CC BY
6СОСУДИСТАЯ РЕАКТИВНОСТЬ В МОЗГОВЫХ ПОЛУШАРИЯХ У КУР ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ
ЭМБРИОГЕНЕЗА
А.С. Турганбаева
Институт горной физиологии HAH КР, Бишкек, Кыргызская Республика
Резюме: У кур Леггорн во второй половине эмбриогенеза и у 4-суточных цыплят исследована реакция объемной скорости кровотока (ОСК) в поверхностных слоях мозговых полушарий при местном воздействии норадреналина и нитропруссида натрия. Показано, что реакция на эти вещества начинает проявляться в полушариях в последнюю четверть эмбриогенеза и достоверно выражена к концу его и у цыплят.
Ключевые слова: мозговые полушария, , куриные эмбрионы, кровоток, реактивность сосудов.
Эмбриогенездин 2-жарымында тооктордун мээсинин жарым тегерегиндеги тамырларынын реактивдуулугу.
Турганбаева А.С.
Корутунду: Леггорн тоокторунун эмбриогенезинин 2-жарымында жана 4- суткалык жeжeлeрдYн мээсинин жарым тегерегинин YстYнкY катмарындагы кан айлануусунун кeлeмдYк ылдамдыгынын натрийдин нитропруссидинин жана нораденалиндин ошол жерге болгон таасиринин реакциялары изилденди. Бул заттарга реакция эмбриогенездин акыркы чейрегинде башталып, анын аягында жeжeлeрдe да так анык-талганы кeрсeтYлгeн.
МаанилYY тYШYHYктeр: мээнин жарым тегеректери, тооктун эмбриондору, кандын агымы, тамырлардын реактивдYYЛYГY.
Reactivity vessels in chiken cerebral hemisphreres during second half embryogenesis
Turganbaeba A. S.
Abstract: At Leghorn hens in the second half of embryogenesis and in 4-day-old chicks studied reaction volume flow velocity (VF) in the superficial layers of the cerebral hemispheres after local influence of norepinephrine and sodium nitroprusside. It is shown that the response to these substances begins to manifest itself in the hemisphere in the last quarter of embryogenesis and authentically expressed by the end of it and in the chickens.
Key words: cerebral hemisphere, chicken embryos, blood flow, vascular reactivity.
Общее историческое происхождение различных позвоночных, в частности теплокровных, позволяет считать, что этапы онтогенетического развития сердечно-сосудистой системы (ССС), особенно в ранний эмбриональный период, в общих чертах у них сходны. Поэтому для их изучения можно пользоваться наиболее удобными и доступными позвоночными. К ним в настоящее время относятся птицы, чаще куры, представители выводковых птиц, ранний онтогенез которых протекает в яйце.[14]. Они позволяют изучать эмбриональное развитие ССС вне влияния материнского организма как процесс, определяемый только генетической программой данного вида, а их эмбрионы более доступны для прямого физиологического изучения.
Реакции ССС наразного рода раздражители возникают у развивающегося плода, постепенно. Первая реакция, хорошо описанная у куриных эмбрионов, проявляется в изменении силы сокращения сердечной трубки при изменении притока в нее крови, что приводит к прямому изменению ее ударного объема, (согласно закону Франка-Старлинга). Она наблюдается уже с 3-х суток эмбриогенеза (его длительность 21 сутки) и остается функционировать всю дальнейшую жизнь. [16].У 4-суточных эмбрионов в сердце появляются адренэргические и холинэргические рецепторы
[11]. Структурная связь их с внесердечными центрами развивается, примерно, к 12-суткам, а активность ее наблюдаютближе к концу эмбриогенеза [4,12].Системные реакции эмбриональной ССС (в опытах с кратковременной гипоксией) с возникновением брадикардии, повышением системного артериального давления и централизацией кровотока в сторону головного мозга и сердца без измененийкровотока в дыхательном органе плода-хориоаллантоисной мембране(ХАМ) наблюдаются у кур в невыраженной форме на 15-е сутки, а в выраженной форме на 18-е сутки эмбриогенеза [12].К этому следует добавить что способность сосудов к сокращению возникает при появлении в сосудистой стенке гладких мышечных клеток(ГМК).Укур их появление замечено в начале последней четверти эмбриогенеза сначала в бедренной и позднее в общей сонной артериях [10].
