Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Влияние эпителия на сократительную активность гладких мышц воздухоносных путей

РГ6 од

2 9 МПШСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ

И МЕДИЦИНСКОЙ ПРО?ЛЫП1ЛЕННОСТИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕДИЦШСКИП УНИВЕРСИТЕТ

сс рукописи

КУСКОВ ¡.йхаил Викторович

ВЛИЯНИЕ ЭПИТЕЛ1Ш НА СОКРАТИТЕЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ ГЛАДКИХ МЗД ВОЗДУХОНОСНЫХ ПУТЕЙ

14. 00. 17. - нормальная Физиология

Аотореферзт диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Томск - 1995

Работа выложена в Сибирском государственном медицинском университета МЗ и МП РФ (г. Тонек)

Научные руководители: члек-корреспондент АН ВШ.

доктор медицинских наук, профессор М.Б. Баскаков

кандидат медицинских наук, доцент Л.В. Капилевич

Официальные оппонента: доктор медицинских наук.

профессор С. А. Хорева

кандидат медицинских наук, доцент А.В. Ситакевский

Ведущая организация:

Институт физиологии СО РАМН (г. Новосибирск)

Защита состоится *___" __________ 199 г. в___часов

на заседании специализированног о совета Д.084.28.02 при Сибирском государственном медицинском университете ( 634050 г. Томск. Московский тракт, 2)

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке Сибирского государственного медицинского университета (г. Томск, проспект Ленина. 107)

Автореферат разослан "___*________________199 г.

Учения секретарь специализированного совета, доктор медицинских наук.

профессор Н. А. Браамикова

ОБЩАЯ ХАРШБРЙСТЙКА РАБОТЫ .

Актуальность отсблеш. В общей структуре заболеваемости населения развитых стран одно из ведущих пест принадлежит патологическим состояниям. связашкм с нарушением функции гладкокьплечккх образований ( С. 7.. Ядкут. С. А. Котапз. 1982; "е'."тг.ал Б.. 1937). Поэтов, изучение г.еханшмов регуляции электрических и ссхратитзльки'х сео^стз глалхнх ккэд внутренних органов. кровеносных и лтфатлчексих сосудов, выяснение механизмов развития заболеваний и разработка способов коррекции нару;::егай двигательной Функции гдадко.-аиечных органов язлязтся актуальными пробленап-! современней физиологии и медицины.

Значительная часть заболеваний легких. например бронхиальная астма, связаны с нарунеииеи регуглтсриых механизмов гдадко>.ъплзчнкх клеток стенки зоздухсносюк путей { О. Б. Темпер. 1987; Р. Earr.es. 1937 ). В связи с этим, названные проблемы имеззт немадсваетс-е значение и для системы дыхания.

Практически все исследования в зтой области были посвящены изучению механизмов регуляции сократительной к электрической активности ГПК при воздействии различных физиологически-активных соединений (3. Б. И. Ходороз и др.. 1976; И. Погодаез и др.. 1976. 197Э: 2. И. Скокк. Ф. Еуба. 1936 5. 3 клетках гладких кыл; кровеносны:-; сосудсв эти кехаказм! исследованы достаточно подробно ( М. Ф. ¡Дуба. Н. Г. Кочема-сова. 1938; А. ШпЬ Хиап е1 а1.. 1989 ). В н-знывей степей:! отражены в литературе вопросы регуляции сократительной я электрической активности ГКК трахеи и бронхов.

При активном изучении Физиологачемах особенностей гладкомьшечнкх структур организма различных экспериментальных животных, длительное врс-кя вне зоны внймакия исследователей оставалась роль эпителия воздухоносных путей в регуляции бронхиального тонуса. Лишь сравнительно недавно било установлено. что эпителиальные клетки способны вырабатывать группу веществ, оказывающих релакенрувщее влияние ка гладко-мшечные клетки бронхов ( J. С. 0ое1шап еь а1., 1990 : А. ЕЛскег е1 а!.. 1ЭЭ1; В. X. Хавинсон и др.. 1992 ). природа и

механизма действия эпителиальных релаксируицих факторов остаются не выясненными (Е. Bloomqulst. Р.. Кгеат, 1988; Jones G.. et al. 1988).

Практически кет данных о возрастных особенностях эпнте-лиально-гладкошиечных взаимодействий. Тогда, как изменение релаксирущего влияния эпителия в процессе старения мокет слусить благодатной почвой для развили бронхолегочных заболеваний (В. С. Волков и др.. 1985; Н. Nakagawa et al.. 1936; I. Taxayanagl et al.. 1991 ).

Весьма вероятно у^стие релаксирующих влияний эпителия в патогенезе бронхиальной астмы.

Назганкые проблем, имеющие ватное значение для понимания клеточных механизмов регуляции функции бронхов, а так ке создания теоретико-экспериментальной базы- для разработки- новых принципов коррекции патологических синдромов, связанных с наруоенке;^ функции гладкоиышечных образований, выдвигают данное направление, как одну нз насущных задач Физиологии и медицины.

Цель и задачи исследования.

В соответствии с вшеизлогенным. целью данного исследования являлось изучение участия эпителия в регуляции сократительной активности гладких мышц воздухоносных путей.

Достижение цели осуществлялось в процессе решения сле-дувщих задач:

1. Изучить влияние эпителия на сократительные реакции ГСК трахеи крыс, индуцированные различными воздействиями.

