комплекс защитно-приспособительных реакций, проявляющихся в консолидации тормозных процессов, обеспечивающих усиление автономности регуляции поврежденного органа и его отделов и повышение уровня функциональной гетерогенности в системе.

4. Острое повреждение пилорического отдела желудка формирует одновременные и наиболее устойчивые реакции афферентной депрессии и способствует нарастанию гетерогенности в миоэлектрической активности желудка и двенадцатиперстной кишки, развивающиеся при участии интраорганных опиатных систем ГДК.

5. Пересечение блуждающих нервов приводит к десинхронизации миоэлектрической активности в кардиальном и пилорическом отделах желудка и нарастанию относительной автономизации пилорического отдела желудка по данным анализа амплитудных параметров МЭА, к возрастанию системной кооперации отделов ГДК по данным корреляционного анализа частоты МЭА, меняя характер вызванной МЭА желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки.

6. Состояние серотонинореактивных структур желудка и двенадцатиперстной кишки определяет интегральный ответ МЭА ГДК на утрату влияний блуждающих нервов и способствует нарастанию гетерогенности МЭА в начальный период после острого повреждения пилорического отдела желудка.

7. Изменение исходной функциональной гетерогенности ГДК по частоте и амплитуде МЭА и целостности его афферентных реакций зависит от состояния интраорганных систем регуляции желудка и двенадцатиперстной кишки.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Материалы диссертации доложены на Межд. конф., посвящ. 150летию академика И.П.Павлова (Санкт-Петербург, 1999); на науч. конф.

Актуальные проблемы фундаментальных исследований в области биологии и медицины», посвящ. 110-летию института экспериментальной медицины (Санкт-Петербург, 2000); на второй Российской научно-практ. конф. «Актуальные проблемы экологии экспериментальной и клинической медицины» (Орел, 2001); на XVIII съезде физиологического общества им.И.П.Павлова (Казань, 2001г.); на 18 Всерос. науч. конф. с Междунар. участием «Физиология и патология пищеварения» (Геленджик, 2002); на Рос. научно-практ. конф. «Клинические и теоретические аспекты острой и хронической боли» (Н-Новгород, 2003); на 5-м Славяно-Балтийского научном форуме «Санкт-Петербург - Гастро-2003»; на III Всерос. конф. с Междунар. участием, посвящ. 175-летию со дня рождения Ф.В.Овсянникова (Санкт-Петербург, 2003); на V съезде общества гастроэнтерологов России и XXXII сессии Центрального научно-исследовательского института гастроэнтерологии (Москва, 2005); на третьей Межд. конф. «Болезни цивилизации в аспекте учения В.И.Вернадского» (Москва, 2005); на заседании проблемной комиссии «Механизмы системной организации физиологических функций в норме и патологии» совместно с Курским отделением Российского физиологического общества им.И.П.Павлова и кафедрой патофизиологии РУДН (Курск, 2005).

ПУБЛИКАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

По материалам диссертации опубликовано 36 работ, в том числе 1 патент на изобретение.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ.

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической главы, 4-х глав собственных исследований, обсуждения результатов, заключения, выводов и списка литературы, включающего 335

345 ВЫВОДЫ

1. Состояние интактного гастродуоденального комплекса вне периода пищеварения характеризуется наличием стойких базальных градиентов частоты и амплитуды МЭА, а также показателей их многосторонней скоррелированности. Это указывает на наличие определенного уровня функциональной гетерогенности в системе гастродуоденального комплекса, обеспеченного различными механизмами формирования частоты и амплитуды МЭА, и отражает исходную готовность компонентов ГДК к целостной координированной деятельности.

2. Функциональная гетерогенность интактного гастродуоденального комплекса проявляется в различной степени участия его отделов в организации функций системы, в частности, кардиальный отдел желудка регулирует частоту МЭА комплекса, луковица двенадцатиперстной кишки координирует процессы синхронизации потенциалов миоцитов, а тело желудка обеспечивает скоррелированность электрической активности компонентов ГДК.

3. Двусторонняя стволовая ваготомия приводит к усилению связей компонентов гастродуоденального комплекса по частоте миоэлектрической активности, способствует снижению амплитуды МЭА кардиального и пилорического отделов желудка, меняя их системоорганизующую роль в формировании амплитудных характеристик комплекса, а стимуляция органных серотонино-реактивных структур предотвращает развитие данных эффектов.