Реакции на вазоактивные вещества возможны, если в мелких внутриорганных сосудах появляются ГМК, сокращение и расслабление которых приводит к изменению их просвета и, как следствие, к изменению величины обьемной скорости кровотока (ОСК). Исследователи полагают, что ГМК в таких сосудах появляются, перемещаясь из вышележащих более крупных стволов [2]. Источник их происхождения,как и сроки появления
в различных артериях и у разных теплокровных эмбрионов, в настоящее время внимательно изучается
Однако из литературных материалов нам не удалось найти каких-либо других публикаций, посвященных реакции внутриорганных мозговых сосудов на вазоактивные раздражения в период эмбриогенеза птиц.
Настоящая работа посвящена исследованию таких реакций на действие вазоактивных веществ-норадреналина (НА ) и нитропруссида натрия (НПН) в сосудах мозговых полушарий у кур во второй половине их эмбриогенеза.
Методика
В работе использовались эмбрионы и цыплята кур линии Леггорн. Оплодотворенные яйца кур приобретались на птицефабрике и выращивались в лабораторном инкубаторе ДИП 56Ж (РФ) с температурой 38°-38.5°С, и непрерывным аэрацией атмосферным воздухом, насыщенным водяными парами, и автоматической ротацией яиц. Исследовались 9-10-, 14-15-, 18-19-суточные эмбрионы и 2-6-суточные цыплята.
Реакция внутриорганного кровотока на вазоактивные вещества оценивалась по изменению ОСК. Биологический фон, измеряемый в конце опыта через час после остановки сердца, составлял в мозговых полушариях 2±0.2 пф. ед., В приводимых ниже результатах фон вычтен из полученных значений. Измерения мозгового кровотока у 10- и 15-суточных эмбрионов проводились без наркоза. Мозговой кровоток у поздних эмбрионов и цыплят измерялся после внутрибрюшинного введения 20% раствора уретана в дозе 2 г/кг. Для обеспечения подхода к полушариям, голову эмбриона, не растягивая шею, чуть извлекали через разрез вХАМ из яйца и фиксировали ее, подкладывая под основание черепа и нижнюю челюсть опорные пластины и валики. Затем в теменной области полушарий снимали кожу, а у поздних эмбрионов еще и хрящ черепа, и накрывали обнаженную мозговую поверхность тонкой (50 мкм) прозрачной полиэтиленовой пленкойс небольшим отверстием в центре, через которое впоследствии измеряли ОСК и наносили растворы с вазоактивными веществами. У цыплят в положении на животе голову фиксировали узкой лентой лейкопластыря, теменную область полушарий обнажали и накрывали ее такой же пленкой с отверстием. Затем птицу помещали в специально оборудованный бокс( объемом около 250 л).с необходимой температурой и влажностью, находился закрепленный на манипуляторе лазерный зонд, торец которого устанавливали на высоте 0.8-1 мм над поверхностью органа. Опыт начинали через 10-20 мин после помещения эмбриона в камеру с измерения исходного кровотока. Затем проводилось два-три воздействия названных вазоактивных веществ в порядке чередования их друг за другом и измерения исходного кровотока перед каждым таким
воздействием. Оценка скорости кровотока начиналась примерно через минуту после нанесения вазоактивного вещества и длилась 2-3 мин. При отсутствии ожидаемой реакции наносили вторую каплю испытуемого вещества. Использовались водные растворы - 1% НА и 0.4% НПН При объеме капли 5 мкл наносимые количества вещества на поверхность мозга составляли в ней, соответственно, для НА 50 мкг, и для НПН 20 мкг.
Статистическую обработку данных проводили стандартными методами с определением средней арифметической, ее ошибки (М±т) и коэффициента вариации. Достоверность различий признаков оценивали по критерию Стьюдента для равновеликих малых выборок при р<0.05.
