Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование роли различных типов серотонинорецепторов в регуляции сокращений толстой кишки

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Исследование роли различных типов серотонинорецепторов в регуляции сокращений толстой кишки"

На правах рукописи

Трофимова Юлия Евгеньевна

ИССЛЕДОВАНИЕ РОЛИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ СЕРОТОНИНОРЕЦЕПТОРОВ В РЕГУЛЯЦИИ СОКРАЩЕНИЙ ТОЛСТОЙ КИШКИ

03.03.01 -физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

2 6 ЯНВ 2012

Москва 2012

005009565

Работа выполнена на кафедре нормальной физиологии ГБОУ ВПО Российского государственного медицинского исследовательского университета Минздравсоцразвития России, Москва.

Научный руководитель -

доктор биологических наук, кандидат медицинских наук, профессор

Смирнов Виктор Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Ананьев Владимир Николаевич доктор медицинских наук Северин Александр Евгеньевич

Ведущая организация:

ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздравсоцразвития России

Зашита состоится часов на заседании

Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.203.10 при Российском университете дружбы народов по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 8.)

С текстом диссертации можно ознакомиться в читальном зале (научная библиотека УНИБЦ) Российского университета дружбы народов (117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6.)

Автореферат размещён на сайте www.rudn.ru

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.203.10 доктор медицинских наук, профессор

Н.В.Ермакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Известно, что нарушения регуляции функций ЖКТ могут сопровождаться тяжелыми патологическими последствиями. Например, снижение моторики ЖКТ ведет к ухудшению переваривания содержимого желудка и химуса тонкой кишки, к интоксикации организма. Симпатические (адренергические) нервы, как известно, тормозят, а парасимпатические (холинергические) нервы стимулируют моторику и секрецию органов ЖКТ (Н. А. Агаджанян, В. М. Смирнов, 2009; А. А. Кромин, 2010; В. M Покровский, Г. Ф. Коротько, 1998).

Однако раздражение большого чревного (симпатического) нерва может вызвать не только торможение, но иногда и усиление сокращений ЖКТ (J. Malmegjac, et al., 1940; J. Gillespie, В. Mackenna, 1961; Y. Nakazato, et al., 1970; D. Delbro, В. Lisander 1980; E. Bathon, H. Ormsbee, 1980).

Известна также зависимость ответной реакции органа от исходного его функционального состояния и силы раздражения нерва (В. И. Бадиков, 2000; В. М. Покровский, и др., 1998), но этот феномен изучен недостаточно. Результаты исследований В. М. Смирнова (1989, 1990) показали, что двоякое влияние нерва при его раздражении определяется не исходным состоянием органа, а наличием в составе нерва волокон различной медиаторной природы: в составе парасимпатического нерва - симпатических волокон, а в составе симпатического нерва - парасимпатических волокон.

Так, при изучении механизмов регуляции сокращений желудка авторы (В. М. Смирнов, А. Э. Лычкова, Д. С. Свешников, И. Л. Мясников 1986 - 2008гг.) обнаружили, что раздражение симпатического нерва в грудной полости у собак вызывает, как правило (до 90% случаев), не торможение, а усиление сокращений желудка и до 55% случаев сокращения двенадцатиперстной кишки. Авторы получили убедительные доказательства наличия в составе большого чревного нерва серотонинергических нервных волокон, усиливающих сокращения ЖКТ. Причем, количество серотонинергических волокон в составе симпатического нерва, согласно гистохимическим исследованиям в несколько раз больше, чем адренергических (В. М. Смирнов, С. Ф. Волынцева, 1995).

Для более убедительного доказательства наличия серотонинергической нервной системы в организме необходимо выяснить - вызывает ли экзогенный серотонин такие же стимуляторные эффекты желудка и кишечника, как и раздражение серотонинергического нерва.

С каким типом серотонинорецепторов образуют синапсы преганглионарные, а с каким - постганглионарные нервные волокна авторы (В.М. Смирнов, М.Л. Мясников, Д.С. Свешников 1986-2008) судили только по имеющимся противоречивым данным литературы (J. Fozard, 1987, 1990; E. Zifa, G. Fillion, 1992; S. Watts, D. Сох, 1994; R. Glennon, 1990; T. Martin, et al., 1994), которые получены в опытах, выполненных на полосках и вне связи с наличием серотонинергических нервов в организме.

Цель исследования - изучить роль различных типов серотонинорецепторов в регуляции сокращений толстой кишки.

Задачи исследования.

1. Выяснить, вызывает ли экзогенный серотонин такие же быстрые моторные реакции толстой кишки, какие вызывает раздражение серотонинергического нерва в опытах на других органах желудочно-кишечного тракта.

2. Изучить роль адрен- и холинергических механизмов в осуществлении стимуляторного влияния серотонина на сокращения толстой кишки.

