Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Бомбезин-зависимая гипотермирующая система мозга

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Бомбезин-зависимая гипотермирующая система мозга"

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В. И. ЛЕНИНА

На правах рукописи

МАРЬЯНОВИЧ Александр Тимурович

БОМБЕЗИН-ЗАВИСИМАЯ ГИПОТЕРМИРУЮЩАЯ СИСТЕМА МОЗГА-

03.00.13 — физиология челаиека и животных

АВТОРЕФЕРАТ диссертации иа соискание ученой степени доктора биологических наук

ТАШКЕНТ - 1992

Работа выполнена в Военно-меДицннской о-рдеиа Ленина Краснознаменной академик имени С. М. Кирова.

»

Научны й к о н с у л ь т а и т: доктор медицинских наук профессор П. К. Климов.

О ф и ц и а л ь н ы с оппонент ы:

академик АН Республики Туркменистан доктор биологических наук профессор Ф. Ф. Султанов;

заслуженный деятель науки Республики Узбекистан

диктор медицинских наук профессор Г. Ф. Коротыш;

доктор медицинских наук профессор Л. X. Таланина.

Ведущее учреждение — Институт физиологии имени П. П. Павлова АН СССР. ' '

Зашита диссертации состоится 1992 года

/ ¡п

в ^ часаз па заседании специализированного совета Д 067.02.08 при Ташкентском государственном университете имени В. II. Ленина (700(195, Ташкент, ГСП, Вузгородок).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ташкентского государственного университета имени В. И, Ленина.

Автореферат разослан 3 О { 1992 года.

Ученый сскрста,рь специализированного сонета ■'доцент Л. С. Клемешева

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

■ в

Актуальность проблемы. Попытки исследователей добиться более глубокого понимания! механизмов гомеостатических реакций в згавом организме составляют одну йэ главных тенденций развития физиологических наук и создают основу , для разработки

принципиально новых методов направленного воздействия на них в

• »»

целях терапии п профилактики заболеваний.

Данная работа посвящена исследованию физиологических механизмов, обеспечивающих способность организма противостоять повышению температуры тела. Такие механизмы, которые мы будем называть здесь гипотермируючими .принимают участие в реакции организма на перегревание, вызванное различными причинами, В некоторых ситуациях сиияение температуры тела явно 'недостаточно, что оправдывает поиск методов искусственной активации гипотермирующих механизмов. Примером мояет служить неподдающееся купированию повышение температуры тела свыше 41-42 "С при тяжелых формах злокачественной гипертермии. Другое направление, в котором ощущается потребность в создании таких методов, -искусственная гипотермия, в том числе - обеспечение кардиохирур-гических операций.

Из всех гипотермирующих реакций наше внимание привлек наиболее эффективный механизм экстренного снижения температуры тела - увеличение теплоотдачи путем перераспределения части кровотока из сосудов внутренних органов в сосуды периферических тканей.

Представления о роли этой реакции в терморегуляции сформировались к середине 1970-х годов. Известно, что такое перераспределение крови осуществляется в результате реципрокного измене-

- г -

ния тонуса симпатических нейронов различных отделов опинного мозга [СаЬапас М., 1975]. Однако, конкретный механизм, вызывающий эти изменения, оставался нераскрытым. Формированию представлений о нем препятствовало отсутствие данных о веществе - вндо-генном активаторе такого механизма.

Среди известных в настоящее время веществ наиболее сильным гипотермируйщим действием обладает нейропептид бомбеоин , выделенный первоначально на кожи амфибий в позднее обнаруженный в центральной нервной системе и других органах млекопитающих и человека. Введение в желудочки мозга крысы нескольких нанограм-мов этого вещества вызывает резкое снижение температуры тела.

Сила и скорость гипотермнческого аффекта бомбрзина позволяли считать его наиболее вероятным кандидатом на роль специфи-' ческого активатора гипотермирующией системы мозга. В связи с этим мы высказали предположение о существовании в мозге млекопитающих бомбезин-оависвмой гнпотер-мирующей системы, специальной, обеспечивающей экстренное снижение температуры тела системы нейронов, обязательным участником которой являются эндогенные .бомбезиноподобные пептиды, высвобождаемые в ответ на значительное повышение температуры тела.

Перечисленные предпосылки определили цель данного исследования.: установить природу механизмов мозга, обеспечивающих перераспределение части кровотока в поверхностное сосудистое русло в целях увеличения теплоотдачи.

в соответствии с этим основные задачи исследования . формулировались следующим образом:

1. Рассмотреть основные механизмы теплоотдачи и влияние на ах регуляцию эндогенных веществ мозга. Изучить бомбезиноподобные иептвды в качестве возможных специфических активаторов названных механизмов.

2. Рассмотреть основные механизмы теплопродукции и влияние на их регуляцию эндогенных веществ мозга. Изучить бомбезиноподобные пептиды в качестве возможных специфических активаторов

• к»

механизмов снижения теплопродукции.

3. определить основные компоненты бомбеэин-зависимой гипо-термирующей системы мозга и характер их взаимодействия.

4. Оценить степень химической специфичности бомбезнн-за- • висимой гипотермирутааей системы мозга.

5. Установить, участвуют ли бомбезиноподобные' пептида, находящиеся вне мозга, в функционировании бомбеэин-зависимой гило-термйрующей системы.

1 ,

Научная новизна работы состоит в том, что в ней раскрыт, в дополнение к существующим, еще один нервный механизм, регулирующий распределение крови в организме млекопитающих и поддерживающий постоянство температуры тела посредством перераспределения части кровотока из сосудов внутренних органов в : сосуды периферических частей тела и увеличения теплоотдачи. Установлено, что обязательными участника такого механизма явля-Ьтся эндогенные бомбезиноподобные пептиды мозга. На основании этого сформулировано положение о бомбеэин-зависимой гилотермиру-вщей системе мозга. Выяснено, что кроме влияния на распределение кровотока, названная система воздействует на температуру тела, ограничивая прирост теплопродукции. Показано, что бомбеэин-зависимая гипотерыирующая система мозга не регулирует сократитель-

ный термогенез и теплоотдачу испарением с верхних дыхательных путей. Выявлено, что вызываемое боыбеэин-зависимой гипотермирую-' цей системой мозга усиление парасимпатических влияний на сердце и приводящее к выраженной брадикардаи, не оказывает существенного влияния на процессы терморегуляции. Доказано, что названная система обладает высокой степенью химической специфичности, что обязательными участниками ее не являются другие пептиды мозга или. боыбезиноподобные пептиды вне его.

Практическая значимость работы опреде-ляется тем, что в ней показан конкретный способ активации бомбе-зин-зависимой гипотермирующей системы мозга с помощью ведения в цереброспинальную жидкость синтетических бомбезиноподобных пептидов, что позволяет разработать новые методы направленного воздействия на распределение крови, артериальное давление и тепловой баланс организма человека.

Апробация работы. Основные результаты исследования доложены на Всесоюзных конференциях . и симпозиумах "Система мозговых и внемозговых пептидов", (Ленинград, 1984) "Важнейшие теоретические и практические проблемы терморегуляци (Минск, 1986), "Физиология пептидов" (Ленинград, 1988), "виэио логическое и клиническое значение рагуляторньос пептидов" (Нихни Новгород, 1990 - два доклада), а такт на заседаниях Ленинг радского общества физиологов, биохимиков и фармакологов (1986 1991),

Публикации. Всего по тема диссертации опубликовав 30 работ: статей и тезисов докладов.

Структура н объем диссертации Диссертация изложена на 301 странице машинописного текст«

- ь ~

состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, трех глав, содержащих изложение в обсуждение собственных экспериментальных данных, заключении, выводов и списка литературы, включающего 365 источников (60 на русском и 305 на иностранных языках), диссертация иллюстрирована 11Б рисунками, содержит 18 таблиц и приложения.

На защиту выносятся следующие положения

1, В мозге млекопитающих существует бомбезив-зависимая га-потермирухздая система, при повышении температуры тела перераспределяющая часть кровотока в периферическое сосудистое русло, что приводит к увеличению теплоотдачи и обеспечивает снижение температуры тела. Названная система ограничивает несократительный термогенез, что также способствует снижению температуры тела.

2. Специфическими активаторами данной системы являются ней-ропептиды мозга, аналогичные по структуре бомбезину или гаст-рин-рилиэинг пептиду.

.. 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальные животные. В работе представлены данные, полученные на 420 кроликах-самцах породы шиншилла массой 1.8-2.6 кг и на 40 белых крысах-самцах массой 210-240 г. В период подготовки к опытам (не менее чем В течение 7 сут) кролика содержались в индивидуальных клетках, крысы - по десять в клетке при температуре воздуха +2Я - +22 "С. Пищу давали ad libitum.

