Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

УДК 612.327+612.337+612.018.2

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Дослідження гуморальної ланки регуляції періодичної моторної активності шлунка та дванадцятипалої кишки

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

Савченко Юлія Олександрівна

Київ - 2008

Дисертація є рукопис.

Робота виконана у НДІ фізіології імені академіка Петра Богача біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Берегова Тетяна Володимирівна Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач відділу фармако-фізіології НДІ фізіології імені академіка Петра Богача біологічного факультету.

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук Скрипнюк Зеновій Дмитрович Науково-дослідний інститут Інтегративної та Негентропійної медицини, керівник відділу теоретичної та прикладної інформотерапії;

доктор медичних наук, професор, заслужений лікар України Суходоля Анатолій Іванович Вінницький національний медичний університет імені М.І. Пирогова, завідувач кафедри хірургії факультету післядипломної освіти.

Захист відбудеться “17” грудня 2008 р. о “12” годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 при Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою: 03022, Київ-22, пр. акад. Глушкова, 2, біологічний факультет.

Поштова адреса: 01033, Київ, вул. Володимирська, 64, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, біологічний факультет.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, м. Київ, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розісланий “11” листопада 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 О.В. Цимбалюк.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. На сьогоднішній день не викликає сумніву, що найбільш цікавим і загадковим в механізмі періодичної моторної активності травного тракту є питання про природу речовин, які ініціюють появу періодів роботи та обумовлюють їх тривалість. Аналіз літератури свідчить, що кандидатами на роль речовин, залучених у виникнення періодів роботи та у регуляцію тривалості періодів спокою і роботи є такі ендогенні речовини як гістамін [Yamanaka et al., 1987; Liu et al., 2000], панкреатичний поліпептид (ПП) [Barrios et al., 1999; Bueno et al., 1989], інсулін [Tanaka et al., 2001] та залежна від нього концентрація глюкози в крові [Suzuki et al., 1998; Ishiguchi et al., 2002; Shi et al., 2003], гастрин [Bech et al., 1982; Chung et al., 1992].

Дані стосовно впливу агоністів та антагоністів Н₃-гістамінових рецепторів (Н₃-ГР) були отримані в дослідах in vitro на васкуляризованому шлунку щурів [Yokotani et al., 2000], ізольованій дванадцятипалій кишці мурчака, ізольованих препаратах клубової кишки мурчака [Coruzzi et al., 1991], ізольованих препаратах товстої кишки мурчака [Leurs et al., 1991], кроля [Poli et al., 1997] та людини [Hemedah et al., 2001]. Встановлено, що збудження Н₃-ГР, локалізованих на пресинаптичній мембрані, ендогенним гістаміном або екзогенно введеними агоністами Н₃-ГР гальмує виділення ацетилхоліну з пресинаптичних нервових закінчень [Coruzzi et al., 1991; Hew et al., 1990; Izzo et al., 1998; Leurs et al., 1991; Menkveld et al., 1990; Polli et al., 1993; Taylor et al., 1992; Valentine 1999]. На нашу думку, періодичне збудження Н₃-ГР ендогенним гістаміном, локалізованих на пресинаптичній мембрані, може бути одним із механізмів завершення періодів роботи. Однак, така гіпотеза про залучення Н₃-ГР в регуляцію тривалості періодів роботи та спокою потребує експериментальної перевірки в умовах in vivo на фоні збереження всіх ланок нервово-гуморальної регуляції. Найбільш вдалим об'єктом для даних досліджень є собаки, які мають схожі з людиною механізми регуляції періодичної моторної активності травного тракту [Tanaka et al., 2001; Code et al., 1975].

Роль ПП в регуляції голодної моторики досить суперечлива. Ряд дослідників вважають, що ПП не відіграє важливої ролі в регуляції моторної функції травного тракту [Chung et al., 1992; Cuber et al., 1988; Poitras et al., 1985]. За даними інших, ПП впливає на голодну моторику травного тракту і його концентрація в крові коливається в різні фази мігруючого моторного комплексу (ММК), що може обумовлювати появу і тривалість періодів роботи та спокою шлунково-кишкового тракту (ШКТ) [Barrios et al., 1999; Dominguez-Munoz et al., 1998; Hall et al., 1983; McTigue et al., 1995].

Найбільша кількість літератури, що присвячена ендогенним факторам залученим в регуляцію періодики, присвячена інсуліну [Ali et al., 1976; Bjornsson et al., 1995; Eliasson et al., 1995; Hould et al., 1994; Krowichi 1998; Tolessa et al., 1998]. Відомо, що інсулінова гіпоглікемія стимулює голодну моторну активність травного тракту [Чан Зуй Нга и соавтор. 1972]. Тоді як гіперглікемія, навпаки, гальмує моторику антрального відділу шлунка та тонкої кишки [Bjornsson et al., 1994; Gielkens et al., 1997], а внутрішньовенне введення глюкози викликає гальмування моторики шлунка та дванадцятипалої кишки, стимульованої інсуліном [Ferreira et al., 2001; Ishiguchi et al., 2002]. Проте дані літератури стосовно коливань концентрації глюкози в плазмі крові під час різних фаз ММК суперечливі. Одні автори вважають, що концентрація глюкози підвищується в І фазу ММК, яка відповідає періоду спокою, і знижується в ІІІ фазу ММК, яка разом з ІІ та IV фазою складає період роботи [Zheng et al., 1991]. Інші дослідники стверджують, що в період роботи рівень цукру в крові зростає, а в період спокою - знижується [Богач, 1961]. За даними іншої групи дослідників [Suzuki et al., 1998, 2003], концентрація глюкози в крові взагалі не змінюється протягом різних фаз ММК. Коливання концентрації інсуліну в плазмі крові дослідила лише одна група авторів і показала, що його рівень швидко починає зростати на початку ІІІ фази ММК, досягає піку, після чого повертається до вихідного рівня перед кінцем ІІІ фази ММК [Suzuki et al., 1998].