Результаты и их обсуждение.
Для выявления сосудистой реакции мозговых сосудов на воздействия НПН и НА мы учитывали исходную ОСК в каждом опыте. Ориентиром служила ее средняя величина, измеренная нами тем же методом у развивающихся кур в различных исследованиях мозгового кровотока (табл. 1). Поэтому, если в опыте возрастная исходная величина ОСК была низкой, использовали сосудорасширяющий НПР, а если высокой, то - сосудосуживающий НА.
В какой мере измеренный в наших опытах кровоток в поверхностных слоях больших полушарий кур отражает его величину и его реакцию во всем мозге, остается неясным. Заметим, что в ЦНС эмбрионов млекопитающих (овцы, морские свинки) величина ОСК в мозговых полушариях самая низкая, она в 2 и более раза ниже, чем в спинном мозге истволе [3,5,6]. Однако в поверхностных слоях полушарий, в мозговой коре, эта скорость - одна из наиболее высоких [15]. Добавим, что у млекопитающих реакция ОСК на гипоксию, ги-перкапнию и вазоактивные вещества возникает однонаправлено в разных отделах мозга, и возникает она в последней трети-четверти эмбриогенеза и усиливается к рождению [5, 7].
Согласно нашим исследованиям (табл. 2) первые ожидаемые реакции мозгового кровотока на вазоактивные вещества, по-видимому, появляются у 14-суточных эмбрионов: у них в 68% опытов с НА и в половине опытов с НПН скорость кровотока, соответственно, снижалась или росла. Однако средняя величина ОСК менялась при этом недостоверно, и в случаях с обоими веществами коэффициент вариации был высок - 32%. Заметим, что мозговой кровоток у этих эмбрионов остается довольно низким, что затрудняет оценку его изменений. У 19-суточных эмбрионов, как и у цыплят, средняя адекватная реакция мозгового кровотока на НА и НПН выражена достоверно, хотя она наблюдается также не у всех особей. Коэффициент вариации остается высоким при воздействии НА (28% и 38%), но снижается при воздействии НПН от 19-суточных эмбрионов к цыплятам, от 26% до 10%.Возможно, небольшая реакция мозговых
^ш
Таблица 1 - Объемная скорость кровотока в поверхностных слоях больших полушарий мозга у развивающихся кур Леггорн, М±т (п), по: [4] с дополнением.
Возраст, сут (п) Мт, г ОСК, пф. ед.
Э 10±0.2 (24) 1.6±0.2 8±0.7
Э 14±0.2 (29) 11±0.4 13±1.5*
Э 19±0.2 (26) 22±0.7 23±1.3*
Ц 5±0.6 (23) 43±1.5 34±1.9*
Примечание: Мт - масса тела, ОСК - объемная скорость кровотока в единице массы органа, п - число особей, Э - эмбрионы, Ц - цыплята.
Для ОСК показаны достоверные различия, по сравнению с предшествующим возрастом, при р<0.05.
Таблица 2 - Реакции мозгового кровотока на вазоактивные вещества
Возраст сутки Число опытов ОСК Число опытов ОСК
до пф.ед. после % до пф.ед. после%
нитропруссид норадреналин
14 16 8 ± 0.4 99 ± 8.4 13 11 ± 1.2 98 ± 8.0
12 14± 1.6 108 ±5.8 15 20 ± 2.0 79 ± 6.1
19 16 14± 1.2 122 ± 7.7 21 20 ± 0.8 90 ± 3.9
19 23± 1.6 115 ± 6.8 23 34 ± 1.2 75±5.1*
*-показаны достоверные различия по сравнению с исходным уровнем
Таблица 3 - Влияние норадреналина (НА) и нитропруссида натрия (НПН) на объемную скорость кровотока в поверхностных слоях мозговых полушарий у кур в период эмбриогенеза и после вылупления, М±т.
