УДК 616.61-089.87
Исследование процессов адаптации и компенсации нарушенных функций является общей проблемой современной физиологии и патофизиологии, так как существует необходимость выработки объективных подходов для экспериментального анализа механизмов, обеспечивающих эти процессы, и, на основе этого, создание корригирующих терапевтических рекомендаций в медицинской практике [5, 6, 11, 13, 14, 15, 16].
Существует много подходов к разработке данной проблемы [4, 7, 9, 10, 12, 17], однако теория функциональных систем П.К.Анохина [1] позволяет исследовать процессы компенсации в рамках конкретной функциональной системы, что дает возможность выявить приспособительный результат, который и определит, какие нейрофизиологические механизмы должны включаться в эти процессы.
Нефрэктомия является, с одной стороны, экспериментальной моделью для изучения механизмов компенсации, а с другой - имеет практическое значение в аспекте клинической медицины.
Известно, что в условиях долины компенсаторная гипертрофия в оставшейся почке после нефрэктомии протекает достаточно интенсивно и характеризуется определенной периодичностью [2, 3, 8]. Однако то, как протекает процесс компенсаторной гипертрофии в оставшейся почке в условиях высокогорья, окончательно не ясно.
Поэтому в настоящей работе ставилась задача изучить
динамику показателей гомеостаза оставшейся почки после нефрэктомии
в рамках функциональной системы, поддерживающей осмотическое давление
в тканях в экстремальных условиях высокогорья.
Эксперименты были проведены на перевале Анзоб (высота 3375 м над уровнем моря) на 140 крысах-самцах линии Вистар массой 110-150 г. Животные были разделены на две группы: 70 контрольных и 70 крыс, которым удаляли правую почку.
С целью изучения изменения массы животных и оставшейся почки, а также митотической активности, операцию производили всегда между 10-12 часами. Крыс забивали путем декапитации строго между 12-13 часами, поскольку известно, что в указанное время в почках и других паренхиматозных органах наблюдается максимальное количество клеточных делений.
Материал для исследования брали через 1, 2, 5, 10, 15, 30 и 60 суток после операции. Вычисляли прирост массы единственной почки у нефрэктомированных животных относительно средней массы двух почек у контрольных животных. Затем почки фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина и заливали в парафин. Поперечно-срединные срезы толщиной в 5-6 мк окрашивали гематоксилином Эрлиха и эозином. Подсчет митозов производили в корковом и в мозговом слое почки. Использовали всегда 2 среза, взятых с интервалом в 5-6 срезов. Данные по двум срезам суммировали и выводили митотический коэффициент (МК) - количество митозов на 1000 клеток.
Эксперименты по изучению функциональных показателей почек проводились через 5, 15 и 30 суток после нефрэктомирования в специальных тестирующих клетках. Для исследования функций почки использовали объемную и изоосмотическую нагрузки, путем введения в желудок через полиэтиленовый зонд воды или 1% раствора хлорида натрия в объеме 5% от массы тела, соответственно. После водной или солевой нагрузок в течение 4 часов собирали пробы мочи, фиксировали время и объем выделения. Определяли концентрацию креатинина по Яффе в крови и моче. Производили расчет диуреза, скорости
клубочковой фильтрации, реабсорбции воды, экскретируемой фракции воды, экскреции натрия и калия рассчитывали по общепринятым формулам. Для анализа концентраций альдостерона и ренина в плазме крови нами был использован радиоиммунный анализ. Использовались меченные препараты фирмы Sea Sorin (Франция). Анализы производили согласно требованиям по паспорту этих препаратов, а расчеты велись на сцинтилляционном счетчике LГамма-1¦. Анализ проб проводился в лаборатории биохиии НИИ материнства и охраны детства (г. Душанбе).
Все данные, полученные в опытах, подвергались вариационной
статистической обработке. Достоверность определяли по критерию
Стьюдента.
Сравнительный анализ митотической активности коркового и мозгового вещества оставшейся почки после односторонней нефрэктомии у крыс в условиях долины и адаптации к высокогорью выявил, что критические периоды процессов гипертрофии достоверно удлиняются (р<0,05) при гипоксии (табл. 1).
Исследование уровня диуреза у нефрэктомированных крыс в условиях их адаптации к высокогорью при водной нагрузке показало, что он достоверно ниже на всех этапах исследования по сравнению с группой крыс в условиях долины (р<0,05). Однако выявляется тенденция к нормализации фоновых значений диуреза, а в дальнейшем (5, 15, 30 сутки) - и при водной нагрузке. Солевая нагрузка в этих же условиях изменяет диурез у опытных крыс (рис. 1) в сторону уменьшения (особенно на 5 сутки).