За даними літератури роль гастрину в регуляції голодної моторики травного тракту до кінця не встановлена. Одні дослідники вважають, що він не впливає на періодичну моторику [Dooley et al., 1984; Sturdevant et al., 1974] і його концентрація не коливається під час ММК [Chung et al., 1992; Cuber et al., 1988]. Тоді як інші автори продемонстрували, що гастрин викликає скоротливі відповіді різних відділів травного тракту [Huizinga et al., 1984; Stewart et al., 1980] і його концентрація коливається в різні фази голодної моторики [Hall et al., 1983].

Таким чином, теоретичне та практичне значення проблеми механізмів періодичної моторної активності ШКТ, обмежені дані про залучення гістаміну, гастрину та панкреатичного поліпептиду в ініціацію та регуляцію тривалості періодів роботи та спокою шлунка та ДПК, відсутність цільної картини про роль глюкози та інсуліну в регуляції моторної функції травного тракту обумовили вибір теми дисертаційної роботи та постановку конкретних завдань досліджень.

Зв'язок роботи з науковими планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках наукових тем біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка „Дослідження ролі нехолінергічних факторів (гістамін, мотилін, ендотеліальні фактори) у регуляції функціонального стану шлунково-кишкового тракту” (№ теми 01БФ033-03, № держреєстрації 0101U009878), „Дослідження механізмів функціонування органів травного тракту та методів їх корекції” (№ теми 06БФ036-03, № держреєстрації 0106U005755). Тема дисертаційної роботи затверджена на засіданні Вченої ради біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка, протокол № 5 від 13 листопада 2006 року.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи було дослідити гуморальні механізми регуляції періодичної моторної активності шлунка та ДПК.

Відповідно до мети перед нами були визначені такі завдання:

дослідити вплив агоніста Н₃-ГР R-б-метилгістаміну (R-б-МЕГ) на голодну моторику шлунка та ДПК у собак;

дослідити вплив блокаторів Н₃-ГР тіопіраміду та бетасерку на періодичну моторну активність шлунка та ДПК у собак;

дослідити механізм різниці в дії тіопіраміду і бетасерку;

визначити концентрацію глюкози в крові під час різних фаз ММК у собак;

визначити концентрацію інсуліну в плазмі крові під час періоду спокою, та періоду роботи голодної моторики шлунка та ДПК у собак;

дослідити вплив панкреатичного поліпептиду на голодну моторику шлунка та ДПК у собак;

з'ясувати вплив панкреатичного поліпептиду на концентрацію глюкози в крові у собак;

дослідити коливання концентрації гастрину в плазмі крові під час фаз ММК шлунка та ДПК у собак.

Об'єкт дослідження - гуморальні механізми регуляції моторної функції шлунка та ДПК.

Предмет дослідження -тривалість та моторний індекс фаз ММК шлунка та ДПК, концентрація гастрину, глюкози та інсуліну в плазмі крові під час різних фаз ММК, концентрація глюкози в крові під впливом панкреатичного поліпептиду.

Методи досліджень: хірургічні, фізіологічні, фармакологічні, біохімічні, радіоімунологічні, статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. Робота містить нові дані про гуморальну ланку регуляції періодичної моторної активності шлунка та ДПК.

В даній роботі вперше показано, що збудження ендогенним або екзогенно введеним гістаміном Н₃-ГР призводить до збільшення тривалості періодів спокою і зменшення тривалості періодів роботи в шлунку та ДПК. Блокада Н₃-ГР, навпаки, зменшує тривалість періодів спокою в шлунку та ДПК, та викликає подовження тривалості періодів роботи в них.

Абсолютно новими є дані відносно участі ПП в регуляції моторики в умовах in vivo. Встановлено, що ПП зменшує концентрацію глюкози в крові та не змінює характер голодної моторики шлунку. Проте, ПП зменшує тривалість періодів роботи та подовжує тривалість періодів спокою в шлунку. В ДПК ПП стимулює появу ІІ фази голодної моторики і подовжує її тривалість, при цьому зменшується тривалість І фази ММК. На характер і тривалість ІІІ і ІV фаз ММК ПП не впливає.

Показано, що рівень глюкози в крові статистично значуще змінюється під час періодів спокою (І фаза ММК) та ІІІ фази періоду роботи періодичної моторики ШКТ.

Встановлено, що концентрація інсуліну в плазмі крові підвищується на початку ІІІ фази ММК, тоді як під час І фази повертається до вихідного рівня.

Коливання концентрації гастрину в крові статистично значуще не змінювалися під час І та ІІ фази ММК.

Практичне значення одержаних результатів. Встановлення гуморальних механізмів регуляції тривалості періодів спокою та роботи шлунка та ДПК дозволяють розробити нові методичні підходи до лікування захворювань ШКТ, в патогенез яких залучено порушення моторики, або тих захворювань, наслідком яких є теж порушення моторики. А саме, при лікуванні дуоденостазу доцільним є призначення блокаторів Н₃-ГР, які зменшують тривалість періодів спокою в шлунку та ДПК і викликають подовження періодів роботи в них. Блокатор Н₃-ГР бетасерк, який зареєстрований фармкомітетом України, може бути застосований в післяопераційному періоді для стимуляції атонічних станів, пов'язаних з дією наркозу та оперативними втручаннями. Встановлення того факту, що бетасерк зменшує тривалість періодів спокою в шлунку та ДПК і подовжує тривалість періодів роботи в них, свідчить про те, що даний препарат слід обережно призначати хворим з виразковою хворобою шлунка та ДПК.

Результати дисертаційної роботи впроваджені у навчальний процес кафедри фізіології людини і тварин біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка, кафедри біологічної хімії Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто виконано весь обсяг експериментальних досліджень в Науково-дослідному інституті фізіології імені академіка Петра Богача біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Автором самостійно проведено збір та аналіз наукової літератури за темою дисертації, статистичну обробку результатів експериментів, підготовку статей. Автор безпосередньо брала участь у виконанні хірургічних втручань, пов'язаних з накладанням фістул на шлунок та ДПК у собак. У виконанні операцій та у післяопераційному догляді за тваринами брали участь кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник М.М. Харченко, кандидат біологічних наук, науковий співробітник О.І. Цирюк.

