Развитие кровоснабжения скелетных мышц в эмбриональном и постэмбриональном периодах
На правах рукописи
БЕЛИЧЕНКО Виктор Михайлович РАЗВИТИЕ КРОВОСНАБЖЕНИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ В ЭМБРИОНАЛЬНОМ И ПОСТЭМБРИОНАЛЬНОМ ПЕРИОДАХ 03.00.13 – физиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Новосибирск – 2009
Работа выполнена в лаборатории микроциркуляции НИИ физиологии СО РАМН
Научный консультант:
доктор медицинских наук, профессор Шошенко Констанция Антониновна
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор Козырева Тамара Владимировна доктор медицинских наук, профессор Власов Юрий Александрович заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор Куликов Вячеслав Юрьевич
Ведущая организация: ГУ НИИ кардиологии Томского Научного Центра СО РАМН
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ физиологии СО РАМН
Защита состоится « » г. в « » часов на заседании диссертационного совета Д 001.014.01 в НИИ физиологии СО РАМН (630117, Новосибирск, ул.
Ак. Тимакова, 4 тел. (383) 334-89-61, факс (383) 332-42-54, e-mail:
Автореферат разослан « » г.
Ученый секретарь Диссертационного совета Д 001.014. кандидат биологических наук И.И. Бузуева
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Среди заболеваний человека в современном обществе наибольшее распространение получили болезни сердечно-сосудистой системы, а одной из основных причин его смерти – нарушения функций жизненно важных органов - сердца и мозговых центров, которые обусловлены, как правило, структурными изменениями сосудистого русла в этих органах или в органах, регулирующих их функции. Многочисленные исследования показывают, что в патогенезе заболеваний этой системы участвуют многие факторы среды обитания человека, но одновременно зреет убеждение, что склонность взрослого человека к патологическим изменениям структуры и функции сердечно-сосудистой системы возникает в период ее онтогенетического становления (Власов, 1985;
Daemen, DeMay, 1995;
Zicha, Kunes, 1999;
Редина и др., 2003;
Owens et al., 2004;
Никитин и др., 2005;
Szolnoki et al., 2005), причем на ранних стадиях эмбриогенеза (Cines et al., 1998). Поэтому, не случайно, по мере развития методических возможностей, растет интерес исследователей к очередности формирования с первых часов и суток эмбриогенеза как структуры сердца, центральных сосудов и внутриорганного русла, так и динамики проявления в них функциональной активности (сокращение сердца, кровоток в сосудах, их реактивность на нервно - гуморальные факторы), и зреет убеждение, что этот процесс происходит под влиянием факторов, повременное образование которых диктуется генетической программой (LeNoble et al., 2004;
Ferguson et al., 2005). При этом особое внимание обращается на своеобразие проявлений генетической программы ангиогенеза в различных участках тела или органа (обзоры: Гурина, 1992;
Daemen, DeMay, 1995;
Cines et al., 1998).
В настоящее время имеется довольно много фактов, позволяющих описать закономерности онтогенетического развития сердца и, в меньшей степени, артериальных и венозных магистралей, связанных с ним (Карлсон, 1983;
Coffin, Poole, 1988;
Martinsen, 2005). Отмечается высокий интерес к определяющей роли потоков крови на формирование сердца, внутриорганных артерий и вен и механическому взаимодействию гемодинамических сил (в частности, пристеночному напряжению сдвига) с функциями сосудистого эндотелия (Hove et al., 2003;
Reneman et al., 2006;
LeNoble et al., 2004, 2008).
К сожалению, очень мало сведений, позволяющих воссоздать картину формирования внутриорганного русла. Есть лишь отдельные данные, описывающие форму, редко, размеры первичных кровеносных микросетей в периферических тканях эмбрионов (Baumann, Meuer, 1992;
Murray, Wilson, 1997;
LaRue et al., 2003;
Ruberte et al., 2003;
Owens et al., 2004). Как и когда эти сети превращаются в зрелое органное русло, остается неизвестным. В то же время, очевидно, что форма и деятельность зрелого русла у разных позвоночных в одних и тех же органах, как правило, похожа, специализирована для обеспечения присущей органу функции, и меняется она лишь количественно (Шошенко и др., 1982), в том числе и в период постэмбрионального роста. Это касается и скелетных мышц крыс (Шошенко и др., 2004) и кур (Беличенко и др., 1995). Добавим, что отсутствуют данные о количественной онтогенетической связи размеров внутриорганных русел с просветом внеорганных артерий, имеющих разное происхождение - из дуги аорты и ее дорзальной части (Waldo et al., 1994;
Topouzis, Majesky, 1996;
Bergwerff et al., 1998;
Berk, 2001;
Etchevers et al., 2001). Последнее обстоятельство представляется важным в связи с широко используемой в наше время лечебной ангиопластикой. Недостаточность знаний в этой области и побудила нас провести настоящие исследования.
Цель исследования. Выявить закономерности развития кровоснабжения и роль гемодинамических факторов в формировании кровеносного русла скелетных мышц в онтогенезе.
Задачи исследования. На двух скелетных мышцах кур (белой грудной гликолитической с низким кислородным запросом и красной икроножной оксидативной с высоким кислородным запросом) во второй половине эмбриогенеза 1. провести посмертную морфометрию капиллярного русла, оценив в нем плотность капилляров и их суммарный просвет;
2. измерить удельную и общую объемную скорость кровотока и определить расчетным путем линейную скорость кровотока и пристеночное напряжение сдвига в капиллярах;
3. исследовать реактивность внутриорганных микрососудов (по изменению в мышцах объемной скорости кровотока) на воздействие вазоактивных веществ (норадреналин и нитропруссид натрия);
4. измерить тканевое парциальное давление кислорода;
5. определить активность матриксных металлопротеиназ, концентрации нуклеиновых кислот и белка;
в эмбриональный и постэмбриональный периоды 6. провести количественный анализ изменения геометрии артерий, обеспечивающих кровоснабжение грудной и икроножной мышц, и отходящих от дуги аорты и дорзальной части ее;
в постэмбриональный период 7. провести аллометрический анализ количественных изменений структурно-функциональных параметров кровоснабжения грудной и икроножной мышц кур и почечных клубочков крыс.
Научная новизна.
Впервые показано, что кровеносное русло в скелетных мышцах проходит три этапа в своем онтогенетическом развитии: от первичной формы с трехмерной сетью широких и длинных протокапилляров к зрелой форме (к концу эмбриогенеза), обладающей реактивностью и содержащей узкие и короткие капилляры;
изменение этой формы в постэмбриональный период носит адаптивный количественный характер. Последовательность такого развития не зависит от уровня окислительного метаболизма мышц (белая гликолитическая и красная оксидативная) и локализации источника их кровоснабжения (от дуги и от дистальных отделов дорзальной аорты).
Впервые на скелетных мышцах, получены количественные данные, характеризующие микроанатомию, скорость кровотока и реакции микрососудов на вазоактивные вещества внутриорганного русла у эмбрионов теплокровных в эти периоды. Впервые показаны условия превращения первичного эмбрионального русла в зрелую форму: скорость кровотока и пристеночное напряжение сдвига в капиллярах, тканевое парциальное давление кислорода, активность матриксных металлопротеиназ, концентрация белков и нуклеиновых кислот. Впервые на примере скелетных мышцах кур и почках крыс дано количественное описание структурно-функциональных взаимосвязей в кровеносном русле в период его постэмбрионального роста. Впервые дано количественное описание закономерностей анатомического роста внеорганных артерий и показано различие его в артериях, образованных от дуги аорты и дорзальных отделов ее.
Теоретическое и практическое значение. Полученные данные способствуют пониманию закономерностей онтогенетического развития сердечно-сосудистой системы, в частности: внутриорганного русла - характера изменения в нем скорости кровотока, сосудистой реактивности, тканевого парциального давления кислорода, геометрии внеорганных артерий, механизмов их связи с внутриорганным руслом. Они могут представлять интерес для разработок прикладного значения, связанных с ангиопластикой, лечением наследственных патологий сердечно-сосудистой системы, трансплантацией органов. Материалы диссертации могут быть использованы при чтении курса лекций по кровообращению в медицинских институтах и на биологических факультетах университетов.
Положения, выносимые на защиту.
Формирование органного кровоснабжения в скелетных мышцах в онтогенезе проходит три этапа: I. - соединение органного русла с центральными сосудами и сердцем (условия – одинаковая удельная скорость кровотока в мышцах, расположенных в передней и задней частях тела);
II. переход во второй половине эмбриогенеза первичной формы русла к зрелой (условия – сохранение удельной скорости мышечного кровотока и линейной скорости кровотока в капиллярах, резкое увеличение пристеночного напряжения сдвига в капиллярах и появление реактивности в русле);
III. количественные изменения русла в постэмбриональном периоде, носящие адаптивный характер (условия - изменения функциональной активности органа).
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической главы, посвященной описанию объекта и методов исследования, главы с описанием полученных результатов, главы с их обсуждением и выводами.
Список цитируемой литературы содержит 328 работ, в том числе зарубежных. Работа изложена на 192 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц и 24 рисунка.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждались на III - VI Сибирских физиологических съездах (Новосибирск, 1997, 2002;
Томск, 2005;
Барнаул, 2008), на международной конференции «Физиология мышечной деятельности» (Москва, 2000), на XVIII съезде физиологического общества имени И.П. Павлова (Казань, 2001), на конференции «Гистологическая наука России XXI века: итоги, задачи, перспективы» (Москва, 2003), на III Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Санкт-Петербург, 2003), на конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы гистологии» (Санкт-Петербург, 2004), на IV Всероссийской конференция с международным участием, посвященной 80 летию Института физиологии им. И.П. Павлова РАН «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Санкт-Петербург, 2005), на XIII Международном совещании и VI Школе по эволюционной физиологии (Санкт Петербург, 2006), на X Всероссийской школе – семинаре «Экспериментальная и клиническая физиология дыхания» (Санкт-Петербург, 2007), на XX Съезде физиологического общества имени И.П. Павлова (Москва, 2007), на международной научно-практической конференции «Современные проблемы экологической физиологии» (Алматы, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 38 работ, из них 18 статьи в рецензируемых отечественных журналах, рекомендованных ВАК РФ, и в зарубежных англоязычных ведущих журналах.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Объект исследования. Исследования проводились на разновозрастных куриных эмбрионах и домашних курах (Gallus Gallus Domesticus) породы Шавер и Леггорн, не различающихся по динамике роста и размерами одновозрастных особей, в возрасте от 5 суток их эмбриогенеза до 6 месяцев постэмбриональной жизни. Инкубационные яйца и цыплят приобретали на птицефабрике ФГУП ГППЗ «Новосибирский». Эмбрионы выращивали до необходимой стадии развития в автоматическом лабораторном инкубаторе (ДИП 56Ж). Основным объектом исследования служили скелетные мышцы с разным метаболическим типом: белые гликолитические грудные (БГМ) и преимущественно красные оксидативные икроножные (КИМ) (Edman et al., 1988;
Ogata, 1988). Измерения органного кровотока на млекопитающих проводились на наркотизированных крысах (нембутал 50 мг/кг, внутрибрюшинно) линии Вистар в возрасте от 4 до 90 суток постнатальной жизни.