Хирургические операции. За 7-8 сут до опыта под местной анестезией у кроликов удаляли мягкие ткани те-

;г* ■

ценной области, обнажая сагиттальный И венечный швы - ориентиры для последующего внутрижелудочкового введения препаратов. ' для исследования роли симпатической регуляции в гипотерми-ческом действии бомбезиноподобных пептидов у корня ушной раковины кроликов с латерально-задней стороны В проекции большой ушной вены выделяли сосудисто-нервный пучок. Нерв пересекала, вызывая деафферентацша и деснмпатизацип ушной раковины. От мягких тканей освобождали артерию и вену и в периартериаяьной клетчатке выделяли ветви нервов, идущие к стенке артерии, что обеспечивало более полную десимпатизацию области. Диаметр вен ущной раковины регистрировали по методике, описанной ниже. Опыты производили при температуре воздуха 420 - +22 'С.

У части кроликов за 14 сут до опытов под1местной анестезией после перевязки сосудистых пучков обеих ушных раковин производили полное их удаление. К моменту опытов признаки воспаления } , отсутствовали, поведение животных не отличалось от обычного.

Яе&ропептиды для внутрижелудочкового введения разводили в 100 мкл 0.9 X раствора НаС1 и вводили микрошприцем с помощью специально изготовленных игл (удостоверение на рационализаторское предложение ЗДедд им. С.Н.Кирова N 1379 от 18,04.83) в боковой релудочек мозга кролика <АР=+1; 1=4.0; Ь»5.0) [6zentagotha^ ОГ., 1957] в дозах от 1 нг до 440 мкг. В контрольных исследованиях тем же способом вводили равный обьем чистого 0.9 X раствора N»01. Внутрижелудочковый способ введения был избран в связи о тем, что соглаоно А.Л.РИ:1;тап еЬ а1. (1980), такие инъекции бомбезина дают максимальный гнпотермическай эффект. Контроль точности инъекций, про-иэвдеденный с помощью рентгеиоконтрастного вещества Муо<111 (фир-

- т -

на alaxo, Великобритания), показал, что вводимый пептид попадает в цереброспинальную жидкость и распространяется по системе желудочков. Все эксперименты произведены на ненаркотизированных животных .

Все исследованные нами нейропептиды (табл.1), за исключением препарата N 2, синтезированы и предоставлены сотрудниками кафедры химии природных соединений Ленинградского государственного^ университета: бомбеэин (препарат м 1) и 34 его фрагмента и их аналога (препараты N 3-36) - доктором химических наук профессором И.Л.Курановой, кандидатами химических наук С.И.Чуркиной, В.Л.Людмировой, Е.Б.Филоновой и Н.Г.Ковалевой; нейротензин , субстанция Р и лейцин-энкефалин (препараты N 37-39) - кандидатами химических наук В.Н.Калихевичем и З.А.Ардемасовой, которым выражаем нашу искреннюю благодарность .

В качестве растворителя использовали стерильный 0.9 X раствор NaCl.

Предварительные исследования показали, что соединение, использованное нами в качестве основного представителя бомбези-ноподобных пептидов (препарат N .6), обладает высокой физиологической активностью, равной активности бомбезина фирмы serva (ФРГ). Минимальная эффективная доза составила 10 нг (рис.1).

Ректальную температуру регистрировали на глубине ю см у кроликов с помощью электрических термометров фирмы Nihon Kohden (Япония) или ТПЭМ-1, датчики которого были специально приспособлены для этой цели (удостоверение на рационализаторское предложение ВМедА им.С.М.Кирова N 1380 от 18.04.83).

5

Таблица 1

Структура нааропептидов, использованных в исследованиях

N tTnipgtm» с т р у к т у р- a

1 2 . 3

1 Bombeвi» (ЯГУ) Gil» Gin Arg beu Gl y Abu Gin T/p Aie VäI BÎk'^u Mel MH2

г ВошЪем1п (Servit) _ . _ _ _ . _ . _ _ - _ - _ -

3 Trp-Val-nie H - Ш» Ш i

4 ЬоаЪевin(1-S) - . - - . - - '

5 Вч«Ьеа1о(6-10) ' * " -------- - ; ' .

б Bo«besin( 6-1-4 )

7 ШС-ВоаЬев1и(е-14) - " вое - -- -- -- -- --.

8 Bo*be«in(6-14)OH _ _ _ - _ _ - - - он

9 Bombesin(7-14) It " . ~ _

10 BOC-BoebeaIn(7-14) - - вое - - ' - - - - - , - -

11 .Ac—ВаиЬев1п(7-14}- АС - - - - - ------:

12 ÍB'-Lye-S] В*-Ьув - - - ' - - - - -

bombe»lu(6-14) *

13 Alyfceain

i

«3

II

ri tf

i I I

I

I III I i I I I I

I I I I ill I I I

llllllli.it

jg * 'rf * « if

i f f i 3 3 3 3 3 3

6 6 o i a

i i • i i ( ( I I I I

I i i t i I

Si (V

' t, «, I

w

III I I I

x

H

1 i i

* Sf 3

*

t i 1

.u

rf I

§

3 M

s s s a > >

o

I. 3

3

J

a i i

i

3

a j

g> j

ft A

i a

fH <

/

a

>>

i-i o

0 l< CU

t> ttt

3 3

«s, 2

a

u a,

• N I

m

« (3

a

tH* f ~t f t-< r-t rd

( ■ft ai ** » ■ t* 2 i »; IL'^H'- I I —rH— a

St «fi I HHH IrtHH I dd

a; «s e.a «. < i a r «< t a i

Ji i<o «to i <a - <0 (.to *to •

- M-i-—«-¿i t- w a we»

¿t t- c&a i s a i,i i f an

| did tf -i - -f 3 i.d'.-f-d I ' ~ 7 ' - ; xe- » S tfi-- * S » 1) «1 1)J } i i>

I

V A

I

I) J EF 0 J-

i ei o itv i'„ ■

jj a 7 a, v - J

JuJrJ 3 JwidiuJH

II « 8U I < I----

9>

:6o*JOOO>Oi

'fljMjflJwJi

0 . I J3>->

I

■ 3 V

~ J -

rd P> I 1-t to 1 — 9)

a js

•H O. JJ I HQ J3 v_

a u

o o j

i

•-I < rt I t

— O to

h t" 3 I I

to »> a ——i a aoj

•H • 8

a to o » i J J o« a

3Did >-> I

en ©'

W N1

cV

CO d

v>

C4

ID CM

tM

to

N

<n

CM

окончание табл.1

1 2 3

30 31 вос[рго-б,а1>-7,р-А1»-11]ЬошЬе8Хп(6-14 Суе1оЬошЬеахп(5-14) ВОС Рго Сус1о (- С1у - Р-А1 а — ---)

32 Сус1оЬошЬе»1и(6-14) Сус1о (- - - - - - ---)

33 34 35 Сус1о[£ -А1»-6] ЪотЬе»1п(6-14) Су«1о[61у-6] ЪошЪев1п(6-14} Lii.ori.ii Сус1о (-Сус1о(С1у - - - - - РПе - ---)

36 Неигоше<11п В - Ьеи - - Т1и- - РЬе - --'

37 Иеиго1еш>1п - Ьви Туг (Ни Ала Ьу» Рго Агй Агй Рго Туг Не -

38 БиЬкЬапие Р Агй Рго Ьув Рго С1п 01и РЬе РЬе С1у -

39 IЬеи-5]епкерЬа! Туг в1у - РЬе -

Примечания.- Аминокислоты, те хе, что и а молекуле бомбезина, обозначены черточкой. - два остатка жирорастворимое (пальмитиновой) кислоты -СН2-(СВ2)14-С00Н. 'Все сокращения и обозначения приводятся согласно рекомендациям ШРас-ШВ (1972).

-t>

J>.

ккшьми ттвттт,гш Í.0.0+

<«г$ «вг| 100вгЦ, 11Ш | «шг|

Ряс.1. Влияние последовательных внутрижеяудочковых инъекций возрастающих Д». (1 нг- ю мкг) бомбезина производства- фирмы. Serva' (препарат N 2) в бомбезина ( 6-14), синтезированного в ЯГУ ^препарат N 6), на ректальную температуру у кроликов . опыты производили при температуре ввоздуха >10 "С. моменты инъекций показаны стрелками-. Представлены средние + ошибки средних; а - число животных.

Температуру кожи измеряла о помощью игольчатых датчиков електрического термометра Nihon Kohden в центральной веке уха кролика ка расстоянии -5 см от верхнего края ушной раковины или под кожу ь области опины, пястья и плюсны.

Диаметр со о удов ушной раковины кролика измеряли с помощью микроскопа "Виолам" и морфометрической сетки.

Для макрофотосъемки периферических сосудов ушные раковины кроликов фиксировали к специальной раме за края лигатурами (без натяжения). Съемку производили с 5-кратным увеличением фотоаппаратом "Зенит ЕС" (объектив Industar 61 L/Z 2.8/50 с фокусным расстоянием 50 мм).

Потребление кислорода определяли газоанализатором Spirolyt-2 (ГДР). Интенсивное холодовов воэдейотвис •осуществляли путем частичного погружения кролика в воду с температурой 1 'с.