Планування напрямів досліджень, обговорення їх результатів, формулювання висновків здійснено за участю наукового керівника.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідались та обговорювались на: XIII-й європейській студентській конференції для студентів медиків та молодих лікарів (Берлін, Німеччина, 2002); Всеукраїнській Х студентській науковій конференції (Київ, Україна, 2003); І-й міжнародній конференції „Нейрогуморальні та клітинні регуляторні механізми травних процесів” (Львів, Україна, 2003); Всеукраїнській IV студентській науковій конференції „Біологічні дослідження молодих вчених” (Київ, Україна, 2004); І-й міжнародній конференції студентів та аспірантів „Молодь і поступ біології” (Львів, Україна, 2005); ІІ-й міжнародній конференції „Нейрогуморальні та клітинні регуляторні механізми травних процесів” (Львів, Україна, 2005); міжнародній конференції, приуроченій до 60-ліття новоствореної кафедри фізіології людини і тварин Львівського університету імені Франка „Механізми функціонування фізіологічних систем” (Львів, Україна, 2006); міжнародній конференції експериментальної і клінічної біохімії (Люблін, Польща, 2006); міжнародному з'їзді фізіологів і федерації європейських фізіологічних об'єднань (Братислава, Словакія, 2007); ІІІ-й міжнародній конференції „Нейрогуморальні та клітинні регуляторні механізми травних процесів” (Львів, Україна, 2007).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 13 наукових праць (4 статті у фахових наукових виданнях України та 9 тез - у матеріалах вітчизняних та міжнародних конференцій та з'їздів).

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, опису матеріалів та методів досліджень, 6-ти розділів з викладом отриманих результатів, розділу присвяченого аналізу і узагальненню результатів, висновків, списку літератури, який складається із 329 найменувань. Матеріали дисертаційної роботи викладені на 170 сторінках (основна частина 131 сторінка), ілюстрована 35 рисунками і 14 таблицями.

Основний зміст роботи

Матеріали і методи досліджень

Дослідження на тваринах проведені з дотриманням міжнародних принципів Європейської конвенції про захист хребетних тварин, що використовуються для дослідних та інших наукових цілей [Мурзін О.Б., 2004; Покровский В.И., 1997; Сторожков Г.И., 2001]. Прилади, що використовувалися для наукових досліджень, підлягали метрологічному контролю.

Дослідження проведені в умовах хронічного експерименту на 7 безпородних собаках масою 10-18 кг. Усім собакам були вживлені фістули у фундальний відділ шлунка та ДПК, на 10-12 см дистальніше пілоричного сфінктера, за методом Басова-Павлова. Всі оперативні втручання виконували під загальним знечуленням з використанням нембуталу (35 мг/кг) чи тіопенталу натрію (35 мг/кг). Передопераційна підготовка та післяопераційний догляд за тваринами, накладання фістул на шлунок та ДПК здійснювали за схемами, які описані в посібнику Шалімова С.О. [1989].

Реєстрацію моторної активності шлунка та ДПК проводили за допомогою балонографічного методу. Обраховували тривалість і кількість періодів роботи та спокою як в контролі, так і після введення речовин, визначали моторний індекс за 1 хв.

Дослідження впливу агоніста та антагоністів Н₃-ГР на моторну функцію травного тракту. Агоніст Н₃-ГР R--МЕГ вводили внутрішньовенно (в/в) в дозі 0,2 мг/кг (Sigma-Aldrich Ltd, Німеччина) на фоні періоду роботи голодної моторики ШКТ [Coruzzi et al., 1991; Hew et al., 1990]. Після його введення проводили запис голодної моторики протягом 1-2-х періодів роботи та спокою.

В іншій серії експериментів проводили дослідження впливу антагоністів Н₃-ГР тіопіраміду (Sigma-Aldrich Ltd, Німеччина) та бетасерку (Solvay Pharmaceuticals B.V., Нідерланди) [Coruzzi et al., 1991; Tighilet et al., 1995] на голодну моторику шлунка і ДПК. Антагоністи вводили на фоні періоду спокою в дозі 0,07 (в/в) та 1,2 мг/кг (в дванадцятипалу кишку), відповідно. Аналогічно, після введення речовин проводили запис голодної моторної активності протягом 1-2-х періодів роботи та спокою.

Дослідження ролі Н₁-гістамінових рецепторів в моторних ефектах, викликаних блокатором Н₃-ГР. Агоніст Н₁-ГР ІЕМ-813 (Інститут експериментальної медицини, Санкт-Петербург) вводили на фоні періоду спокою в дозі 0,05 мг/кг, підшкірно (п/ш). В іншій серії дослідів ми вводили ІЕМ-813 на фоні дії блокатора Н₁-ГР піпольфену (Эгис АО, Венгрия). Піпольфен вводили на фоні періоду спокою в дозі 1,5 мг/кг (п/ш), після чого через 15 хв вводили ІЕМ-813. панкреатичний бетасерк тіопірамід поліпептид

В іншій серії досліджень на фоні дії бетасерку вводили антагоніст Н₁-ГР піпольфен. Бетасерк вводили на фоні періоду спокою в дозі 1,2 мг/кг (в дванадцятипалу кишку). Після виникнення реакції через 10 хв вводили піпольфен в дозі 1,5 мг/кг (п/ш). Після введення речовин проводили запис голодної моторної активності протягом 1-2-х періодів роботи та спокою.

Визначення концентрації глюкози в крові. Концентрацію глюкози визначали під час періоду спокою (І фаза ММК) та під час періоду роботи (ІІ, початок та кінець ІІІ фази, ІV фази ММК) голодної моторики травного тракту, а також на фоні введення ПП. Концентрацію глюкози вимірювали за допомогою глюкометра “Еліт 2000” (фірма Baer).

Методика визначення концентрації інсуліну в плазмі крові. Визначення концентрації інсуліну в плазмі крові проводили радіоімунологічним методом [Fraser et al., 1999; McKillop et al., 2000; Yalow, 1973]. Забір крові для визначення концентрації інсуліну здійснювали з вени передньої лапи собаки під час періоду спокою (І фаза ММК) та в період роботи (ІІІ фаза ММК) голодної моторики шлунка та ДПК. Далі проводилося визначення концентрації інсуліну в плазмі крові радіоімунологічним методом з використанням в якості мітки І¹²⁵ [Yalow 1973]. Апаратом для детекції слугував гама-рахівник “Berthold” (Immunotech, Чехія).