Показатели процессов фильтрации у крыс после нефрэктомии при адаптации к высокогорью и при водной нагрузке достоверно ниже по сравнению с условиями долины (р<0,05) на всех этапах исследования. При солевой нагрузке на 15 сутки после нефрэктомии уровень фильтрации резко возрастает (в 2-2,5 раза) как в условиях долины, так и высокогорья, а к 30 дню этот показатель остается в 2 раза ниже у крыс на высокогорье (рис. 2).
Процесс реабсорбции у опытных крыс в условиях высокогорья при водных и солевых нагрузках достоверно ниже, чем в долине. Эти значения резко выражены в критические периоды (5, 15 и 30 дни) при солевых нагрузках.
Экскреция натрия и калия в условиях высокогорья в 2-3 раза снижена на всех этапах исследования как в исходных значениях, так и при нагрузках.
В плазме крови у опытных крыс снижено содержание ионов натрия, особенно на 15 и 30 сутки (р<0,05).
Таблица 1
|
| ||||
| 1
2 5 10 15 30 60 | 0,710,04
0,720,04 0,770,04 0,730,03 0,820,04 0,740,03 0,690,02 | 0,440,06
0,460,09 0,450,07 0,450,05 0,470,04 0,470,01 0,460,05 | 1,440,02 ***
3,390,19 *** 1,930,14 *** 1,670,06 *** 1,360,03 *** 1,080,09 ** 0,900,10 * | 0,660,03 **
0,890,04 *** 0,170,02 *** 0,990,02 *** 0,840,03 *** 0,620,08 - 0,590,06 - | |
| 1
2 5 10 15 30 60 | 0,660,04
0,640,03 0,630,03 0,670,03 0,660,03 0,660,55 0,670,42 | 0,420,01
0,450,02 0,430,01 0,440,02 0,470,01 0,480,02 0,460,01 | 0,990,75 -
1,350,04 *** 1,940,10 *** 1,690,07 *** 1,290,08 *** 1,060,08 - 0,930,66 - | 0,590,02 ***
0,790,03 *** 1,030,02 *** 0,950,04 *** 0,790,04 *** 0,600,03 ** 0,570,03 ** | |
В специальной серии экспериментов исследовали возможные гормональные механизмы, участвующие в регуляции адаптационных процессов у крыс после односторонней нефрэктомии. Проведенное измерение альдостерона и ренина в крови при водных и солевых нагрузках показало, что имеются достоверные различия у неадаптированных крыс в уровнях альдостерона (5 и 30 сутки), а ренина - на всех сроках изучения (рис.3).
Таким образом, на основании полученных данных можно сделать заключение о том, что у животных в условиях высокогорья восстановительные процессы компенсаторного характера протекает слабее, чем в условиях долины. По относительной массе почки наиболее ярко это проявляется на 30 и 60 сутки. Митотическая активность оставшейся почки у крыс в условиях высокогорья своего максимума достигает через 5 суток, затем постепенно снижается и через два месяца после нефрэктомии приближается к таковой в контроле.
В условиях высокогорья изменяются прежде всего процессы фильтрации и реабсорбции, однако функциональные нагрузки у неадаптированных крыс выявляют дополнительные резервные возможности по показателям диуреза и фильтрации лишь с 15 дня после нефрэктомии. Тогда как процессы реабсорбции у этих же крыс резко снижены и в фоне и при нагрузках. Процессы экскреции ионов калия характеризуются резким повышением у нефрэктомированных неадаптированных крыс.
Рассматривая полученные данные с точки зрения теории функциональных систем, можно видеть, что в условиях высокогорья процессы компенсации имеют ту же стадийность, как и в долине, но протекают более длительное время. Механизмы внутреннего звена саморегуляции функциональной системы осмотического давления подвержены большим стрессогенным воздействиям за счет не только гипоксии, но и сниженного атмосферного давления. Это проявляется при анализе процессов фильтрации у опытных крыс, которые резко отличаются от таковых у контрольных и адаптированных к условиям высокогорья крыс, несмотря на повышенное содержание у них ренина в крови.
Более того, гормональные механизмы внутреннего звена саморегуляции, которые ответственны а процессы реабсорбции и секреции и зависят от активности центральных структур головного мозга, не могут обеспечить необходимый уровень этих процессов по сравнению с контрольными животными (5 и 15 дни). Возможно, гипоксия и сниженное атмосферное давление вызывают дополнительное участие этих структур в регуляции других функциональных систем, таких как газовый состав крови и др., и поэтому содержание альдостерона, а также экскреторно-фильтрационный коэффициент по натрию и калию резко отличаются от контрольных показателей.
