OF RABBIT INTRINSIC CARDIAC NERVE SYSTEM

(1)

LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS MEDICINOS AKADEMIJA

Ligita Gukauskienė

TRIUŠIO INTRAKARDINĖS NERVŲ SISTEMOS TOPOGRAFIJOS IR STRUKTŪRINĖS ORGANIZACIJOS

YPATUMAI

Daktaro disertacija Biomedicinos mokslai,

biologija (01B)

Kaunas, 2015 1

(2)

Disertacija rengta 2010–2014 metais Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Medicinos akademijos Anatomijos institute

Moksliniai vadovai:

2010–2012 prof. dr. Dainius H. Pauža (Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Medicinos akademija, biomedicinos mokslai, biologija – 01B) 2012–2014 dr. Inga Saburkina (Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Medicinos akademija, biomedicinos mokslai, biologija – 01B)

Disertacija ginama Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Medicinos akademijos Biologijos mokslo krypties taryboje:

Pirmininkė:

prof. habil. dr. Dalia Pangonytė (Lietuvos sveikatos mokslų universitetas, biomedicinos mokslai, biologija – 01B).

Nariai:

prof. dr. Ilona Sadauskienė (Lietuvos sveikatos mokslų universitetas, biomedicinos mokslai, biologija – 01B);

prof. dr. Edgaras Stankevičius (Lietuvos sveikatos mokslų universitetas, biomedicinos mokslai, biologija – 01B);

prof. dr. Rimantas Jankauskas (Vilniaus universitetas, biomedicinos mokslai, medicina – 06B);

prof. dr. Marina Aunapuu (Tartu universitetas (Estija), biomedicinos mokslai, biologija – 01B).

Disertacija ginama viešame Biologijos krypties tarybos posėdyje 2015 m.

vasario 9 d. 11 val. Lietuvos sveikatos mokslų universiteto dr. S. Jankausko auditorijoje.

Adresas: Tilžės g. 18, LT-47181 Kaunas, Lietuva.

2

(3)

LITHUANIAN UNIVERSITY OF HEALTH SCIENCES MEDICAL ACADEMY

Ligita Gukauskienė

TOPOGRAPHY AND PECULIARITIES OF STRUCTURAL ORGANIZATION

OF RABBIT INTRINSIC CARDIAC NERVE SYSTEM

Doctoral Dissertation Biomedical Sciences,

Biology (01B)

Kaunas, 2015 3

(4)

The doctoral dissertation has been prepared during the period of 2010–2014 at the Institute of Anatomy, Medical Academy of Lithuanian University of Health Sciences

Scientific Supervisors:

2010–2012 Prof. Dr. Dainius H. Pauža (Lithuanian University of Health Sciences, Medical Academy, Biomedical Sciences, Biology – 01B);

2012–2014 Dr. Inga Saburkina (Lithuanian University of Health Scien- ces, Medical Academy, Biomedical Sciences, Biology – 01B).

The dissertation is defended at the Biological Research Council of the Medical Academy of Lithuanian University of Health Sciences:

Chairman:

Prof. Dr. Habil. Dalia Pangonytė (Lithuanian University of Health Scien- ces, Biomedical Sciences, Biology – 01B).

Members:

Prof. Dr. Ilona Sadauskienė (Lithuanian University of Health Sciences, Biomedical Sciences, Biology – 01B);

Prof. Dr. Edgaras Stankevičius (Lithuanian University of Health Sciences, Biomedical Sciences, Biology – 01B);

Prof. Dr. Rimantas Jankauskas (Vilnius University, Biomedical Sciences, Medicine – 06B);

Prof. Dr. Marina Aunapuu (Tartu University (Estonia), Biomedical Sciences, Biology – 01B).

The dissertation will be defended at the open session of the Biological Research Council at 11 AM on 9^thFebruary 2015, in the Dr. S. Jankauskas Auditorium of Lithuanian University of Health Sciences.

Address: Tilžės 18, LT-47181 Kaunas, Lithuania.

4

(5)

TURINYS

SANTRUMPOS ... 7

ĮVADAS... 8

Darbo tikslas ir uždaviniai ... 9

Darbo naujumas ir praktinė reikšmė ... 10

1. LITERATŪROS APŽVALGA ... 11

1.1. Intrakardinės nervų sistemos tyrimų apžvalga ... 11

1.2. Širdies nervų sistemos morfologija ... 13

1.3. Triušio širdies naudojimas elektrofiziologinių tyrimų metu ... 22

2. MEDŽIAGA IR TYRIMŲ METODAI ... 24

2.1. Medžiaga ... 24

2.2. Tyrimo metodai ... 24

2.2.1. Slėgiu išpūstos širdies preparatų paruošimas ir nervinių struktūrų išryškinimas histocheminiu acetilcholinesterazės (AChE) metodu ... 24

2.2.2. Širdies sienelės išskleistų preparatų paruošimas ir nervinių struktūrų išryškinimas histocheminiu acetilcholinesterazės (AChE) metodu ... 25

2.2.3. Širdies sienelės išskleistų preparatų paruošimas ir nervinių struktūrų išryškinimas imunohistocheminiu metodu ... 27

2.2.4. Mikroskopinis ir kiekybinis nervinių struktūrų tyrimas ... 28

2.2.5. Statistinė duomenų analizė ... 29

2.2.6. Triušio širdies struktūrų aprašymas ... 30

3. REZULTATAI ... 31

3.1. Triušio intrakardinių nervinių mazgų morfologija ir topografija... 31

3.2. Triušio intrakardinių nervinių mazgų ir neuronų kiekybinis vertinimas ... 38

3.3. Nervų patekimo į triušio širdį vietos ... 43

3.4. Triušio intrakardinio nervų rezginio struktūrinė organizacija ... 45

3.5. Triušio intrakardinio nervų rezginio variabilumas ... 55

3.6. Cholinerginių, adrenerginių, nitrinerginių ir peptiderginių nervinių struktūrų pasiskirstymas triušio širdies pamato nervų rezginyje ir nerviniuose mazguose ... 58

4. DISKUSIJA ... 71

4.1. Triušio intrakardinių nervinių mazgų topografija ir struktūrinės organizacijos ypatumai ... 71

4.2. Triušio intrakardinio nervinio rezginio morfologija, topografija ir variabilumas ... 75

5

(6)

4.3. Cholinerginių, adrenerginių, nitrinerginių ir peptiderginių nervinių struktūrų pasiskirstymas triušio širdies pamato

nerviniame rezginyje ir nerviniuose mazguose ... 80

IŠVADOS ... 84

BIBLIOGRAFIJOS SĄRAŠAS ... 85

MOKSLINIAI STRAIPSNIAI ... 100

KITOS PUBLIKACIJOS ... 101

STRAIPSNIAI ... 103

SUMMARY ... 143

6

(7)

SANTRUMPOS

AChE – acetilcholinesterazė AK – arterinis kūgis Ao – kylančioji aorta

DDP – dorsalinis dešiniojo prieširdžio subrezginys DKr – dešinieji kranialiniai nerviniai mazgai DKV – dešinioji kranialinė tuščioji vena DPV – dešinioji plautinė vena

DT – dešinysis nervinių mazgų telkinys DV – dešinysis vainikinis subrezginys KD – kairysis dorsalinis subrezginys KDM – kairieji dorsaliniai nerviniai mazgai KdV – kaudalinė tuščioji vena

KKr – kairieji kranialiniai nerviniai mazgai KKV – kairioji kranialinė tuščioji vena KPV – kairioji plautinė vena

KT – kairysis nervinių mazgų telkinys KV – kairysis vainikinis subrezginys MD – medialinis dorsalinis subrezginys PAK – plaučių arterijos kamienas

PKd – pertvariniai kaudaliniai nerviniai mazgai PKr – pertvariniai kranialiniai nerviniai mazgai VDP – ventralinis dešiniojo prieširdžio subrezginys VKP – ventralinis kairiojo prieširdžio subrezginys VPV – vidurinė plautinė vena

7

(8)

ĮVADAS

Analizuojant pastarųjų metų literatūrą galima įsitikinti, jog tam tikros širdies ligos, neretai ir mirtinos, yra nulemtos širdies nervų sistemos veiklos sutrikimų. Ūminė hipoksija sukelia patologinius širdies neuronų pokyčius, trikdančius neuronų funkcijas [13;85]. Dėl ūminės hipoksijos žūstančios širdies raumeninės ląstelės išskiria daug biologiškai aktyvių medžiagų, pvz., adenoziną, laisvuosius hidroksilo radikalus, tromboksaną. Jais dirgina nu- garinių ir klajoklio nervo mazgų juntamųjų neuronų receptorius, esančius širdyje [70]. Vietinė skilvelio išemija, sukelianti nervinių galūnių patologiją, gali būti susilpnėjusios vietinių juntamųjų ir judinamųjų neuronų aksonų funkcijos priežastis [47;122]. Nugarinių ir klajoklio nervo mazgų juntamųjų neuronų aferentiniai aksonai sužadina smegenų kamieno, nugaros smegenų ir širdies ir kraujagyslių refleksus. Jie lemia širdies judinamųjų simpatinių ar parasimpatinių neuronų ūminį sujaudinimą, sukeliantį gyvybei pavojingus širdies ritmo sutrikimus [70].