3. Исследовать роль разных типов нейронных и гладкомышечных серотонинорецепторов в усилении сокращений толстой кишки.

Научная новизна.

Впервые изучалось (в условиях целого организма и регистрации сокращений органа) какого типа серотонинорецепторы локализуются на нейронах вегетативных ганглиев, какого - на ее гладкомышечных клетках. При этом вначале установлено, что адренергические и холинергические механизмы ослабляют стимулирующее действие серотонина на кишку. Показано, что на нейронах вегетативных ганглиев локализуются ЗНТад-рецепторы, а на волокнах гладких мышц кишки - 5НТ2ь,4-рецепторы, активация которых ведет к возбуждению миоцитов и усилению сокращений толстой кишки.

Теоретическое значение работы заключается в том, что получены дополнительные экспериментальные данные, свидетельствующие о наличии в организме серотонинергического нерва, усиливающего сокращения толстой кишки. Согласно нашим новым данным на нейронах вегетативных ганглиев локализуются 5НТ1Ь,з-рецепторы, а на волокнах гладких мышц кишки - 5НТгь,4-рецепторы, активация которых вызывает усиление сокращений толстой кишки. Эти результаты существенно дополняют современные представления о механизме регуляции сокращении кишки, они важны также для дальнейшего изучения вегетативной нервной системы.

Практическое значение работы состоит в том, что результаты наших исследований могут быть основой для разработки новых фармакологических препаратов и использования их в лечебно-профилактической деятельности врачей.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, четыре из них журнальные статьи.

Апробация работы.

Диссертация апробирована на заседании кафедры нормальной физиологии ГБОУ ВПО Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова Минздравсоцразвития России.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из общей характеристики работы, обзора литературы, глав «материалы и методы», «результаты собственных исследований» и «обсуждение результатов», выводов, практических рекомендаций и библиографического списка. Материалы диссертации изложены на 95 страницах машинописного текста, иллюстрированы 16 рисунками и 5 таблицами. Библиографический список содержит 142 источника, 77 из которых российских и 65 иностранных авторов.

Материалы и методы

Опыты выполнены на восходящей части ободочной кишки крыс линии Вистар обоего пола массой 250-450 г и кроликах породы Шиншилла массой 2,5 - 3 кг в условиях целостного организма, в хирургической стадии нембуталового наркоза ( бОмг/кг, внутримышечно). Выполнено 205 экспериментов на 131 крысе и 6 - ти кроликах в 14 сериях с блокаторами различных видов и типов рецепторов ВНС. Изучено 311 реакций толстой кишки на введение в организм серотонина.

О сократительной деятельности кишки судили по электромиограмме (ЭМГ) и изменению гидростатического давления в ее полости. Для этой цели использовали манометрические датчики серии DC ASDXAVX001PG7A5 (Honeywell, США), снабженные встроенным усилителем и механизмом термокомпенсации. Датчик, заполненный дистиллированной водой, соединяли с системой калибровочных емкостей и ответной частью катетера, установленного в полости кишки. На кончике катетера фиксировался баллончик емкостью 0,1 мл. Для регистрации ЭМГ на стенку кишки, в области проекции баллончика, параллельно продольному мышечному слою, с помощью циакрила приклеивали серебряный биполярный регистрирующий электрод (межэлектродное расстояние -0,3 мм) по Папазовой в модификации А. А. Кромина.

Сигнал от электрода поступал к усилителю BioAmp ML 132 (Adinstruments, Австралия) и усилителю оригинальной конструкции. Усиленные сигналы от перечисленных устройств одновременно и независимо друг от друга поступали на два канала аналого-цифрового преобразователя Maclab 8е (Adinstruments, Австралия), соединенного с компьютером Macintosh Performa 6400/180, где с помощью программы Chart 4.2.3 вели регистрацию. Скорость оцифровки для каждого канала составляла 1000 точек/с. Каждый опыт сохранялся в виде отдельного файла. Затем, полученные данные анализировали с помощью встроенного в программу Chart редактора Data Pad. Обсчет при статистической обработке полученных данных учитывал усредненные показатели внутриполостного давления, а также усредненное значение амплитуды медленных электрических волн мышечного слоя кишки. Критическое значение уровня значимости принималось равным 5% (р<0,05). Использовали бесплатные компьютерные программы Stut Plus и Plainsta.

Результаты собственных исследований и их обсуждение

При постановке собственных экспериментов вначале избрали надежный способ регистрации двигательной активности толстой кишки,

обеспечивающий запись даже слабовыраженных реакций органа на введение в организм подопытных животных различных доз серотонина. Одним из вариантов является регистрация ЭМГ, которая в последние годы используется часто и хорошо отработана. Некоторые авторы (JI. М. Попова, 1978; В.М. Смирнов и соавт, 2009) успешно использовали для этой цели баллонографическую методику с датчиками высокой чувствительности. С целью получения более надежных результатов мы решили использовать параллельно оба способа - регистрацию ЭМГ и гидростатического давления в полости толстой кишки. Использованная нами методика регистрации гидростатического давления в полости кишки была

весьма чувствительной - даже очень слабое прикосновение к коже живота животного улавливалось датчиками давления и регистрировалось на компьютере.

