Разные подходы к оценке органного кровеносного русла и их корреляция Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

РАЗНЫЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ОРГАННОГО КРОВЕНОСНОГО РУСЛА И ИХ КОРРЕЛЯЦИЯ

Эрдыниева Т.А. Тувинский государственный университет, Кызыл

VARIOUS APPROACHES TO THE ACCESS OF THE BLOOD COURSE AND THEIR CORRELATION

Erdinieva T.A.

Tuvan state university, Kyzyl

У крыс WISTAR в возрасте 4, 12 и 30 суток в кровеносном русле брыжейки и пиальной оболочки наибольшая митотическая активность кровеносного эндотелия наблюдается в околокапиллярных сосудах. С возрастом митотическая активность эндотелия во всех сосудах в брыжейке и пиальной оболочке снижается. Наиболее высокая митотическая активность кровеносного эндотелия в органном русле предшествует периоду ускоренного роста массы органа, который наблюдается в головном мозге с 4-е по 12-е сутки, а в кишечнике, печени и самой брыжейке - с 12-х по 30-е сутки жизни.

Онтогенетическое увеличение массы названных органов сопровождается повышением органного потока крови. На примере магистральных артерий исследуемых органов показано, что в первый месяц после рождения крыс просвет крупных артерий увеличивается меньше (в 2.6 раза), чем поток крови в них, что должно приводить к увеличению в этих артериях линейной скорости кровотока.

Ключевые слова: митотическая активность, органный кровоток, эндотелий, пиальная оболочка, кишечная брыжейка, линейная скорость кровотока.

In the blood course of a mesentery and pialny cover by rats of WISTAR at the age of 4, 12 and 30 days the greatest mitotic activity blood the endothelia is observed in the okolocapillary vessels. With age mitotic activity an endothelia in all vessels in a mesentery and a pialny cover decreases. The highest mitotic activity blood an endothelia in the organ course precedes the period of the accelerated growth of mass of body which is observed in a brain from 4th to the 12th days, and in intestines, a liver and the mesentery from the 12 th to the 30th days of life.

The ontogenetic increase in mass of the called bodies is followed by increase of an organ stream of blood. On the example of the main arteries of the studied bodies it is shown that in the first month after the birth of rats the gleam of large arteries increases less (by 2.6 times), than a blood stream in them that has to lead to increase in these arteries of linear speed of a blood-groove.

Key words: mitotic activity, organ blood-groove, endothelia, pialny cover, intestinal mesentery, linear speed of a blood-groove.

В нашей работе использовано три подхода к оценке постнатального развития органного кровеносного русла пиальной оболочки головного мозга и кишечной брыжейки крыс WISTAR: митотическая активность сосудистого эндотелия, величина органного кровотока и просвет магистральной артерии органа. Интересно узнать, насколько они коррелируют между собой, отражая участие различных структурных и функциональных проявлений организма в обеспечении кровотока в растущем органе.

Мы изучали развитие кровеносного тока в течение первого месяца жизни крыс, потому что в этот период происходят процессы наиболее важные для нашего исследования: интенсивный рост массы тела, головного мозга и органов пищеварения [1; 2; 3], переход в течение 2-3-й недель жизни от молочного вскармливания к смешанному, а затем к самостоятельному, и формирование на 3-4-й неделях «зрелой» формы пиальных и корковых отделов мозгового русла, обеспечивающей характерный для него артериовенозный профиль гемодинамических показателей [4].

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Для исследования митотической активности эндотелия использованы крысы WISTAR в возрасте 4-, 12 и 30 сут после рождения.

