Застосування рівняння Віганда–Снайдера до термодинамічної інтерпретації високоеластичної деформації гладеньких м'язів шлунка

Abstract

Iз застосуванням рiвняння Вiганда–Снайдера здiйснено термодинамiчний аналiз високоеластичної деформацiї (Δl) кiльцевих гладеньких м’язiв антрального вiддiлу шлунка щурiв. Показано, що малi (Δl/l0 ≈ 20%) розтягування гладеньком’язових смужок шлунка щурiв (дiапазон температур 22–48 °С) не супроводжуються змiнами у впорядкованостi тензометричної системи (ΔS = 0). Такий самий феномен маємо i у випадку значних розтягувань (Δl/l0 ≈ 50%), але у бiльш вузькому дiапазонi температур: понад 30 °С i менше 40 °С. При великих розтягуваннях гладеньком’язових смужок шлунка (Δl/l0 ≈ 50%) як при вiдносно низьких (22–30 °С), так i при вiдносно високих (понад 37 °С) температурах мають мiсце iстотнi структурнi змiни в тензометричнiй системi. За цих умов спостерiгається iнверсiя знаку ентропiйних ефектiв: ΔS > 0 при T < 31 °С та ΔS < 0 при T > 37 °С. Обговорюється зв’язок мiж виявленими термодинамiчними ефектами i фiзiологiчними механiзмами регуляцiї функцiонування травного тракту.

Применение уравнения Виганда–Снайдера проведен термодинамический анализ высокоэластичной деформации кольцевых гладких мышц антрального отдела желудка крыс. Показано, что малые (Δl/l0 ≈ 20%) растягивания гладкомышечных полосок желудка крыс (диапазон температур 22–48 °С) не сопровождаются изменениями в упорядоченности тензометрической системы (ΔS = 0). Такой же феномен наблюдается и при значительных растягиваниях (Δl/l0 ≈ 50%), но в более узком диапазоне температур: выше 30 °С и ниже 40 °С. При больших растяжениях гладкомышечных полосок желудка (Δl/l0 ≈ 50%) как при относительно низких (22–30 °С), так и при относительно высоких (выше 37 °С) температурах имеют место существенные структурные изменения в тензометрической системе. В этих условиях наблюдается инверсия знака энтропийных эффектов: ΔS > 0 при T < 31 °С и ΔS < 0 при T > 37 °С. Обсуждается связь между выявленными термодинамическими эффектами и физиологическими механизмами регуляции функционирования пищеварительного тракта.

With using the Wiegand–Snyder equation, the thermodynamic analysis of a viscoelastic deformation of circular smooth muscle strips of rat’s stomach (antral part) is performed. It is shown that a small (Δl/l0 ≈ 20%) stretch of rat stomach smooth muscle strips (temperature range 22–48 °С) is not accompanied by changes in the ordering of the tensometric system (ΔS = 0). The same phenomenon is observed with a considerable stretching (Δl/l0 ≈ 50%), but in a narrower tempera- ture range: above 30 °C and below 40 °C. For large strains, gastric smooth muscle strips (Δl/l0 ≈ 50%) at relatively low (22–30 °C) and at relatively high (above 37 °C) temperatures undergo substantial structural changes in the ordering of the tensometric system. Under these conditions, there is the inversion of the sign of entropy effects: ΔS > 0 at temperatures below 31 °C and ΔS < 0 at temperatures above 37 °C. The relation between the identified thermodynamic effects and the physiological mechanisms of regulation of the functioning of the digestive tract is discussed.