Морфометрия сосудов. Внеорганные магистральные артерии.
Исследовали пять парных артерий: безымянные, подключичные, общие сонные, - отходящие от дуги аорты, и бедренные и ягодичные, - ответвляющиеся от дорзальной части аорты. Артерии идентифицировали согласно руководству Simons (1960). Препаровку вели под микроскопом МБС-9, используя оригинальные миниатюрные иглы и микроножи. У эмбрионов и суточных цыплят длину артерий измеряли при помощи окулярной линейки микроскопа, а у 40-суточных цыплят - при помощи механического измерительного циркуля и линейки. На поперечных срезах артерий под микроскопом МБИ-15 проводили измерения наружного диаметра (Dex) и толщины стенки (h). Диаметр просвета определяли, как Dex-2h, относительную толщину стенки, как 2h/Dex.
Кровеносные капилляры. Для визуализации капиллярного русла скелетных мышц сосуды заполняли желатиной, окрашенной тушью. Процедура проводилась посмертно через катетеры, введенные в подключичные артерии и в каудальную часть дорзальной аорты, после чего эмбрион фиксировался в 5-7% формалине. Измерение диаметра (DК) и длины (LК) капилляров вели на срезах мышц толщиной 100-150 мкм, приготовленных на микротоме в криостате, и просветленных в глицерине. В работе использовался микроскоп МБИ-15 с окулярной линейкой и ценой деления от 0.8 до 7 мкм.
Объемная скорость кровотока. Для измерения кровотока использовали лазерный анализатор капиллярного кровотока ЛАКК-01 (НПП «Лазма», Москва) и оба его зонда – игольчатый, с наружным диаметром 1.1 мм, и кожный, с диаметром около 3 мм. Флоуметр ЛАКК-01 работает на основе принципа Допплера и количественно оценивает частотный сдвиг отраженного лазерного света относительно опорного луча (длина волны 0.63 мкм), пропорциональный произведению числа движущихся частиц (прежде всего, эритроцитов) на их скорость движения в определенном объеме ткани.
Показания флоуметра выражаются в перфузионных единицах (пф.ед.), которые косвенно показывают величину объемной скорости кровотока в единице массы органа. Калибровку флоуметра проводили с помощью вращающегося диска при разных линейных скоростях, в зависимости от радиуса удаления зонда от центра диска. Калибровочный график показывал линейное соответствие величины регистрируемого сигнала со скоростью движущейся поверхности диска (до значения 6 мм/с) при среднем приращении 16 пф.ед. на мм/с.
Биологический фон измеряли не менее чем через 30 мин после остановки сердца. Скорость кровотока измеряли в КИМ и БГМ разновозрастных куриных эмбрионов, а также в печени, почке, стенке тонкой кишки и в стройной мышце бедра (преимущественно белой) разновозрастных крыс Вистар.
Сосудистая реактивность. Реактивность сосудистого русла КИМ и БГМ в эмбриональном периоде на вазоактивные вещества, - норадреналин (НА) и нитропруссид натрия (НПН), - оценивали по величине изменения кровотока, измеряемого при помощи ЛАКК-01. После вскрытия воздушной камеры яйца на хориоаллантоисной оболочке (ХАО) делали разрез в месте отсутствия крупных сосудов, предотвращая случайные геморрагии каутером, и в тело эмбриона вводили 0.2 мл раствора уретана, в расчете 4 мг и 40 мг на 10- и 19-суточный эмбрион, соответственно. Осторожно поворачивая микропинцетами конечность эмбриона, ее выводили в отверстие и фиксировали лейкопластырем на скорлупе так, чтобы нужная мышца была доступна для лазерного зондирования. После удаления покровных тканей с мышцы эмбрион помещали в термостатируемый бокс, где поддерживалась повышенная влажность. Вокруг тестируемого участка мышцы под зондом укладывали тонкую хлопковую нить, на которую по ходу опыта наносили растворы 1% НА и 0.4% НПН. При объеме капли 5 мкл наносимые на поверхность мышцы количества НА и НПН составляли, соответственно, 50 мкг и 20 мкг. На каждой мышце проводили два-три воздействия названных веществ, чередуя их между собой и измеряя перед каждым исходный кровоток.
Биохимическое исследование ангиогенеза. Определение концентрации белка и нуклеиновых кислот. Пробы тканей (БГМ, КИМ, печень, головной мозг, ХАО) отбирали у 10-, 15-, 19-сут эмбрионов (по 10 особей в группе) и взвешивали (весы торсионные ВТ-500). Все инструменты и посуда были предварительно охлаждены. Навески тканей замораживали и хранили в морозильной камере. Процедуру анализа начинали с добавления в каждую пробирку лизирующего раствора гуанидинизотиоцианата из расчета 5 мл раствора на 1 г ткани (Маниатис и др., 1984). Пробы встряхивали, прогревали в течение 1 ч в термостате при температуре 600С. Полученные суспензии оставляли на ночь в термостате при температуре 600C. Образцы центрифугировали 5 мин при 104 об/мин, и супернатант разводили дистиллированной водой (соотношение вода/супернатант) 2000/5, - для печени или 2000/15, - для остальных тканей. Белок и нуклеиновые кислоты (НК) определяли спектрофотометрически по Варбургу – Кристиану (Warburg, Christian, 1941) на спектрофотометре СФ-46. Долю НК в пробе (CНК, %), содержащей смесь белок + НК, находили по калибровочной зависимости ее от d280/d260, построенной по данным руководства (Досон и др., 1991;
Hoagland, 2001).
Активность матриксных металлопротеиназ. Для определения активности матриксных металлопротеиназ (ММП) в работе использовали ткани БГМ и КИМ 10-, 15-, 19- суточных эмбрионов кур. От каждой мышцы эмбриона брали по одной пробе;
у 10-суточных эмбрионов для каждой пробы той и другой мышцы использовалось 2-3 эмбриона. Ткань гомогенизировали на холоде ( +40С) в 0.25М растворе сахарозы, рН 7.2-7.4 с получением 10% гомогената (вес/объем). Для разрушения клеток и клеточных структур гомогенат обрабатывали раствором Тритона Х-100 (конечная концентрация детергента 0.2%), выдерживали при 0 +40С в течение 30 минут, центрифугировали при 10’000 g (Centrifuge 5415R Eppendorf) в течение 20 минут. Активность ММП оценивали флюорофотометрическим методом (Nagase at al., 1994) с использованием в качестве субстрата последовательность MCA-Pro-Leu-Gly Ley-Dpa-Ala-Arg-NH2, (American Peptide Company Inc.) при рН 7.0.
Флюоресценцию оценивали с помощью спектрофлюорофотометра (Spectrofluorophotometer Shimadzu “RF-5301PC”, Япония) при длине волн возбуждения и эмиссии, соответственно, 325 и 393 нм. В качестве стандарта использовали 7-Methylcoumarin (МС, ICN Biomedicals Inc.). Активность ММП выражали в мМ стандарта МС, эквивалентного гидролизу субстрата за 1 мин в расчете на 1 г сырой ткани. Для ее расчета использовали следующую формулу:
ММП = (СМС/FМС)(FР/t)K1K2, где: ММП – общая активность ММП, мкМ МС/мин/г;
СМС – концентрация стандарта МС 110 мкМ;
FМС – флюоресценция 110 мкМ стандарата МС 288 единиц флюоресценции;
FР – флюоресценция исследуемой пробы, единицы флюоресценции;
t – время инкубации 30 мин;
K1K2 – коэффициенты разведения пробы и стандарта и пересчета 0.556105.
Определение параметров транспорта кислорода. Тканевое парциальное давление кислорода. Измерения рО2 проводили в поверхностных слоях БГМ и КИМ 10-, 15-, 19-суточных куриных эмбрионов, 7-суточных цыплят ив аэрированных растворах (солевом растворе Хенкса и культуральной среде 199) с использованием микропроцессорного анализатора кислорода «O2-01MF» (ООО «Аналитические микротехнологии», Санкт-Петербург), позволяющего непрерывно измерять рО2 биологических тканей, их температуру и атмосферное давление воздуха. Торцевой участок электрода, отделенный от окружающей среды проницаемой для О2 полимерной мембраной толщиной 5 мкм, представлял собой плоскую стеклянную поверхность диаметром 3 мм с выведенным платиновым катодом диаметром 50 мкм, контактирующим с тонким слоем электролита. Конструкция обеспечивала корректные условия измерения рО2 в мышце, при которых радиус сенсорной площади катода в 60 раз был меньше общего радиуса торцевого участка электрода, который соприкасался с поверхностью мышцы, не травмируя ее и не допуская контакта с окружающим воздухом. Для оценки нулевого уровня рО2 использовали свежеприготовленный 0.5% раствор сульфита натрия. Подготовка мышц эмбрионов к опыту была аналогичной таковой для исследования объемной скорости кровотока. Измерения рО2 в мышцах цыплят проводили в условиях уретанового наркоза (1г/кг, внутрибрюшинно). По ходу опыта проводили регистрацию температуры, величины тока, атмосферного давления и уровня локального рО2 в течение 3-5 мин до выхода показаний параметров на стационарный режим, после чего в последние 20-30 с выполняли процедуру определения их M±m. На каждой мышце (в разных ее частях) проводили не менее трех таких измерений, и среднее арифметическое значение рО использовали для каждой мышцы при статистическом анализе результатов каждой серии экспериментов. При этом число измерений (n) равнялось числу мышц и птиц.
Математическая обработка.