Šuns širdies neurofiziologiniai tyrimai atskleidė ryšį tarp epikardinių nervinių mazgų laukų ir inervacijos sričių, pavyzdžiui, neuronai, esantys dešiniojo prieširdžio nerviniuose mazguose, yra susiję su nervine sinusinio prieširdžio mazgo kontrole [144;71], ties apatine tuščiaja vena esančių mazgų neuronai reguliuoja prieširdinio skilvelio mazgo ir pluošto laidumą [145;71], o aortos-plautinio kamieno žiočių ir prieširdžių mazgų dorsalinio lauko neuronai reguliuoja darbinio miokardo susitraukimą [60]. Preli- minarūs duomenys rodo, jog širdies mazguose esantys įterptiniai neuronai, apdorodami informaciją, atnešamą iš širdies receptorių ir koordinuodami motorinį atsaką, perduodamą iš eferentinių parasimpatinių ir simpatinių neuronų į širdies laidųjį ir darbinį miokardą, atlieka vietinių širdies refleksų centrų funkciją [14;11].

Nors dažniausiai prieširdžių ir skilvelių virpėjimo eksperimentiniai modeliai kuriami, pasirenkant stambiuosius žinduolius, t. y. šunį, avį ar kiaulę, tačiau neretai elektrofiziologiniai eksperimentai atliekami su triušiais ir žiurkėmis [162]. Triušis yra universalus modelis, t. y. optimalaus dydžio, turi identišką, kaip ir žmogus, skilvelių raumens miozino sunkiųjų grandinių struktūrą [116] (V3 formą, sudarytą iš dviejų β subvienetų), nors jam ir būdingas didelis mirtingumas, t. y. apie 33–50 proc., kurį sukelia miokardo infarkto komplikacijos: skilvelių virpėjimas, širdies nepakankamumas ir kairiojo skilvelio sienos plyšimas [116]. Todėl triušis yra dažnai pasirenk- kamas, kuriant širdies ligų eksperimentinius modelius, kurie padeda suvokti širdies ligų patogenezės molekulinius mechanizmus, autonominės nervų sistemos įtaką ligoms formuotis, kompensacinius širdies persitvarkymo

8

(9)

molekulinius mechanizmus, taip pat kuriant naujus medikamentinius bei invazinius širdies ligų gydymo metodus [39;111].

Triušio širdies neurotopografiniai tyrimai buvo pradėti XX a. pradžioje, tačiau šio gyvūno širdies nervinio rezginio ir nervinių mazgų topografija ir sandara nėra pakankamai gerai išnagrinėtos [106;76;39]. Remiantis litera- tūros analizės duomenimis, yra žinoma, jog T. S. Kingas ir J.B. Koaklei, panaudoję serijinių pjūvių metodą, pirmieji aprašė nervinių mazgų išsidės- tymą triušio ir kitų žinduolių (šuns, katės, avies, echidnos, kurmio, žiurkės, jūrų kiaulytės, ožkos, kiaulės, arklio, šikšnosparnių, makakos ir žmogaus) širdyse ir priėjo prie išvadų, jog visiems žinduoliams yra būdinga pastovi širdies nervinių mazgų vieta aplink didžiąsias širdies venas, tarpprieširdinėje pertvaroje ir jų nervinių mazgų topografija pasižymi vidurūšiniais ir tarp- rūšiniais skirtumais [106]. R. E. Papka, panaudojęs plonųjų pjūvių metodą, ištyrė triušių širdies nervinių mazgų ultrastruktūrinius ypatumus pre- ir postnataliniu laikotarpiais ir nustatė, jog mazguose vyrauja parasimpatiniai neuronai, palydovinės (satelitinės) ląstelės, mažos intensyviai fluorescuo- jančios ląstelės (MIF), cholinerginės ir adrenerginės nervinės galūnės [131].

F. Bojsen-Molleris ir J. Tranum-Jensenas ištyrė triušio širdies laidžiosios sistemos ir jos nervinio rezginio morfologiją [37]. Anot autorių, ir sinusinį prieširdžio, ir prieširdinį skilvelio mazgus pasiekia širdies pamato nervinio rezginio šakos. Remiantis literatūros analizės duomenimis, triušio širdies nervinių struktūrų topografijos ir morfologijos aprašymai šių autorių darbuose nėra išsamūs, o tyrimai, kurių metu būtų panaudoti imunohistocheminiai metodai ir atskleistas nervinių struktūrų neurocheminis fenotipas, nėra atlikti iki šių dienų.

Darbo tikslas ir uždaviniai

Darbo tikslas: Ištirti triušio širdies nervinio rezginio ir nervinių mazgų topografiją ir struktūrinės organizacijos ypatumus.

Darbo uždaviniai:

1. Nustatyti nervų įėjimo vietas širdies vartuose.

2. Nustatyti nervinių mazgų pasklidimo vietas.

3. Ištirti epikardinio nervinio rezginio pasklidimo vietas.

4. Įvertinti epikardinio nervinio rezginio ir nervinių mazgų variabilumą.

5. Atskleisti nervinių mazgų struktūrinės organizacijos ypatumus, įvertinant neuronų skaičių ir amžinius neuronų skaičiaus pokyčius.

9

(10)

6. Įvertinti kokybiškai ir kiekybiškai širdies neuronų kūnų neurocheminį fenotipą, panaudojant cholino acetiltransferazę (ChAT), tirozino hidrok- silazę (TH), azoto oksido sintazę (nNOS).

7. Įvertinti kokybiškai triušio širdies nervinio rezginio skaidulų neuro- cheminį fenotipą, panaudojant substanciją P(SP) ir ChAT, TH, nNOS žymenis.

Darbo naujumas ir praktinė reikšmė

Triušis yra labai populiarus eksperimentinis gyvūnas, naudojamas kuriant širdies ligų eksperimentinius modelius, padedančius suvokti širdies ligų patogenezės molekulinius mechanizmus, autonominės nervų sistemos įtaką ligoms formuotis, kompensacinius širdies persitvarkymo molekulinius mechanizmus, taip pat kuriant naujus medikamentinius bei invazinius širdies ligų gydymo metodus. Analizuojant literatūrą, paaiškėjo, jog yra vos keletas darbų, kurie pateikia informaciją apie triušio širdies nervines struktūras.

F. Bojsen-Molleris ir J. Tranum-Jensenas ištyrė triušio širdies laidžiosios sistemos morfologiją, o R. E. Papka – triušio širdies nervinių mazgų ultra- struktūrinius ypatumus prenataliniu ir postnataliniu laikotarpiais [37;131].

Todėl galima teigti, kad nėra nė vieno fundamentalaus mokslinio darbo, kuriame būtų pateikiama informacija apie triušio širdies nervinio rezginio ir nervinių mazgų topografiją, morfologiją, nervinių struktūrų neurocheminį fenotipą ir nervinių struktūrų amžinius pokyčius. Šiame disertaciniame darbe, panaudojus histocheminį AChE nervinių struktūrų ryškinimo metodą slėgiu išpūstos triušio širdies preparatuose ir imunofluorescencinį metodą išskleistuose triušio prieširdžių preparatuose, buvo ištirtos nervų įėjimo vietos širdies vartuose, nervinių mazgų ir epikardinio nervinio rezginio pasklidimo vietos, įvertinti nervinių mazgų struktūrinės organizacijos ypatumai, amžiniai mazgų morfologijos pokyčiai ir atskleistas širdies neuronų kūnų ir nervinio rezginio skaidulų neurocheminis fenotipas. Šiame darbe pateikti detalūs triušio širdies nervinių struktūrų morfologijos, topografijos ir neurocheminio fenotipo aprašymai bus naudingi, kuriant širdies ligų eksperimentinius modelius, padedančius suvokti širdies ligų patogenezės molekulinius mechanizmus, autonominės nervų sistemos įtaką ligoms formuotis, taip pat kuriant naujus medikamentinius ir invazinius širdies ligų gydymo metodus.

