Автореферат и диссертация по медицине (14.00.25) на тему:Влияние диуретиков на транспорт жидкости и электролитов в толстом кишечнике

На правах рукописи

СМИРНОВ ИВАН ВЛАДИМИРОВИЧ

ВЛИЯНИЕ ДИУРЕТИКОВ НА ТРАНСПОРТ ЖИДКОСТИ И ЭЛЕКТРОЛИТОВ В ТОЛСТОМ КИШЕЧНИКЕ

(экспериментальное исследование)

14 00.25 - Фармакология, клиническая фармакология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Томск - 2005

Работа выполнена на кафедре фармакологии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор медицинских наук, профессор

Брюханов Валерий Михайлович

доктор биологических наук, профессор

Плотников Марк Борисович

кандидат медицинских наук Ваизова Ольга Евгеньевна

Новосибирская государственная медицинская академия

Защита диссертации состоится «_»_2005 г. в

_ часов на заседании диссертационного совета Д 001.031.01 при

ГУ НИИ фармакологии Томского научного центра СО РАМН (634028, г. Томск, пр. Ленина, 3)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ НИИ фармакологии ТНЦ СО РАМН.

Автореферат разослан «__»_2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета: кандидат биологических наук

Амосова Е.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Водно-солевой обмен организма представляет собой непрерывный процесс, который протекает практически во всех органах и тканях и осуществляется как на уровне отдельных клеток и даже субклеточных структур, так и на уровне всего организма. Через различные мембраны постоянно происходит обмен ионов в целях поддержания физиологического гомсостаза, что является совершенно необходимым условием нормальной жизнедеятельности организма. Наиболее интенсивно транспорт жидкости и ионов происходит в почках, где имеются специализированные структуры и в эпителии канальцев созданы мощные транспортные системы, обеспечивающие транспорт свыше 150 литров жидкости и растворенных в ней солей в сутки [Глезер Г.А., 1993]. Вторым органом, где также происходит всасывание и выделение жидкости в больших объемах, является кишечник. Здесь также имеется сходный с почечным эпителий, обладающий соответствующими транспортными системами [Осина В А, 2002]. Как в почках, так и в кишечнике нарушения транспортных механизмов тотчас же проявляется определенными последствиями [Чопей ИВ, J991]. С другой стороны, при самых различных заболеваниях вторично могут нарушаться транспортные процессы, что может служить как диагностическими признаками, так и формировать клиническую картину той или иной нозологии.

Известно, что наиболее сильное фармакологическое действие на почки оказывают диуретики: этакриновая кислота, диакарб, гидрохлортиазид и спиронолактон [Глезер Г.А., 1992; Глезер Г.А., Липко Д.С., 1992].

Однако, несмотря на сходство структуры почечных канальцев и эпителия кишечника, действие диуретиков на транспорт воды и электролитов в толстом кишечнике изучено весьма слабо. В тоже время, это имеет практическую важность, учитывая, что диуретики относятся к широко применяемой группе фармакологических средств.

Диуретики обладают рядом эффектов, которые не зависят от их ренального действия, обусловленного снижением транспорта электролитов и воды в канальцах почек [Зверев Я.Ф., Брюханов В.М., 1992]. Детальное изучение действия диуретиков на канальцевый эпителий в почках выявило их уникальную способность блокировать трансмембранный перенос натрия, калия, кальция, хлора и других ионов. С этих позиций было бы удивительно, если бы диуретические средства, в основе действия которых лежит интервенция в такой жизнеполагающий процесс, как трансмембранный перенос ионов, ограничивали свою фармакологическую активность исключительно почечным эпителием. Они должны оказывать существенное влияние на функционирование самых разных органов и систем, в том числе и толстый кишечник. Причем результаты этого воздействия могут иметь самый неожиданный, а порой - и непредсказуемый характер.

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

Мочегонные средства, впервые предложенные для лечения отеков, постепенно получили более широкое применение в различных медицинских сферах В настоящее время они занимают ведущее место в ряду гипотензивных препаратов [Мергенбаева, Т К, 1981, Шхвацабая, И,К , 1982, Лебедев, АА, 1984], у них выявлена противопухолевая активность [Пашинский, В.Г., 1981], обнаружена способность тормозить воспалительную реакцию [Брюханов В.М., Зверев Я.Ф., 2003],. Вместе с тем, большинство мочегонных препаратов не лишено побочных эффектов, в основном, связанных с их способностью угнетать реабсорбцию ионов в почках и таким образом вызывать гипокалиемию, растройства кислотно-щелочного равновесия. Среди побочных реакций при пероральном приеме нередко наблюдаются кишечные расстройства, проявляющиеся диареей [Глезер Г.А., 1993], однако механизм возникновения этих реакций не подвергался изучению и остается неясным.

Учитывая широкое применение диуретиков в клинической практике, представляется важным исследовать Fie только основное их действие, но и механизм возникновения побочных реакций. Кроме шо, с позиций физиологии итересно изучить влияние диуретиков на транспортные процессы в толстом кишечнике в сравнение с их известным ренальным действием.

Транспортная функция толстого кишечника человека исследована не достаточно Изучение ее позволит лучше понять патогенез заболеваний толстого кишечника и, возможно найти более рациональные терапевтические подходы.

Цель исследования. Установить возможность прямого действия диуретиков на эпителий толстого кишечника и, 1аким образом, расширить фармакологическую характеристику современных мочегонных средств.

Основные задачи исследования. В соответствии с намеченной целью были поставлены следующие задачи:

1. Изучить характеристики транспорта жидкости и электролитов в различных отделах толстого кишечника крыс.

2. Изучить влияние петлевых диуретиков на транспорт жидкости и электролитов в изолированном толстом кишечнике на примере этакриновой кислоты

3. Изучить влияние ингибиторов карбоангидразы на транспорт жидкости и электролитов в изолированном толстом кишечнике на примере диакарба.

