Научная статья на тему 'Сосудистые факторы регуляции и их влияние на реологические свойства крови'

Сосудистые факторы регуляции и их влияние на реологические свойства крови Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

CC BY
303
39
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОКСИД АЗОТА / ПРОСТАЦИКЛИН / ГЕМОРЕОЛОГИЯ / ЭРИТРОЦИТЫ / МИКРОСОСУДЫ / РЕГУЛЯЦИЯ / NITRIC OXIDE / PROSTACYCLIN / HEMORHEOLOGY / ERYTHROCYTES / MICROVESSELS / CHANGE MECHANISMS

Аннотация научной статьи по ветеринарным наукам, автор научной работы — Ослякова Анна Олеговна, Тихомирова Ирина Александровна

В настоящем исследовании проанализировано влияние вазодилататоров эндотелиальной природы на реологические свойства крови, показаны изменения клеточных характеристик эритроцитов под действием оксида азота и простациклина.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по ветеринарным наукам , автор научной работы — Ослякова Анна Олеговна, Тихомирова Ирина Александровна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Vascular Factors of Regulation and Its Influence on Rheological Blood Properties

The influence of endothelium-derived vasodilators on the rheological blood properties was analysed in this study. The changes of cellular parameters of erythrocytes were revealed after nitric oxide and prostacyclin treatment.

Текст научной работы на тему «Сосудистые факторы регуляции и их влияние на реологические свойства крови»

УДК 612.014.1

А.О. Ослякова, И.А. Тихомирова

Сосудистые факторы регуляции и их влияние на реологические свойства крови

Работа выполнена в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы. Поддержана грантом РФФИ, № 09-04-00436-а.

В настоящем исследовании проанализировано влияние вазодилататоров эндотелиальной природы на реологические свойства крови, показаны изменения клеточных характеристик эритроцитов под действием оксида азота и простациклина

Ключевые слова: оксид азота, простациклин, гемореология, эритроциты, микрососуды, регуляция.

А.О. Osljakova, I.A. Tikhomirova

Vascular Factors of Regulation and Its Influence on Rheological Blood Properties

The influence of endothelium-derived vasodilators on the rheological blood properties was analy sed in this study. The changes of cellular parameters of erythrocytes were revealed after nitric oxide and prostacyclin treatment.

Key words: nitric oxide, prostacyclin, hemorheology, erythrocytes, microvessels, change mechanisms.

Введение

Жизнедеятельность организма связана с постоянным изменением потребностей тканей и органов в кислороде и питательных веществах. В снабжении тканей кислородом в соответствии с их локальными метаболическими потребностями важную роль играет регуляция тонуса кровеносных сосудов. Вазодилатация, обусловленная функционированием микроваскулярного эндотелия (выбросом вазодилататоров оксида азота и простагландина Pg I2), в достаточной степени изучена [1].

Интерес к молекуле оксида азота NO как составной части «эндотелиального фактора расслабления сосудов» (endothelium-derived relaxing factor, EDRF) первоначально был вызван его способностью регулировать тонус сосудов. Однако очень скоро список биологических функций NO значительно расширился. Оксид азота оказался связан с передачей сигналов нейронами, иммунными реакциями, репродуктивными и другими функциями. Также оксид азота и простациклин (Pg I2), высвобождающиеся из эндотелия, препятствуют агрегации и адгезии тромбоцитов [2].

В последнее время появились публикации, посвященные участию эритроцитов в регуляции микрокровотока посредством NO [3].

