CC BY
96
132
Биология
Вестник Нижегородского университе та им. Н.И. Лобачевско го, 2009, № 6 (1) , с. 132-136
УДК 612.018 (021):591.41
РОЛЬ ПРЕДСЕРДНОГО НАТРИЙУРЕТИЧЕСКОГО ПЕПТИДА В РЕГУЛЯЦИИ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ ОДНОСТОРОННЕЙ ИШЕМИИ ПОЧКИ У КРЫС
© 2009 г. М.В. Рахчеева, М.Л. Бугрова, И.В. Мухина, А.С. Жаберева
Нижегородская государственная медицинская академия elmi@gma.nnov.ru
Поступила в редакцию 17.02.2009
Односторонняя ишемия почки у крыс приводила к повышению артериального давления, увеличению концентрации креатинина в плазме крови. В секреторных кардиомиоцитах правого предсердия, гранулы которых содержали предсердный натрийуретический пептид, преобладали компенсаторноприспособительные, обратимые изменения ультраструктуры. Обнаружено усиленное выделение предсердного натрийуретического пептида в кровь на фоне отсутствия его физиологического воздействия, что, вероятно, было связано с сокращением плотности рецепторов А-типа к натрийуретическим пептидам.
Ключевые слова: предсердный натрийуретический пептид, артериальное давление, секреторные кардиомиоциты, креатинин, ишемия почки.
Введение
Изучение механизмов и причин заболеваний, связанных с патологией почек, в настоящее время является актуальной проблемой для биологии и медицины. Известно, что ишемические повреждения почек могут приводить к развитию острой почечной недостаточности и, как правило, сопровождаться вазоренальной гипертензией [1, 2]. Первопричинами вазоренальной артериальной гипертензии являются стеноз почечной артерии и увеличенная секреция ренина [3]. Многочисленные вазоактивные пептиды играют важную физиологическую роль в регуляции артериального давления (АД), сосудистого тона, реактивности и структуры сердечно-сосудистой системы. Одним из элементов управления и контроля над АД является ренин - ангиотензин -альдостероновая система, основная цель которой - поддержание системного АД и достаточного кровотока в таких жизненно важных органах, как головной мозг, сердце, почки, печень [4, 5]. Данной системе противостоит система натрий-уретических пептидов (НП). Натрийуретические пептиды являются сердечными гормонами, регулирующими давление крови и объем жидкости тела. Они вызывают гипотензию благодаря своим диуретическому, натрийуретическому и вазодила-таторному действиям. Кроме того, НП уменьшают концентрацию ренина и альдостерона в крови и обладают противовоспалительным потенциалом [6-9]. Однако при различных сердечно-сосудистых заболеваниях наблюдается высокий уровень содержания в плазме пептидов, при этом артери-
альное давление остается также повышенным. В настоящее время причины неэффективности этой системы до конца не известны.
Одним из компонентов системы натрийуре-тических пептидов является предсердный натрийуретический пептид (ПНП). Синтез и хранение его осуществляются в гранулах секреторных кардиомиоцитов (КМЦ) предсердий [10]. Выделение ПНП и его влияние на изменение артериального давления при патологии еще недостаточно изучены. В связи с этим целью нашего исследования стало изучение секреции ПНП в секреторных кардиомиоцитах правого предсердия крыс и изменения артериального давления в условиях экспериментальной вазо-ренальной гипертензиии, развившейся вследствие ишемии почки.