4. Изучить влияние тиазидных диуретиков на транспорт жидкости и электролитов в изолированном толстом кишечнике на примере гидрохлортиазида.

5. Выявить возможную роль спиронолактона в изменении водно-электролитного транспорта в толстом кишечнике.

Научная новизна работы. Впервые установлено, что изученные нами диуретики влияют на транспорт жидкости и электролдаов в толстом отделе кишечника крыс

Впервые в данной работе проведено комплексное исследование современных диуретиков в отношении влияния на транспортные характеристики толстого кишечника и выявлено прямое действие мочегонных препаратов на транспортирующий эпителий

Наряду с этим установлено, что проксимальный и дистальный отделы толстого кишечника крыс по-разному реагируют на действие изученных диуретических препаратов.

Практическая значимость работы. Важными являются полученные доказательства того, что проксимальный отдел толстого кишечника обладает чувствительными к диуретикам механизмами транспорта жидкости и электролитов. Наряду с этим, важно то, что диуретические средства способны изменять транспортные характеристики эпителия толстого кишечника для жидкосги и электролитов. Полученные данные расширяют наши знания о внепочечном действии современных диуретических средств.

Расширена фармакологическая характеристика диуретиков и установлено их прямое действие на эпителий кишечника, что должно учитываться в практике применения этой группы препаратов. Это обуславливает практическое значение работы, поскольку, с одной стороны открывается возможность прогнозирования возникновения побочных реакций со стороны толстого кишечника, вызванных применением мочегонных препаратов

Общеизвестно, что в основе такого тяжелейшего заболевания, как муковисцидоз лежит генетически детерминированный дефект трансмембранного переноса ионов, главным образом в легких и кишечнике. Поэтому естественным вмешательством в патогенез этого заболевания выглядит воздействие на транспорт электролитов, в том числе в толстом кишечнике. С учетом того, что диуретики являются препаратами, в основе действия которых лежит влияние на мембранный транспорт в различных органах, можно предположить перспективность применения этих препаратов при различных нарушениях вышеупомянутых процессов И, действительно, сегодня показана целесообразность применения некоторых диуретиков при легочной форме муковисцидоза. Поэтому наш интерес к изучению действия диуретиков на транспортные процессы в толстом кишечнике был продиктован определенным практическим интересом, так как встречается и кишечная форма муковисцидоза.

Основные положения, выносимые на защиту,

1. Диуретические препараты влияют на транспорт жидкости и электролитов в толстом кишечнике.

2. Изменение результирующих мукозно-серозных потоков жидкости и электролитов является следствием прямого, а также

опосредованного действия диуретиков на систему регуляции водно-электролитного транспорта в толстом кишечнике

3 Действие диуретиков в проксимальном отделе толстого кишечника схоже с их известным действием в эпителии почечных канальцев

4 При действии диуретиков в дистальном отделе толстого кишечника изменения транспорта жидкости и электролитов не совпадает с их известными эффектами в почечных канальцах

Апробация материалов диссертации. Основные результаты диссертационных исследований докладывались и обсуждались на Всероссийском конгрессе «Нефрология и диализ сегодня» (Новосибирск, 2001), на научной конференции «Актуальные проблемы фармакологии», посвященной 50-летию Алтайского государственного медицинского университета (Барнаул, 2003), на научно-практической конференции «Молодежь-Барнаулу» (Барнаул, 2003)

Публикации, сведения о внедрении в практику. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ Результаты исследования внедрены в учебный процесс в Алтайском государственно медицинском университете, Новосибирской государственной медицинской академии.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста, иллюстрирована 21 рисунком и 11 таблицами, состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, пяти глав, содержащих результаты собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Библиографический указатель содержит 300 источников, из них 84 отечественных и 216 иностранных авторов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Постановка экспериментов на животных

Исследования проведены в условиях острого эксперимента на семи группах белых беспородных крыс обоего пола. Каждая группа состояла из 12 животных массой от 180 до 220 граммов.

Животных содержали в террариумах со свободным доступом к воде и пище За сутки до опыта их отсаживали в индивидуальные клетки, лишали пищи без ограничения потребления воды. Транспортные процессы исследовали на изолированных отрезках толстой кишки.

С этой целью крыс под эфирным наркозом декашггаровали, широко вскрывали брюшную полость и обнажали на всем протяжении. После этого выделяли отрезки толстого кишечника, при этом в проксимальный участок входила слепая кишка полностью, отделенная от подвздошной и ободочной кишки.

Полученные отрезки промывали охлажденным Кребс-бикарбонатным раствором. После удаления содержимого аборальный конец отрезка кишки

затягивали шелковой лигатурой и через оральный конец в образовавшийся мешок вводили 3 мл подогретого до 37°С гидрокарбонатрого раствора Кребса следующего состава мМ/л натрия хлорид - 135; калия хлорид - 4,5; кальция хлорид - 2,5; магния сульфат - 1,18; натрия гидрокарбонат - 5; натрия однозамещенный фосфат - 1,84; натрия двузамещенный фосфат -0,46; глюкоза 12,2 для 30 минутной инкубации в условиях термостатирования при температуре 37 °С и постоянной оксигенации кислородом в пробирке, содержащей этот же раствор в объеме 30 мл

Введение раствора в объеме 3 мл в слепую кишки или отрезок ободочной кишки длиной около 14 см не вызывало напряжения кишки и не нарушало целостности межклеточных соединений Всего было поставлено 156 опытов in vitro

Контрольную группу составляли эксперименты, в которых вводимый раствор Кребса не содержал диуретиков В параллельных опытах с идентичными отрезками кишки в раствор добавляли один из исследуемых диуретиков в концентрации 1 0"4М Исключение составлял спиронолактон

Учитывая то, что спиронолактон доставляется к дистальным канальцам с перитубулярной поверхности канальца, содержавшимся в террариумах животным ежедневно на протяжении пяти дней внутрь зондом вводили в желудок вводилось 3 мл раствора Кребса, содержащего 10"4 М спиронолакгона, что соответствовало дозе 0,12 мг. Контрольную группу составляли животные, получавшие 3 мл раствора Кребса, не содержавшего препарат.

