Глава 7

ФАКТОРЫ СРЕДЫ И ИХ РОЛЬ

В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ МЕХАНОРЕЦЕПТОРОВ

Высокая специализация биологических структур часто сопровождается существованием весьма специфических условий, обеспечивающих оптимальность их работы (специфиче­ской внутренней среды).

Изучение свойств этой среды является совершенно необхо­димым условием для расшифровки механизмов работы соответ­ствующих биологических структур. Это положение в полной мере применимо и к различным сенсорным образованиям, в частности к механорецепторам, все более углубленное изучение деятель­ности которых постепенно привело исследователей к необходи­мости ясно представлять конкретные условия их функциониро­вания.

До начала 50-х годов таких работ было очень немного, и все они относились к изучению жидкостей лабиринта (Doesschate, 1914 — цит. по: Maggio, 1966; Rossi, 1914; Szasz, 1923, 1926; Kaieda, 1930; Aldred et al., 1940; Ledoux, 1941, 1950, и др.). Даль­нейшее бурное развитие нейрофизиологии сенсорных систем спо­собствовало расширению и углублению работ в этом направлении. Возросший интерес исследователей к данной области в значитель­ной мере был связан с работой Бекеши (Bekesy, 1952), в которой было открыто существование эндокохлеарного потенциала, и с ра­ботами Смита и др. (С. A. Smith et al., 1952, 1954), в которых был обнаружен необычный ионный состав эндолимфы у млекопитаю­щих. Значительное число данных о биохимическом составе жид­костей внутреннего уха (содержании общего белка, отдельных белковых и аминокислотных фракций, содержании различных ферментов, витаминов, углеводов и т. д.) было получено также при детальном изучении ряда патологических состояний: болезни Меньера, отосклероза, врожденного отсутствия слуха и др. (Waltner, Raymond, 1950; Antonioni et al., 1955, 1957; Rauch, Kostlin, 1958, 1962; Wullstein, Rauch, 1961; Maggio, 1966; Palva, Raunio, 1967, 1969, 1971; Bosher, 1970, 1972; Schuknecht, 1970;

Godlowski, 1972, и др.).

К настоящему времени в литературе накопилось большое число исследований, посвященных детальному изучению жидко­стей лабиринта различных животных, а также анализу условий функционирования волосковых механорецепторов акустико-ла­теральной системы. Описание этих работ дано в ряде обзоров (Bekesy, 1960; Плужников, 1964; Katsuki, 1965; Maggio, 1966; Wever, 1966; Кисляков и др., 1972; Молчанов, Радионова, 1972; Johnstone, Sellick, 1972а; Rauch, Rauch, 1974).

В последние годы внимание исследователей стали привлекать также и первичные механорецепторы. Благодаря усовершенство­ванию методов исследования сейчас стало возможным изучать состав и свойства жидкостей, окружающих также первичные механорецепторы, такие, например, как тельца Пачини. В ре­зультате этих работ становится очевидным, что и этот тип рецеп­торных приборов работает в среде, отличной от обычных жидко­стей тела. Сопоставление этих данных с результатами эксперимен­тов, проведенных на вторичных рецепторных структурах, позволило выдвинуть представление о путях специализации механорецепторных аппаратов (Ильинский, Красникова, 1972).

ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДЫ МЕХАНОРЕЦЕПТОРОВ ОРГАНОВ ЧУВСТВ У ПОЗВОНОЧНЫХ

Состав и физико-химические свойства жидкостей лабиринта

Существование жидкостей, заполняющих полости органов слуха и вестибулярного аппарата, было описано еще в XVIII столетии (Cotugno, 1775 — цит. по: Maggio, 1966) и тогда же высказаны первые предположения об их функциональ­ном назначении. Впоследствии эти жидкости получили название лабиринтных (Kobrak, 1949).

Наличие жидкостной камеры, содержимое которой омывает волосковые механорецепторы органов чувств, имеет место уже у беспозвоночных. Это хорошо видно на примере статоцистов головоногих моллюсков (Young, 1960; Винников и др., 1971). Некоторое пространство, заполненное жидким содержимым, мо­жет быть отмечено и около волосковых механорецепторов органа слуха высших беспозвоночных — полость сколопале (см. описание микроструктуры рецепторов в работе: Е. G. Gray, 1960). Микро­скопический объем полости сколопале не позволял до недавнего времени провести анализ свойств заполняющей ее жидкости. По новейшим данным (Kiippers, 1973), жидкость, окружающая волосковую рецепторную структуру у насекомых, отличается повышенным содержанием калия и пониженным содержанием хлора по сравнению с гемолимфой.

У позвоночных животных жидкостная система полостей лаби­ринта развита очень хорошо. Перепончатый лабиринт низших позвоночных генетически и функционально тесно связан с орга­нами боковой линии, образуя вместе с ними акустико-латеральную систему (см.: Шмальгаузен, 1947; Дислер, 1960; Dijkgraaf, 1963; Lowenstein, 1967b). Из каналов боковой линии в хоДе филогене­тического развития формируются 3 полукружных канала и про­исходит деление одной жидкостной камеры на 2 мешка: саккулюс и утрикулюс (подробнее см. обзор: Титова, 1968). Образование перепончатого лабиринта сопровождается заполнением его по­лостей двумя различными по своему составу, свойствам и назна­чению жидкостями — эндолимфой и перилимфой.

Распределение эндолимфы и перилимфы в пространствах вну­треннего уха млекопитающих осуществляется следующим обра­зом (рис. 17 и 104). Эндолимфа заполняет улитковый канал (вну­треннюю лестницу) улитки, перепончатые полукружные каналы, саккулюс, утрикулюс, утрикуло-саккулярный и эндолимфатиче­ские каналы, эндолимфатический мешок и соединительный про­ток. Перилимфа заполняет вестибулярную и барабанную лестницы улитки, а также пространство между перепончатым и костным лабиринтами вестибулярного аппарата. Эндолимфатическое про­странство является анатомически замкнутым, а перилимфатическое сообщается с подпаутинным пространством мозга.

