CC BY
28
Торшин В.И.1, Свешников Д.С.2, Смирнов В.М.2, Юрасова И.А.2
1 Российский университет дружбы народов 2Российский государственный медицинский университет E-mail: [email protected]
СЕРОТОНИНОРЕАКТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ УСИЛИВАЮТ ВАГУСНЫЕ МОТОРНЫЕ РЕАКЦИИ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА
В острых опытах на 29 кроликах регистрировали механическую активность желудка, двенадцатиперстной и восходящей ободочной кишки. В экспериментах раздражали периферический отрезок блуждающего нерва у интактных животных и на фоне продолжающегося действия серотонина адипината. Установили, что серотонин усиливает моторные вагусные реакции, увеличивая как их выраженность, а в отдельных случаях и продолжительность. Сделали вывод о функциональном взаимодействии серотонинореактивных структур, регулирующих моторику желудочно-кишечного тракта с парасимпатическим отделом вегетативной нервной системы.
Ключевые слова: серотонинреактивные структуры, желудок, двенадцатиперстная кишка, вос-
ходящая ободочная кишка, блуждающий нерв.
Серотонин является одним из значительных факторов регуляции различных функций желудочно-кишечного тракта, его эффекты на моторику стали известны задолго до выявления участия серотонина в деятельности ЦНС [3]. Источниками серотонина в кишечнике служат как энтерохромафинные клетки, так и нейроны энтеральной нервной системы, что убедительно показано рядом авторов [3,5]. Серотонин участвует во многих процессах, его присутствие необходимо для нормальной пролиферации и функционирования интерстициальных клеток Кахаля, определяющих электрический ритм сократительной активности кишки [7]. В клинической практике серотонин и его агонисты в последнее время находят широкое применение [1, 3], что повышает актуальность проведенного нами исследования.
Целью настоящей работы было изучение взаимодействия серотонинореактивных структур, регулирующих сокращения органов желу-дочно- кишечного тракта с парасимпатическим отделом вегетативной нервной системы.
Материалы и методы
Исследование провели в 6 сериях на половозрелых кроликах породы Шиншилла, обоего пола, массой тела 2500-3000 г, общим количеством 29 шт., полученных из питомника “Филиал Андреевка” РЦБМТ РАМН. Опыты проводили натощак, последний прием пищи осуществлялся за 12 часов до эксперимента. В день опыта, в виварии животных вводили в состояние хирургической стадии наркоза (нембутал 60 мг/кг в/м), после чего животных в транспортировочном вольере доставляли в лабораторию
и помещали на операционный стол. При выполнении различных оперативных манипуляций, животные не испытывали болевых или иных неприятных ощущений. В течение опытов, средняя продолжительность которых составляла 2,5 часа, наркоз был достаточным и протекал без выраженных осложнений. Контроль деятельности сердца в опыте осуществляли регистрацией ЭКГ во втором стандартном отведении.
Препаровку начинали с трахеостомии, интубации трахеи и перевода животных на ИВЛ. Выделяли и максимально близко к нижней челюсти пересекали блуждающие нервы, на рану шеи накладывали окклюзионный покров для предотвращения высыхания тканей. Дистальный конец правого блуждающего нерва раздражали в ходе опытов прямоугольными импульсами 10 Гц, 1,5 мс 0,1, 0,3, 0,5 мА вначале у интактных животных, а затем у этих же особей на фоне действия раствора серотонина адипината (ЗАО Лорр, Россия) в дозе 0,1 мг/кг. В краевую вену уха устанавливали катетер, предназначенный для введения серотонина и физиологического раствора, используемого в качестве контроля. Инфузию осуществляли в течение 30 с, объем составлял 1 мл.
О сократительной активности желудка и кишечника судили по показателям внутрипо-лостного давления.
Для налаживания записи этих показателей брюшную полость вскрывали срединным ла-паротомным разрезом. В полость желудка, двенадцатиперстной и восходящей ободочной кишки через точечный разрез в каудальном направлении вводили миниатюрные катетеры с бал-
лончиком из латексной резины на конце, катетеры фиксировали к стенке кисетным швом, баллончик заполняли стандартным объемом (2,5 мл) теплой (37 °С) дистиллированной воды, напряжения стенок баллончика и деформаций при этом не возникало. Катетеры соединяли с манометрическим датчиком серии DC ASDXAVX001PG7A5 0-50 мм вод.ст. (Honeywell, США).