В день эксперимента за 2 часа до опыта животным вводилась последняя порция раствора, после чего крыс под эфирным наркозом декапитировали. Спиронолактон не добавлялся во вводимый в мешочек раствор Крсбса.

В опытах использовались короткие 30-минутные периоды инкубации, что позволяло получать стабильные показатели Через 30 минут отрезок кишки извлекали из термостата, измеряли объем жидкости, содержащейся в просвете кишки, концентрацию в ней ионов натрия, калия, хлора и кальция

Биохимическое исследование и вычисление показателей транспорта

Для определения концентрации ионов натрия и калия использовался анализатор калия и натрия AVL-968.

Для определения концентрации хлоридов и кальция в исходном и конечном растворах использовали наборы реагентов для определения концентрации ионов в биологических жидкостях «ХЛОРИДЫ-ВИТАЛ» и «КАЛЬЦИЙ-ВИТАЛ» фирмы «Витал диагностике».

Зная исходную концентрацию ионов, и объем вводимой пробы, а также объем пробы, полученной после инкубации, рассчитывали величины результирующих потоков ионов и воды. Результирующий поток (нетто-

поток) представляет собой разность между мукозно серозным и серозно-мукозным потоками.

Полученные результаты экспериментальных исследований обработаны статистическим методом вариационных рядов с использованием параметрического критерия Стьюдента на ЭВМ. Все расчеты велись по общепринятым формулам с помощью программы «Биостатистика», предназначенной для статистической обработки результатов медицинских и биологических исследований [Гланс С., 1998]. Разница сравниваемых средних считалась достоверной, если показатель достоверности (Р) был меньше 0,05, как это принято в биологических исследованиях [Каминский, Л.С., 1964].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Транспорт жидкости и электролитов в толстом кишечнике

На первых этапах исследований установлено, что толстый кишечник в норме на всем протяжении транспортирует жидкость из просвета в интерстициальное пространство с результирующим мукозно-серозным потоком 0,293±0,100 мкл/мин-см2 в проксимальном отделе и 0,474±0,071 мкл/мин-см2 в дистально отделе толстого кишечника При этом, следует отметить, что в дистальных отделах этот процесс выражен значительнее, чем в проксимальных Результаты этих исследований показали, что скорость всасывания жидкости в дистальном отделе толстой кишки выше, чем в проксимальном отделе, что говорит о большей роли дистальных отделов в процессе реабсорбции воды. В тоже время транспорт ионов в проксимальном и дистальном отделе не имел существенных различий.

Следует отметить, что толстый кишечник абсорбировал ионы натрия и кальция, и секретировал ионы калия и хлориды Результирующие мукозно-серозные потоки жидкости и электролитов в проксимальном отделе приведены в таблице 1, в дистальном отделе в таблице 2.

Таблица 1

Результирующие мукозно-серозные потоки жидкости и ионов в проксимальном отделе толстого кишечника в контроле у крыс (М±ш)

Результирующий мукозно-серозный поток

Жидкость (мкл/мин-см2) Натрий (мкМ/мин-см2) Калий (мкМ/мин-см2) Хлор (мкМ/мин-см2) Кальций (мкМ/мин-см2)

0,293 ±0,100 0,055 + 0,012 -0,004 ± 0,0006 -0,002 ±0,019 0,006 ± 0,0002

Таблица 2

Результирующие мукозно-серозные потоки жидкости и ионов дистальном отделе толстого кишечника в контроле у крыс (М±ш)

Результирующий мукозпо-серозный поток

Жидкость (мкл/мин-см2) Нафий (мкМ/мин-см2) Калий (мкМ/мин-см2) Хлор СмкМ/мин-см2) Кальций (мкМ/мин см2)

0,474 1 0,071 0,044 1 0.012 - 0.00210,0005 - 0,009 ± 0,004 0,006 1 0,0003

То же самое известно и в отношении почечных канальцев, одной из функций которых является абсорбция воды и необходимых организму электролитов. Степень выраженное!и этих процессов по длине канальцев значительно варьирует, что объясняйся различиями в строении эпителиальной выстилки канальцев

Сопоставление полученных результатов и литературных данных дает нам основание предположить, что толстый кишечник, наряду с почечными канальцами, может быть включен в систему поддержания водно-электролитного гомеостаза в организме.

Результаты исследования влияния петлевых диуретиков на транспорт жидкости и электролитов в толстом кишечнике

Результаты экспериментов показали, что этакриновая кислота в толстом кишечнике крыс в проксимальном отделе толстого кишечника с высокой степенью достоверности задерживала абсорбцию жидкости. Результирующий мукозно-серозный поток составил 0+0 мкл/мин-см2 (Р<0,05) Наряду с задержкой всасывания жидкости отмечалась задержка абсорбции ионов натрия (-0,03010,006 мкМ/мин-см2 (Р<0,001)) (Рис. 1), калия (-0,00910,0008 мкМ/мин-см2 (Р<0,001)) (Рис. 2) и хлоридов (-0,069±0,023 мкМ/мин-см2 (Р<0,05)). Следует отметить, наблюдаемый эффект этакриновой кислоты в проксимальном отделе толстого кишечника очень схож с ее эффектом в почечных канальцах.