Митотическую активность эндотелиальных клеток определяли методом авторадиографии по включению в их ядра 3Н-тимидина (фирма «Изотоп», СПб). Оно происходит в синтетическую фазу S митотического цикла, во время которой осуществляется синтез и удвоение ДНК [5]. Меченый тимидин вводили подкожно (4-суточным крысятам) или внутрибрюшинно за 40 мин до забоя в дозе 120 мБк/кг Посмертно через вставленные в аорту канюли в темном помещении в русло вводили фотоэмульсию МК (Гос. НИИ химфотопроект, Москва). Затем тушку животного помещали в тёмную банку с 5% формалином и оставляли в холодильнике на 3-недельную экспозицию. За это время электрон при р-распаде трития образует вблизи меченого ядра эндотелиоцита автографы. Поскольку длина его пробега не превышает 2 мкм, то они образуются в фотоэмульсии на внутренней поверхности сосуда.

Для приготовления препаратов в темноте брыжейку и пиальную оболочку удаляли из тушки и разрезали на несколько кусочков, после чего обрабатывали как фотопластинку: промывали в воде, проявляли в амидоловом проявителе (20-220С), вновь промывали в воде, фиксировали 40% гипосульфитом (около 3 мин) и ещё раз промывали в воде. Полученные препараты приклеивали на предметное стекло и просветляли глицерином.

На препаратах выбирали участки кровеносного русла, равномерно заполненные фотоэмульсией, и в них определяли внутренний диаметр сосуда ф), его длину и количество в нём меченых эндотелиальных ядер (Имя); в случае их отсутствия в протоколе ставили ноль. Точность измерения D составляла до 1 мкм, L от 4 мкм до 23 мкм. Все измеренные сосуды с их D, L и Имя распределяли (отдельно артерии и вены) у крыс одного возраста на пять разрядов с D: <10, 11-20, 21-40, 41-60 и >60 мкм. Отдельную группу составляли капилляры. При этом у каждого животного старались измерить одинаковое количество артерий и вен разного разряда и капилляров.

Также измеряли относительную массу органов, диаметр верхней брыжеечной и левой общей сонной артерий и объёмную скорость кровотока в тонком кишечнике и печени у крыс WISTAR того же возраста.

Объёмную скорость кровотока измеряли методом лазерной допплеровской флоуметрии. Он основан на просвечивании ткани лазерным лучом и последующей регистрации излучения, отраженного от подвижных объектов, в основном, эритроцитов. В работе использовался флуометр ЛАКК-01 (НПП «Лазма», Москва), который даёт информацию о скорости кровотока в 1-1.5 мм3 ткани в перфузионных единицах, пф.ед. [6].

Измерение кровотока проводили на наркотизированных нембуталом (20-50 мг/кг в зависимости от возраста) животных в двух участках тонкого кишечника и на печени между её краем и куполом. Биологический фон измеряли через три часа после забоя. Он составлял для печени 10 пф.ед., для кишечника - 12 пф.ед. Для оценки онтогенетической динамики кровотока в головном мозге мы использовали литературные данные, полученные на крысах WISTAR соответствующего возраста [7].

После исследования кровотока измеряли массу головного мозга, брыжейки, тонкой кишки и печени, а после фиксации остатка тушки в 5% формалине - внутренний диаметр верхней брыжеечной и левой общей сонной артерий.

При статистической обработке данных находили среднеарифметическую и её ошибку. Сравнение проводили с использованием критерия Стьюдента. Различие между группами считалось достоверным при Р>0.95.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

У крыс через брыжейку к кишечнику проходит примерно 40 радиальных артерий, берущих начало из брыжеечных артерий, большая часть из верхней и меньшая - из нижней. Параллельно им располагаются радиальные вены, образующие соответственно верхнюю и нижнюю брыжеечные вены, впадающие в воротную вену печени. У края кишки эти радиальные сосуды, делясь, образуют артерио-артериальные и вено-венозные анастомозы, которые снабжают кишечные структуры и саму брыжейку. Кроме того, часть веточек отходит от самих радиальных

сосудов, образуя кровеносное русло в жировой ткани, сопровождающей радиальные сосуды в самой брыжейке.