Дослідження впливу панкреатичного поліпептиду на моторику травного тракту та концентрацію глюкози в крові. Дослідження починали вранці, натщесерце. Так як період напіврозпаду ПП у собак складає 5 хв [Taylor et al., 1979], то для підтримання постійної концентрації речовини в крові проводили внутрішньовенну інфузію ПП. Для цього попередньо вводили в вену вазофікс, який фіксували на лапі тварини і перевіряли на прохідність катетер. Інфузію ПП проводили за допомогою перистальтичного насосу НП-1 з швидкістю 20 мл/год. Під час фонового запису періодики визначали концентрацію глюкози в крові на фоні періоду роботи та спокою. Після цього на фоні періоду спокою починали внутрішньовенну інфузію ПП протягом 2 годин (селективний агоніст Y₄-рецепторів, 200 пмоль/кг/год) [Thor et al., 1987, Wager-Page et al., 1993]. Концентрацію глюкози в крові також визначали під час виникнення реакції на ПП. Обраховували наступні показники: моторний індекс за 1 хвилину, тривалість періодів роботи і спокою, концентрацію глюкози в крові.

Визначення концентрації гастрину в плазмі крові. Концентрацію гастрину в крові визначали за допомогою радіоімунологічного аналізу [Fraser et al., 1999; McKillop et al., 2000; Yalow, 1973]. Пробу крові для визначення концентрації гастрину в плазмі крові брали з вени передньої лапи собаки під час реєстрації періоду спокою (І фаза ММК) та під час періоду роботи (ІІ фаза ММК) голодної моторики шлунка та ДПК. Подальше визначення концентрації гастрину в плазмі крові проводилося радіоімунологічним методом з використанням в якості мітки І¹²⁵ [Yalow, 1973]. Апаратом для детекції слугував гама-рахівник “Berthold” (Immunotech, Чехія).

У зв'язку з невеликим об'ємом вибірки, для перевірки розподілу на нормальність було застосовано W тест Шапіро-Вілка. Ймовірність похибки першого роду б > 0,05. Оскільки група наших даних виявилися нормально розподілена, то порівняння вибірок проводилося за допомогою методу t критерія за Стьюдентом для зв'язаних вибірок [Гланц, 1999; Тюрин и соавт., 1998]. Ми розраховували середнє значення (М), стандартне відхилення (SD). Для наших даних ми брали рівень значущості р<0,05.

Результати досліджень та їх обговорення

Вплив агоніста та антагоністів Н₃-гістамінових рецепторів на періодичну моторну активність шлунка та дванадцятипалої кишки у собак. В результаті проведених досліджень встановлено, що голодна моторика шлунка та ДПК у собак контрольної групи тварин характеризувалась періодичним виникненням періодів роботи, які чергувалися з періодами спокою. Для голодної моторики шлунка та ДПК було характерне виникнення чотирьох фаз ММК.

Далі ми проаналізували вплив R--МЕГ на тривалість всіх фаз періоду роботи ММК шлунка та ДПК. В результаті було показано, що R--МЕГ в шлунку не впливав на тривалість ІІ фази ММК, але зменшував тривалість ІІІ фази на 52,1 % (р<0,05). Виникнення IV фази в шлунку під час дії R--МЕГ ми взагалі не спостерігали. В ДПК R--МЕГ не впливав на тривалість ІІ та IV фаз ММК, тоді як зменшував тривалість ІІІ фази на 25 % (р<0,05).

Так як в цілісному організмі гістамін вивільняється постійно, то саме його вплив на Н₃-ГР може бути одним із фізіологічних чинників, що в природних умовах обмежує моторну активність ШКТ. Перевірити таке твердження можливо за умов блокади ендогенного гістаміну на Н₃-ГР. В зв'язку з цим наступним завданням нашої роботи було дослідити вплив блокади Н₃-ГР на періодичну моторику шлунку та ДПК. Селективний блокатор Н₃-ГР тіопірамід вводили в дозі 0,07 мг/кг (в/в) на фоні періоду спокою. Нами було показано, що тіопірамід подовжував тривалість періодів роботи в шлунку на 102,2 % (р<0,01) в порівнянні з контролем. В ДПК періоди роботи збільшувались на 61,3% (р<0,001). Тривалість періодів спокою навпаки в шлунку зменшувались на 36,18 % (р<0,01), а в ДПК - на 28,96 % в порівнянні з контролем (р<0,05). Тіопірамід подовжував тривалість ІІІ фази ММК в шлунку на 150,19 % (р < 0,01). Проте на тривалість ІІ та ІV фаз ММК в шлунку тіопірамід не справляв статистично значущого впливу. В ДПК тіопірамід подовжував тривалість ІІ фази ММК періоду роботи на 74,4 % (р<0,05). Але на тривалість ІІІ та ІV фаз ММК в ДПК тіопірамід статистично значуще не впливав.

Інший блокатор Н₃-ГР бетасерк вводили на початку періоду спокою в дозі 1,2 мг/кг (в дванадцятипалу кишку). Бетасерк подовжував тривалість періодів роботи як в шлунку, так і в ДПК. В шлунку тривалість періодів роботи подовжувалась на 89,6% (р<0,001), а в ДПК - на 62,5 % (р<0,001). Бетасерк зменшував тривалість періодів спокою в шлунку на 40,8 % (р<0,001). В ДПК в результаті дії бетасерку тривалість періодів спокою вкорочувалися на 44,7 % (р<0,01). Відносно впливу бетасерку на тривалість фаз ММК, то було встановлено, що бетасерк в шлунку збільшував тривалість ІІ та ІІІ фаз ММК на 53,2% (р < 0,001) і 51,3 % (р < 0,001), відповідно. Проте на тривалість ІV фази ММК статистично значущого впливу бетасерку ми не спостерігали. Бетасерк аналогічно до дії тіопіраміду подовжував тривалість ІІ фази ММК в ДПК на 59,6 % (р < 0,01), тоді як на тривалість ІІІ та ІV фаз ММК він не впливав. Виходячи з того, що активація пресинаптичних Н₃-ГР в гангліях інтрамуральної нервової системи веде до зменшення виділення ацетилхоліну, то блокада їх теоретично має призводити до посилення моторної активності. Ця гіпотеза підтверджується нашими даними, адже ми спостерігали подовження періодів роботи як в шлунку, так і в ДПК, в результаті блокади Н₃-ГР.