Частоту дыхания регистрировали по пневмограм-ме, записанной с помощью термистора, фиксированного у ноздре! кролика и соединенного с монитором ыс-191 (Югославия) и черниль ным самописцем Н-327-5.'

Двигательную активность животных оце кивали по шкале: неподвижен - О, шевелится - 1, совершает повто ряющиеся движения - 2.

Сократительный термогенеэ оценива ли по изменению суммарной электрической активности мышц спин электромиографои фирмы Medicor (Венгрия) и специально оконструи Рованным интегратором (удостоверение на рационализаторское прея пожени» ВМедА им.С.М.Кирова N 2065/Э от 11.03.85). Интенсивно

холодовое воздействие осуществляли путей смачивания меха животного водой и обдува его мощньм потоком воздуха (290 л/мин).

Частоту сердечных сокращений определяли по электрокардиограмме.

Артериальное давление регистрировали с помощь» ртутного манометра в общей сонной артерии кролика.

Диаметр зрачка определял?! специально сконстру-ироваиным пупиллометроы (удостоверение на рационализаторское Предложение ВМедА им.С.М.Кирова N 2746/3 от 04.06.87). при освещенности объекта от 30 до 60 як.

Условный рефлеко избегания наказания выраба- ' тывали у крыс в "У-образном лабиринте, оценку консолидации следа в долговременной памяти производили через 24 ч после обучения.

Количественную оценку г и п о т е р м и ч е-ского действия бомбезиноподобных пептидов производили, помещая кроликов в климатическую камеру для лабораторных животных Кеи1;гоп 0.25 V (ГДР), в которой автоматически поддерживались заданные параметры среды. Оля сравнения скорости снижения температуры тела под действием бомбезиноподобных пептидов с

\

предельной скоростью охлаждения тела в аналогичные климатические условия были помещены трупы кроликов.

Кроликов фиксировала в станках собственной конструкции, обеспечивавших поддержание ими обычной позы и не препятствовавших движениям животные (удостоверения на рационализаторские предложения ВМедА ям,С.М.Кирова N 3233/3 и 3235/3 от 10.01,89).

Опыты производили при температуре воздуха от +10'до +36 "С.

Для адаптации к холоду животных' в тече-

ние трех дней кроликов ежедневна по Б раз на 16 мжн помещали в камеру с температурой -20 'С.

Для внутривенного" введения пептидов иопольао-вали краевую вену ухе .кроликов. Ннтранаеально препараты вводили пипеткой иа глубину 10 мм или о помощью турунды, помещенной в носовые ходы кролика. Применяли также введение пептидов в конъювитивальный мешок кроликов.

в целях фармакологического анализа аффектов использовали внутривенные инъекции алъфц-адреноСлокато-ра тропафена, бета-адренослокатора анаприлвна и М-холинолитика атропина сульфата.

Для связывания эндогенных бомбеэинолодобных пептидоь мозга и нарушения функций бомбввнн-зевискмой гипотермнрующей системы 'применяли антисыворотки к боибевнну!8-14) в ней-ротензину, созданные оотрудняками Института физиологии им. И.П.Павлова АН ссср кандидатом биологических наук К.Б.Кочер-гинским и В.к.Казаковым) которым выэажаем нашу искреннюю благодарность. Предварительная оценка показала достаточную для целее нашего исследования активность специфической антисыворотки. Исследование действия на терморегуляцию антисывороток производи' ли с помощью специально сконструированной камеры для термофизиологических исследований (удостоверение на рационализаторское предложение ВМедА им,С.М.Кирова и 3234/3 от 10.01.68).

Статистическуцобработку данных производили по методам стыэдента для парных и непарных выборок.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Вомбвийн-эависимые механизмы регуляции теплоотдачи

Совокупность данных, приведенных в обзоре литературы, позволяла предполагать, что перераспределение части кровотока из сосудов внутренних органов а оосуды периферических частей тела регулируется Соибезкн-эавноймыми механизмами мозга. Проверке , данной гипотезы посвящен настоящий раздел. С втой цель» мы яоследоводя, какой влияние названные механизмы оказывают на кровоток в периферических тканях (просвет поверхностно расположенных сосудов и величину системного кровяного давления) и на теплоотдачу испарением с поверхности дыхательных путей. Для выявления виеМозговых звеньев бомбазин-зависимых механизмов регуляции теплоотдачи мы применили хирургическую денервацию поверхностных

сосудов и фармакологическую блокаду альфа-адренорецепторов сооу-

»

дйстоя стенка. Роль мозговых бомбезин-зависимых механизмов в терморегуляций Исследовали путем: (а) связывания эндогенных бом-безичоподобных Пептидов Мозга внутрижелудочковым введением .спе-

с

цифической антиеыворотки к этим пептидам и (б) активации названных механизмов интенсивным тепловым воздействием на организм.

Внутрижелудочковое введение бомбезина (препарат N 1) или его активного фрагмента (препарат N б) вызвало у кроликов снижение ректальной температуры на 1.8210.23 'С (р<0.001) и на 1.95*0.24 *С (р<0.001) соответственно (табл.2). Максимум эффекта наблюдался на 40-60-й мин после инъекций, после чего происходило постепенное повышение ректальной температуры до исходного уровня. Скорость, с которой температура тела отвечает на активацию бомбезин-зависимых механизмов мозге, указывает на участие в ре-

■гзак. М

акции мобильного механизма терморегуляции - теплоотдачи. Скорость снижения температуры тела после активации бомбеаин-вавцси-' мых механизмов моага (до 2.8 'С/ч) сопоставима о результатами полного разрушения всей системы терморегуляции (скорость охлаждения трупов животных/составила 2.96±0.12 'с/ч), это позволяет полагать, что названные механизмы играют важную роль в поддержании температуры тела.

Если кролики не подвергались воздействию воздушной струи, то при той же температуре воздуха (+10 'С) внутрджелудочковов введение 100 мкг бомбезина(6-14) вызывало меньшее снижение ректальной температуры, что прямо указывает на участие процессов теплоотдачи в ответе организма на активацию бомбезин-зависимых механизмов мозга.

По рис.1 видно, что минимальная доза препарата N 6, снижающая температуру тела, равна 10 нг. В этом случае вводимое количество пептида (9.5 пмодь), оопоотавимо с концентрацией бомбеви-ноподобных пептидов в спииио-мозговой жидкости (Oerner H.H., Yamada Т., 1982], Таким образом, изученные нами эффекты были вызваны физиологическими дозами пептидов. Увеличение дозы бомбезина в 10 - 10 0Q0 раз не приводило к качественным изменениям эффектов, описанный для других нейропептидов А -образный аффект, то есть ослабление действия при повышении дозы вводимого вещества свыше определенного предела [van Reizen Н. et al., 1977], в наших опытах не отмечен. Бомбезин(6-14) (препарат N 6), введенный в желудочек мозга кролика, вызывал повышение температуры ушных раковин на 8.75 "С (р<0.05). Повышенный уровень сохранялся в течение 30-35 мин. В контрольных исследованиях (введение 0,9 % раствора NaCl) статистически значимого

изменения названного параметра не происходило (р>0.1). Поскольку температура кожи - надежный показатель величины кровотока в ней [Турин В.Н., 1999], резкое повышенна температуры ушньос раковин указывает на рост кровотока в специализированных органах теплоотдачи, вызываемый активацией бонбезия-зависимых механизмов.

Прямое подтверждение этого получено в опытах по измерению диаметра сосудов ушных раковин кролика. Введение бомбезина{6-14) I В желудочек мозга уже через 5 мин вызывало увеличение! диаметра артерий 4-го и б-го порядков на 233*25 мкм (р< 0.001), или на 89 X, а соответствующих им вен - на 757±107 мкм (р<0.001), или на 128 Л от исходного уровня, что увеличивало площадь сечения ' артерий в 3.57 раза и вен - в 5.11 раз. В последующие 25 мин состояние вазодилатации сохранялось, К 6О-Л мин после инъекции диаметр сосудов возвратился к исходным значениям. Снижение ректальной температуры в это время составило в 1,34±0.27 "С (Р<0.01). Введение 0.9 К раствора НаС1 контрольным животным существенно не изменило диаметр сосудов уха и ректальную температуру (5 а 0.18 'С; р>0.06). Приводимые в диссертации макррфо-

о

тографии ушных раковин наглядно иллюстрируют факт вазодилатации, вызываемой бомбезиноподобными пептидами в специализированных органах теплоотдачи.

Синхронная регистрация температур периферических областей — ушных раковин, подкожного слоя спины, пястья и плюсны - показала, что бомбезикоподобные пептиды вызывают повышение температуры только в ушных раковинах. Таким образом, активация бомбезин-за-виеимых механизмов мозга приводит к увеличению кровотока исключительно в специализированных органах теплоотдачи.

Расчет [Иванов К.П., 1984] показывает, что изменение теплосодержания организма• вызываемо» янутряжелудочковым введением " бомбезнноподобйых пептидов, равно количеству тепла, которое ушные раковины животного способны рассеять в окружающую среду при максимальном расширения сосудов, следовательно, вазодклатация в специализированных органах теплоотдачи является главным эффектором бомбазин-зависимых гилотермнрующих механизмов мозга.

Прямым подтверждением этого являются результаты исследования, произведенного на кроликах, лишенных основного органа регулируемой теплоотдачи - ушных раковин (рис.2). Очевидно, что активация бомбезин-зависимых механизмов не снижает температуру тала у кроликов, лишенных специализированных органов теплоотдачи.

Увеличение кровотока в органах теплоотдачи под действием . бомбезиноподобных пептидов происходило на фоне повышения артериального давления (на 21.б±,2. 7 им рт.ст.; р <0.01) и урежения сердечных сокращений (на 89.5*16.3 мин ; р<0.001). Гипертенэия и брадикардия сохранялись в течение всего времени развития гипо-термического аффекта,

Сочетание расширения части сосудов я системной гнпертенаии может быть следствием только происходящего одновременно сужения другой части сосудистого русла. Перераспределение части кровотока из сосудов внутренних органов ("ядра" тела) в поверхностно расположенные сосуды (в "оболочку" тела) - известная реакция организма на воздействие вьюохих температур окружающей среды [Ре1а1когп О.еЪ а1., 1983; 1г1к1 М., 1083]. ;

Факты приводят нас к представлению о том, что бомбезин-зависимые механизмы мозга ответственны за запуск физиологических реакций, которыми организм отвечает на повышение температуры те-

»» i

ректальная температура, граа,

.5

5?.0

.5

100 МКГ

« Безухие (п=М о-о Нормальные (п=*0 Та=+22 °с

чо

Рис.2. Ректальная температура до к после внутрижелудочкового введения 100 мкг сомбезина(6-14) (препарат N 6) нормальным и лишенным специализированных органов теплоотдачи кроликам, опыты производили при температуре воздуха +22 "С. Момент инъекции показан стрелкой. Представлены средние + ошибки средних; и - число животных. Звездочки соответствуют статистической, значимости различий менду данными опытной и контрольной групп: * - р < 0.05; ** - р < 0.01.'

-гола. Это положение получило развитие в экспериментах по воздействию бонбаэиноподобных пептидов на животных, помещенных в ' среду с высокой температурой. Результаты этих экспериментов бУ'-дут приведены ниже.

Роль, которую повышение артериального давления играет в развитии гипотермии, ' вызываемой активацией бомбезвн-зависимых механизмов мозга, показывают результаты опытов с хирургической' денервацией ушных раковин кролика. Денервация ушных раковин вызвала увеличение диаметра вен на 520 мкм (или на 126 % от исходного уровня; р <0.001), что увеличило площадь их сечения в 5.09 раза. Важно отметите, что вазодилатация не сопровождалась снижением ректальной температуры ( -А » 0.12 "С; р>0.1).

Введение 50 мкг боибезина(б-14) в желудочек мозга правело к дополнительному увеличению диаиетра ушных раковин еще на 170 мкм (или на 41 % от исходного уровня; р<0.001) и увеличению площади сечения а 7.09 раза от исходной. Вазодилатация на атот раз con«-ровоядадась снижением ректальной температуры (на 0.34 "С; р< <0.02). Очевидно, что гипертеноия, вызываемая активацией бомбе -зин-зависимых механизмов мозга, уогогавает ваэодилатацвю в органах теплотдачи, что способствует снижению температуры тела.

Вазодилатация в периферических тканях и системная гипертен-зия, наблюдаемые при'активации бомбезин-зависимых механизмов, указывают на их способность реципрокно' изменять тонус различных частей симпатической нервной системы.

Внутрижелудочковое введение бомбезияа(6-14) не изменяло диаметра зрачка ( Д = 0.38+0.24 «м; р>0.1), следовательно, бомбезин -зависимые механизмы мозга избирательно влияют на тонус некоторых i но не всех, частей парасимпатической нервной системы.

Ослабление влияния центральной нервное; системы на альфа-ад-ренорецепторы периферических сосудов, происходящее при активации бомбезин-эависиыых механизмов мозга, подтверждется результатами фарма к ояогичесиой блокады этих рецепторов. Внутривенное введение 8 мг/кг альфа-адреноблокатора тропафена вызвало у кроликов аа-метное снижение рёктальной температуры (на 0.70 *С; р<0.001).

Последующее внутрижелудочковое введение 50 ккг бомбезина(6-14)

• »>

1 сопровождалось дальнейшим ее снижением (на 1.35 "С/ч; р<0.02).

Показана роль перифервеских бета-адренорецепторов в развитии гипотермии, вызываемой активацией бомбезин-зависимых механизмов мозга. Результатом внутрижелудочкового введения 50 мкг бомбеэина(6-14), произведенного через 5 иин после внутривенной инъекции 750 мкг/кг анаприлина, было повышение температуры ушных раковин-на 15.6 "С (р<о,05), снижение ректальной температуры на 2.17 "С (р=0.01) и урежение сердечных сокращений на 44.3 X (р<0.05). Врадикардия, сопровождавшая одновременное введение анаприлина и бомбеэина(б-14), теоретически могла быть следствием как снижения активности бета-адренорецепторов в мышце сердца, так и усиления парасимпатических влияний на нее. Выбор из этих двух возможностей позволили сделать результаты опытов с введением кроликам атропина (см.раздел 3.2).

Следующие эксперименты были предприняты с целью проверить предположение об активирующем действии высокой температуры внеш- ' ней среды на бомбеэин-зависимые механизмы терморегуляции. При температуре воздуха +36 'С у кроликов происходило непрерывное повышение ректальной температуры, не прекращавшееся и после внутрижелудочкового введения 100 мкг боибезина(6-14). Частота сердечных сокращений после.инъекции также возрастала. Отсутствие

-¿г-

обычных для бомбезиноподобных эффектов - гипотермии и брадикар-дии - указывает на то, что повышение температуры тела, вызванное ' воздействием внешней среды, привело, к выбросу соответствующими структурами мозга эндогенных бомбезиноподобных пептидов. именно в этом случае последующее внутрижелудочковое »ведение экзогенных бомбезиноподобных пептидов не могло оказать действия на организм животного.

Проверка этого предположения бьша произведена в опытах оо специфической антисывороткой к боыбезину(в-14), вводимой в желудочек мозга кроликов непосредственно перед интенсивным тепловым воздействием (+50 "С) на туловище животных. Контрольным животным з желудочек мозга вводили о. 9 X раствор ЫаС1. Связывание антисывороткой эндогенных бомбезиноподобных пептидов мозга привело к тому, что животные после окончания теп--лового воздействия медленнее, чем контрольные, - восстанавливали нормальную температуру тела. Так, через 30 мин в опытной группе ректальная температура была на 0.93 *С (р<0.001) вьше исходной, в то время как у контрольных животных - равна исходной.

В другой серии опытов исследовали, как влияет на устойчивость организма кроликов к воздействию высоких температур внешней среды связывание соответствующими антисыворотками эндогенных бомбезиноподобных пептидов и нейротенэина. У кроликов, которьы в желудочек мозга вводили антисыворотку к бомбеэину(6-14) , через 40 мин после окончания интенсивного теплового воздействия ректальная температура была на 1.16 'С (р<0.01) . выше исходного уровня, у животных, которым вводили антисыворотку к нейротензи-ну,- существенно не отличалась от исходной (д = 0.18 'С; р>0.1). Причиной различий в переносимости теплового воздействия было по-

давяение вазодилатации в специфически* органах теплоотдачи, вызванное связыванием эндогенных бомбезиноподобных пептидов мозга, о чем свидетельствовала низкая температура ушных раковин после внутршселудочнового введения антисыворотки к бомбезину(6-14). Так связывание эндогенных бомбезиноподобных пептидов мозга существенно снизило способность организма переносить воздействие перегревающей внешней среды. Приведенные данные подтверждают участие эндогенных'бомбезиноподобных пептидов в деятельности гипотермирующих механизмов мозга.

Наряду с главным механизмом теплоотдачи - излучением о поверхности тела, существует и другой - испарение влаги с поверхности дыхательных путей. Оценку этого процесса с вполне удовлетворительной точностью Можно произвести по динамике частоты дыхания [^пзку Ь.ег а1., 1986]. Для выяснения вопроса о том, ответственны ля бомбезин-зависимые механизмы мозга за регуляцию теплоотдачи испарением, мы произвели опыты на интактных животных и на кроликах, лишенных главных органов теплоотдачи - ушных раковин. Знутрижелудочковое введение бомбезина(6-14) не вызывало изменения частоты дыхания ни у нормальных, ни у оперированных животных. Урежение сердечных сокращений, зарегистрированное как у тех, так н у других, подтвердило факт активации боибезин-за-ансимьк механизмов мозга. Следовательно, названные механизмы теплоотдачу с верхних дыхательных путей н в регулирует.