Аллометрия. Аллометрическая (степенная) зависимость, которую широко применяют в сравнительно-эволюционных (Дольник, 1995;
Шмидт-Ниельсен, 1987;
Weibel, Hoppeler, 2005) и онтогенетических исследованиях (Klingenberg, 1998;
Tazawa et al., 2001) была использована для сопоставления скоростей изменения в онтогенезе структурно-функциональных признаков скелетной мышцы и ее кровеносного русла. Она характеризует соотношение скоростей роста двух биологических признаков Y и X, где Y= a·Xb. Если в этом уравнении коэффициент b1, то имеют место - неравноскоростные изменения Y и X в процессе онтогенетического роста органа. Построения аллометрических регрессионных уравнений и их графиков по средним значениям параметров для каждого возраста, вычисления коэффициентов a, b и квадрата коэффициента корреляции (r2) проводили в пакете компьютерных программ Statgraphics 4.0 и Origin 6.1.
Статистика. Статистическая обработка полученных данных проводилась стандартными методами с определением средней арифметической (M) и ее ошибки (m);
n – соответствовало числу объектов, используемых для статистической обработки. Достоверность изменений оценивали по критерию Стьюдента и считали достоверными при р0.05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Микроанатомия внеорганных сосудов и капилляров. Внеорганные магистральные артерии. По мере роста организма наружный (Dex) и внутренний (Din) диаметры внеорганных артерий увеличиваются. Известно, что от величины просвета магистральной артерии зависит внутриорганный кровоток. Так от 10-х суток эмбриогенеза до 40-х суток постэмбрионального периода просвет (Din2) в подключичной артерии увеличился в 72 раз, общей сонной – 26 раз, бедренной – 25 раза, а в ягодичной всего в 6 раз. Заметим, что масса тела (Мт) за это время увеличилась в 203 раза. Изменения внутреннего диаметра можно описать аллометрическими уравнениями, которые отражают возрастную скорость роста просвета артерии, а значит и нарастание в ней потока крови, по мере увеличения Мт.
Таблица 1. Аллометрические зависимости внутреннего диаметра внеорганных артерий (мкм) от массы тела (г) куриных эмбрионов и цыплят.
r Артерия Din, мкм a b Безымянная 218±13 96±12.8 0.37±0.022 0. Общая сонная 171±20 125±12.7 0.29±0.018 0. Подключичная 110±17 78±9.3 0.37±0.019 0. Ягодичная 354±47 246±57.8 0.19±0.045 0. Бедренная 84±6 36±6.0 0.37±0.027 0. Примечание. Показан Din, мкм - исходный средний диаметр просвета артерий для 10-суточного эмбриона;
a, b – аллометрические коэффициенты для уравнения Y = a·Xb;
r – коэффициент корреляции.
Наиболее быстрое увеличение Din происходит в подключичных и бедренных артериях, ветви которых обеспечивают кровоснабжение мышц верхней и нижней конечностей, в том числе БГМ и КИМ (показатель степени b равен 0.37). Оно больше, чем для общей сонной артерии, несущей кровь к голове (b 0.29). Неслучайно, увеличение диаметра просвета безымянной артерии (b 0.37) связано преимущественно с увеличением просвета подключичной артерии. Однако значительное увеличение просвета бедренной артерии, в основном, происходит после вылупления птенца, а в эмбриональный период ее просвет практически не меняется. Это может свидетельствовать о неравномерной скорости роста структур верхней и нижней конечностей.
Наименьшее изменение Din претерпевает ягодичная артерия (b 0.19), и это обусловлено тем, что исходно ее просвет широк, что связано с участием этой артерии в переносе крови к дыхательному органу – ХАО. Наружный и внутренний диаметры исследованных артерий меняются с возрастом непропорционально друг - другу. Онтогенетическое увеличение внутреннего просвета во внеорганных артериях брахицефалической и абдоминальной областях достигается разными способами. Безымянные, подключичные и общие сонные артерии, будучи исходно толстостенными, увеличивают свой просвет в значительной степени за счет уменьшения относительной толщины стенки сосудов. Просвет исходно тонкостенных артерий абдоминальной области (бедренных и ягодичных) увеличивается, главным образом, за счет увеличения их Dex, при этом относительная толщина их стенки растет.
Рис. 1.
Наружный диаметр (Dex) и относительная толщина стенки (hD = 2h100% / Dex) подключичной (П) и ягодичной (Я) артерий в период раннего онтогенеза кур, M±m.
Обозначен момент вылупления птенца - «в».
На рис. 1 это явление показано для сосудов с относительно близкими значениями к исходным величинам Dex. Длина исследованных сосудов (LА) определялась как расстояние от места отхождения артерии от аорты до появления ее первой крупной дочерней ветви.
Таблица 2. Параметры капиллярного русла в скелетных мышцах 10 суточного куриного эмбриона, M±m.
Параметр икроножная грудная поперек вдоль в целом поперек вдоль в целом DЯ, мкм 39±5.4 40±1.4 40±2.7 56±6.7 49±2.6 51±2.7* (8) (30) (38) (20) (47) (67) + DК, мкм 16±1.3 13±1.2 14±1.0 28±2.9 17±1.0 21±1.4* (10) (22) (32) (26) (47) (73) + LК, мкм 683±51 789±28 777±26 1130±115 895±97 989±76* (3) (16) (19) (11) (17) (28) Примечание. Показаны внутренние диаметры межкапиллярной ячейки и капилляра в сети (DЯ и DК) на поперечных и продольных срезах. Приводимая длина капилляра (LК) равна расстоянию по прямой от его начала до конца, умноженному на /2. В скобках – число измеренных сосудов (n). Приводится различие показателей при p0.05 между срезами в каждой мышце (+), между однотипными срезами в разных мышцах() и между мышцами в целом (*).
В процессе роста брахицефалических артерий сохраняется их примерное подобие: соотношение LА/Dex меняется мало и находится в пределах 3–4.5.
Ветви дорзальной аорты, расположенные, по-видимому, в быстро растущих областях, особенно после вылупления, увеличиваются в длину быстрее, чем увеличивается их наружный диаметр (LА/Dex увеличивается от 3 до 15 и от 9 до 18 в ягодичных и бедренных артериях, соответственно).
Кровеносные капилляры. Результаты измерения параметров капиллярного русла в грудной и икроножной мышце куриных эмбрионов приведены в табл. 2.
Они показывают, что у 10-суточных эмбрионов имеется сетевая система капилляров, параметры которой на поперечных и продольных срезах мышц значительно не различаются;
лишь капилляры, расположенные вдоль мышечных пучков, несколько шире поперечных капилляров. В КИМ сеть состоит из более тонких и коротких капилляров и ячеек меньшего диаметра. В обеих мышцах внутренний диаметр ячейки (DЯ) в 2-2.5 раза больше диаметра капилляра, и по его длине, от артериального конца до венозного, располагается, в среднем, 9 ячеек. Заметим, что уже в этом возрасте в мышцах эмбрионов встречаются более тонкие капилляры, отходящие от сетевого капилляра (или впадающие в него). Они погружаются в зачатки мышечной ткани. Диаметр такого капилляра не различается в разных мышечных срезах и разных мышцах и равняется 4.6±0.02 мкм (101 капилляр).
Рис. 2.
Схематическая форма капиллярных русел в скелетных мышцах кур во время онтогенеза.
Рисунок сделан согласно данным табл. 2 и (Беличенко и др., 1995). Э – эмбрионы, а – артерии, в – вены.
На основании полученных данных можно схематично построить две модели капиллярного русла: как сеть у 10-суточных куриных эмбрионов и как систему параллельно лежащих вдоль мышечных волокон тонких и коротких капилляров у 19-суточных эмбрионов (рис.2). Вторая форма капиллярного русла сохраняется у птиц в течение всей их последующей жизни (Беличенко и др., 1995), поэтому можно его обозначить как зрелое. В зрелом русле все капилляры, не анастомозируя между собой, проходят вдоль мышечных волокон и по мере роста претерпевают лишь количественные изменения (длина капилляров растет, а плотность падает).
Расчеты (табл. 3) показывают, что с изменением формы капиллярного русла Таблица 3. Параметры капиллярного русла в мышцах куриных эмбрионов (Э) и цыплят (расчетные данные).
Параметр 10 сут Э 19 сут Э 10 сут 180 сут КИМ БГМ КИМ БГМ КИМ БГМ КИМ БГМ 5 22 10 125 127 47 55 21 5. 10 •NК/см 26 31 4.8 7.0 2.6 2.6 2.9 1. объем, % Примечание. NК/см и объем – анатомическая плотность капилляров и их относительный объем (доля капиллярного объема в единице объема ткани).
КИМ – красная икроножная мышца, БГМ – белая грудная мышца.
его объем, а значит, и объем крови, заключенный в нем, резко падает, хотя в первые недели постнатальной жизни плотность капилляров, теперь уже узких и коротких, остается высокой.
Объемная и линейная скорости кровотока. Данные табл. показывают, что объемная скорость кровотока, измеренная игольчатым зондом ЛАКК-01, в объеме ткани 1 мм3, в обеих мышцах примерно одинакова и не меняется в течение второй половины эмбриогенеза, не смотря на резкое изменение формы капиллярного русла.
Таблица 4. Объемная скорость кровотока, пф.ед., в мышцах 10- и 19 суточных куриных эмбрионов, M±m.
Возраст эмбрионов икроножная грудная 10 сут 22±2.0 (7) 19±1.4 (30) 25±5.7 (6) 27±1.9 (27) 19 сут 28±2.5* (14) 24±1.6 (50) 24±2.9 (6) 25±1.1 (57) Примечание. Для каждой мышцы в левом столбце – скорость кровотока в начале опыта, а в скобках – число эмбрионов и такое же число измерений (n);
в правом столбце – скорость кровотока во время опыта после окончания вазоактивных реакций, в скобках - общее число таких измерений (n). Показаны достоверные межвозрастные различия для данных, полученных в начале опыта, при р0.05.
Сравнительно низкий кровоток в икроножной мышце у 10 суточных эмбрионов, на наш взгляд, может быть обусловлен их большим повреждением.
Морфологические исследования эмбрионального капиллярного русла 10 суточных эмбрионов кур и зрелого русла 19- суточных эмбрионов позволяют определить число капилляров, их суммарный просвет в мышцах эмбрионов и вычислить линейную скорость кровотока. Для этого используем средние данные табл. 2, 3 и 4 и две модели формы капиллярного русла (рис. 2). Как показано ранее, средние значения плотности капилляров, их диаметров и длины для 19 суточного эмбриона составляли 1953 мм-2 и 2228 мм-2, 5.6 мкм и 6.3 мкм, мкм и 176 мкм – в КИМ и БГМ, соответственно (Беличенко и др., 1995).
