Сократительная активность аорты крыс с паратиреопривной гипокальциемией (Экспериментальная и профилактическая медицина)

Ключевые слова: паратиреоидный гормон, паратиреоидэктомия, гипокальциемия, аорта, гладко­мышечные клетки, адреналин, папаверин, сокращение, расслабление

В последнее время особое внимание уделяется нарушению кальциевого обмена, рассматриваемого в качестве фактора риска в патогенезе различных заболеваний, в том числе и сердечно-сосудистых. Накопилось немало данных, свидетельствующих о различных гемодинамических сдвигах в условиях гипо- и гиперкальциемических состояний, вызванных нарушением в гормональной системе регуляции кальциевого метаболизма. Так, установлено, что паратиреоидный гормон (ПТГ) – один из основных регуляторов кальциевого обмена, влияет на различные гемодинамические показатели, в частности, на характер работы сердца, периферическое сопротивление, величину артериального давления [2,9,12,14]. Под влиянием ПТГ происходит усиление и учащение сердечной деятельности [2], расширение периферических сосудов, понижение артериального давления [9,14]. В противоположность этому есть данные, свидетельствующие о стойком повышении артериального давления у гиперпаратиреоидных лиц [8,10], которое снижалось после удаления околощитовидных желез [6]. Отмечены также отклонения в сердечной деятельности при гипопаратиреозе, проявляющиеся в виде желудочковой аритмии, изменениях со стороны ЭКГ [3,7]. Эти данные, свидетельствующие о взаимосвязи в деятельности кальцийрегулирующей и сердечно-сосудистой систем, не позволяют судить о сократительной активности сосудов и механизмах, лежащих в ее основе в условиях различных функциональных состояний гормональной системы регуляции кальциевого метаболизма. Между тем именно состоянием сосудистой системы и, в частности, ее миогенного звена функционирования определяется характер конечных системных гемодинамических реакций в тех или иных условиях. Исходя из этого, а также ключевой роли ионов кальция в процессе электромеханического сопряжения, лежащего в основе сокращения и расслабления мышц, мы задались целью исследовать состояние сократительной активности изолированной аорты в условиях специфического нарушения кальций- фосфорного метаболизма, вызванного удалением околощитовидных желез (ОЩЖ). 

Материал и методы

Исследования проводились на белых беспородных крысах-самцах массой 200-250 г, которые были разделены на контрольную (п=15) и опытную (п=15) группы. Опытную группу составляли животные, подвергшиеся под уретановым наркозом (1.15г/кг, в/б) удалению ОЩЖ. Животных брали в опыт через 5-7 дней после операции на фоне появления двигательных нарушений и обязательного понижения уровня кальция в крови. Под эфирным наркозом крыс обеих групп декапитировали и под контролем уровня общего ионизированного кальция и фосфора в крови в условиях in vitro изучали сократительную активность изолированных колец аорты методом изолированных сосудов [1]. Аорту, взятую из грудных и абдоминальных частей, после изолирования и очистки от окружающих тканей делили на кольца шириной 2 мм. В исследованиях использовались шесть изолированных колец, соединенных платиновыми скобами. Длина исследуемых колец аорты составляла около 1.2 см, а исходная нагрузка на препарат – 0.6 – 0.8г. В качестве перфузионного раствора использовался аэрированный карбогеном нормокальциемический буферный раствор Кребса-Хенселейта, имеющий при t=37^o ± 0.5^oC и рН=7.38-7.42 следующий состав: NaCl–6.89 г, KCl–335 мг, CaCl₂–277мг, MgSO₄ x 7 H₂O–246мг, KH₂PO₄–136 мг, NaHCO₃–2.1г, глюкоза–1.08 г ( в 1 л aqua dist.). 

Рис.1. Кривые сокращения и расслабления изолированных колец аорты  у  контрольной (А) и  паратиреопривной (Б)  крыс в ответ  на  введение  адреналина (10^-5 М) и  папаверина (10^-4 М)

У крыс контрольной и опытной групп (рис.1) регистрировалась изотоническая сократительная активность изолированных аортальных колец (на приборе “Isotonichе Messeinrichtung”, Germany), индуцированная адреналином (10^-5 М) и папаверином (10^-4 М), в пересчете на инкубационную среду. Выбор доз этих веществ определялся имеющимися литературными данными, в которых они использовались. Амплитуда (сила) сокращения препаратов, в ответ на введение адреналина, оценивалась в абсолютных величинах (см) от исходного нулевого уровня, а эффект расслабляющего действия папаверина– по выраженному в процентах уменьшению амплитуды вызванного адреналином максимального сокращения, принимаемого за 100%. Длительность сокращения и расслабления оценивалась в минутах [1], при скорости протяжки ленты самописца 0.75 см/мин. Полученные данные представлены в виде М ± m (Standard Error). Статистическая достоверность данных оценивалась с помощью t-критерия Стьюдента.