Сигналы от датчиков давления и ЭКГ поступали на два канала компьютерной установки на базе Maclab 8e (Adinstruments, Австралия), где с помощью программы Chart 4.2.3 вели регистрацию.
Исследование моторики начинали не ранее чем через 45 мин. после закрытия раны брюшной полости, что обеспечивало стабилизацию деятельности органов.
Моторные реакции пищеварительной трубки в экспериментах исследовали по следующей схеме: вначале у интактных животных (группа I) изучали реакции на раздражение блуждающего нерва стимулами различной силы, затем, этим же животным вводили раствор серотонина адипината (0,1 мг/кг), а спустя пять минут после завершения реакций вновь изучали ответы на раздражения блуждающего нерва (II группа животных) (см. таблицу 1).
Статобработку начинали с проверки нормальности распределения признаков по критерию Колмогорова-Смирнова, степень достовер-
ности оценивали с помощью Т-теста Стьюден-та в зависимой и независимой выборках. Критическое значение уровня значимости, принималось равным 5% (р < 0,05). Для вычислений использовали бесплатную компьютерную программу Plainstat для MacOS X.
Результаты исследования
и их обсуждение
На первом (контрольном) этапе у животных I группы исследовали 261 реакции желудка, двенадцатиперстной и восходящей ободочной кишки. У всех особей зарегистрировали сти-муляторные ответы (см. таблицу 2).
Средняя продолжительность реакций по результатам всех раздражений на желудке составила 58,02 ± 7,9 с, на двенадцатиперстной кишке - 66,54 ± 10,32с , на восходящей ободочной кишке 61,14 ± 7,45с.
После выполнения контрольных раздражений, животным вводили раствор серотонина адипината (0,1 мг/кг). На двенадцатиперстной кишке у 23 животных инфузия сопровождалось стимуляторными реакциями: гидростатическое давление в полости кишки возрастало с 2,68 ± 0,9 до 29,24 ± 5 мм рт ст. (р <0,05), продолжительность реакций составила 94,7 ± 34,9 с. На восходящей ободочной кишке у всех 29 особей отмечали усиление моторики: гидростатическое давление в полости кишки возрастало с 2,93 ± 0,78 до 9,11 ± 1,7 мм рт ст. (р <0,05), продол-
Таблица 1. Характеристика экспериментальных групп, в которых проводилось изучение реакций двенадцатиперстной кишки в ответ на раздражение блуждающего нерва
Наименование группы Используемые фармакологические агенты Число особей Число раздражений блуждающего нерва (мА)
о" СП, о" о"
I (Контрольная) Наркоз - нембутал (60 мг/кг) 29 по 29 для каждого параметра раздражения
II (Опытная) Наркоз - нембутал (60 мг/кг), серотонина адипинат (0,1 мг/кг) 29 по 29 для каждого параметра раздражения
Таблица 2. Моторные реакции желудка и кишечника на раздражение блуждающего нерва у интактных
животных (М ± т)
Сила раздражающего стимула I группа
Желудок Двенадцатиперстная кишка Восходящая ободочная кишка
1 2 1 2 1 2
0,1 мА 3,25 ± 0,11 4,11 ± 0,13* 2,54 ± 0,19 7,42 ± 0,63* 2,54 ± 1,02 12,42 ± 1,18*
0,3 мА 3,25 ± 0,91 12,70 ± 0,97* 2,44 ± 0,24 10,70 ± 0,67* 2,44 ± 0,24 15,24 ± 2,68*
0,5 мА 3,21 ± 0,60 26,73 ± 2,18* 2,43 ± 0,23 12,70 ± 1,28* 3,41 ± 0,9 24,70 ± 3,11*
1 - фоновая моторика; 2 - результат раздражения блуждающего нерва * - звездочкой помечены реакции с уровнем значимости р < 0,05
жительность реакций составила 120,7 ± 23,1 с. Введение серотонина не оказывало существенного влияния на моторику желудка: внутрипо-лостное давление до введения серотонина составляло 3,25 ± 0,45 мм рт ст., после инфузии-3,23 ± 0,45 мм рт ст.