10

(11)

1. LITERATŪROS APŽVALGA

1.1. Intrakardinės nervų sistemos tyrimų apžvalga

Žmogaus ir gyvūnų širdies neuroanatominiai tyrimai pradėti XVIII a.

pabaigoje. A. Scarpa 1794 m. aptiko neuronus žmogaus širdyje [28], o R.

Remakas 1844 m. ištyrė nervinius mazgus žinduolių širdyse [130]. A. S.

Dogelis 1899 m. aprašė širdyje esančių nervinių mazgų morfologines sa- vybes, jų išsidėstymo vietas ir pastebėjo, kad jie atlieka skirtingas funkcijas [28]. Jis taip pat nustatė, kad žmogaus ir gyvūnų širdies neuronai yra ovalo, kriaušės ir daugiakampio formos. A. S. Dogelis pateikė neuronų klasi- fikaciją, atsižvelgdamas į jų funkcijas, taip išskirdamas I ir II tipo ląsteles. I tipo Dogelio neuronai buvo judinamieji, o II – juntamieji [179]. II tipo Dogelio neuronai laikomi vietinių refleksų centrais, šis teiginys išliko ir iki šių dienų. Histologinių pjūvių metodas neatskleidė širdies nervinio rezginio vientisumo, todėl V. Vorobjovas, naudodamas makroskopinį-mikroskopinį preparavimo metodą, ištyrė žmogaus širdies nervinio rezginio topografiją [180]. V. Vorobjovas širdies paviršiuje išskyrė šešis žmogaus širdies ner- vinius rezginius ir nervinių mazgų laukus: 1) dešinįjį ir 2) kairįjį priekinius rezginius, esančius ties aortos ir plautinio kamieno pradžia; 3) dešinįjį ir 4) kairįjį užpakalinius rezginius, esančius prieširdžių diafragminiame pavir- šiuje, plautinių venų srityje ir tarp abiejų tuščiųjų venų ančių; 5) priekinį prieširdžių rezginį ir 6) Halerio ančio rezginį, esantį virš tarpprieširdinės pertvaros [180]. Visi šeši nerviniai rezginiai tarpusavyje susiję anasto- mozėmis, o jų pluošteliai prasiskverbia į širdies sienos gilumą ir formuoja širdies sienos nervinį rezginį.

Šeštąjį–septintąjį XX a. dešimtmetį, taikant impregnacijos sidabro drus- komis ir supravitalinio dažymo metileno mėlynuoju metodus, buvo tirti širdies sienos nervinis rezginys ir nerviniai mazgai [46]. A. Chabarova savo tyrimų duomenimis patvirtino Dogelio I tipo neuronų motorinę prigimtį, aptikdama ikimazginių klajoklio nervo skaidulų sudarytas sinapses su šiais neuronais ir jų aksonų suformuotas motorines galūnes miokardo raume- ninėse skaidulose [46]. Ši autorė, ištyrusi Dogelio II tipo neuronų recep- torinius dendritus, įrodė jų juntamąją prigimtį ir padarė prielaidą, kad širdies mazgai yra vietinių refleksų centrai, morfologiškai patvirtindama A. Dogelio (1899) ir F. Daviso (1952) iškeltą hipotezę apie širdies juntamuosius neuronus ir vietinius refleksus [46]. T. S. Kingas ir J. B. Koaklei 1958 m. savo darbuose apibendrino duomenis apie širdies mazgų topogra- fiją [106]. Jie naudojo histologinius tyrimo metodus ir kruopščiai aprašė žiurkės ir jūros kiaulytės širdies mazgų topografiją, nustatė tarprūšinius

11

(12)

širdies mazgų togografijos skirtumus ir padarė išvadas: 1) žinduoliams yra būdinga pastovi širdies mazgų vieta aplink didžiąsias širdies venas, tarp- prieširdinėje pertvaroje, kairiajame prieširdyje ir vainikinėje vagoje, 2) šir- dies mazgų topografijai būdingi tarprūšiniai ir vidurūšiniai skirtumai, 3) širdies mazgai susiję su širdies laidžiąja sistema.

XX a. pabaigoje, tobulėjant širdies neurofiziologinių tyrimų technikai, buvo sukurtos širdies persodinimo operacijų metodikos. Jos atnaujino su- sidomėjimą širdies nervais [168;59;135;109;134;108]. Patobulėję histoche- miniai ir imunohistocheminiai tyrimo metodai papildė širdies neuroto- pografijos duomenis apie nervinių skaidulų galūnėles, turinčias tam tikrų mediatorių įvairiose širdies sienos vietose ir širdies sienos nerviniuose mazguose [167;166;31;61;178;165;30;33;124].

Neuromorfologiniai tyrimai Kaune pradėjo formuotis 1957 m., kai do- centas A. Jurgutis apibendrino surinktus duomenis apie žmogaus galvos smegenų svorio ir smegenų kamieno matmenų individualią, amžiaus ir ly- tinę įvairoves [164]. Septintąjį dešimtmetį A. Urbonas įdiegė kraujagyslių inervacijos tyrimo metodus. Taip buvo pradėti širdies ir kraujagyslių sistemos neuroanatominiai tyrimai [164]. Taikant histologinius neuroana- tominius tyrimo metodus, buvo ištirta žmogaus ir eksperimentinių gyvūnų vidinės miego arterijos, slankstelinės ir pamatinės arterijų baseino, pilvo aortos ir jos vidurių šakų inervacijos ypatumai [164]. A. Urbono ir kitų tyrėjų duomenimis, dideliu nervinių struktūrų gausumu pasižymėjo vidinės miego ir slankstelinės bei pamatinės arterijų baseino arterijos [164].

Aštuntajį dešimtmetį, norint atskleisti širdies nervinio rezginio morfo- logiją, amžiaus pokyčius, plastiškumą ir rūšinius skirtumus, buvo pradėti žmogaus ir eksperimentinių gyvūnų širdies sienos nervinio rezginio histo- cheminiai tyrimai [167;166;31;165;30]. R. Stropaus, A. K. Tamašausko, V. Vaičekausko ir kt. tyrėjų duomenimis, prieširdžių miokardas ir laidžioji širdies sistema iki poendokardinių (Purkinė) skaidulų pasižymi ir simpatine, ir parasimpatine inervacija, o likusi miokardo dalis – tik simpatine [167;

31;165;30]. Atlikus histocheminius tyrimus įvairaus amžiaus žmonių ir eksperimentinių gyvūnų širdyse, nustatyta, kad adrenerginių nervinių skai- dulų tankumas ir jose esančių katecholaminų specifinės liuminescencijos intensyvumas senstant mažėja [166;31;30]. Tiriant vainikinių arterijų nervinio rezginio pokyčius, esant aterosklerozei, nustatyta, kad vainikinių arterijų adventicijos nerviniuose rezginiuose vyksta nervinių skaidulų de- generacija ir mažėja miokardo adrenerginių nervinių skaidulų tankumas pažeistos arterijos baseine. Tai lemia miokardo deaferentaciją ir desimpa- tizaciją [166].

Įdiegus slėgiu išpūstos širdies preparatų ruošimo techniką, buvo ištirta žmogaus ir kitų gyvūnų širdies ir plautinių venų nervinio rezginio topo-

12

(13)

grafija ir struktūrinė organizacija [135;134;133;36;35;34;151;150;149]. Taip pat buvo nustatyta, jog nervai į žinduolio širdį patenka pro širdies vartus, o širdies sienos nervai plinta į specifines inervacijos vietas septyniais keliais, kurių topografija pasižymi vidurūšiniu pastovumu ir individualiuoju varia- bilumu. Taip pat yra svarbūs elektroninės mikroskopijos metodais atlikti žmogaus ir kitų gyvūnų širdies nervų ir mazgų ultrastruktūriniai tyrimai [136]. Ultrastruktūriškai tiriant sveikų žmonių širdies sienos nervus ir mazgus, buvo gauti fundamentalūs rezultatai, kurie sudaro funkcinių vietinių širdies refleksų tyrimų morfologinį pagrindą [163]. K. Rysevaitė pradėjo taikyti imunocheminius tyrimus, kurie atskleidė pelės širdies sienos nervinių struktūrų neurocheminį fenotipą [149]. Anatomijos instituto mokslininkų darbai, paskelbti tarptautiniuose leidiniuose, yra tolesnių neurofiziologinių, eksperimentinių kardiologinių ir farmakologinių širdies nervų sistemos tyrimų pagrindas.