Оксид азота является важным вазодилататор-ным агентом в условиях гипоксии. Гипоксиче-ская вазодилатация представляет собой ответ, посредством которого падение напряжения кислорода вызывает периферическое увеличение кровотока [4,5]. Хотя гипоксия усиливает опосредованное оксидом азота расслабление сосудов [6,7], N0 эндотелиальной природы не играет непосредственной роли в гипоксической вазоди-латации, и фактически активность eN0S ослабляется при гипоксии вследствие ограничения субстрата - 02. Однако eN0S может обеспечивать субстратом - N0 эндотелиальной природы (EDN0) гемоглобин эритроцитов для осуществления гипоксической вазодилатации, в большинстве случаев отдаленной во времени и пространстве от момента и места поступления EDN0 в эритроциты. Таким образом, используя 02-сенсорную функцию гемоглобина, эритроциты стимулируют ступенчатую дилатацию кровеносных сосудов при снижении напряжения кислорода [7,8], тем самым регулируя сосудистый тонус.

Несмотря на то, что сосудистые эффекты ва-зодилататоров, высвобождаемых эндотелиоци-тами, достаточно изучены, их возможному влиянию на собственно реологические свойства кро-

© Ослякова А.О., Тихомирова И.А. 2010

ви (а, значит, и на ее кислородтранспортный потенциал) не уделялось должного внимания.

Целью настоящего исследования было оценить эффекты простациклина и Spermine NONOate (Spermine-Nitric oxide complex hydrate; SPER/NO) - донора оксида азота на макро- и микрореологические свойства крови.

Материалы и методы

В исследование были включены 10 практически здоровых доноров-добровольцев (лица обоего пола). Для определения реологических параметров забор крови проводился из локтевой вены квалифицированным медицинским персоналом. В качестве антикоагулянта использовали гепарин (10 Ед/мл).

Эритроциты использовались в исследовании после отделения от плазмы путем центрифугирования и 3-кратной отмывки в растворе NaCl (0,154M).

Отмытые клетки инкубировали при 370 С в физиологическом растворе (контроль) и в растворах донора оксида азота SPER/NO (SIGMA, 10-6 М) и простагландина Pg I2 (простациклин) (SIGMA, 10-7 М) (эксперимент). Инкубационный раствор удаляли центрифугированием, а клетки крови ресуспендировали в аутоплазме при фиксированном значении гематокрита (для измерения вязкости и степени агрегации эритроцитов) и в неагрегирующей среде (для оценки деформируемости клеток).

Кажущуюся вязкость плазмы, крови и суспензий эритроцитов со стандартным показателем гематокрита 40% в разных средах (плазме, физиологическом растворе) измеряли с помощью полуавтоматического капиллярного вискозиметра [9].

Принцип действия прибора основан на создании в системе градиента давления, передающегося исследуемой жидкости, и возможности измерения скорости перемещения этой жидкости при заданном фиксированном давлении, что позволяет выполнить определение кажущейся вязкости объекта в интервале заданных напряжений сдвига за один цикл измерений.

Измерения проводились при постоянной температуре 21°С. Калиброванный капилляр заполняли исследуемой жидкостью, при нагнетании фиксированного давления жидкость начинала перемещаться по капилляру, скорость ее движения в данном случае обратно пропорциональна вязкости.

Скорость перемещения исследуемой жидкости фиксировалась автоматически с помощью встроенных фотодиодов.

Величину кажущейся вязкости вычисляли по формуле: П = К Р!,

где п - кажущаяся вязкость крови (плазмы или суспензии, мПас),

К - константа капилляра (зависит от его геометрии, определяется при калибровке системы ньютоновской жидкостью с известной вязкостью (40% раствор сахарозы);

1 - время движения пробы жидкости по измерительной части капилляра (фиксируется автоматически с помощью встроенных фотодиодов);

Р - приложенное рабочее давление (задается экспериментатором).

Измерение кажущейся вязкости производили при следующих напряжениях сдвига (Па): 1,06; 0,85; 0,64; 0,42; 0,21.

Эритроциты ресуспендировали в обедненной тромбоцитами аутологичной плазме при стандартном уровне №=0,5% для оценки процесса агрегатообразования. Степень агрегации эритроцитов определяли с помощью метода оптической микроскопии с последующей видеорегистрацией и компьютерным анализом изображения [10]. При регистрации рассчитывали степень агрегации (СА=Кагрегатов/Ксвободных эритроцитов) как отношение числа агрегатов к количеству одиночных эритроцитов и показатель агрегации (РА= №ритроцитов в агрегате/ Кагрегатов), равный среднему числу эритроцитов, приходящихся на один агрегат.