Спустя 5 минут после введения серотонина и завершения реакций, у животных II (опытной) группы изучили 261 ответа на электрическую стимуляцию блуждающего нерва. Использование аналогичных параметров раздражения, что и у животных I группы во всех случаях сопровождалось стимуляторными реакциями (см. таблицу 3).
Средняя продолжительность стимулятор-ных реакций по результатам всех раздражений на желудке и восходящей ободочной кишке существенно не отличалась от таковой у интакт-ных животных и составила, соответственно 59,35 ± 6,93 и 63,12 ± 4,59 с (р>0,05). На двенадцатиперстной кишке продолжительность реакций была существенно выше, чем у интактных животных составив 93,08 ± 16,2 с (р<0,05).
Совокупные данные, отражающие относительный прирост внутриполостного давления в различных условиях приведены в таблице 4.
Роль блуждающих нервов как стимуляторов двигательной активности ЖКТ хорошо изучена, материал изложен в фундаментальных руководствах и учебниках [2]. Однако действие
экстраорганных нервов на моторику в конечном итоге определяется состоянием энтеральных нейронов, в частности серотонинергичес-ких [3,6]. Используемый нами методический подход позволил выявить новые аспекты в хорошо изученной проблеме взаимодействия хо-линергических и серотонинергических механизмов в регуляции моторной активности органов желудочно-кишечного тракта.
Раздражение блуждающих нервов у интактных животных, как видно из таблицы 2, вызывало хорошо выраженные стимуляторные реакции, которые подчинялись закону силы. При этом необходимо отметить, что использование стимулов 0,3 и 0,5 мА вызывало выраженные ответы, однако относительные приросты давления отличались незначительно, что можно было истолковать как достижение максимальных значений моторики для данного отдела пищеварительной системы. Однако это предположение не подтвердилось: введение экзогенного серотонина увеличивало моторную активность в 2-3 раза по сравнению с фоном. Экзогенный серотонин реализует свое влияние на моторику комплексно, действуя на гладкие мышцы, энтеральные нейроны, а также клетки Кахаля [7].
У животных II группы на фоне продолжающегося действия серотонина, как видно из табл. 3, абсолютный прирост внутриполостно-
Таблица 3. Моторные реакции желудка и кишечника на раздражение блуждающего нерва на фоне продолжающегося действия серотонина адипината в дозе 0,1 мг/кг (М ± т)
Сила раздражающего стимула II группа
Желудок Двенадцатиперстная кишка Восходящая ободочная кишка
1 2 1 2 1 2
0,1 мА 3,23 ± 0,68 12,90 ± 1,47 2,52 ± 0,29 12,48 ± 1,23 2,75 ± 0,40 22,36 ± 3,54
0,3 мА 3,54 ± 0,76 19,89 ± 1,45 2,55 ± 0,31 14,85 ± 1,60 2,34 ± 0,42 24,85 ± 1,34
0,5 мА 3,57 ± 0,26 36,63 ± 3,38 2,59 ± 0,42 18,45 ± 1,50 2,24 ± 0,21 33,16 ± 3,17
1 - фоновая моторика; 2 - результат раздражения блуждающего нерва * - звездочкой помечены реакции с уровнем значимости р < 0,05
Таблица 4. Значения относительного прироста гидростатического давления при раздражении правого блуждающего нерва в различных условиях (М ± т в % )*
Сила раздражающего стимула I группа II группа
Желудок Двенадцати- перстная кишка Восходящая ободочная кишка Желудок Двенадцати- перстная кишка Восходящая ободочная кишка
0,1 мА 26,5 ± 6,1 93,02 ± 62,67 289 ± 43,3 299,30 ± 43,0 295,31 ± 53,48 513,09 ± 78,90
0,3 мА 290,7 ± 31,2 209,98 ± 29,76 424,5 ± 59,8 461,20 ± 99,11 381,52 ± 69,65 718,50 ± 31,60
0,5 мА 732,7 ± 71,3 321,67 ± 50,95 462,17 ± 104,39 926,23 ± 99,30 511,63 ± 69,62 1280,35 ± 78,5
*за 100% принимали фоновые значения гидростатического давления
го давления превышал величину фоновых показателей в 4- 7 раз, что было выше, чем у животных в I группе. При этом, однако, действие серотонина на желудок и кишечник не нарушало закона силы во всех без исключения случаях: чем интенсивнее стимул, тем более выраженной была амплитуда ответов.
