CC BY
26
ОСОБЕННОСТИ АФФЕРЕНТНОЙ И МИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ОТДЕЛОВ ЖЕЛУДКА И ДВЕНАДЦАТИПЕРСТНОЙ КИШКИ В ОСТРОМ ПЕРИОДЕ ИХ ПОВРЕЖДЕНИЯ
O.A. ШЕВЕЛЕВ, Д.П. БИЛИБИН, H.A. ХОДОРОВИЧ
Кафедра патологической физиологии РУДН, Москва. 117198, ул. Миклухо-Маклая, д. 8.
Медицинский факультет И.Л. ПРИВАЛОВА
Кафедра нормальной физиологии Курского государственного медицинского университета, Курск
В острых экспериментах на кошках показаны особенности ограничения афферентных реакций тела желудка. пилорического отдела и луковицы двенадцатиперстной кишки в начальный период острого повреждения отделов гастродуоденального комплекса (ГДК). В этот же период было выявлено развитие процессов десинхронизации и нарушения корреляционных взаимосвязей амплитудных характеристик миоэлектрической активности компонентов ГДК. Указанные эффекты оказывались наиболее выраженными при повреждении пилорического отдела желудка по сравнению с альтерацией тела желудка или луковицы двенадцатиперстной кишки, приводили к устойчивым изменениям интегрального состояния афферентной активности органов, проявляясь в развитии усиления автономности висцеральной регуляции, формировании процессов ограничения ннутриорганных взаимосвязей. Нарастание функциональной гетерогенности ГДК в остром периоде альтерации его отделов может явиться важным звеном формирования защитных и патогенетических интраорган-ных реакций.
Отделы гастродуоденального комплекса (ГДК), как известно, являются мишенью эффектов системных реакций срочной адаптации при некоторых экстремальных состояниях. Ранее нашими работами было показано, что в остром периоде повреждения сердца и органов ГДК развивается реакция «частичной и обратимой деафферентации», проявляющаяся в ограничении вызванной афферентации от органов и их отделов [2,6]. Было показано, что данная реакция связана не столько с центральной регуляцией потоков возбуждения, сколько с интраорганными процессами, которые вполне правомочно отнести к реакциям срочной адаптации органов и систем к действию повреждающих факторов как по достигаемому биологическому результату (предупреждение участия поврежденного органа или его отделов в генерализованных реакциях возбуждения), так и по механизмам реализации (активация основных стресс-лимитирующих систем - опиоидной и ГАМК). Временное афферентное «молчание» поврежденного органа (или его отделов), является следствием (преимущественно) повышения порогов интероцепции и свидетельствует, по-видимому, о консолидации процессов торможения на уровне интраорган-ной нервной системы, стабилизируя системы регуляции. В то же время истощение механизмов регуляции приводит к нарастанию функциональной гетерогенности в характере афферентного реагирования повреждённых органов, что в целом свойственно развитию нарушений регуляции в органах и системах при их патологии [5]. Учитывая, что ГДК представляет собой высокоорганизованную систему, тесно взаимосвязанных и в то же время значимо отличающихся по структуре, функции и особенностям регуляции отделов, процессы изменений функциональной гетерогенности, усиление или ослабление их взаимосвязей, возникающие в остром периоде повреждения, могут оказывать принципиальное влияние на характер развития реакций срочной адаптации органов. В этой связи представлялось важным, наряду с изучением особенностей афферентных реакций, исследовать интегральные характеристики гастродуоденального ответа на острое повреждение. В наших исследованиях, в частности было показано, что регистрация миоэлектрической активности отделов ГДК позволяет оценить особенности их взаимосвязей, как при функциональных нагрузках, так и при моделировании патологических процессов [1].
Цель работы - исследовать особенности формирования функциональной гетерогенности ГДК на основании выделения основных характеристик афферентных и миоэлек-трических реакций его отделов в остром периоде их повреждения (с учетом локализации повреждения).