Наряду с этими основными пространствами во внутреннем ухе описаны еще некоторые полости и каналы. Так, в кортиевом органе млекопитающих наружные и внутренние волосковые клетки раз­делены пространством Нуэля и туннелем Корти, заполненными жидкостью, получившей название кортилимфа (Engstrom, Wer- sall, 1953; Engstrom, 1960). Хотя данных об этой жидкости пока еще очень немного, можно полагать, что она близка по своему составу к перилимфе. Электронномикроскопическими исследо­ваниями (Engstrom, Wersall, 1953; Engstrom, 1960) было показано, что кортилимфа отделена от внутренней лестницы ретикулярной полоской и, следовательно, не имеет прямого контакта с эндо­лимфой. Напротив, между пространством, заполненным кортилим- фой, и барабанной лестницей имеются каналы (диаметром 3.5 мкм), в которых проходят терминали акустического нерва, идущие к волосковым клеткам органа Корти (Schuknecht, Seifi, 1963; Schuknecht, 1970). Гистохимические определения содержания в кортилимфе белка, ионов калия и натрия говорят о сходстве этой жидкости с перилимфой (Rauch, 1960; Койчев, 19696). На­конец, дифференциальное окрашивание пери- и эндолимфы по­казало наличие в кортилимфе осадка, характерного для пери­лимфы (Schuknecht, 1970). Перилимфа по своему составу сходна с обычной внеклеточной жидкостью (табл. 6—14), и тела волос­ковых рецепторных клеток, а также подходящие к ним нервные волокна функционируют в условиях, аналогичных условиям дру­гих клеточных образований организма, что хорошо согласуется

с современными представлениями об ионных механизмах их дея­тельности (Tasaki et al., 1954; Konishi, Kelsey, 1968a, 1968b).

Первые количественные характеристики жидкостей лабиринта были получены только в 1914 г. и касались величин вязкости перилимфы некоторых рыб (Doesschate, 1914 — цит. по: Maggio,

УК — улитковый канал; Утр. — утрикулюс; ЭМ — эндолимфатический мешок; Ам — ампула полукружных каналов; ПП — проток полукружного канала; ПК — полукруж­ный канал; ОС — общее соединение; Пр — преддверие; Ст — стремячко; Утр. К — утрикулярный канал; ТМ — тимпанальная мембрана; УлК — улитковый канальчик; СП — соединительный проток; БЛ — барабанная лестница; С — саккулюс; ВЛ — вести­булярная лестница; ЭК — эндолимфатический канал.

1966) и птиц (Rossi, 1914). Далее появились данные о показателе преломления света и осмотическом давлении жидкостей лаби­ринта собаки (Sza'sz, 1923, 1926), а спустя некоторое время были выяснены и другие физико-химические свойства перилимфы и эндолимфы ряда млекопитающих, которые сравнивались с ха­рактеристиками спинномозговой жидкости и сыворотки крови этих же животных (Aldred et al., 1940; Ledoux, 1941, 1950). В даль­нейшем внимание исследователей было уделено точному опре­делению таких свойств эндолимфы, как вязкость, температурный коэффициент вязкости, удельный вес и коэффициент расшире­ния (Money, 1966; Steer et al., 1967; Kate, Kuiper, 1970; Говар- довский, 1971, и др.).

Исследования, в которых было начато изучение химического состава лабиринтных жидкостей, выполнены на акулах (Kaieda, 1930). Сравнительно большое количество перилимфы и эндо­лимфы перепончатого лабиринта хрящевых рыб, а также доступ­ность его выделения определили выбор представителей этих рыб в качестве одного из основных объектов исследований. В упо­минаемой работе впервые отмечается существование разницы в ионном составе между перилимфой и эндолимфой. Первая же работа на млекопитающих также четко показала значительное различие в содержании ионов калия и натрия в этих жидкостях и окончательно утвердила представление о двух совершенно разных по составу жидкостных средах лабиринта (С. A. Smith et al., 1952, 1954). Далее последовал ряд работ, выполненных на представителях низших и высших позвоночных (Jensen, Vil- strup, 1954а, 1954b; Vilstrup, Jensen, 1954a, 1954b; Vilstrup et al., 1955; Citron et al., 1956; Citron, Exley, 1957; Rauch, Kostlin, 1958, 1962; Murray, Potts, 1961; Johnstone et al., 1963; Enger, 1964; Bosher, Warren, 1968, 1971; Mendelsohn, Konishi, 1969; Suga et al., 1970; Ильинский, Красникова, 1971; Johnstone, Sellick, 1972a, 1972b; Simon et al., 1973), в которых использовались все более совершенные микрометоды анализа ионного состава перилимфы и эндолимфы. Важным шагом вперед в исследованиях последних лет явился анализ жидкостей лабиринта у живых объектов.

Во всех этих работах был подтвержден основной вывод первых исследований о том, что перилимфа и эндолимфа резко отличаются друг от друга. Установлено, что перилимфа является обычной внеклеточной жидкостью, сходной по своему составу со спинно­мозговой жидкостью. Эндолимфа же резко отличается по своему составу от плазмы крови (и от спинномозговой жидкости) и более сходна с внутриклеточной жидкостью (см. табл. 6—14).

Ионный состав. Наибольшее количество сведений об ионном составе жидкостей лабиринта касается концентрации в них на­трия, калия и хлора. Следует отметить, что незначительное коли­чество перилимфы и эндолимфы во внутреннем ухе, особенно у высших позвоночных (объем проб 2—10 мкл), заставляло ис­следователей прибегать к применению микрометодов для анализа этих жидкостей. В частности, для определения концентраций ионов калия и натрия успешным оказалось использование методов ультр амикрон ламенной фотометрии (Johnstone et al., 1963; Bosher, Warren, 1968; Mendelsohn, Konishi, 1969; Simon et al., 1973).

Как видно из табл. 6—13, наиболее значительные различия между эндолимфой и перилимфой касаются содержания ионов натрия и калия. Содержание в этих жидко-

Таблица 6

Содержание калия (мэкв/л) в жидкостях лабиринта

21 Физиология механорецепторов

Таблица 6 (продолжение)

Примечание. Данные, отмеченные значком * в этой и последующих таблицах, получены на живых объектах.