З отриманих результатів видно, що бетасерк окрім ІІІ фази ММК в шлунку подовжував ще і ІІ фазу, тоді як тіопірамід подовжував лише ІІІ фазу ММК. Ця різниця в дії антагоністів Н₃-ГР може бути причиною різної афінності до гістамінових рецепторів. Адже відомо, що бетасерк є агоністом до Н₁-ГР і одночасно антагоністом Н₃-ГР [Laurikainen et al., 2004; Poyurovsky et al., 2005], тоді як тіопірамід - селективний антагоніст Н₃-ГР [Alves-Rodriges et al., 1996; Barocelli et al., 1993; Barnes et al., 2001]. Очевидно, що бетасерк мав сильніший вплив на голодну моторику шлунка, ніж тіопірамід, за рахунок взаємодії бетасерку з Н₁-ГР. Для перевірки даного твердження ми провели дослідження впливу агоніста Н₁-ГР ІЕМ-813 на періодичну моторну активність шлунка та ДПК. Встановлено, що введення ІЕМ-813 на фоні періоду спокою викликало появу екстраперіоду роботи як в шлунку, так і в ДПК.

Тоді як блокатор Н₁-ГР піпольфен усував дію ЕІМ-813. Крім того для доказу участі Н₃-ГР в регуляції тривалості періодів роботи та спокою ми провели ще одну серію досліджень. Для цього на фоні дії бетасерку ми вводили антагоніст Н₁-ГР піпольфен. В цій серії досліджень дія бетасерку разом з піпольфеном мала аналогічний вплив на тривалість періодів роботи і спокою, як і дія самого тіопіраміду. Отже, ми дійшли висновку, що ендогенний гістамін в організмі виступає фізіологічним фактором, який бере участь в регуляції періодичної моторної активності травного тракту.

Дослідження коливань концентрації глюкози та інсуліну в крові. На сьогодні дані відносно коливань концентрації глюкози в крові під час періодики травного тракту досить обмежені, а ті, що відомі - дуже суперечливі. Так, за даними одних авторів [Suzuki 2001, 2003], концентрація глюкози в крові у собак не змінюється протягом різних фаз ММК. За даними інших, навпаки, концентрація глюкози статистично значуще коливається в різні фази ММК у собак [Zheng et al., 1991; Богач, 1965]. В зв'язку з цим в наступному етапі наших досліджень ми визначали рівень глюкози в крові в різні фази ММК: І, ІІ, початок та кінець ІІІ і ІV фазу. В результаті було встановлено, що на початку ІІІ фази концентрація глюкози в крові статистично значуще відрізнялася від концентрації, яка реєструвалась під час інших фаз ММК (p < 0,001).

Інсулін - гормон підшлункової залози, який є головним регулятором концентрації глюкози в крові. Тому той факт, що концентрація глюкози в крові коливається під час ММК, наштовхнув нас на думку, що концентрація інсуліну в крові, відповідно, також має змінюватися під час різних фаз ММК. В зв'язку з цим, ми досліджували концентрацію інсуліну в плазмі крові під час голодної моторики травного тракту. Отримані нами результати показали, що дійсно концентрація інсуліну в плазмі крові мала статистично значущі коливання. Так в І фазу вона складала 7,09+2,05 од/мл, а на початок ІІІ - 12,38+5,08 од/мл, що відповідало збільшенню на 74% (p < 0,01).

Дослідження впливу панкреатичного поліпептиду на голодну моторику травного тракту та рівень глюкози в крові в різні фази мігруючого моторного комплексу. Інфузія ПП в дозі 200 пмоль/кг/год зменшувала тривалість періодів роботи в шлунку на 46,7 % (р<0,05) в порівнянні з контролем. Тоді як тривалість періодів спокою в шлунку, навпаки, подовжувалася на 53,8 % (р<0,05). ПП зменшував тривалість періодів роботи в шлунку за рахунок зменшення тривалості ІІІ фази ММК на 66,9 % (р<0,01) в порівнянні з контролем, тоді як на тривалість ІІ фази він статистично значуще не впливав. IV фазу в шлунку нами не було зареєстровано взагалі під час дії ПП. Далі нами було показано, інфузія ПП стимулювала появу ІІ фази періоду роботи в ДПК.

Латентний період дії ПП складав 5,1+1,7 хв. В результаті дії ПП тривалість ІІ фази ММК збільшувалася на 112 % (p<0,001). Відповідно ПП подовжував тривалість всього періоду роботи на 101,4 % (p<0,05) в порівнянні з контролем. На тривалість ІІІ та ІV фази ПП не впливав. Тривалість періодів спокою навпаки зменшувалася на 56,7 % (p<0,05) в порівнянні з контролем.

В результаті проведених нами досліджень було показано, що ПП статистично значуще зменшував концентрацію глюкози в крові. Концентрація глюкози в крові зменшувалася на 9,6 % в порівнянні з контролем (p<0,05).

Дослідження коливань концентрації гастрину в плазмі крові під час голодної моторики травного тракту. Участь гастрину в регуляції моторики травного тракту залишається до кінця не з'ясованою. Були проведені дослідження і показано, що гастрин не відіграє важливої ролі в регуляції тиску нижнього стравохідного сфінктеру у людей [Sturdevant, 1974]. Тоді як інші автори вважають, що гастрин регулює моторну функцію антрального відділу шлунку [Szurszewski, 1979; Strunz et al., 1979] і коливається в різні фази ММК [Hall et al., 1983]. В зв'язу з такими суперечливими даними літератури, ми вирішили дослідити коливання концентації гастрину в плазмі крові під час ММК у собак. Вимірювання концентрації гастрину в плазмі крові проводили під час І та ІІ фази ММК в ДПК. В результаті наших досліджень було встановлено, що концентрація гастрину в плазмі крові статистично значуще не відрізнялася під час І та ІІ фази ММК. Ми дійшли висновку, що гастрин не відіграє важливої ролі в регуляції періодичної моторної активності травного тракту.