1.2. Širdies nervų sistemos morfologija

Neurofiziologiniais tyrimais nustatyta, kad širdies nervų sistema atlieka svarbų darbą, reguliuodama širdies susitraukimo dažnį, laidumą ir susitraukimo jėgą, taip pat vainikinių arterijų tonusą [172;4;141]. Remiantis su- kauptais duomenimis, širdies nervų sistema yra sudaryta mažiausiai iš keturių funkciškai skirtingų neuronų tipų: aferentinių neuronų, eferentinių simpatinių bei parasimpatinių ir įterptinių neuronų [13;10;163]. A. J. Ar- moras [10] pasiūlė širdies nervų sistemos hierarchinį modelį, detaliai pa- teiktą šiame skyrelyje, sudarytą iš trijų grandžių, kurių kiekviena yra sudaryta iš aferentinių, eferentinių ir įterptinių neuronų. Žemiausiąją grandį sudaro širdies sienos eferentiniai, aferentiniai bei įterptiniai neuronai, t.y.

neuronai, susitelkę intrakardiniuose mazguose [10]. Viduriniąją grandį sudaro priestuburiniuose simpatinio kamieno kaklo, žvaigždiniame ir krūtinės mazguose, autonominiuose tarpuplaučio mazguose ir C1-Th5 nugariniuose mazguose esantys aferentiniai, eferentiniai ir įterptiniai neuronai, t. y. vidu- krūtininiai neuronai [10]. Aukščiausiąją grandį sudaro nugaros ir galvos smegenyse pasklidę aferentiniai, eferentiniai ir įterptiniai neuronai, kurie yra išsidėstę tarpiniame šoniniame branduolyje, esančiame nugaros smegenų Th1–5 segmentuose, pailgųjų smegenų vienišojo pluošto, dvejiniame ir nugariniame klajoklio nervo branduoliuose, apatiniame klajoklio nervo mazge, pogumburyje, limbinėje sistemoje ir saloje [10]. Neurofiziologiniai eksperimentai parodė, jog kai kuriuos širdies sienos ir vidukrūtininius neuronus toniškai veikia nugaros smegenyse esantys neuronai [66], kitus širdies sienos neuronus toniškai veikia pailgosiose smegenyse esantys neuronai

13

(14)

[22;5], o širdies mazguose pasklidę įterptiniai neuronai yra veikiami ir nugaros, ir pailgųjų smegenų neuronų [22]. Pailgųjų ir nugaros smegenų neuronai taip pat saveikauja vieni su kitais ir yra kontroliuojami salos ir limbinės sistemos neuronų [48].

Aferentiniai neuronai [10]. Yra nustatyta, jog širdies receptoriai yra ypač tankiai susitelkę aortos lanko adventicijoje, tuščiųjų ir plautinių venų žiotyse [27;11]. Tariamųjų vienpolių neuronų, susijusių su širdies receptoriais, kū- nai yra susitelkę klajoklio nervo apatiniame mazge, ganglion nodosum, [88]

ir C1-Th5 nugariniuose mazguose, ganglia spinalia [174;88], taip pat autonominiuose tarpuplaučio mazguose [10] ir intrakardiniuose mazguose [7;49]. Aksonai, susiję su intrakardinių aferentinių neuronų kūnais, yra pasklidę prieširdžiuose ir skilveliuose bei vainikinių arterijų adventicijoje [72;23;24;11]. Aksonai, susiję su aferentinių neuronų, susitelkusių autonominiuose tarpuplaučio mazguose, kūnais yra taip pat pasklidę priešir- džiuose, skilveliuose, vainikinių arterijų adventicijoje, taip pat tuščiųjų venų žiotyse ir krūtininėje aortoje [27;26]. Klajoklio nervo apatinio mazgo ir nugarinių mazgų aferentiniai neuronai perduoda nervinius impulsus iš aksonų, pasklidusių minėtose srityse ir miego arterijų adventicijoje, į pavienio laido branduolio ir į nugaros smegenų juntamuosius neuronus [11].

Klajoklio nervo apatinio mazgo aferentiniai neuronai [10]. Taikant žy- mėjimą neurotreiseriais, buvo nustatyta, jog apie 500 neuronų kūnų, su- sijusių su širdies aksonais, buvo susitelkę dešiniajame ir kairiajame šuns ir kiaulės klajoklio nervo mazguose [88;86]. Yra žinoma, jog aksonai, susiję su klajoklio nervo apatiniu mazgu, yra priskiriami prie Aδ ir C grupių [170;20;169]. Aδ grupę sudaro mielininės 13–20 µm storio skaidulos, kuriomis nervinis impulsas plinta 80–120 m/s greičiu. C juntamųjų skaidulų grupę sudaro nemielininės 0,2–1,5 µm storio skaidulos, kuriomis nervinis impulsas plinta <2 m/s greičiu [105]. Taip pat yra nustatyta, jog klajoklio nervo apatinio mazgo neuronų kūnams yra būdingi adenozino (A1 irA2), bradikinino ir substancijos P receptoriai [177;121]. Daugelis aksonų, su- sijusių su klajoklio nervo apatiniame mazge esančiais neuronų kūnais, yra susiję su cheminių signalų perdavimu iš širdies į pavienio laido branduolį, nucleus tractus solitarius [11]. Yra nustatyta, jog klajoklio nervo apatinio mazgo neuronai yra jautrūs angiotenzinui II, CGRP, SP, α ir β adrenerginių receptorių agonistams, vandenilio jonams, hidroksilo radikalams, hista- minui, azoto oksidui ir širdies išemijos metu išsiskiriantiems adenozinui, bradikininui ir laisviesiems hidroksilo radikalams [11].

Nugarinių mazgų aferentiniai neuronai [10]. Nepaisant labai paplitusios nuomonės, jog didžioji dalis širdies juntamųjų neuronų kūnų yra susitelkę kairiosios pusės nugariniuose mazguose, neuromorfologiniai tyrimai patvirtina abipusio juntamųjų neuronų sklidimo hipotezę. Remiantis pastarųjų

14

(15)

metų neuromorfologiniais tyrimais, širdies juntamųjų neuronų kūnai yra pasklidę kairiosios ir dešiniosios pusių nugariniuose C1-Th5 mazguose [88].

Šuns nugariniuose mazguose yra aptikta daugiau kaip 500 aferentinių neu- ronų kūnų, susitelkusių aplink mazgo centre esantį neuropilį [92]. Remiantis neurofiziologinių eksperimentų duomenimis, aksonai, susiję su nugarinių mazgų neuronų kūnais, yra priskiriami prie Aδ ir C grupių [95;11]. Neuro- morfologiniai eksperimentai, atlikti su šunimis, naudojant neurotreiserius, atskleidė, jog tik maža klajoklio nervo apatinio mazgo ir nugarinių mazgų neuronų populiacija, sudaranti 1–2 proc. visų mazgų neuronų, yra susijusi su skilvelių aksonais [83]. Buvo nustatyta, jog apie 10–30 proc. tirtų nugarinių mazgų neuronų buvo imunoreaktyvūs SP, peptidui, susijusiam su kalci- tonino genu (CGRP), ir nNOS. Pavieniai klajoklio nervo apatinio mazgo ir nugarinių mazgų neuronai, sudarantys vos 5–10 proc. visų tirtų neuronų, buvo imunoteigiami SP ir CGRP arba SP ir nNOS. Nugarinių mazgų ir klajoklio nervo aferentinių neuronų neurocheminis heterogeniškumas, grei- čiausiai, susijęs su perduodamos informacijos kodavimu, perduodant antrųjų neuronų grandinei. Pastarųjų nugarinių mazgų bifenotipinių neuronų, apdorojančių ir cheminius, ir mechaninius širdies dirgiklius, keli skirtingi bendrasiuntikliai (kotransmiteriai) susiję su skirtingais mechaninių ir che- minių dirgiklių perdavimo mechanizmais [83]. Yra daroma prielaida, jog bifenotipiniai skilvelių aferentiniai neuronai, imunoreaktyvūs SP ir CGRP žymenims, yra susiję su skausmo perdavimo mechanizmais [139;83]. Re- miantis ankstesniųjų tyrimų rezultatais, yra žinoma, jog nitrerginiai klajoklio nervo apatinio mazgo neuronai veikia autonominius eferentinius neuronus, reguliuojančius širdies susitraukimo dažnį [159;50]. Eksperimentai, kurių metu kačių skilvelių epikardas buvo veikiamas bradikininu, lemiančiu simpatinės nervų sistemos sujaudinimą, įrodė, jog selektyvus nNOS inhi- bitorius silpnina simpatinės nervų sistemos poveikį širdžiai [171]. Daugelis juntamųjų aksonų, susijusių su nugariniuose mazguose esančiais neuronų kūnais, yra susiję ir su mechaninių, ir su cheminių signalų perdavimu iš širdies nugaros smegenų aferentiniams ir eferentiniams neuronams [95].