2. Изучить участие эпителия трахеи в реализации катехо-лалинэргического расслабления ГМК трахеи крыс.

3. Исследовать возрастные особенности эпителиально- гладкомышечнш взаимодействий трахеи крыс.

Научная новизна. Впервые доказана способность эпителия трахеи крыс модулировать сократительные реакции ГМК. От целостности эпителиального слоя может зависеть не только выраженность реакций, но и ее направленность.

Впервые изучен вклад эпителия и свойств кальциевых каналов сарколеммы в резистентности гладких мышц трахеи крыс к гкстанику.

Впервые доказано, что одной из причин сисгеиия чувствп-тельности бронхов к катехолаюшам является поврендение эпителия. ч

Впервые изучена возрастная динамика згштелкально-глад-комьшечных взаикоотносен'.а! в трахее гоне, '"¡сказано, что боз-растэт.'а изменения реактивности. трахеи озязаны :сак с корЗо-Фунииональной инволпцнеЯ эпителия. тгк а с пзненением способности ГЦ гладких кшгц к активации.

Научно-практическая значимость. Доказана ванная роль эгштелиально-гладкоккиечного взаимодейстаьл ь регуляции сократительной активности ГИК. "ногне ФАС. стимулируя сократительную активность гладких мышц, одновременно инициирует продукцию релакспрувщих факторов эпителием воздухоносных путей. Поэтому, влияние Эп?Ф необходг-ю учипеать при исследовании реашш ГМК ка воздействие различных £АС. После удаления эпителия мояот измениться не' только величина ответа, но и его направленность. Катехоламикы в присутствии эпителия оказывают значительно более выраженное релаксирущее действие. Удаление эпителия усиливает бронхоконстрикторное действие гистамина и холиномнметикоз.

Выявленные возрастные изменения в характере эпителиаль-но-гладкокышечных взаимодействий трахеи крыс позволят выдвинуть гипотезы, объясняющие некоторые особенности возрастной Физиологии человека, что козет быть использовано для разработки новых подходов к коррекции патологических состояний.

Полученные экспериментальные данные могут быть использованы для разработки средств и способов Фармакологической коррекции патологических состояний, связанных с нарушением функции исследуемых гладко!.;ызечных образований, а так ге слугить теоретико-экспериментальной базой для целенаправленного поиска новых- модуляторов передачи сигнала в Г!®. Основные полоаения работы включены в курс лекций по нормальной физиологии и биофизике для студентов медико-биологического и врачебных факультетов, читаемых в Сибирском государственно!: медицинском университете.

Апробация работы. Основные результата обсузшены на Съезде Всеросийского Физиологического Общества (Москва. 1993).

Всероссийской конференции "Молекулярные и клеточные основы кислотно-щелочного и температурного гомеостаза" (Сыктывкар. 1994). конференциях "Медико-биологические аспекты нейро-гу-моралкгаго гомеостаза" (Томск. 1994) и "Ритмы пищеварительной системы и гомеостаз". региональном совещании "Современные проблемы фтизиатрии и пульмонологии в Сибири (Томск. 1994). региональной конференции "Экология и здоровье детей" (Томск, 1994) и отраслевых совещаниях "Охрана здоровья работников нефтехимических производств" (Томск. 1993. 1994).

Опубликованы в материалах международного симпозиума "2-nd Internetional congres of patophyslology" (Kyoto. 1994: Japan).

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 117 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования . трех глав собственных результатов и их обсуждений." заключения и выводов. Данные проиллвстрированы с помощьв 29 рисункев и графиков. Библиографический указатель содержит 197 источников литературы. 41 из которых отечественных.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследования выполнены на 100 беспородных белых крысах иуиского пола, весом 150-300 г.

В серии опытов по изучению зависимости сократительной активности сегментов трахеи от возраста экспериментальных кивотных. использовались крысы трех возрастных групп. Первая группа - неполовозрелые крысы,(2-5 нед.). вторая группа -половозрелые крысы (10-12нед.) и третья возрастая группа -Еивотные. вышедшие из репродуктивного возраста (24-25 нед.).

Кивотных забивали методом декалитации. вскрывали грудную клетку п выделял! трахеи от гортани до бифугкацш. Отп-репарованный участок очищали от зшровой и соединительной ткани. Из грудного отдела трахеи приготовлялись кольцевые сегменты шириной 2-Зг.ш.

В работе были использованы механический и химический метода злигшкащш эпителиальных влияний на гладкие мышцы.

Эпителий удалялся путем вращения деревянного шпателя в просвете трахеи 1 минуту, либо интактнке сегмента трахеи в течение ю ¡ашуг инкубировали с ингибитором гуанилатциклазн -метшгеноеым синим (50 well).

Сохранность и полнота удаления эпителия контролировались гистологически. Сегменты фиксировались 10" раствором формалина. после чего заливались в парафин. Срезы окрашивались гематоксилином-эозиио:*. и лсследозалксь визуально. Результата гистологического исследования указывает на практически полнуп элиминация эпителиальных клеток трахеи после механической обработки.

Аналогичным образом изучались морфологические особенности эпителия трахеи крыс в разных возрастных группах.

Сократительная активность сегментов регистрировалась з регпме. близком к изометрическому при помощи механотроноз 615Х-2Б на четырёхканальпой • установке.