Из табл. 5 видно, что в процессе метаморфоза микроциркуляторного русла суммарный просвет его почти не меняется.
Таблица 5. Просвет и скорость кровотока в капиллярном русле мышц куриных эмбрионов (расчетные данные).
Параметр 10 сут 19 сут КИМ БГМ КИМ БГМ 2 SК, см /см 3.4 3.5. 3.1 4. Скорость кровотока: объемная, пф.ед. 20.5 26.0 26.0 24. линейная, усл.ед. 6.0 7.4 8.4 6. Пристеночное напряжение сдвига, усл.ед. 42 35 145 Примечание. SК– суммарный просвет капиллярного русла. КИМ и БГМ – красная икроножная и белая грудная мышца, соответственно.
Это означает, что при неизменной объемной скорости кровотока в мышцах в этот период (табл. 4), линейная скорость кровотока (VК) по капиллярам будет сохраняться (разумеется, при одинаковой доле функционирующих капилляров).
Однако пристеночное напряжение сдвига (), зависящее от отношения VК / DК, резко растет.
Реактивность внутримышечных сосудов. Было предположение, что появление зрелого капиллярного русла в скелетных мышцах к концу эмбриогенеза сопровождается возникновением во внутриорганном русле реактивности - способности изменять внутрисосудистый просвет, регулируя уровень кровотока и перераспределяя его внутри мышцы.
Рис. 3. Изменение объемной скорости кровотока (исходный уровень принят за 100%) в грудной (БГМ) и икроножной (КИМ) мышцах 10- и 19 суточных куриных эмбрионов после воздействий нитропруссида натрия (НПН) и норадреналина (НА). По оси абсцисс - объемная скорость мышечного кровотока представлена в перфузионных единицах, пф.ед.;
по оси ординат – изменение объемной скорости кровотока, %. Показаны (*) достоверные изменения ее, по сравнению с исходным уровнем при р0.05.
Кроме того, из литературы известно, что к концу эмбриогенеза кур во внеорганных магистральных артериях появляются гладкомышечные клетки (LeNoble et al., 2000). В связи с этим проведено исследование реактивности внутримышечных сосудов на общепринятые вазоактивные вещества – норадреналин (НА) и нитропруссид натрия (НПН) (McCurdy et al., 2000;
Muller Delp et al., 2001). Согласно нашим данным (рис. 3) у 10-суточных эмбрионов нанесение на мышцу раствора с НПН или НА не вызывает достоверных изменений кровотока определенной направленности. Наблюдаются лишь колебания его, возможно, обусловленные как временными изменениями гемодинамики, так и методическими погрешностями опыта.
У 19-суточных эмбрионов наблюдается достоверное повышение удельного кровотока (на 37% и на 59%) при действии НПН и снижение его (на 23% и 32%) при действии НА в КИМ и БГМ, соответственно. Такая вазодилятаторная реакция на НПН, как источник оксида азота, наблюдается лишь при низком кровотоке (в наших опытах, примерно, до 18 пф.ед.), а констрикторная реакция на НА, наоборот, только при высоком кровотоке (около 40 пф. ед.). В остальных случаях изменения скорости кровотока отсутствуют или мало выражены и при усреднении свидетельствуют об отсутствии эффекта. Это явление иллюстрирует рис. 3.
Биохимическое исследование ангиогенеза. Во второй половине эмбриогенеза при смене формы капиллярного русла общее число новых капилляров в единице объема мышцы будет значительно выше, чем прежних (табл.3). Необходимо также учесть, что образование нового кровеносного русла происходит на фоне увеличения размера органа. Принято судить об интенсивности ангиогенеза по активности биохимических веществ, в частности ММП, участвующих в этом процессе. Известно, что ангиогенез, управляемый тканевыми факторами роста, например, сосудистым эндотелиальным фактором роста VEGF, реализуется только в присутствии ММП [Haas et al., 2000]. Одна из основных функций этих протеиназ – обеспечить локальную и избирательную деградацию внеклеточного матрикса, что облегчает прорастание новообразующихся капилляров вглубь окружающей кровеносные сосуды ткани [VanHinsbergh, Koolwijk, 2008]. Поэтому уровень активности ММП также позволяет судить об интенсивности ангиогенеза.
Концентрация белка и нуклеиновых кислот. Количество белка в ткани органа позволяет судить о величине его клеточной массы, а отношение белок/НК о размерах клеток или о внутриклеточной концентрации белка. В период 10- суток эмбриогенеза рост органов сопровождается увеличением в них концентрации белка, но в разной степени: больше всего в мышцах (в 4 раза), меньше в мозге (в 2 раза) и совсем мало в печени, в 1.4 раза. Двукратное повышение концентрации белка в ХАО наблюдается на 14-15-е сутки, после чего она падает, что, наверное, связано с прекращением его функции.
Отношение белок/НК во второй половине эмбриогенеза практически не меняется в печени и в ХАО, при этом в печени - оно в 3 раза выше. В остальных органах этот показатель растет в 2-2.6 раза;
меньше - в головном мозге, больше – в КИМ. Обращает на себя внимание, что в КИМ эмбрионов на протяжении исследованного интервала эмбриогенеза были выше: концентрация белка (в раза, на 15-е сутки), концентрация НК (в 1.4 раза на 15-е сутки) и отношение белок/НК (1.6 раз на 19-е сутки), чем в БГМ. Наибольшая разница между мышцами наблюдалась в концентрации белков и, как следствие, в отношении белок/НК. Полученные факты свидетельствуют в пользу опережающего развития красной оксидативной мышцы, по сравнению с белой гликолитической мышцей, что, возможно связано с участием красной мышцы в термогенезе (Дерибас и др., 1969).
Рис. 4.
Концентрация нуклеиновых кислот, НК, (вверху) в белой грудной мышце (БГМ) и красной икроножной мышце (КИМ) и относительная масса этих мышц (внизу) у разновозрастных куриных эмбрионов, M±m.
По оси абсцисс приведены сутки эмбриогенеза. Показаны достоверные различия с предшествующим возрастом (*) и между одновозрастными мышцами (х) при р0.05.
Прирост концентраций белка снижается в мышцах во второй половине эмбриогенеза, но это снижение неодинаково: оно очень заметно в КИМ и почти отсутствует в БГМ. В то же время прирост массы самих скелетных мышц также падает в эмбриогенезе, а в период 15-19 суток в БГМ он становится очень маленьким. Интересно, что в этот период прирост концентрации НК в БГМ увеличивается, в то время как в КИМ, он резко падает. Эти два интересных явления – снижение скорости роста БГМ, которое сопровождается увеличением в ней концентрации НК, иллюстрирует рис. 4. Он показывает, что рост БГМ (судя по ее относительной массе) в последнюю четверть эмбриогенеза резко замедляется, в то время как КИМ продолжает расти почти пропорционально росту всей Мт. Вместе с этим, в БГМ быстрее, чем в КИМ, увеличивается концентрация НК. Наиболее приемлемым объяснением этих явлений может быть возросшая пролиферативная активность клеток в БГМ в этот период, которая приводит к увеличению их плотности. Свидетельством этому может быть снижение прироста показателя белок/НК. Появление новых клеток, в том числе и эндотелиальных, приводящее к увеличению их плотности в ткани, должно сопровождаться нарастанием в ней активности ММП, в связи, с чем мы предприняли следующее исследование.
Активность матриксных металлопротеиназ. Активность ММП в скелетных мышцах кур, рассчитанная на единицу их массы во второй половине эмбриогенеза растет (на 15%), причем, в КИМ - постоянно, а в БГМ - между 10 ми и 15-ми сутками.
Таблица 6. Активность матриксных металлопротеиназ, (мМ МСмин-1г- сырой ткани), в скелетных мышцах разновозрастных куриных эмбрионов, M±m (n 8).
Мышца 10 сут 15 сут 19 сут 154±6,1*+ Икроножная 132±7.8 141±7. Грудная 119±7.6 137±2.8* 130±5. Примечание. МС – метилкумарин. Показано различие с 10-суточными эмбрионами (*) и между 19-суточными эмбрионами (+) для р0.05.
Средняя активность ММП на всем протяжении эмбриогенеза в КИМ выше, чем в БГМ, а у 19-суточных эмбрионов различия становятся достоверными (табл. 6). Однако, если рассчитать активность ММП на 1 г белка, то этот показатель, снижаясь по мере роста эмбриона и увеличения концентрации общего белка в его мышцах, оказывается достоверно выше в БГМ у эмбрионов всех возрастов (р0.05), в том числе в 1.5 раза выше у 10- и 19-суточных, и в раза - у 15-суточных (рис. 5).
Рис. 5.
Удельная активность матриксных металлопротеиназ в грудной (БГМ) и икроножной (КИМ) мышцах у разновозрастных куриных эмбрионов, M±m.
МС - метилкумарин.
Показаны достоверные различия между одновозрастными мышцами (*) при р0.05.
Это означает, что доля ферментов ММП, по сравнению с другими белковыми компонентами ткани, в том числе и по сравнению с другими ферментами, в БГМ больше, чем в КИМ, особенно в середине второй половины эмбриогенеза. Несколько странная, на первый взгляд, картина, когда на фоне наиболее высокой активности ММП рост массы БГМ резко замедляется, а плотность клеток в ней растет, может иметь одно объяснение: в БГМ возникают какие-то условия, стимулирующие рост клеток, в том числе и клеток сосудистой стенки. В последнем случае одним из таких условий может быть низкое рО2 в ткани. Результатам исследования этого показателя посвящен следующий раздел.
Парциальное давление кислорода в скелетных мышцах эмбрионов кур.
Измерения рО2 проводились в поверхностных слоях КИМ и БГМ у разновозрастных эмбрионов и ранних цыплят. Однако эти слои однотипны по толщине, поэтому полученные данные можно использовать для сравнения величин рО2 в той и другой мышце и корректно судить о возрастной динамике этого показателя. Уровни рО2, зарегистрированные на поверхности мышц (табл.
