ОНТОГЕНЕЗ, 2012, том 43, № 1, с. 14-19
БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ МЛЕКОПИТАЮЩИХ
УДК 591
КОЛИЧЕСТВЕННАЯ СВЯЗЬ ПОЧЕЧНОГО КРОВОТОКА С РАЗМЕРОМ И ПЛОТНОСТЬЮ КЛУБОЧКОВ В ПОСТНАТАЛЬНОМ РАЗВИТИИ КРЫС
© 2012 г. У. В. Шыырапай1, 2, В. М. Беличенко1, К. А. Шошенко1, Р. И. Айзман2
1 Институт физиологии СО РАМН, Новосибирск, Россия. 2 Государственный педагогический университет, Новосибирск, Россия. E-mail: shoshenko@physiol.ru Поступила в редакцию 26.07.10 г. Окончательный вариант получен 10.03.11 г.
Цель исследования — найти количественную взаимосвязь постнатальных изменений анатомической структуры клубочков и скорости кровотока в почках. Исследование проводилось на 4-, 12-, 30-и 65-суточных крысах Вистар. У них посмертно измеряли диаметры клубочка (Бкл, мкм), афферентной и эфферентной артериол (Баф и Бэф), плотность клубочков (N&n, мм-3) и расчитывали объем одного клубочка (Ткл, мкм3), всех клубочков П(ЕТкл, мм3/см3) и просветы афферентной и эфферентной артериол ^аф, $эф, мкм2). Объемная скорость кровотока (ОСК) в почке, отнесенная к единице ее массы (Мп, мг), определялась лазер-Допплер флоуметром в перфузионных единицах (пф. ед.) у наркотизированных нембуталом крыс. Для оценки взаимосвязи названных параметров находили их аллометрическую зависимость.
В период постнатального роста морфологические параметры клубочков изменяются согласно уравнениям: Бкл = 7.1ПМп041, Ткл = 187ПМп123, N&n = 5309ПМп-063 (Мп одной почки), Яаф = = 1.1ПТкл0 35, $еф = 6.3ПТкл014. Почечная ОСК у 4-, 12- и 65-суточных крыс увеличивается согласно ОСК = 6.7D(ETgl)0 98. ОСК, рассчитанная на единицу объема почечных клубочков, меняется с возрастом мало.
Ключевые слова: онтогенез, почка, клубочки, клубочковые артериолы, почечный кровоток, лазер-Допплер флоуметрия, крыса.
ВВЕДЕНИЕ
В последние десятилетия получено значительное количество данных о постнатальных изменениях структурных параметров почечных клубочков и динамике кровотока в почке. Обзор этих данных (Шыырапай и др., 2008) показал, что в постнатальном онтогенезе диаметр клубочка (Экл) увеличивается, плотность их (Мкл) в коре и, соответственно, в почке падает, а общее количество клубочков меняется мало, сохраняясь, например, у лабораторных крыс около 60000 в обеих почках. Согласно этому обзору, объемная скорость кровотока (ОСК), рассчитанная на единицу массы почки, с возрастом — растет, при этом растет и общий поток крови через почки растет по мере увеличения их массы (Мп).
Как следует из обзора, достаточной полноты этих знаний о структуре клубочков и скорости кровотока через них в постнатальном онтогенезе не было. Практически полностью отсутствовали сведения о возрастном изменении просвета клу-бочковых артериол и соотношении его с размером самого клубочка. Поэтому авторы обзора на крысах провели собственные исследования онтогенетических изменений структуры клубочков и ско-
рости кровотока в них. В настоящей работе дается количественная оценка взаимосвязи этих изменений, тем более что подобной работы еще не проводилось.