Priestuburinių ir autonominių tarpuplaučio mazgų aferentiniai neuronai [10]. Tariamieji vienpoliai neuronai, morfologiškai panašūs į klajoklio ner- vo apatinio mazgo ir nugarinių mazgų aferentinius neuronus, buvo aptikti tarpuplaučio mazguose [91]. Neurofiziologiniai eksperimentai, naudojant vietiškai adenoziną, bradikininą, SP, patvirtino aferentinių neuronų pasklidimo žvaigždiniame ir kaklo simpatinio kamieno mazguose bei tarpuplaučio mazguose hipotezę [25;38;14]. Yra nustatyta, jog aksonai, jungiantys širdies epikardo ir miokardo mechaninius receptorius su aferentinių tarpuplaučio neuronų kūnais, priklauso Aδ juntamųjų skaidulų grupei. Tuo tarpu afe- rentinių ir tarpuplaučio neuronų skaidulos, prasidėjusios endokardo

15

(16)

mechaniniuose receptoriuose, yra priskiriamos prie C juntamųjų skaidulų grupės [27]. Žvaigždiniame ir kaklo simpatinio kamieno ir tarpuplaučio mazguose esantys aferentiniai neuronai atsakingi už mechaninių ir cheminių signalų perdavimą [25;14].

Intrakardinių mazgų aferentiniai neuronai [10]. Tariamieji vienpoliai neuronai yra pasklidę intrakardiniuose nerviniuose mazguose [96;91]. Jun- tamosios skaidulos, susijusios su intrakardinių aferentinių neuronų kūnais, yra tankiai susitelkusios skilveliuose netoli vainikinės vagos [23;24;14].

Intrakardiniai neuronai atsakingi ir už mechaninių, ir už cheminių dirgiklių perdavimą. Šie neuronai yra jautrūs α ir β adrenerginių receptorių agonistams, adenozinui, bradikininui, SP ir azoto oksidui [169].

Eksperimentais įrodyta, jog kai išemija pažeidžia miocitus, išsiskiria daug biologiškai aktyvių medžiagų, t.y. angiotenzinas II, bradikininas, SP, vandenilio jonai, laisvieji hidroksilo radikalai, adenozinas, yra sujaudinama apie 80 proc. nugarinių mazgų neuronų [95], nedidelis kiekis klajoklio nervo apatinio mazgo neuronų [20] ir daugelis žvaigždinio, tarpuplaučio ir intrakardinių mazgų aferentinių neuronų [14]. Aferentinių širdies neuronų sujaudinimas gali lemti simpatinės nervų sistemos padidėjusi tonusą ir skilvelių virpėjimą [96].

Eferentiniai simpatiniai neuronai [10]. Simpatinės ikimazginės skai- dulos, prasidėjusios tarpiniame šoniniame branduolyje ir išėjusios iš nugaros smegenų Th1-5 segmentų priekinėmis šaknelėmis, įeina į nugarinių nervų sudėtį, nuo jų atskyla baltosiomis jungiančiosiomis šakomis, kuriomis pasiekia užmazginius neuronus, pasklidusius kaklo, žvaigždiniame, viršuti- niuose krūtinės simpatinio kamieno mazguose, taip pat sudaro sinapses su tarpuplaučio ir intrakardinių mazgų simpatiniais užmazginiais neuronais [163]. Sujaudinti simpatiniai neuronai sukelia širdies susitraukimo dažnio didėjimą, prieširdinio skilvelio laidumo greitėjimą ir miokardo susitraukimo jėgos didėjimą [8;143]. Elektrofiziologiniai eksperimentai, parodantys intrakardinių neuronų sujaudinimą, dirginant elektriniais impulsais į juos ateinančias simpatines ikimazgines nervines skaidulas, ir intrakardinių neu- ronų ramybės potencialą, dirginant elektriniais impulsais ikimazgines simpatines skaidulas, užblokavus nikotininius receptorius heksametonijumi, patvirtina simpatinių eferentinių užmazginių neuronų egzistavimo intrakardiniuose mazguose hipotezę [72;23;24]. Yra nustatyta, jog dalis adrener- ginių neuronų, aptiktų intrakardiniuose nerviniuose mazguose [125;124;90], pasižymi savybėmis, būdingomis katecholaminų sintezei [32;158]. ß ir α adrenerginių receptorių aptikimas ir fermentų, kurių reikia dopamino ir noradrenalino sintezei, nustatymas kai kuriuose intrakardiniuose mazginiuose neuronuose patvirtina faktą, jog intrakardiniuose mazguose egzis- tuoja populiacija neuronų, pasižyminčių katecholaminerginiu fenotipu

16

(17)

[32;181]. Intrakardinių neuronų dalyvavimas katecholaminų sintezės ir laipsniško mažėjimo (degradacijos) procesuose [67] yra siejamas su intra- kardinių neuronų adrenerginiais receptoriais, dalyvaujančiais neurotrans- misijos procesuose, ištirtuose in vitro intrakardiniuose nerviniuose maz- guose.

Remiantis neuromorfologinių tyrimų duomenimis, adrenerginiams žy- menims imunoreaktyvūs neuronai yra susitelkę ne tik prie- ir priešstu- buriniuose mazguose, bet taip pat yra pasklidę pelės, žiurkės, jūrų kiaulytės, žmogaus intrakardiniuose nerviniuose mazguose [89;176;83;149]. Bife- notipiniai širdies neuronai, kuriems būdingas dvilypis cholinerginis ir norad- renerginis fenotipas, yra aprašyti daugelio žinduolių rūšių naujagimių ir suaugusiųjų širdies sienos ir simpatinio kamieno mazguose [175;99]. Eks- perimentai, atlikti su natrio chlorido netoleruojančiomis Dahl veislės žiur- kėmis, parodė, jog lėtinis širdies nepakankamumas gali lemti staigų sim- patinių neuronų cholinerginio fenotipo ir cholinerginės transmisijos for- mavimąsi, veikiant IL-6 grupės citokinams, nervų augimo (angl. nerve growth factor, NGF) ir glijos neurotrofiniam (angl. glial–derived neuro- trophic factor, GDNF) veiksniams [99].

Eferentiniai parasimpatiniai neuronai [10]. Parasimpatinių eferentinių ikimazginių neuronų kūnai yra pailgųjų smegenų dvejinio, nucleus ambi- guus, branduolio ventrolateralinėje srityje ir nugariniame klajoklio nervo, nucleus dorsalis nervi vagi, branduolyje bei tarpinėje srityje, esančioje tarp šių dviejų branduolių [87]. Sujaudinti parasimpatiniai neuronai sukelia širdies susitraukimo dažnio mažėjimą, prieširdinio skilvelio mazgo ir pluoš- to laidumo lėtėjimą ir miokardo susitraukimo jėgos mažėjimą [140;183;

114]. Neurofiziologiniais tyrimais nustatyta, kad nugarinio klajoklio nervo branduolio neuronai yra susiję su širdies raumens susitraukimo jėgos reguliacija [73;10]. Tuo tarpu dvejinio branduolio neuronai yra siejami su širdies susitraukimo dažnio reguliacija [73;10]. Ikimazginės skaidulos, plintančios iš minėtų branduolių, pasiekia netoli širdies vartų susitelkusius širdies sienos nervinius mazgus, kuriuose suskyla į gausias šakas (diver- guoja), pasibaigiančias mazginiuose neuronuose [175;139;163]. Yra nustatyta, jog dešiniajame prieširdyje susitelkę neuronai yra susiję su sinusinio prieširdžio mazgo nervine kontrole, o kairiajame prieširdyje esantys neuronai siejami su prieširdinio skilvelio mazgo laidumo kontrole [5].