7), характеризуют некую усредненную артерио-венозную концентрацию О2 во внешних, прилегающих к катоду мышечных слоях. У 10-суточных эмбрионов тканевое рО2 в КИМ оказалось существенно ниже, чем в БГМ. Очевидной причиной этого могла быть повышенная скорость потребления кислорода (VO2) ее мышечных клеток и волокон, по сравнению с БГМ: 27 и 17 мл О2/(минкг), соответственно (Баранов и др., 1991), при одинаковой в этих мышцах объемной скорости кровотока (табл. 4). По мере взросления эмбрионов и после их вылупления среднее рО2 в КИМ достоверно не менялось, оставаясь в пределах 48-77 мм рт.ст. Возрастная динамика тканевого рО2 в БГМ оказалась для нас неожиданной. Почему ко времени вылупления среднее рО2 в этой мышце значительно снизилось, а после вылупления вновь увеличилось? Возможные причины такого явления требуют подробного обсуждения.
Таблица 7. Снижение кислородного тока (I) и расчетное рО2 в мышцах куриных эмбрионов (Э) и цыплят (Ц), M±m (n).
Возраст, Икроножная Грудная масса тела рО2, рО2, I, % I, % мм рт. ст. мм рт. ст.
Э 10 сут, 2.0±0.7 г 67±6.3* 48 (16) 47±5.3 77 (12) Э 15 сут, 15±0.2 г 47±8.0* 77 (4) 70±4.7 44 (4) Э 19 сут, 33±3.8 г 67±8.3*** 48 (13) 87±3.3 19 (11) Ц 7 сут, 44±1.1 г 63±10 54 (5) 72±6.0 41 (5) Примечание. I - доля потерь тока в мышце по сравнению с величиной кислородного тока в аэрированной культуральной среде 199. Показано различие между разными мышцами эмбрионов одного возраста (колонка слева - *), между одноименными мышцами эмбрионов предшествующего возраста (колонка справа - ). Количество символов возле данных, указывает величину достоверности различия: р0.05, 0.01 и 0.001, соответственно.
Таким образом, во второй половине эмбриогенеза тканевое pO2 в КИМ и БГМ менялось не однонаправлено. В КИМ его величина несколько увеличивалась и сохранялась на таком уровне и после вылупления. В БГМ величина pO2 резко падала и возвращалась к уровню, близкому к таковому в КИМ, только после вылупления птенца.
Таблица 8. Коэффициенты аллометрических зависимостей параметров васкуляризации и транспорта кислорода в икроножной (КИМ) и грудной (БГМ) мышцах кур, и параметров клубочков и кровотока в почках крыс в онтогенезе.
r Y X a b МЫШЦЫ DВ3, (12±0.9) Мт, КИМ 1.30±0.123 0. [мкм3] (10±2.4) [кг] БГМ 1.29±0.378 0. VO2, Мт, КИМ 20±1.9 -0.08±0.040 0. [мл/(мин·кг)] [кг] БГМ 5±0.6 -0.32±0.041 0. VLO2, PМХ, КИМ 1.8±0.05 0.90±0.004 0. [10-10мл/(мин·мм)] [мкм] БГМ 1.6±0.17 0.80±0.018 0. NК/NВ PМХ, КИМ 0.010±0.0036 0.80±0.051 0. [мкм] БГМ 0.058±0.0031 0.45±0.010 0. NК/NВ VLO2, КИМ 0.007±0.0022 0.87±0.048 0. [10-10 мл/(мин·мм)] БГМ 0.042±0.0072 0.58±0.036 0. Р, DВ, КИМ 2.4±0.47 0.71±0.051 0. [10-5 см/с] [мкм] БГМ 1.6±0.31 0.84±0.050 0. NК/NВ Р, КИМ 0.001±0.0001 1.92±0.022 0. [10-5 см/с] БГМ 0.018±0.0031 0.95±0.045 0. ОСК, NК, КИМ 12±5.4 0.82±0.121 0. [108/кг] [мл/(мин·кг)] БГМ 35±3.8 0.45±0.029 0. LК, VO2, 1326±268 -0.54±0.089 0. [мкм] [мл/(мин·кг)] ПОЧКИ DКЛ, [мкм] Мп, [мг] 7.1±1.37 0.41±0.003 0. VКЛ, [мкм3] Мп, [мг] 183±58 1.23±0.009 0. NКЛ, [мм-3] Мп, [мг] 5309±2324 -0.63±0,101 0. VКЛ, [мм3/см3] ОСК, [пф.ед.] 6.7±1.06 0.98±0.037 0. S арт, [мкм2] VКЛ, [мм3] афферентная 1.1±0.32 0.35±0.022 0. эфферентная 6.3±0.83 0.14±0.011 0. Обозначения: DВ - диаметр волокна, МТ -– масса тела, VO2 и VLO2 – скорость дыхания волокон массой 1 кг или длиной 1 мм, ОСК – объемная скорость кровотока, NК – плотность всех капилляров, LК – длина одного капилляра, NК/NВ - соотношение плотностей капилляров и волокон на поперечном срезе мышцы, PМХ – суммарный периметр митохондрий на поперечном срезе волокна, Р – проницаемость внешней поверхности волокна к O2. DКЛ - диаметр клубочка. NКЛ – число клубочков в 1 см3 почки. МП – масса почек, VКЛ – объем одного клубочка. VКЛ – объем всех клубочков в 1 см3 почки.
Sарт – просвет клубочковой артерии. Приводятся средняя арифметическая и ее ошибка, M±m для коэффициентов a и b аллометрических зависимостей вида Y=a·Xb, при n, равному числу возрастных точек на графике.
Связь параметров структуры кровеносного русла и органного кровотока в онтогенезе. Использование аллометрических уравнений при анализе онтогенетического развития органной кровеносной системы позволяет выявлять параллелизм в развитии тех или других признаков ее в обеспечении функции развивающего органа и оценить их значимость. Это было сделано на примере двух мышц курицы - КИМ и БГМ, когда исследовалась онтогенетическая динамика структурных и функциональных механизмов кислородного снабжения скелетных мышц теплокровного, и на примере почки крысы Вистар, когда изучалась постнатальная динамика анатомической структуры клубочков в связи с онтогенетическим изменением объемной скорости кровотока. И в тех и в других органах основной структурой, через которую происходит транспорт веществ из крови, является кровеносный капилляр. Полученные данные о величинах аллометрических коэффициентов a и b приведены в табл.8, и в следующем разделе мы обсудим полученные данные.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Скелетная мускулатура у позвоночных занимает примерно половину массы тела и даже в условиях двигательного покоя использует значительную часть поступающего в организм кислорода;
при мышечной работе это потребление становится подавляющим (Пшенникова, 1986). Высокий кислородный запрос мускулатуры требует его высокого кровоснабжения (Шошенко, 1975), причем на изменения этого запроса кровеносная система мышц должна адекватно отвечать. Действительно, у взрослых теплокровных кровеносное русло скелетных мышц отчетливо и адекватно реагирует на различные нервно гуморальные воздействия (Скардс, 1984).
Икроножная и грудная мышцы домашних кур – удобные объекты для онтогенетических исследований внутриорганного кровеносного русла, так как значительно различаются у взрослых птиц по своему кислородному запросу (Баранов и др., 1991) и степени васкуляризации (Беличенко и др., 1995). В то же время у кур волокна этих мышц одинаковы по исходному и конечному DВ, что упрощает сравнительное исследование этих двух мышц. Заметим, что у теплокровных животных красные оксидативные волокна, как правило, тоньше, чем белые гликолитические (Sillau, Banchero, 1977;
Suzuki et al., 1997). Особый интерес к исследованию этих мышц обусловлен и разными источниками их кровоснабжения: БГМ получает кровь из веток подключичной артерии, отходящей от дуги аорты, а КИМ – из дистальных ветвей дорзальной аорты.
Показано, что рост волокон в обеих мышцах опережает возрастное увеличение Мт (табл. 8), однако первоначальное развитие волокон КИМ происходит несколько быстрее, чем волокон БГМ.
Однако было обнаружено, что у 10-суточных эмбрионов кровеносное русло в обеих мышцах имеет трехмерную сеть широких и длинных капилляров (табл.
2), занимающих значительную долю тканевого объема (табл. 3), с примерно одинаковым в той и другой мышцах суммарным просветом этих капилляров (табл. 5) и с близкой по величине удельной объемной скоростью кровотока (табл. 4). Оба русла в это время не проявляют реактивность к локальному воздействию вазоактивных веществ – НА и НПН (рис. 3).
У 19-суточных эмбрионов в мышцах уже наблюдается другое кровеносное русло. Капилляры в нем тоньше, короче и располагаются вдоль мышечных волокон (рис. 2). Объем этих капилляров резко снижается, хотя плотность их в 1см3 ткани растет.(табл. 3). Однако было найдено, что в процессе такого сосудистого метаморфоза суммарное сечение капиллярного русла в обеих мышцах сохраняется (табл. 5), и величина удельной скорости кровотока не меняется (табл. 4). Согласно расчетам, в мышечных капиллярах должна сохраняться неизменной и линейная скорость кровотока (VК). В то же время, в новом русле мышц резко растет механическое воздействие тока крови на сосудистый эндотелий (табл. 5), и возникает реакция сосудов к вазоактивным веществам (рис. 3). Вторую форму русла можно назвать зрелой, так как она сохраняется в течение всей жизни особи и меняется лишь количественно – плотность капилляров падает, а длина их растет (Беличенко и др., 1995).
Появление зрелого русла, наверное, обусловлено необходимостью создать в волокне локально повышенное рО2. Если у 10-суточного эмбриона соотношение средних диаметров миобласта (или мышечного волокна) и капилляра составляет в КИМ и БГМ 1/2 и 1/4, то у 6–месячных кур оно существенно больше 1/0.1 и 1/0.3, соответственно. Косвенным подтверждением этому служат данные электронной микроскопии И.М. Коростышевской и В.Ф. Максимова (Беличенко и др., 2005), согласно которым у 6-месячных кур с DВ волокна 65 мкм плотность митохондрий в капиллярном секторе больше, чем в межкапиллярном.
Появление более тонких капилляров сопровождается увеличением перепада кровяного гидравлического давления (РК). Этот показатель, будучи пропорционален отношению LК/DК2, растет (если вязкость крови за этот период существенно не меняется). За вторую половину эмбриогенеза LК/DК увеличивается в капиллярах КИМ с 4.0 мкм-1 до 5.0 мкм-1, а в капиллярах БГМ с 2.2 мкм-1 до 4.4 мкм-1. Необходимость такого прироста кровяного давления можно рассматривать как энергетическую «плату» за адресную доставку веществ, прежде всего кислорода, к мышечным волокнам. С ростом птицы и увеличением самих мышц длина кровеносных путей к ним увеличивается, что также требует прироста системного артериального давления. Оно, действительно, повышается с 0.3 и 1.5 мм рт.ст. у 2- и 6-суточных куриных эмбрионов до 27 мм рт.ст., у 19-суточных (Tazawa, 1981;
Hu, Clark, 1989;
Crossley, Altimiras, 2000).
