Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Распределение и диффузия неэлектролитов в межклеточных пространствах работающих скелетных мышц

КАЗАНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. C.B. КУРАШОдА

На правах рукописи

. КАДЫРОВА ЕЛЕНА ВАСИЛЬЕВНА

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ДИФФУЗИЯ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ В МЕЖКЛЕТОЧНЫХ ПРОСТРАНСТВАХ РАБОТАЮЩИХ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ

14. 00. 17. - нормальная фивиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата ыедипинских наук

Кэвшп» 1992

Работа выполнена в Пермском государственном медицинском институте. 4

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор В.Г. Афанасьев

Официальные оппоненты:

1. Заслуженный деятель науки ТаССР доктор медицинских наук, профессор И.Н. Волкова

2. Заслуженный деАтель науки Российской федерации и УдССР доктор медицинских наук, профессор Г.Е. Данилов

Ведущее учреждение - Педиатрический институт г. Санкг-Пе-

тербург. у***

Z ь cxtytet-M 7<s?t t.

Защита диссертации состоится на заседании специализировеч-ного Ученого Совета Д 084. 29. 03 Казанского ордена Трудового Красного Знамени государственного медицинского института им. C.B. Курашова (420012, г. Казань, ул. Бутлерова 49 С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ин-■ ститута (ул. Бутлерова 49 б).

Автореферат разослан_ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат медицинских наук

Р.Х. Ахмедзянов

j ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Afcv: «ДУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В работающих мышцах наряду с повы-йеШем--уР01,ня энергообмена (Вировец, 1966; Алихин, 1986; Теп-яов, 1987; 1975; ?ШШ е-t й{., I98I{Zxv?/:S?,

1983; Pvvty, 1985) усиливается транспорт Ееществ в микроцирку-ляторном русле, в частности, через капиллярную стенку(Васильев, Козлов, 1979; Левтов и др., 1986) и клеточную мембрану (Серебряков, 1978; dcO':t?ui, 1985). Поскольку межклеточное пространство является промежуточным звеном в цепи транспорта веществ из крови в клетку, то оно участвует в обеспечении массоперено-са при мышечной активности. Однако све; ниЯ о состоянии транспортных процессов в интерстиции работающих мышц в литературе почти нет. Есть лишь отдельные данные об увеличении объема внеклеточной воды либо <~ ^одненности мышц при длительной их активности у различных кивотных и человека (Турсунов, Нагибина, 1985; JitcJc et 1985; J/Ofutc/ е-i «Л ISQo; Зйг/Лих^ 1990).

Межклеточное пространство скелетных мьтц представлено кол-лагеновыми волокнами и основным Еецеством (Ро£с to®fl976; )£ift -

1978), которое мокет отдавать и накапливать воду, т.е. изменять гидратацию (Боюцкий, 1976; 1972;

1980). Различные изменения: осмотический сдвиг, повышение концентрации ионов водорода, изменение температуры, механического давления могут влиять на гидратацию геля, а также на его транспортные свойства (Apr. .чин, Борисевкч, I9B6; Волков, 1986; i/ldij, Ptagli, 1985). Все эти факторы имеют место при сокращении мышц и, по-видимому, могут оказывать влияние на транспорт веществ в межклеточных пространствах. Поскольку в работающей мышце возрастает массоперенос ниэкомолекулярных веществ (Теплое, 1987; ju/U'i/c 1990), то интересно было бы исследовать ин-терстициальный транспорт соединений с мальм размером молекул.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью напей работы явилось исследование транспортных процессов (распределения и диффузии ниэкомолекулярных веществ с молекулярной массой от 150 до 5С00 у.е.) в межклеточных пространствах скелетных мышц при их функциональной активности.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

I. Вычислить коэффициенты распределения инулиь1. в межклеточных пространствах мышц при кратковременной стимуляции ¿r> w-i/j и Ui t/Uio.

2. Определить показатели распределения и диффузии неэлектролитов в изолированных мышцах I ри изометрических и изотонических сокращениях в разные фазы их функциональной активности

(орабатыЕание, работа, утомление).

3. Исследовать возможность гуморальных влияний сокращаю-!цихся мышц на распределение неэлектролитов.

4. Вь..,вит1 роль пассивных и активных изменеий длины мышц в регуляции распределения неэлектролитов в них.

НОВИЗНА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Впервые получены коэффициенты стационарного распределения инулина р межклеточных пространствах мышц при кратковременной стимуляции 1/1\,'о и & \zitlO.