Исследования проводились в 2 сериях острых экспериментов на беспородных взрослых кошках массой от 2 до 3 кг. Животных наркотизировали внутрибрюшинным введением раствора альфа-глюкохлоралозы (50-70 мг/кг), далее внутримышечно вводили миорелаксин (3-5 мг/кг), накладывали трахеостому и проводили управляемое дыхание в течение всего эксперимента. Для оценки особенностей афферентных реакций использовали метод регистрации вызванных потенциалов (ВП) при дискретных электрораздражениях участков поверхности тела желудка (ТЖ), пилорического отдела желудка (ПО) и луковицы двенадцатиперстной кишки (ЛДК). Регистрацию ВП проводили в коре больших полушарий (КБП) в фокусах максимальной активности отделов желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки, которые были выявлены с использованием метода детализированной кортикографии [1], а также в медиальном центре таламуса (МЦТ) с использованием стереотаксической техники. Структуры ГДК раздражали прямоугольными импульсами тока (длительность импульсов 0,3 мс, амплитуда - 6-12 мА, частота
0,1 Гц)с помощью стимулятора, совмещенного с установкой “Multibasis” (ОТЕ - Bio-medica, Италия), обеспечивающей усиление и регистрацию ВП в режиме когерентного накопления при 10-15 предъявлениях сигнала. Анализу подвергали изменения суммарной амплитуды начальных фаз ВП.
Для оценки миоэлектрической активности (МЭА) компонентов ГДК использовали классическую методику электрогастрографии. Регистрация МЭА производилась с гладкомышечной стенки кардиального отдела желудка (КО), ТЖ и ПО, а также ЛДК. В качестве многоканального регистратора использовали восьмиканальный электроэнцефалограф «Биоскрипт -1» (BST - 1) с дополнительно встроенными низкочастотными фильтрами [4].
О функциональном состоянии и взаимоотношениях исследуемых отделов желудочно-кишечного тракта судили по амплитудно-частотным параметрам и показателям корреляционного анализа их миоэлектрической активности. ***
Острое повреждение отделов ГДК моделировали путём субсерозного введения 10% раствора нейтрального формалина (0,1-0,2 мл) соответственно в ТЖ, КО, ПО и ЛДК (в одной серии экспериментов повреждению подвергали только один из исследуемых отделов).
В первой серии экспериментов исследовали особенности динамики изменений вызванных афферентных ответов отделов ГДК. Регистрировали ВП при электрораздражении интактных органов, после чего воспроизводили острое повреждение тела желудка (ТЖ). Спустя 5-7 мин., суммарная амплитуда начальных фаз ВП понижалась до 23% от исходных данных. Еще более значимо уменьшалась амплитуда ВП при раздражении пилорического отдела (ПО) желудка - до 9% от исходных данных. Амплитуда ВП при раздражении ЛДК практически не менялась в течение всего эксперемента. К 15-20-ой минуте после введения формалина амплитуда потенциалов, вызванных раздражением ТЖ, восстанавливалась до значений, близких к исходным (табл.1). Раздражения пилорического отдела желудка импульсами тока неизменной интенсивности продолжали оставаться недостаточными для формирования отчетливых ВП на протяжении не менее 60 минут от момента повреждения, а описанные закономерности были характерны для ВП, регистрируемых как в коре больших полушарий, так и в МЦТ.
Введение формалина в пилорический отдел желудка вызывало угнетение афферентных реакций всех компонентов ГДК, причем реакция «частичной обратимой деафферен-тации» была выражена сильнее, чем при повреждении ТЖ (табл.1.).
*** Результаты исследований афферентных реакций и миоэлектрической активности ГДК получены в разное время. В этой связи отсутствуют данные о характере изменений ВП при раздражении КО, но приведены результаты исследования МЭА КО, что дает более полное представление о характере связей в системе ГДК.
Таблица 1
Особенности изменений суммарной амплитуды начальных фаз ВП, зарегистрированных в коре больших полушарий (КБП) и медиальном центре таламуса (МЦТ) при раздражении различных пнтактных и поврежденных отделов ГДК (М + т).