О деформируемости красных клеток крови судили по индексу элонгации в проточной микрокамере в сдвиговом потоке при фиксированном напряжении сдвига 0,78 Па [11]. В качестве косвенной оценки деформируемости использовали показатели вязкости суспензии эритроцитов со стандартным гематокритом 40% в неагреги-рующей среде [12].

Содержание АТФ в эритроцитах измеряли методом биолюминесценции с помощью люми-нометра ЛЮМ-1 («Люмтек», Москва). Концентрацию АТФ в экстракте эритроцитов рассчитывали по формуле:

[ АТФ] обр = 5- 10"8((1обр)/(1Контр)), моль/л, где 1обр - среднее значение величины биолюминесцентного сигнала для образца клеток;

!контр - биолюминесцентный сигнал для АТФ-контроля.

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием параметриче-

ских критериев (в случае нормального распределения). В случае попарно связанных выборок (при оценке влияния препаратов на исследуемые показатели) использовали парный критерий Стъюдента.

Результаты и обсуждение

Простациклин (Pg Ь) и оксид азота (N0) синтезируются в эндотелиальных клетках сосудов и обладают наиболее выраженным вазодилататор-ным эффектом из всех известных в настоящее время агентов аналогичного действия. Однако, помимо влияния на тонус сосудов, они оказывают воздействие на реологические и клеточные свойства крови. Реологические характеристики крови практически здоровых лиц, полученные в ходе исследования, представлены в табл 1.

Таблица1

Реологические показатели крови

Примечание: статистически значимые различия обозначены: * - при р < 0,05;

Обозначения: ВСП - вязкость суспензии эритроцитов в аутоплазме с гематокритом 40%; ВСФ - вязкость суспензии эритроцитов в физиологическом растворе с гематокритом 40%; подстрочные индексы для напряжений сдвига: 1 — 1,06 Па, 2 — 0,85 Па, 3 — 0,64 Па, 4 — 0,42 Па, 5 — 0,21 Па; СА — степень агрегации; РА — показатель агрегации; АТФ — концентрация внутриклеточного АТФ; ИЭ — индекс элонгации (деформируемость).

После инкубации красных клеток крови со БРЕИ/КО кажущаяся вязкость суспензий эритроцитов в аутоплазме со стандартным показателем гематокрита 40% (табл. 1) не имела значимых отличий от группы контроля. Также под влиянием донора оксида азота не изменилась вязкость суспензий эритроцитов с фиксированным показателем гематокрита в физиологическом растворе при всех напряжениях сдвига.

Известно, что оксид азота, продуцируемый в сосудистом эндотелии, ингибирует агрегацию тромбоцитов [1]. Обработка эритроцитов БРЕИ/КО показала аналогичное действие данного агента (окиси азота) и в отношении красных клеток крови - степень агрегации эритроцитов в эксперименте достоверно снизилась на 43,9% (р<0,05).

Простациклин - вазодилататор, который является главным продуктом метаболизма арахи-доновой кислоты во всех эндотелиальных клетках. Данное соединение оказывает сосудорасширяющее действие за счет стимуляции специфических рецепторов гладкомышечных клеток сосудов, что приводит к повышению активности аденилатциклазы и к увеличению образования в них циклического АМФ. Основная локализация рецепторов простациклина - гладкомышечные клетки артериальных сосудов, в венозных сосудах эти рецепторы не обнаружены. Внутривенное введение простациклина приводит к вазоди-латации и системному снижению артериального давления, причем в сосудах не только большого, но и малого кругов кровообращения.

После инкубации клеток с простациклином наблюдалась достоверно более низкая вязкость суспензий эритроцитов в физиологическом растворе по сравнению с контрольной группой при напряжениях сдвига 0,85 и 0,64 Па - на 5,12% (р<0,01) и 5,75% (р<0,05) соответственно.