Таблица?

Содержание калия (мэкв/л) в жидкостях лабиринта млекопитающих

Таблица 8

Содержание натрия (мэкв/л) в жидкостях лабиринта

и й о 2 Ч

Ч о й ф а

о И о

о ч о

а ю

3 ft

ф 3 &Н о Й

о о

ПЭ

а

Й

и й ю й >&

<

Литературный источник	Fange et al., 1972 Красникова, 1974 Fange et al., 1972 Там же Citron, Exley, 1957 Schreiner, 1966	Литературный источник	Товар довский, 1971 Там же Fange et al., 1972 Там же » » » » Citron, Exley, 1957 Rauch, Kostlin, 1962 Naumann, 1958 Там же
Плазма крови	05 cd cd * II II и сл oq сл co + cd +	Плазма крови	о + сл о to • • • * * I CO 05 СЛ , || || 1 COO OO СЛО^СЛ CO 00 СЛ QO сл td ’th td
Спинномозговая жидкость	6.6—6.8 3.90+0.20 * 5.4 2.8—4.4 3.0+0.2 * 3.2 *	Спинномозговая жидкость	CD СЛ Kf stf * uq со О сл . , CM СО CM CM о I . II II II +1^ 1 1 co о СЛ 00 LQ oo • . . . . CM СЛ CO T-<O
Перилимфа	о * CO СЛ CM co O’ 1 1 _ 1 +1 ^11 +n CO 0 ^е0 cd cd co	Перилимфа	* co о + 2 1 J 1 1 I +i^ 1 1 ( см о сл сл
Эндолимфа	- ■ ■' - - ■" - W S * & „ * s sf СЛ \o СЛ о oq сл + о + cd о 1 +1 II +1 1 и sif< co oq о ft! cd cd сл' cd 5 co о tr	Эндолимфа	CO л. СЛ см ю ю . сл с— сл о сл • • Ф Ф Io. TH О О | 1 | пи II +1 1 1 1 Ф ф т-ч СЛ Sf 05 о "л! о о о
Животные	Хрящевые рыбы Акула (Somniosus microcephalus) Скат (Raja clavata) Костистые рыбы Треска (Gadus morhua) Макрурус (Coryphaenoides rupestris) Млекопитающие Морская свинка (Cavia porcellus) Кролик (Oryctolagus cuniculus) Таблица 11 Содержание магния (мэкв/л) в жи	Животные	Головоногие моллюски Осьминог (Octopus sp.) Кальмар (Ommastrephes sloanei ра- cificus) Хрящевые рыбы Акула (Somniosus microcephalus) Химера (Chimaera monstrosa) Костистые рыбы Треска (Gadus morhua) Макрурус (Coryphaenoides rupestris) Млекопитающие Морская свинка (Cavia porcellus) Человек |

Таблица 10

Содержание кальция (мэкв/л) в жидкостях лабиринта

стях других ионов, таких как кальций, магний, хлор, также раз­лично, однако не столь значительно, как для ионов натрия и калия.

Сопоставление ионного состава лабиринтных жидкостей, спинномозговой жидкости и плазмы крови одного и того же жи­вотного указывает на сходство в ионном составе перилимфы, спинномозговой жидкости и плазмы крови. При сопоставлении состава лимфатических жидкостей лабиринта различных живот­ных видно, что по мере развития и совершенствования структуры и функции внутреннего уха (при незначительных изменениях в содержании ионов калия и натрия в перилимфе) наблюдаются значительные изменения в концентрации этих ионов в эндолимфе (табл. 6—9). Так, если у моллюсков (осьминогов) нет различий в ионном составе между пери- и эндолимфой, несмотря на суще­ствование двух раздельных жидкостных камер (Amoore et al., 1959), то уже у хрящевых рыб отмечается увеличение содержания калия в эндолимфе по сравнению с перилимфой в 2—36 раз. У костистых рыб, перилимфатическое пространство которых сообщается непосредственно с черепной полостью (и, следова­тельно, перилимфа является аналогом спинномозговой жидкости), концентрация калия в эндолимфе выше в 4—23 раза, чем в спин­номозговой жидкости; у амфибий (лягушки) — этот показатель в эндолимфе выше в 30 раз, у некоторых млекопитающих и че­ловека — в 7—41 раз. Наряду с повышением концентрации ионов калия в эндолимфе происхрдит постепенное снижение концентра­ции ионов натрия, которое обнаруживается уже в эндолимфе костистых рыб. У исследованных рыб этого класса содержание ионов натрия в эндолимфе в 1.2—1.5 раза меньше, чем в спинно­мозговой жидкости, у амфибий — в 5.6 раза меньше, чем в пе­рилимфе, а у млекопитающих — в 2.5—151.6 раза меньше. Причем, как видно из таблиц, имеются существенные различия в данных, полученных на живых и мертвых объектах, и несомненное пред­почтение следует отдать данным об ионном составе жидкостей лабиринта живых объектов. Необходимо отметить значительный разброс в полученных данных внутри одного и того же класса животных. Возможно, что источником расхождений служат как методические особенности анализа жидкостей лабиринта, так и существующие, вероятно, межвидовые различия. Особую труд­ность представляет собой точное определение концентрации ионов натрия в эндолимфе внутреннего уха млекопитающих, так как в связи с весьма небольшими размерами и структурной слож­ностью лабиринта этих животных трудно получить пробы эндо­лимфы, не загрязненные перилимфой. Наиболее низкая (0.9— 1.8 мэкв/л) концентрация этих ионов была определена в работах, проведенных на морских свинках и крысах (Johnstone et al., 1963; Bosher, Warren, 1968) с помощью ультрамикропллменной фотометрии. Недавно с помощью избирательных натриевых микро­электродов было подтверждено, что концентрация натрия в улит­ковой эндолимфе морской свинки менее 2 мэкв/л (Johnstone, Sellick, 1972а).