Прииготовленные для эксперимента кольцевые сегменты закрепляли в кювете с постоянно аэрируемым растЕором Кребса следующего состава (iiM): NaCl-120,4: КС1-5.9! СаС1г-2.8: MgCla-l.2; "HEPES" -10; глякоза-11.5; pH=7.35. Смена раствора осуществлялась за 5-10 секунд, каздне 15 минут, тестера-тура поддерживалась на уровне 37°с. Предварительное растяжение сегментов составляло 500 мг.

Для проверки тазнеспособностя и предсокрздеюи кольцевых сегментов использовали "гиперкалиевый" раствор Кребса следующего • состава (мМ): КС1-20-120: KaCl-100,4-37,7; СаС1г-0.<1; MgCl2-0.6; "HEPES"-10; пшкоза-11.5; рН-7.35.

Все растворы готовилюь на оснсве деионизирозанноП воды (удельное сопротивление ке менее 2-10 5 Ом-см) с использованием химически чистых солей.

Констрикторное действие ФАС оценивалось по изменению механического напрянения гладкомьшечных препаратов в мил-линьютонах (кН). дилятаторное - в % от величины предсокраще-ния. Результаты экспериментов обрабатывались методами вариационной статистики на компьютере IBM PS 486. по программе STAT GRAPHIC 3.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1.Модулнрув;цге влияние эпителия на сократительный реакции гладких кышц трахеи крыс

Влиятме эпителия на "гиперкалиевую" контрактуру трахеи крыс. "Гиперкалиевый" раствор Кребса, возраставшей концентрации (КС1-20-120 кМ), вызывал дозозависимое увеличение механического напряжения сегментов трахеи с интактным эпителием. Удаление эпителия механически и прединкубация интактных сегментов с матиленовым синим" (50 мкЮ. не влияли на сократительную активность сегментов трахеи (Рис. 1А) .

Величина максимального механического напряжения (Аза]!) и концентрация КС1 в "гиперкалиевом" растворе, вызывающая полукаксимальный сократительный эффект (ECS0). оставались неизменными во всех сериях экспериментов (Табл. 1 ).

"Пшзеркалиевый" раствор Кребса оказывает констрикторное влияние на гладкомышечкые клетки за счет смеиения мембранного потенциала в сторону деполяризации ( Б. И. Ходоров, 1976; .В. Й. Погодаев и др.. 1979 ). активации потенциалозависимых кальциевых каналов шшколеммы и увеличения концентрации ци-тозольиого кальция (И. Ф. Шуба. Н. Г. Кочемасова. 1988; Н. Ozaki. et al., 1990).

Проведенные эксперимента позволят- заключить. что эпителия ке влияет на сократительную активность сегментов трахеи крыс на фона "гиперкалиевой" контрактуры.

Влияние эпителия на холинэргические реакции трахеи крнс. Добавление в перфузнойкып раствор карОсхолпка (0.01-10 ик") вызывало дсзозависикое увеличение механического напряженна трахеи крыс. Удален;;? эпителия .механически« путем, либо инкубация интактных сегментов с метиленся.ич синим (50 ж!) не изиенекяли реактивность сегментов трахеи (Рис. 1Б). Величина Аим и ECS0 не изменились (Табл. п.

На мембране ГКК. воздухоносных путей представлены М-хс-лжореаепторы (П. Б. Сергеев^ Н. Л. Шккановский, 1987). Кар-бсходкн оказывает констрпкторное действие на сегменты трахеи

- э -

путем активации рецептор-упрааляемого входа кальция в клетку ( С. Lledtke, 19S9; С. Schranra et al., 1939). активации гидролиза мембранных фосфоинозитидов и ингнбировакня аденилат-циклазы (3. И. Крутецкая. 1992; Т. Ис Donald et al.. 1994).

Провеценные эксперименты указывает на отсутствие релак-сируящего влияния эпителия на тонус изолированнее сегаеятов трахеи крыс с otbrt на стимуляции их карбохолшюм.

Таблица 1

Величины максимальных ответов сегментов трахеи крыс на кояс-трикторные воздействия и концентрации, вызывасцие подукакси-мальный сократительный эффект.

М+ш. Р<0.05

1 i ■ " ■■ 1 хлорид калия i 1 " I карбохолш 1 • i

i " |АП„ (КН) 1 |ЕС50 (К.Ч) i i i 1 Anal (МН) |ЕС,о(ккМ)Г • ' t

i эпитэлий 1 1 54.4+3.1 1 47.2+2.0 1 1 1 I 92.5+4.3 | 0.8+0.2 |

1 сохранен 1 п-10 i 1 п-10 i I 1 i I

I эпителий 1 I 56.8+2,4 I 45.0+1.5 1 I 1 | 93,7+5.2 ! 1.0+0.3 |

1 удален 1 П-5 t 1 П-8 . 1 1 • t !

1 интакткые 1 1 ■ 1 i 1 1 1

I сегменты- 1 57.2+2.0 I 44.0+3.0 1100.0+6.0 J 0.6+0.3 |

I с .метиле- 1 1 1 i

I новым си- 1 п=8 \ П-8 1 |

1 ним i 1 t 1 ! t , _ j— , ,,. t

Влияние кальаиегого ионофора А23187 ~и шптюпруссида натрия на механич"' ское напряжение сегментов трахеи крыс. Имеются, сведения. что кальциевый ионофор в микронолярноЯ концентрации способен стимулировать выработку релаксирузотх Факторов.