Материал и методы
Эксперименты проведены с учётом «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных» на 20 белых лабораторных нелинейных крысах-самцах массой 180-220 г. Вазоренальную гипертензию изучали на двупочечной модели с перевязкой одной левой почечной артерии по Когану [11]. Измерение артериального давления осуществляли у интакт-ных животных и через 30 суток после перевязки инвазивным методом через хвостовую артерию по Guo и Zhou [12]. У этих же групп животных производили забор крови из подъязычной вены для анализа. Содержание креатинина в плазме крови (набор реагентов фирмы DiaSys Диакон
для определения креатинина кинетическим тестом без депротеинизации, в соответствии с методом Яффе) определяли с помощью биохимического анализатора АБ-02 Уральского оптикомеханического завода при длине волны 500/600 нм. Электронно-микроскопический анализ образцов ткани правого предсердия интактных животных и на 30 сутки после перевязки левой почечной артерии проводили по стандартной методике [13]. Ультратонкие срезы контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца, просматривали в электронном микроскопе Morgagni 268D фирмы FEI с использованием программы AnalySIS. Применяли морфометрический метод подсчета гранул в полях зрения (37х37 мкм2). Подтверждение наличия ПНП, содержащегося в секреторных гранулах кардио-миоцитов правого предсердия, проводили на ультратонких срезах материала, заключенного в эпоксидные смолы. Срезы, помещенные на никелевые сеточки, обрабатывали 3%-ной перекисью водорода в течение 20 мин для разрыхления смолы и повышения иммунореактивности ткани. Затем срезы инкубировали в растворе поликлональных антител к ПНП (Rabbit anti-Atrial Natriuretic Factor (1-28) (rat), Peninsula Laboratories, LLC, Bachem) с рабочим разведением 1:2000 в течение 1 суток при 4°С. В качестве вторых антител использовали белок А, конъюгированный с коллоидным золотом (15 нм) (Protein-A/Gold, 15 nm, EM Grade, Electron Microscopy Sciences), с рабочим разведением 1:20.
Полученные данные были обработаны с помощью программы Statistica 6.0. Парные внутригрупповые и межгрупповые сравнения средних определяли по критерию Манна - Уитни.
Результаты и их обсуждение
Перевязка левой почечной артерии у крыс приводила к значительному повышению артериального давления на 30-е сутки. Так, у 60% животных АД достоверно увеличилось с 86 мм рт. ст. до 110 мм рт. ст. (табл. 1).
Увеличение среднего АД с 87 мм рт. ст. до 112 мм рт. ст. позволяло авторам [14] делать вывод о развитии артериальной гипертензии, а точнее реноваскулярной гипертензии. Причем возможное развитие артериальной гипертензии в наших экспериментах приводило к атрофии левой почки и гипертрофии правой. Уменьшение массы левой почки сопровождалось компенсаторным увеличением массы правой, в результате чего суммарная масса почек крыс после перевязки левой почечной артерии и ин-тактной групп достоверно не различалась.
Наряду с артериальным давлением в этот период изменялись биохимические показатели функционального состояния почек у крыс. Концентрация креатинина в плазме часто используется как критерий функции гломерулярного аппарата почек. Креатинин удаляется почками посредством клубочковой фильтрации, но, в отличие от мочевины, не реабсорбируется [15]. На 30-е сутки после перевязки происходило достоверное повышение уровня креатинина с 66.92 до 81.13 мкмоль/л (р = 0.001591). Вероятно, в этот период происходила задержка креа-тинина за счет нарушения механизмов клубочковой фильтрации вследствие изменений в контралатеральной почке. Авторами [16] замечено, что при реноваскулярной гипертензии часто наблюдаются гипокалиемия и необъяснимое увеличение концентрации креатинина в крови. Можно предположить, что на 30-е сутки после перевязки левой почечной артерии мы также наблюдали развитие реноваскулярной гипертензии.
После односторонней тотальной ишемии почки в исследуемый период в секреторных кардиомиоцитах правого предсердия, содержащих предсердный натрийуретический пептид, отмечались как адаптивные реакции, так и слабо выраженные деструктивные процессы. К адаптивным процессам относились незначительные расхождения вставочных дисков, расширение цистерн саркоплазматического рети-кулума (рис. 1). Слабо выраженные деструк-
Таблица 1
Изменения среднего артериального давления на 30-е сутки после перевязки левой почечной артерии у крыс, мм рт. ст. (М, SD)
Изменение артериального давления Среднее артериальное давление (М) Стандартное отклонение (SD)
Исходное (n = 20) 85.62 14.60
30-е сутки после перевязки (n = 20) повысилось*, рх = 0.000134 (n = 12) 109.69 12.31
не изменилось, р2 = 0.199093 (n = 8) 80.83 10.84
* Достоверные отличия относительно исходного артериального давления.
тивные изменения секреторных КМЦ правого предсердия проявлялись в изменении микроциркуляции (увеличении количества капилляров с узким просветом, преобладании грубодисперсного осмиофильного аморфного материала).
С помощью электронно-микроскопической иммуноцитохимии нами установлено, что секреторные гранулы правого предсердия являются формой хранения предсердного натрийуре-тического пептида (рис. 2).
