Role of ATP-dependent K + channels in erythropoietin effects on abdominal organs volumetric blood flow velocity at ischemia/reperfusion

Cover Page

Abstract


In this article erythropoietin influence on volumetric blood flow velocity in different abdominal organs at early ischemia/reperfusion stages were shown. We determine that glibenclamid as mitochondrial ATPdependent K+ channels blocker abolish erythropoietin protective effects, increasing transient hyperemia, at the same time pancreas has reaction different from other abdominal organs to ischemia/reperfusion and pharmacological agents intake.

Full Text

Центральное место в повреждении органов брюшной полости при многих заболеваниях занимает ишемия, приобретая особое значение в связи с распространением высокотехнологичной хирургии - трансплантации органов, вмешательств с применением аппаратов искусственного кровообращения. Однако в случае с поджелудочной железой, ишемия приводит к развитию самостоятельной нозологической формы [7-9]. Среди фармакологических агентов, уменьшающих ишемическое повреждение одними из наиболее эффективных являются препараты, реализующие свои эффекты по механизмам ишемического пре-кондиционирования, конечной точкой приложения действия которого являются митохондриальные АТФ-зависимые К+ каналы, в связи с чем изучение роли данных АТФаз в реализации того или иного защитного эффекта является ключевым правилом, относящим агент к пре-кондиционирующим или исключающим его из таковых. Нами ранее было показано положительное влияние эритропоэтина на раз витие микроциркуляторных расстройств при ишемии печени, однако реакция поджелудочной железы, отличная от таковой в других органах, предполагает различие в действии эритропоэтина на ткань поджелудочной железы в условиях ее ишемии и реперфузии. В связи с чем целью нашего исследования явилось изучение роли АТФ-зависимых калиевых каналов в реализации эффектов влияния эритропоэтина на скорость объемного кровотока в органах брюшной полости при ишемии/реперфузии. Материалы и методы Исследование выполнено на 180 белых крысах (самцы и самки) массой 280-300 г. Все вмешательства выполнены под общим обезболиванием (золетил 100 в дозе 60 мг/кг и хлоралгидрат в дозе 125 мг/кг внутрибрюшинно). Транзиторная ишемия поджелудочной железы, печени и тонкого кишечника воспроизводилась путем перекрытия просвета соответствующих питающих артерий на 30 минут с последующим возобновлением кровотока [3-4]. Человеческий рекомбинантный 77 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №4, 2013 г. эритропоэтин («Эпокрин» производства ГосНИИ особо чистых биопрепаратов ФМБА ФГУП (Россия)) вводили в дозе 50 МЕ/кг за 30 минут до моделирования ишемии соответствующего органа [5-6]. Блокатор АТФ-зависимых К+каналов глибенкламид производства Sigma вводили в дозе 5 мг/кг внутрибрюшинно за 30 минут до эпизода ишемии или введе -ния эритропоэтина в противоположную от введения агента область брюшной полости. Скорость объемной перфузии измеряли при помощи программноаппаратного комплекса Biopac systems MP150 с датчиком TSD144 и выражали в перфузионных единицах (ПЕ) [2]. Цифровые данные обрабатывали методами вариационной статистики, количественные величины характеризовали средней арифметической (М) и ошибкой средней (m), статистическую значимость количественных величин оценивали по критерию Стьюдента (t). Все расчеты выполнены с помощью пакета статистических программ Microsoft Excel 2007. Результаты и их обсуждение Установлено, что характер реакции микроциркуляторного русла печени на перенесенный эпизод 30-минутной ишемии характеризуется наличием транзитор-ной гиперемии с пиком на 15-й минуте, превосходящей показатели интактной группы в 2,3 раза. При этом введение человеческого рекомбинантного эритропоэтина в дозе 50 МЕ/кг за 30 минут до ишемии приводит к уменьшению выраженности транзиторной гиперемии в 1,37 раза (рис. 1), а применение глибенкламида в дозе 5 мг/кг за 30 минут до введения фармакологического агента приводит к отмене его положительного действия на скорость объемного кровотока в печени (рис. 2). Характер микроциркуляторных изменений в стенке тонкого кишечника при ишемии и реперфузии аналогичен таковому в печени. Так пик транзиторной гиперемии приходится на 15-ю минуту восстановления кровотока и превосходит показатели интактной группы в 3,7 раза. Как и в печени, введение человеческого рекомбинантного эритропоэтина в дозе 50 МЕ/кг приводит к уменьшению величины транзиторной гиперемии в 1,28 раза (рис. 1). Введение блокатора АТФ-зависимых К+каналов глибенкламида в дозе 5 мг/кг в качестве фармакологического анализатора за 30 минут до введения эритропоэтина приводит к отмене защитного эффекта эритропоэтина, что однозначно свидетельствует о реализации защитного действия человеческого рекомбинантного эритропоэтина