Зона повреждения Тело желудка Пилорический отдел Луковица 12-перстной кишки
область регистрации ВП зона раздраже- ния исходные данные в ремя, прошедшее после введения формалина
5-7 мин 15-20 миг 5-7 мин 15-20 мин 5-7 мин 15-20 мин
КБП ТЖ 184+.19,8 43 + 5,6 ** 142+12,8 38 +4,6 ** 193 + 18,4 201 + 17,4 189+ 17,6
ПО 141 + 12,4 12 + 3,8 ** 18 + 3,1** 18 + 3,4 ** 28 + 6,2 ** 19 + 3,1** 29+4,2**
ЛДК 150+14,6 158 ± 15,2 158+15,9 24 + 2,1** 136+12,8 9 + 1,8** 118+12,2
МЦТ ТЖ 139 ± 11,4 58 + 4,3 ** 118+10,8 26 + 2,9 ** 144+ 11,5 193+18,1** 165+ 16,9
по in и0,6 14 + 2,5 ** 48 + 5,1 ** 42 + 8,9 ** 50 + 7,4 ** 12 + 4,5** 32+ 5,3**
ЛДК 123 ± 11,8 139 + 9,6 143 + 12,3 39 + 5,6 ** 115 + 10,2 24 + 3,8** 128+ 12,6
Примечание: уровень значимости коэффициентов корреляции и их изменений
*-р < 0,05. **-р<0.01, ***-р <0,001.
Повреждение ЛДК на 5-7-й минуте приводило к повышению суммарной амплитуды ВП при раздражении ТЖ в КБП -109% и 139% в МЦТ (Р< 0,05). В этот период существенно снижалась амплитуда ВП при раздражении ПО ( в КБП - до 13%, в МЦТ - до 11%, Р < 0,01).
В приведенной серии экспериментов угнетение афферентного ответа, вызванного раздражением ЛДК, было таким же, как и при повреждении ПО. Восстановление амплитуды ВП до значений, близких к исходным, наблюдали спустя 15-20 мин. после альтерации при раздражении ТЖ и ЛДК. В этот же период амплитуда ВП при раздражении пилорического отдела, как и в двух предыдущих сериях, оставалась резко сниженной на протяжении не менее полутора часов.
На основании приведенных результатов видно, что электрораздражения интактных отделов ГДК приводят к формированию хорошо воспроизводимых ВП в КБП и МЦТ, тогда как альтерация каждого из них по разному влияет на их афферентную активность. Были выявлены закономерности, которые целесообразно рассмотреть в следующей последовательности:
1. Альтерация приводит к глубокому угнетению афферентного ответа поврежденного отдела.
2. Повреждение ПО обеспечивает развитие процессов торможения афферентации как в ТЖ (проксимально), так и в ЛДК (дистально).
3. Повреждение любого из исследованных отделов ГДК обеспечивает развитие глубокого и длительного торможения афферентных реакций ПО.
4. Введение формалина в ТЖ не влияет на характер афферентного ответа ЛДК.
5. Альтерация ЛДК облегчает формирование афферентных реакций ТЖ (достоверно - в МЦТ).
Коротко резюмируя представленные данные, отметим, что локальное повреждение какого-либо отдела ГДК дезорганизует афферентный ответ системы в связи с особенностями характера функциональных взаимосвязей между её отделами, приводя к нарастанию функциональной гетерогенности афферентных ответов, в которых всё же превалирует тормозный компонент. Иллюстрациями этих процессов могут явиться рис. 1 и рис.
2, отражающие характер взаимосвязей изменений амплитуды начальных фаз ВП соответствующих отделов ГДК в трехмерной системе координат, где по оси X - значения суммарной амплитуды начальных фаз ВП для ТЖ; У - для ПО; Ъ - для ЛДК. Такое представление результатов позволяет увидеть особенности нарастания функциональной гетерогенности в системе ГДК при повреждении её отделов в период
Интактные органы
5мин. после острого повреждения ПО
Рис 1, Пространственное отображение афферентной активности гастродуоденального комплекса в исходном состоянии и через 5-7 мин. после острого повреждения различных его отделов.
Примечание: по оси X - значения суммарной амплитуды начальных фаз ВП для ТЖ; V - для ПО: 2 - для ЛДК. Ось градуирована оттенками серого цвета, шкала представлена внизу рисунка
преобладания эффектов торможения и на ранних стадиях истощения реакции «частичной деафферентации».
Поскольку обсуждение полученных результатов будет более полным в сопоставлении с данными особенностей изменения миоэлектрической активности отделов ГДК, нам представляется целесообразным привести результаты следующих серий экспериментов, полученных на аналогичной модели альтерации пилорического отдела ГДК, так как повреждение именно этого участка желудка приводило к однонаправленному подавлению афферентной активности всей системы.