На фоне "пшеркал-евой" контрактуры (40 нМ) или пред-сокращения карбохолннон (1 мкМ) ионофор А23187 ( 0.5 нкК>

вызывал снижение механического напряжения интактных сегментов трахеи соответственно ка 50.8+2.2% (п-13) и на 16.2+2.1% (п=13) от уровня предс-окразцения. У деэпителизированных сегментов трахеи добавление А23167 не ' вызывало существенного изменения механического напряжения.

йнтактные сегмента трахеи, прединкубированные с метилг-новым синим такие не отвечали изменением сократительной активности на введение кальциевого ионофора.

Кальциевый ионодор в микромолярной концентрации преимущественно влияет на клетки эпителия, увеличивая концентрация Саг* в цитозоле (НеаэНр К.. е1 а1. 1987; Е^е1тап 0., et а1. 19891 . в литературе к.чеэтся сведения о зависимости ре-лаксирующего влияния эпителия от уровня цитозольного кальция ( Й1се К.. е1 а1. 1990 ). Очевидно, расслабление кольцевых сегментов трахеи крыс с интактным эпителием, вызванное кальциевым ионофсром. обусловлено увеличением релаксирувцего влияния эпителия на ГМК .

Этот вывод в совокупности,с данными предыдущих исследований позволяет заключить, что "базальное" релаксирующее влияние эпителия трахеи крыс отсутствует и не стимулируется "гиперкалиевой" контрактурой или карбохолинои.

В экспериментах"с кальциевым ионофором остался не выясненным вопрос, на уровне эпителиальных или гладкомышечных клеток оказывает влияние ингибитор гуанилатциклазы. Для изучения действия иетиленовсго синего на ГМК была проведена серия экспериментов на 'деэпятелизированнкх сегментах трахеи.

Сегкенты трахеи, предсокращенные "гиперкалиевым" раст-Еорс:! Кребса ЧКС1 - 40 мМ) или карбахолином (1 икЫ) отвечали ка Еведекз'.е НП-Ка (1 ккЮ. ст5!мулятора гуанилатциклазы. сни-ееииеи сократительной активности. " которая практически исчезала . на Соне предварительной инкубации сегментов трахеи с 5.:ЗТИЛ2Н0БЫИ синим (5.0 мкМ} .

Эти результаты указывают на то. что метиленовый синий ш-:гибирует релакскруюдее влияние эпителия на тонус ГНК в основной за счет снижения чувствительности гуанилатциклазы гяадг.их ньезц к ее активаторам. Очевидно, релаксирующее влия-нке эпителия практичеаш полностьв опосредовано активацией

ркс.1.

Зависимость яахаякчесг.ого сегизтгоэ трахея г.р^г

откокк-ктрагос! хлоркдя г.плхп (А), лггЗя ка^бзхасхка (3) а ожваяи! растворе, в прксутстатда зггггаяк.-: {!}, посла его ке х акяч г с ко г о удоггшгл (2) ::а фопе крадгшг.уЗ аяя:1 сакаг-товс игткдгиоккм скяхн (3).

г

50 ■•

%

-1дГС1Я -(-

40

20

КС!

8 7 4 _ _ Рис?.2 Д

Зависимость кехак^иского кааряжения •¡егкептов трахея крыс ва фоне "гиперпалкавои'* коптраглуры (40 нН)отпоаясн-трашп« гкстамин,», о присутствии эпителия (1) к после его Нехашсчеслого Залепил (2) . Величина механического напрдая-кия о * от акпл«туды сскращгккя, сбываемого гиперкалкевым растворен Кребса.

40 60

»0 КЗ

20 V-.zc.ztEi

Завкскяеста амалитука г;сстагют эр.1'кчесг.оросскрапавкя сггкгвтоз трахеи г.рис от конпеатрелни хлорка« валяя пграстзоре (20-30 мН) . Концентрации гистегссга: (1)-ЮиН; (2) -0,1 ндЛ; (3) -1 нгСИ < 4) -1Э кяЯ. Ве.чхг-шма механического ца&ряазг-Ш1я п * от амплитуды сокрасксия, сазыгаеяого г.-шерг.алнеш« растго-рсм Кребса.

гуанилатциклазы ГИК.

Гнстаминэргическке реакции изолированных сегментов трахеи крыс и роль эпителия в их реализации. Гистамин возрастающей концентрации (0,01-10 мкМ) не вызывал изменения сократительной активности сегментов трахеи крыс, не зависимо от наличия эпителия. На эту se особенность гладких мышц трахеи крыс указывают П. В. Сергеев и Н. Л. Шимановский (1987), отмечая при этом, что на мембране гистаииновые рецепторы представлены в достаточном количестве.

По данным литературч, эффекты активации гистаминовых рецепторов обусловлены открытием рецептор-управляемых кальциевых к.лалов (Dlnh Xuan A.. et al. 1989; Kumlln M., Da,ilen S.- E. 1989) и стимуляцией гистамином внутриклеточных сигнальных систем (Grandordy В.. Barnes Р.. 1987; Chllvers- Е., et al. 1989: Котова С. Я. 1992 ). В ГИК воздухоносных путей преобладает первый из названных механизмов (Mong S.. Miller J.. Wu H. - L.. et al. 1S88).

Имеются указания, что свойства рецептор-управляемых кальциевых каналов гладких шшц могут зависеть от величины .мембранного потенциала, поэтому в наших экспериментах изучалось влияние деполяризации мембраны ГМК на реактивность изолированных сегментов трахеи крыс к гистакину (De Jongste J.. 1987; Lavis P . 1990).