В этот период наблюдалась активация выброса ПНП: общее количество секреторных гранул достоверно снизилось на 13%, и среди них доля зрелых форм достоверно уменьшилась до 29% (по сравнению с 54% в норме), а растворяющихся форм достоверно увеличилась до 52% (по сравнению с 32% в норме) (табл. 2). Соотношение субсарколеммальных форм по сравнению с интактными животными достоверно не изменилось. Местом преимущественного
Рис. 1. Ультраструктура кардиомиоцитов правого предсердия на 30-е сутки после перевязки левой почечной артерии: а - кардиомиоцит интактной крысы, Х 4400; б - кардиомиоцит через 30 суток после перевязки левой почечной артерии (расширение саркоплазматического ретикулума (СПР), плазматический капилляр (К), секреторные гранулы (Гр), Х8900
Рис. 2. Иммуноцитохимическое выявление ПНП в секреторных гранулах (стрелки) КМЦ правого предсердия: а -кардиомиоцит интактной крысы, Х 28000; б - кардиомиоцит через 30 суток после перевязки левой почечной артерии, Х 22000
Таблица 2
Изменение соотношения различных популяций гранул секреторных кардиомиоцитов, количество гранул в поле зрения (M±m)
Серии Зрелые Растворяющиеся Субсарколеммальные Общее кол-во
Интактные (n = 5) 111.37±5.45 66.05±3.34 29.44±1.70 206.81±8.16
30-е сутки после перевязки (n = 6) 52.44±3.54*, р!=0.00000 93.56±4.21*, р2=0.000004 33.83±2.19, р3=0.5356 179.83±8.34*, р4=0.001428
* Достоверные отличия относительно интактной группы.
расположения секреторных гранул в цитоплазме были зоны пластинчатого комплекса в око-лоядерном пространстве.
Одним из важных физиологических эффектов предсердного натрийуретического пептида, хранящегося в секреторных гранулах кардио-миоцитов правого предсердия, является ингибирование гипертрофии кардиомиоцитов и фиброза [17]. Вероятно поэтому мы не наблюдали в этот период разрастания соединительной ткани в миокарде правого предсердия.
Преобладание растворяющегося пула гранул в этот период свидетельствовало об усиленном выделении гормона в кровь [18]. Известно, что ПНП ответственен за снижение артериального давления [19]. Можно предположить, что обнаруженная активация выброса натрийуретиче-ских пептидов связана с повышением артериального давления на 30-е сутки эксперимента.
Таким образом, наличие в цитоплазме секреторных гранул, содержащих ПНП, в данный период с преобладанием растворяющихся форм предполагало быстрый обмен этого пула: ин-тенсивынй синтез и быстрое выведение (потребление) гормона. Эту гиперактивность эндокринной функции предсердных кардиомио-цитов можно рассматривать как компенсаторную реакцию, направленную на сдерживание гипертензии.
Однако, несмотря на активное выделение ПНП в кровь, на 30-е сутки после перевязки левой почечной артерии у 60% животных АД оставалось повышенным. Причины неэффективности этой системы до сих пор остаются непонятными. Одним из предположений является снижение плотности натрийуретических рецепторов А- и В-типа (НПР-А, НПР-В) и нарушением их связи с гуанилатциклазой. НПР-А рецепторы локализованы на клубочках нефрона [20]. Активация этих рецепторов ингибирует выработку ренина и альдостерона. Рядом авторов показано, что при реноваскулярной гипертензии, вызванной перевязкой или сужением одной или двух почечных артерий, происходит снижение плотности рецепторов к НП типа А [21, 22]. Можно предположить, что морфофункциональные изменения в контралатеральной почке вызывали сокращение количества НПР-А рецепторов, в результате чего не происходило ингибирования выработки ренина и альдостерона. Следовательно, продолжалась чрезмерная активация ренин - ангиотензин -альдостероновой системы, вызванной перевязкой левой почечной артерии, что приводило к нарушению физиологического действия ПНП, повышению артериального давления и содержания креатинина в плазме крови.