У разновозрастных крыс WISTAR в кишечной брыжейке доля артерий, вен и капилляров, в которых были меченые эндотелиоциты, довольно высока. У 4- и 12-суточных животных она равняется 26-92% в разных разрядах, но к месячному возрасту падает, больше в капиллярах, и составляет 0-54%. Во всех возрастных группах этот показатель несколько выше в околокапиллярных сосудах и капиллярах и ниже в сравнительно крупных артериях и венах. Отметим, что доля меченых сосудов в русле 12-суточных крыс заметно больше, чем у 4- и 30-суточных.

№мя/мм2

V.

0_____—

60 15 8

15

60

Диаметр сосудов, мкм

1200 800 400 0

4 сут 12 сут 1 мес

80 50 30 15 К 15 30 90

Диаметр сосудов, мкм

Рис. 1. Средневзвешенная плотность меченых ядер эндотелиальных клеток в брыжейке (слева) и пиальной оболочке (справа) у разновозрастных крыс WISTAR. По оси абсцисс слева от капилляров (К) -

артерии, справа - вены

1200

12

800

Средневзвешенная величина плотности меченых ядер в эндотелии (^мя/мм2) у крыс всех возрастов наиболее высока в околокапиллярных сосудах, меньше в капиллярах и резко снижается в сторону крупных артерий и вен. У 12-суточных крыс она достигает наибольших величин, а у месячных снижается до минимальных (рис. 1, слева).

В пиальной оболочке, покрывающей большие полушария головного мозга, лежат сосуды бассейна парных средних мозговых артерий, берущих начало от виллизиевого круга. Ветви средних мозговых артерий диаметром около 30 мкм анастомозируют между собой и с дистальными ветвями передней и задней мозговых артерий [8]. Пиальные артерии разветвляются на поверхности мозга и от них в большие полушария отходят мелкие радиальные артерии, образующие там капиллярное русло. В самой пиальной оболочке капилляров очень мало и данные о них почти отсутствуют в нашем исследовании. Венозный отток обеспечивается радиальными и пиальными венами, впадающими в несколько венозных синусов, кровь из которых поступает во внутреннюю ярёмную вену. В венозном русле имеются многочисленные вено-венозные анастомозы разного диаметра [9].

Доля пиальных сосудов, содержащая меченые ядра эндотелиоцитов, заметно снижается к месячному возрасту, составляя в русле у 4-суточных крысят 28-78%, 12-суточных - 35-61% и у месячных крыс 10-27%.

Показатель №мя/мм2 в пиальных сосудах, как и в сосудах брыжейки, у всех крыс увеличивается в сторону капилляров (рис. 1, справа). Он значительно падает, особенно в артериальном русле, уже к 12 суткам жизни, в то время как в брыжейке к этому возрасту растёт.

Резкое снижение митотической активности эндотелия наблюдается в русле исследованных органов у крыс к концу первого месяца жизни. По-видимому, это связано с завершением периода наиболее интенсивного роста массы тела и органов и переходом животного к самостоятельному питанию и относительно независимому поведению.

Таблица 1

Скорость увеличения массы органов в первый месяц постнатальной жизни крыс WISTAR

Орган Масса, г на 4 сут п=8 Прирост массы 4 -12 сут, %/сут Масса, г на 12 сут п=9 Прирост массы 12-30 сут %/сут Масса, г на 30 сут п=8

Тонкая кишка 0.29±0.043 4.3 0.39±0.04 40 3.21 ±0.221

Печень 0.43±0.054 9.9 0.77±0.043 22 3.77±0.321

Брыжейка 0.05±0.006 15 0.11 ±0.007 26 0.62±0.75

Головной мозг 0.40±0.030 18 0.99±0.29 2.2 1.39±0.039

Вся крыса 9.5±0.68 15 21±1.0 13 72±2.5

Онтогенетический рост кровеносного русла должен быть связан с увеличением размера самого органа, а также с изменением его потребности в кровотоке. Во время нашего исследования с 4-е по 30-е сутки жизни средняя масса тела крыс увеличилась в 7.6 раза. Масса органов за этот период менялась неравномерно: масса головного мозга выросла в 3.5 раза, печени - в 9 раз, кишечника - в 11 раз, брыжейки - в 12 раз. О скорости изменения массы органов свидетельствует их суточный прирост (табл. 1). В первый период между 4 и 12 сутками жизни по сравнению со вторым (с 12 по 30 сут.) более интенсивно увеличивается масса головного мозга. Масса органов пищеварения - тонкого кишечника, печени и отчасти брыжейки увеличивается в это время существенно медленнее, чем в последующий период.