В дистальном отделе под влиянием этого препарата происходило увеличение скорости мукозно-серозного потока жидкости (0,711+0,072 мкл/мин-см2 (Р<0,05)), ионов натрия (0,092±0,014 мкМ/мин-см2 (Р<0,02)) и хлоридов (0,02910,008 мкМ/мин-см2 (Р<0,02)) Как показано на рисунке 3 наряду с увеличением процессов абсорбции жидкости и большинства ионов

отмечалось увеличение процессов секреции ионов калия (-0,005±0,0006 мкМ/мин'См2 (Р<0,01)) Этакриновая кислота, не изменяла транспорта кальция во всех отделах толстого кишечника

Рис. 1 Влияние зтакриновой кислоты на результирующий мукозно-серозный поток ионов натрия в проксимальном отделе толстого кишечника

Примечание* по оси ординат - Результирующий поток ионов (мМ/мин см2) Е Контроль Я Этакриновая кислота

Рис. 2 Влияние зтакриновой кислоты на результирующий мукозно-серозный поток ионов калия в проксимальном отделе толстого кишечника

Примечание, по оси ординат - Результирующий поток ионов (мМ/мин смг) 0 Контроль О Этакриновая кислота

о

<1001 0 002 0,003 0 004 ■0 005 0 006

Рис 3 Влияние этакриновой кислоты на результирующий мукозно-серозный поток ионов калия в дистальном отделе толстого кишечника

Примечание: по оси ординат Результирующий поток ионов (мМ/мин см2) @ Контроль В Этакриновая кислота

Известно, что в почечных канальцах этакрнновая кислота вызывает диуретический эффект, который заключается в блоке №-К-2С1-котранспортера, что приводит к выше описанным изменениям транспортных характеристик эпителия почечных канальцев [Зверев Я.Ф, Брюханов В М., 2000!

Таким образом, можно предположить, что этакриновая кислота, обладая схожим механизмом действия на почечный эпителий, вызывает аналогичные изменения транспортных процессов в проксимальном отделе толстого кишечника. В дистальном отделе толстого кишечника отличие в действии этакриновой кислоты на кишечный эпителий вероятно обусловлено особенностями его строения.

Результаты исследования влияния ингибиторов карбоангидразы на транспорт жидкости и электролитов в толстом кишечнике

Известно, что ингибиторы карбоангидразы в почках угнетают процессы реабсорбции натрия, хлора и воды. Этот эффект основан на угнетении фермента карбоангидразы, что приводит к уменьшению образования водородных ионов в клетке. В эпителии проксимальных канальцев почек, где секреция протонов водорода происходит в обмен на натрий, натрий в этом случае остается в просвете канальца, а с ним и эквивалентное количество жидкости 1Глезер Г.А., 1993; Зверев Я.Ф , Брюханов В.М., 2000].

В экспериментах с ингибитором карбоангидразы - диакарбом также выявлены ярко выраженные изменения транспортных характеристик толстокишечного эпителия. В проксимальном отделе толстого кишечника прослеживалась картина торможения процессов абсорбции жидкости и

большинства электролитов Результирующий мукозно-серожиый поток жидкости составил 0,053±0,036 мкл/минсм2 (Р<0,01) Как показано на рисунке 4, диакарб в значительной мере задерживал процесс всасывания ионов натрия, что привело к изменению направления мукозно-серозного потока (-0,01910,008 мкМ/мин-см2 (Р<0,01)).

О 08 0 06

004 0,02

-0 04

Рис. 4 Влияние диакарба на результирующий мукозно-серозный поток ионов натрия в проксимальном отделе толстого кишечника

Примечание: по оси ординат — Результирующий поток ионов (мМ/мин см2) Ш Контроль □ Диакарб

Наряду с секрецией натрия наблюдалась выраженная секреция ионов калия (-0,01 ±0,0007 мкМ/мин-см2 (Р<0,001)) (Рис. 5) и хлора (-0,097±0,019 мкМ/мин'См2 (Р<0,01)). Транспорт кальция в проксимальном отделе диакарб не изменял.

В дистальном отделе толстого кишечника диакарб вызывал аналогичные этакриновой кислоте изменения транспортных характеристик эпителия. Достоверно увеличивалось всасывание жидкости из просвета кишки (0,632+0,0 мкл/мин-см2 (Р<0,02)), имелась выраженная тенденция к увеличению абсорбции ионов натрия. Высоко достоверно ускорялась секреция ионов калия (-0,008±0,0003 мкМ/мин-см2 (Р<0,001)) и хлоридов (-0,074±0,016 мкМ/мин-см2 (Р<0,01)). На рисунке 6 показано 4-х кратное увеличение скорости секреции ионов калия в просвет кишки, а рисунок 7 показывает почти 8-ми кратное ускорение серозно-мукозного потока ионов хлора.

Следует отметить, что диакарб в дистальном отделе достоверно увеличил абсорбцию ионов кальция (0,008±0,0002 мкМ/мин-смг (Р<0,001)), чего не наблюдалось при действии петлевых диуретиков на толстый кишечник.

0,012

Рис. 5 Влияние диакарба на результирующий мукозно-серозный поток ионов калия в проксимальном отделе толстого кишечника

Примечание: по оси ординат - Результирующий поток ионов /мМ/мин смг) И Контроль ОДиакарб

Рис. 7 Влияние диакарба на результирующий мукозно-серозный поток ионов хлора в дистальном отделе толстого кишечника

Примечание: по оси ординат - Результирующий поток ионов (мМ/мин см2) В Контроль ЮДиакарб

Таким образом, из вышеприведенного можно предположить, что механизм действия диакарба в проксимальном отделе толстого кишечника аналогичен почечному. Замедление процессов реабсорбции хлоридов, вероятно, объясняется снижением входа в клетку ИаС1, так как известно, что диакарб наряду с блоком карбоангидразы, угнетает вход в клетку МаС1.