Деэпителизированные сегменты трахеи. предсокрашенны-,-"гиперкалиевым" раствором КреСса (40 мМ). отвечали на гнете-мин. возраставшей концентрации (0.01-10 мкМ). дозозависимых увеличением сократительной активности (Рис.2А).

Отсюда следует. что частичная деполяризация мембраны ГШ модулирует гистаминэргические реакции воздухоносных путей.

По мере увеличения концентрации КС1 (20-80 мю в растворе Кребса наблюдается уменьшение констрикторнсго действия гистамина. -Эта зависимость прослегивается при всех концентрациях гистамина CPîîc. 2Б). но особенно четко, при максимальной (10 мкМ).

Полученная зависимость имеет двухфазный характер . При концентрашшх КС1 в "гиперкалиевок" растворе Кребса от 20 до

40 мМ амплитуда гистаминэргическиу сокращений держалась на постоянном уровне, а при концентрациях от 60 до 80 мМ - снижалась.

Имеются данные, что в диапазоне концентраций хлорида калия 20 - 80 мМ наблюдается близкая к линейной зависимость мембранного потенциала от концентрации КС1 во внеклеточном растворе ( I. Hlsado et al.. 1990; S. Hoffstein et al., 1990).

Очевидно, вблизи потенциала покоя реакции на воздействие гистамина зависят от степени деполяризации мембраны. При дальнейшем смещении мембранного потенциала развивается сокращение ГНК. которое снижает относительную величину ответов на гистамин (P. Lavis et al.. 1990; D. Hay. 1986). С этим связано появление второй Фазы на кривой зависимости "доза-эффект".

Участие эпителия в реализации гистаминэргических реакций трахеи крыс исследовали- на деполяризованных "гиперкалиевым" раствором сегментах (KCÎ » 40 кМ).

Гистамин возрастающей концентрации (0.01-10 мкМ) вызывал дозозаЕисимое увеличение механического напряжения сегментов трахеи с интактным эпителием. Удаление эпителия увеличивало чувствительность сегментов трахеи к гистамину (Рис.2А). Это сопровождалось увеличением величины Amax и уменьиением ЕС50 (Табл.2) .

Таблица 2

Величины максимальных констрикторных ответов сегментов трахеи крыс на гистамин и концентрации, вызывающие полумаксимальный эффект.

М+т, Р<0,05

I-1-1-~~i-1-1---1

1 iАа1Х (зе)|ЕС5о (мкм) i |Аваж (35)|ЕС50 (икм) i

|-j-1-)-j-1-1

|эпитэлий 154.4+3.11 47.2+2.0 |эпителий)56,8+2.41 45.0+1,5 | (сохранен! n-10 | I удален I п«8 Г !

I_1_I_1_!_,_I_I

Полученные данные свидетельствуют о наличии стимулируемого гистамкном релаксирующего влияния опиталня на сократительную активность изолированных сегментов трахеи крыс.

Подводя итог, следует отметить, что имеется по крайней мере два механизма резистентности трахеи крыс к гистанину. Во-первых, она связана с зависимостью рецептор-оперируемого входа кальция от величины мембранного потенциала ПК. Во-вторых, сказывается модулирующее влияние трахеального эпителия.

2. Участие эпителия в адрензргическом расслаблении гладких мышц воздухоносных путей

Роль эпителия в реализации релакскруюиего влияния адреналина на изолированные сегмента трахеи крыс. На фоне "гиперкалиевой" конграктуры (40 мМ) адреналин-(0.01-10 мкМ) вызывал дозозависимое уменьшение сократительной активности кн-тактных сегментов трахеи (Рис.ЗА). Механическое удаление эпителия не изменило чувствительности трахеи крыс к адреналину. Величины максимальной релаксации и ECS0 не изменились (Табл.3).

На фоне предсокрадения интактных сегментов трахеи кар-бохолином (1 мкМ), адреналин (0.01-10 мкИ) вызывал дозозависимое уменьшение их сократительной активности, которое существенно уменьшалось после механического удаления эпителия (Рис.ЗБ). Это сопровождалось уменьшением величины максимальной релаксации и увеличении ЕС50 (Табл.3).

Как видно из результатов, бронходилятирувщс-е действие адреналина, бывшее эпителий-независимым на Фоне "гиперкалиевой" контрактуры, приобретает эпитёлий-зависимый характер на Фоне предсокрзщения сегментов трахеи карбохолином.

На Фоне "гиперкалиевой" контрактуры адреналин оказывает релаксирующее влияние на ГМК посредством стимуляции ß-адре-норецепторов сарколеммы и активации АЦ через Gs-белок. Наработанный цАИФ активирует протеинкиназу-А, что ьедет к расслаблений ГМК ( Сергеев П. В.. ШимановскиЙ Н. Л. 1S87: Теп-пормен Us.. Теппермен X. 1989; Jones С.. 1909; ф. Хухо.. 1990; Крутецкая 3. И.. 1992: Zhou H.- L.. 1992 ) . В этом

случае эпителий-зависимый путь релаксирующего влияния адреналина является факультативным. Поэтому, после удаления эпителия чувствительность сегментов трахеи к адреналину практически не изменилась.

На Фоне предсокращения сегментов трахеи карбохолином, основной путь релаксирующего действия адреналина ослошен опосредованным через Gj-белок отрицательны»! влиянием на активность аденилатциклазы (Frossard N.. Muller F. 1990). В этих условиях релаксирующее влияние эпителия практически полностью становится эпителий-зависимым.