через митохондриальные АТФазы (рис. 2). В ходе исследования нами была установлена реакция скорости объемного кровотока в поджелудочной железе в ответ на 30-минутную ишемию, отличная от таковой в печени и тонком кишечнике. Основным отличием является отсутствие транзиторной гиперемии, при этом кривая восстановления скорости кровотока по своему характеру ближе к линейной, а восстановление протекает только до уровня 79,7% от показателей интактной группы с последующим снижением (рис. 1). Таким образом, эпизод 30-минутной ишемии приводит к выраженным изменениям в гемодинамике микроциркуля-торного русла печени и тонкого кишечника, стимулируя массивный выброс вазоактивных веществ, что впоследствии определяет характер повреждения органа в ходе так называемых реперфузионных расстройств. Однако наиболее чувствительным органом в отношении 30минутной ишемии оказывается поджелудочная железа, что проявляется отсутствием эпизода транзиторной гиперемии с резким снижением скорости кровотока к концу эпизода реперфузии и свидетельствует о реализации ответа ткани по NFkappa-b опосредованному пути [1]. Введение человеческого рекомбинантного эритропоэтина в дозе 50 МЕ/кг приводит к “восстановлению” реакции ткани на ишемию/реперфузии, что проявляется улучшением кровоснабжения ткани в сравнении с группой ишемии/реперфузии, при этом если экстраполировать данные, полученные в ходе 78 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №4, 2013 г. исследования перфузии печени и тонкого кишечника на поджелудочную железу, то “предполагаемый” уровень транзиторной гиперемии в группе ишемии/реперфузии должен находиться в пределах 1000-1200 ПЕ, а динамика изменения показателей скорости объемного кровотока в поджелудочной железе на фоне введения эритропоэтина будет сопоставима с динамикой данных показателей при исследовании кровотока в печени и тонком кишечнике. При этом реальная динамика скорости кровотока с увеличением перфу зии, по сравнению с группой ишемии/реперфузии, свидетельствует о наличии механизмов реализации защитных эффектов эритропоэтина, отличных от таковых печени и тонкого кишечника, несмотря на то что основной точкой приложения действия являются, как в печени и тонком кишечнике, митохондриальные К+зависимые АТФазы, что подтверждается отменой эффектов эритропоэтина введением глибенкламида за 30 минут до введения фармакологического агента (рис. 2). Рис. 1. Влияние эритропоэтина в дозе 50 МЕ на скорость объемной перфузии в печени, тонком кишечнике, поджелудочной железе после перенесенного эпизода 30-минутной ишемии в сравнении с группами ишемии/реперфузии (М±м, n=10). И/Р - группа ишемии реперфузии; -p<0,05 в сравнении с показателями интактной группы; - p<0,05 в сравнении с показателями группы ишемии/реперфузии; подписи данных справа от показателей для групп с применением эритропоэтина, слева жирным курсивом для групп ишемии реперфузии, сверху вниз - для печени, тонкого кишечника, поджелудочной железы 79 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №4, 2013 г. Рис. 2. Влияние эритропоэтина в дозе 50 МЕ на скорость объемной перфузии в печени, тонком кишечнике, поджелудочной железе после перенесенного эпизода 30-и минутной ишемии в сравнении с группами на фоне введения глибенкламида в дозе 5 мг/кг (М±м, n=10). (глибенкламид) - группа с введением глибенкламида в дозе 5 мг/кг; - p<0,05 в сравнении с показателями интактной группы; - p<0,05 в сравнении с показателями группы ишемии/реперфузии; подписи данных справа от показателей для групп с применением эритропоэтина, слева жирным курсивом для групп ишемии/реперфузии, сверху вниз - для печени, тонкого кишечника, поджелудочной железы Заключение В ходе исследования было установлено, что 30-минутная ишемия печени и тонкого кишечника приводит к выраженной транзиторной гиперемии, а введение человеческого рекомбинантного эритропоэтина в дозе 50 МЕ/кг предупреждает ее развитие, при этом, при-менение бло-катора митохондриальных К+ АТФаз гли-бенкламида в дозе 5 мг/кг отменяет защитные эффекты эритропоэтина. Также была установлена реакция скорости объемного кровотока в микроциркуляторном русле поджелудочной железы в ответ на эпизод 30-минутной ишемии, отличная от реакции в печени и тонком кишечнике, что проявлялось отсутствием периода транзиторной ишемии. Полученные данные свидетельствуют о выраженном защитном действии человеческого рекомбинантного эритропоэтина при ишемии и реперфузии в печени, тонком кишечнике 80 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №4, 2013 г. и поджелудочной железе, причем различная реакция скорости объемного кровотока в ответ на введение эритропоэтина в поджелудочной железе подразумевает различные пути реализации его защитных эффектов, несмотря на идентичные точки приложения действия в виде митохондриальных К+зависимых АТФаз.

