Особенности кровяного давления мышей с генетическим дефектом различных подтипов α1-адренорецепторов

Все вегетативные функции в организме человека, в том числе и уровень кровяного давления, обеспечивает вегетативная нервная система, принимающая активное участие в поддержании нормальных обменных процессов в его тканях и органах [1—5]. Бесспорно важна сосудосуживающая функция α-адренорецепторов в регуляции системного артериального давления [1, 6—14]. Установлено, что α-адренорецепторы задействованы как в регулировании процессов функционирования нервной и сосудистой систем (таких как модуляция синаптической пластичности [15], уровня кровяного давления, диаметра просвета артериол, проницаемости сосудистой стенки), так и в обеспечении локальных моторных и трофических реакций, например, глазного яблока, инициируя сужение зрачка, регулируя гемодинамику глаза, объем секреции и скорость оттока внутриглазной жидкости, участвуя в поддержании циркадных ритмов внутриглазного давления и т.д. [7, 8, 10, 11, 16, 17]. В связи с этим важно помнить, что в настоящее время помимо повышенного внутриглазного давления глубоко изучаются и иные патогенетические факторы первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ) — пониженное системное кровяное давление, ухудшение глазного кровотока, а также сосудистая дисрегуляция, реперфузионное повреждение и оксидативный стресс тканей глазного яблока [3, 18, 19]. Однако остается практически не изученной роль отдельных подтипов α1-адренорецепторов (α1a-, α1b- и α1d-подтипы) в регуляции гемодинамики различных тканей организма, при этом участие названных подтипов α1-адренорецепторов в регуляции глазного и ретинального кровотока, проницаемости сосудистой стенки и диаметра зрачка уже описано [3, 4, 9, 20]. Кроме того, известно, что α2-адренорецепторы в регуляции гемодинамики заднего сегмента глаза участия не принимают и не способны модулировать его вазомоторную активность, при этом они демонстрируют свое активное участие в регуляции гидродинамики глаза с доказанной способностью к значительному снижению внутриглазного давления [21—24]. Таким образом, изучение роли подтипов α1-адренорецепторов в регуляции системного кровяного давления организма будет способствовать более глубокому изучению этиопатогенеза ПОУГ. Обоснованием высказанного предположения могут служить, например, недавно полученные сведения о значительных различиях уровня внутриглазного давления и количества ганглиозных клеток сетчатки у особых нокаутных мышей с генетическим дефектом по одному из названных выше подтипов α1-адренорецепторов [16, 25].

Цель исследования — выявить влияние α1a-, α1b- и α1d-подтипов адренорецепторов на уровень кровяного давления лабораторных мышей.

Настоящее исследование выполнено на 36 лабораторных мышах-самцах (экспериментальная группа), имеющих генетический дефект одного из трех названных подтипов α1-адренорецепторов: α1a (15 мышей линии ADRA-1A), α1b (11 мышей линии ADRA-1B) и α1d (10 мышей линии ADRA-1D). Десять интактных лабораторных мышей-самцов линии C57Bl/6NTac такого же возраста включены в группу контроля. Указанные выше линии экспериментальных животных предоставлены Университетом имени Гутенберга (Майнц, Германия) в рамках совместного научного исследования, проведенного в 2015—2016 гг.

Все замеры системного кровяного давления произведены с помощью современной высокоточной неинвазивной системы измерения [26—28] Coda^TM Standard (производитель Kent Scientific, США), рекомендованной Американской кардиологической ассоциацией для применения в экспериментальных исследованиях на животных, в том числе с генетическими дефектами [27]. Независимые исследования университетов Бостона, Нью-Йорка и других крупных исследовательских центров доказали, что значения кровяного давления, полученные с помощью данной неинвазивной системы, на 99% коррелируют с прямым инвазивным методом измерения кровяного давления (радиотелеметрия) при средней ошибке измерения равной или меньшей 0,25 мм рт.ст. [27, 29].

Животные контрольной и экспериментальной групп содержались в помещении вивария в одинаковых условиях. Температура воздуха в виварии, согласно разработанным рекомендациям [29], поддерживалась на уровне 26 °C. Измерение кровяного давления проведено в утренние часы в строго установленное время (суббота, с 08:00 до 09:00), длительность цикла производимых измерений у одного животного составила 15 мин, из которых 10 мин предназначены для адаптации животного. Кроме того, строго соблюдены рекомендации относительно температуры поддерживающего столика системы Coda^TM Standard на уровне 35 °C в течение всего периода подготовки и измерения кровяного давления мыши. Также, следуя разработанным рекомендациям, в течение трех дней, предшествующих введению животных в эксперимент (среда, четверг, пятница), проведены обучающие тренировки выделенных лабораторных животных с целью их максимально полной адаптации к условиям измерения [29]. Кровяное давление каждого отдельного животного измерено десятикратно.