За этот период жизни достоверных изменений объёмной скорости кровотока (по данным флоуметрии в расчёте на один и тот же объём ткани) в тонком кишечнике и печени в течение первого месяца жизни не наблюдается (табл. 2).

Таблица 2

Объёмная скорость кровотока, пф. ед., у разновозрастных крыс WISTAR (п крыс)

Орган 4сут (10) 12сут (10) 30сут (9)

Тонкая кишка 44±3.8 43±1.9 49±3.2

Печень 36±2.7 41 ±2.4 42±6.3

Масса крыс, г 9.8±0.71 20±1.2 79±3.9

Если пересчитать данные об объёмной скорости кровотока в табл. 2 на всю массу органа, то получим следующие величины суммарного потока крови в них (в пф.ед.):

4 сут 12 сут 30 сут

Тонкая кишка 13 17 157

Печень 15 32 158

Видно, что резкое нарастание потока крови в тонком кишечнике и печени наблюдается в период после 12 суток постнатальной жизни.

Используем опубликованные данные [7] о величине коркового кровотока у крыс, в мл/(мин-100 г): в возрасте 2-5 суток -38; 9-15 суток - 114 и 19-25 суток - 118. Умножив их на массу мозга этих крыс (табл. 3) получим потоки крови через мозг в эти периоды их жизни, соответственно: 0.15; 1.13 и 1.64 мл/мин. Можно видеть, что наибольшее нарастание потока крови через головной мозг происходит до 12 суток жизни.

Таблица 3

Наружный (Dex) и внутренний (Din) диаметры и толщина (h) стенки магистральных артерий у разновозрастных крыс WISTAR (n крыс)

Возраст, сут Масса тела, г Верхняя брыжеечная Общая сонная

Dex Din h, % Dex Din h, %

4 8.3±0.6 320±12 240±22 24±1.9 269±39 216±20 34±2.9

12 24±1.0 426±55 323±49 25±1.9 475±21* 358±26* 26±3.2

30 81±3.7 708±33*^ 484±19*^ 31±3.2 574±26*^ 457±27*^ 24±2.1*

Примечание. Относительная толщина стенки = толщина стенки / внешний радиус артерии. Приведены достоверные отличия (Раз.95) с 4-суточными (*) и 12-суточными (•) крысятами.

В целом, поток крови в головной мозг, тонкий кишечник и печень увеличился за время наблюдения в 11 раз. В то же время просвет внеорганных магистральных артерий - верхней брыжеечной и общей сонной вырос всего в 4.1 и 4.5 раза соответственно (табл. 3).

Наши данные показывают, что во время постнатального развития кровеносного русла на фоне возрастного снижения митотической активности эндотелия возможны периоды ускоренного роста сосудов в отдельных регионах. Свидетельством этому является период повышенной митотической активности эндотелия в брыжеечном русле у 12-суточных крысят. Мы полагаем, что эта активность характерна не только для сосудов самой брыжейки, но может отражать митотическую активность эндотелия во всём русле брыжеечных артерий, в том числе в сосудах кишечной стенки. После достижения наибольшей митотической активности мы наблюдали ускоренный рост органов, получающих кровоснабжение через систему брыжеечных артерий -тонкого кишечника, брыжейки и отчасти печени, кровоток в которой обеспечивают брыжеечные артерии через воротную вену. Наши данные показывают, что наибольшая скорость роста головного мозга приходится на самый ранний период после рождения, в начале которого также наблюдается наиболее высокая митотическая активность эндотелия в пиальном русле.