З описаного вище можна скласти узагальнюючу схему, за якою гіпоглікемія під час І фази ММК стимулює виділення ПП, який в свою чергу активує появу ІІ фази ММК, тобто початок періоду роботи.

На початку ІІІ фази ММК зростає концентрація глюкози в крові, вивільнення якої стимулює глюкагон [Diao et al., 2005]. Підвищена концентрація глюкози в крові збуджує глюкосенсетивну зону гіпоталамуса, звідки збудження передається по солітарних трактах до довгастого мозку, а саме, ядер блукаючих нервів. По блукаючих нервах збудження передається до в-клітин підшлункової залози, що призводить до виділення інсуліну, який в свою чергу знижує концентрацію глюкози в крові (закінчується період роботи). Понижується концентрація глюкози в крові, виникає гіпоглікемія, яка знову стимулює вивільнення ПП і цикл повторюється.

Висновки

У дисертації, відповідно до поставленої мети, вирішене актуальне наукове завдання, що стосується гуморальної ланки регуляції періодичної моторної активності шлунка та дванадцятипалої кишки і зроблені наступні висновки:

Агоніст Н₃-гістамінових рецепторів R-б-метилгістамін зменшує тривалість періодів роботи і подовжує тривалість періодів спокою шлунка та дванадцятипалої кишки. Антагоністи Н₃-гістамінових рецепторів тіопірамід та бетасерк збільшують тривалість періодів роботи і зменшують тривалість періодів спокою шлунка та дванадцятипалої кишки. Таким чином, ендогенний гістамін виступає фізіологічним фактором, який через збудження Н₃-гістамінових рецепторів на пресинаптичній мембрані, обмежує тривалість періодів роботи голодної моторики шлунка та дванадцятипалої кишки.

У порівнянні з тіопірамідом бетасерк проявляє більш сильну дію на тривалість фаз періоду роботи за рахунок активації не тільки Н₃-, але і Н₁-гістамінових рецепторів.

Циклічні виникнення мігруючого моторного комплексу не обумовлені коливаннями концентрації ендогенного гастрину в крові.

Підвищення концентрації глюкози в крові на початку ІІІ фази стимулює вивільнення інсуліну, який завершує період роботи і знижує концентрацію глюкози. Гіпоглікемія стимулює виділення панкреатичного поліпептиду, який викликає появу ІІ фази мігруючого моторного комплексу в дванадцятипалій кишці.

Підвищена концентрація інсуліну в плазмі крові під час ІІІ фази викликає припинення періоду роботи. Інсулінова гіпоглікемія стимулює виникнення періоду роботи.

Панкреатичний поліпептид зменшує тривалість періодів роботи та подовжує тривалість періодів спокою в шлунку. Панкреатичний поліпептид подовжує тривалість періодів роботи і зменшує тривалість періодів спокою в дванадцятипалій кишці.

Панкреатичний поліпептид зменшує концентрацію глюкози в крові.

Встановлено взаємоз'язок коливань панкреатичного поліпептиду, інсуліну і глюкози в крові та регуляцію ними періодичної моторної активності. Гіпоглікемія під час І фази стимулює вивільнення панкреатичного поліпептиду, який стимулює появу ІІ фази мігруючого моторного комплексу. Очевидно, що глюкагон підвищує концентрацію глюкози в крові під час ІІІ фази, яка в свою чергу стимулює вивільнення інсуліну. Інсулін понижує концентрацію глюкози в крові, цим самим стимулюючи вивільнення панкреатичного поліпептиду.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Вплив агоністів та антагоністів Н₃-гістамінових рецепторів на періодичну моторну активність шлунка та дванадцятипалої кишки у собак / Ю.О. Годун, Т.В. Берегова, Г.М. Толстанова, М.М. Харченко // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Проблеми регуляції фізіологічних функцій. - 2004. - N.9. - С.12-13. (Здобувач - проведення експерименту та підготовка матеріалу до друку; Берегова Т.В. - ідея дослідження, загальне редагування; Толстанова Г.М. - допомога в освоєнні методики; Харченко М.М. - допомога під час проведення оперативних втручань по вживленню фістул в шлунок та дванадцятипалу кишку.)

2. Годун Ю.О. Дослідження концентрації глюкози в крові під час періодичної моторної активності травного тракту у собак / Ю.О. Годун, О.І. Цирюк, Т.В. Берегова // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології. Київ-Луганськ-Харків. - 2005. - Випуск 2 (65). - С. 17-22. (Здобувач - проведення експерименту та статистична обробка результатів, підготовка матеріалу до друку; Цирюк О.І. - допомога при заборі крові; Берегова Т.В. - ідея дослідження, загальне редагування.)

3. The influence of the pancreatic polypeptide on the blood glucose level and periodical motility in dogs / Y. Godun, O. Tsyryuk, T. Beregova, I. Bosyuk // Annales universitatis Mariae Curie-Sklodowska. - 2006. - Vol. 19, N1. - P.99-102. (Здобувач - проведення експерименту; Цирюк О.І. - допомога при заборі крові; Берегова Т.В. - інтерпретація та узагальнення результатів, загальне редагування; Босюк І.Ю. - підготовка тварин до досліду та технічне забезпечення його виконання).

4. Савченко Ю.О. Коливання концентрації глюкози та інсуліну в плазмі крові в різні фази мігруючого моторного комплексу голодної моторики шлунка та дванадцятипалої кишки у собак / Ю.О. Савченко, Т.В. Берегова, О.І. Цирюк // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. - 2008. - №1. - С.7-10. (Здобувач - проведення експерименту, літературний пошук, аналіз літературних даних, підготовка матеріалу до друку; Берегова Т.В. - загальне редагування; Цирюк О.І. - допомога при заборі крові.)