Įterptiniai neuronai [10]. Yra ištirta subpopuliacija įterptinių neuronų (angl. local circuit neurons), jungiančių simpatinio kamieno, tarpuplaučio ir intrakardinių mazgų neuronus, pasklidusius tarp vieno mazgo ribų ar esančius skirtinguose mazguose [5;19]. Tai sąlygiškai didelio skersmens (25–40 µm) neuronai, kurie dėl jiems būdingų centrinių aksodendritinių ir aksosomatinių sinapsių primena rozetes [15]. Tokia specifinė įterptinių

17

(18)

neuronų sandara sudaro dvikrypčio informacijos perdavimo anatominį pagrindą autonominių mazgų viduje [25;143;91]. Preliminarūs duomenys rodo, jog įterptiniai neuronai, apdorodami informaciją, atnešamą iš širdies receptorių, ir koordinuodami motorinį atsaką, perduodamą iš eferentinių parasimpatinių ir simpatinių neuronų į širdies laidųjį ir darbinį miokardą, atlieka vietinių širdies refleksų centrų funkciją [14]. Eksperimentai su šunimis parodė, kad atlikus intrakardinių neuronų decentralizaciją, t.y.

perpjovus simpatinius širdies nervus ir klajoklio nervo širdies šakas, ne tik išlieka, bet ir sustiprėja vietiniai širdies refleksai [7;127]. Elektrofiziko- loginiai eksperimentai parodė, jog sušvirkštus heksametonijaus į neuronų, pasklidusių dešiniojo prieširdžio dorsaliniame paviršiuje, telkinį ir stimu- liuojant klajoklį nervą, širdies susitraukimo dažnis nemažėdavo, tačiau prie- širdinis skilvelio laidumas lėtėdavo [75]. Todėl nėra abejonių, jog neuronai, pasklidę dešiniojo prieširdžio dorsaliniame paviršiuje, taip pat reguliuoja sinusinio prieširdžio mazgo funkcijas [142;75], nors šių neuronų aksonai sinapsių su sinusinio prieširdžio mazgo ląstelėmis nesudaro [120]. Sušvirkš- tus treiserius į tiesiogiai su sinusiniu prieširdžio mazgu kontaktuojančių neuronų telkinį, esantį tarp dešiniosios plautinės ir viršutinės tuščiosios venų ančių, didžioji dalis retrogradiškai pažymėtų neuronų buvo aptikta dešiniojo prieširdžio dorsaliniame paviršiuje esančiame telkinyje [75]. Remiantis neurofiziologinių ir neuroanatominių tyrimų duomenimis [75;92], galima daryti prielaidas, jog dešiniojo ir kairiojo prieširdžių dorsalinių neuronų populiacijoje vyrauja įterptiniai neuronai, kurie moduliuoja sinusinių prie- širdžių ir prieširdinių skilvelių eferentinių neuronų, tiesiogiai kontaktuo- jančių su laidžiaisiais mazgų miocitais, simpatinę ir parasimpatinę sąveiką [142;75]. Elektrofiziologiniai eksperimentai, įrodantys glaudžių funkcinių ryšių tarp subrezginių neuronų egzistavimą, paneigė ilgai vyravusią širdies atskirų sričių selektyvios inervacijos hipotezę [141;92]. Selektyvios inervacijos hipotezė yra dažnai taikoma, planuojant radikalų prieširdžių aritmijų gydymą. Jo metu yra taikoma tik vietinė neuronų abliacija ir nekreipiama dėmesio į nutolusius nuo ektopinio širdies židinio neuronus, turinčius svarbią reikšmę aritmijų atkryčių patogenezei [123;92].

Intrakardinio nervinio rezginio ir mazgų morfofunkcinis apibūdinimas.

Simpatinės skaidulos, tarp kurių vyrauja užmazginės (adrenerginės), į širdį ateina pro širdies vartus [135] širdies nervais, prasidedančiais iš simpatinio kamieno viršutinio, vidurinio ir apatinio kaklo mazgų, ir širdies šakomis iš viršutinių krūtinės mazgų [104;163]. Vyraujantis širdies simpatinės inervacijos šaltinis yra simpatinio kamieno apatinis kaklo ir viršutinis krūtinės mazgai, kurie dažnai yra suaugę į vieną mazgą, vadinamą žvaigždiniu, gan- glion stellatum. Širdies autonominiame rezginyje yra nedaug simpatinių skaidulų, ateinančių iš adrenerginių neuronų, esančių tarpuplaučio ir galbūt

18

(19)

intrakardiniuose mazguose [163]. Parasimpatinės ikimazginės skaidulos į epikardinio nervinio rezginio mazgus ateina klajoklio nervo širdies šakomis pro širdies vartus [135;104;163]. Į širdį ateinančių nervų skaidulos plinta asimetriškai į tam tikras širdies sritis, pavyzdžiui, dešiniojo klajoklio nervo ir dešiniosios pusės žvaigždinio mazgo šakų skaidulos pasiekia dešiniuosius dorsalinį ir ventralinį prieširdinius ir medialinį dorsalinį subrezginius, plintančius sinusinio prieširdžio mazgo srityje, o kairiojo klajoklio nervo ir kairiojo žvaigždinio bei krūtinės simpatinio kamieno mazgų šakų skaidulos driekiasi kairiojo dorsalinio subrezginio, plintančio prieširdinio skilvelio mazgo srities link [104;151]. Elektrofiziologiniai eksperimentai patvirtina neuromorfologinių tyrimų duomenis, įrodydami, jog elektriniais impulsais dirginant dešiniosios pusės žvaigždinį mazgą sukeliama sinusinio prie- širdžio mazgo kilmės tachikardija, o kairiosios pusės – greitesnis priešir- dinio skilvelio mazgo laidumas [110;163]. Dešiniojo klajoklio nervo dir- ginimas sukelia sinusinę bradikardiją, o kairiojo – prieširdinio skilvelio mazgo laidumo blokadą [143;163]. Juntamosios širdies skaidulos širdį pasiekia, eidamos pro atitinkamus simpatinio kamieno mazgus su širdies simpatinių nervų šakomis [88;65;10]. Klajoklio nervo juntamosios skaidulos į širdį ateina iš jo juntamųjų mazgų (viršutinio ir apatinio) neuronų kartu su parasimpatinėmis skaidulomis [88;65;10]

Nepaisant fakto, jog struktūriškai ir funkciškai sudėtinga ir hierarchiškai veikianti širdies nervų sistema labai svarbi reguliuojant širdies funkcijas ir vainikinių arterijų tonusą, svarbiausia reikšmė tenka intrakardinei nervų sistemai. Atlikus eksperimentinę šunų širdies autotransplantacijos operaciją, t. y. decentralizavus širdies sienos nervinį rezginį ir nervinius mazgus, buvo nustatyta, jog dalis intrakardinių neuronų išliko jautrūs įvairių širdies paviršiaus vietų mechaniniam ir cheminiam poveikiui ir arterinio krau- jospūdžio padidėjimui, nes intrakardiniai aferentiniai neuronai siuntė impulsus iš širdies receptorių tiesiogiai intrakardiniams įterptiniams ir eferentiniams neuronams, formuodami tiesioginius vietinius širdies refleksus [72;7;97]. Staiga decentralizavus širdies nervinį rezginį ir mazgus, buvo nu- statytas visų intrakardinių neuronų aktyvumo sumažėjimas [72;23;24;127], lėtinės decentralizacijos metu atsikūręs neuronų aktyvumas [7;127]. Šie neuronai gebėjo keisti širdies funkcijas, ypač širdies susitraukimo jėgą t.y.

inotropinę funkciją [6]. Remiantis šiais duomenimis, galima daryti išvadą, kad decentralizuotos širdies inotropinę funkciją palaiko ne tik Franko- Starlingo mechanizmas ir cirkuliuojantys katecholaminai [62], bet taip pat ir intrakardinis nervinis rezginys su mazgais [5]. Širdies autonominis nervinis rezginys su mazgais išplitęs visuose širdies sienos sluoksniuose ir sąlygiškai dalijamas į epikardinį, miokardinį, endokardinį ir vainikinių kraujagyslių nervinius rezginius [118;163]. Epikardinis širdies nervinis rezginys su