Причем, оказалось, что «баллонографический» метод более надежный, чем электромиографический. В ряде случаев, при ярко выраженном сокращении мышц кишки ЭМГ не изменялась, что без записи гидростатического давления расценивалось бы как отсутствие реакции.

В опытах с введением экзогенного серотонина для получения быстрого стимуляторного эффекта органа на серотонин (как на раздражение серотонинергического нерва) препарат вводили внутриартериально.

При подборе оптимальной дозы серотонина путем многократного внутриартериального его введения для вызова хорошо выраженного стимуляторного эффекта использовали три дозы 0,05; 0,1; 0,15 мг/кг веса. При дозе 0,5 мг/кг стимуляторный эффект (прирост давления в полости толстой кишки) составлял95%, а при дозе 0,1 и 0,15 мг/кг стимуляторный эффект был ярко выражен и составлял +264% и +328% соответственно. Кроме того, доза 0,05 мг/кг у 7-ми животных из 31-го стимуляторного эффекта вообще не вызывала. Мы избрали для дальнейших экспериментов дозу 0,1 мг/кг, т.к. чрезмерное повышение давления в кишке могло нарушить ее функцию, а доза 0,05 мг/кг стимуляторный эффект вызывала не у всех животных.

Изучение роли адреи- и холинергических механизмов в реализации действия серотонина

При изучении роли различных типов серотонинорецепторов в усилении сокращений кишки на введение в организм серотонина полагали, что холин- и адренергические механизмы в этом не участвуют. Но, тем не менее, чтобы получить более надежные результаты, подопытным животным сначала вводили блокаторы адрено- и холинорецепторов (доксазозин, пропранолол, пентамин и бускопан), затем на фоне их действия вводили серотонин,.

Полученные данные оказались совершенно неожиданными - серотонин усиливал моторику кишки у этих крыс значительно больше (на 546%), чем у интактных животных (на 264%), т.е. активация каких-то адрено- и холинорецепторов препятствует стимуляторному влиянию серотонина на сокращения кишки. После получения этих результатов возникала необходимость изучить - какие же адрено- или холинорецепторы препятствуют действию серотонина.

Результаты специальных исследований показали, что стимуляторный эффект серотонина в условиях блокадь(5 -адренорецепторов пропранололом (+265%) и блокады М-холинорецепторов бусканом (+280%) был примерно таким же, как и без блокады каких-либо адрено- или холинорецепторов (+264%). В условиях же блокады а-адренорецепторов доксазозином прирост давления в кишке на введение в организм серотонина составлял 331%, а в условиях блокады М-холинорецепторов пентамином +473%, т.е. заметно больше (у интактных животных +264%).

Интересно было проверить взаимодействие холин- и серотонинергических механизмов в регуляции сокращений толстой кишки с помощью введения экзогенного серотонина и раздражения блуждающего нерва. Эти опыты поставили на кроликах, поскольку это несколько упрощало их постановку, а регуляторные механизмы у млекопитающих одинаковы. С этой целью провели опыты на 6 - ти

половозрелых кроликах породы Шиншилла обоего пола, массой 2,5-3 кг.Вначале изучили 12 реакций кишки на раздражение блуждающего нерва у интактных животных. Раздражение стимулом силой 10 Гц, 1,5 мс, 0,1 мА у всех животных сопровождалось увеличением гидростатического давления с 2,54 ±1,02 до 12,42 ± 1,18 мм рт. ст. ( +389% р < 0,05). Амплитуда медленных волн возросла с 0,26 ± 0,08 мВ до 0,35 ± 0,05 мВ (р < 0,05).

Такое же двукратное раздражение блуждающего нерва у этих же животных, на фоне действия серотонина (0,1 мг/кг) сопровождалось более значительным повышением гидростатического давления- с 2,75 ± 0,4 до 22,36 ± 3,54 мм рт..ст. (+713% р < 0,05).

Таким образом, предварительная инъекция серотонина почти в 2 раза усиливала вагусный стимуляторный эффект толстой кишки, что свидетельствует об усиливающем взаимодействии холин- серотонинергических регуляторных механизмов. Более детальное исследование этого феномена не входило в задачи нашей работы.

Суммарно результаты всех описанных опытов приведены на рис. 1 и табл. 1.

Таблица 1. Прирост гидростатического давления в толстой кишке, вызванный

введением серотонина (0.1 мг/кг) в условиях блокады М- и Ы-холинорецепторов, а- и р-адренорецепторов.