4. Усиление функциональной гетерогенности гастродуоденального комплекса сопровождается значимым подавлением афферентного ответа всех его отделов при повреждении пилорического отдела желудка (ПО), причем афферентные реакции ПО подавляются при повреждении как тела желудка (ТЖ), так и луковицы двенадцатиперстной кишки (ЛДК), тогда как альтерация ТЖ малозначимо влияет на афферентные реакции ЛДК, а повреждение ЛДК не сказывается на регистрации афферентных реакций ТЖ.

5. В остром периоде альтерации пилорического отдела желудка наблюдается снижение скоррелированности МЭА структур ГДК по ее амплитудным характеристикам и возрастание по частотным, что свидетельствует о нарушении процессов генерации ритма и согласовании МЭА в изучаемых структурах, а длительность этого эффекта значимо пролонгируется при активации органных опиатных структур.

6. В основе развития функциональной изоляции отделов гастродуоденального комплекса в остром периоде повреждения его отделов, наиболее ярко проявляющейся при альтерации пилорического отдела желудка, лежат как бульбарные влияния, так и механизмы активации органных опиатных и серотонино-реактивных структур, обеспечивающих процессы срочной адаптации системы и её компонентов к экстремальным воздействиям.

7. Интраорганная регуляция гастродуоденального комплекса, формируя выраженную функциональную гетерогенность неповрежденной системы, в остром периоде альтерации обеспечивает развитие феномена функциональной изоляции поврежденных отделов и комплекса в целом, проявляющегося угнетением афферентных реакций и нарушением корреляционных связей миоэлектрической активности, что способно предупредить генерализацию патологического процесса, проявить антиноцицептивный, защитно-приспособительный эффект.

8 . Нарастание функциональной гетерогенности в поврежденном ГДК создаёт условия для развития процессов адаптации, тогда как образование жестких связей между компонентами системы, свидетельствуя о снижении функциональной гетерогенности, отражает нарастание декомпенсации поврежденного органа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты экспериментального исследования позволили установить, что в исходном состоянии структуры ГДК обладают функциональными градиентами частоты, амплитуды МЭА и их показателей многосторонней скоррелированности, которые могут являться количественными характеристиками уровня исходной функциональной гетерогенности ГДК.

При сопоставлении сдвигов миоэлектрической активности с афферентными реакциями отделов гастродуоденального комплекса в начальный период острого повреждения обнаружен феномен функциональной изоляции поврежденных структур, который реализуется путем депрессии афферентных реакций и развития "декорреляции" амплитуды МЭА. Острое повреждение сопровождается резким нарастанием гетерогенности ГДК по амплитудным параметрам МЭА, снижением афферентной активности альтерированного отдела и нарушением целостности афферентных реакций ГДК .Это явление можно считать биологически целесообразным с точки зрения предотвращения явления генерализации патологического процесса. Временное обратимое ограничение потоков афферентных импульсов от поврежденных органов в условиях целого организма снижает вероятность развития периферических очагов патологической импульсации и формирования генераторов патологически усиленного возбуждения в структурах ЦНС, индуцирующих образование патологических систем (93).

Возможно, разобщение компонентов системы является начальным и не всегда уловимым звеном в патогенезе различных нарушений ГДК. Данный результат взаимосодействия компонентов в ответ на действие повреждающего фактора является приспособительным с точки зрения его биологической сущности (151).

Формирование патологической системы (с генератором патологически усиленного возбуждения по Г.Г.Крыжановскому,! 997) или возвращение в состояние функциональной физиологической системы (по К.В.Судакову, 1985) вероятно, будет определяться возможностями внутриорганных компенсаторных механизмов.

Для желудка и двенадцатиперстной кишки можно выделить опиоидергические структуры, которые имеют важное системоорганизующее значение и особенно широко представлены именно в органах желудочно-кишечного тракта. Регуляторные пептиды оказывают пре- и постсинаптическое влияние на процессы высвобождения и рецепторного взаимодействия классических медиаторов, а также обладают собственными медиационными свойствами, способностью непосредственного воздействия на мембраны нейронов и эффекторных клеток. Большинство нервных путей в желудке имеют мишень-специфические нейрохимические коды с участием энкефалинов (318), что представляет возможность реализации свойственных им эффектов в пределах интраорганных систем регуляции.