19

(20)

nerviniais mazgais yra skirstomas į subrezginius, kurių įvairovė yra pa- stebėta net tos pačios rūšies širdyse ir gali būti paaiškinama skirtingų kriterijų pasirinkimu. Pavyzdžiui, B. Juanas su kolegomis ir J. Armoras su bendraautoriais ir prieširdžių, ir skilvelių paviršiuje esančius subrezginius išskyrė, remdamiesi nervinių mazgų sklidimo vietomis, o V. Vorobjovas, kaip ir D. H. Pauža su kolegomis, subrezginius apibrėžė, remdamiesi trimis kriterijais (nervinių mazgų laukais ir ikimazginiais bei užmazginiais nervais) [180;182;16;134;133]. Remiantis pastarųjų metų literatūra, galima teigti, kad žmogaus, šuns, kiaulės, jūrų kiaulytės ir avies nerviniai mazgai yra susitelkę į mazgų laukus, esančius epikardiniuose nerviniuose subrez- giniuose. Neuroanatominiai tyrimai rodo, kad didžioji dalis intrakardinių neuronų yra sutelkti įvairaus dydžio mazguose, esančiuose išilgai nervo ar kelių nervų susikirtimo vietose ir pasklidusiuose epikardo riebaliniame audinyje [182;15;134;133;28;35;34;151]. Pastarųjų dešimtmečių anato- miniai, imunocheminiai ir elektrofiziologiniai tyrimai pakeitė ilgą laiką vyravusią nuomonę, jog širdies nerviniai mazgai yra tik parasimpatinių ikimazginių klajoklio nervo skaidulų jungties vieta su užmazginiais cho- linerginiais neuronais [63;77]. Atskleista širdies neuronų įvairovė, atsižvel- giant į jų siuntiklius (transmiterius) (acetilcholiną, noradrenaliną) ir bendra- siuntiklius (kotransmiterius) (serotoniną, neuropeptidą Y, adenoziną, angiotenziną II, vazoaktyvųjį peptidą, substanciją P, opioidinius peptidus, azoto oksidą bei aminorūgštis) ir skirtingos funkcijos receptorius (adrener- ginius, acetilcholino, adenozino, histamino, serotonino, angiotenzino II, opioidinius, neuropeptido Y ir substancijos P) to paties neurono membranoje.

Tai vis labiau įtvirtina nuomonę, kad širdies neuronai turi svarbią reikšmę apdorojant simpatinius ir parasimpatinius signalus [9;3;2;5;63;18;64;55;

56;54;53]. Neurofiziologiniai tyrimai šuns širdyje atskleidė ryšį tarp epi- kardinių nervinių mazgų laukų ir inervacijos sričių, pavyzdžiui, neuronai, esantys dešiniojo prieširdžio nerviniuose mazguose, yra susiję su nervine sinusinio prieširdžio mazgo kontrole [9;144;71], ties apatine tuščiaja vena esančių nervinių mazgų neuronai reguliuoja prieširdinio skilvelio mazgo ir pluošto laidumą [145;71], o aortos-plautinio kamieno žiočių bei prieširdžių dorsalinio mazgų laukų neuronai kontroliuoja darbinio miokardo susitraukimo jėgą [61]. Imunohistocheminiai ir imunofluorescenciniai miokardo nervinio rezginio tyrimai atskleidė heterogenišką kiekybinį ir kokybinį nervinių skaidulų sklidimo pobūdį skilveliuose ir prieširdžiuose [163;149].

Yra nustatyta, jog prieširdžių, prieširdinio skilvelio pluošto, jo kojyčių miokardo ir poendokardinių (Purkinė) skaidulų nerviniame rezginyje yra adrenerginių ir cholinerginių skaidulų, o skilvelių miokardo nerviniame rezginyje vyrauja adrenerginės skaidulos, ateinančios iš epikardinio ir krau- jagyslių nervinių rezginių [163;149]. Atlikus skilvelių miokardo nervinio

20

(21)

rezginio imunohistocheminius tyrimus, buvo įrodyta, jog prieširdžių miokardo nervinio rezginio tankumas yra kelis kartus didesnis už skilvelių miokardo, o prieširdžių miokarde didesniu nervinio rezginio tankumu iš- siskiria sinusinio prieširdžio ir prieširdinio skilvelio mazgų miokardas [163;149].

Širdies nervų sistemos svarba širdies aritmijų ir miokardo infarkto pato- genezei. Neuronai, pradedant nuo galinių smegenų pusrutulių salos žievės [128] ir baigiant intrakardine nervų sistema [96], gali būti susiję su širdies aritmijų kilimu [96;44;153]. Tam tikros simpatinių ir parasimpatinių širdies neuronų populiacijos gali skatinti prieširdžių [146;115;153] ir skilvelių [44]

aritmijas. Skilvelių virpėjimas gali kilti sužadinus intrakardinių neuronų populiaciją adrenerginių receptorių agonistais, angiotenzinu II ar endotelinu I [17;18]. Sujaudinus tam tikras intrakardinių cholinerginių neuronų, iner- vuojančių sinusinį prieširdžio arba prieširdinį skilvelio mazgą, populiacijas, gali būti slopinamas širdies susitraukimo dažnis ar prieširdinio skilvelio mazgo laidumas. Prieširdžių ir skilvelių aritmijos gali kilti, kai tam tikros intrakardinių neuronų populiacijos pernelyg sužadinamos [96]. Todėl pa- šalinus tokius neuronus, būtų galima kontroliuoti širdies ritmą [45]. Kate- terinės abliacijos radijo bangomis metu, suardžius intrakardinių neuronų kūnus, gauti ilgalaikiai pageidautini gydymo rezultatai, palyginti su aksonų, gebančių greitai regeneruoti, abliacija [126]. Todėl remiantis pastarųjų metų tyrimų rezultatais, yra kuriami ir taikomi širdies nervinių struktūrų elek- trinio stimuliavimo ir šių struktūrų suardymo metodai [29;154;12;11;43].

Ūminė hipoksija sukelia patologinius intrakardinių neuronų pokyčius, trikdančius jų funkcijas [13;85]. Vietinė skilvelio išemija, sukelianti ner- vinių galūnių patologiją, gali būti susilpnėjusios vietinių juntamųjų ir judinamųjų aksonų funkcijos priežastis [47;122]. Dėl ūminės hipoksijos žūstančios širdies raumeninės ląstelės išskiria daug biologiškai aktyvių me- džiagų, pvz., adenoziną, susidarantį dėl ATP hidrolizės, laisvuosius hidroksilo radikalus, susidarančius yrant purinams, vandenilio jonus, bradi- kininą, susidarantį dėl rūgštinėje terpėje aktyvinamo kalikreino, trombok- saną ir serotoniną, išsiskiriančius dėl trombocitų degranuliacijos, dirgi- nančių nugarinių ir klajoklio nervo mazgų juntamųjų neuronų receptorius [70]. Nugarinių ir klajoklio nervo mazgų juntamųjų neuronų aksonai ak- tyvina smegenų kamieno, nugaros smegenų bei širdies ir kraujagyslių refleksus, kurie lemia širdies eferentinių simpatinių ar parasimpatinių neu- ronų ūminį sujaudinimą, sukeliantį gyvybei pavojingus širdies ritmo sutrikimus [157;155;70].

Analizuojant pastarųjų metų literatūrą, galima įsitikinti, jog daug širdies ligų, neretai ir mirtinų, sukelia širdies nervų sistemos veiklos sutrikimai.

Širdies nervinio rezginio sandara ir topografija, yra svarbūs, atliekant 21

(22)

katererinę abliaciją radijo bangomis prieširdinių ir prieširdinių skilvelių reciprokinių tachikardijų atvejais, kai, pažeidus ikimazgines ir užmazgines nervines skaidulas, galimos tokios pooperacinės komplikacijos, kaip prie- širdinė skilvelio blokada, skilvelių virpėjimas ir staigi mirtis [98;173]. Pas- tarųjų metų neuromorfologiniai, elektrofiziologiniai ir neurofarmakologiniai tyrimai padeda ne tik suvokti širdies nervų sistemos sandarą, veikimo prin- cipus ir svarbą patologiniams procesams, bet ir kurti bei taikyti naujus ir konservatyvius, ir invazinius gydymo metodus, padedančius apsaugoti širdies nervines struktūras operacijų metu.