По-видимому, специфическая для зрелого органа форма капиллярного русла – параллельно лежащие капилляры в скелетных мышцах, их сеть в дыхательных органах (легких, аллантоисе, жабрах), фильтрующие капилляры в почечных клубочках, самые короткие и тонкие капилляры в нервных структурах (Шошенко, 1975) – так же формируются из эмбриональных сетевых протокапилляров. Время появления зрелого русла в органе определяется его необходимостью для жизнедеятельности организма. Так, у 7-суточного куриного эмбриона аллантоис (в будущем дыхательный орган) имеет сосудистую сеть с широкими протокапиллярами и ячейками, средний диаметр которых 18 и 300 мкм, соответственно. Но уже к 12-м суткам в ХАО появляется новая сеть – дыхательная, с узкими капиллярами и мелкими ячейками (их диаметр около 5 и 9 мкм, соответственно) (Коростышевская и др., 2006).
Заметим, что в то же самое время в скелетных мышцах эмбрионов функционирует сеть широких длинных капилляров, которая лишь в дальнейшем преобразуется в специфическое для мышц капиллярное русло.
О механизмах поддержания неизменной и одинаковой в той и другой мышцах скоростей кровотока, удельной объемной - в мышце и VК – в капиллярах во время эмбрионального метаморфоза русла можно говорить лишь предположительно. Возможно, таких механизмов два. Один – центральный, обусловленный закономерностями развития сердца (его массы и производительности) и магистральных сосудов (их сечения и длины). Второй обусловлен требованиями окислительного метаболизма органных клеток.
Сердце, выходящая из него вентральная аорта с ее ветвями, дорзальная аорта с ветвями, передние и задние венозные сосуды, впадающие в сердце, возникают независимо от кровеносных русел в развивающихся органах, образуя, примерно, на третьи сутки эмбриогенеза птиц единую систему центральных сосудов, соединенных с сердцем (Карлсон, 1983;
Coffin, Poole, 1988;
Martinsen, 2005). Она продолжает развиваться (ветвиться, удлиняться), соединяясь постепенно с сосудами, исходящими из органных русел, первое из которых расположено в желточном мешке. Первоначальную систему центральных артерий, еще не замкнутую через органные русла, можно условно считать открытой и потоки крови в ней определяются только просветом артерии и объемом сердечного выброса. Такая система может сохраняться у кур в отношении некоторых органов, в частности, скелетных мышц головы, до середины эмбриогенеза (Ruberte et al., 2003).
Одновременно на периферии в эмбриональных органах функционирует механизм создания неизменной удельной скорости органного кровотока и VК.
Он, наверное, также выработался исторически и обусловливается конструкцией формирующегося органного русла, которая должна соответствовать двум обязательным требованиям: 1, - время пребывания крови в капилляре должно быть достаточным для создания во внеклеточной среде парциального рО2 не ниже критического уровня для клеток паренхимы, но при этом 2, - величина средней VК не может быть ниже значения, после которого развивается капиллярный стаз (Фолков, Нил, 1976). Возможно, существует и третье конструктивное требование для органных капилляров - специфичное для органа постоянство отношения LК/DК2, которое влияет на РК.
К середине эмбриогенеза микроскопическая структура красных и белых скелетных мышц птиц еще неразличима (Ruberte et al., 2003). Отсутствует в них и большая разница в кислородном запросе (Baranov et al., 2000). Поэтому структурные параметры кровеносных русел, в том числе и капиллярных отделов, в БГМ и КИМ в это время близки (табл. 3 и 5), что обеспечивает им сходство сосудистых сопротивлений. Сходство скоростей кровотока в этих мышцах (табл. 4) означает, что при подсоединении мышечных русел к центральным сосудам действует механизм сохранения неизменным соотношения потоков крови в артериальной магистрали и во всех органных капиллярах (VАDА2 / VКNКDК2, где NК – плотность капилляров, VА и DА – линейная скорость кровотока в артерии и диаметр артерии). Чем крупнее орган, и чем больше в нем капилляров, тем более широкая артерия с более высокой скоростью кровотока снабжает его кровью (рис. 6, этап I). Как реально действует этот механизм, - не ясно.
Во время эмбрионального метаморфоза (рис. 6, этап II) в русле с тонкими капиллярами резко повышается пристеночное напряжение сдвига (). В эмбриональных широких капиллярах оно небольшое, если сравнивать его с величиной у зрелых теплокровных. Так, при вязкости крови 3 сП в капиллярах желточного мешка у 4-суточных куриных эмбриона (DК 23 мкм, VК 193 мкм/с,), расчетное равняется 2 дин/см2 (Baumann, Meuer, 1992), у 8-10-суточных эмбрионов мышей в сосуде с DА 50 мкм - менее 1 дин/см2, а с DА 150 мкм увеличивается в 1.5 раза (Jones et al., 2004). У зрелых теплокровных животных, имеющих кровеносное русло с узкими капиллярами, величина значительно выше. Так, в русле брыжейки кошки величина равняется: 60-40 дин/см2 - в артериях DА 58-25 мкм;
20 дин/см2 - в капиллярах и 50 дин/см2 - в венах D мкм (Lipowsky, Zweifach 1974;
Lipowsky et al., 1978). Многочисленные примеры показывают (Шошенко и др. 1982), что в органном русле с широкими капиллярами (таковое имеется у холоднокровных позвоночных животных) величины остаются более низкими, по сравнению с руслом, имеющим узкие капилляры. Так, у озерных лягушек в русле легких, брыжейки и подчелюстной мышцы равняется в капиллярах (DК 11-17 мкм) 2-5 дин/см2, наиболее крупных артериях (DА 37-81 мкм) 4-9 дин/см2 и в венах (D 26-87 мкм) 3-6 дин/см2 (в расчетах с вязкостью 2 сП).
Это сравнение может означать, что появление во второй половине эмбриогенеза новой формы кровеносного русла с тонкими капиллярами, вместо широких (рис. 6, этап II), сопровождается возникновением новых структур и свойств в сосудистой стенке, видоизменением самого эндотелия и его реакций на механическое воздействие. Материалы последних лет показывают, что воздействие потока крови на сосудистый эндотелий активирует ангиогенез с появлением новых веточек в микрососудах (Zakrzewicz et al., 2002).
Величина, возможно, играет модулирующую роль и в возрастном расширении просвета магистральных артерии. Расчеты, основанные на опытных данных о Din подключичной и ягодичной артериях и возможных скоростях кровотока в них, рассчитанные для куриного эмбриона по величине МОК и его долях, адресованных в эти артерии (Hu, Clark, 1989;
Mulder et al., 1998) показывают следующее. У 10-суточного эмбриона, кровеносная система которого еще не полностью закрыта или закрыта только недавно, VА в этих очень разных по сечению и локализации артериях близки, но отношение VА/Din, как показатель, в подключичной артерии заметно выше, чем в ягодичной.
Однако к 19-м суткам эмбриогенеза Din подключичной артерии увеличивается существенно больше, чем Din ягодичной, VА в ягодичной артерии становится выше, и величины VА/Din в обеих артериях сближаются. Известно, что величина, в сравнительно крупных сосудах, прежде всего, в артериях, может стимулировать их структурное изменение (Kurjiaka, Segal, 1996).
Ягодичные артерии у куриного эмбриона обеспечивают поток крови в сосуды ХАО, а он составляет почти половину МОК. Поэтому они изначально, имеют сравнительно широкий просвет, а после прекращения аллантоисного дыхания этот просвет увеличивается немного, - к 40 суткам всего в 3.2 раза (коэффициент b наименьший из всех исследованных артерий, всего 0.19, табл.
1). В то же время в бедренных артериях во второй половине эмбриогенеза показатель VА/Din должен вырасти существенно, так как просвет их практически не изменился (Din этих артерий у 10- и 19-суточных эмбрионов - и 88 мкм), а поток крови в КИМ увеличился в 11.5 раза. Возможно, приобретая к моменту вылупления более высокие скорости сдвига, в этих артериях появляются стимулы к их ускоренному постэмбриональному росту.
Действительно, просвет бедренных артерий к 40-му дню жизни увеличивается в 23 раза, подключичных артерий - в 7.6 раза, а просвет общих сонных - всего в 5.1 раза (значения Din в табл. 1). Почти одновременно, начиная с 15 суток эмбриогенеза, заметно растет и относительная длина этих артерий.
Обращает на себя внимание различие в механизмах онтогенетического увеличения просвета двух разно расположенных по отношению к аорте артерий (рис. 1). В артериях, отходящих от дуги аорты, Din увеличивается больше Dex за счет понижения толщины стенки, а в ветвях конечной части дорзальной аорты Din растет пропорционально Dex и даже меньше его. Гистологические исследования И.М. Коростышевской (Беличенко и др. 2004) показывают, что большая исходная толщина стенки брахиоцефалических артерий в середине второй половины эмбриогенеза обусловлена широким внутренним слоем (он занимает половину толщины всей стенки), состоящим из основного вещества, единичных коллагеновых волокон и многочисленных клеток, по-видимому, мезенхимального происхождения. С возрастом доля соединительнотканных структур уменьшается, и у 40-суточного цыпленка эти артерии приобретают мышечно-эластический тип. Тонкостенные абдоминальные артерии относятся к артериям мышечного типа, и к концу эмбриогенеза толщина среднего мышечного слоя достигает в них половины толщины всей стенки.
Толстостенные артерии вблизи сердца с заданным просветом обеспечивают необходимое перераспределение сердечного выброса в переднюю часть тела и в дистальную аорту, из которой снабжаются структуры задней части тела. Как возникает столь различная структура этих артерий не совсем ясно. Известно лишь, что первичная эндотелиальная структура тех и других артерий возникает из разных зачатков мезенхимы – вблизи будущего сердца и в задней части тела;
различно в этих сосудах и происхождение гладко-мышечных клеток (ГМК) (Topouzis, Majesky, 1996;
LeNoble et al., 2000).