Для выяснения участия отдельных классов адренорецепто-ров в реализации эпителий-опосредованного релаксирующего действия адреналина были проведены эксперимента с изопроте-ренолом и фенилэфринсм.

Роль эпителия в реализации релаксирующего влияния фени-лэфряна на изолированные сегменты трахеи крыс. На фоне "гиперкалиевой" контрактуры ( KCl - 40 мН) увеличение концентрации изопротеренола (а-адреномиметика) (0,01-10 мкМ) вызывал дозсзависимое уменьшение механического напряжения сегментов трахеч с интактаым эпителием. Удаление эпителия не повлекло за собой существенного изменения чувствительности трахеи к этому ФАС . Величины кинетических характеристик практически не изменились (Табл.3).

На Фене предсокращения интактных сегментов карбохолином. (1 мкМ). изопротеренол (0.01-10 мкМ) вызывал небольшую дозо -зависимую релаксацию, а удаление эпителия повлекло за собсй незначительное снижение чувствительности трахеи крыс . Величины кинетических характеристик практически не изменились (Табл.3). .

йз результатов данного исследования видно, что на фоне "гиперкалиевой" контрактуры и карбохолина релаксирующее влияние изопротеренола не зависит от наличия эпителия к реализуется на уроЕне ГМК посредством стимуляции ß-адренорецепто-ров сарколеммы.

Таблица 3

Величины максимальных ответов сегментов трахеи крыс на воздействие адреналином (А), изопротеренолом (Б) и фенилэф-ирином (В), и концентрации, вызывающие полумаксимальный эффект. М+ш, Р<0,05

......— ...... | хлорид калия ■ - ........ . ■ 1 карбохолин 1

1Т«ах (*> | . |ЕС5о (мкМ) Tjaas 1 » IECso(mkM)1

1 А эпитэлий сохранен | 63,0+8,0 1 п«6 1 6.8+0.6 66. 6+6. 0 П"6 1 6,6+0.2 I

эпителий удален 1 55,0+6,0 | 11-6 1 6.6+0.4 28.0+9,0 п-6 1 7,0+0.3 I

1 Б эпитэлий сохранен 1 87.0+8,7 1 п-6 I 0,5+0,15 13.0+4.5 п=6 1 2.0+1,0 |

эпителий удален 1 80.0+6.5 1 п=6 1 0.5+0,2 8,7+4,0 п-6 1 4,0+2.0 |

1 в * эпитэлий сохранен 1 27.2+8.0 I п-8 1 0.3+0.2 17,4+4.0 п-8 1 0.3+0.151

эпителий удален 1 8.7+2.0 1 п-8 i 0,8+0.2 1_______ .... 6.5+2.0 п=8 • 1 0.8+0,151 1 1

Роль эпителия в реализации влияния фенилэфрина на изолированные сегменты трахеи крыс. На фоне "гиперкалиевой" контрактуры (КС1 - 40 мМ). фенилэфрин (а-адреномиметик) (0.01-ю мкМ) вызывал дозозависимое уменьшение сократитель-нсй актг.вности изолированных сегментов трахеи с интактным эпителием. После удаления эпителия чувствительность сегментов трахеи к фенилэфрину заметно снижалась. Величина максимальной релаксации уменьшилась, а величина ЕС50 - увеличилась (Табл.3).

V.

1С0-

50

а

Г 1%

1СО

50

-1д[С]

, -1д[С]

в

5

Ркс.З.

Зависимость кехгшического напрязгкня сегментов трохеи г.ркс с яятактаси эпителием (1) и послг его нехатачесяого уволеяияотконяентраиии адреналина(2), па фоня предсохра-кгння гклерквяясгкм растпорсм Кребса [40 кЯ) (А), либо кар-бохолжвон (1 ккЛ) (Б) .

Нехамичвслос вапряггвяе з % от аняяитуян преясокрапепяя.

30

60

%

зоврастгез

(КОЛ) ■

2-4

10-12

22-24

Величети раселсбленяя сетаентоз трахеи крыс пря воздекстзкя одре-ваяяаа (1кжЯ) на фоке предсопресгкяа г.ьрбохолккси (1мкЙ)в присут-стзии гтгтедия(а) и послг его кехагжчесяого улглекия (б). Влияние гаггропруссква аатрия (1кхИ) на мехаиичес^ое вапрязгяне пезплтеялзкроваетих сегкевтов трахеи ярнс трех оэзрйстннх групп аа фове "гиперкалкевоа'* аозтраэтурн (в).

Иехадохческое валряиЕКяе п Ч от еашлктпргдсодреыт^нкя.

На Фоке предсокращения интактных сегментов карбохолином (1 мкЮ, фенилэфрин вызывал их дозозависимув релаксацив. Удаление эпителия повлекло за собой сйинение чувствительности сегментов трахеи к фенилэфрину. Величина максимальной релаксации уменьшилась, а ЕС50 - увеличилась (Табл.3).

Эта результаты указывают на зависимость релаксирующего влияния фенилэфрина от сохранности эпителия.

Имеются сведения о наличии адрднорецепторов а-субтипа на поверхности эпителиальных клеток воздухоносных путей (Johnson R.. et al. 1976). Большинство авторов связывают действие названного • класса рецепторов с мобилизацией Саг*(Скокк В. И.. 1986;. Сергеев П. В., 1987; Хухо Фердинанд. 1990: Крутецкая 3. И.. 1992). поэтому можно предположить, что эпителий-зависимое релаксирующее действие фенилэфрина обусловлено стимуляцией км выработки эпителиальных релакси-руицих факторов.