1.3. Triušio širdies naudojimas elektrofiziologinių tyrimų metu Tiriant širdies ligų etiologiją, patogenezę ir ieškant naujų širdies ligų intervencinio gydymo metodų, yra kuriami smulkiųjų žinduolių, t. y. pelių, žiurkių, jūros kiaulyčių, žiurkėnų ir triušių, eksperimentiniai širdies ligų modeliai. Palyginti su stambiaisiais žinduoliais, t. y. šunimis, avimis ir kiaulėmis, smulkieji žinduoliai labai skiriasi nuo žmogaus ne tik morfo- loginėmis, bet ir elektrofiziologinėmis savybėmis [162]. Pavyzdžiui, skir- tingai nei žmogaus ir stambiųjų žinduolių, pelių ir žiurkių skilvelių miocituose kylančiam veikimo potencialui nėra būdinga plato fazė, kurios metu į miocito vidų koncentracijos gradiento link pro elektrinius L (angl.

long lasting) kanalus juda Ca²⁺ jonai ir tuo pačiu metu iš miocito išeina K⁺ jonai. Šie elektriniai srautai kompensuoja vienas kitą, ir membraninis potencialas apie 200 ms beveik nekinta. Veikimo potencialai priklauso nuo membraninio potencialo valdomų Na⁺, K⁺ir Ca²⁺ kanalų atsidarymo ir užsidarymo. Nustatyta, jog smulkiųjų ir stambiųjų žinduolių elektrinių jonų kanalų funkcijos skiriasi [162]. Pavyzdžiui, graužikų trumpalaikiai kalio kanalai, Ito (angl. transient outward) yra svarbūs formuojantis veikimo potencialo repoliarizacijos fazei, o stambiųjų žinduolių veikimo potencialo repoliarizacijos fazė priklauso nuo greitųjų (angl. rapid) ir lėtųjų (angl.

slow) kalio kanalų (I Kr ir IKs). Į šiuos skirtumus reikėtų atsižvelgti inter- pretuojant ir ekstrapoliuojant rezultatus, gautus atliekant eksperimentus su smulkiųjų žinduolių širdimis. Akivaizdu, jog smulkiųjų žinduolių, išskyrus triušį, širdis yra maža, todėl kyla daug techninių keblumų, atliekant chi- rurgines operacijas [162]. Remiantis pastarųjų metų literatūros analize, smulkiųjų žinduolių širdys yra sėkmingai naudojamos, stengiantis atskleisti tokių širdies patologijų kaip miokardo infarkto, širdies hipertrofijos, lėtinio širdies nepakankamumo, prieširdinio skilvelio blokados ir prieširdžių vir- pėjimo patogenezės molekulinius aspektus ir autonominės nervų sistemos įtaką minėtų ligų etiopatogenezei [162].

22

(23)

Kuriant miokardo infarkto modelį, atliekama triušių, žiurkių ir pelių vainikinių arterijų perrišimo operacija, kateterinė embolizacijos procedūra ar sukeliama medikamentinė išemija, naudojant β1 ir β2 adrenerginių re- ceptorių agonistą izoproterenolį [78;160;94;93;102]. Triušio skilvelių miozino sunkiųjų grandinių sandara yra identiška žmogaus miozino sunkiųjų grandinių sandarai, t. y. vyrauja V3 forma, sudaryta iš dviejų β subvienetų. Dėl šios priežasties triušis yra unikalus modelis, tiriant miokardo išemijos sukeltus miozino sunkiųjų grandinių struktūrinės organizacijos pokyčius, kurie lemia kairiojo skilvelio veiklos nepakankamumą [116]. Be to, eksperimentinis triušio išemijos modelis parodė, jog ankstyva ir trumpalaikė klajoklio nervo stimuliacija, atlikta po pažeisto miokardo reperfuzijos, slopindama ūminį uždegimo procesą, sutrikdo kairiojo skilvelio remodeliaciją. Triušio klajoklio nervo stimuliacija, atlikta miokardo išemijos metu, didina miokardo nekrozės plotą [41]. Remiantis pastarųjų metų literatūros analize, yra būdingas didelis triušių, pelių ir žiurkių mirtingumas, t. y. apie 33–50 proc. Jį lemia miokardo infarkto komplikacijos: skilvelių virpėjimas, širdies nepakankamumas ir kairiojo skilvelio sienos plyšimas [116;162].

Nors dažniausiai prieširdžių ir skilvelių virpėjimo eksperimentiniai modeliai kuriami, naudojant stambių žinduolių, t. y. šuns, avies ar kiaulės organus, tačiau neretai elektrofiziologiniai eksperimentai atliekami ir su smulkiaisiais žinduoliais, t. y. triušiais ir žiurkėmis [162]. Pavyzdžiui, tiriant prieširdžių virpėjimo nulemtų elektrinių jonų kanalų struktūrinio persitvarkymo molekulinius mechanizmus paroksizminio prieširdžių virpėjimo metu triušio širdies modelyje, pro triušio kairiąją ir dešiniąją vidines jungo venas buvo įleidžiami du dvipoliai elektrodai, kurių vienas, stimuliuojantis, elektrodas buvo pritvirtinamas prie dešiniojo prieširdžio sienos, o kitas, registruojantis, elektrodas įleidžiamas į vainikinį antį [111]. Tiriant skilvelių virpėjimą triušio širdies modelyje, buvo nustatyta, jog klajoklio nervo stimuliacija mažina skilvelinių aritmijų kilimo tikimybę [39]. Šį antiaritminį klajoklio nervo dirginimą sukelia užmazginių nitrerginių skaidulų sujaudinimas, bet neveikia cholinerginiai mechanizmai ar endotelis [39].

Akivaizdu, jog triušis yra universalus modelis, kuriuo dažnai naudo- jamasi, kuriant širdies ligų eksperimentinius modelius, padedančius suvokti širdies ligų patogenezės molekulinius mechanizmus, autonominės nervų sistemos įtaką ligoms formuotis, kompensacinius širdies persitvarkymo molekulinius mechanizmus, taip pat kuriant naujus medikamentinius ir invazinius širdies ligų gydymo metodus.

23

(24)

2. MEDŽIAGA IR TYRIMŲ METODAI

2.1. Medžiaga

Tyrimams buvo paimti 46 jauni (3-6 mėnesių amžiaus, sverė 2,6±0,4 kg) ir 5 seni [117] (3–4 metų amžiaus, sverė 4,9±0,2 kg) abiejų lyčių Kali- fornijos veislės ir 18 jaunų (1–2 mėnesių amžiaus, sverė 1,06±0,06 kg) Naujosios Zelandijos baltųjų veislės triušių iš Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Veterinarijos akademijos vivariumo. Tyrimai buvo atliekami, laikantis Valstybinės maisto ir veterinarijos tarnybos ir Europos konvencijos reikalavimų darbui su eksperimentiniais gyvūnais (leidimo Nr. 0206).

Triušiams buvo atlikta eutanazija, suleidus į ausies kraštinę veną natrio tiopentalio (30 mg/kg).

2.2. Tyrimų metodai

2.2.1. Slėgiu išpūstos širdies preparatų paruošimas ir nervinių struktūrų išryškinimas histocheminiu acetilcholinesterazės (AChE) metodu

Autopsijos metu atlikus krūtinės ląstos pjūvį, 22 triušių širdys kartu su plaučiais ir tarpuplaučio organais buvo išimtos iš krūtinės ląstos. Į kairiojo skilvelio ertmę įleidus metalinį kateterį, širdis buvo perfuzuojama kambario temperatūros 0,01 M fosfatiniu fiziologiniu tirpalu (FFT), kurio cheminė sudėtis buvo (mM): 8,06 Na2HPO4, 1,94 NaH2PO4 ir 137 NaCl (pH 7,4).

Išplovus širdies kameras ir kraujagysles, širdis buvo įdėta į specialią kiuvetę su atšaldytu iki 4°C FFT. Čia buvo pašalinamos nuo širdies pamato krau- jagyslės, širdiplėvės likučiai ir riebalinis jungiamasis audinys. Suglebusios prieširdžių sienelės buvo ištempiamos, švirkščiant plastikiniu kateteriu į prieširdžių ir skilvelių ertmes 20 proc. 40°C temperatūros želatinos van- deninį tirpalą ir vėsinant 4°C FFT. Norint išryškinti nervines struktūras tarpprieširdinėje pertvaroje, penkių jaunų triušių pertvaros buvo atiden- giamos iš abiejų pusių, mikrochirurginėmis žirklėmis pašalinus abu prie- širdžius ir abu skilvelius. Norint išryškinti endokardo nervines struktūras šešiose širdyse, kiekvienas prieširdis buvo išverstas epikardu į vidų, o endokardu į išorę. Paruošti slėgiu išpūstos širdies preparatai buvo vieną valandą fiksuojami 4°C temperatūros 4 proc. formaldehido tirpale 0,01 M FFT (pH 7,4). Po fiksacijos širdys 12 valandų plaunamos 4°C FFT, pa- pildytu hialuronidaze 0,5 mg/100 ml (Sigma – Aldrich, JAV) ir detergentu Triton X-100 1 ml/100 ml (Carl Roth, Karlsruhe, Vokietija). Triušio širdies

24