О функциональном состоянии и взаимоотношениях исследуемых отделов желудочно-кишечного тракта судили по амплитудно-частотным параметрам и показателям корреляционного анализа амплитуды МЭА. При этом мы исходили из представлений о типовом характере амплитудно-частотных взаимосвязей в активно функционирующих физиологических системах, когда высокоамплитудные низкочастотные процессы связывают с усилением синхронизации суммарной активности в системе, а превалирование высокочастотных и низкоамплитудных проявлений активности свидетельствует о десинхронизации и нарастании функциональной гетерогенности.
Острое повреждение в области пилороантральной зоны желудка приводило к разнонаправленным изменениям МЭА компонентов ГДК (табл.2).
Средние значения амплитуды МЭА, характеризующие начальный период после острого повреждения (с 5-й по 25 мин.), увеличивались в области КО на 44,1% и в области ПО на 29,8%, а для ЛДК снижались на 28,3%. Ассоциируя эти сдвиги с изменениями синхронизации МЭА, можно судить о нарастании процессов синхронизации в области КО и ПО. Амлитудные характеристики МЭА ТЖ, напротив, обнаруживали устойчивость к действию повреждающего1 фактора в области ПО. Таким образом, уже в пределах анатомически единого органа - желудка - наблюдалась различная выраженность реаги-
рования на острое повреждение ПО, проявляющаяся в изменении синхронной генерации МЭА.
15 мин. после острого повреждения ПО
15 мин. после острого повреждения ТЖ
!Г
Рис 2 Пространственное отображение афферентной активности ГДК в исходном состоянии и через 15 мин. после острого повреждения различных его отделов.
Примечание. по оси X - значения суммарной амплитуды начальных фаз ВП для ТЖ; У - для ПО; Ъ - для ЛДК. Ось градуирована оттенками серого цвета, шкала представлена внизу рисунка.
Таблица 2
Изменения средних значений амплитуды МЭА (мВ) компонентов ГДК в начальный период после острого повреждения пилорического отдела желудка
Компоненты ГДК ФОН Острое повреждение (5-25 мин.) Острое повреждение (30-50 мин.)
КО 1,92 ±0,07 2,71 ±0,11*** 1,44 ±0,07***
ТЖ 2,12 і 0,08 1,92 ±0,09 1,91± 0,09
ПО 3,21 ±0,13 4,17 ±0,16*** 3,39± 0,15**
ЛДК 2,48 ±0,10 1,78 ±0,07*** 1,90 ±0,09
Примечание: *** - р < 0,001, ** - р < 0,01.
Вероятно, увеличение синхронизации МЭА отделов желудка (КО и ПО) с одновременной десинхронизацией МЭА области ЛДК и ТЖ может являться одним из проявлений нарастания функциональной гетерогенности ГДК.
Интактные органы
В дальнейшем (с 30-й по 50-ю мин. после повреждения ПО) десинхроинзация МЭА развивалась и в области КО желудка, о чем свидетельствовало снижение средних значений амплитуды МЭА на 46,9%. В этот же период происходило восстановление амплитудных значений МЭА ПО желудка.
С целью количественной оценки функциональных взаимоотношений различных отделов желудка и двенадцатиперстной кишки мы провели корреляционный анализ амплитудных значений МЭА, данные которого представлены в табл.З.
Парные коэффициенты линейной корреляции, рассчитанные для амплитудных значений МЭА в исходном состоянии, позволили охарактеризовать эти взаимоотношения как достоверные положительные корреляционные связи средней силы. В начальный период после моделирования острого повреждения (5-25 мин.) они, по-видимому, разрушаются, так как во всех сопоставлениях обнаруживали статистически значимые изменения коэффициентов корреляции по сравнению с исходными данными, однако собственно значения коэффициентов корреляции демонстрировали исчезновение значимых связей. Коэффициенты корреляции становились ниже единицы или даже инвертировались по знаку.
Таким образом, острое повреждение ПО желудка сопровождается периодом дискор-дантности МЭА между различными отделами ГДК с нарастанием синхронизации МЭА в области КО и ПО. Этот период во времени совпадает с развитием реакции угнетения афферентной импульсации от органов ГДК, что было описано выше.
