A Tudományos Diákkörök Országos Konferenciáján (Szeged, 2004) különdíjat nyert kutatási munka
A Mindentudás Egyeteme Klubjában 2004. október 21-én elhangzott elõadás
A Magyar Haemorheológiai Társaság III. Magyar Mikrokeringés Kongresszusán (Balatonkenese, 2003) elhangzott elõadás
Az ér biomechanikai paramétereinek
megváltozása angiotenziII-hipertónia során és
azt követõen
Írta: Kocsis Adrienn (2004)
Fazekas Mihály Fõvárosi Gyakorló Gimnázium, Budapest
Mentor: dr. Nádasi György, egyetemi docens; dr. Monos Emil, egyetemi tanár; Semmelweis Egyetem, ÁOK, Klinikai Kísérleti Kutató- és Humán Élettani Intézet
Célkitûzések
A hipertónia hosszabb idejû fennállása során stabilizálódik, a szív- és érrendszer alkalmazkodik a megnövekedett vérnyomáshoz. Ennek következtében szûkül az erek lumene, falvastagodás következik be, hálózati eltérések és seprûszerû elváltozások alakulnak ki, valamint megváltoznak a biomechanikai paraméterek.
Kísérletsorozatunkban azt vizsgáltuk, hogy a hipertónia megszûntével a magas vérnyomás következtében megváltozott biomechanikai paraméterek visszaalakulnak-e, vagyis visszafejlõdnek-e ezek a hipertónia következtében jelentkezõ negatív változások, tehát van-e érfalregeneráció.
Az angiotenzinII és hatásai
Vizsgálatainkat angiotenzin II(ATll)-vel kezelt patkányokon végeztük. Az ATll a vese renin-angiotenzin-rendszerének mûködése során keletkezik. Akut vérnyomásesés illetve plazmatérfogat-csökkenés - melyet kiválthat pl. nagyobb mennyiségû vérveszteség, exszikkózis (hányás, hasmenés) - reninfelszabadulást eredményez. A reninszekréciót a vese juxtaglomeruláris apparátusának sejtjei végzik, ott, ahol a Henle-kacs kanyarulatos csatornába való átmeneténél a macula densának nevezett helyen érintkezik saját glomerulusának afferens arteriolájával. A renin az angiotenzinogénbõl (reninszubsztrát) - mely egy 432 aminosavból álló polipeptid -, egy peptidkötés megbontásával egy dekapeptidet állít elõ. Ez a dekapeptid az angotenzin I. Errõl az angiotenzin konvertálón enzim (ACE) egy két aminosavból álló dipeptidet hasít le. A visszamaradó nyolc aminosavból álló oktapeptid az ATll.
Az ATII-nek olyan hatásai vannak, mint az általános vazokonstrikció (erek szükülése), az aldoszteronszekréció (Na+-, és H2O-reabszorpció), szomjúságérzet- és NaCl-étvágy fokozódása (központi idegrendszerre kifejtett hatás), érfalsimaizomsejt-proliferáció (érfal vastagodása), érfal- és érhálózat-átrendezõdése, a NO katabolizmusának fokozódása (vazorelaxáció gátlása). Ezek a hatások mind emelik a vérnyomást, így ez a szervezet vérnyomás-szabályozásában fontos szerepet játszó anyag alkalmas arra, hogy nagy mennyiségben, hosszabb idõn keresztül adagolva (krónikus ATll-infúzióval) hipertóniát, azaz magasvérnyomás-betegséget alakítsunk ki vele.
Az ozmotikus pumpa
A krónikus ATII-infúzió biztosítására egy speciális ozmotikus pumpát (ALZET) ültettünk a háti bõrlebeny és az izomfascia közé, mely 160ng/perc/ttkg mennyiségben adagolta az ATll-t a kísérleti állatok (Wistar patkány) szervezetébe. A pumpa mûködésének lényege a következõ: Kívülrõl szemipermeáblis membrán burkolja, belül pedig ozmotikusan aktív anyag található. A féligáteresztõ hártyán keresztül intersticiális folyadék jut a pumpa belsõ terébe, mely megnöveli az ozmotikusan aktív anyag térfogatát. Ezáltal a pumpa ûrtere összeszûkül, a benne lévõ ATII pedig kipréselõdik a pumpából és az állat szervezetébe jut.