Обнаружено, что диффузионные свойства межклеточных пространств не изменяются при сокращении мышц, тогда как изменение транспортных процессов в работающих мышцах осуществляется .вследствие увеличения объема чниклеточной воды, а при утомлении - за счет возрастания ее доступности для веществ с молекулярной массой 'лизкой к инулину.

Впервые показано влияние метаболитов, выделяющихся при сокращении, на распределение разномолекулярных неэлектролитов в межклеточных пространствах и объем внеклеточной воды в интакт-ных мышцах, получена зависимость изменения объема внеклеточной воды от концентрации водородных ионов. Измерены величины рН в инкубационных растворах, где находились сокращающиеся в разном режиме мышцы при работе и утомлении.

Впервые показано влияние длины мышц на объем воды межклеточных пространст .

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

Выполненные исследования расширяют представления об участии межклеточных пространств в транспортном обеспечении работающей и утек -енной мышцы.

Однонаправленность изменений в распределении инулина при стимуляции мышц он ¿¿^о и 41 у^го позволяет пр1 уложить адекватную модель изолированной мышцы для исследования межклеточного транспорта веществ при ее функциональной активности. В процессе проведения экспериментов разработаны методические рекомендации для обеспечения условий стандартизации состояния мышц при !ССледовании показателей распределения и диффузии не-

- 3 -

электролитов в межклеточных пространствах.

Сведения об изменении объема воды внеклеточных пространств иышц при сокращении, а также изменении их длины, рекомендуется учитывать фармакологам для правильной оценки действия лекарственных веществ.

Результаты экспериментов, выполненных на мышцах с растяжением и укорочением их, можно использовать для объяснения механизмов массажа.

Основные положения диссертации внедрены в учебный процесс кафедры физиологии, биофизики и медицинской кибернетики ЦОЛИУВа (акт от 14 марта 1985 г.), а также на Ко4тедре нормальной физиологии Киевского медицинского института (акт от 26 декабря 1986 г)

Усовершенствована методика выполнения экспериментов ка изолированных портняжных мышцах лягушки (рац. предложение № 952).

АПРОБАЦИЯ ДИССЕРТАЦИИ. .Материалы диссертации обсуждались на: Межинститутском семинаре "Транспортно-метаболическая функция и аспекты ее регуляция" (Пермь, 1985), Научном семинаре, посвящен,-ном проблеме транспорта веществ в гисто-гематических образованиях в ЦОЛИУВе (Москва, 1985), Совместном заседании слушателей курсов повышения квалификации и кафедры нормальной физиологии Киевского медицинского института (Киев, 1986), 1У Всесоюзном симпозиуме "Венозное кровообращение и лимфообращение" (Алма-Ата,1939),

У1 Всесоюзном симпозиуме "Физиология медиаторов". Периферический синапс."(Казань, 1991).

По материалам диссертации опубликовано 10 работ.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЭАН^ГГУ

1. В работающих скелетных мышцах изменение транспортных процессов в межклеточных пространствах достигается за счет увеличения объема внеклеточной воды, в утомленных - в результате повышения ее доступности для веществ с размером молекул близ-' ким к 5000 у.е., а не вследствие изменения скорости диффузии.

2. Изменение копзнтрации ионов водорода в сокращающихся мышцах до рН - 7,20 и ниже вызывает увеличение объема воды мех-клеточных пространств.

3. Пассивные и активные изменения длины мышц являются фактором регуляции процесса распределения неэлектролитов и объема еоды в межклеточных пространствах мыдц.

СТРУКТУРА'И ОБЪЕМ. Диссертация состоит из введения, 3 глав

собственных исслеДЬваний, заключ' ;шя, выводов и списка цитируемой литературы, содержит 114 стра мц машинописного текста, 22 таблицы, 14 рисунков.. Указатель литературы содержит 244 отечественных и зарубежных источника,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ЬЕТ0Д"'и. Работа выполнена преимущественно на изолированных портняжных мышцах озерных лягушек, три серии на целых лягушках (35), всего использовано 810 животных; две серии на 17 белых крысах (исследовались наружные икроножные мышцы).