МЕТОДИКА
Методические подробности работы изложены ранее (Шыырапай и др., 2008), и мы коротко дадим методическую характеристику ее. В опыте были 4-, 12- , 30- и 65-суточные крысы линии Вистар. Посмертная морфометрия проводились на фиксированных в 5% формалине почках, сосуды которых после забоя животного через канюлю в броюшной аорте (у 4-суточных крыс в левом желудочке) заполнялись теплым водным раствором желатина (10%), окрашенного черной тушью при перфузионном давлении, соответствовующем возрасту крыс. Измерения вели на микроскопах МБС-2 и МБИ-15 с увеличением до 14 мкм и 1.3 мкм, соответственно. Использовались срезы почки толщиной 40—150 мкм, приготовленные на замораживающем микротоме и помещенные в глицерин для увеличения их прозрачности.
Таблица 1. Параметры почечных клубочков у крыс разного возраста, по: (Шыырапай и др., 2008)
Возраст, масса тела D клубочка, мкм («1) Число клубочков/ мм3 D артериол, мкм (n3)
кора почка (n2) аффер. эффер.
4 сут, 10 г 33 ± 1.1 (37) 868 ± 85 447 ± 36 (17) 7.2 ± 0.4 (34) 5.8 ± 0.4 х (20)
12 сут, 20 г 43 ± 2.3* (19) 559 ± 71 312 ± 35* (14) 7.5 ± 0.4 (19) 5.9 ± 0.3х (17)
30 сут, 53 г 71 ± 2.0* (41) 281 ± 30 191±29*(19) 10 ± 0.2* (41) 6.7 ± 0.4*х (41)
65 сут 253 г 120 ± 1.1* (90) 53 ± 2.9 27 ± 1.7* (19) 13.4 ± 0.5*х (90) 7.5 ± 0.4*х (90)
Примечание. и^, «2, «з — количества измеренных клубочков, срезов, артериол. Приведено достоверное различие по сравнению с предыдущей возрастной группой крыс (*) и между афферентной и эфферентной артериолами (х) прир < 0.05.
Таблица 2. Почечный кровоток у крыс разного возраста, по: (Шыырапай и др., 2008)
Возраст, сутки (n) Масса Кровоток, пф.ед.
тела, г почек, мг почек,%
4 (16) 9 ± 0.3 94 ± 4 1.05 ± 0.03 22 ± 1.7
12 (14) 26 ± 1.4* 298 ±16* 1.14 ± 0.04 31 ± 1.7*
30 (10) 71 ± 3.6* 689±22* 0.99 ± 0.05* 55 ± 1.6*
65 (14) 176± 56* 1531± 48* 0.87 ± 0.03* 61 ± 2.2*
Примечание. Показано достоверное различие скоростей кровотока с группой более молодых крыс дляр < 0.05.
Кровоток на поверхности правой почки измерялся у наркотизированных нембуталом животных (40—70 мг/кг массы тела), вводимым внутри-брюшинно. Во время опыта крысы находились в камере с температурой воздуха от 28° до 35° (у новорожденных) и влажностью, близкой к насыщению. Использовался лазер-Допплер флоуметр (ЛАКК-01, фирма "Лазма" Москва) и его базовый (кожный) датчик с внешним диаметром 3 мм. Прибор позволяет определить показатель микроциркуляции - произведение числа движущихся частиц (эритроцитов) на их скорость в определенном объеме ткани, и выражает полученные данные в перфузионных единицах (пф.ед.). Этот показатель микроциркуляции пропорционален ОСК в этом объеме ткани. Глубина проникновения лазерного луча в ткань — около 1 мм. Поэтому сравнительные исследования ОСК флоуметром корректно проводить там, где форма сосудистого русла существенно не меняется. Применительно к наружным корковым слоям почки разновозрастных крыс такое условие, в целом, выполняется.
Для анализа морфо-функциональных связей в растущей почке мы находили их аллометрическую (степенную) зависимость, которую широко применяют в онтогенетических исследованиях (Ют-§епЪег§, 1998; Tazawa е! а1., 2001; Беличенко и др., 2005). Она позволяет сопоставить скорости онтогенетических изменений структуры клубочков и кровотока в них. Построение аллометрических
уравнений и их графиков по средним значениям параметров для каждого возраста крысы (средняя аррифметическая и ее ошибка), вычисления регрессионных коэффициентов a, b и квадрата коэффициента корреляции (г2) проводили в пакете компьютерных программ Statgraphics 4.0 и Origin 6.1.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Экспериментальные данные, которые будут использоваться в аллометрическом анализе, помещены в табл. 1 и 2. Они показывают, что по мере роста крысы средний Экл увеличивается, их плотность Мкл/мм3 коры и всей почки падает, а D клу-бочковых артериол, особенно, афферентных, растет.