Увеличение процесса реабсорбции кальция возможно объясняется увеличением «движущей силы» для кальция - электрического градиента, что увеличивает парацеллюлярное движение кальция в сторону, противоположную просвету кишки.

Рис. 6 Влияние диакарба на результирующий мукозно-серозный поток ионов калия в дистзльном отделе толстого кишечника

Примечание: по оси ординат - Ркзультарующий поток ионов (мМ/мин смг) 0 Контроль Н Диакарб

Результаты исследования влияния тиазидных диуретиков на транспорт жидкости и электролитов в толстом кишечнике

По литературным данным тиазиды блокируют тиазидчувст-вительный NaCI-котранспортер, что в почках проявляется задержкой абсорбции ионов натрия и жидкости и изменением транспорта хлоридов. Также известно, что тиазиды повышают реабсорбцию ионов кальция в дистальных отделах нефрона, уменьшая объем внеклеточной жидкости, при этом повышается пассивная реабсорбция кальция [Орлов В.А., Барханова А.Г , 1991; Лебедев A.A., 1990].

В опытах на толстом кишечнике крыс с применением тиазидового диуретика - гцдрохлортаазида в проксимальном отделе наблюдался ряд изменений транспортных процессов. При действии гидрохлортиазида снижалась скорость всасывания жидкости (0,03±0,029 мкл/мин-см2 (Р<0,02)) Показатели скорости результирующего мукозно-серозного потока ионов натрия более, чем в 10 раз уменьшились (0,0008+0,017 мкМ/мин-см2 (Р<0,02)) по сравнению с контрольными исследованиями (0,055±0,012 мкМ/мин-см2) Как показывает рисунок 8, увеличение скорости результирующего серозно-мукозного потока ионов калия более чем в 3 раза (-0,013+0,001 мкМ/мин-см2 (Р<0,001)) указывало на наличии у гидрохлортиазида прямого угнетающего

действия на процессы всасывания ионов калия в проксимальном отделе толстого кишечника крыс Следует отмстить, что при действии препарата наблюдалось ускорение абсорбции ионов хлора, что возможно объясняется изменением электрическою градиента в клетках эпителия за счет задержки входа в них ионов натрия

Рис. 8 Впияние гидрохлортиазида на результирующий мукоэно-серозный поток ионов калия в пооксимальном отделе толстого кишечника

Примечание: по оси ординат - Результирующий поток ионов (мМ/мин смг) □ Контроль НГидрохлортиаэид

Эксперименты с гидрохлортиазидом показали, что препарат обладает угнетающим влиянием на абсорбцию ионов кальция (-0,000210,0001 мкМ/мин-см2 (Р<0,001)) в этом отделе толстого кишечника (Рис. 9). В дистальном отделе толстого кишечника препарат не оказывал выраженного влияния на транспорт жидкости и ионов натрия. Однако, высоко достоверно угнетал серозно-направленный поток ионов калия (-0,004+0,0005 мкМ/мин-см2 (Р<0,02)) и (кальция 0,00110,0003 мкМ/мин-см2 (Р<0,001)), что совпадает с его действием в проксимальном отделе (Рис. 10).

Так же, как и в проксимальном отделе, наблюдалось ускорение процессов абсорбции ионов хлора (0,069±0,01 мкМ/мин-см2 (Р<0,001)), что, как уже выше предполагалось, возможно происходит из-за смены электрического градиента (Рис. 11). В проксимальном отделе толстого кишечника уменьшение абсорбции натрия и жидкости вероятно объясняется блоком ЫаС1-котранспортера А противоположное почечному угнетение процесса реабсорбции кальция возможно объясняется изменением «движущей силы» для кальция - электрического градиента, что изменяет парацеллюлярное движение кальция в сторону просвета кишки.

■

Рис 9 Влияние гидрохлортиазида на результирующий мукозно-серозный поток ионов кальция в проксимальном отделе толстого кишечника

Примечание- по оси ординат - Речультирующий поток ионов (мМ/мин сма) □ Контроль □ Гидрохлортизэид

0 008

Рис. 10 Влияние гидрохлортиазида на результирующий мукозно-серозный поток ионов кальция в дистальном отделе толстого кишечника

Примечание: по оси ординат - Результирующий поток ионов (мМ/мин смг) 0 Контроль О Гидрохлортиазид

Рис. 11 Влияние гидрохлортиазида на результирующий мукозно-серозныи поток ионов хлора в дистальном отделе толстого кишечника

Примечание: по оси ординат - Результирующий поток ионов (мМ/мин смг) @ Контроль О Гидрохлортиаэид

Следует отметить, что тиазиды выраженнее действуют в отношении проксимальных отделов толстого кишечника, нежели дистальных Возможно, что объясняется наличием меньшего числа ^С1-переносчиков в дистально расположенных отделах толстого кишечника.

Результаты исследования влияния антагониста альдостерона на транспорт жидкости и электролитов в толстом кишечнике

В опытах на крысах, которым предварительно в течении пяти дней вводили спиронолактон, был отмечен ряд изменений транспортных характеристик толстого отдела кишечника. В проксимальном отделе толстого кишечника наряду с повышением всасывания жидкости, наблюдалось увеличение абсорбции ионов натрия (0,132±0,033 мкМ/мин-см2 (Р<0,05)) и хлоридов (0,043±0,015 мкМ/мин-см2 (Р<0,001)). Под действие препарата в этом отделе толстого кишечника наблюдалось почти 3-кратнос увеличение процессов секреции ионов калия (0,13210,033 мкМ/мин см2 (Р<0,05)) и 3-х кратная задержка абсорбции ионов кальция (0,002Ю,0002 мкМ/мин-см2 (Р<0,001)). Предполагаемое угнетение процессов секреции ионов хлора привело к преобладанию серознонаправленного потока Следует отметить, что изменения транспортных характеристик после применения спиронолактона по направлению не отличались в проксимальном и дистальном отделах толстого кишечника, но степень выраженности изменений была выше в дистальном отделе Так в дистальном отделе результирующий мукозно-серозный поток составил 664Ю,088 мкл/мин см2

(Р<0,02) дня жидкости. 0,17310.034 мкМ/мин-см2 (Р<0,01) для ионов натрия, -0,00510,0001 мкМ/минсм2 (Р<0,001) для ионов калия, 0,11610,034 мкМ/мин-см2 (Р<0,01) для хлоридов и 0,00310,0003 мкМ/мин-см2 (Р<0,001) для ионов кальция. Как показано на рисунках 12 и 13, спиронолактон обладает выраженным влиянием на транспорт ионов кальция на всем протяжении толстого кишечника, что проявляется угнетением процесса абсорбции иона из просвета кишки.