Для оценки транспортных свойств межклеточных пространств использое-тл инулин и с!-араб.инозу (в некоторых опытах фруктозу), т.к. они отвечают всем требованиям, предъявляемым к индикаторам интерстициального транспорта (Никольский, Трошин, 1973;

1971). Определяли следующие показатели: коэффициенты стационарного распределения (Кр), распределения за 3 и 5 мин (Кр 3 и

Кр 5 ); количество общей и внеклеточной воды; коэффициент доступности внеклеточной воды для инулина (Д^) - отношение Ко и /лина к Кр арабинозы, выраженное в константы и коэффипи-с ;гы диффузии (Виноградова, ¿¿'/и^ 1979).

Мышечные и нервно-мышечные препараты инкубировали в 0,25 ^ растворе индикатора 30 мин (для наступления стационарного распределения), после воздействия неэлектролит из тканей экстрагировали непрерывно либо дискретно для построения кривой выхода, по которой рассчитывали константы диффузии.

В опытах на целых животных инулин (10 % раствор) вводили внутрибрюшинно под наркозом после перевязки сосудоп почек.

Исследованы одиночные (I "ц) и тетянические (50 Гц - сериями импульсов) изометрические и изотонические сокращения мтц, а также непрерывные тетанические (15 Гц) сокращения. Для оценки функционального состояния работак'-их мышц регистрировали тензограммы и механограммы мышечных сокращений.

Доказательство гуморального влияния работающих мышц на распределение неэлектролитов производили путем инкубации интактных тканей в тастворах, где находились эти мышцы. Также исследовали влияние р.,з;кчных концентраций водородных ионов (рН: 7,45; 7,35; 7,20 и 6,90 - диапазон величин рН,измеренных нами в растворах сокращающихся мышц) на по' эзатели распределения.

С целью изучения влияния изменения геометрии мышц на транспортные процессы в межклеточных пространствах провели серии опы-

•ов с растяжением (на 1,10 - 1,15 исходной длины) и свобод)!™ 'корочением мышечных препаратов. В опытах ¿м ^¿^О осуществляли ■енотомию и растяжение. Исследовали изометрические и изотони-геские сокращения мышц на фоне растяжения. Провели серию опытов с Ю-минутнкм массажем икроножных и-шц крыс.

При статистической обработке результатов различия считали достоверными при 5 % уровне значимости (Р<с0,05).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУВДЕНИЕ

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ В {ШНЖГОЧНЬК ПРОСТРАНСТВАХ ЫЩ Ш ИХ КРАТКОВРЕМЕННОЙ СТИМУЛЯЦИИ

Поскольку в литературе имеются сведения об изменении об^ей [ внеклеточной воды в мышцах лишь при длительной активности, на-1И исследовано влияние кратковременной стимуляции на распределено неэлектролитов и воды в ьих.

'аблица I.

лэффициенты стационарного распределения инулина и количество неклеточной воды в мышцах при кратковременной стимуляции (п ).

Объект иссле- Кр в % от сырого ве- Масса воды в г/г су-дования са сухого веса

контроль опыт контроль опыт

икроножная 17,2+1,3 23,8+1,6 0,63+0,05 0,91+0,06 мыпца (8) Р^.0,05 Р-^0,05

портняжная 9-9^>-9 16,6+1,0 0,50+0,05 0,84+р,07 мышца (13) 0,05 Р^. 0,05

нервно^мышеч- 9'8±1'0 0.50+0,02 0,69+0,02

НКЙ препарат('О) Р< 0,05 Р<£ 0,05

Мышцы лягушки стимулировали током с астотой I Гц в течение мин, мышцы крысы - с частотой 35 Гц сериями импульсов 10 мин. езультаты, представленные в таблице I., свидетельствуют о том, то коэффициенты стационарного распределения инулина и количест-о внеклеточной воды в сокращающихся мызцах увеличиваются как в елом организме, так и ¿п ^¿Сго.

В опытах на мыаечных и нервно-кыиечных препара.ах, парамет-ы сткцуляции были те же, что и в предыдущей серии, Кр инулина и

арабинозы также возросли. Это позволило дальнейшие исследова;-ния выполнять на мышечных препаратах, что облегчает подготовку и проведение экспреиментов и расширяет возможности работы.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ В МЕЖКЛЕТОЧНЫХ ПРОСТРАНСТВАХ МЫШЦ ПРИ РАЗНЫХ РЕЖИМАХ СОКРАЩЕНИЯ

Коэфф'-иенты стационарного распределения неэлектролитов регистрировали ь разные фазы функциональной активности мышц, продолжительность которых определяли по тензограммам и меха-нограммам.