При сравнении показателей вязкости суспензий эритроцитов со стандартным показателем гематокрита (40%) в аутоплазме не было выявлено статистически значимых различий текучести суспензий интактных клеток и эритроцитов, подвергшихся обработке простагландином Pg !2. Однако эффект данного препарата на клеточные свойства эритроцитов был значимым. Несмотря на то, что простациклин, как и окись азота, представляет собой мощный ингибитор агрегации тромбоцитов, нами было отмечено противоположно направленное влияние этого агента на аг-регатообразование красных клеток крови. После инкубации с простациклином степень агрегации

и внутриэритроцитарное содержание АТФ (М±о)

Параметр Контроль (п=10) БРЕШШ (п=10) Простациклин Pg I2 (п=10)

ВСП(1) (мПа-с) 4,25±0,61 4,54±0,59 4,27±0,79

ВСП(2) (мПа-с) 5,50±0,95 5,56±0,69 5,41±0,94

ВСП(з) (мПа-с) 7,54±1,18 7,81±1,08 7,34±1,34

ВСП(4) (мПа-с) 12,0±1,5 12,2±1,7 11,4±1,8

ВСП(5) (мПа-с) 24,7±2,5 26,1±2,5 23,6±3,0

ВСФ(1) (мПа-с) 2,97±0,23 2,95±0,15 2,85±0,15

ВСФ(2) (мПа-с) 3,71±0,19 3,63±0,09 3,52±0,21**

ВСФ(3) (мПа-с) 5,04±0,29 5,00±0,22 4,75±0,33*

ВСФ(4) (мПа-с) 7,68±0,52 7,75±0,22 7,34±0,51

ВСФ(5) (мПа-с) 15,6±0,9 15,9±0,7 15,2±1,3

СА (отн.ед.) 0,139±0,050 0,078±0,020* 0,190±0,074*

РА (отн.ед.) 5,52±0,59 5,48±0,69 5,29±0,55

АТФ, 10"8 (моль/л) 8,76±7,77 4,89±4,51* 6,45±5,30*

ИЭ (отн.ед.) 0,317±0,021 0,318±0,018 0,317±0,012

достоверно повышалась - на 36,7% (р<0,05) (табл. 1).

Проведенное исследование не зафиксировало существенных изменений деформируемости клеток под действием препаратов при сравнении индексов элонгации эритроцитов в сдвиговом потоке. При оценке деформируемости по показателям вязкости суспензий эритроцитов в физиологическом растворе зафиксировано достоверное повышение способности клеток к деформации под влиянием простациклина.

Нами было выявлено достоверное снижение содержания АТФ в эритроцитах после инкубации красных клеток крови со Spermine NONOate на 44,2% (р<0,05) и после их обработки проста-циклином на 26,4% (р<0,05).

Несмотря на то, что молекула NO сама по себе действует аутокринно и паракринно, она также находится в химическом равновесии с другими молекулами, которые представляют собой стабильные запасы биоактивности NO. К этим молекулам можно отнести S-нитрозилированный гемоглобин (S-нитрозогемоглобин; Hb-SNO), который является преобразователем биоактивности оксида азота в организме, действуя тонко регулируемым образом для управления кардио-респираторным и сосудистым гомеостазом.

Hb-SNO оказывает сосудорасширяющее действие и усиливает кровоток в сосудах. Таким образом, Hb-SNO как в свободном виде, так и в составе

Библиографический список

1. Cavar I., Kelava T., Heinzel R., Culo F. The role of prostacyclin in modifying acute hepatotoxicity of acetaminophen in mice // Coll Antropol. - 2009. - № 33. - Р. 25-29.

2. Dusting G.J., Fennessy P., Yin Z.L., Gurevich V. Nitric oxide in atherosclerosis: vascular protector or villain? // Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. Suppl. - 1998. - № 25. - Р. 34-41.