Методы статистической обработки. Для математической обработки статистических данных применена программа Statistica 6.0 («StatSoft Inc.2, США). Полученные цифровые данные измерения уровня кровяного давления представлены в формате: M±m, где M — среднее арифметическое значение, а m — стандартная ошибка среднего арифметического. Статистическая достоверность результатов определена с помощью критерия Стьюдента.

Проведенная работа с лабораторными животными осуществлена в соответствии с принципами Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации и «Принципами надлежащей лабораторной практики» (национальный стандарт РФ ГОСТ Р 53434—2009).

Выявленные во всех трех экспериментальных группах особенности кровяного давления нокаутных мышей линий ADRA-1A, ADRA-1B и ADRA-1D в сравнении с интактными мышами линии C57Bl/6NTac из контрольной группы животных представлены в таблице.

Особенности кровяного давления интактных и нокаутных мышей линий ADRA-1A, ADRA-1B и ADRA-1D в утренние часы

Примечание. *p<0,05 (при сравнении линий нокаутных мышей с интактными).

Установлено, что среднее значение кровяного систолического давления исследованных интактных мышей контрольной группы (линия C57Bl/6NTac) составило 124,74±3,24 мм рт.ст., а среднее значение кровяного диастолического давления у мышей этой же группы в среднем равно 98,56±2,93 мм рт.ст.

Систолическое кровяное давление нокаутных мышей линии ADRA-1A в сравнении с показателями контроля было достоверно ниже и зарегистрировано в среднем на уровне 92,70±4,64 мм рт.ст. Диастолическое кровяное давление нокаутных мышей линии ADRA-1A также было достоверно ниже, чем у мышей контрольной группы, и составило в среднем 62,30±3,12 мм рт.ст.

Среднее систолическое и диастолическое кровяное давление нокаутных мышей линии ADRA-1B также достоверно ниже аналогичных показателей интактных мышей и равно 95,51±3,78 и 65,13±2,26 мм рт.ст. соответственно.

Самые низкие достоверно значимые уровни среднего систолического и диастолического кровяного давления установлены в экспериментальной группе нокаутных мышей линии ADRA-1D — 80,85±4,04 и 58,32±2,92 мм рт.ст. соответственно.

Важно отметить, что значения среднего пульсового давления (разница между средним уровнем систолического и диастолического кровяного давления) у исследованных экспериментальных мышей линий ADRA-1A, ADRA-1B и ADRA-1D в сопоставлении с показателями интактных мышей группы контроля (линия C57Bl/6NTac) также имеют существенные отличия и составляют: 30,40±3,88; 30,38±3,02 и 22,53±3,48 мм рт.ст. соответственно; среднее значение пульсового давления интактных мышей контрольной группы (линия C57Bl/6NTac) составило 26,18±3,09 мм рт.ст.

Установлен и диапазон абсолютных значений уровня пульсового давления (разница между наибольшим уровнем систолического и наименьшим уровнем диастолического давления) животных во всех изучаемых группах, который составил в группе контроля 6,18 мм рт.ст. При этом достоверно наибольший диапазон абсолютных значений уровня пульсового давления выявлен у мышей линии ADRA-1A (7,76 мм рт.ст.), а достоверно наименьший — у мышей линии ADRA-1B (6,04 мм рт.ст.).

Таким образом, изученные нокаутные мыши в сравнении с контролем обладают, кроме достоверно более низкого уровня систолического и диастолического кровяного давления, существенно отличающимися характеристиками среднего пульсового давления (у мышей линий ADRA-1A и ADRA-1B достоверно повышено, а у мышей линии ADRA-1D — понижено), а также значительными отличиями диапазона зафиксированных абсолютных значений пульсового давления (наибольший диапазон — у мышей линии ADRA-1A, наименьший — у мышей линии ADRA-1B).

Из научной литературы известно, что участие α-адренорецепторов в регуляции функций нервной системы организма, его кровяного давления, гемо- и гидродинамики при определенных условиях способствует возникновению реперфузионного повреждения тканей организма [4, 20, 30].

В связи с этим важно обратить внимание на выявленные в настоящем исследовании различия в диапазоне абсолютных значений уровня пульсового давления изученных групп животных (при разных условиях функционирования симпатического отдела вегетативной нервной системы), патогенетическое значение которых в развитии ПОУГ подтверждено и другими исследованиями [2, 4, 31].