В течение следующих 25 мин. увеличивались коэффициенты корреляции в сопоставлениях КО-ТЖ (на 41,9%), КО-ЛДК (на 735,7%) и ТЖ-ЛДК (более чем в 10 раз), что приводило к восстановлению функциональных взаимоотношений в пределах комплекса: КО-ТЖ-ЛДК (рис.З).
Таблица 3
Данные корреляционного анализа изменения г амплитуды миоэлектрической активности компонентов ГДК после воспроизведения формалинового некроза __________^___________в пилорическом отделе желудка ____________________
Компоненты ГДК Исходные данные Острое повреждение ПО желудка (5-25 мин) Острое повреждение ПО желудка (30-50 мин)
КО-ТЖ 0,455 ± 0,002 ** 0,100 ±0,07 *** 0,172 ^0,07**
КО-ПО 0,166 ±0,002* 0,026 ± 0,07** 0,104 + 0,07
КО-ЛДК 0,223 ± 0,002 ** 0,028± 0,07** 0,234+ 0,07
ТЖ-ПО 0,338 ± 0,002 ** 0,016 ±0,07** 0,133± 0,07*
ТЖ-ЛДК 0,384 ± 0,002 ** - 0,029 ±0,07** 0,275±0,07*
ПО-ЛДК 0,226 ± 0,002 ** - 0,055 ±0,07** 0,130±0,07*
Примечание: уровень значимости коэффициентов корреляции и их изменений * - р < 0,05, ** - р<0.01, *** - р< 0,001.
Следует отметить, что через 50-60 мин. мы наблюдали восстановление синхронизаци и МЭА ПО желудка. В то же время, как мы отметили ранее, не восстанавливалась афферентная активность этого отдела и не происходило формирование функциональных взаимосвязей с остальными компонентами ГДК. Применительно к ЛДК мы, напротив, отмечали сохранение стойкой десинхронизации МЭА.
На наш взгляд, наиболее важными выводами, основанными на результатах серий приведенных экспериментов исследования особенностей МЭА компонентов ГДК в норме и после острого повреждения ПО, являются следующие:
1. В остром периоде повреждения ПО (5-25 мин.) развивается полное разрушение корреляционных взаимосвязей всех исследованных отделов ГДК.
Рис. 3. Изменения в картине корреляции амплитуды МЭА в начальный период после острого повреждения:
А - исходные данные; Б - через 5-25 мин.; В - через 30 - 50 мин.
2. Явление «декорреляции» амплитудных параметров МЭА исследованных компонентов ГДК совпадает с периодом угнетения их аффрентного ответа при повреждении ПО желудка.
3. В периоде восстановления центрипетальных реакций и корреляционных связей отделов ГДК сохраняется выраженная гетерогенность афферентных и миоэлектрических реакций комплекса по сравнению с данными, полученными при исследовании интакт-ных органов.