Линия 1 на рис. 1 показывает, что возрастные изменения Экл и Мп происходят с разной скоростью: Экл увеличивается более медленнее, чем растет Мп (показатель степени b = 0.41). В период роста крыс от 4 сут до 65 сут Мп увеличилась в 16 раз, а Экл — только в 3.5 раза. В тоже время объем клубочка (Ткл) растет существенно быстрее, чем Мп: Ткл (мкм3) = 187ПМп123.
Известный факт — снижение плотности клубочков (линия 2 на рис. 1) описывает уравнение с b = —0.63, которое также показывает, что снижение Мкл происходит медленнее, чем растет масса почки. Так, в первый месяц жизни Мп увеличилась в
16
ШЫЫРАПАИ и др.
140
120
100
м 80
q 60
40
20
500
400
300
200
feT
100
200
400 600
Мп, мг
80
1000
0
Рис. 1. Зависимость диаметра клубочков (Вкл, линия 1) и их плотности в почке (Ыкл, линия 2) от массы одной почки (Мп) во время постнатального роста крыс. Масса почек вычислялась из их относительной массы согласно табл. 2. Оси координат представлены в логарифмическом масштабе.
5 раз, масса коры в 6 раз (Шыырапай и др., 2008), а Мкл снизилась в коре в 3.1 раза, а во всей почке в 2.3 раза. Это означает, что общее число клубочков в почке в период роста увеличивается. Есть данные, что у крыс такое увеличение происходит в первые недели жизни, а в последующем — оно не меняется (Муе^аагё, 1993). Действительно, в период роста от 30 до 65 сут., когда Мп увеличивается еще в 4 раза, Мкл падает в 7 раз. Заметим, что на рис. 1 опытная величина Мкл у 65-суточных крыс заметно меньше графической. Возможно, в более зрелом возрасте снижение плотности клубочков происходит быстрее.
Если объем одного клубочка растет быстрее, чем падает их плотность (сравните величины Ь для первого и второго параметров 1.23 и —0.63), то суммарный объем клубочков в 1 мм3 почки (ЕТкл) должен повышаться. В первый месяц жизни это явление очевидно, рис. 2. Но концу второго месяца жизни этот рост уже не проявляется из-за резкого падения Мкл, хотя средний объем одного клубочка продолжает увеличиваться.
В растущей почке ЕТкл тесно связан с величиной ОСК. По данным на рис. 2 их связь для крыс в возрасте 4, 12 и 65 сут близка к пропорциональной, Ь = —0.98 (линия 1). У месячных крыс, по сравнению с 65-суточными, величина ЕТкл оказалось высокой. Возможно, в первый месяц жизни рост клубочков опережает возрастное увеличение почечного кровотока, что и показывает линия 2
(рис. 2), отражающая возрастную динамику этих показателей в этот период.
На крысах показано, что с возрастом, по мере увеличения размера клубочка, протяженность в нем капиллярного русла растет (Nyengaard, 1993). По-видимому, это явление обусловлено, в основном, увеличением числа капилляров в клубочке. Оно должно приводить к расширению просвета капиллярного русла и увеличению в нем потока крови. Поэтому не случайно, с увеличением объема клубочка просвет артериол, входящих и покидающих его, растет, рис. 3. Однако он увеличивается значительно медленее, чем объем клубочка (в 48 раз: 1203/333) и даже площадь его поперечного среза (в 13 раз: 1202/332). Аллометрический коэффициент b в приводимых на рис. 3 уравнениях (0.35 и 0.14) отража
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.