Препарат Фон до введения холино- и адрено- блокаторо в (мм рт.ст.) Результат на введение холино- и адрено-блокаторов (мм рт.ст.) Фон до введения серотонина (мм рт.ст.) Результат на введение серотонина в условиях блокады а-и Р-адренорецепторов, М-иТЧ-холино-рецепторов (мм рт.ст.) Прирост гидроста-гического давления (%)

Пентамин - № холиноблокатор 8,1 ±0,2 5,2 ± 0,2 р < 0,05 5,2 ± 0,2 29,8 ± 1,3 р < 0,05 +473%, р < 0,05

Бускопан - М-холиноблокатор 8,2 ± 0,2 6,1 ±0,1 р < 0,05 6,1 ±0,1 23,2 ± 1,2 р < 0,05 +280%, р < 0,05

Доксазозин - а-адреноблокатор 8,1 ± 7,0 ± 0,3 р < 0,05 7,0 ± 0,2 30,2 ± 2,0 р < 0,05 +331%, р < 0,05

Пропранолол - Р-адреноблокатор 8,1 ±2.02 6,9 ±0,1 р < 0,05 6,8 ±1,0 25.2 ± 1,0 р > 0,05 +265%, р < 0,05

Доксазозин, пропранолол, пентамин и бускопан 7,9 ±0,1 7,1 ±0,5 р < 0,05 7,1 ±0,5 45,9 ±4 р < 0,05 +546% р < 0,05

мм рт.ст 50 40 30 20 10 о

1

1 1

1 1 1 1

1

фон инт. о р N М а- Р-беэ 14-М-

серот.

Рис. 1. Усиление сокращений толстой кишки крыс на введение серотонина (0,1 мг/кг) у интактных животных (инт.) и в условиях блокады адрено-( а-, (3-) и холинорецепторов(Ы-,М-).

Важность этих феноменов заключается в том, что в настоящее время серотонин используется в клинической практике (А. П. Симоненков, В. Д. Федоров 2003). Так, Г. И. Синенченко, В. Г. Вербицкий, А. В. Колунов (2006) успешно применяли серотонин для восстановления моторики ЖКТ у пациентов при послеоперационном парезе кишечника. Наши данные показывают, что стимуляторный эффект серетонина был бы значительно больше в случае применения его в условиях блокады а - адренорецепторов.

Более сильный стимуляторный эффект серотонина в условиях блокады -адренорецепторов (+331%), чем у интактных животных (+264%), является по-видимому результатом того, что серотонин активирует тормозное действие интактной симпатической нервной системы, что уменьшает стимуляторный эффект самого серотонина.

При этом пентамин сам по себе ослаблял сокращения кишки на 36%, а бускопан - блокатор М-холинорецепторов - на 26%, что свидетельствует о наличии стимуляторного тоноуса парасимпатической нервной системы для толстой кишки. Что касается тонуса симпатической нервной системы, то он выражен слабо, но (вопреки логике) является стимуляторным - блокада и а - и р-адренорецепторов сопровождалась (как и блокада парасимпатической нервной системы) ослаблением тонуса кишки на 14-15%, что пока непонятно. Но изучение данного феномена также не являлось задачей настоящего исследования.

Далее приступили к изучению локализации различных типов 5НТ -рецепторов на нейронах вегетативных ганглиев и миоцитах толстой кишки.

Изучение локализации различных типов 5НТ-рецепторов на гладких мышцах и нейронах вегетативных ганглиев Решение этой задачи осуществлялось с помощью селективной блокады серотонинорецепторов нейронов вегетативных ганглиев и гладких мышц. При этом понятно, что блокада 5НТ - рецепторов нейронов не должна устранять влияние серотонина на рецепторы гладких мышц органа, поэтому введение в организм серотонина в этих условиях должно вызывать сокращение органа. Предварительная же блокада серотонинорецепторов гладких мышц должна предотвращать стимуляторный эффект на введение серотонина. На основании результатов этих опытов можно сделать вывод о типе серотонинорецепторов, локализующихся на гладких мышцах и нейронах вегетативных ганглиев.

При изучении роли различных типов серотонинорецепторов в регуляции сокращений кишки, вначале исследовали локализацию 5НТ3)4 рецепторов, которые по мнение некоторых авторов (A. Moran et al., 1994 М. Nemoto et al., 2001), находятся на нейронах вегетативных ганглиев.

Опыты с препаратом RS 39604 - блокатором 5НТ4-рецепторов проводили согласно стандартной схеме. Сначала подопытным животным (9) вводили серотонин, и получив ответ (рис. 2 А), продолжали фармакологический анализ механизмов осуществления стимуляторного эффекта.