About the authors

M V Pokrovsky

Email: mpokrovsky@yandex.ru

S A Alehin

L V Ivanova

D P Nazarenko

D I Kolmikov

References

  1. Геномные и экстрагеномные механизмы в реализации ишемических и реперфузионных повреждений в хирургии органов брюшной полости / С.А. Алехин [и др.] // Научные ведомости БелГУ. - 2012. - Т. 22(141), № 20/3. - С. 5-12.
  2. Исследование микроциркуляции методом лазердопплеровской флоуметрии в поджелудочной железе при остром экспериментальном панкреатите / Р.А. Емельянов [и др.] // Кубанский научный медицинский вестник. - 2007. - № 1-2. - С. 50-51.
  3. Прекондиционирование при ишемических и реперфузионных поражениях печени / Н.И. Жернакова [и др.] // Научные ведомости БелГУ. - 2012. -Т. 4(123), №17/1. - С. 157-162.
  4. Влияние дистантного и прямого прекондиционирования на динамику показателей стабильных метаболитов оксида азота при ишемии тонкого кишечника / Н.И. Жернакова [и др.] // Научные ведомости БелГУ. - 2012. -Т. 4(123), № 17/1. - С. 163-167.
  5. Дистантное и фармакологическое прекондиционирование - новые возможности стимуляции неоваскулогенеза / И.М. Колесник [и др.] // Кубанский научный медицинский вестник. - 2010. - Т. 6, № 120. - С. 56-58.
  6. Фармакологическое прекондициони-рование эритропоэтином при ишемии конечности / И.М. Колесник [и др.] // Биомедицина. - 2011. - Т. 4, №. -С. 90-92.
  7. Anderson M.C. Significance of vascular injury as a factor in the pathogenesis of pancreatitis / M.C. Anderson, J.J. Bergan // Ann Surg. - 1961. - Vol. 154. - P. 58-67.
  8. Acute pancreatitis after cardiopulmonary bypass / G.S. Haas [et al.] // Am J Surg. -1985. - Vol. 149, № 4. - P. 508-515.
  9. Ischemia reperfusion of the pancreas: a new in vivo model for acute pancreatitis in rats / T.F. Hoffmann [et al.] // Res Exp Med (Berl). - 1995. - Vol. 195, № 3. -P. 125-144.

Statistics

Views

Abstract - 328

PDF (Russian) - 206

PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2013 Pokrovsky M.V., Alehin S.A., Ivanova L.V., Nazarenko D.P., Kolmikov D.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies