Взаємодія шкірних втрат води, газообміну та кровотоку у жаби, Буфо Вудхаусі
РЕЗЮМЕ
Жаби, які переживають умови зневоднення, виявляють складні фізіологічні та поведінкові реакції, деякі з яких можуть потенційно впливати на шкірний газообмін, важливий компонент загального газообміну. Ми виміряли вплив зневоднення на шкірний газообмін у пристосованій ксериком жабі Bufo woodhousei. Спочатку для стимулювання шкірного кровотоку використовували два фармакологічних засоби - фентоламін (α-блокатор) та ізопротеренол, β-стимулятор та потужний кардіоприскорювач - для визначення взаємозв’язку між шкірним кровотоком та втратою води. Обидва препарати збільшили частоту серцевих скорочень і артеріальний тиск, і спричинили візуально очевидне велике розширення судин шкіри. Для необроблених жаб у сухому повітряному потоці в середньому потрібно 10,1 ± 0,7 год для зневоднення до 80% маси тіла, тоді як тваринам, які отримували ізопротеренол та фентоламін, потрібно лише 7,2 ± 0,8 год та 7,4 ± 0,9 год відповідно. Регідратація, яка була швидшою, ніж дегідратація, була так само прискорена у жаб, що отримували фармакологічну обробку.
Вступ
Незважаючи на невизначену роль перфузії крові у регулюванні втрат води на шкірі земних земноводних, однаково добре оцінено, що шкірна перфузія у земноводних, особливо вентральної ділянки, знаходиться під вишуканим гормональним та нервовим контролем, і що кровотік шкіри у земних земноводних може показати величезні діапазони (наприклад, Burggren and Moali, 1984; West and Van Vliet, 1992; Malvin, 1993; Rea and Parsons, 2001; Viborg and Rosenkilde, 2004; Viborg and Hillyard, 2004). Такі зміни в перфузії шкіри, як передбачається, регулюють надходження води в навколишнє середовище через шкіру (особливо черевний ділянку), а не обмежують втрати води. Проте нещодавнє дослідження Viborg and Hillyard (2004) не показує зв'язку між шкірним потоком крові та поглинанням води у жаб буфонідів, а також ці дослідники не можуть виявити вплив на кровотік, що виробляється ангіотензином II (A II), на відміну від попередніх досліджень Парсонс та Шварц (1991), Парсонс та ін. (1993) та Slivkoff and Warburton (2001).
Дослідження черезшкірних потоків води у жаб додатково ускладнюється надзвичайно регіональними морфологічними та анатомічними характеристиками шкіри, причому основна частина поверхні шкіри на тильній і бічній поверхнях реагує зовсім інакше, ніж черевна `` пляма сидіння '' (див.Viborg and Hillyard, 2004). Більше того, поведінкові модифікації можуть зменшити `` функціональну '' поверхню шкіри, особливо черевної поверхні. Такі зміни, безумовно, є важливою частиною набору відповідей наземних земноводних, спрямованих на збереження води в тілі (див. Hillyard et al., 1998; Viborg and Rosenkilde, 2001).
На тлі складних, взаємопов’язаних та часом суперечливих висновків, мабуть, не дивно, що мало хто з досліджень одночасно досліджував як шкірний газообмін, так і шкірні втрати та поглинання води у земних жаб. Отже, ми використовували фармакологічні інструменти для дослідження взаємозв'язку між шкірним газообміном, втратою води в організмі, серцево-судинною діяльністю та шкірною перфузією в Bufo woodhousei, наземному анурані, який широко поширений по всій Північній Америці, включаючи посушливі умови пустелі Мохаве на південному заході. Сполучені Штати. Зокрема, ми перевіряємо гіпотезу, згідно з якою дегідратація викликає фізіологічні та/або поведінкові реакції, які порушують шкірний газообмін.
Матеріали і методи
Ропухи (Bufo woodhousei Girard 1854) були зібрані з мийки «Фламінго» в Лас-Вегасі, штат Невада, весною 1991 і 1992 рр. Середня маса тіла (± с. Д.) З 23 жаб, використаних у цьому дослідженні, становила 48,2 ± 20,85 г. Тварин поселяли при 25 ° C у великому скляному акваріумі з вільним доступом до води та піщаного субстрату. Всі експерименти проводили при 23-25 ° C.