Результаты исследований, представленные в разделе 3.1, показывают , что повышенная температура тела, воздействуя на мозг, вызывает выброс в цереброспинальную жидкость эндогенных бомбезиноподобных пептидов. Эти нейропептиды являются обязательными участниками процессов центральной регуляции темпе-

ратуры тела в условиях перегревания организма. Оки строго нап-

с

равленно воздействуют На симпатическую регуляцию просвета сосудов, вызывая ваэодилатацию в специализированных органах теплоотдачи и вазоконстрикцию в "ядре" тела. В результате таких изменений кровотока теплоотдача организма резко возрастает. На теплоотдачу испарением с поверхности'дыхательных путей - процесс, управляемый мотонейронами спинного мозга, бомбе-зин-зависимые механизмы н е влияют.

Перечисленные положения свидетельствуют о высокой специфичности функций еомбезин-зависимых гипотерми-рукхцих механизмов, Направленному их воздействию избирательно подвергаются конкретные структуры мозга, которые регулируют некоторые , но не все, процессы, снижающие температуру тела,

3.2. Бомбезин-зависимые механизмы теплопродукции

Для выяснения вопроса о том, регулируют ли бомбезин-зависимые механизмы процессы теплопродукции, предстояло установить: (а) приводит ли активация названных механизмов к снижению сократительного и/или несократительного термогенеэа и (б) какую роль в снижении теплопродукции играет происходящее при этом урежение сердечных сокращений, холодовое воздействие (погружение в холодную воду) вызывало заметное повышение потребления кислорода (в среднем на 2.1010.83 мл/кг/мин; р< 0.05 в опытных исследования* и на 3.2810.91 мл/кг/мин; р <0.01 - в контрольных) (табл.2). При повторном холодовом воздействии, произведенном на фоне введение бонбезина!6-14), потребление кислорода было на 4.38 мл/кг/мм (р<0.01 ), или примерно на 25 %, ниже, чем в тех же условиях, не

Таблица 2

Влияние холодового воздействия и внутрииелудочкового введения 100 мкг бомбеэина(6-14) или 0.9 X раствора N801 на потребление кислорода у кроликов

Серия и препарат Потребление кислорода, мл/кг/мин

исходный уровень ' холод холод + + инъекция

• 7.99 7.46 11.80 .

9.18 11.96 9.65

8.06 10,23 14.22

Опытная - 11.96 12.91 13.06

10.10 . 17.96 13.28

бомбеаин(е-14) 9.43 14,2? .12.87

9.07 11.48 12.30

8.31 7.86 13,73

10.44 10.03 12.64

12.18 13. 63 12.78

Средняя разность 2.10+0. 83 0.8511.05

Уровень значимо-

сти (р) <0+05 >0.1

8.05 13.01 16.63

12.84 15.58 22.08

10.94 14.80 21.07

Контрольная - 12.43 9.87 14.42

9.60 10.53 14,46

0.9 % ЫаС1 8.91 14 .80 16.24

7. 34 11 .35 15.07

8.18 16.15 11.35

7.63 9.21 19,73

11.53 14.94 18.87

Средняя разность 3.28+0. 91 3.97+1.24

Уровень значимо-

сти (р) <0 01 <0.02 1

после инъекции 0.9 X раствора МаС1. Очевидно, что активация бом-безин-зависимых механизмов ограничивает прирост теплопродукции, вызываемый воздействием холодной внешней среды.

Возможное влияние бомбезин-зависимых механизмов мозга на сократительный термогенез оценивали по изменению электромиограм-мы у кроликов, подвергнутых интенсивному холодовому воздействию (смачивание меха и обдув струей воздуха) до и после внутрижеяу-дочкового введения бомбезина(6-14). Холодовое воздействие приводило к почти двукратному увеличению суммарной электрической активности мышц (на 90.315.7 X; р<0,001 в опытной группе и на 91.2116.8 X; р<0.01 - в контрольной). Повторное холодовое воздействие, произведенное на фоне внутрижелудочковых инъекций, вновь привело к двукратному увеличению суммарной, электрической активности мышц в обеих группах. В то же время снижение ректальной температуры (на 1.58 'С; р<0.001) происходило только у животных, которым вводили бомбезин(6-14). .

Повышение суммарной электрической активности мышц при хо-лодовом воздействии на фоне введенного в желудочек мозга бомбе-эина(6-14) наблюдалось и у кроликов, адаптированных к холоду.

Данные показывают, что бомбеэин-зависимые механизмы мозга, не участвуя в регуляции сократительного термогенеза, тем не менее ограничивают способность организма отвечать приростом теплопродукции на действие холода. Следовательно, названные механизмы подавляют активность структур центральной нервной системы, регулирующих несократительный термогенез. Поскольку несократительный термогенез находится под влиянием симпатических нейронов СПИННОГО мозга (НаттБ-Найеп .Г., 1967, 1978],

очевидно существование тормозной связи между бомбеэин-зависимым» механизмами и этими нейронами.

Количество тепла, образующегося в организме, аавиога ю он величины общей двигательной активности тавотного, этот понаэа*-тель после внутрихелудочкового введения бомбезина(в-14 ), существенно возрастал (на 1,1 балла; р <0.001). Так, активация, бомбе-зин-зависимых механизмов мозга не только не приводит к ограничению числа произвольных движений животного (что способствовало бы более эффективному снижению температуры тела), но, напротив, увеличивает их,

Разнонаправленнооть действия бомбезин-зависимых механизмов мозга на процессы, влияющие на температуру тела, показывает, что названные механизмы н е регулируют set point (Hensel Я., 1981]. это позволяет Солэе точно определить роль ендогенных бом-беэиноподобных пептидов в общей системе терморегуляции - роль необходимого звена в связях между гипоталамиче-' сними центрами и вегетативным отделом центральной нервной системы. Более подробно этот вопрос рассмотрен в разделе 3.3,

главной причиной снижения температуры тела при введения в желудочки мозга бомбезина M.R.Brown et al.(1988) считают уреже-ние сердечных сокращений, уменьшение сердечного выброса и доставки субстрата окисления к тканям. Для проверки этой гипотезы мы произвели опыты с блокадой периферических М-холинорецепторо». Бомбезин(6-14), введённый в желудочек мозга через 5 мин после внутривенной инъекции ЮО нкг/кг атропина сульфата, брадихардки Не вызывал. В то же время происходило отчетливое повышение температуры ушных раковин (на 6.60 "С; р<0.05) и соответствующее Снижение ректальной температуры (на 1.52 'С; р <0.01). Блокада

атропином хроиотропного аффекта бомбезиноподобных пептидов указывает на то, что активация механизмов мозга, в которых вти пептиды участвуют, усиливает парасимпатические влияния на оердце. Разделение гипотермичеокого и хроиотропного аффектов бомбеэино-подобных пептидов свидетельствует также о том, что брадикардия является в определенном смысле их "побочным аффектом", не связанным со снижением температуры тела. Упомянутые выше представления M.R.Brown et al.(1988) следует признать неточными.

Таким образом, активация бомбеэин-эависимых гипотермнрующих механизмов мозга подавляет вызываемое воздействием холода возбуждение симпатических центров, регулирующих несократнтельный термогенез. На сократительный термогенеэ, управляемый Мотонейро-. нами спинного мозга, названные механизмы не действует. Вызываемое ими усиление парасимпатических влияний на оердце приводит к выраженной брадикардии, но существенно не влияет на процессы терморегуляции.

3.3. Компоненты бомбезин-зависимой гипотермируощей системы мозга и их взаимодействие

В обзоре литературы показано, что повышение температуры тела рецнпрохно' измененяет активность различных частей симпатической нервной системы, в результате чего усиливается ее влияние на сосуды внутренних органов и ослабляется - на сосуды периферических частей тела. Сочетание вазоконстрикции в "ядре" тела и вазодилатации в его "оболочке" перераспределяет часть кровотока в поверхностно расположенные сосуды, что увеличивает теплоотдачу llauchiyn К., I г i k i К., 1980]. Конкретный механизм, вызывающий

перечисленные изменения, раскрыт не был. Существующие нейрональ-ные модели центральных механизмов терморегуляции [Werner J., 1980; Hammel Н.Т., 1983; Bligh J., 1984; Zelsberger E., 1987) не охватывают функции структур за пределами гипоталамуса.

Основные компоненты бомбезин-зависимой гипотермирующей системы мозга, существование которой подтверждают приведенные выше данные, представляются в следующем виде. В гипоталамусе содержание боыбезиноподобньос пептидов [King В. et al.,1988) сочетается со значительным количеством рецепторов к ним [Gunion M.W.et al., 1989]. здесь же расположены центры, интегрирующие информацию об изменении температуры в различных частях тела [Иванов К.П., , 1982). По-видимому, именно в гипоталамусе находятся бомбезпнер-гические нейросекреторные клетки, отвечающие на повышение температуры тела (рис.3). Отсутствие влияния бомбезин-зависимой гипотермирующей системы мозга на один из важнейших процессов терморегуляции - сократительный термогенез - показывает, что бомбези-' нергичеокне нейроны гипоталамичеокой области не идентичны нейронам - интеграторам температурной информации и представляют собой' лишь одно нз связующих звеньев между ними и вегетативным отделом центральной нервной системы.