Определение столь низких концентраций ионов натрия в эн­долимфе млекопитающих позволило установить, что общее содер­жание ионов калия и натрия в жидкостях лабиринта приблизи­тельно одинаково. В настоящее время на основании достаточно аналитически точных исследований ионного состава пери- и эн­долимфы млекопитающих (Bosher, Warren, 1968; Mendelsohn, Ко- nishi, 1969; Silverstein, 1970; Johnstone, Sellick, 1972a) принято считать, что концентрация калия в эндолимфе улитки примерно в 22 раза выше, а концентрация натрия — в 152 раза ниже, чем в перилимфе и, следовательно, эндолимфа в этом отношении весьма подобна внутриклеточной жидкости.

Изучение ионного состава эндолимфы различных участков лабиринта млекопитающих показало, что между эндолимфой улитки и эндолимфой утрикулюса (данных о составе эндолимфы саккулюса весьма мало) имеется существенное различие (табл. 7 и 9), хотя ранее считали, что состав эндолимфы одинаков во всех отделах лабиринта (С. A. Smith et al., 1954, 1958). В ряде работ (Silverstein, 1966а, 1966b; Johnstone, Sellick, 1972а) обнаружено, что у кошек и морских свинок эндолимфа улитки по сравнению с эндолимфой утрикулюса характеризуется повышенной калиевой и пониженной натриевой концентрацией. Совершенно иным оказался ионный состав эндолимфы в эндолимфатическом мешке (Silverstein, 1966а, 1966b), где эндолимфа практически тожде­ственна перилимфе. Эти, пока немногочисленные, данные о раз­личном составе эндолимфы в зависимости от локализации ее в ла­биринте представляют значительный интерес при обсуждении вопросов происхождения, циркуляции и функционального назна­чения жидкостей лабиринта (см. стр. 339).

Определение концентрации других катионов показало отсут­ствие значительных различий между пери- и эндолимфой в со­держании ионов кальция (табл. 10) и пониженное содержание ионов магния в эндолимфе исследованных животных (табл. 11).

Содержание основйого аниона биологических жидкостей — иона хлора — в перилимфе всех исследованных животных, за исключением хрящевых рыб, отличается мало (табл. 12, 13). У акул и скатов эндолимфа в 1.2—1.9 раза богаче хлором, чем перилимфа. Полагают, что такое положение связано с необхо­димостью сбалансирования в эндолимфе сравнительно высокой общей концентрации катионов (Murray, Potts, 1961).

Следует отметить, что ионный состав жидкостей лабиринта одного и того же вида рыб (скатов Raja clavata), по данным раз­ных авторов (Murray, Potts, 1961; Enger, 1964; Ильинский, Крас­никова, 1971), характеризуется сходным содержанием ионов калия и значительными различиями в содержании ионов натрия и хлора. Как показали сравнительные исследования ионного состава жидкостей, омывающих различные механо- и электро-

Таблица 12 Содержание хлора (мэкв/л) в жидкостях лабиринта

Таблица 13

Содержание хлора (мэкв/л) в жидкостях лабиринта млекопитающих

рецепторы скатов, концентрация натрия и хлора в этих жидко­стях зависит от уровня солености морской воды в местах оби­тания (Ильинский, Красникова, 1971, 1973, 1974). Следовательно, обнаруженные различия в концентрациях ионов натрия и хлора определяются неодинаковой соленостью окружающей среды.

Итак, сравнительный анализ результатов определения ионного состава пери- и эндолимфы дает возможность заключить, что в гуморальной системе лабиринта имеются две различные по своему ионному составу жидкости, увеличение различий между кото­рыми происходит по мере филогенетического развития животных. Вопросы, касающиеся причин различного ионного состава жид­костей лабиринта, заслуживают специального рассмотрения и будут обсуждаться далее.

Особенности ионного состава лабиринтных жидкостей послу­жили основанием для исследования их различий по содержа­нию органических веществ. В частности, пред­ставлялось важным определение содержания белка, а также ве­ществ углеводной природы в пери-и эндолимфе. Весьма интересным было определение содержания кислых мукополисахаридов (кислых гликозаминогликанов) в связи с предполагаемым участием этих соединений в процессах трансформации механической энергии раздражения в электрическую (Dohlman, 1960; Christiansen, 1961, 1964). Имеются также отдельные сведения о ферментативном и аминокислотном составе лимфатических жидкостей лабиринта (см. обзор: Maggio, 1966).

Содержание белка. В настоящее время литература пока не располагает исчерпывающими данными о содержании и составе белка пери- и эндолимфы различных животных и человека. Срав­нительный анализ содержания общего белка в жидкостях лаби­ринта, спинномозговой жидкости и плазме крови свидетельствует о различном содержании в них белка (табл. 14). В перилимфе млекопитающих концентрация белка в 2—7 раз выше, чем в спин­номозговой жидкости, и в 10 раз меньше, чем в плазме крови. В данных о содержании белка в перилимфе человека имеется значительный разброс, который обусловливается, по всей вероят­ности, методическими погрешностями, связанными с загрязне­нием проб перилимфы кровью. Наиболее точной является, оче­видно, методика взятия проб без предварительного заморажива­ния, не вызывающая повреждения капилляров (Palva, Raunio, 1969). Сторонники этого мнения полагают, что в условиях наи­меньшего загрязнения перилимфы гемоглобином и белками плазмы концентрация белка в перилимфе близка к его концентрации в спинномозговой жидкости. Определение электрофоретической подвижности отдельных белков (Palva, Raunio, 1969) показало, что по крайней мере часть белков перилимфы происходит из спин­номозговой жидкости. Все это позволяет утверждать, что пери­лимфа более сходна по своему составу со спинномозговой жид­костью, нежели с плазмой крови. На такое сходство указывает

Таблица 14

Содержание общего белка в жидкостях лабиринта

Таблица 14 (продолжение)

Примечание. Значки ** — данные получены в методике замораживания, значки *** — данные получены в методике без замо­раживания.

также и то обстоятельство, что перилимфа содержит некоторые белковые фракции, аналогичные фракциям спинномозговой жид­кости (Palva, Raunio, 1971). Вообще происхождение белковых веществ перилимфы до сих пор не является точно определенным. Полагают, что существуют три возможных пути поступления белков в перилимфу: 1) из крови через капилляры перилимфати­ческого пространства, функционирующие как молекулярные сита, пропускающие только низкомолекулярные белки (Schreiner, 1966; Silverstein, 1971); 2) из пространства спинномозговой жидкости через водопровод улитки (Palva, 1970); 3) из нервно-тканевой жидкости через периневральные каналы акустического нерва (Palva, Raunio, 1967).

При различных заболеваниях внутреннего уха происходят существенные изменения в содержании и составе белка перилимфы (Schuknecht, 1970), однако детальное рассмотрение биохимических изменений при патологических состояниях внутреннего уха вы­ходит за рамки данного обзора (см. информацию по этому вопросу: Silverstein, Schuknecht, 1966; Palva, Raunio, 1967, 1969; Schu­knecht, 1970; Silverstein, 1971; Godlowski, 1972).

В эндолимфе исследованных животных (за исключением акул) содержание белка меньше, чем в перилимфе, спинномозговой жидкости и плазме крови. Так, эндолимфа цельноголовых и ко­стистых рыб содержит в 3—7 раз меньше белка, чем спинномозго­вая жидкость, эндолимфа млекопитающих —в 2—4 раза меньше, чем перилимфа. Характерно, что у разных представителей хря­щевых рыб наблюдается различное соотношение между содержа­нием белка в пери- и эндолимфе. Если в эндолимфе акул белка в 2—3 раза больше, чем в перилимфе (Fange et al., 1972), то в эн­долимфе скатов его вдвое меньше, чем в перилимфе (Ильинский, Красникова, 1971).

Наряду с концентрационными различиями между жидкостями лабиринта существуют различия и в составе содержащегося в них белка. Так, белок эндолимфы акул почти полностью состоит из глобулина, а белок перилимфы — на 72% из глобулина и на 21% из альбумина (Jensen, Vilstrup, 1954а; Vilstrup, Jensen, 1954b). У млекопитающих (морских свинок, кроликов), наоборот, в эндо­лимфе преобладает альбуминовая фракция и соотношение кон­центраций альбумин/глобулин в ней выше, чем в перилимфе (Miyake, 1960). В связи с тем, что по своему белковому составу эндолимфа лабиринта низших и высших позвоночных отличается от перилимфы и плазмы крови, полагают, что специфический белковый состав эндолимфы может способствовать поддержанию ее необычного ионного состава (Godlowski, 1972).

Следовательно, на основании представленных данных можно считать, что и по содержанию общего белка, и по его составу гу­моральные жидкости лабиринта также отличаются друг от друга, и эндолимфа в этом отношении обладает определенной специ­фичностью.

Содержание углеводов (гликозаминогликанов). Как правило, углеводные соединения этого типа присутствуют в тканях и жид­костях организма в комплексах с белками, в виде протеогликанов. Интерес к определению содержания этих соединений в жидкостях лабиринта обусловлен рядом их физико-химических особен­ностей. Так, благодаря своему полианионному характеру гли­козаминогликаны участвуют в процессах регуляции ионного равновесия.

Растворы этих соединений, обладая специфической структурной вязкостью, способны генерировать в ответ на смещение под дей­ствием некоторого давления так называемые потенциалы сме­щения (Jensen, Koeffoed, 1954; Jensen et al., 1954; Carlsen et al.- 1959; Christiansen et al., 1961; Vilstrup, Jensen, 1961). Основы, ваясь на результатах определения содержания гликозаминогли­канов в лимфатических жидкостях лабиринта некоторых живот­ных и используя факт возникновения потенциалов смещения в растворах этих соединений, авторы (Dohlman, 1960; Christian­sen, 1961, 1964) выдвинули гипотезу преобразования механиче­ской энергии в электрическую в рецепторных клетках органа слуха и вестибулярного аппарата с помощью гликозаминоглика­нов. Однако до настоящего времени эта гипотеза не получила широкого распространения.

Имеющиеся в литературе данные о содержании гликозамино­гликанов в жидкостях лабиринта различных животных показы­вают, что их количество весьма незначительно. Так, в эндолимфе акул содержится гиалуроновая кислота в концентрации 73мг/100мл пробы (Jensen, Vilstrup, 1953; Jensen, 1954), в эндолимфе скатов содержание смеси гликозаминогликанов составляет 0.30 + + 0.22% от веса исходной пробы (Ильинский, Красникова, 1973; Красникова, 1974) при практическом отсутствии тех же веществ в перилимфе. У костистых рыб (трески) гликозаминогликаны обнаружены в перилимфе и эндолимфе (Jensen, Vilstrup, 1960), а также показано возникновение в этих жидкостях потенциалов смещения. Присутствие гликозаминогликанов обнаружено с по­мощью ауторадиографии в эндолимфе птиц (голубей) (Dohlman et al., 1959; Dohlman, Ormerod, 1960; Esteban-Lasala, Esteban- Velasco, 1964). По некоторым данным (Citron, Exley, 1957), пери- и эндолимфа млекопитающих (морских свинок) содержит гиал­уроновую кислоту примерно в количестве 10—15 мг/100 мл пробы. Однако на основании имеющихся весьма ограниченных количе­ственных данных в настоящее время нельзя сделать определенный вывод о сходном или различном содержании гликозаминогликанов в пери- и эндолимфе различных животных. Для выяснения этих вопросов требуются дальнейшие исследования.

| В отношении ряда других важных химических компонен­тов, содержащихся в лимфатических жидкостях лабиринта, имеется также весьма ограниченное число данных. Они касаются некоторых ферментов, витаминов и аминокислот, но в настоящее время еще нельзя составить полного представления об указан­ных веществах (Maggio, 1966).

Различия в содержании химических веществ, существующие между пери- и эндолимфой, определяют, по-видимому, некоторые важные особенности этих жидкостей лабиринта, которые играют значительную роль в деятельности данного механорецепторного прибора.

Физико-химические свойства. Среди свойств жидкостей лаби­ринта значительное внимание уделяется вязкости, осмотическому давлению, напряжению кислорода и величине pH. Эти характери­стики лимфатических жидкостей лабиринта весьма существенны для оценки их роли в деятельности рецепторных структур вну­треннего уха. Так, определение вязкости эндолимфы позволило ряду авторов математически оценить механическую чувствитель­ность рецепторов статоцистов беспозвоночных и полукружных каналов позвоночных, воспринимающих угловые ускорения (Kate, Kuiper, 1970; Kate et al., 1970; Говардовский, 1971). В табл. 15 представлены значения абсолютной вязкости жидкостей лаби­ринта, полученные с помощью” различных методик и не всегда совпадающие. Для некоторых исследованных животных пока отсутствуют значения вязкости перилимфы, что затрудняет про­ведение соответствующего сравнения пери- и эндолимфы.

При рассмотрении данных оказывается, что между жидко­стями лабиринта имеются различия, которые, однако, у разных животных не однонаправленны. Так, если у хрящевых рыб (акул) вязкость эндолимфы в 1.7 раза больше, чем перилимфы, то у ко­стистых рыб (трески), наоборот, вязкость эндолимфы в 1.7 раза меньше, чем перилимфы. Эндолимфа птиц (голубей) в 1.5 — 1.7 раза более вязкая, чем перилимфа. Повышенной вязкостью характеризуется также и эндолимфа человека. Полагают, что вязкость лабиринтных жидкостей определяется до некоторой степени содержанием в них протеогликанов и разновидностью углеводов, входящих в эти комплексы (Maggio, 1966).

Несмотря на существенные различия между пери- и эндолим­фой в ионном и белковом составе, значения осмотического давле­ния в этих жидкостях практически одинаковы (табл. 16). Как по­казали недавние исследования (Bosher, Warren, 1971), осмотиче­ское давление эндолимфы и перилимфы у млекопитающих (крыс) равно осмотическому давлению сыворотки крови этих животных. На этом основании выдвигается предположение, что диффузион­ные процессы, лежащие в основе образования лабиринтных жид­костей, подобны, по всей вероятности, процессам, лежащим в основе образования всех интерстициальных и серозных жид­костей.

При некоторых патологических состояниях внутреннего уха наблюдаются резкие изменения в осмотическом давлении лаби­ринтных жидкостей (в частности, возникновение гиперосмотич- ности эндолимфы при болезни Меньера). Изучение таких измене-

Таблица 15

Абсолютная вязкость (спз) жидкостей лабиринта

Животные		Темпе­ратура измере­ния, t°	Эндолимфа	Перилимфа	Литературный источник
Головоногие моллюски
Осьминог (Octopus sp.)		20	1.14	—	Говардовский, . 1971
Кальмар (Ommastrephes sloanei pacificus)		20	1.18	—	Там же
Хрящевые рыбы
Акула (Acanthias vulga­ris)		20	2.00	1.20	Vilstrup et al., 1955
Костистые рыбы
Щука (Esox lucius)		23	1.20+0.08	—	Kate, Kuiper, 1970
		20	1.20	2.00	Jensen, Vilstrup, 1960
Треска (Gadus morhua)		0	1.279	—	Doesschate, 1914 — цит. no: Maggio, 1966
Пикша (Gadus aeglefinus)		0	1.220	—	Там же
Камбала (Pleuronectes platessa)		0	1.95	—	Kate, Kuiper, 1970
Птицы
Голубь (Columba livia) J		18—20 40	3.20 1.15	1.70 0.78	Rossi, 1914 Money, 1966
Млекопитающие
Морская свинка (Cavia porcellus)		20 20	1.00	0.90+0.11 1.15+0.09	Schmieder, Schind­ler, 1964 — цит. no: Kate, Kui­per, 1970 Там же
		20	—	1.12+0.07	» »
	Г	27	1.03—1.05	1.02-1.03	Rauch, 1964
Человек		37	—	1.97	Bekesy, 1960
		—	0.852	0.802	Steer et al., 1967

22 Физиология механорецепторов

337

Литературный источник	о - о о й "чН тн сс ф о £ Н г • 2 си > ^й 2 „ Ф - 4-S Сб Р-Г -чН г?Н И ^10 Й со ф «л Й Ф 2 О Й й й т-i 25 -он '■а "й 1-й /5 2 о г—< ф о 2 m < j и
тт Плазма крови	оо со 1 ~ 7 | | s . ^1 CD СМ О со
Спинномозго­вая жидкость	СО Ч 00 оо о г* С5 о +1 1 о о 1 + S о О ’’ГН
Перилимфа	00 СМ тгн О СО _1 О СО СО 2+1 1 S 8 5 ■ ио О • • со -О 00 тгн J О
Эндолимфа	о 5 . ?| СО 00 +1 | g О СО со со со 00 о T-ч -гН
Единицы измерения	ф ф В S О И ё^4^ 8 з О О Д £ S й 2 | 2 О Й и и ^И ф О 1 £ § з ' о | g g й Д & g £ S о g К Uh £ Ф Н S
Животные	Хрящевые рыбы Акула (Scoliodontus laticandus) Скат (Raja clavata) Млекопитающие Крыса [Rattus norvegicus (Wis- tar)] (35-дневные) Кошка (Felis dom.) Собака (Canis f.)

Осмотическое давление жидкостей лабиринта

ний представляет собой спе­циальный раздел клинико­патофизиологических иссле­дований (Arslan, 1969; God- lowski, 1972).

Литература располагает весьма ограниченным коли­чеством данных о концентра­ции ионов водорода (pH) в жидкостях лабиринта. Имеющиеся материалы полу­чены для пери- и эндолимфы хрящевых рыб и некоторых млекопитающих (табл. 17). Сравнительный анализ вели­чины pH жидкостей лаби­ринта свидетельствует об от­сутствии различий между эндо- и перилимфой акул и несколько заниженном значе­нии pH в эндолимфе кошек и морских свинок по сравнению с перилимфой этих живот­ных. У человека, наоборот, была отмечена более высокая величина pH в эндолимфе, чем в перилимфе и спинномозго­вой жидкости. Отсутствие достаточного числа сведений и их противоречивость не по­зволяют пока судить о значе­нии различий в содержании ионов водорода в жидкостях лабиринта.

Вопросы, касающиеся оп­ределения напряжения кис­лорода, следует обсудить позже, после рассмотрения проблемы происхождения и циркуляции пери- и эндо­лимфы.

Происхождение и цирку­ляция жидкостей лабиринта. В настоящее время на осно­вании гистоморфологических исследований (Corti, 1851; Shambaugh, 1908; Saxen, 1951; Borghesan, 1961, и

мн. др.) в качестве возможных источников эндолимфы рассматри­ваются участки секреторного эпителия сосудистой полоски, на­ружной спиральной связки, слуховых пятен и ампулярных гре­бешков. Особое внимание уделяется деятельности структур со­судистой полоски, которой приписывается ведущая роль в форми­ровании столь необычного ионного состава эндолимфы.

В отношении происхождения перилимфы существует ряд тео­рий. Можно выделить теории эндолабиринтного, экстралабиринт- ного и комбинированного происхождения перилимфы. Согласно эндолабиринтной теории, перилимфа образуется или из эндолимфы благодаря специфической проницаемости рейсснеровой мембраны (Aldred et al., 1940, и др.), или из крови за счет фильтрации из кровеносных сосудов лабиринта (см. обзор: Маерович, 1973). В соответствии с экстралабиринтной теорией (Retzius, 1884; Gisselsson, 1949; Schuknecht, Seifi, 1963), перилимфа образуется в результате поступления спинномозговой жидкости в перилим­фатическое пространство лабиринта через водопровод улитки, периневральные и периваскулярные пути. Наконец, согласно тео­рии комбинированного происхождения перилимфы, ее образова­ние осуществляется как из эндолимфы, так и из спинномозговой жидкости (Szasz, 1923, 1926). В зависимости от той или иной кон­цепции, циркуляция перилимфы рассматривается либо как имею­щая центростремительное направление из лабиринта через водо­провод улитки в подпаутинное пространство головного мозга, либо как имеющая центробежное направление движения спинно­мозговой жидкости к лабиринту. Изучение путей оттока пери­лимфы и областей ее резорбции является специальным вопросом (см. обзор: Маерович, 1973).

Циркуляция эндолимфы объясняется двумя теориями — тео­рией продольного тока и теорией радиального тока. Согласно тео­рии продольного тока, подтверждаемой целым рядом гистохими­ческих, ауторадиографических и биохимических исследований (Guild, 1927; Choo, Tabowitz, 1964, 1965; Ishii et al., 1966; Sil­verstein, 1966a, 1966b; Dohlman, 1967), движение эндолимфы, секретируемой сосудистой полоской, происходит вдоль улиткового канала в эндолимфатический мешок. В этом мешке, являющемся метаболически активным образованием, происходит абсорбция воды, ионов калия и белка, причем в наибольшей степени аб­сорбируются ионы калия и в наименьшей — белок. Хорошим до­казательством резорбтивной функции эндолимфатического мешка служат результаты анализа эндолимфы разных отделов лабиринта кошки (Silverstein, 1966а, 1966b), о которых уже упоминалось ранее. Эндолимфа мешка по своему ионному составу подобна пе­рилимфе в отличие от гиперкалиевой эндолимфы улитки и утри- кулюса. Именно это свидетельствует о происходящих в эндо­лимфатическом мешке процессах ионной абсорбции. Помимо эн­долимфатического мешка, являющегося, очевидно, главным ме­стом резорбции эндолимфы, такая функция приписывается также структурам латеральной стенки улитки (Choo, Tabowitz, 1964), наружной спиральной вырезки и спирального лимба (Altmann, Waltner, 1950; Saxen, 1951).

В отличие от теории продольного тока, согласно которой основ­ным источником происхождения эндолимфы улитки является сосу­дистая полоска, теория радиального тока эндолимфы улитки (Borg- hesan, 1957) основывается на предположении о двух источниках этой лабиринтной жидкости. Минеральный состав эндолимфы обеспечивается за счет деятельности структур сосудистой по­лоски, а белковый — за счет сосудов спиральной вырезки. Эндо­лимфа улитки доставляет питательные вещества к опорным клет­кам кортиева органа, которые в свою очередь снабжают питанием волосковые клетки. Катаболиты, выделяемые этими клетками в кортилимфу, резорбируются в области crista spiralis. Благодаря ауторадиографическим исследованиям (Dohlman, 1960; Dohlman, Ormerod, 1960; Esteban-Lasala, Esteban-Velasco, 1964), наличие радиального движения эндолимфы установлено также и в вести­булярном аппарате. Это движение происходит от секреторных участков (tegmentum vasculosum, crista ampularis, macula utri- culi, macula sacculi) к купулам и отолитовой мембране.

Как теория продольного, так и теория радиального тока эндо­лимфы дают лишь частичное объяснение происхождения и цир­куляции эндолимфы, рассматривая при этом эндолимфу без ее связи с перилимфой. Концепцией же, объединяющей эти две жидкости лабиринта в единую гуморальную систему, является гипотеза радиальной циркуляции обеих лабиринтных жидкостей (Naftalin, Harrison, 1958). Согласно этой гипотезе, эндолимфа образуется из перилимфы, поступающей в улитковый канал из лестницы преддверия через рейсснерову мембрану. Состав пери­лимфы изменяется за счет деятельности структур сосудистой по­лоски, активно секретирующих ионы калия и одновременно аб­сорбирующих ионы натрия. Концентрация калия в эндолимфе определяется как функция отношения объема эндолимфы к по­току плазмы через сосудистую полоску в единицу времени. Не­которые исследователи (Lawrence et al., 1961) приписывают значительную роль в поддержании гиперкалиевого состава эндо­лимфы структурам рейсснеровой мембраны. Однако микробио- химическое исследование Na⁺—К⁺-транспортной системы, свя­занной с АТФазной активностью сосудистой полоски и рейсснеро­вой мембраны внутреннего уха морской свинки, показало, что эта активность примерно в 11 раз выше в сосудистой полоске по срав­нению с рейсснеровой мембраной (Kuijpers, Bonting, 1969). Это свидетельствует об определяющей роли структур сосудистой полоски в процессах активного ионного транспорта. Рейсснерова мембрана, по всей вероятности, предохраняет выход ионов калия из улиткового канала в лестницу преддверия, участвуя лишь в относительно медленном обмене ионов калия на ионы на­трия.