Изометрические одиночные сокращения мышц вызывали увеличение Кр инулина после 5 мин стимуляции (фаза максимальной, активности) с 15,8+0,8 % до 21,6+1,6 Я, после 10 мин (фаза начального утомления) - с 11,5+0,8 % до 19,3+0,8 % и после 30 мин (полное утомление) - с 11,5+0,4 < до 13,8+0,5 Кр фруктозы после 5 мин увеличился с 23,5+1,8 % до 38,5+0,5 Кр арабинозы после 10 мин - с Г2,0+0,9 1 до 36,6+0,5 1. Тетани-ческие сокращения вызывали лишь увеличение Кр инулина: после

+60 +40 О -40

а)

й +80

+40

О

-40

О

8 10 мин

8 10 мин

Рис. I. Динамика изменений Кр ш.улина (пунктирная линия) и арабинозы (сплошная) при - изотонических а)¡одиночных и б) те-танических сокращениях мышц.

В верхней части рисунка представлены механо^раммы из' гони- ■ ческих сокращений, по оси ординат - Я отклонения от контроля, и - статистически достоверные различия.

I мин и 3 мин (фазы врабат -вания и максимальной активности) стимуляции - с 11,5+0,4 % до 13,7+0,4 <* (I мин), 13,6+0,6 * (3 мин!

Изотонические одиночные и тетанические сокращения также увеличивали Кр неэлектролитов и этот эффект наблюдался во все фазы активности мышц кроме полного утомления, когда возрастали лишь Кр инулина (рис. I.).

Таким образом, изометрические и изотонические сокращения мышц вызывают однонаправленные изменения коэффициентов стационарного распределения неэлектролитов, однако динамика этих изменений зависит от режима сокращений и интенсивности стимуляции, что предполагает наличие разных факторов регуляции процесса распределения в сокращающихся мышцах. Так как не было различий между массой общей воды в опытных у, контрольных тканях, то изменения количества внеклеточной воды, рассчитанного пэ араби-нозе, повторяли динамику изменений Кр этого индикатора.

Коэффициент доступности внеклеточной воду для инулина (Д^) при одиночных изометрических сокращениях незначительно увеличивался (недостоверно), при тетацусе возрастал в фазы врабатывания и максимальной активности. Изотонические сокращения увеличивали (0ИН в фазы врабатывания и полного утомления.

Выполнены опыты,где исследовалась скорость заполнения межклеточных пространств неэлектролитами при сокращении мышц.

Изометрические одиночные сокращения через 5 мин (фаза максимальной активности) увеличили Кр фруктозы с 23,0+2,5 % до 29,8+2,2 Кр 3* - с 12,8+1,3 % до 19,9+1,8 %\ Кр инулина в контроле составил 19,4+1,Ь Кр 3 - 8,540,5^ Кр в опыте -26,4+1,6 %, Кр 3* - 14,3+1,1 %. Свободные одиночные сокращения мышц также через 5 мин вызвали аналогичный эффект (увеличили Кр и Кр 5 инулина и фруктозы).

Изометрические одиночные сокращения в течение 40 мин (до утомления) не вызывали изменения скорости заполнения межклеточных пространств фруктозой, однако повыгали ее для инулина: Кр в контроле составил 19,4+1,5 Кр з' - 8,£нО,5 %\ Кр в опыте -23,9+1,3 %, Кр 3' - 1зТ2+1,1 %.

Таким образом, скорость распределения раэномолекулярных неэлектролитов в межклеточных пространствах работающих мышц увеличивается, в утомленных - возрастает только у инулина.

ДИФФУЗИЯ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ В МЕЖКЛЕТОЧНЫХ ПРОСТРАНСТВАХ

МЫШЦ ПРЛ ИЗОМЕТРИЧЕСКИХ И ИЗОТОНИЧЕСКИХ СОКРАКШЯХ

Для расчета коэффициентов диффузии инулина и арабинозы построили кривые выхода этих веществ из сокращающихся мыац, вы-

- в -

числили константы диффузии. Коэфф-циенты диффузии инулина при изометрических сокращениях колебал! :ь в пределах - (от 0,027 до ^.ОЗбЭх Ю~^см^/с, при изотонических сокращениях - (от 0,021 до 0,031)х Ю~^см^/с, достоверных различий с контролем не было. Коэффициенты диффузии арабинозы составили при изометрических сокращениях - гот 0,094 до 0,П9)х Ю~^см2/с, при изотонических -(от 0,103 до 0,По)х Ю~^см^/с, что также находится в пределах того разброса величин, которые были получены нами и другими исследователями в покоящихся мышцах (Виноградова, 1967; Никольский и др., 1968; ЛЪ^ек, Ли.С£й.иЛ,, 1979). •