Время пребывания крови в коротком капилляре зрелого русла снижается, примерно, в 5 раз, пропорционально укорочению его длины, по сравнению с капилляром в эмбриональном сетевом русле. Если для узкого капилляра этого времени достаточно для выхода необходимого количества кислорода из крови, то весь массоперенос его к мышцам может обеспечить в 5 раз меньший объем капиллярной крови. Действительно, объем крови в капиллярах, о котором можно судить по объему самих капилляров, у 19-суточного эмбриона в 5 раз меньше, чем у 10-суточного. Не случайно И.М. Коростышевская и В.Ф.
Максимов гистологически показали, что в мышцах в это время резко снижается объем немышечных структур, с 65-77% до 38-43% (Беличенко и др., 2005).
Замена широких длинных капилляров на большее число, но узких и коротких происходит в период, когда кислородная потребность изолированных мышечных клеток и волокон почти не меняется (Baranov et al., 2000). У 10- и 19 суточных эмбрионов VO2 равнялось, мл О2/(минкг), в КИМ 27 и 29, а в БГМ и 16. Поэтому эта потребность не является побудительной причиной такой замены. Однако способность к адаптивным изменениям в эмбриональном русле, наверное, есть. Так, у 10-суточного эмбриона в КИМ, VO2 которой выше, чем БГМ, капилляры короче и тоньше, а плотность их выше (табл. 2 и 3).
Не является побудительной причиной эмбрионального метаморфоза кровеносного русла и изменения рО2 в мышцах во второй половине эмбриогенеза. В табл. 7 можно видеть, что однотипная смена форм капиллярного русла в обеих мышцах происходит на фоне разной динамики тканевого рО2 в них. Любопытно, что в БГМ после 10-х суток эмбриогенеза резко снижается рО2 и ее рост (рис. 4).
Возможно, значительное снижение рО2 в БГМ обусловлено уменьшением диффузионного потока кислорода из эритроцитов в кровь и интерстиций из-за высокого уровня рН и низкого рСО2 в ткани, обусловленных сравнительно низкой скоростью дыхания мышечных структур в БГМ в этот период. Известно, что эти факторы могут резко менять насыщение эмбрионального гемоглобина кислородом (Baumann,. Meuer, 1992).
Есть мнение, что временная и строго локализованная гипоксия в структурах эмбриона необходима для его нормального развития: она вызывает апоптоз одних структур и стимулирует рост других (Wikenheiser et al., 2006). Возможно, временная физиологическая гипоксия в БГМ необходима для становления ее окислительного обмена. У взрослых кур дыхание волокон этой мышцы, по сравнению с волокнами КИМ, требует более низкого уровня критического рО на поверхности волокна: 8 и 33 мм рт.ст., соответственно (Baranov et al., 2000).
При этом временная физиологическая гипоксия, будучи сильным стимулом ангиогенеза (Кошелев и др., 1991;
Немировская и др., 1993;
Zakrzewicz et al., 2002), может вызывать в БГМ ускоренный и увеличенный рост кровеносных сосудов. Оказалось, что между 15-ми и 19-ми сутками эмбриогенеза в БГМ, по сравнению с КИМ, на фоне снижения скорости роста мышечной массы увеличивается концентрация НК (рис. 4), что свидетельствует о повышении в ней плотности клеток. При этом активность ММП становиться наиболее высокой (табл. 6), что также служит показателем роста клеточной массы, Мы думаем, что в этот период преимущественно увеличивается масса клеток кровеносной системы. Косвенным свидетельством этому служит избыточная васкуляризация БГМ, которая наблюдается в первые три недели после вылупления (Беличенко и др., 2005).
К концу эмбриогенеза кровеносное русло мышц начинает реагировать на вазоактивные вещества (рис. 3). Это означает, что в нем появляются структуры, способные воспринимать эти вещества и передавать сигналы на ГМК, изменяющие сосудистый просвет. Редкие незрелые мышечные клетки были замечены И.М. Коростышевской в безымянной и бедренной артериях;
больше в последней, уже у 14-суточных куриных эмбрионов (Беличенко и др., 2004).
Известно, что способность внеорганных артерий активно изменять свой просвет при электрическом раздражении и действии вазоактивных веществ развивается у кур в последней четверти эмбриогенеза и отчетливо выражено только перед вылуплением (LeNoble et al., 2000). К сожалению, данных о сроках появления ГМК во внутриорганных сосудах эмбрионов, нам найти не удалось.
Предполагают, что они перемещаются туда из выше лежащих более крупных стволов (Nicosia, Villaschi, 1995;
Beck, D’Amore, 1997).
Интересно, что сосудистые реакции у 19-суточных эмбрионов возникают только в условиях существенного отклонения удельной скорости кровотока от уровня, характерного для мышцы в покое. НА действует только в условиях высокого кровотока, когда, надо полагать, сосуды широко раскрыты, а НПН только при низком кровотоке, когда сосуды сужены. В том и другом случаях сосудистый просвет, по-видимому, возвращается в «норму», и уровень кровотока, присущий мышце, восстанавливается. Заметим, что величины скоростей мышечного кровотока до опыта и во время него, спустя несколько минут после воздействия НА или НПР, не различаются (табл. 4). Механизм поддержания такого устойчивого кровоснабжения мышц остается пока не совсем ясным, хотя очень внимательно исследуется возможное участие в этом различных компонентов структуры стенки и внеклеточного матрикса (Davis, Hill, 1999).
Показано, что на ранних стадиях формирования скелетных мышц в них еще до заметных изменений самих мышечных структур появляются первые сосудистые элементы - трубки, ячейки (Murray, Wilson, 1997;
Ruberte et al., 2003). Приводимый выше наш материал также может свидетельствовать, о независимом и опережающем развитии кровеносного русла в мышцах на І и ІІ этапах его эмбрионального развития (рис. 6). Мы видим, что возникновение в мышцах зрелого русла взамен сетевого эмбрионального происходит заранее и независимо от процесса формирования мышечных волокон, пучков и, в частности, их кислородного запроса.
Если в эмбриональный период внутриорганное русло претерпевает значительные конструктивные изменения, то в постэмбриональный период развитие органного русла происходит по-иному. Оно, его капиллярная часть, сохраняясь по форме, меняется лишь количественно, адаптируясь к количественным изменениям функции органа (рис. 6, ІІІ этап). Для иллюстрации этого положения были использованы два мышечных русла (в БГМ и КИМ) и русло в почечных клубочках. Первые русла расположены в мышцах, в которых скорость дыхания волокон с возрастом снижается: значительно, - в БГМ, и менее выражено, - в КИМ (Baranov et al., 2000). В почках с возрастом растет количество ультрафильтрата в клубочках и в связи с этим наблюдается увеличение потока крови в них.
В обеих мышцах возрастное увеличение объема волокон опережает увеличение Мт (степенной показатель b 1.3, табл. 8). При этом удельная потребность волокна в кислороде VO2 в БГМ значительно падает, а в КИМ меняется мало. Белые мышцы сокращаются периодически, обеспечивая передвижение особи, а сокращения красных мышц происходят постоянно, при ее дыхании и поддержании позы. По-видимому, в условиях «заданного» по возрасту и размеру особи уровня основного обмена высокий окислительный метаболизм в небольшой по массе красной мускулатуре «вынуждает» снижать таковой в белой мускулатуре, основной по массе.
В мышцах хорошо выражена возрастная однонаправленная связь между потребностью волокна в кислороде (VLO2) и площадью внешних мембран митохондрий (электронная микроскопия И.М. Коростышевской и В.Ф.
Максимова), между коэффициентом проницаемости волокна к О2 (Р) и его DВ.
Однако в обоих случаях величина b близка к единице, но ниже его. Это показывает опережающий рост митохондриальных мембран по сравнению с ростом VLO2, возможно, из-за возрастного снижения активности окислительных ферментов (Miquel, Fleming, 1986). Не ясно, с чем связан опережающий рост Р, меняется ли внутриклеточная организация волокна или снижаются барьерные свойства его внешней мембраны? Есть данные, что у теплокровных по мере увеличения их Мт и снижения окислительного метаболизма концентрация полиненасыщенных липидов в клеточных мембранах (в том числе и в мембранах мышечных волокон) падает (Hulbert, Else, 2005).
В то же время возрастные изменения кровоснабжения в той и другой мышце различаются. Так показатель NК/NВ в КИМ меняется почти пропорционально изменению VLO2, а в БГМ его увеличение происходит значительно медленнее. Возможно, это связано с исходно избыточной плотностью капилляров в БГМ, о чем говорилось выше.
Различаются мышцы и по возрастной динамике удельной скорости кровотока в покое. В КИМ эта скорость почти строго следует снижению анатомической плотности капилляров в мышце, а в БГМ - существенно отстает от нее (b 0.82 и 0.45). Это означает, что в КИМ сосудистый резерв в виде временно нефункционирующих капилляров меняется мало или отсутствует, а в БГМ такой резерв снижается с возрастом.
Длина капилляра в обеих мышцах проявляет обратную пропорциональную зависимость от величины VO2 при довольно низком коэффициенте b -0.54, свидетельствующем о сравнительно малой изменчивости этого показателя во время роста птицы.
У крыс также четко проявляется возрастная связь объемной скорости почечного кровотока с суммарным объемом клубочков, а этот показатель может отражать суммарный просвет клубочковых капилляров (табл. 8).
Одновременно имеется количественная связь между возрастным изменением объема клубочка и просветом его артериол.
Рис. 6. Схема: три этапа развития кровоснабжения в скелетных мышцах в онтогенезе. I этап, - подсоединение первичного сетевого кровеносного русла к центральному кровообращению;
II этап, метаморфоз первичного сетевого кровеносного русла в зрелое;
III этап, адаптивное ремоделирование зрелого кровеносного русла.
При этом просвет афферентной артериолы меняется медленнее, чем просвет эфферентной. Это должно приводить к увеличению линейной скорости кровотока в последней и резкому падению кровяного давления, что должно создавать благоприятные условия для обратного всасывания жидкости в постклубочковом русле.