Таким образом, системный подход дает возможность исследовать механизмы компенсации у нефрэктомированных животных не как местные процессы в оставшейся почке, а с учетом центрально-периферических механизмов саморегуляции конечного приспособительного результата в конкретной функциональной системе, поддерживающей оптимальный уровень осмотического давления. Это, в свою очередь, выявляет возможность разработки стадийных мероприятий клинического плана для поддержания процессов компенсации и адаптации к условиям высокогорья.
1. Процессы адаптации и компенсации у животных после односторонней нефрэктомии в условиях высокогорья по сравнению с долиной проходят в более длительные сроки.
2. В условиях высокогорья в большей степени изменяются
системные процессы, связанные с центрально-периферическим механизмами
фильтрации и, особенно, реабсорбции.
1. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем.- М.: Медицина, 1975.- 402 с.
2. Ахмедов Р.Р. Степень гипертрофии и пролиферативная активность в оставшейся почечной ткани после ее общей резекции // Клеточные механизмы устойчивости компенсаторно-приспо-собительных процессов. Сб. науч. тр.- Ташкент, 1985.- С.42-44.
3. Василенко В.А. Функция почки в процессе компенсаторной гипертрофии. Новосибирск.-1963,т.50,-535-541с.
4. Гапанович В.М. Вопросы о компенсаторных возможностях почек после частичной нефрэктомии // Тезисы докл. XI научн. конф. по водно-солевому обмену и функции почек.- Новосибирск, 1966.- С.136-137.
5. Гинецианский А.Г. Физиологический механизм водно-солевого равновесия.- М.: Наука, 1963.
6. Гонтмахер В.М., Сагдуллаев З.З. // Пролиферация и размеры клеток в процессе компенсаторной гипертрофии почки при односторонней нефрэктомии // Мед. журн. Узбекистана.- 1974.- ¦7.- С.68-73.
7. Гонтмахер В.М., Сиритинская Т.Д., Акбаров А.А. Характеристика цитофункционального состояния почек больных в различных стадиях хронической почечной недостаточности / В кн.: Клеточные механизмы приспособительных процессов.-Ташкент, 1978.- Вып.5.- С.56-64.
8. Гонтмахер В.М., Сагдуллаев З.З., Зуфаров А.К. Клеточные механизмы компенсаторных процессов в почке в зависимости от мас-сы ее резекции // Арх. анат., гист. и эмбриол.-1989.- ¦11.- С.87-92.
9. Ивашкевич С.П., Ширанкова Т.Г., Апуховская Л.И., Омельченко Л.И. Влияние односторонней нефрэктомии на обмен витамина Д у беременных крыс // Вопр. мед. химии.-1992.- Т.38, ¦5.- С.44-47.
10. Казначеев В.П. Современные аспекты адаптации.- Новосибирск: Наука, 1981.- 192 с.
11. Лиознер Л.Д. Биологические аспекты проблемы восстановления патологически измененных органов // Успехи соврем. биологии.- 1978.- Т.86, вып.1.- С.84-98.
12. Марченко В.А. Состояние выделительной функции единственной почки по транспорту тест-веществ в норме и при хроническом пиелонефрите: Автореф. дис....канд. мед. наук.-Харьков.: Харьк. мед. ин-т., 1990.- 22 с.
13. Меерсон Ф.З. Адаптация, стресс и профилактика.-М.: Наука, 1981.- 278 с.
14. Меерсон Ф.З. Адаптация к стрессорным ситуациям и стресслимитирующие системы организма. В кн.: Физиология адаптационных процессов. Руководство / Под ред. О.Г.Газенко, Ф.З.Меерсона.- М.: Наука, 1986.- С.521-631.
15. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. Пер. с англ.- М.: Медгиз, 1960.- 254 с.
16. Cort I.H., Lihardys B. // Regulation of body fluid volumes by the kidney.- Basel, Karger, Springer Vertag., 1970.
17. Katz A.I. Renal function immediately
after contralateral nephrectomy: Relation to the mechanism of
compensatory kidney growth.- Yell J.Biol.Med.- 1970, V.43, P.164-172.
The author analyzes compensatory-adaptive processes
in rats after unilateral nephrectomy during their adaptation under
highly-mountainous conditions. In this case the mechanisms of
filtration, re-absorption and secretion, contributing
to systemic processes of regulation of an osmotic pressure level
in the tissues of the intact kidney, function with strenuous efforts
for a long time and neuro-hormonal mechanisms of filtration and
re-absorption being activated more intensively.