Заключение
Таким образом, на 30-е сутки после перевязки левой почечной артерии у 60% крыс развивалась реноваскулярная гипертензия, сопровождавшаяся соответствующими морфометрическими изменениями в организме животных: атрофией почки с перевязанной почечной артерией, компенсаторной гипертрофией контралатеральной почки. Увеличение концентрации креатинина в плазме крови свидетельствовало о нарушении клубочковой фильтрации. В секреторных кардиомиоцитах правого предсердия, гранулы которых содержали предсердный натрийуретический пептид, преобладали компенсаторно-приспособительные, обратимые изменения ультраструктуры миокарда правого предсердия. Обнаружено усиленное выделение ПНП в кровь. Однако физиологическое воздействие данного пептида было ослаблено или отсутствовало, вероятно вследствие сокращения плотности рецепторов к натрийуретическим пептидам типа А.
Список литературы
1. Хирманов В.Н. // Терапевтический архив.
2001. № 6. С. 61-64.
2. Мухин Н.А., Козловская Л.В. // Нефрология.
2002. № 7. С. 27-36.
3. Unger T. // Am. J. Cardiol. 2002. V. 24. P. 3A-
9A.
4. Persson P.B. // Am. J. Physiol Integrativ Comp. Physiol. 2003. V. 284. P. 1176-1178.
5. Caliere G., Tostes R., Savoia C. et al. // Expert Rev. Cardiovasc Ther. 2007. V. 5. P. 531-532.
6. Мартынова М.Г., Накацева Е.В., Емельянова М.И. и др. // Цитология. 2008. № 3. С. 237-242.
7. Daniels L.B., Maisel A.S. // J. Am. Coll. Cardiol. 2007. V. 50. P. 2357-2368.
8. Рахчеева М.В., Мухина И.В., Бугрова М.Л. // Ниж. мед. журн. 2006. № 5. С. 96-102.
9. Cea L.B. // Curr. ed. Chem. Cardiovasc. Hema-tol. Agents. 2005. V. 3. P. 87-98.
10. Biondo A.W., Ehrhart E.J., Sisson D.D. et al. // Vet Pathol. 2003. № 40. Р. 501-506.
11. Коган А.Х. // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 1962. № 3. С. 79-80.
12. Guo Z., Zhou L. // Lab. Animal. 2003. V. 32. P. 684-693.
13. Микроскопическая техника: Руководство / Под ред. Д.С. Саркисова и Ю.Л. Перова. М.: Медицина, 1996. 544 с.
14. Харин С.Н., Крандычева В.В. // Бюлл. эксп. биологии и мед. 2004. № 7. С. 118-120.
15. Камышников В.С. Справочник по клиникобиохимическим исследованиям и лабораторной диагностике. М. : МЕДПресс-информ, 2004. 920 с.
16. Свищенко Е.П. // Здоровье Украины. 2006. № 24. С. 26-37.
17. King L., Wilkins M.R. // Heart. 2002. V. 87. P. 314-315.
18. Коростышевская И.Н., Максимов В.Ф. // Арх. анат. 1989. № 2. С. 42-49.
19. Daniels L.B., Maisel A.S. // J. Am. Coll. Cardiol. 2007. V. 50. P. 2357-2368.
20. Figueroa C.D., Lewis H.M., Maclver A.G. // Nephron Dial Transplant. 1990. V. 5. P. 25-31.
21. Liu R.T., Xiao J., Guo H.L. et al. // Sichan Da Xue Xue Bao Yi Ban. 2005. V. 36. P. 776-778.
22. Puyo A.M., Vega G.W., Pelligrino de Iraldi A. et al. // Medicina (B Aires). 1998. V. 58. P. 165-170.
THE ROLE OF ATRIAL NATRIURETIC PEPTIDE IN REGULATION OF ARTERIAL PRESSURE IN TWO KIDNEY ONE RENAL ARTERY LIGATION IN RATS
M. V. Rakhcheeva, M.L. Bugrova, I. V. Mukhina, A.S. Zhabereva
Two kidney one renal artery ligation resulted in an increased arterial pressure, raising the plasma concentration of creatinine in rats. Compensatory adaptive reversible changes of the ultrastructure predominated in the secretory cardiomyocytes of the right atrium whose granules contained atrial natriuretic peptide. An intensified secretion of atrial natriuretic peptide in blood has been observed, however, without any physiological effects. Probably, this was due to the reduced density of A type receptors for natriuretic peptides.
Keywords: atrial natriuretic peptide, arterial pressure, secretory cardiomyocytes, creatinine, renal ischemia.