ВЫВОДЫ 1. Онтогенетическое развитие кровоснабжения грудной и икроножной мышц кур (разных по кислородному запросу и удаленности от сердца) проходит три этапа, для которых характерны:. - образование внутримышечного первичного русла с трехмерной сетью широких длинных капилляров и соединение его к середине эмбриогенеза с центральными сосудами и сердцем при равной для мышц скорости кровотока - объемной в ткани и линейной в капиллярах;
. превращение этого русла к концу эмбриогенеза в зрелую форму с тонкими короткими капиллярами и способностью изменять свой просвет при воздействии вазоактивных веществ;
такой метаморфоз русла происходит с сохранением неизменными скоростей кровотока - объемной в мышцах и линейной в капиллярах, но с резким увеличением пристеночного напряжения сдвига в капиллярах;
. - в постэмбриональный период количественные адаптивные изменения кровоснабжения в этих мышцах и почечных клубочках крыс, обусловленные возрастными изменениями функциональной активности органа.
2. Метаморфоз внутриорганного русла в мышцах, происходящий во второй половине эмбриогенеза, не обусловлен изменениями в этот период тканевого парциального давления кислорода и скорости дыхания мышечных волокон;
он сопровождается повышением активности матриксных металлопротеиназ в мышечной ткани.
3. Парциальное тканевое давление кислорода в мышцах во второй половине эмбриогенеза и через неделю после вылупления в икроножной мышце сохраняется в пределах около 50 мм рт.ст., несколько повышаясь на 15-е сутки;
в грудной мышце оно значительно снижается к моменту вылупления (до 19 мм рт.ст.), после чего растет до уровня 50 мм рт.ст..
4. Тканевая гипоксия в грудной мышце, развивающаяся в последней четверти эмбриогенеза, сопровождается замедлением ее роста при одновременном увеличении в мышце концентрации нуклеиновых кислот и активности матриксных металлопротеиназ. Эти явления могут свидетельствовать об активации в мышце ангиогенеза, приводящего к избыточной васкуляризации ее, которая наблюдается после вылупления.
5. Постэмбриональные изменения кровоснабжения икроножной и грудной мышц выражаются в разной скорости изменения диаметра волокон, потребности их в кислороде, суммарной поверхности митохондриальных мембран в волокне, его проницаемости к кислороду, длины капилляра, плотности капилляров вокруг волокна и в самих мышцах, объемной скорости мышечного кровотока.
6. Постнатальные изменения почечных клубочков у крыс – их размер, плотность, просветы афферентных и эфферентных артериол и величина объемной скорости кровотока – количественно взаимосвязаны, показывают разные скорости возрастной динамики, отражающей масштаб функционирования почки.
7. В период роста кур, начиная со второй половины эмбриогенеза, просвет артерий, отходящих от аорты (безымянной, общих сонных, подключичных, бедренных и ягодичных), увеличивается с разной скоростью, что хорошо описывают аллометрические уравнения (быстрее растут просветы подключичных и бедренных артерий);
при этом в толстостенных ветвях дуги аорты заметно уменьшается толщина стенки (особенно в подключичных и общих сонных), а в тонкостенных ветвях дорзальной аорты увеличивается наружный и внутренний диаметры, больше - первый, и толщина стенки растет, особенно в ягодичных.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Беличенко В.М., Шошенко К.А. Материалы к возможному участию красных мышечных волокон в онтогенетическом формировании температурного гомеостаза // Сборник статей: Кислотно-основной гомеостаз:
физиология, биохимия и клиника, Сыктывкар, 1997. С. 27 - 33.
2. Беличенко В.М. О количественной связи между объемной и линейной скоростями кровотока в онтогенезе // III Съезд физиологов Сибири и Дальнего Востока (24-26 сентября). - Новосибирск, 1997. С. 16 - 17.
3*. Baranov V.I., Belichenko V.M., Shoshenko K.A. Oxygen diffusion coefficient in isolated chicken red and white skeletal muscle fibers in ontogenesis // Microvasc. Res., 2000. V. 60. P. 168 - 176.
4. Баранов В.И., Беличенко В.М., Новосельцев С.В., Шошенко К.А.
Коэффициент диффузии кислорода в мышечном волокне и факторы, на него влияющие // Физиология мышечной деятельности. Материалы международной конференции (21-24 ноября). - Москва, 2000. С. 25 - 26.
5. Беличенко В.М., Баранов В.И. Критическое напряжение кислорода изолированного хориоаллантоиса куриного эмбриона при дыхании in vitro // Материалы XVIII съезда физиологического общества имени И.П. Павлова (25 28 сентября). - Казань, 2001. С. 309.
6*. Баранов В.И., Беличенко В.М., Новосельцев С.В. Потребление кислорода изолированным хориоаллантоисом на поздних стадиях куриного эмбриона // Рос. физиол. журн. им И.М. Сеченова, 2002. Т. 88. №2. С. 272 275.
7*. Беличенко В.М., Баранов В.И., Новосельцев С.В., Шошенко К.А.
Коэффициент диффузии кислорода в волокнах скелетных мышц // Авиакосм.
экол. мед., 2002. Т. 36. №3. С. 31 - 38.
8. Беличенко В.М. Структурно-функциональные характеристики магистральных брахицефалических и абдоминальных артерий куриного эмбриона // IV съезд физиологов Сибири (2-4 июля). - Новосибирск, 2002. С.
28.
9*. Беличенко В.М., Коростышевская И.М., Шошенко К.А. К механизму изменения межорганного распределения кровотока у кур в онтогенезе // Рос.
физиол. журн. им И.М. Сеченова, 2003. Т. 89. №12. С. 1551 - 1559.
10. Коростышевская И.М., Беличенко В.М., Максимов В.Ф.
Онтогенетические структурные особенности скелетных мышц с разным кислородным запросом // Гистологическая наука России XXI века: итоги, задачи, перспективы. Университет Дружбы Народов (22-24 октября). - Москва, 2003. С. 99 - 100.
11. Шошенко К.А., Беличенко В.М., Коростышевская И.М., Баранов В.И.
Параметры переноса О2 в системе "капилляр-мышечное волокно" в онтогенезе кур // III Всероссийская конференция с международным участием "Механизмы функционирования висцеральных систем" (29 сентября - 1 октября). - Санкт Петербург, 2003. С. 363 - 364.
12*. Belichenko V.M., Korostishevskaya I.M., Maximov V.F., and Shoshenko C.A. Mitochondria and blood supply of chicken skeletal muscle fiber in ontogenesis // Microvasc. Res., 2004. V. 68. (3). P. 265 - 272.
13*. Беличенко В.М., Григорьева Т.А., Коростышевская И.М., Шошенко К.А. Новые материалы к пониманию механизмов онтогенеза кровеносной системы теплокровных // Бюлл. СО РАМН, 2004. №2. С. 114 - 117.
14. Коростышевская И.М., Беличенко В.М., Максимов В.Ф., Шошенко К.А. Формирование и рост грудных и икроножных мышц кур // Фундаментальные и прикладные проблемы гистологии. Материалы научной конференции. - Санкт-Петербург, 2004. С. 32-33.
15. Беличенко В.М., Шошенко К.А. Особенности системы кровоснабжения в красной и белой скелетных мышцах кур в онтогенезе // Российский Физиологический журнал имени И.М. Сеченова, 2004. Т. 90. №8.
Часть 1. XIX съезд физиологического общества им. И.П. Павлова. Тезисы докладов. С. 472.
16. Коростышевская И.М., Беличенко В.М., Максимов В.Ф.
Формирование и рост магистральных артерий у кур // Морфологические ведомости (приложение), 2004, №1-2. Тезисы V Общероссийского съезда анатомов, гистологов и эмбриологов 15-18 сентября 2004г. С. 53 - 54.
17*. Беличенко В.М., Коростышевская И.М., Максимов В.Ф., Шошенко К.А. Развитие митохондриального аппарата и кровоснабжения скелетных мышечных волокон кур в онтогенезе // Онтогенез, 2005. Т. 36. №2. С. 134 143.
18. Беличенко В.М. Связь параметров кислородного запроса и кровоснабжения скелетных мышечных волокон в онтогенезе теплокровного // Бюллетень сибирской медицины. Приложение 1, 2005. Т. 4. С. 12.
19. Шошенко К.А., Беличенко В.М., Григорьева Т.А. Морфо функциональные корреляты в онтогенетическом становлении органного кровеносного русла теплокровных // Бюллетень сибирской медицины.
Приложение 1, 2005. Т. 4, С. 24.
20. Беличенко В.М., Шошенко К.А. Гемодинамические условия эмбрионального метаморфоза капиллярного русла в скелетных мышцах// IV Всероссийская конференция с международным участием, посвященная 80 летию Института физиологии им. И.П. Павлова РАН "Механизмы функционирования висцеральных систем" (4-6 октября). - Санкт-Петербург, 2005. С. 37.
21*. Belichenko V.M., Korostishevskaya I.M., Maximov V.F., and Shoshenko C.A. Development of the mitochondrial apparatus and blood supply of skeletal muscle fibers during ontogenesis of domestic fowl // Russ. J. Dev. Biol., 2005. V.
36. (2). P. 105 - 113.
22*. Беличенко В.М., Шошенко К.А., Дударев А.Н., Часовских М.И., Мертвецов Н.П. О содержании белка и нуклеиновых кислот в органах куриных эмбрионов разного возраста // Журн. эвол. биохим. физиол., 2006. Т. 42. №3.
С. 214 - 217.
23*. Grigorieva T.A., Belichenko V.M., Aizman R.I., Shoshenko C.A. Using intravascular autoradiography for an estimation of proliferative activity of rat mesenteric microvessel endothelial cells during the fist month of postnatal development // J. Vasc. Res., 2007. V. 44. (5). P. 403 – 409.
24*. Беличенко В.М., Шошенко К.А. Аллометрические зависимости параметров транспорта кислорода в скелетных мышцах в онтогенезе у кур // Рос. физиол. журн. им И.М. Сеченова, 2007. Т. 93. №4. С. 375 - 385.
25*. Беличенко В.М., Григорьева Т.А., Шошенко К.А. Скорость мышечного кровотока у крыс в онтогенезе, измеренная игольчатым зондом лазерного допплеровского флоуметра «ЛАКК-01» // Рос. физиол. журн. им И.М. Сеченова, 2007. Т. 93. №6. С. 655 - 660.
26. Шыырапай У.В., Беличенко В.М. Почки крыс в постнатальном онтогенезе: размер и плотность клубочков, скорость кровотока и влияние водной нагрузки // Материалы конкурса молодых ученых ГУ НИИ физиологии СО РАМН. – Новосибирск, 2007. С. 16.
27*. Шыырапай У.В., Беличенко В.М., Шошенко К.А., Айзман Р.И.