Гипотеза радиальной циркуляции обеих жидкостей лабиринта, несмотря на существование еще ряда невыясненных вопросов, представляет собой значительный вклад в изучение гуморальной системы лабиринта, так как она объединяет эндо- и перилимфу в единую жидкостную систему, одной из важнейших функций ко­торой является, по-видимому, питание рецепторных образований внутреннего уха (Naftalin, Harrison, 1958; Плужников, 1964; Maggio, 1966). Предположение о трофической функции лимфати­ческих жидкостей лабиринта базируется в основном на отсутствии непосредственного кровоснабжения у рецепторов органа слуха и вестибулярного аппарата. Наглядным свидетельством роли эндо- и перилимфы в питании волосковых рецепторов служат исследо­вания кислородного снабжения этих рецепторов.

За поступление кислорода в перилимфу ответственными явля­ются, по-видимому, кровеносные сосуды лабиринта и спинномоз­говая жидкость, а за поступление кислорода в эндолимфу — струк­туры сосудистой полоски. Предположение о такой роли сосудистой полоски (Corti, 1851) основывается на структурных особенностях эпителия этой полоски, имеющего тесный контакт с капиллярами и сосудами артериального и венозного типа. Показателем интен­сивного клеточного дыхания эпителиальных клеток сосудистой полоски служит значительное скопление в них митохондрий (Spoendlin, 1960) и повышенная активность дыхательных фермен­тов (Mizukoshi et al., 1957; Винников, Титова, 1961; Koide et al., 1964) по сравнению с другими структурами внутреннего уха. Поступающий из сосудистой полоски в эндолимфу кислород ин­тенсивно потребляется рецепторными образованиями кортиева органа, что было наглядно продемонстрировано при измерении напряжения кислорода (рО₂) в различных участках улиткового канала в норме, а также при действии звуковой стимуляции и при асфиксии (Misrahy, De Jonge et al., 1958; Misrahy, Hildreth, Shinabarger, Cannon, 1958; Misrahy, Hildreth, Shinabarger, Clark, 1958). Измерения pO₂ в норме показали, что при напряжении кис­лорода в артериальной части капилляров, равном 95 мм рт. ст., рО₂ около сосудистой полоски составляет 30—70, а вблизи органа Корти — 16—25 мм рт. ст. Наличие такого кислородного гради­ента в улитковом канале связано, по мнению авторов, с высоким окислительным метаболизмом структур сосудистой полоски и энергичным потреблением кислорода эндолимфы структурами кор­тиева органа. О роли сосудистой полоски в деятельности органа слуха можно судить также на основании данных о параллельной дегенерации структур полоски и органа Корти у животных с врож­денным отсутствием слуха (например^ Griineberg et al., 1940).

Однако рядом исследователей (Deol, 1956; Kikuchi, Hilding, 1967) при разрушении сосудистой полоски не было обнаружено сопряженных изменений в клетках кортиева органа, что послу­жило основанием для предположения о существовании еще од­ного источника питания этих клеток помимо сосудистой полоски. В качестве такого источника рассматриваются спиральные сосуды, расположенные под базилярной мембраной органа Корти (Law­rence, 1966, 1971; Axelsson, 1968; Vosteen, 1970; Lawrence, Clapper, 1972). Расположение этих сосудов в относительной близости к волосковым клеткам, отсутствие таких сосудов у животных с врожденной глухотой (Andersson et al., 1968), дегенерация структур кортиева органа при нарушении кровотока в капил­лярах базилярной мембраны и спиральной костной пластинки (Lawrence, 1966), а также локализация в области этих сосу­дов высокой АТФазной активности (Nakai, Hilding, 1967) являются основанием для такого рассмотрения. Несмотря на от­носительно близкое расположение спиральных сосудов около ре­цепторных клеток, кровоснабжение их не является непосредствен­ным, так как между капиллярами и волосковыми клетками име­ется туннель Корти, заполненный кортилимфой.

Эксперименты по определению изменений в содержании кисло­рода в эндолимфе и кортилимфе улитки морских свинок с помощью кислородных микроэлектродов показали, что напряжение кисло­рода при асфиксии уменьшается быстрее в кортилимфе, чем в эндо­лимфе. Возобновление нормального дыхания приводило к восста­новлению нормального содержания кислорода также быстрее в кортилимфе по сравнению с эндолимфой (Lawrence, Nutall, 1972) ДКортилимфа, подобная по своему ионному составу пери­лимфе, отличается от последней, по-видимому, повышенным со­держанием кислорода (Lawrence, Nutall, 1972).

В настоящее время пока нельзя однозначно определить, явля­ется ли источником питания волосковых клеток сосудистая по­лоска или сосуды базилярной мембраны и спиральной костной пластинки. Вероятнее всего, что как сосудистая полоска, так и указанные сосуды через жидкостную систему лабиринта выпол­няют трофическую функцию, причем если основной функцией по­лоски является поддержание ионного состава эндолимфы, то ос­новной функцией сосудов базилярной мембраны и спиральной костной пластинки — снабжение кортилимфы кислородом.

Следует отметить, что в клетках кортиева органа наряду с вы­соким уровнем аэробного обмена осуществляется хорошо разви­тый анаэробный обмен (Винников, Титова, 1961). Об этом типе обмена в клетках кортиева органа свидетельствует способность волосковых механорецепторов генерировать микрофонные по­тенциалы в течение некоторого времени в условиях асфиксии. Энер­гетическим субстратом анаэробного обмена является, по всей ве­роятности, гликоген, обнаруженный в рецепторных клетках (Винников, Титова, 1957, 1961; Falbe-Hansen, Thomsen, 1963). Однако большая часть процессов метаболизма этих клеток осуще­ствляется за счет аэробного обмена, в поддержании которого значительная роль принадлежит жидкостной системе лабиринта. Итак, как показывают исследования кислородного снабжения ре­цепторов внутреннего уха, трофическая функция лимфатических жидкостей весьма велика.