Для исключения адрен- и холинергических механизмов вводили комбинацию соответствующих блокаторов (доксазозин-а-адреноблокатор, пропранолол-Р-адреноблокатор, пентамин-Ы-холиноблокатор и бускопан-М-холиноблокатор - каждый препарат в дозе 1 мг/кг). Далее в этом же опыте на фоне продолжающегося действия адрено- и холиноблокаторов, вводили серотонин (0,1 мг/кг), в результате действия которого возникал максимальный стимуляторный эффект - гидростатическое давление в полости кишки увеличивалось с 7,4 ± 0,7 мм рт.ст. до 46,1 ± 3 мм рт.ст. (+523%, р<0,05), амплитуда медленных волн ЭМГ возрастала с 0,27 ± 0,07 мВ до 1,03 ± 0,13 мВ (+281%, р < 0,05), см. рис. 2 Б.

Затем на фоне действия адрено- и холиноблокаторов вводили RS 39604 (0,1 мг/кг) - блокатор 5НТ4 - рецепторов, что не сопровождалось изменением интенсивности сократительной деятельности кишки.

Заканчивали эти эксперименты введением серотонина на фоне продолжающегося действия комбинации адрено- и холиноблокаторов и RS 39604, что не вызывало усиления сокращений кишки, в отличии от опытов, в которых 5НТ4 - рецепторы были интактными. Гидростатическое давление составляло 7,1±0,6 мм рт.ст., см. рис 2 В. Полученные в этой серии экспериментов факты свидетельствуют о том что 5НТ4-рецепторы локализованы на гладкомышечных волокнах, т. к. стимуляторный эффект полностью предотвращается блокадой 5НТ4-рецепторов

Опыты с MDL 72222 - блокатором 5НТ3-рецепторов. Как всегда вначале испытывали действие серотонина, который усиливал сокращения толстой кишки (рис. 3 А). Затем вводили комбинацию адрено- и холиноблокаторов (доксазозин, пропранолол, пентамин и бускопан - каждый препарат в дозе 1 мг/кг), и на фоне их действия - серотонин (0,1 мг/кг), что вызывало ярко выраженный стимуляторный

-V

_ _

Рис. 2. Реакции толстой кишки на введение серотонина (ОД мг/кг) в различных условиях: А - у интактных животных, Б - на фоне совместного действия адрено- и холиноблокаторов, В - на фоне совместного действия адрено-и холиноблокаторов и 118 39604- блокатора 5НТ4 -рецепторов (стрелка). Вверху -кривая изменений гидростатического давления в полости кишки, внизу - ЭМГ. Жирные линии внизу - отметки введения серотонина (30 с), шкалы 10 мм рт.ст. и 1мВ

эффект - гидростатическое давление в полости кишки увеличивалось с 6,9 ± 0,1 мм рт.ст. до 42,3 ± 0,2 мм рт.ст. (+513%, р<0,05), амплитуда медленных волн ЭМГ возрастала с 0,26 ± 0,06 мВ до 0,96 ± 0,13 мВ (+269%, р < 0,05),см. рис. 3 Б.

Далее в этом же эксперименте животным (9) на фоне действия комбинации адрено- и холиноблокаторов, вводили MDL 72222 (1 мг/кг) - блокатор 5НТ3-рецепторов. Инъекция MDL 72222 сама по себе не влияла на сократительную деятельность кишки.

Затем каждому животному (9) данной серии (как и предыдущей серии) снова вводили серотонин на фоне продолжающегося совместного действия адрено- и холиноблокаторов и блокатора 5НТ3-рецепторов MDL 72222, что у всех животных вызывало хорошо выраженные стимуляторные реакции (см. рис 3 В): гидростатическое давление в полости кишки увеличивалось с 7,6 ± 0,3 мм рт.ст. до 28,2 ± 1,1 мм рт.ст. (+271%, р<0,05); амплитуда медленных волн ЭМГ при этом возрастала: 0,25 ± 0,06 мВ до 1,02 ± 0,05 мВ (+308%, р < 0,05).

Рис. 3. Реакции толстой кишки на введение серотонина (0,1 мг/кг) в различных условиях: А — у интактных животных (до введения фармакологических препаратов), Б - на фоне совместного действия адрено- и холиноблокаторов, В -на фоне совместного действия адрено- и холиноблокаторов и MDL 72222 -блокатора 5НТ3-рецепторов. Вверху - кривая изменений гидростатического давления в полости кишки, внизу - ЭМГ. Жирные линии внизу - отметки введения серотонина (30 с). Шкалы: 10 мм рт.ст. и 1 мВ.

Результаты данной серии опытов свидетельствуют о том, что 5НТ3-рецепторы локализуются преимущественно на нейронах вегетативных ганглиев, поскольку стимуляторный эффект серотонина сохранялся, хотя степень его выраженности была меньше.