Результаты исследований показали, что в сокращающихся мышцах не изменяются диффузионные свойства межклеточных пространств. В то же время при функциональной активности в мышцах увеличиваются коэффициенты стационарного распределения. Произведение этих дЕух показателей определяется как коэффициент проницаемости (Глубин, 1987), который характеризует транспортные свойства межклеточных пространств, следовательно можно сделать вывод об увеличении проницаемости интерстициальных пространств мышц при их со-кра" пнии и, как следствие, - увеличении потока веществ в интерсти-ции,

ИССЛЕДОВАНИЕ ГУМОРАЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ СОКРАЩАЮЩИХСЯ МШЦ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

В первой серии опытов исследовано гуморальное влияние во время сокращения, для этого мышечные и нервно-мышечные препараты помещали ; один инкубационный раствор, последние стимулировали током через нерв в течение 5 мин. В мышечных препаратах Кр инулина увеличивался с 11,6+0,5 "Й до 14,4+0,6 1, ":р арабинозы - с 14,2+0,Е % до 22,0+1,3 ~

Во второй серии исследовали эффект последействия, для чего »>• гиктные ткани помещали в растворы, 1 де перед этим находились сокращающиеся •"■йшы, время инкубации соответствовало времени стимуляции мышц. Результаты представлены в таблице 2., они свидетельствуют о том, что гуморальное влияние обнаруж Бается уь.е через 0,5 мин после начала стимуляции мышц (фаза врабатывания) и сохраняется до утомления.

Масса общей воды тканей в обеих сериях опытов не изменялась, количество внелкточной воды соответственно увеличивалось.

Анализируя полученные данные, мы пришли к заключению, что метнн при их функциональной активности оказывают влияние на рас-

Таблица 2. '

Изменение коэффициентов стационарного распределения неэлектролитов в покоящихся мышцах под влиянием гуморальных факторов сокращения ('1 ■» 10).

Время контроль воздействия 0,5 в мин 5 40

Кр в % от сырого инулин 15,0+0,5 19,5+0,7 Р^.0,05 18,8+1,2 Р^0,05 17,0+0,9 0,05

веса ткани фруктоза 20,8+1,0 | З4015 Р<с 0,05 29,5+1,2 ?<- 0,05 29,3+1,1 Р-с 0,05

пределение неэлектролитов и воды в покоящихся мъгацах, причем это влияние сохраняртся до утомления.

Таблица 3.

Зависимость коэффициентов стационарного распределения неэлектролитов и количества внеклеточ"ой воды в мышах от концентрации водородных ионов (/? = Ю).

рН Кр в % от инулина сырого веса ткани арабинозы Масса воды в г/г сухого веса

7,45 9,2+0,4 контроль 13,7+0,6 0,68+0,04

7,35 9,2+0,.' Р > 0,05 13,2+0,5 Р >0,05 0,67+0,03 Р 7 0,05

7,20 11,1+0,2 Р< 0,С5 16,6+0,8 Р< 0,05 0,86+0,10 Р<. 0,05

6,90 13,8+0,6 Р-с 0,05 17,8+0,6 Р^ 0,05 0,89+0,04 Р-с 0,05

Исследование влияния различных концентраций тадородных ионов на распределена неэлектролитов (время воздействия составляло 10 мин) показало (табл. 3.), что снижение величины рН до 7,20 и ниже вызывает увеличение Кр инулина и арзбинозы, а такте объема водч межклеточных пространств.

- 10 -

ИЗМЕНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЙ МЫШЦ, КАК ФАКТОР РЕГУЛЯЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ В НИХ

В естественных условиях мьшцы испытывают механические воздействия в виде укорочения, растяжения, увеличения напряжения при изометрических сокращениях.

Первоначально исследовано влияние пассивного укорочения мышц на распределение неэлектролитов в них. При укорочении в течение 5 мин (мшца свободна в растворе) Кр увеличился с 16,8+ 0,7 % до 19,3+0,9 %\ Кр арабинозы - с 24,8+1,2 % до 28,2+0,5 <Г. Укорочение мышц в течение 60 мин вызывало такой же эффект: Кр инулина в контроле составил 9,8+0,6 в опыте - 12,6^,5 Кр арабинозы соответственно 13,2+0,6 Ч, в контроле и 16,2+0,8 % в опыте. Масса общей воды тканей в обоих случаях не'изменялась, количество внеклеточной воды возросло.