5. Godun Y., Tolstanova G., Beregova T. The mechanism of action of histamine on the gastrointestinal motility: 13^th European Students' Conference for promising biomedical scientists and future doctors, (Berlin, 29 oct.-2 nov. 2002). - Berlin (Germany). - 2002. - 315 p. (Здобувач - проведення експерименту та підготовка матеріалу до друку; Толстанова Г.М. - статистична обробка результатів; Берегова Т.В. - ідея дослідження, загальне редагування.)

6. Годун Ю. Вплив збудження Н₃-гістамінових рецепторів на голодну моторну активність шлунка та дванадцятипалої кишки: матеріали Х студентської наукової конференції, (Київ, квітень 2003) / Українська асоціація народної медицини медичний інститут. - Київ, 2003. - 142 с.

7. Godun Y. The involvement of H₃-histamine receptors in the control of gastrointestinal motility in dogs: abstracts of International conference [“Neuro-humoral and cellular regulatory mechanism of digestion processes”], (Lviv, 1-3 oct. 2003). - Lviv, 2003. - 60 p.

8. Годун Ю.О., Толстанова Г.М., Цирюк О.І. Вплив блокади Н₃-гістамінових рецепторів на моторний індекс голодної моторної активності шлунка та дванадцятипалої кишки у собак: Матеріали IV Всеукраїнської наукової конференції студентів та аспірантів [“Біологічні дослідження молодих вчених”], (24-25 квіт. 2004). - К.: Київський університет, 2004. - 70 с. (Здобувач - проведення експерименту, літературний пошук, підготовка матеріалу до друку; Толстанова Г.М. - загальне редагування; Цирюк О.І. - допомога при заборі крові.) .

9. Годун Ю.О., Цирюк О.І., Берегова Т.В. Коливання концентрації глюкози в крові під час періодичної діяльності травного тракту у собак: тези доповідей Першої Міжнародної конференції студентів та аспірантів [“Молодь і Поступ біології”], (Львів, 11-14 квіт. 2005). - Львів: СПОЛОМ, 2005. - 287 с. (Здобувач - проведення експерименту; Цирюк О.І. - допомога при заборі крові; Берегова Т.В. - інтерпретація та узагальнення результатів, загальне редагування.)

10. Godun Y., Beregova T., Tsyryuk O. The influence of the thioperamide on the motor activity on the stomach and duodenum in dogs: abstracts for 2nd International Conference [“Neuro-humoral and cellular regulatory mechanisms of digestion processes”], (Kyiv, 5-7 oct. 2005). - Kyiv, 2005. - 73 р. (Здобувач - проведення експерименту, підготовка матеріалу до друку; Берегова Т.В. - ідея дослідження, загальне редагування; Цирюк О.І. - допомога при заборі крові.)

11. Годун Ю.О., Берегова Т.В., Цирюк О.І. Роль Н₃-гістамінових рецепторів та панкреатичного поліпептиду в регуляції періодичної моторики шлунку та дванадцятипалої кишки у собак: Матеріали Міжнародної наукової конференції, приуроченої до 60-ліття новоствореної кафедри фізіології людини і тварин Львівського університету імені Івана Франка [“Механізми функціонування фізіологічних систем”], (Львів, 8-11 лист. 2006) / М-во освіти і науки України, Львів. нац. ун-т ім. І. Франка. - Львів: ЛНУ ім. І. Франка, 2006. - 175 c. (Здобувач - проведення експерименту, підготовка матеріалу до друку; Берегова Т.В. - ідея дослідження; Цирюк О.І. - допомога при заборі крові.)

12. Savchenko Y., Beregova T., Tsyryuk O. The influence of the antagonists of the H3-histamine receptors on the duration of the phases of rest and work of periodical motility of the stomach and duodenum: abstracts for joint meeting of the Slovak Physiological Society, the Physiological Society and the Federation of European Physiological Societies [“Acta Physiologica”], (Bratislava, 11-14 sept. 2007). - Bratislava (Slovakia), 2007. - Vol. 191. - 109 p. (Здобувач - проведення експерименту та аналіз літературних даних; Берегова Т.В. - ідея дослідження; Цирюк О.І. - допомога при заборі крові.)

13. Savchenko Y., Beregova T., Tsyryuk O. The influence of the antagonists of the H₃-histamine receptors on the fast motility of the gastrointestinal tract: abstracts for ІІІ International Conference [“Neuro-humoral and cellular regulatory mechanisms of digestion processes”], (Lviv, 4-6 oct. 2007). - Lviv, 2007. - 60 p. (Здобувач - проведення експерименту; Цирюк О.І. - допомога при заборі крові; Берегова Т.В. - інтерпретація та узагальнення результатів, загальне редагування.)

Анотація

Савченко Ю.О. Дослідження гуморальної ланки регуляції періодичної моторної активності шлунка та дванадцятипалої кишки. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук зі спеціальності 03.00.13 - фізіологія людини і тварин. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2008.

Дисертація присвячена вивченню ролі гістаміну, гастрину, панкреатичного поліпептиду (ПП), інсуліну та глюкози в регуляції голодної моторики шлунка та дванадцятипалої кишки (ДПК) у собак. У собак з вживленими фістулами в фундальний відділ шлунка та ДПК агоніст Н₃-гістамінових рецепторів (Н₃-ГР) R-б-метилгістамін зменшував тривалість періодів роботи і подовжував тривалість періодів спокою шлунка та ДПК. Антагоністи Н₃-ГР тіопірамід та бетасерк навпаки збільшували тривалість періодів роботи і зменшували тривалість періодів спокою шлунка та ДПК. Таким чином, ендогенний гістамін виступає фізіологічним фактором, який через збудження Н₃-ГР на пресинаптичній мембрані, обмежує тривалість періодів роботи голодної моторики шлунка та ДПК. У порівнянні з тіопірамідом бетасерк проявляв більш сильну дію на тривалість фаз періоду роботи за рахунок активації не тільки Н₃-, але і Н₁-ГР. ПП зменшував тривалість періодів роботи та подовжував тривалість періодів спокою в шлунку. ПП подовжував тривалість періодів роботи і зменшував тривалість періодів спокою в ДПК. ПП зменшував концентрацію глюкози в крові. Циклічні виникнення мігруючого моторного комплексу не обумовлені коливанням концентрації ендогенного гастрину в плазмі крові. Встановлено взаємоз'язок коливань ПП, інсуліну і глюкози в крові та регуляцію ними періодичної моторної активності. Гіпоглікемія під час І фази стимулює вивільнення ПП, який стимулює появу ІІ фази мігруючого моторного комплексу. Очевидно, що глюкагон підвищує концентрацію глюкози в крові під час ІІІ фази, яка в свою чергу стимулює вивільнення інсуліну. Інсулін понижує концентрацію глюкози в крові, цим самим стимулюючи вивільнення ПП.