Эксперименты с NAS-181 - блокатором 5НТ1Ь-рецепторов выполнили на 7

животных, изучили 27 реакции толстой кишки.

В начале опыта на каждом животном испытывали действие серотонина (0,1 мг/кг), что вызывало обычное усиление сокращений кишки (рис. 4А). Затем вводили комплекс препаратов (доксазозин, пропранолол, пентамин и бускопан -каждый препарат в дозе 1 мг/кг), исключающих влияние адрен- и холинергических механизмов, и серотонин через 10 мин. в дозе 0,1 мг/кг, что сопровождалось более значительным усилением сокращений толстой кишки - гидростатическое давление в полости кишки увеличивалось с 7,1 ± 0,2 мм рт.ст. до 43,1 ± 1,8 мм рт.ст. (+507%, р < 0,05), амплитуда медленных волн ЭМГ возрастала с 0,36 ± 0,07 мВ до 1,07 ± 0,18 мВ (+186%, р < 0,05), см. рис. 4 Б.

Далее в этом же эксперименте животным вводили NAS-181 - блокатор 5НТ|Ь-рецепторов в дозе 0,1 мг/кг, что не вызывало изменений сократительной деятельности кишки, после чего вводили серотонин на фоне продолжающегося действия комбинации адрено- и холиноблокаторов и NAS-181, что у всех животных вызывало ярко выраженную стимуляторную реакцию как и до инъекции NAS-181(cm. рис 4 В) Гидростатическое давление в полости кишки увеличивалось с 7,1 ± 0,5 мм рт.ст. до 45,9 ± 4 мм рт.ст. (+546%, р < 0,05), амплитуда медленных волн ЭМГ при этом также возрастала - с 0,25 ± 0,08 мВ до 1,01 ± 0,12 мВ (+300%, р < 0,05).

Рис. 4. Реакции толстой кишки на введение серотонина (0,1 мг/кг) в различных условиях. А - у интактных животных, Б - на фоне совместного действия адрен- и холиноблокаторов, В - на фоне совместного действия адрен- и холиноблокаторов и 1ЧА8-181 - блокатора 5НТц,-рецепторов. Вверху -гидростатическое давление в полости кишки, внизу - ЭМГ. Жирные горизонтальные линии - отметки введения серотонина (30с). Шкалы: 10 мм рт.ст. и 1 мВ.

Результаты экспериментов с NAS-181 - блокатором 5НТц,-рецепторов свидетельствуют о том, что данный тип 5НТ-рецепторов локализуется на нейронах вегетативных ганглиев, поскольку стимуляторный эффект серотонина в опыте не предотвращается - прямое действие серотонина на мышцу сохраняется.

Опыты с 8В 204741 - блокатором 5НТ2ь-рецепторов выполняли на 9

животных, изучили 27 реакций кишки на введение серотонина, который у интактных животных (до введения фармакологических препаратов) вызывал обычные стимуляторные реакции (рис. 5 А). Затем этим же крысам вводили адрено- и холиноблокаторы.

На фоне действия комбинации адрено- и холиноблокаторов (доксазозин, пропранолол, пентамин и бускопан - каждый препарат в дозе 1 мг/кг), выключающих адрен- и холинергические механизмы, вводили серотонин в дозе 0,1 мг/кг, что вызывало мощное усиление сокращений толстой кишки. Гидростатическое давление в полости кишки увеличивалось с 6,9 ± 0,2 мм рт.ст. до 44,1 ± 1,9 мм рт.ст. (+539%, р < 0,05), амплитуда медленных волн ЭМГ - с 0,34 ± 0,08 мВ до 1,06 ± 0,17 мВ (+211%, р < 0,05), см. рис. 5. Б.

Спустя 10 минут в этом же эксперименте животным вводили БВ 204741 -блокатор 5НТ2ь-рецепторов (0,1 мг/кг).Сам по себе 8В не вызывал существенных изменений гидростатического давления и амплитуды медленных волн ЭМГ: до введения БВ 204741 в среднем эти показатели по серии составили 8,0 ±0,1 мм

рт.ст. и 0,27 ± 0,06 мВ, после инъекции соответственно 8,0 ± 1,0 мм рт.ст. и 0,25 ± 0,09 мВ (р > 0,05).

Б

адрено-и

холиноблокаторы \ ЭВ 204741

Рис. 5. Реакции толстой кишки на введение серотонина (0,1 мг/кг) в различных условиях. А - у интактных животых, Б - на фоне совместного действия адрено- и холиноблокаторов, В - на фоне совместного действия адрено- и холиноблокаторов и 8В 204741 - блокатора 5НТ2ь-рецепторов (0,1 мг/кг). Вверху - кривая изменений гидростатического давления в полости кишки, внизу - ЭМГ. Жирные горизонтальные линии - отметки введения серотонина - 30с. Шкалы: 10 мм рт.ст. и 1 мВ.