Известно, что спиронолактон относится к группе антагонистов альдостерона Препараты этой группы блокируют синтез белков »

переносчиков для ионов натрия в клетку, тем самым снижают процесс переноса его их люменальной части в интерстициальную часть почечного канальца, чем и обуславливают свой диуретический эффект, т.к. за натрием в просвете остается эквивалентное количество жидкости Причем натрийуретическое действие препарата достигает максимальной отметки на 2-5 день его применения [Машковский М Д. 2000] Чтобы достичь максимального действия, крысам давали препарат в течение пяти дней

О 006

Рис. 12 Влияние спиронолактона на результирующий мукозно-сероэный поток ионов кальция в проксимальном отделе толстого кишечника

Примечание: по оси ординат - Результирующий поток ионов (мМ/мин см2) Ш Контроль П Спиронолактон

Так как в толстокишечном эпителии имеются рецепторы к альдостерону, мы предполагали, что спиронолактон мог вызвать изменения, аналогичные почечным, посредством блокады этих рецепторов. Полученные результаты не подтвердили нашу гипотезу относительно блокады альдостероновых рецепторов. Известно, что спиронолактон является калийсберегающим диуретиком. Однако, учитывая полученные данные, в отношении кишечного эпителия этого однозначно сказать нельзя, поскольку спиронолактон во всех

отделах толстого кишечника вьпывал выраженную задержку его всасывания, или, возможно стимуляцию его секреции При этом в просвете кишки создавалась высокая концентрация ионов кальция

Таким образом, анализируя полученные результаты применения спиронолактона, мы пришли к выводу, что действие препарата в толстом кишечнике возможно не связано с блоком альдостероновых рецепторов, а реализуется посредством другого, пока неизвестного нам механизма действия Например, активацией альдостерон независимой системы абсорбции жидкости и электролитов в ответ на их потерю, вызванную спиронолактоном, посредством блока альдостероновых рецепторов в толстом кишечнике [\Ven7l, Н.Н , 1997].

0 008

0 006 -0 004 -0 002 0

Рис. 13 Влияние спиронолактона на результирующий мукозно серозный поток ионов кальция в дистальном отделе толстого кишечника

Примечание: по оси ординат - Результирующий поток ионов (мМ/мин смг) Ш Контроль Р9 Спиронолэктон

В опытах на толстом кишечнике обнаружено, что диуретики, так же, как в почечных канальцах, угнетают абсорбцию жидкости в проксимальном отделе толстого кишечника. Большинство изученных нами диуретиков уменьшали всасывание ионов натрия в проксимальном отделе толстого кишечника, что совпадает с действием препаратов на почечные канальцы.

Многие изученные нами мочегонные средства в значительной степени снижали мукозно-серозный поток ионов калия, что приводило к выраженной секреции иона в просвет кишки. Из выше сказанного можно сделать заключение, что влияние большинства изученных нами диуретических препаратов в проксимальном отделе толстого кишечника совпадает с их ренальными эффектами в отношении транспорта ионов калия.

В отношении влияния диуретиков на транспорт ионов кальция получены неоднозначные результаты Петлевые диуретики не влияли на транспорт кальция в толстом кишечнике Только диакарб в дисталыюм отделе увеличивал абсорбцию ионов кальция. Гидрохлортиазид и спиронолакгон во всех отделах толстого кишечника с высокой степенью достоверности блокировали процесс абсорбции ионов кальция из просвета кишки, что в некоторых опытах приводило к 2-х кратному повышению концентрации иона внутри просвета кишки.

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о том, что мочегонные средства оказывают выраженное прямое влияние на все отделы толстого кишечника. В отношении проксимального отдела их действие совпадает с ренальным. Вероятно, полученные эффекты реализуются за счет наличия в эпителии толстого кишечника аналогичных почечным механизмов транспорта ионов и воды В отношении дистального отдела имеется ряд отличий в действии всех изученных нами диуретиков, что возможно объясняется особенностями в строении эпителия этого отдела кишечника.

Полученные экспериментальные данные в целом значительно расширяют наши знания о фармакологии ряда современных мочегонных средств.

ВЫВОДЫ

1 Современные диуретические средства оказывают выраженное прямое влияние на проксимальный отдел толстого кишечника, изменяя транспортные характеристики этого отдела кишечника.

2 В проксимальном отделе толстого кишечника действие изученных диуретических препаратов (этакриновая кислота, диакарб, гидрохлортиазид) совпадает с их ренальными эффектами.

3 Эпителий проксимального отдела толстого кишечника имеет чувствительные к диуретикам механизмы транспорта жидкости и электролитов.

4. В дистальном отделе толстого кишечника изученные диуретические средства не проявляют свое, подобное почечному, действие и не вызывают схожих с ренальными изменений транспортных характеристик этого отдела кишечника.