Результатом активации боыбезинергических структур гипоталамуса является передача возбуждения по нисходящим проводящим путям. Механизм этой передачи отличается высокой специфичностью. Наши опыты (см.раздел 3.4) показала, что она осуществляется лишь' при участии нейропептидов, С-концевой нона(окта)пептид которых аналогичен"таковому в'молекуле бомбезина или весьма близок к нему по структуре. Нейропептиды других семейств, в том числе тех, которые имеют наибольшее структурное сходство с бомбезиноподоб-

?

с

Рис.з. Строение бомбезин-зависимой гипотермирующей системы мозга.

Т" - температура; ГТ - гипоталамус; ЗИ - задний мозг; СМ - спинной мозга; ТО - теплоу отдача; ТП - теплопродукция; [А] - концентрация адреналина в плазме крови; АД - артериальх ное давление; ЧСС - частота сердечных сокращений; | - повьшение; | - снижение; 1 - содержа-» щие бомбезиноп'одобный пептид нейросекреторные клетки ГТ; 2 - в» 'свобождение бомбезиноподоб-ного пептида из аксонов нейросекреторных клеток; 3 - возбуждающие проводящие пути; 4 - тормозные проводящие пути; 5 - симпатические нейроны СМ; 6 - симпатические ганглии; 7 - сосуды специализированных органов теплоотдачи (ухо кролика); 8 - сосуда внутренних органов; 9 -■ надпочечники; 10 - бурая жировая ткань и другие органы несократительного термогенеза; 11 -парасимпатические нейроны СМ; 12 - парасимпатические ганглии; 13 - сердце.

ными, в данной процессе не участвуют. Бомбеаииоподобнь» пептиды, секретируемые клетками гипоталамуса, прямо или опосредованно воздействуют на вегетативны* нейроны спинного мозга.

Проводящие пути, связывающие гилоталамичвски» центры терморегуляции оо спинным мозгом, подавляют тонуо симпатических нейронов, регулирующих просеет сосудов в специализированных органах теплоотдачи, и, очевидно, повышают тонуо симпатических нейронов, ответственных за регуляцию оосудо» внутренних органов. Результатом перераспределения тонуса является перемещение некоторой чаоти крови в поверхностные сосуды и увеличение теплоотдачи. Преобладание ваэоконстрикции в "ядре" тела над вазодилатацией в его "оболочке" приводит к повышению артериального давления. Системная гвпертензия еще более увеличивает кровенаполнение сосудов специализированных органов теплоотдачи и стимулирует процеоо рассеяния тепла в внешнюю среду (см.раздел 3.1). Главным образом благодаря росту теплоотдачи и восстанавливается нарушен-: ное постоянство температуры тепа.

Введение бомбезина в желудочки мозга вызывает существенное повышение концентрации адреналина в плазме крови [Harki W.et al.,1981; Frohman l.a., 1933]. Очевидно, что бомбезин-зависимая гипотермирующая система мозга повышает активность симпатических центров, регулирующих функцию мозгового вещества надпочечников. По-видимому, увеличенное содержание адреналина в крови принимает участие в сужении сосудов внутренних органов и в повышении артериального давления.

Бомбеэин-зависимая гипотермирующая система мозга оказывает тормозное действие на симпатические центры, регулирующие несож— ратительный термогенез (си.раздел 3.2). В условиях териоиейт-

ральной среды несократительиыа термогенез незначителен [Bligh J. I 1973]. Из этого следует, что бомбеаин-зависимая гютотерыиру-ющая система мозга способна снижать только повышенную активность центров симпатической нервной системы, регулирующих несократительный термогенез. В отсутствии воздействия холода на организм активность этих центров находится на минимальном уровне и действие бомбезин-зависимой гипотермирующей системы иовга на них не проявляется. Так наши данные позволяют объяснить, почему в опытах M.R.Brown (1982) внутрижелудочковое введение бомбезнна не оказывало влияния на потребление кислорода животными, помещенными в термонейтральную среду.

Активация бомбезин-оависимой гипотермирующей системы мозга вызывает значительное урежение сердечных сокращений (см.раздел 3.2). Такое снижение не является следствием барорефлекса, вызываемого ростом артериального давления, но происходит в результате увеличения парасимпатических и ослабления симпатических влияний на сердце [Fisher L.A.et al., 1985]. Это подтверждает -произведенный нами фармакологический анализ отрицательного хронотроп-ного эффекта, вызываемого активацией бомбезин-оависимой гипотермирующей системы мозга. В результате схема пополняется проводящими путями, тормозящими сердечную деятельность посредством повышения активности парасимпатических центров и снижения активности симпатических центров.

на отсутствие причинно-следственной связи между брадикарди-ей, вызываемой ' активацией бомбеэин-зависимой гипотермирующей системы , и происходящим при этом снижением температуры тела, указывает тот факт, что в условиях блокады М-холинорецепторов

активация названной системы приводит к снижению температуры тела без урежения сердечных сокращений (ом.раздел 3.2).

Следует отметить, что брадикардия, связанная о активацией бомбеэин-зависимой гипотермирующей системы мозга, не способна компенсировать вызываемую той же системой гипертенэию. Очевидно также, что при ослаблении симпатических и усилении парасимпатических влияний на сердце, обусловленных активацией бомбезин-за-висимой гипотермирующей системы моэга, повышение концентрации адреналина в крови на величине частоты сердечных сокращений не сказывается.

Совокупность приведенных фактов и умозаключений позволяет нам утверждать,. что причиной перераспределения части кровотока из сосудов "ядра" тела в сосуды его "оболочки", происходящего при повышении температуры тела, является активация бомбеэин-за-висимой гипотермирующей системы моэга.

3.4. Химическая специфичность бомбеэин-зависимой гипотермирующей системы мозга

Задачэй данного раздела являлось: (а) вьнонение вопроса о возможном участии в активации бомбеэин-зависимой гипотермирующей системы моэга различных форм бомбезаноцодобных и некоторых других нейропептндов мозга и (б) исследование рецепторов, ответственных за активацию названной системы, о помощью предполагаемого антагониста бомвезина.

Мы сравнили способность различных форм бомбеэиноподобных пептидов активировать бомбеэин-зависимую гипотермирующую систему мозга. При этом часть исследованных пептидов имела структуру

природных, часть представляла собой их искусственные аналоги. У контрольных кроликов в строго контролируемых условиях климатической камеры Feutroti (+10 "О) внутркжелудочковое введение 0.9 X раствора ЫаС1 не приводило » течение 1 ч к статистически значимому изменению ректальной температуры ( ^ « 0.00+0.27 'С). В тех ж уояовиях инъекции оомбеэина (препарат N 1), двух «го фрагментов (препараты N в и 11), природных бонбезиноподобных пептидов литорина (препарат N 35) я алктеэина (препарат N 13), фрагментов алитеоина (препарат N 14) и свиного гаотрин-рилизинг пептида (препарат N 16) вначительно снижали температуру тела (до 2.8 •С/ч) (табл.3).

Мы исследовали центральные аффекты и других бомбезиноподоб-»ных пептидов, в том числе форм о повышенной стабильностью моле-*кулы (защита N-конца трет-бутилкарбонилыюй группой, замещения сL-аминокислот D-аминокислотами, циклизация молекулы), Установле-■JHQ, что гипотермической активностью, равной активноотя оамого боыбеэина, обладают: его фрагменты бомбезин<6-14) и ацетил-бом-безин(7-14), алитезин, меньшей - аяит«оям(6-14), фрагмент гаст-ринг-рилиэинг пептида свиньи и литорин.