Возраст, сут Масса тела, г ТоС в боксе Чи опь сло тов ОСК Длительность измерения, с Число опытов ОСК Длительность измерения, с
всего ответ до пф. ед. после % всего ответ до пф. ед после %
Норадреналин Нитропруссид
Э 10±0.2 1.6±0.1 (п 1 2) 37±0.3 13 5 8±0.3 97±3.0 81 - 245 17 4 7±0.4 92±7.1 84 - 220
Э 14±0.2 10±0.2 (п 19) 36±0.2 28 19 15±1.5 87±5.2 59 - 221 28 14 10±1.0 114±7.0 56 - 254
Э 19±1.1 21±1.1 (п 16) 36±0.3 44 33 28±1.2 82±3.4* 54 - 226 35 27 19±1.3 118±5.1* 51 - 231
Ц 4±0.4 39±2.2 (п 11) 36±0.3 31 26 39±0.9 76±5.2* 51 - 198 12 11 26±1.9 124±3.6* 56 - 232
Примечание: ОСК - объемная скорость кровотока в единице массы органа, п - число особей, Э - эмбрионы, Ц - цыплята. В колонке «ответ» показано число опытов со снижением ОСК при воздействии НА и с увеличением ОСК при воздействии НПН. Приведена средняя длительность измерения ОСК, начиная с момента нанесения капли препарата на поверхность полушарий. Для ОСК после показаны достоверные различия, по сравнению с исходным уровнем, при р<0.05.
микрососудов на вазоактивные вещества в наших опытах отражает ее вариабельность и, в целом, невысокую сосудистую реактивность. По мнению [9].исследователей, ГМК части мозговых артери-ол обладают собственной чувствительностью к механическим (давление) и химическим (например, гипоксия) воздействиям и способностью к ауторегуляции своего просвета, направленной на неизменность капиллярного кровотока.Возможно, в части эмбриональных мозговых сосудов также развивается способность к ауторегуляции своего просвета. Для эмбрионов достоверной зависимости изменения мозгового кровотока от его исходной величины под воздействием НПН выявить не
удается. Для НА, по-видимому, эта зависимость есть: чем выше исходная ОСК, тем заметнее его угнетающее действие:
Полученные результаты показали, что в мозговых полушариях влияние НПН на кровоток выражено меньше, и нет очевидной зависимости этого влияния от уровня исходного кровотока.
Многочисленные исследования NO-реактив-ности мозговых сосудов у плодов млекопитающих (как правило, это овцы) позволяют сводить его роль в норме к поддержанию постоянного мозгового кровотока, в том числе и коркового, и к активному расширению мозговых сосудов и повышению ОСК в условиях гипоксии. Показан и
механизм влияния NO: он увеличивает продукцию цГМФ(циклический гуанозинмонофосфат) в ГМК сосудистой стенки, что вызывает активацию калиевых каналов и понижение концентрации кальция в цитоплазме этих клеток. В свою очередь это приводит к ослаблению связи между миозином и актином, что и обеспечивает изменение тонуса сосудистых ГМК [1,8].Возможно, в мозговых структурах, особенно в коре, необходима более тонкая околоклеточная регуляция кровотока по сравнению, например, с мышечными структурами, в которых рабочим элементом является пучок мышечных волокон.Поэтомув мышцах NO (НПН-его источник) является адекватным регулятором капиллярного кровотока, но в мозговых, корковых структурах необходим иной,более адресный ре-гулятор.Высказано предположение, что его роль могут выполнять около капиллярные перициты, возможно, получающие сигналы как от рядом расположенных нервных клеток, так и из сосудистых центров [13]. Изучение этого интересного явления, наверное, будет продолжаться, и возможно, такую систему регуляции мозгового кровотока найдут в мозгу эмбрионов.
Список литературы:
1. Сосунов А. А. Оксид азота как межклеточный посредник. Соросовский образовательный журнал. 2000.6 (12): 27-34.