5. Спиронолактон оказывает выраженное, не совпадающее с ренальным, влияние на транспорт жидкости и электролитов во всех отделах толстого кишечника.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Влияние некоторых «петлевых» диуретиков на транспортные характеристики слепой кишки крыс // Нефрология. -2001. - Том 5 № 3 - С. 90. (Соавторы Аладышев А В., Брюханов ВМ)

2. Влияние диуретиков на транспортные процессы в толстом кишечнике // Нефрология и диализ. - 2003. - Том 5, № 3. - С 242 (Соавтор Аладышев А.В)

3. Влияние этакриновой кислоты на транспорт воды и электролитов в толстом отделе кишечника // Молодежь - Барнаулу . Материалы научно-практической конференции - Барнаул, 2003 С 261-262

4. Влияние современных диуретиков на процессы всасывания воды в различных отделах толстого кишечника крыс // Актуальные проблемы фармакологии : Тезисы докладов научной конференции, посвященной 50-летаю АГМУ. - Барнаул, 2003 - С. 49

5. Изменение транспортных характеристик эпителия слепой и толстой кишки крыс на фоне действия ингибиторов карбоангидразы // Актуальные проблемы фармакологии Тезисы докладов научной конференции, посвященной 50-летию АГМУ. - Барнаул, 2003 - С. 50.

6 Транспорт воды и электролитов в слепой и толстой кишке крыс на фоне дейс твия петлевых диуретиков // Актуальные проблемы фармакологии • Тезисы докладов научной конференции, посвященной 50-летаю АГМУ. - Барнаул, 2003. - С. 51. (Соавторы Аладышев А В., Брюханов В.М.]

Подписано в печать 18.02 2005. Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Печать ризографическая. Гарнитура Тайме Нью Роман Усл. печ. л. 1,3-Тираж 100 экз. Заказ 205.

Отпечатано в типографии <'Принт-технология» 656038, Барнаул, ул Папанинцев, 126. Лицензия ПД №12-0162 от 04 01 2002

ü - 2 9 3 9

РНБ Русский фонд

2006-4 10156

Актуальность темы. Водно-солевой обмен организма представляет собой непрерывный процесс, который протекает практически во всех органах и тканях и осуществляется как на уровне отдельных клеток и даже субклеточных структур, так и на уровне всего организма. Через различные мембраны постоянно происходит обмен ионов в целях поддержания физиологического гомеостаза, что является совершенно необходимым условием нормальной жизнедеятельности организма. Наиболее интенсивно транспорт жидкости и ионов происходит в почках, где имеются специализированные структуры и в эпителии канальцев созданы мощные транспортные системы, обеспечивающие транспорт свыше 150 литров жидкости и растворенных в ней солей в сутки [26]. Вторым органом, где также происходит всасывание и выделение жидкости в больших объемах, является кишечник. Здесь также имеется сходный с почечным эпителий, обладающий соответствующими транспортными системами [66]. Как в почках, так и в кишечнике нарушения транспортных механизмов тотчас же проявляется определенными последствиями [83]. С другой стороны, при самых различных заболеваниях вторично могут нарушаться транспортные процессы, что может служить как диагностическими признаками, так и формировать клиническую картину той или иной нозологии.

Известно, что наиболее сильное фармакологическое действие на почки оказывают диуретики: этакриновая кислота, диакарб, гидрохлортиазид и спиронолактон [27, 30].

Ранее в нашей лаборатории было показано значительное влияние на транспортные процессы в тонком кишечнике этакриновой кислоты, фуросемида, диакарба и триамтерена [4, 55, 5].

Однако, несмотря на сходство структуры почечных канальцев и эпителия кишечника, действие диуретиков на транспорт воды и электролитов в толстом кишечнике изучено весьма слабо. В тоже время, это имеет практическую важность, учитывая, что диуретики относятся к широко применяемой группе фармакологических средств.

Диуретики обладают рядом эффектов, которые не зависят от их ренального действия, обусловленного снижением транспорта электролитов и воды в канальцах почек [38, 28, 29]. Детальное изучение действия диуретиков на канальцевый эпителий в почках выявило их уникальную способность блокировать трансмембранный перенос натрия, калия, кальция, хлора и других ионов. В тоже время хорошо известно, что именно мембранный перенос ионов является тем фундаментальным процессом, который не только регулирует деятельность отдельных клеток, но лежит в основе жизнедеятельности практически всех систем организма. С этих позиций было бы удивительно, если бы диуретические средства, в основе действия которых лежит интервенция в такой жизнеполагающий процесс, как трансмембранный перенос ионов, ограничивали свою фармакологическую активность исключительно почечным эпителием. Они должны оказывать существенное влияние на функционирование самых разных органов и систем, в том числе и толстый кишечник. Причем результаты этого воздействия могут иметь самый неожиданный, а порой -и непредсказуемый характер. Ранее в нашей лаборатории при изучении транспортных процессов в тонком кишечнике при действии диуретиков было показано, что фуросемид и этакриновая кислота в значительной степени изменяют процессы транспорта ионов и воды в проницаемом эпителии тонкого кишечника. Несмотря на то, что эти препараты относятся к одной фармакологической группе, так называемых «петлевых» диуретиков, вызываемые ими изменения в транспорте ионов и воды в различных участках тонкого кишечника не всегда были одинаковы [7].

Мочегонные средства, впервые предложенные для лечения отеков, постепенно получили более широкое применение в различных медицинских сферах. В настоящее время они занимают ведущее место в ряду гипотензивных препаратов [61, 84, 52, 273, 163], у них выявлена противоопухолевая активность [67], обнаружена способность тормозить воспалительную реакцию [33,34,35], большинство диуретиков модифицируют контрактильные реакции гладких мышц [17,23,24]. Вместе с тем, большинство мочегонных препаратов не лишено побочных эффектов, в основном, связанных с их способностью угнетать реабсорбцию ионов в почках и таким образом вызывать гипокалиемию, расстройства кислотно-щелочного равновесия. Среди побочных реакций при пероральном приеме нередко наблюдаются кишечные расстройства, проявляющиеся диареей [57, 165, 217], однако механизм возникновения этих реакций не подвергался изучению и остается неясным.