Результаты показывают, что гилотермнческий аффект бомбези-ноподобньос пептидов обусловлен структурой С-конца жх молекулы: в наибольшей степени - наличием Тгр в 8-м положении, Val - в 10-м и His - в 12-м, в меньшей - наличием Авп в 6-м положении, Gin -в 7-и и Leu - в 1.3-м. м-концевой пентапептид боибезин-завиоимую гипотермирующую систему мозга не активирует. Таким образом, специфическим эндогенным активатором бомбезин-зависимой гипотерми-рующей системы мозга является молекула бомбезиноподобного пептида, С-концевой нона(окта)пептид которого идентичен таковому в

Таблица 3

Влияние внутрижелудочкового введения 1 ккг бомбеэиноподоОных пептидов, их фрагментов и аналогов на ректальную температуру У кроликов

Препарат Снижение ректальной температуры, "С/ч количество Значимость снижения (Р)

N структура или название пептида

OCtCx максимальное иыХ <п)

1 Bombesin 1.8210.23 2.5 6 < 0.001

3 Trp-VaJ-Hls 0.8710.31 1.8 7 нэ

4 Bombesin!1-5) 0.3210.40 0.4 4 НЗ

5 Bombesin!6-10) 0.1310.47 1.0 3 НЗ

б Bombesin)6-14) 1.9510.24 2.8 6 < 0.001

11 Ac-bombesin(7-14) 2.3510.10 2.6 4 < 0.001

13 A1itesin 2.3310.44 2.5 3 < 0.01

14 Alitesin!6-14) 1.5710.22 2.0 3 < 0.01

15 pGRP(18-27) 1.2510.44 2.3 4 < 0.05

16 pGRP(19-27) 0.7810.37 1.8 4 НЗ

17 cGRP(18-27) 0.8510.32 1.2 4 НЗ

18 [Phe-7)bombesin!6-14) 0.18±0.09 0.0 4 НЗ

19 [D-Phe-7]bombesin!6-14) 0.4310.36 1.1 3 НЗ

20 [D-Trp-8]bombesin!6-14) 0.0510.09 0.2 4 нэ

21 [Ala-7, D-Ala-11) 0.40Ю.36 1.9 в нэ

bombesin!6-14)

23 [Leu-7, D-Ala-11] 0.3210.29 1.0 4 нэ

bombesin!6-14)

25 [Val-7, D-Ala-111 0.6310.33 1.2 3 НЗ

bombesin!6-14)

29 [Pro-0, Gly-7,D-Ala-ll1 0.33t0.17 0.6 3 НЗ

bombesin!6-14)

35 Litorin 0.8710.21 1.7 7 < 0.0S

36 Neuromedin В 0.17Ю.14 0.4 3 КЗ

0.9% NaCl 0.00Ю.27 0.5 4 11

Примечание. НЗ - снижение статистически незначимо (р>0.1).

молекуле бомбеаина амфибий. Это соответотйет данным о яаяячий в спинномозговой жидкости человека вомвозянояодобньсс пептйДой, близких по структуре к боибеЗйну(6-14) {Walsh J.H., 1983].

для выяснения вопроса об участии нейропептиДов друг4« ое^ мейотв в деятельности Сонбезин-зависямоа гипоТерийруйщей системы мозга мы избрали субстанцию Р в нвйротенэяя - вещества, обладающие наибольшим структурны» сходством с Сомбеэяяоиодобными пептидами. Bf опытах на нормальньи и лишенных специализированных органов теплоотдачи крояйкйх установлено, что внутри»®яудо*<коььй инъекции субстанции Р й найгютенэинагуойЛпввйТ одновременно й теплоотдачу, и теплопродукцав. Такая разИоНаЯрасбЛйййоотЬ действия названных нейропептидой позволяет Полагать f <rto внДогеййыа субстанция Р и нейротеиэян (ййй аире - субстанция: #-е(>гиЧесКйй й нейротенэинергичеокая системы йЬзГау участвуй* В 8*~#траЯМШ! процессах терморегуляции в ЗНачЯтеЛьйой стейени »гезаВ'ййййо 6Т бомбазин-зависимой гипотермйрулйвй ойстйй1У tio&fit. ТаЯйй об^азой бомбезин-завйсимая гштотернирулщ&й1 сйотека йЪзга ойлайаё^' йе только функциональной, но й высокой хйййЧ'еслой спе'гса^ЁИййстбб, Наибольшей' способностью х ее аяТйвхяХий отгёйчачМея' ёед&сТба1 ,■ С-концевой иона (ойта)тГептид которых йС

соответствующей частя Молекулы бомбейина'.

Определение- основных структурных <$ерт лйгшВДа1 бЬыбезянсвбк: рецепторов мозга Обусловило нашу попытку гёЬейЗДэваййя предпола- . гаемого антагониста названных рецепторов. [B-Phe-12y Ьеи*-1'4;]б01)(<-беэины - специфические антагонисты' бомбезиновых" рецепторов поджелудочной железы tHeinz-Erian. P.et а>1\ , 1987]. Однако, [D-Phe-12, Ъеи-14 ]бомбезин ( 6-14 ) (препарйт К 27), Введенный в желудочек мозга-, не подавлял центральна аффектов'бомбезина( 6-14'}'

даже при ооотковании до» "агонист/антагониот". равном 30 ООО : ¡1 отсутствовали свойства центрального антагонисте и у близкого по структура препарата N 28. это хорошо согласуете« о данными A,Cowan (J88В) об отоутотвки влияния на центральны» аффекты бом-безкка двух других антагониотов периферических бокбеаиновьк рецепторов я приводит нао к утверждению о существовании в головном мозге и в периферических органах млекопитающих бсмбезиновых ре-

I

цепторо» р а о и ы я оувтнпов.

3,6, Воыбевин-завиоимая гвпатермирующая систома моэга п гематовнцефаличвский барьер

задача данного раздела - выяснить, учаотвуют ли бомбезинопо-добнью пептиды, находящиеся рна мозга, э активации бомбевин-за-внсимой гипотермирующей сиотемы. названные пептиды синтезируются в органах келудочно-кишечного тракта [Климов п.К., 1986] а присутствуют в периферической крови [Климов П.К., Барашкава Г.М., 1991]. Бомбезин при инъекции в вену не вызывает изменения температуры тела [Tache Y.et al., 1982], однако до наотоящего времени не было достаточных оснований для полного исключения возможности превращения эндогенных бомбеэиноподобных пептидов периферических органов в формы, способные проникать в мозг, Мы предприняли попытки, модифицируя молекулы бомбеэиноподобных-пептидов, повысить вероятность проникновения нх сквозь гематоэнцефалический барьер.'

Присоединение трет-бутилоксикарбокильной группы (ВОС) к N-концу молекулы пептида увеличивала защищенность ее от действия пептидаз. Защищенность нейропептидов от энзимной деградации повышалась и путем замены некоторых аминокислотных остатков на

D-формы тех аминокислот, стабильность молекул увеличивала вероятность поддержания в капиллярах мозга относительно высоких концентраций нейропептнда. В соответствии с этим были синтезированы и введены внутривенно: В0С-бомбезин(6-14) (препарат N7); двуза-меценный аналог С-концевого нанапептвда бомбазина с D-Ala в 11-м Положении (препарат N21) и триэамеценный аналог также с D-Ala в 11-м положении и защищенным N-концом (препарат N 30).

Циклические формы бомбеэвноподобных пептидов обладают большей стабильностью и меньшим поверхностным зарядом, чем линейные пептиды, что должно способствовать диффузии сквозь гематоэнцефа-личеокий барьер [Бредбери И., 1983}. Кроликам внутривенно вводили цикло(01у-6]бомбеэин(6-14 ) (препарат N 34), расчетный поверхностный заряд которого существенно меньше, чем у других исследованных нами циклических бомбезиноподобных пептидов.

Повышение жирорастворимости увеличивает "проходимость" вещества [Pardridge V.M., 1983]. Присоединением к N-концу молекулы бомбезина(6-14) Lys, связанного с двумя остатками жирорастворимой (пальмитиновой) кислоты был получен гидрофобный аналог С-концевого нонапептида бомбезина (препарат N 12). Препараты вводили внутривено, подкожно, интраназально и в коньюнктивальный мешок. Однако, ни один из исследованных нами бомбезиноподобных пептидов ни при одном из перечисленных способов введения ни в термонейтральной {+22 "С), ни в холодной (+10 'С) среде не активировал бомбезин-зависимой гипотермирующей системы мозга, »акты свидетельствуют о непроницаемости гематоэнцефалического барьера для бомбезиноподобных пептидов. Частные виды барьера, отделяющие моэг от поверхности конъюнктивы или слизистой оболочки носа, для этих пепт.идов также непроницаемы.'

Суммируя.приведенные результаты, можно заключить, что эндогенные бомбеэиноподобные пептиды, находящиеся вне мозга, » работе гипотермирующих механизмов участия не принимают.

ЗАКЛЮЧЕНИЮ

Предметом нашего исследования была одна из сиотем физиологической регуляции - система, обеспечивающая наиболее быстрое я эффективное снижение температуры тела путем усиления кровотока в периферических частях тела. Известно, что повышение температуры тела вызывает реципрокиые измения тонуса симпатических нейронов, регулирующих просвет сосудов внутренних органов и периферических тканей, в результате чего часть кровотока перераспределяется а "оболочку" тела и теплоотдача возрастает. Конкретный механизм этих изменений до настоящего времен раскрыт не был.