Онтогенетическое изменение потоков крови в орган показывает, меняется ли он пропорционально его размеру (явление, наблюдаемое нами в кишечнике и печени) или растёт интенсивность самого кровотока. В этом случае должна увеличиваться плотность сосудов, прежде всего капилляров, в русле (явление, наблюдаемое в головном мозге) (рис. 2).

Наши данные показывают, что во время постнатального роста увеличение просвета магистральных артерий - верхней брыжеечной и общей сонной - значительно отстаёт от увеличения потоков крови в них. Это должно приводить к возрастанию линейной скорости кровотока и повышению в сосудах пристеночного напряжения сдвига. Возможно, это явление наблюдается и во внутриорганных сосудах и может рассматриваться как фактор, стимулирующий митотическую активность их эндотелия.

ВЫВОДЫ

1. У крыс WISTAR в возрасте 4, 12 и 30 сут в кровеносном русле брыжейки и пиальной оболочки все показатели митотической активности кровеносного эндотелия увеличиваются в сторону капилляров и наибольшие значения, как правило, приобретают в околокапиллярных сосудах (чаще венозных) D<10 мкм.

2. С возрастом у крыс WISTAR митотическая активность эндотелия во всех сосудах (мелких, крупных, артериальных, венозных) в брыжейке и пиальной оболочке снижается.

3. Снижение митотической активности кровеносного эндотелия в течение первого месяца постнатальной жизни происходит неравномерно: в пиальном русле митотическая активность, будучи наиболее высокой у 4-суточных крысят, быстрее снижается в период 4-12 суток; в брыжейке в этот период она, наоборот, увеличивается, но после 12 суток резко снижается.

№мя/мм2

Рис. 2. Суточные приросты массы кишечника, головного мозга и потоков в них крови в связи с митотической активностью сосудистого эндотелия в брыжейке и пиальной оболочке в первый месяц постнатальной жизни крыс WISTAR. Приведён показатель №мя/мм2 для сосудов D<10 мкм (1, шкала слева) на 4-, 12- и 30-е сутки жизни; показаны приросты, %/суток, массы органов (2) и потоков крови (3) в периоды 412 суток и 12-30 суток (шкала справа).

4. Наиболее высокая митотическая активность кровеносного эндотелия в органном русле предшествует периоду ускоренного роста массы органа, который наблюдается в головном мозге с 4-е по 12-е сутки, а в кишечнике, печени и самой брыжейке - с 12-х по 30-е сутки жизни.

5. Онтогенетическое увеличение массы названных органов сопровождается повышением органного потока крови, как правило, пропорциональным увеличению их массы; однако в периоды ускоренного роста органа прирост потоков крови может превышать прирост массы органа. Это означает, что в растущем органе заблаговременно и одновременно происходит новообразование мелких кровеносных сосудов, приводящее к повышению их числа и, возможно, плотности; при этом митотическая активность в сравнительно крупных сосудах свидетельствует о росте их геометрических параметров - длины и диаметра.

6. На примере магистральных артерий исследуемых органов (левой общей сонной и верхней брыжеечной) показано, что в первый месяц после рождения крыс просвет крупных артерий увеличивается меньше (в 2.6 раза), чем поток крови в них, что должно приводить к увеличению в этих артериях линейной скорости кровотока.

Библиографический список

1. Дмитриева, Н.И. О периодах развития структур головного мозга в онтогенезе крыс // Журн. эвол. биохим. и физиол., 1981, Т. 17, №3.- С. 287 - 292.

2. Кистанова, Е.К., Козлов, В.И. Структурные изменения и гемодинамические отношения в микроциркуляторном русле брыжейки белой крысы в период полового созревания // Арх. анат., гистол. и эмбриол.,1984, Т. 87, №11.- С. 72 - 78.

3. Литвин, Ф.Б. Морфофункциональная перестройка микроциркуляторного русла и особенности микроциркуляции крови в мягкой оболочке головного мозга белой крысы в постнатальном онтогенезе: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук.- М., 1987 - 16 с.