Ключові слова: гістамін, гастрин, панкреатичний поліпептид, інсулін, глюкоза, голодна моторика, шлунок, дванадцятипала кишка.

Аннотация

Савченко Ю.А. Исследование гуморальной ветки регуляции периодической моторной активности желудка и двенадцатиперстной кишки. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченка, Киев, 2008.

Диссертация посвящена изучению роли гистамина, гастрина, панкреатического полипептида, инсулина и глюкозы в регуляции голодной моторики желудка и двенадцатиперстной кишки у собак.

Исследования проведены в хронических экспериментах на собаках с фистулами фундального отдела желудка и двенадцатиперстной кишки.

Показано, что агонист Н₃-гистаминовых рецепторов R-б-метилгистамин уменьшал длительность периодов работы и увеличевал длительность периодов покоя желудка и двенадцатиперстной кишки. Антагонисты Н₃-гистаминовых рецепторов тиопирамид и бетасерк наоборот увеличевали длительность периодов работы и уменьшали длительность периодов покоя желудка и двенадцатиперстной кишки. Таким образом, эндогенный гистамин выступает физиологическим фактором, который через возбуждение Н₃-гистаминовых рецепторов на пресинаптической мембране, ограничевает длительность периодов работы голодной моторики желудка и двенадцатиперстной кишки.

Бетасерк по сравнению с тиопирамидом оказывал более сильное действие на длительность фаз периодов работы за счет активации не только Н₃-, но и Н₁-гистаминовых рецепторов.

Концентрация глюкозы в крови в начале ІІІ фазы мигрирующего моторного комплекса статистически значимо отличалась от концентрации, которая регистрировалась во время других фаз. Концентрация инсулина в плазме крови статистически значимо отличалась во время І и ІІІ фаз мигрирующего моторного комплекса. Таким образом, повышение концентрации глюкозы в начале ІІІ фазы стимулирует выдиление инсулина, который завершает период работы и понижает концентрацию глюкозы в крови.

Панкреатический полипептид уменьшал длительность периодов работы в желудке и увеличевал длительность периодов покоя в нем. Панкреатический полипептид стимулировал появление ІІ фазы периода роботы в двенацатиперстной кишке и увеличевал длительность периодов работы, тогда как сокращал длительность периодов покоя в ней. Панкреатический полипептид понижал концентрацию глюкозы в крови.

Колебания концентрации гастрина в крови статистически значимо не отличались во время І та ІІ фазы мигрирующего моторного комплекса. Таким образом циклические взнекновения мигрирующего моторного комплекса не обусловлены колебаниями концентрации эндогенного гастрина.

Установлена циклическая взаимосвязь колебаний панкреатического полипептида, инсулина и глюкозы в крови и регуляция ими периодической моторной активности. Гипогликемия во время І фазы мигрирующего моторного комплекса стимулирует выделение панкреатического полипептида, который стимулирует возникновение ІІ фазы мигрирующего моторного комплекса. Очевидно, что глюкагон повышает концентрацию глюкозы в крови во время ІІІ фазы, которая в свою очередь стимулирует освобождение инсулина. Инсулин завершает период работы и понижает концентрацию глюкозы в крови, этим стимулируя освободжение панкреатического полипептида.

Ключевые слова: гистамин, гастрин, панкреатический полипепдит, инсулин, глюкоза, голодная моторика, желудок, двенадцатиперстная кишка.

Annotation

Savchenko Y.O. The investigation of the humoral part of the regulation of the periodical motor activity of the stomach and duodenum. - Manuscript.

Dissertation for the scientific degree of candidate of biological sciences in the speciality 03.00.13 - physiology of human and animals. - Taras Shevchenko Kyiv National University, Kyiv, 2008.

The dissertation is devoted to the role of the histamine, gastrin, pancreatic polypeptide (PP), insulin and glucose in the regulation of the fast motility of the stomach and duodenum. The agonist of Н₃-histamine receptors (Н₃-HR) R-б-metylhistamine diminished the duration of the phases of work and prolongated the duration of the phases of rest of the stomach and duodenum. But antagonists of Н₃-HR thioperamide and bethahistine increased the duration of the phases of work and decreased the duration of the phases of rest of the stomach and duodenum. So, endogenous histamine is the physiological factor which limits the duration of the phases of work of the stomach and duodenum through the activation presynaptic Н₃-HR. Comparison with thioperamide bethahistine had more great effect on the duration of the phases of the period of work through the activation not only Н₃- but also Н₁-HR. PP diminished the duration of the phases of work and increased the duration of the phases of rest of the stomach. But PP increased the duration of the phases of work and decreased the duration of the phases of rest of the duodenum. PP decreased the blood glucose level. The cyclic appearance of the migrative motor complex do not determined by the fluctuation of the endogenous blood gastrin level. It was established the interrelationship between the fluctuation of the concentration in blood PP and blood insulin and blood glucose level and periodical motility. Hypoglycemia during the I phase evoked the secretion of the PP which evoked the II phase of the migrative motor complex of the duodenum. We suggested that glucagon increased the blood glucose level during III phase, which evoked the secretion of insulin. Insulin decreases the blood glucose level and this lead to the excretion of PP.

Key words: histamine, gastrin, pancreatic polypeptide, insulin, glucose, fast motility, stomach, duodenum.

Размещено на Allbest.ru