Результаты и обсуждение

Исследования показали, что у животных с удаленными ОЩЖ на фоне значительного понижения уровня ионизированного кальция (0.06 ± 0.015 ммоль/л против 0.32 ± 0.055 ммоль/л в контроле) и повышения уровня фосфора (3.6 ± 0.37 ммоль/л против 1.51 ± 0.18 ммоль/л в контроле) в крови наблюдается достоверное снижение индуцированной адреналином сократительной активности колец аорты по сравнению с интактными животными. Так, если в контроле амплитуда сокращения в среднем составляла 14.87 ± 1.1 см, то у опытной группы животных она уменьшалась до 9.2 ± 1.9 см

(р‹ 0.05) (рис.2). 

Рис. 2. Усредненные показатели амплитуды индуцированного адреналином 

(10^-5 М) сокращения колец аорты у контрольных (1) и паратиреопривных (2) крыс

Как уже отмечалось, в ходе опыта производилась также регистрация индуцированного папаверином расслабления сосуда по амплитуде и длительности. Результаты опытов свидетельствуют о том, что у животных опытной группы незначительно снижается  амплитуда расслабления ( 84.36 ± 4.61 % против 84.77 ± 3.21 % в контроле, р› 0.05) (рис.3). Вместе с тем наблюдалось удлинение сократительных и расслабительных (рис.4) эффектов изолированных колец аорты в ответ на введение адреналина и папаверина соответственно до 23 ± 3.8 мин против 13 ± 1.36 мин в контроле (р‹ 0.05) и 24 ± 3.5 мин против 18.3 ± 1.4 мин в контроле (р› 0.05). 

Рис. 3. Усредненные показатели амплитуды индуцированного папаверином 

(10^-4 М) расслабления колец аорты у контрольных (1) и паратиреопривных (2) крыс

Рис. 4.  Усредненные показатели длительности индуцированного адреналином  (10^-5М) сокращения (светлые столбики )  и  папаверином (10^-4М)  расслабления (темные столбики) изолированных  колец   аорты у контрольных (1) и паратиреопривных (2) крыс 

Таким образом, в условиях специфической гипокальциемии, вызванной удалением ОЩЖ, происходит снижение как сократительной способности аорты, так и эффекта ее расслабления ( незначительно), в ответ на введение адреналина и папаверина. Эти данные в определенной мере соответствуют исследованиям и других авторов, указывающих на прямую взаимосвязь между функциональной активностью сосудистой стенки и уровнем кальция в крови [13]. Обнаруженные нами эффекты могут быть интерпретированы с позиций тех процессов, которые развиваются в организме и тканях животных после удаления ОЩЖ. К таковым в первую очередь относятся дефицит ПТГ, гипокальциемия с гиперфосфатемией, а также системные метаболические нарушения. Данные литературы относительно влияния ПТГ на сердечно-сосудистую систему достаточно противоречивы, хотя большинство исследователей склоняется к мысли, что ПТГ вызывает расслабление гладких мышц сосудов, падение периферического сопротивления току крови, а соответственно и понижение кровяного давления [2,9,14]. Исходя из этого, надо полагать, что в условиях дефицита ПТГ, вызванного удалением ОЩЖ, должны наблюдаться противоположные эффекты, что не нашло подтверждения в наших исследованиях. Причиной подобного расхождения данных, как мы полагаем, может явиться то, что в условиях гипопаратиреоза и дефицита ПТГ в организме развивается комплекс вышеотмеченных нарушений, каждое из которых в отдельности и в системном взаимодействии может вызвать противоположные действию ПТГ эффекты. Как известно, наиболее ранним и специфичным нарушением при недостаточности ОЩЖ является гипокальциемия, анализ воздействия которой является, как мы полагаем, существенным в выявленных нами сосудистых реакциях. Как показано в ряде исследований [4], паратиреопривная гипокальциемия сопровождается нарушением механизмов транспорта ионов кальция в клетку, ее секвестрирования и высвобождения из внутриклеточных кальциевых депо [5]. Уменьшение входа кальция в цитоплазму клеток (в том числе мышечных), его перераспределение и накопление в митохондриях и саркоплазматическом ретикулуме, торможение кальцийзависимого выброса ионов кальция из депо в условиях ограничения входа кальция, наблюдаемые в условиях недостатка ПТГ и гипокальциемических состояний, могут быть причиной торможения кальцийзависимого электромеханического сопряжения и сокращения гладких мышц сосудов с обнаруженным нами соответственно значительным и незначительным ослаблением эффектов сокращения и расслабления колец аорты. Недостаточное поступление ионов кальция в гладкомышечные клетки при паратиреоидной недостаточности может привести к подавлению торможения основного механизма, обеспечивающего электромеханическое сопряжение, торможению взаимодействия актиновых и миозиновых нитей и, в конечном счете, нарушению процессов сокращения и расслабления мышц. Это находит свое подтверждение в исследованиях [11], где показано, что кальций, поступая в гладкомышечную клетку и образуя комплекс с кальмодулином, активирует киназу легких цепей миозина, их фосфорилирование, образование поперечных мостиков между актином и миозином, а cоответственно и сокращение гладкомышечных волокон сосудов. 