A kísérleti állatokat célszerûen négy csoportba különítettük el: 4 hetes ATll-infúziós kezelés; 4 hetes álmûtött (plasztik fecskendõvel transzplantált); 4 hetes ATll-infúziós kezelés, majd 4 hetes restitúció; 4 hetes álmûtött (plasztik fecskendõvel transzplantált), majd 4 hetes restitúció. A restitúciós idõszak elõtt a pumpákat eltávolítottuk. A megfelelõ csoportok eredményeit összehasonlítva vizsgálni tudtuk az általunk kialakított hipertónia és a restitúció hatásait, illetve a kor elõrehaladtával jelentkezõ változásokat.
A 4 illetve 8 hetes kezelés után in vivo méréseket végeztünk. Mértük az állatokban a jobb oldali arteria saphena in vivo átmérõjét illetve az itteni áramlást, a pulzatil vérnyomást a carotisban, valamint az áramlást az aorta ascendensben (szív-perctérfogat). Az áramlásméréshez Doppler-effektus alapján mûködõ áramlásmérõ fejet (Transonic) használtunk.
Ezután hemodinamikai méréseket végeztünk. Kipreparáltuk a bal oldali arteria saphenát, majd két kanül segítségével a képen látható szervfürdõbe helyeztük. A szervfürdõben 50 Hgmm-en normál Krebs-oldattal inkubáltuk az eret, majd 0-200-0 Hgmm-es nyomásciklusok során mikroarteriográfiás berendezéssel vizsgáltuk az egyes biomechanikai paramétereket noradrenalin, acetilkoloin és Ca2+-mentes oldatokban.
In vivo mérések eredményei
-
A korral valamelyest nõ a vérnyomás, de ez patkány esetében (az emberrel ellentétben) nem szignifikáns változás. Az ATll - a már korábban ismertetett hatásainak köszönhetõen - jelentõs vérnyomásemelkedést okoz.
-
A szervezet a magas vérnyomásnál is igyekszik az eredetei szív-perctérfogatot megtartani, ennek megfelelõen fokozódik a rezisztencia. A perctérfogat korral történõ változása a tömegnövekedés miatt nem szignifikáns változás.
-
A saphenában mért áramlás korral történõ jelentõs csökkenése valószínûleg az anatómiai átrendezõdésnek tudható be.
In vitro mérések eredményei
-
A szervfürdõbe helyezett érszakasz Ca2+-mentes oldatban mért belsõ sugara nem csak a hipertónia, hanem a kor hatására is csökken. A hipertónia elmúltával a kezelés következtében kialakult változás visszafejlõdik, és alig van különbség a megegyezõ korú kezelt és kezeletlen egyedek között.
-
Falvastagodás következik be mind a hipertónia hatására, mind a kor elõrehaladtával, azonban a hipertóniát kialakító pumpák eltávolítása után ez az elváltozás mérséklõdik, sõt, a kialakuló új falvastagság a fiatalabb egyedekre jellemzõ falvastagsággal fog megegyezni.
-
A falfeszültség mindkét hatásra csökken, azonban az érfal-regeneráció után itt is minimális különbségek maradnak fenn.
-
Hasonló eredményeket kaptunk a noradrenalinnal indukált aktív tónus illetve a spontán tónus vizsgálatánál mind a külsõ, mind a belsõ sugár esetén: mindkét hatásra csökken, azonban a restitúciós idõszak során mérséklõdik a korábbi hipertónia negatív hatása.
-
Az acetilkolinnal indukált dilatációból következtetni lehet az érrendszer egyik meghatározó jellemzõjére, az endotéliális funkció épségére. Ez egy igen fontos paraméter, hiszen ennek sérülése a legtöbb szív- és érrendszeri betegség velejárója. Ezen paraméter esetén is hasonló eredményeket kaptunk, mint az elõzõeknél, továbbá jelentkezett egy érdekes nyomásfüggés, amit még a spontán tónus mérésének esetén is tapasztaltunk. Ennek megfelelõen ezekben az esetekben a hipertónia, a kor elõrehaladtának és a restitóciónak a hatásai fõképp az élõ szervezetre jellemzõ nyomásértékeken (60-120 Hgmm) voltak kifejezettek.
Konklúzió
Megállapíthatjuk, hogy a hipertónia hatására érfalátépülés következik be, azonban csaknem valamennyi, a magas vérnyomás hatására bekövetkezõ, ún. remodeling mechanizmussal jelentkezõ negatív változás visszafejlõdik, mérséklõdik a restitúciós idõszak során, tehát érfal-regeneráció következik be. Ugyanakkor bizonyos idõ után már nem dönthetõ el egyértelmûen, hogy a restitúcó után mégis fennmaradó (eredeti értékekhez viszonyított) kisebb eltérések a korábban fennállt - majd az ozmotikus pumpák eltávolításával megszüntetett - hipertónia, vagy a kor elõrehaladtának hatásaként jelentkeztek-e.