Экспериментальный материал, составляющий основу диссертации, свидетельствует о том, что перераспределение части кровотока в целях поддержания постоянства температуры тела происходит благодаря наличию в мозге бомбезин-зависимой гипотер пирующей сис.темы. Представленные данные позволяют полагать, что повышение температуры тела вызывает выброс нейронами гипоталамуса нейропептидов, аналогичных по структуре бомбеэину или гастрин-рилиэинг пептиду. Названные эндогенные нейропептиды активируют нисходящие (возбуждающие а тормозные) проводящие пути, которые связывают гипоталамус о вегетативным отделом центральной нервной системы. В результате влияние симпатической нервной системы на сосуды внутренних органов возрастает, на сосуды периферических частей тела - снижается. Пере-

распределение части кровотока в "оболочку" тела приводит к резкому увеличению теплоотдачи и, таким образом, препятствует росту температуры тела. Преобладание вазоконстрикции в "ядре" тела над периферической вазодилатацией вызывает системную гипертенэию. Одновременно оолабевает действие симпатической нервной системы на органы, несократительного термогенеза (бурая жировая ткань и скелетные мышцы), что ограничивает теплопродукцию а способствует восстановлению нарушенного постоянства температуры тела. Бомбе-зин-зависимая гипотермирующая система мозга не влияет на эффекторы терморегуляции, управляемые мотонейронами спинного мозга,-сократительный термогенез и теплоотдачу испарением с поверхности дыхательных путей. Названная система усиливает парасимпатические вляяниия на сердце, вызывая выраженную Срадикардию, что, однако, не действует на температуру тела.

ГематоэнцефаличесинЯ барьер.для боыбеэиноподобных пептидов непроницаем и эндогенные боибезиноподобные пептиды, находящиеся в значительных количествах вне мозга (например, в тканях. - желудочно-кишечного тракта), в активации бомбезин-зависимой гипотер-мнрующей системы мозга не участвуют. Даже наиболее близкие к бомбезину по структуре нейротензин и субстанция Р не являются частью названной системы.

Таким образом, показало существование в мозге млекопитающих бомбезин-зависимой пшотермирурщей системы. Применение искусственных бомбезиноподОбиых пептидов пая ее активации открывает перспективу практического их использования: позволяет разрабо-' тать принципиально новые методы направленного воздействия не распределение крови, артериальное давление и тепловой баланс органа? ма.

выводы

1. В мозге млекопитающих существует бомбезин-завнсимая ги-потермирующая система. При повышении температуры тела она воздействием на центральные механизмы симпатической регуляции просвета сосудов перераспределяет часть кровотока в периферическое сосудистое русло и, увеличивая теплоотдачу, обеспечивает снижение температуры тепа.

2. Та же система подавляет вызываемое холодом усиление несократительного термогенеза и; таким образом,, ограничивает прирост теплопродукции, что также способствует снижению температуры тела.

3.Названная система усиливает парасимпатические влияния на-сердце, что приводит к выраженной брадикардяи, но не оказывает существенного воздействия на процессы терморегуляции. Бомбезин-завнсимая гвпотермирующая система мозга не влияет на сократительный термогенез и теплоотдачу испарением с верхних дыхательных путей.

I. Специфическими активаторами данной системы являются только нейропептиды мозга, аналогичные по структуре бомбазину или гастрин-рилиэинг пептиду.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИЙ

1. куранова И.Л., Чуркнна С.И., Ковалева Н.Г., Людикрова В.Л., Филонова Е.Б., Марьянович А.Т., Мартынов В.в. Синтез некоторых К- и С-концевых фрагментов бомбезина и их влияние на тер-

морегуляцию // Тез.дохл. 6-го Всесоюз.симпоэ.по химии белков и пептидов.- ряга, 1983.- с.347.

2. Марьянович а.Т., Бахарев В.Д., Куранова И.Л., Чурки-на С.И,■ Влияние бомбеэина, некоторых его фрагментов и их аналогов на терморегуляцию кролика // Фиэиоя.журн.СССР,- 1984.- Т.70, N 4.- С.478-482.

3. Марьянович А.Т., Куранова И.Л., Чуркина С.И. способ исследования терморегуляции млекопитающих с помощью синтетического нейропептида бомбеэина я его фрагмента - бомбезина{6-14) // Усовершенствование методов и аппаратуры, применяемых в учебном процессе, медико-биологических исследованиях и клинической практике.- Л., 1984.- Вып.15.- С.В2-83.

4. Марьянович А.Т., Михеев 0.11., Чуркина C.B., Ковалева Я.Г. Терморегуляционные эффекты некоторых фрагментов бомбеэина и их аналогов // Тез.докл.8-й конф.молодых ученых академии.-Л., 1984.- С.175-176.

5. Марьянович А.т., Михеев о.п.; людмирова В.л., Филонова Б.Б., чуркина С.И., Куранова И.Л. Роль пептидов группы бомбеэина в терморегуляции // Система мозговых и внемозговых пептидов,- Л.: Наука, 1984,- С.68-70.

6. Климов П.К., марьянович А.Т,, поляков Е.Л., Куранова В.Л., Чуркина С.И. Физиологические эффекты бомбеэина // Физи-ОЛ.журн.СССР.- 1985.- Т,71, N 2.- С.145-170.

7. Марьянович А.Т., Кудрявцева Е.В., Гайворонский И.В., Михеев О.П., Куранова И.Л., чуркина с.И. Механизм гипотермического действия бомбезнна // Важнейшие теоретические и практические проблемы терморегуляции. Тез.докл. 2-й Всесоюз.конф,- Минск, 1 9S6 С. 1 9-1.

8. Нарьянович А.Т., Кудрявцева Е.В., Гайворонский И.В., Михеев О.П., Голубев В.Н., Куранова И.Л., чуркина С.И. Бомбезин снижает температуру тела главньм.образом путем увешгчения периферического кровотока //•изиол.журн.СССР,- 1987,- Т.73, N .1.-C.111-119.

9. Нарьянович АЛ., Гайворонский В.В., Кудрявцева Е.В., Куранова В.Л., Чуркина С.И. Вероятный механизм действия бомбеэина на терморегуляцию // «изиол.журн.СССР.- 1987,- Т. 73, N 9.-С.1272-1274.

10. Чуркина C.B., Михеев О.П., Нарьянович А.Т. Способ тестирования активности синтетических пептидов семейства боиве-зина по данным электрокардиографии // Усовершенствование методов и аппаратуры, применяемых в учебном процессе, медико-биологических исследованиях я клинической практике.-. Л,, 1988.-Вып.19.- С.109.-110.

11,.Марьяновач А ,Т., Поляков Е. Л. Бомбеаин: предполагаемое действие на тонус симпатических нейронов спинного ыозга // Tea. докл¿симпозиума "Физиология пептидов",.- Л., 1968.- С.117-118.

12. Нарьянович А.т,, Шипилов С.И., Цыган В.Н. Сопряженные терморегуляционные и гемодинамические аффекты при центральном введении бомбезина // «изиол.журн.СССР.- 1939.- Т.76, N б,-С.684-690.

13. Нарьянович А.Т., Поляков Е.л,, Куранова И. П., Чуркина с.Н. Бомбеэинергнческая система мозга // сиэиол.журн.СССР,-1989.- Т.75, N 5,- С.684-690.

14. марьянович А.Т., Поляков Е.Л. Введение в мозг аптибом-безиновой сыворотки снижает способность к теплоотдаче // Те»,

докл.7-й Всесовз.конф.по экологической физиологии.- ; Ашхабад] Ылым, 1989.- С.196-196.

15. Марьянович А.Т. Участвует ли бомбезии в регуляции сократительного термогенеза при холодовой адаптации7 // Тез.докл. Всесоюз.конф."Система терморегуляции при адаптации организма к факторам среды".- Новосибирск, 1990.- С.116-117.

16. Чурхнна С,И,, Филонова Е.Б., Людмирова в.Л., Курано-ва И.П., Марьянович А.Т. Синтез и исследование хронотропного эффекта аналогов С-концевого нонапептида бомбезина // Тез.докл. Всесоюз.конф. "Химия природных ниэкомолекулярных биорегуляторов".- Ереван, 1990.- С.85.

17. Марьянович А.Т., Ардеиасова З.А., Калихевич B.H., Кура-нова И. Л., Чуркина с.Я. Сравнение механизмов действия на терморегуляцию нейротензина, субстанции Р и бомбезина //Тез.докл.симпозиума "физиологическое и ; клиническое значение регуляторных пептидов" (Нижний Новгород, 1990).- Пущшю, 1990.- С.118.

18. Марьянович А.Т., Куранова И.Л., Чуркина с.в. Роль пептидов семейства бомбезина в центральных механизмах регуляции кровообращения // Теэ.докл.симпозиума "Физиологическое и клиническое значение регуляторных пептидов" (Нижний Новгород, 1990).-Пущино, 1990.- С.119.

19. марьянович А.Т., Сигнаевский М.А., Рудь В.А., Муд-рак Р.Л. специфичность действия бомбезина на кровоток в органах теплоотдачи // Физнол.жури.СССР.- 1991.- Т.77, N 3.- С.139-142.

20. Марьянович А.Т., Поляков Е.Л. нейропептиды и гематоэн-цефалячееклй барьер // Успехи физиол.наук.- 1991.- Т.22, N 2.-С.33-51.