Всі описані нижче вимірювання проводили на непорушених жабах, з якими ретельно обробляли, щоб запобігти вентиляції сечового міхура, що дозволило їм добровільно нести невизначений об’єм води сечового міхура відповідно до їх фізіологічного та поведінкового стану.
Потік крові і втрата води
Жаби знеболювали (0,5% MS 222 буферизували до рН 7,6; Sigma Co., Сент-Луїс, Міссурі, США), а потім хронічно імплантували катетер сідничної артерії, за допомогою якого можна було контролювати артеріальний тиск і вводити ліки після відновлення після операції та анестезії.
У перший день проводили дегідратацію в контрольних умовах для кожної жаби. Для імітації невеликого збільшення об’єму крові, спричиненого ін’єкціями препарату під час наступних дегідратаційних циклів, контрольний цикл проводили після ін’єкції 200 мкл об’єму фізіологічного розчину, введеного у вигляді підробки. Після 24-годинного періоду відновлення в умовах зволоження експеримент повторили на другу добу з використанням фармакологічних стимуляторів шкірного кровотоку. Кожній жабі давали внутрішньоартеріальну дозу фентоламіну (5 мг кг -1; Sigma), потужного α-адреноблокатора, що призводить до розширення судин, і весь експеримент повторювали, як для контрольного циклу. На третій день кожній жабі давали внутрішньоартеріальну дозу ізопротеренолу (2 мг кг -1; Sigma), потужного серцевого β-стимулятора, і весь експеримент повторювали втретє. Обидва препарати вводили в 200 мкл носія сольового розчину, який, як і контрольний розчин фізіологічного розчину, мав би незначний вплив на об'єм крові протягом експерименту.
Артеріальний тиск та частоту серцевих скорочень вимірювали через годину 1, 3 та 5 год після ін’єкції фізіологічного розчину, фентоламіну або ізопротеренолу. Попередні експерименти показали, що серцево-судинні ефекти обох препаратів діяли приблизно протягом 16-18 годин, після чого швидко спадали до повернення до контрольних значень протягом 24 годин після лікування.
Шкірне виведення діоксиду вуглецю та дифузна здатність чадного газу
Маска для обличчя для кожної жаби була побудована методом Glass та ін. (1978). Ропухи знеболювали (0,5% MS222) перед тим, як робити голову гіпсовим відбитком. Тваринам дозволялося відійти від наркозу протягом декількох днів, і протягом цього часу вони мали вільний доступ до води.
Визначення газів у крові
Окрему групу з шести жаб знеболювали, а сідничну артерію оклюзійно канюлювали трубкою PE 50, наповненою гепаринізованим сольовим розчином. Після 24-годинного періоду відновлення в умовах зволоження від кожної тварини відбирали по 300 мкл крові. Артеріальні PaO2 і PaCO2 вимірювали за допомогою газової клітини крові Камерона, оснащеної електродами CO2 і O2 (мікроелектроди; Бедфорд, штат Нью-Йорк, США), вхід яких відображався на радіометрі PHM 73 (Радіометр, Копенгаген, Данія). Електроди калібрували за допомогою прецизійних газових сумішей. Також був визначений гематокрит. Потім жаби зневоднювали до 75% маси тіла і повторювали вимірювання газів та гематокриту.
Аналіз даних
Дані серцево-судинного та газообмінного тестування перевіряли на ефекти лікування за допомогою ANOVA з подальшим парним t-тестом (кожна тварина служила своїм контролем). Обраний рівень значущості був P s. d .
Результати
Загальні наслідки зневоднення
Зневоднення до 75-80% контрольної маси тіла викликало високий рівень активності у Bufo woodhousei. Ці заходи тривали до тих пір, поки жаби не наблизилися до зневоднення до 80% від маси контролю тіла, після чого активність знизилася, і жаби зайняли позу, яка мінімізувала відкриту поверхню.