Заканчивали эксперимент введением серотонина на фоне продолжающегося действия комбинации адрено- и холиноблокаторов и 8 В 20474, не вызывало реакций, т.е. БВ 204741 предотвращал развитие стимуляторного эффекта на серотонин - гидростатическое давление в полости кишки и ЭМГ органа не изменялись (см. рис. 4 В). Это свидетельствует о том, что 5НТ2ь-рецепторы локализуется на мышечных волокнах кишки, поскольку стимуляторный эффект серотонина предотвращался с помощью блокады этих рецепторов.

Результаты всех наших экспериментов подтверждают также наличие в организме серотонинергической нервной системы, стимулирующей моторику

ЖКТ (табл. 2).

Таблица 2.

Реакции толстой кишки на введение серотонина (0,1 мг/кг) в различных условиях.

Блокаторы 5НТ-рецепторов Фон до введения серотонина, интактные животные (мм.рт.ст.) Действие серотонина в условиях блокады адрено-и холино-рецепторов (мм.рт.ст.) Фон до введения серотонина в условиях блокады адрено-и холино- рецепторов (мм.рт.ст.) Действие серотонина в условиях блокады адрено-, холино- и серотонино -рецепторов (мм.рт.ст.) Прирост гидростатического давления (%)

ЯБ 39604 -блокатор 5НТ4-рецепторов 7,4 ±0,7 46,1 ±3 р < 0,05 7,1 ±0,6 7,1 ±0,6 р > 0,05

МБЬ 72222 - блокатор 5НТз-рецепторов 6,9 ±0,1 42,3 ± 0,2 р < 0,05 7,6 ±0,3 28,2 ±1,1 р < 0,05 +271% р < 0,05

МБ-Ш - блокатор 5НТ,Ь-рецепторов 7,1 ±0,2 43,1 ± 1,8 р < 0,05 7,1 ±0,5 45,9± 4 р < 0,05 +546% р < 0,05

ЭВ 204741 - блокатор 5НТ2Ь- рецепторов (0,1 мг/кг) 6,9 ± 0,2 44,1 ± 1,9 р < 0,05 8,0 ± 1,0 8,0 ± 1,0 р > 0,05

На рис.6, представлена схема, иллюстрирующая локализацию различных типов серотонинорецепторов на нейронах вегетативных ганглиев и на мышечных волокнах толстой кишки.

Серотонинорецепторы 1Ь,3 типов СеротоЕШнвргнческик кейрок ганпия

Л

Постганшюнарное вашкно

Серотонинорецепторы 2Ь, 4 типов

Рис. 6. Схема, иллюстрирующая локализацию серотонинорецепторов на нейронах вегетативных ганглиев и на гладких мышцах толстой кишки

Гладкомышечная клетка

Таким образом, физиологическое действие серотонинергической нервной системы и экзогенного серотонина, вводимого в организм, в настоящее время изучается весьма активно и получены новые важные данные в теоретическом и практическом отношениях. Мы показали,что 5НТ1Ь>з-рецепторы локализуются на нейронах вегетативных ганглиев,а 5НТ2Ь4 -рецепторы- на мышечных волокнах толстой кишки.

ВЫВОДЫ

1. В результате проведенных экспериментальных исследований изучена роль различных типов 5НТ-рецепторов в регуляции сокращений толстой кишки - на нейронах вегетативных ганглиев локализуются преимущественно 5НТ1Ь,з-рецепторы, а на гладкомышечных клетках толстой кишки - 5НТ2ь,4-рецепторы, активация которых ведет к мощному усилению сокращений толстой кишки.

2. При изучении механизмов регуляции сокращений толстой кишки с помощью серотонина выявлен эффективный способ его введения в организм -внутриартериальный. При других способах введения серотонина медленно развивающиеся реакции органа по мере всасывания препарата, несопоставимы с быстрыми эффектами, возникающими при раздражении нерва.

3. Оптимальной дозой серотонина для изучения механизмов осуществления его влияния на толстую кишку является 0,1 мг/кг.

4. Предварительная блокада а- адренорецепторов и 1Ч-холинорецепторов ведет к усилению сократительного эффекта кишки на введение в организм серотонина — это означает, что интактные - адренорецепторы и М-холинорецепторы препятствуют стимуляторному действию серотонина на толстую кишку, что следует изучать для возможного применения в клинической практике.

5. Выявлено, что блокада в отдельности М- и И-холинорецепторов сама по себе ведет к ослаблению сокращений толстой кишки, что свидетельствует о наличии тонуса парасимпатического нерва для толстой кишки. Тонус симпатической нервной системы выражен слабо.