Учитывая широкое применение диуретиков в клинической практике, представляется важным исследовать не только основное их действие, но и механизм возникновения побочных реакций. Кроме того, с позиций физиологии интересно изучить влияние диуретиков на транспортные процессы в толстом кишечнике в сравнение с их известным ренальным действием.

Транспортная функция толстого кишечника человека исследована не достаточно. Изучение ее позволит лучше понять патогенез заболеваний толстого кишечника и, возможно найти более рациональные терапевтические подходы.

Цель исследования. Установить возможность прямого действия диуретиков на эпителий толстого кишечника и, таким образом, расширить фармакологическую характеристику современных мочегонных средств.

Основные задачи исследования. В соответствии с намеченной целью были поставлены следующие задачи:

1. Изучить характеристики транспорта жидкости и электролитов в различных отделах толстого кишечника крыс.

2. Изучить влияние петлевых диуретиков на транспорт жидкости и электролитов в изолированном толстом кишечнике на примере этакриновой кислоты

3. Изучить влияние ингибиторов карбоангидразы на транспорт жидкости и электролитов в изолированном толстом кишечнике на примере диакарба. > 4. Изучить влияние тиазидных диуретиков на транспорт жидкости и электролитов в изолированном толстом кишечнике на примере гидрохлортиазида.

5. Выявить возможную роль спиронолактона в изменении водно-электролитного транспорта в толстом кишечнике.

Научная новизна работы. Впервые установлено, что изученные нами диуретики влияют на транспорт жидкости и электролитов в толстом отделе кишечника крыс.

Впервые в данной работе проведено комплексное исследование современных диуретиков в отношении влияния на- транспортные характеристики толстого кишечника и выявлено прямое действие мочегонных препаратов на транспортирующий эпителий.

Наряду с этим установлено, что проксимальный и дистальный отделы толстого кишечника крыс по-разному реагируют на действие изученных диуретических препаратов.

Научная и практическая значимость работы. Важными являются полученные доказательства того, что проксимальный отдел толстого кишечника обладает чувствительными к диуретикам механизмами транспорта жидкости и электролитов. Наряду с этим, важно то, что диуретические средства способны изменять транспортные характеристики эпителия толстого кишечника для жидкости и электролитов. Полученные данные расширяют наши знания о внепочечном действии современных диуретических средств.

Расширена фармакологическая характеристика диуретиков и установлено их прямое действие на эпителий кишечника, что должно учитываться в практике применения этой* группы препаратов. Это обуславливает практическое значение работы, поскольку, с одной стороны открывается возможность прогнозирования возникновения побочных реакций со стороны толстого кишечника, вызванных применением мочегонных препаратов.

Общеизвестно, что в основе такого тяжелейшего заболевания, как муковисцидоз лежит генетически детерминированный дефект трансмембранного переноса ионов, главным образом в легких и кишечнике. Поэтому естественным вмешательством в патогенез этого заболевания выглядит воздействие на транспорт электролитов, в том числе в толстом кишечнике. С учетом того, что диуретики являются препаратами, в основе действия которых лежит влияние на мембранный транспорт в различных органах, можно предположить перспективность применения этих препаратов при различных нарушениях вышеупомянутых процессов. И, действительно, сегодня показана целесообразность применения некоторых диуретиков при легочной форме муковисцидоза [32]. Поэтому наш интерес к изучению действия диуретиков на транспортные процессы в толстом кишечнике был продиктован определенным практическим интересом, так как встречается и кишечная форма муковисцидоза.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Диуретические препараты влияют на транспорт жидкости и электролитов в толстом кишечнике.

2. Изменение результирующих мукозно-серозных потоков жидкости и электролитов является следствием прямого, а также опосредованного действия диуретиков на систему регуляции водно-электролитного транспорта в толстом кишечнике.

3. Действие диуретиков в проксимальном отделе толстого кишечника схоже с их известным действием в эпителии почечных канальцев.

4. При действии диуретиков в дистальном отделе толстого кишечника изменения транспорта жидкости и электролитов не совпадает с их известными эффектами в почечных канальцах.

Апробация материалов диссертации. Основные результаты диссертационных исследований докладывались и обсуждались на Всероссийском конгрессе «Нефрология и диализ сегодня» (Новосибирск, 2003), на научной конференции «Актуальные проблемы фармакологии», посвященной 50-летию Алтайского государственного медицинского университета (Барнаул, 2003), на научно-практической конференции «Молодежь-Барнаулу» (Барнаул, 2003).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены в учебный процесс в Алтайском государственном медицинском университете, Новосибирской государственной медицинской академии.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста, иллюстрирована 21 рисунком и 11 таблицами, состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, пяти глав, содержащих результаты собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Библиографический указатель содержит 300 источников, из них 84 отечественных и 216 иностранных авторов.

ВЫВОДЫ

Современные диуретические средства оказывают выраженное прямое влияние на проксимальный отдел толстого кишечника, изменяя транспортные характеристики этого отдела кишечника.

В проксимальном отделе толстого кишечника действие изученных диуретических препаратов (этакриновая кислота, диакарб, гидрохлортиазид) совпадает с их ренальными эффектами.

Эпителий проксимального отдела толстого кишечника имеет чувствительные к диуретикам механизмы транспорта жидкости и электролитов.

В дистальном отделе толстого кишечника изученные диуретические средства не проявляют свое, подобное почечному, действие и не вызывают схожих с ренальными изменений транспортных характеристик этого отдела кишечника.

Спиронолактон оказывает выраженное, не совпадающее с ренальным, влияние на транспорт жидкости и электролитов во всех отделах толстого кишечника.

108