Сравнение приростов гидростатического давления в ответ на электрическую стимуляцию блуждающего нерва у интактных животных и на фоне продолжающегося действия серотонина показало, что серотонин способствовал увеличению данных показателей на желудке и двенадцатиперстной кишке в среднем, в 1,5 раза, а на восходящей ободочной кишке 2,1 раза.
Механизм усиления моторики может объясняться как наличием 5-НТ- рецепторов на пре-синаптических окончаниях холинергических энтеральных нейронов, облегчающих синаптическую передачу [3], так и вовлечением серото-нинергических нейронов в процесс активации гладких мышц стенки двенадцатиперстной кишки [5,7].
Полученные нами данные существенно дополняют представления о синергизме серотонинореактивных структур и различных отделов вегетативной нервной системы [6,2], что
необходимо принимать во внимание при медикаментозной коррекции расстройств моторно-эвакуаторной функции гастродуоденальной зоны и толстой кишки в клинике, в частности, в раннем послеоперационном периоде, когда активно используются средства, обладающие свойствами блокировать холинергические и се-ротонинергические механизмы регуляции моторики.
Выводы
1. Парасимпатический отдел ВНС имеет функциональную связь с серотонинореактивными структурами пищеварительного канала, которые оказывают облегчающее действие на вегетативную регуляцию моторики.
2. Введение экзогенного серотонина способствует реализации вагусных эффекторных реакций на моторную активность желудка и кишечника, увеличивая амплитуду сокращений, а на двенадцатиперстной кишке и и продолжительность стимуляторных ответов.
3. Серотонинергические влияния увеличивают возбудимость парасимпатических структур, обеспечивающих усиление моторной активности желудочно- кишечного тракта при раздражении блуждающих нервов.
11.05.2011 г.
Список литературы:
1. Симоненков А.П., Федоров В.Д. Профилактика и лечение серотониновой недостаточности у хирургических больных // Хирургия. - 2003. - №3.- С.76-80.
2. Feldman, L. Friedman, L. Brandt Sleisenger and Fordtran’s Gastrointestinal and Liver Disease 9 ed. / // Saunders.-2010.-2480P.
3. Gershon MD., Liu M.-T. Serotonin and neuroprotection in functional bowel disorders // Neurogastroenterol Motil. -2007. -V.19 - Suppl 2. - P.19-24.
4. Gershon MD., Tack J. The serotonin signaling system: from basic understanding to drug development for functional GI disorders // Gastroenterology. - 2007. - V.132. - №1.- P.397-414.
5. Neal KB., Parry LJ., Bornstein JC. Strain-specific genetics, anatomy and function of enteric neural serotonergic pathways in inbred mice //J Physiol. -2009. - V.587(Pt 3). - P.567-586.
6. Talley N. Serotoninergic neuroenteric modulators // Lancet.- 2001.- V.358. - P.2061-2068.
7. Wouters MM., Farrugia G., Schemann M. 5-HT receptors on interstitial cells of Cajal, smooth muscle and enteric nerves // Neurogastroenterol Motil. - 2007.- V.19 Suppl 2. - P.5-12.
Сведения об авторах:
Торшин Владимир Иванович, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии Российского университета дружбы народов, доктор биологических наук, профессор 117198, Россия, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 8, тел. (495)4345266, е-mail: [email protected] Свешников Дмитрий Сергеевич, доцент кафедры нормальной физиологии Российского Государственного медицинского университета, кандидат медицинских наук, доцент 117997, Россия, г. Москва, ул. Островитянова, 1, тел. (495)4342511, е-mail: [email protected] Смирнов Виктор Михайлович, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии Российского Государственного медицинского университета, доктор биологических наук, профессор 117997, Россия, г. Москва, ул. Островитянова, 1, тел. (495)4342511, е-mail: vм[email protected] Юрасова Инна Анатольевна, доцент кафедры нормальной физиологии Российского Государственного медицинского университета, кандидат медицинских наук, доцент 117997, Россия, г. Москва, ул. Островитянова, 1, тел. (495)4342511, е-mail: [email protected]