Рассматривая функциональную гетерогенность как одну из важнейший характеристик деятельности органов и систем, что определено, в частности, специализацией и морфофункциональными особенностями отделов системы (органа), необходимо подчеркнуть, что как её нарастание, так и снижение при патологии является неблагоприятным признаком. В наибольшей степени данная проблема обсуждалась применительно к сердцу [5]. Действительно, рост функциональной гетерогенности миокарда, поврежденного ишемическим процессом, проявляется значительными изменениями длительности рефрактерности отдельных кардиомиоцитов, результатом чего может явиться фибрилляция или формирование очагов гетеротопной активности. В то же время наличие функциональной гетерогенности сердца обеспечивает последовательное распространение возбуждения в сердечной мышце, сопряженность работы его отделов, иерархию уровней автоматизма и пр. Функциональная гетерогенность отделов ГДК также лежит в основе координации основных функций (пассаж и обработка пищи, работа сфинктеров, секреция и пр.), а резкое её нарастание может разрушить эффективность работы системы. При исследовании МЭА нами было показано разрушение корреляционных взаимосвязей отделов ГДК в острый период повреждения ПО, что демонстрирует значимое нарастание функциональной гетерогенности в системе. В этот же период мы наблюдали глубокое угнетение афферентного ответа отделов ГДК, что свидетельствует о нарастании гетерогенности, в том числе в системе центральной регуляции комплекса. Однако сопоставление этих результатов с представлениями о том, что усиление автономности органа или его отделов (упрощение принципов регуляции) может нести в себе полезный приспособительный результат (Шевелёв O.A., 1989), позволяет предполагать, что и усиление функциональной гетерогенности в саморегулирующейся системе может быть оценено позитивно в остром периоде действия повреждающего фактора. В частности, децентрализация («деафферентация» и «деэфферентация») в регуляции поврежденного органа
предупреждает формирование болевого синдрома и вовлечение его в системные реакции возбуждения, что в первую очередь важно для органов-мишеней (сердце, ГДК). По-видимому, разобщение внутриорганных (по данным регистрации МЗА) и центральных связей (частичная обратимая «деэфферентация»), в основе чего лежат механизмы инициации интраорганного торможения, проявляя в раннем периоде действия экстремальных факторов саногенетические черты, при истощении механизмов защиты становится одним из звеньев патогенеза. Приведенные экспериментальные результаты позволяют рассматривать реакцию усиления функциональной гетерогенности, развивающуюся при альтерации ГДК и проявляющуюся в частности в дискордантности связей его отделов (по МЭА) и угнетении афферентных реакций, как типовую патологическую реакцию системы на повреждение.
Литература
1. Билибин Д.П.. Соков Е.Л., Ходорович Н.А и др. Висцеральная афферентация и боль -1998 - Москва, Издательство ‘ Эгра” - 226с.
2. Билибин Д.П., Шевелев О.А., Ходорович НА., Привалова ИЛ. Механизмы висцеро-висиеральных взаимодействий в условиях острого повреждения сердца и желудка //II Российский Конгресс по патофизиологии. Патофизиология органов и систем. Типовые патологические процессы. 9-12 окт. 2000. С. 44.
3. Билибин Д. П.. Шевелев О.А.. Ходорович НА., Привалова И.Л. Особенности взаимоотношений миоэлек-грической активности компонентов гастродуоденального комплекса при остром повреждении.Тез. XI Международного симпозиума «Эколого-физиологичсские проблемы адаптации». Январь 2003. Москва С.68-69.
4. Бугорский I B. Взаимоотношение электрической активности мускулатуры компонентов гастродуоде-нального комплекса в норме и патологии. Дис ... Канд.мед.наук.-Курск. 1986.-162 с.
5. Фролов В А.. Казанская Т А , Дроздова Г А., Билибин Д.П. Питовые реакции поврежденного сердца Изд-во РАН -1995.М.: 332.
6. Шевелев О А.. Билибин Д.П.,Ходорович Н А., Привалова И.Л. Модуляция электрической активности и афферентных реакций двенадцатиперстной кишки. Тез докл. Российской научно-практической конференции с международным участием «Клинические и теоретические аспекты боли» (28-30 мая 2003 г) - С. 25
FEATURES AFFERENT AND MYOELECTRICAL ACTIVITY OF VARIOUS PARTS OF A STOMACH AND DUODENUM IN THE ACUTE TERM OF THEIR DAMAGE.
O.A. SHEVELEV, D.P. BILIBIN, N.F. CHODOROVIC’H
Department of pathological physiology RPFU. Moscow. 117198. M-Maklaya st., 8
Medical faculty
I.L. PRIVALOVA Department of normal physiology Kursk state medical university
In acute experiments on the cats investigated of afferent reactions of a body of a stomach, pylorus part and bul-bus of a duodenum in the initial term of acute damage of departments of a gastro-duodenal complex (GDC). In the same term the development of processes of a desynchronization and infringement of correlation interrelations of the peak characteristics myoelectncal activity of components GDC was revealed. The indicated effects appeared most expressed at damage pilorus part of a stomach in comparison with an alteration of a body of a stomach or hulbus of a duodenum, resulted in stable changes of an integrated state of afferent activity of parts of GDC, showing in development of intensifying of autonomy of a visceral regulation, formation of processes of limitation intraorgan of interrelations. The increase of functional heterogeneity GDC in the acute term of an alteration of its parts can be by the important part of formation protective and pathogenetic intraorgan reactions.