3. Mark W. Vaughn, Kuang-Tse Huang, Lih Kuoll, James C. Liao Erythrocytes Possess an Intrinsic Barrier to Nitric Oxide Consumption // The Journal of Biological Chemistry. - 2000. - № 4. - Р. 2342-2348.

4. Allen B.W., Piantadosi C.A. How do red blood cells cause hypoxic vasodilation? The SNO-hemoglobin paradigm // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. - 2006. -№ 291. - P. 1507-1512.

5. Singel D.J., Stamler J.S. Chemical physiology of blood flow regulation by red blood cells: the role of nitric oxide and S-nitrosohemoglobin // Ann. Rev. Physiol. -2005. -№ 67. - P. 99-145.

6. Crawford J.H., White C.R., Patel R.P. Vasoactivity of S-nitrosohe-moglobin: role of oxygen, heme, and NO oxidation states // Blood. - 2003. - № 101. - P. 44084415.

7. Datta B., Tufnell-Barrett T., Bleasdale R.A., Jones

8. C.J., Beeton I., Paul V., Frenneaux M., James P. Red blood cell nitric oxide as an endocrine vasoregulator:

9. a potential role in congestive heart failure // Circulation. - 2004. - № 109. - P. 1339-1342.

10. Gonzalez-Alonso J., Richardson R.S., Saltin B. Exercising skeletal muscle blood flow in humans re

эритроцитов обладает EDRF-подобными свойствами [13].

Следует учитывать и то, что N0 может реагировать не только с SH-группами гемоглобина, но и с его гемом, образуя нитрозильные комплексы (№N0). И №>^N0, и №N0 образуют большой пул депонированного в красных клетках крови оксида азота. Синтез простациклина происходит постоянно, но он не депонируется, а секретиру-ется в непосредственно в кровь.

Являясь регулятором тонуса сосудов (и тем самым кровяного давления), N0 участвует и в патогенезе различных сердечно-сосудистых заболеваний, включая гипертоническую болезнь и атеросклероз. Хорошо известна защитная роль N0 в начальной стадии ишемии как фактора, улучшающего кровоток и снижающего повреждение тканей [13]. Также большой интерес представляет влияние окиси азота и простациклина на функциональную активность сердца.

Таким образом, в результате проведенного исследования установлено, что вазодилататоры эндотелиальной природы (оксид азота и проста-циклин) оказывают влияние не только непосредственно на сосуды, но и воздействуют на собственно макро- и микрореологические свойства крови, существенно изменяя клеточные свойства, в частности способность к агрегатообразованию и энергетику эритроцитов.

sponds to reduction in arterial oxyhaemoglobin, but not to altered free oxygen // J. Physiol. - 2001. - № 530. - P. 331-341.

11. Муравьев, А.В., Туров, В.Е., Колбаско, И.В. Новый капиллярный полуавтоматический вискозиметр [Текст] // Гемореология в микро- и макроциркуляции: мат. международн. конф.. - Ярославль, 2005. -С. 28.

12. Муравьев, А.В. Компьютерная регистрация агрегации эритроцитов при их инкубации с адреналином [Текст] // Методы исследования регионарного кровообращения и микроциркуляции в клинике: мат. научно-практ. конференции. - СПб, 2003. - С. 78-80.

13. Муравьев, А.В., Муравьев, А.А., Булаева, С.В., Маймистова, А.А. Методы изучения деформируемости эритроцитов в эксперименте и клинике [Текст] / А.В. Муравьев // Клиническая лабораторная диагностика. - 2010. - №1. - С. 28-29.

14. Муравьев, А.В., Чепоров, С.В. Гемореология (экспериментальные и клинические аспекты реологии крови). [Текст] - Ярославль, 2009. - 178 с.

15. Осипов, А.Н., Борисенко, Г.Г., Владимиров, Ю.А. Биологическая роль нитрозильных комплексов гемопротеинов // [Текст] Успехи биологической химии. - 2007. - Т. 47. - С. 259-292.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.