3. Возрастные особенности эпителиально-гладкомышечных взаимодействий Чувствительность трахея крыс различных возрастных групп к адреналину. Для изучения данного вопроса использовались подопытные животные трех возрастных групп. Релаксирующее влияние адреналина (1 мкШ исследовалось на фоне предсокращения сегментов карбохолином ( 1 мкМ).

В первой, во второй и в третьей возрастных группах адреналин вызывал уменьшение механического напряжения интакт-ных сегментов трахеи соответственно до 24.0+3.435. 66.0+6% и 17.8+_1.855 от уровня предсокращения сегментов (Рис. 4а ). После удаления эпителия механическим путем, в первой, во второй и в третьей возрастных группах уменьшение механического напряжения в ответ на воздействие адреналина составило соответственно 12.7+2.6%. 28.0+9% и 11.5+3.5% от уровня предсокращения (Рис.46 ).

Полученные результаты свидетельствуют, что эпителий-зависимая релаксация ГМК на введение адреналина наиболее выражена в зрелом возрасте и выявляется в меньшей степени в молодом и старом.

В литературе имеются данные о зависимости от возраста организма морфологических особенностей эпителия и чувствительности аденилатциклазы и гуанилатциклазы к стимулирующим воздействиям. В свете имеющихся сообщений, результаты настоящего исследования можно объяснить либо возрастными изменения™ релаксирующего влияния эпителия, либо изменением чувствительности гладко-мышечных клеток к релаксирующим факторам.

Возрастные особенности чувствительности гладких мышц трахеи крыс к нитропруссиду натрия. Релаксирующее влияние нитропруссида натрия, активатора гуанилатциклазы (1 мкМ), исследовалось на сегментах трахеи с удаленным эпителием на фоне "гиперкалиевой" контрактуры ( КС1 - 40 кМ).

Известно, что амплитуда "гиперкалиевой" контрактуры мало зависит от возрастных особенностей ГМК (Погодаев В. И.. Тимин Е. Н. и Ходоров Б. И. 1979; Nakagawa II.. Oka И.. Klmu-га A., et al. 1986), поэтому мы использовали ее для оценки изменений величины релаксирующего влияния нитропруссида натрия с возрастом. Сегменты трахеи крыс первой, второй и третьей возрастных групп отвечали на введение HIl-Ка уменьшением механического напряжения (Рис.4з ). величина которого равнялась соответственно 26.6+3.3%. 50+2% и 36.7+2.4% от уровня предеокращения.

Из результатов данного исследования видно, что у крыс-первой возрастной группы способность гуанилатциклазы к активации нитросоединениями существенно ниже, чем у крыс второй возрастной группы. У яивотных третьей возрастной группы активность ГЦ также оказалась несколько стжена, но в меньшей степени. Очевидно, что и гладкие мышцы принимают участие в реализации изменений эпителиально-гладкомышечных взаимоотношений с возрастом.

Морфологическая характеристика возрастных изменений эпителия трахеи крыс. По данным микроскопическогр' исследования окрашенных гематоксилином-зозином поперечных срезов трахеи можно заключить, что в процессе старения происходят мор-

фологические изменения трахеи крыс, включающие в себя уменьшение высоты зпителиоцитов. увеличение числа бокаловидных клеток. . огрубление.подслизистой оболочки. Б эпителии уменьшается содержание его основного компонента - цилиндрических клеток, с которыми связывают продукцию релаксируювдх факторов. Если у крыс второй возрастной группы эти изменения, не носят деструктивного характера, то в третьей возрастной группе деструкция эпителия не может не сопровокдаться нарушением его функциональной активности.

Сопоставление и анализ вышеприведенных фактов позволяет заключить, что отсутствие значимого модулирующего влияния эпителия на тонус трахеи животных первой возрастной группы обусловлено низкой чувствительностью ГМК к релаксирукцему влиянию функционально-способного эпителия.

У крыс второй возрастной группы существенное увеличение эпителий-опосредованного релаксирующего влияния адреналина обусловлено с одной стороны, нормальным функциональным состоянием эпителия, а с другой стороны, увеличением чувствительности ГМК к его релаксирующим влияниям.

Снижение адреноиндуцированной эпителий-опосредованной релаксации у животных третьей возрастной группы обусловлено в большей степени структурно-Функциональной инволюцией эпителия. нежели снижением чувствительности ГМК трахеи крыс к релаксирующим факторам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В трахее крыс отсутствует'фоновое" релаксирувдее влияние эпителия, так как механический и химический методы элиминации эпителиальных влияний на гладкие мышцы не изменяли чувствительность трахеи к "гиперкалиевому" раствору Кребса и карбохолину. В то время, как кальциевого ионоФ'ора А23187. гистамин и катехоламины стимулировали релаксирующее влияние на ГМК.

Резистентность трахеи крыс к гистамину связана с зависимостью рецептср-оперируемого входа кальция от величины мембранного потенциала гладких мыш и с релаксирующим влия-

нием эпителия.