Также известно, что в развитии возрастных сосудистых заболеваний, например, миокарда, головного мозга, глаза (таких как инфаркт миокарда, инсульт, ПОУГ и др.) большое значение имеет не только уровень кровяного давления, но и нестабильность гемодинамических показателей, которая провоцирует прогрессирующую гибель клеток вследствие запускаемого в них механизма реперфузионного повреждения [2—4, 20].

Вспомним, что каждая клетка, ткань, орган или живой организм должны постоянно приспосабливаться к различным условиям среды для выживания в ходе эволюции. При этом регуляция сосудистого тонуса даже в интактном организме на разных уровнях сосудистого ложа (крупные и мелкие артерии, капилляры, вены) имеет особые механизмы [1, 7, 9, 10, 11]. В условиях, когда местная регуляция сосудистого тонуса не осуществляется в полном соответствии с потребностями органа или ткани, возникает сосудистая дисрегуляция. Например, генетически обусловленная первичная сосудистая дисрегуляция создает условия для возникновения парадоксальных сосудистых реакций на предъявляемые раздражители (например, эмоциональный, механический, термический стресс, холод, жажду и др.) [3, 4, 8, 32, 33]. Молекулярные механизмы развития первичной сосудистой дисрегуляции окончательно не установлены, однако доказано, что организм, функционирующий в условиях первичной сосудистой дисрегуляции, имеет более низкое артериальное давление (особенно в период сна), более высокое пульсовое давление и выраженные резкие перепады уровня артериального давления [7—11, 20].

Очевидно, что генетически обусловленный дефект рецепторной обеспеченности организма, в том числе и сосудов, проявляющийся периодически возникающей нестабильностью общего и регионарного кровоснабжения, вызывает и согласованное с ней (также периодическое) реперфузионное повреждение кровоснабжаемой ткани. При этом сопутствующее реперфузионному повреждению ткани увеличение продукции активных форм кислорода приводит к развитию хронического оксидативного стресса (особенно в митохондриях), что вызывает прежде всего повреждение всех частей клетки, а в дальнейшем способно приводить либо к ремоделированию данной ткани, либо к ее гибели, становясь морфологическим проявлением развивающего дистрофического процесса, в том числе и возрастного [1, 4, 34].

Выявленные особенности кровяного давления нокаутных мышей-самцов линий ADRA-1A, ADRA-1B и ADRA-1D в утренние часы позволили сделать следующие выводы:

1. Уровень систолического и диастолического кровяного давления у нокаутных мышей линий ADRA-1A, ADRA-1B и ADRA-1D всех трех экспериментальных групп достоверно ниже, чем у интактных мышей контрольной группы.

2. Уровень среднего пульсового давления у нокаутных мышей линий ADRA-1A и ADRA-1B достоверно выше, а у мышей линии ADRA-1D — ниже, чем у интактных.

3. Диапазон абсолютных значений пульсового давления у нокаутных мышей линии ADRA-1A — наибольший, а у мышей линии ADRA-1B — наименьший.

4. Для мышей линии ADRA-1A характерны умеренно пониженное систолическое и диастолическое кровяное давление, максимально высокое значение среднего пульсового давления, а также наибольшие колебания абсолютных значений пульсового давления в сравнении с другими изученными линиями мышей.

5. Для мышей линии ADRA-1B характерны наиболее высокие уровни систолического и диастолического кровяного давления среди всех изученных линий мышей с генетическими дефектами α1-адренорецепторов.

6. Для мышей линии ADRA-1D характерны наименьшее систолическое и диастолическое кровяное давление и минимальные значения среднего пульсового давления в сравнении с другими изученными линиями мышей.

Полученные результаты подтверждают важность модулирующих влияний вегетативной нервной системы и свидетельствуют о специфическом вкладе α1a-, α1b- и α1d-подтипов адренорецепторов в регуляцию уровня кровяного давления, поддержание стабильности гемодинамики, а также о потенциально важной роли прежде всего α1a-подтипа адренорецепторов в патогенезе возрастных дистрофических заболеваний (например, ПОУГ), связанных с развитием реперфузионного и хронического оксидативного повреждения тканей, что требует дальнейшего более глубокого изучения. Кроме того, можно предположить, что преобладание в организме одних подтипов α1-адренорецепторов и отсутствие (или недостаточная экспрессия) других подтипов могут лежать в основе развития первичной сосудистой дисрегуляции.

Благодарность

Работа выполнена при поддержке Германской службы академических обменов (DAAD) и Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках программы академического обмена (соглашение с исследователем № 91578056). Автор выражает благодарность своему коллеге A. Gericke за помощь в организации экспериментов.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

The author declares no conflicts of interest.