Стационарное растяжение мышц (в пределах 1,10 - 1,15 исходной длины) снижало Кр инулина и арабинозы (табл. 4.) при 5- и 10-минутном растяжении, 30-минутное воздействие не влияло на Кр

Таблица 4.

Зависимость коэффициентог стационарного распределения неэлектролитов от времени растяжения мышц (и « 10).

Время воздействия в мин Кр в % от сырого инулина контроль опыт веса ткани арабинозы контроль опыт

5 13,2+0,9 6,0*0,2 21,4+1,5 16,0+1,5

• Р-^ 0,05 Р< 0,05

10 13,1+0,8 8,8+0,6 Р-с 0,05 17,3+0,7 13,4+0,6 Р^ 0,05

30 14,9+0,8 14,2+1,2 31,2+1,4 28,6+1,8

Р-> 0,05 Ру 0,05

инулина, но оказывало незначительное влияние на Кр арабинозы, так как масса общей воды тканей в этом случае не уменьшилась, при 30-минутном растяжении мышц, как и при других сроках воздействия снизилось количество внеклеточной воды.

В опытах ¿п */£уо на лягушках двухчасовая тенотомия вызывала увеличение Кр инулина с 9,0+0,5 % до 10,8+0,4 масса вне-

клеточной фракции во^ы, рассчитанная по инулину,также возросла; Растяжение мышц лягушки ш vivó в течение 30 мин вызывало снижение Кр инулина с 13,3+0,4 % до 11,3+0,4 t, также уменьшилась масса внеклеточной воды.

В опытах на крысах 10-минутный массаж икроножных мышц крыс вызвал увеличение Кр инулина с 9,3+0,9 % до 12,1+1,1 t, также увеличилась масса внеклеточной воды.

Периодическое растяжение мышечных препаратов с частотой I Гц вызывало увеличение Кр инулина с 15,5+1,0 % до 18,1+1,0 %, Кр арабйнозы не изменялся.

Таким образом, изменение длины мышц влияет на распределение неэлектролитов и воды в межклеточных пространствах покоящихся мышц vivo и ш Vcizo.

Таблица 5.

Коэффициенты стационарного распределения не-электролитов в мышцах при изометрических сокращениях на фоне растяжения (/7 ).

Время воздействия в мин

контроль 0,5 (9) 2,5 (10) 5(10)

одиночные сокращения Кр в % инулин 8,8+0,7 12,2+0,6 12,5+0,9 12,9+0,8 (10) Р^.0,05 Р-с 0,05 0,05

от ------

poro арабиноза 13,4+0,7 16,0+1,2 15,9+0,9 14,1+1,1

веса (10) Р-£ 0,05 Р - 0,05 Р 0,05

контроль I (10) 3 (Ю) 5(8)

тетанические сокращения

Кр в % инулин 8,7+0,7 II,8+u,8 12,9+0,5 10,7+0,5

(10) Р 0,05 Р -с 0,05 Р^0,05

от сы-_________________________

Рого арабиноза 13,4+0,7 22,0*2,4 16,4+1,0 12,0+0,9 веса (10) Р-с 0,05 Р 0,05 Р >■ 0,05

Исследованы кривые выхода индикаторов из мышц при растяжении, константы Диффуг-чи не отличались в контрольных и опытных тканях, т.е. диффузионные свойства при таком растяжении мышц не изменялись.

Далее была проведена серия опытов для исследования влияния

поперечной деформации (напряжение при изометрических сокращениях) на распределение неэлектролитов. Результаты представлены в таблице 5.

При сравнении изменений Кр инулина и арабинозы в мышцах при изометрических сокращениях на фоне растяжения и без него обнаруживается, что направление изменений одинаково, однако при растяжении одиночные сокращения вызывают увеличение Кр индикаторов уже в фазу врабатывания, а при тетанусе - в фазы врабатывания и максимальной активности, тогда как в нерастянутых мышцах одиночные сокращения увеличивали Кр обоих неэлектролитов в фазу максимальной активности, а при тетанусе изменяли лишь Кр инулина, при растяжении изменения Кр более вырнжены.

В серии опытов с непрерывным тетанусом (2 мин, частота 15 Гц, фаза утомления) получены результаты аналогичные изменениям Кр инулина при прерывистом тетанусе, Кр арабинозы не изменялся.