Резюмируя вышеизложенное, можно заключить, что реактивность гладкомышечных элементов стенки аорты (а возможно, и других сосудов) у паратиреопривных животных понижается, что проявляется ее относительно слабой ответной реакцией на действие адреналина и папаверина. Дальнейшие исследования позволят выяснить характер ответных реакций сосудистой системы животных с паратиреопривной гипокальциемией в условиях целостного воздействия на них указанных гуморальных факторов, что даст возможность определить, насколько сердечно-сосудистая система человека с подобным статусом подвержена гипо- или гиперергическим реакциям в ответ на эндо- и экзогенные воздействия. 

Поступила 13.11.09

Литература

1. Блаттнер Р., Классен Х., Денерт Х., Деринг Х. Эксперименты на изолированных препаратах гладких мышц. М., 1983, с. 158- 161.
2. Allen Nichols. Actions of Parathyroid Hormone in the Cardiovascular System. Galveston J. Blood Vessels, 1987, vol. 24, p. 120-124.
3. Basil M., Ru. Dusky ECG abnormalities associated with hypocalcemia. J. Chest, 2001, vol.119, p. 668- 669.
4. Boulebda N., Gairard A. Characterization of endothelium-derived relaxing factor involvement in the potentiating effect of parathyroidectomy on norepinephrine-induced rat aortic contraction. J. Fundam. Clin. Pharmacol., 1994, vol. 1, p. 43-53. 
5. Christopher B. Overgaard, Vladimir Dzavik Inotropes and Vasopressors. Review of Physiology and Clinical Use in Cardiovascular Disease. J. Circulation, 2008, vol. 118, p. 1047-1056. 
6. Heyliger A., S., Sharma J., Weber C., Tangpricha V. Parathyroidectomy decreases systolic and diastolic blood pressure in hypertensive patients. J. Investigative Medicine, 2009, vol. 57, p. 258-300. 
7. H. Singh, P. Muthaiah. Idiopathic hypoparathyroidism. Indian J. Radiol. Imaging, 2001, vol.11, p. 222- 223.
8. Jorde R. Svartberg, Sundsfjord J. Serum parathyroid hormone as a predictor of increase in systolic blood pressure in males. J. Hypertens., 2005, vol. 23, p. 1639–1644.
9. Klaus-Dieter Schluter, Hans Michael Piper Cardiovascular actions of parathyroid hormone and parathyroid hormone-related peptide. Oxford J., 1998, vol. 37, p. 34-41. 
10. Patrik Anderson, Erik Rydberg, Ronnie Willenheimer Primary hyperparathyroidism and heart disease– a review. European Heart Journal, 2004, vol. 25, p. 1776- 1787. 
11. Rob H. P., Hilgers, Clinton R. Webb Molecular aspects of arterial smooth muscle contraction: Focus on Rho. J. Experimental Biology and Medicine, 2005, vol. 230, p.829-835. 
12. Roca-Cusachs A., DiPette DJ., Nickols GA. Regional and systemic hemodynamic effects of parathyroid hormone: preservation of cardiac function and coronary and renal flow with reduced blood pressure. J. Pharmacol. Exp. Ther., 1991, vol. 1, p. 110-118.
13. Simonetti G., Mohaupt M. Calcium and blood pressure. J. Ther. Umsch., 2007, vol. 5, p. 249-252.
14. Saglikes Y.,  Massry S.G., Iseki K. ,  Nadler J. L., Campese V. M.  Effect of PTH on blood pressure and response to vasoconstrictor agonists. Am. J. Physiol., Renal. Physiol., 1985, vol. 248, p. 674-681. 

Вопросы, ответы, комментарии