2. Beck L., D'Amore P. A. Vascular development: cellular and molecular regulation. FASEB J. 1997.11: 365-373.
3. Carter A. M, Gu W. Cerebral blood flow in the fetal guinea-pig. JDevPhysiol. 1988.10 (2):123-129.
4. Crossley D. A. II, Altimiras J. Ontogeny of cholinergic and adrenergic cardiovascular regulation in the domestic chicken (Gallus gallus). Am. J. Physiol. 2000.279: R1091-R1098.
5. Harris A. P., Helou S., Gleason C. A., Traystman R. J., Koehler R. C. Fetal cerebral and peripheral circulatory responses to hypoxia after nitric oxide synthase inhibition.
Am. J.Physiol. 2001.281: R381-R390.
6. Helou S. M., Hudak M. A., Jones M. D. Cerebral blood flow response to hypercapnia in immature fetal sheep. Am. J. Physiol. 1991.261: H1366-H1370..
7. HelouS.KoehlerR.C.,GleasonC.A., JonesM. D., Traystman R. J.Cerebrovascularautoregulation duringfetal development in sheep. Am. J. Physiol. 1994. 266 (3 Pt 2):H1069-H1074.
8. Hunter C. J.BloodA. B, White C. R., Pearce W. J., Power G.
G. Role of nitric oxide in hypoxic cerebral vasodilatation in the ovine fetus. J. Physiol. 2003.549: 625-633.
9. KugaN., Hirata T., SakaiI., Tanikawa Y., Chiou1 H.Y., Kitanishi T., Matsuki N., IkegayaY.Rapid and local autoregulation of cerebrovascular blood flow: a deep-brain imaging study in the mouse. J. Physiol. 2009.587 (4): 745-752.
10. Le Noble F. A., Ruijtenbeek K., Gommers S., De Mey J. G., Blanco C. E. Contractile and relaxing reactivity in carotid and femoral arteries of chicken embryos. Am. J. Physiol. 2000.2 78: H1261-H1268.
11. McCarty L. P., Lee W. C., Shideman F. E. Measurement of the inotropic effects of drugs on the innervated and noninnervated embryonic chick heart. J. Pharmacol. Exp. Ther. 1960.129:315-321.
12. Mulder A. L. M., Miedema A., De Mey J. G. R, GiussaniD. A.,Blanco C. E. Sympathetic control of the cardiovascular response to acute hypoxemia in the chick embryo.Am. J. Physiol. 2002.282: R1156-R1163.
13. Peppiatt C. M., Howarth C., Mobbs P., Attwell D. Bidirectional control of CNS capillary diameter by pericytes. Nature. 2006.443 (7112): 700-704.
14. Ruijtenbeek K., De Mey J. G. R., Blanco C. E., Ehmke
H. The chicken embryo in developmental physiology of the cardiovascular system: a traditional model with new possibilities. Am. J. Physiol. . 2002.283: R549-R551
Schwab M., Roedel M., Anwar M. A., Muller T., Schubert H., Buchwalder L. F., Walter B., Nathanielsz P. W.. Effects of betamethasone administration to the fetal sheep in late gestation on fetal cerebral blood flow. J. Physiol. 2000.528 (3): 619-632.
ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИЯ КАТЕХОЛАМИНОВОИ НАГРУЗКИ НА СЕРДЦЕ В ВЫСОКОГОРЬЕ
Ч.А. Убашева
Кыргызско-российский славянский университет, г. Бишкек, Кыргызстан
Резюме: проявления катехоламиновой нагрузки у животных в условиях высокогорья имеют отличия от проявлений в условиях низкогорья.
Бийик тоолуу жерлердеги катехоламиндик оордук кыймыл - аракетинин езгечелугу
Ч.А. Убашева
Корутунду: жапыз тоолуу шарттарга караганда бийик тоолуу шарттарда жаныбарлардын катехоламиндик оордугунун пайда болушу езгечеленет.
Features action the catecholamine stress on the heart in highlands
Ch.A.Ubasheva
Abstract: displays the catecholamine stress in animals at high altitude are different from the expressions in a low mountain.
На больших горных высотах предъявляются нейроэндокринной системы. В ответ на это проис-дополнительные требования на функционирование ходит рекомбинация физиологической активности