Таким образом, напряжение мышц при изометрических сокращениях также участвует в регуляции процесса распределения неэлек- • тролитов в межклеточных пространствах мыщц.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФАКТОРОВ РЕГУЛЯЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ В МЕЖКЛЕТОЧНЫХ ПРОСТРАНСТВАХ МЫШЦ ПРИ СОКРАЩЕНИИ

Изотонические сокращения вызывают увеличение Кр инулина и арабинозы во все фазы функциональной активности, за исключением стойкого утомления. При этом режиме сокращений рН достигает 7,20 и ниже, что само по себе обеспечивает увеличение Кр неэлектролитов. Кроме того, нами показано, что пассивное укорочение мыпц также увеличивает коэффициенты распределения инулина и арабинозы. В серии опытов, где сравнивались Кр неэлектролитов при свободном сокращении, изотоническом, свободном укорочении и непрерывном изотоническом тетанусе получены однонаправленные изменения - увеличение коэффициентов стационарного распределения инулина и арабинозы и объема внеклеточной воды. Таким образом, при изотонических сокращениях мышц увеличение проницаемости межклеточных пространств происходит вследствие укорочения мышц, снижения рН, а также влияния веществ, выделявшихся из мышц, которые не изменяют концентрацию водородных ионов, это могут быть и биологически активные вещества и метаболиты.

Увеличение показателей распределения неэлектролитов в мышцах при изометрических сокращениях, по-видимому, обеспечивается

влиянием гуморальных факторов сокращения, а также изменением напряжения мыши.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные нами данные можно обобщить следующим образом: во-первых, показано, что кратковременная стимуляция мышц вызывает увеличение коэффициентов стационарного распределения инулина, как т v¿tlO > так и УсгР у холоднокровных и теплокровных животных;

во-вторых, обнаружено увеличение скорости входа раэномоле-кулярных неэлектролитов в межш еточные пространства мышц при их сокращении;

в-третьих, исследование динамики изменения Кр неэлектролитов в мышцах при изометрических и изотонических сокращениях обнаружило ее зависимость от режима сокращения мышц. Так как константы диффузии " сокращающихся мышцах не изменялись, то мы пришли к заключению о том, что изменение скорости транспортных процессов в интерстиции работающих мышц обеспечивается увеличением объема роды внеклеточных пространств, а также увеличением ее доступности для веществ с молекулярной массой близкой инулину, но не за счет изменения скорости диффузии.

Анализ факторов регуляции распределения неэлектролитов и по \ы в мышцах позволяет утверждать, что повышение концентрации водородные ионов до рН 7,20 и ниже, а также влияние веществ, выделяющихся из мышц при сокращении (кроме тех, которые изменяют рН) - важные химические факторы регуляции транспортных про-' иессов в метала точных пространствах работающих мьягц.

Важная роль принадлежит изменению геометрии мшп в регуляции распределения неэлектролитов и поды в межклеточных пространствах мыли а покоч и при сокращении. Так нами установлено, что пассигчк „• растяжение снижает, а укорочение мышц увеличивает Кр инулина ю ►чбс? и сп

Пассивное и активное укорочение (постоянное либо периодическое), а также поперечная деформация мышц, вызванная изменением напряжения мышц при изометрических сокращения:: имеют значение в регуляг 'и распределения неэлектролитов и воды в мышцах при их функциоанальной активности.

Масс;.ж икроножных мышц крыс увеличивал Кр инулина, что также свидетельствует о роли фактора деформации в регуляции

- 14 -

распределение воды в межклеточных пространствах мышц.

Полученные нами результаты могут быть положены в основу дальнейших исследований роли изменения геометрии в механизмах массажа, восстанооления работоспособности утомленных мышц.

вывода

1. Кратковременная стимуляция мышц (теплокровных и холоднокровных животных) в условиях ¿*i v-ч/О и С1 v¿ti¿' приводит к увеличению коэффициентов стационарного распределения инулина, т.е. увеличению в них объема внеклеточной воды.

2. Динамика изменений коэффициентов распределения неэлектролитов в изолированных мышцах зависит от режима сокращения:

а) изометрические одиночные сокращении вызывают увеличение коэффициентов распределения арабинозы и инулина в фазу максимальной активности и в начале утомления, при полном утомлении -только инулина; изометрические тетанические сокращения увеличивают коэфЬипиенты распределения инулина в фазы врабатывания и максимальной активности;

б) изотонические одиночные и тетанические сокращения увеличивают коэффициенты рас ределения обоих неэлектролитов во все фазы активности, при утомлении - лишь инулина.