4. Шошенко, К.А., Коростышевская, И.М., Носова, М.Н., Антипова, Т.И. Формирование кровеносной системы полушарий головного мозга у растущих крыс // Росс. физиол. журн. им И.М. Сеченова, 1998, Т. 84, №4.- С. 353 - 362.

5. Епифанова, О.И., Терских, В.В., Захаров, А.Ф. Радиоавтография.- М.: Высшая школа, 1977.-246 с.

6. Козлов, В.И., Мач, Э.С., Сидоров, В.В. Инструкция по применению лазерного анализатора капиллярного кровотока ЛАКК-01.- М., 2002.-39 с.

7. Вайнштейн, Г.Б., Журавин, И.А., Ровайнен, К., Вулсей, Т.А., Семерня, В.Н., Заяц, Н.Д., Москаленко, Ю.Е. Мозговой кровоток и цереброваскулярная реактивность в раннем постнатальном онтогенезе крыс //Эвололюция, биохим и физиололгия 1996, Т. 32, №2.- С. 160 - 166.

8. Coyle, P., Jokelainen, P.T. Dorsal cerebral arterial collaterals of the rat // Anat. Rec., 1982, V. 203.- P. 397 - 404.

9. Гамбарян, П.П., Дукельская, Н.М. Крыса.- М.: Советская наука, 1955.-254 с.

Bibliograficheskij spisok

1. Dmitrieva, N.I. O periodah razvitia structur golovnogo mozga v ontogeneze kris // Jurn. evol. biohim. и fiziol., 1981, Т. 17, №3.- S. 287 - 292.

2. Kistanova, Е.К., Kozlov, V.I. Strukturnie izmenenia i gemodinamicheskie otnoshenia v microcirculyatornom rusle brigeyki beloy krisi v period polovogo cozrevania // Arh. anat., gistol. i embriol.,1984, Т. 87, №11.- S. 72 - 78.

3. Litvin, F.B. Morfofunkcionalnaya perestroyka microcirculyatornogo rusla i osobennosti microcirculyacii krovi v myagkoy obolohke golovnogo mozga beloy krisi v postnatalnom ontogeneze: Avtoref. diss. ... kand. biol. nauk.- М., 1987 - 16 s.

4. Shoshenko, К.А., Korostishevskaya, 1.М., Nosova, ММ, Antipova, Т.1. Formirovanie krovenosnoy sistemi polushariy golovnogo mozga u rastushih kris // Ross. fiziol. jurn. im 1.М. Seshenova, 1998, Т. 84, №4.- S. 353 - 362.

5. Epifanova, O.I., Terskih, V.V., Zaharov, АР. Radioavtografia.- М.: Visshaya shcola, 1977.-246 s.

6. Kozlov, V.l., Mash, Е.С., Sidorov, V.V. Instruccia po primeneniyu lazernogo analizatora kapillyarnogo krovotoka LAKK-01.- М., 2002.-39 s.

7. Vaynshteyn, G.B., Juravin, IA, Rovaynen, К., Vulsey, Т.А., Semernya, B.N., Zayac, N.D., Moskalenko U.E. Mozgovoy krovotok i cerebrovasculyarnaya reactivnost v rannem postnatalnom ontogeneze kris // Evoluzija, biohimija и fiziologija 1996, Т. 32, №2.- С. 160 - 166.

8. Coyle, P., Jokelainen, P.T. Dorsal cerebral arterial collaterals of the rat // Anat. Rec., 1982, V. 203.- P. 397 - 404.

9. Gambaryan, P.P., Dukelskaya, NM. Krisa. - М.: Sovetscaya nauka, 1955.-254 s.

Эрдыниева Татьяна Алексеевна - кандидат биологических наук, доцент кафедры анатомии, физиологии и безопасности жизнедеятельности Тувинского государственного университета, г. Кызыл, E-mail: timka006@mail.ru

Erdynieva Tatyana - Candidate of Biology, Assistant Professor of the Anatomy, Physiology and Health Safety of the Tuvan State University, E-mail: timka006@mail.ru

УДК 57.084