Влияние адреналина на изолирование сегменты трахеи крыс является эпителий-независимым, когда реализуется на фоне "гиперкалиевой" контрактуры и приобретает выраженную зависимость от эпителия на фоне предсокращения сегментов карбохолином. Механизм такой неоднозначной зависимости связан с особенностями действия карбохолина на аденилатциклазу гладких мышц. Релаксирувщее влияние эпителия стимулируется а-ад-реномиметиками.

Рель эпителиально-гладкомышечных взаимоотношений в реализации релаксирующего влияния адреналина в наибольшей степени выражена у крыс половозрелого возраста. Возрастные особенности связаны с морфофункциональными изменениями эпителия и гладко-мышечных клеток.

Подводя итог, нельзя не отметить возможность участия эпителиально-гладкомышечных взаимоотношений в патологических реакциях системы дыхания.

ВЫВОДЫ ■

1. Эпителий трахеи крыс не влияет на исходное механическое напряжение гладких мышц,' но модулирует величину сократительных ответов на различные воздействия.

2. Резистентность гладких мышц трахеи крыс к гистамину обусловлена релаксирующим влиянием эпителия на ГМК и зависи-. мостыэ рецептор-оперируемого входа кальция от величины мембранного потенциала.

3. Эпителий трахеи крыс принимает участие в реализации расслабления гладких мышц, вызываемом катехоламинами. Релак-сирующее влияние эпителия стимулируется а-адреномиметиком. фенилэфрином и не стимулируется (5-адренокиметиком, изопроте-ренолом.

4. Релаксирующее влияние респираторного эпителия наиболее выражено у животных репродуктивного возраста. Возрасгные особенности связаны как с изменением чувствительности гуани-лагциклазы гладких мышц к активаторам, так.и с морфофункцио-нальней инволюцией эпителия.

- 22 -СПИСОК

работ, опубликованных по теме диссертации

1. Л.В.Капилевич. М.Б.Баскаков, К.Б.Кусков, Ы.А.Медведев. И.В.Ковалев, Е.Ю.Петров. И.В.Петрова. Исследование роли эпителия в регуляции сократительной активности гладких шиц воздухоносных путей/ Успехи физиологических наук.- т.25.- Н 1.-1994.

2. Л.В.Капилевич, М.Б.Баскаков, М.А.Медведев. М.В.Кус-, ков. И.В.Ковалев, Е.Ю.Петров, И.В.Петрова.Исследование роли

эпителия в регуляции сократительной активности гладких мышц воздухоносных путей/Труды Всеросийского съезда физиологического общества Москва, 1994.,

3. Л.В.Капилевич. М.Б.Баскаков. М.А.Медведев. М.В.Кусков. И.В.Ковалев. Е.Ю.Петров. Эпителий-зависимая регуляция тонуса бронхов/Молекулярные и клеточные осноеы кислотно-щелочного и темпиратурного гомеостаза.- Сыктывкар,- 1994.

4. Л.В.Капилевич, М.Б.Баскаков. М.В.Кусков. И.В.Ковалев. Е.Ю.Петров. М.А.Медведев. Эпителий бронхов участвует в адренергических реакциях гладких мышц/ Экология и здоровье детей,- Томск,- 19Э4.

5. Л.В.Капилевич, М.В.Кусков, Е.В.Петров. В.С.Тимофеев, М.Б.Баскаков. И.В.Ковалев. М.А.Медведев. Эпителий способен опосредовать бронхорасширяющее действие адреномиметиков/ Проблеммы к перспективы развития ТНХК.- Томск.- 1994.

6. Л.В.Капилевич, М.В.Кусков. И.В.Ковалев. М.Б.Баскаков. М.А.Медведев, Е.Ю.Петров, В.Ю.Тимофеев. Модулирующий эффект эпителия в сократительных реакциях гладких мышц воздухоносных путей/ Медико-биологические аспекты нейрогумо-ральной регуляции.- Томск.- 1994.

7.. Л.В.Капилевич. М.В.Кусков. И.В.Ковалев. М.Б.Баскаков. Е.Ю.Петров. В.Ю.Тимофеев. Эпителий-зависимые механизмы бронхорасширявщего действия адреналина/ / Современные проблемны Фтизиатрии и пульмонологии в Сибири. - Томск.-1994.

8. Л.В.Капилевич. М.В.Кусков. И.В.КоЕалев. М.Б.Баскаков. Е.Ю.Петров. В.Ю.Тимофеев. Исследования эпителий-зависимой регуляции сократительной активности гладких мьшд возду-

сных путей / Современные проблеммы фтизиатрии и пульмо-гии в Сибири. - Томск.-1994.

9. М. В. Кусков. Л. В.Капилевич. И. Б. Баскаков, И. В.Кова-Исследование механизмов резистентности трахеи крысы к

амину/ Биоритм пицевари'тельной системы и гомеостаз.-к.- 1994.

10. М.В.Кусков. Я.Д.Афиногенова. Влияние эпителия на тагландин Е2-индуцирован ное расслабление гладких мыяц ей / Молодые ученые теории и практике медицины. -

к. - 1994.

11. Н.В.Кусков, А.В.Потапов. Я.Д.Афиногенова. Участие елия в адренергаческой регуляции тонуса гладких мышц ей. / Молодые ученые теории и практике медицины.-к.- 19Э4.

12. М. В. Кусков. Л.В.Капилевич. Механизмы влияния основ-медиатора бронхоспазма при борнхиальной астме у челове-

Клиничес1сая иммунология и аллергология. - Томск. - 1995.

Заказ № 204. Тираж 100. ТАСУР К Томск