3. Коэффициенты диффузии неэлектролитов при сокращении мшц не изменяются.

4. В работающих скелетных мышцах изменение транспортных процессов достигается вследствие увеличения объема вода внеклеточных пространств, либо доступности ее для веществ с размером молекул близким инулину, а не за счет скорости диффузии.

5. Повышение концентрации водородных ионов в инкубационном растворе до рН-7,20 и ниже увеличивает коэффициенты распределения инулина и арабинозы, т.е. объем внеклеточной воды в мышцах.

6. Изменение длины мышц влияет на транспорт веществ в межклеточных пространствах через изменение объема внеклеточной воды как t и .и ti о, так им vUv.

а)"активное и пассивное укорочение мышечных препаратов увеличивает, а растяжение в пределах 1,10 - 1,15 исходной длины снижает коэффициенты распределения арабинозы и инулина;

б) изометрические сокращения мышечных препаратов на фоне растяжения вызывают увеличение коэффициентов распределения арабинозы и инулина, аналогичный эффект ::меет место и при сокраще-

- 15 -

нии нерастянут'гх мыши, однако он менее выражен;

в) тенотомия увеличивает, а растяжение мыши - снижает коэффициенты распределения в них инулина;

г) массаж икроножных мышц (крысы) увеличивает коэффициенты распределения в них инулина.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кадырова Е.В. Характеристика межклеточного транспорта веществ в скелетных мы. цах при электрической стимуляции // Тез. докл. 5 совещания по пробл. "Г.юто-гематические барьеры", по-свящ. 100-летию со дня рожд. аьад. Л.С.Штерн. - М. .п0 -23 ноября 1978. - С. 90-91.

2. Кадырова Е.В. Способы оценки сдвигов с.ерических ограничений биополимерор межклеточного пространства // Тр.инст. - Пермь.

- 1979. - Т. 146. - вып. I. - С. 139-141.

3. Кадырова Е.В., Осипов А.П. Оценка проницаемости межклеточных пространств и изолированных органах //Тез. научн.-практич.конф. "Исследование кровообращения и транспорта веществ в организме"

- Пермь. - 1981. - С. 52-54.

4.Кадырова Е.В. Оценка влияния длины мышц на коэффициенты распределения в них Сахаров // Новые методы в теории и практике медицины: Тез. докл. научн.-практич. конф. 14-15 октября. - 1983.

- Пермь. - С. 49.

5. Кадырова Е.В. Изменение длины мышц, как фактор регуляции ин-терстициального транспорта веществ // Межклеточные пространства и электрическая актив-.ость животных тканей: Межвуз. сб. научн, трудов - Пермь. - 1985. - С. 71-79.

6. Кадырова Е.В. Диффузия и распределение неэлектролитов в межклеточных пространствах скелетных мышц при их функциональной активности // Гемодинамические, транспортные и обменные наруше1-'. ния при патологии сердечно-сосудистой системы: Сб. научн. тр. мед. инстит. - Перль. - 1985. - С. 8-13.

7. Кадырова Е.В., Афанасьев В.Г. Развитие утомления и транспорт веществ в межклеточных пространствах скелетных мышц // Физиологические проблемы утомления и восстановления: Тез. докл. Всеео-юз.конф., посвящ. 100-летию со дня рожд. акад. АН УССР Г.Ф.Фоль-борта - Киев-Черкассы. - 1985. - С. 167-169.

8. Кадырова Е.В. Влияние изменения геометрии на распредление неэлектролитов в межклеточных пространствах скелетных мышц // Меж-

вуз. сб. научн. тр. - Пермь. - 1989. - С. 54-63.

9. Кадырора Е.В. Гисто-механические факторы регуляции распределения неэлзктролитов в межклеточных пространствах скелетных мышц // Тез. докл. 1У Всесоюз. симп. Алма-Ата. - 1989. - С.' I40-I4I.

10. Афанасьев В.Г., Кадырова Е.В., Князев К.Ф. 1уторегуляция объема межклеточных пространств // Тез. докл. Всесоюз. симп. II—13 июня. - Казань. - 1991. - С. 8.

Заказ 96. Подписано б печать 1С.03.92. Формат 60 х 84 /16 Бумага писчая И. Печать офсетная. I п.л. Тираж 100 экз. Участок офсотной печати КВИ. Кззень-42007'*. Ветинститут.