6. Полученные результаты свидетельствуют также о наличии в организме серотонинергической нервной системы, стимулирующей сокращения толстой кишки.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Полученные результаты указывают на необходимость проведения исследований с участием фармакологов и клиницистов по разработке препаратов серотонина пролонгированного действия и исследования его в клинических условиях с учетом того, что серотонин оказывает более сильное стимулирующее влияние на моторику толстой кишки на фоне действия блокаторон адренорецепторов. Подобные клинические исследования с применением N -холиноблокаторов возможны только после дополнительных экспериментов на животных, поскольку эти блокаторы сами по себе могут сильно снизить артериальное давление у пациентов.

СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ю.Е. Трофимова, В.М. Смирнов, Д.С. Свешников, A.B. Кучук Исследование локализации различных типов 5НТ-рецепторов на нейронах вегетатвных ганглиев и на гладкомышечных волокнах толстой

кишки // журнала Технологии живых систем - 2011. Т.8, №6 - с. 69-73.

2. Ю.Е. Трофимова, Д.С. Свешников, В.М. Смирнов, И.А. Помазан. Серотонин стимулирует моторику восходящей ободочной кишки с помощью 5-НТ4 рецепторов // Журнал Естественные и технические науки - 2011 -№ 5 (55), с. 171-173.

3. Свешников Д. С., Смирнов В. М., Мясников И. Л., Трофимова Ю. Е. Роль холино- и адреноблокаторов в развитии стимуляторных реакций восходящей ободочной кишки, вызванных введением серотонина адипината // Российский медицинский журнал. — 2011 - №5 — С.43-46

4. Д.С. Свешиков, Ю.Е. Трофимова, A.B. Кучук

Влияние экзогенного серотонина на моторные реакции восходящей ободочной кишки, возникающие при раздражении блуждающего нерва II Журнал Естественные и технические науки - 2011 - №3 -с. 179-182

5. Смирнов В.М., Свешников Д.С., Мясников И.Л., Трофимова Ю.Е. Вагусные реакции восходящей ободочной кишки усиливаются на фоне введения экзогенного серотонина // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии - 2011. Т.21, №5 - с. 135.

Трофимова Юлия Евгеньевна (Россия)

Исследование роли различных типов серотонинорецепторов в регуляции сокращений толстой

кишки

В экспериментальных исследованиях роли различных типов серотонинорецепторов в регуляции сокращений толстой кишки установили, что 5НТ1ь,з - рецепторы локализуются на нейронах вегетативных ганглиев, а 5НТ2ь,4 - рецепторы - на гладких мышцах, активация которых вызывает сильные сокращения толстой кишки. Оптимальной дозой серотонина для изучения моторики толстой кишки является 0,1 мг/кг при внутриартериальном его введении. Предварительная блокада» -адренорецепторов и М-холинорецепторов ведет к усилению сокращений толстой кишки на введение в организм серотонина. Это означает, что интактныеа-адренорецепторы и М-холинорецепторы препятствуют стимуляторному влиянию серотонина на толстую кишку, что необходимо учитывать в клинической практике. Было также показано, что раздельная блокада М- и Ы-холинорецепторов сама по себе ведет к ослаблению сокращений кишки. Данный факт свидетельствует о наличии стимуляторного тонуса парасимпатического нерва для толстой кишки. Наши данные свидетельствуют также о наличии в организме серотонинергического нерва, усиливающего сокращения толстой кишки.

Yulia E. Trofimova (Russia)

The study of the role of different 5HT receptors subtype in the regulation of the colonic motility

In experimental studies on rats directed to investigate the role of different types of 5HT receptors in regulation of colon contractile motility it was shown, that the 5HT3 receptor mainly located in autonomic ganglia neurons, 5HT2 4- and in smooth muscle cells, activation of which leads to a strong increase in cotractility. The optimal dosage of serotonin to study colon motor responses is 0.1 mg/kg in artery. Pre-blockade of alpha-adrenergic and M-cholinergic receptors leads to increased contractile effect on the colon to serotonin, that is intact receptors inhibit excitatory effect by serotonin, which should be considered in clinical practice. It was also shown that the individual blockade of N and M cholinergic receptors leads to a weakening of contractions of the colon, indicating the presence of the parasympathetic nerve tone to the colon. These data also affirm the hypothesis about the presence in the body of serotoninergic nervous system that control bowel motility.

СОКРАЩЕНИЯ

5НТ-рецепторов - 5-гидрокситриптаминовые (серотониновые) рецепторы

ЖКТ - желудочно-кишечный тракт

ЭМГ - электромиограмма

МГ - механограмма

ВНС - вегетативная нервная система

Подписано в печать 10.01.2012 г. Формат 60x84 1/16.

Тираж 100 экз. 1,0 уел. п.л.

Заказ № 105

Типография Управления "Реалпроект" 119526, Москва, пр-т Вернадского, д. 93, корп. 1. Тел. 433-12-13