Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изменения амплитудных характеристик электрических ответов сетчатки в зависимости от pO2

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Изменения амплитудных характеристик электрических ответов сетчатки в зависимости от pO2"

ЛЮСКОВСКИИ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКЯБРЬСКОИ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

Биологический факультет

Па правах рукописи

КАПУСТА Наталья Валентиновна УДК 593.1

ИЗМЕНЕНИЯ АМПЛИТУДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛГКТРКЧЕСКИХ ОТВЕТОВ СЕТЧАТКИ ЗАВИСИМОСТИ ОТ р02

ПЗ.ОГ/З — Фенология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1991

Работа выполнена в ордена Ленина Институте химической физики АН СССР имени академика Н. Н. Семенова.

Научные руководители

Официальные оппоненты —

Ведущая организация

член-корр. АН СССР, доктор биологических наук М. А. Островский; кандидат биологических наук, старший научный сотрудник П. П. Зак.

член-корр. АН СССР, доктор биологических паук А. Л. Вызов; член-корр. АН СССР, доктор биологических паук Л. М. Чайлахян.

Институт эволюционной морфологии и экологии животных им. А. Н. Северцева АН-СССР.

.^¡^^/сЛ . 199/г. в

Специализированного совета

Засцита состоится « .0. . . . часов на заседании Д.053.05.35 при Биологическом факультете Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова по адресу: 3 17899, Москва, Ленинские горы, МГУ, Биологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ.

Автореферат разослан « УР'. » 199 ( г.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат биологических наук

/О

Умарова Б. А.

ХАРАКТЕРИСТИКА PASOXU

Акт^альность_проблеш.. Настоящая тзабота посвящена мало уч< чной проблеме зависимости paJouix~ х рактэри'тик фото-цепторов от уровня р02- В целом, для зрительного анг та'ато^а веотно, что ira^eiraiUiO содержания кислорода ¿различила вида покоям и наоборот, пет-роя с„л) пррчодят к излому р*ду и аканий в проц.ссах восприятия (Лазарев л др., 1933; HcParlPnd ¿t 1944; Нкртнчоза, Самсонова, 1944; Ernesí, Krill, 1571). нако, остается поясним в какой степени эти пз.\ )iiemw формируют-на уровне фотороипторов п какие ?.озмозашв механизма опрэ-ЛЯЮТ их. Отсутствуют И ЧОТКИР дашшо Об УСТ0ЙЧИВ0"ТИ Зрить-1ЫЯ1Х эток к многократно' изменою™ уровня т>02. в том чнс..е и к ток-часком* дейстчяю кислорода. Поэтому, основной те. .ой касте .гдеЗ ссертационной работы было исследование действия широкого диапа-на на фоторециггорпнэ потенциалы с.анализом возмсжких шэхэ-змов. В связи с выполнением экспериментов l ослолгнешшх условп-гипорбаряи использовалась внеклеточная методика регистрации, овариенствова„лтя nmi, исходя но литературных доншх (Sircan а., 1969; Быков я др., 1934). С шовной чаем работы, посвящон-Я действия р0~, предшествовал фарг экологический анализ штепци--еависимых проводикостей, участвующих в .сформировании фоторзцзп pisLu пстенциалов.' Evot раздал бил -необходим для осжслзк:ой терпретащш основных ДиШпс, не имел и. существенной самостояте-'ртэ значение, так к«ж позволил выбить степень участия петегщь -зависит проводккостей з формировании рабочего дашазойа па-4ei.. В целом, в настоящей работе рассмотг^ш три аспекта дейст-я кислорода па*активность фзгорецепторов: а) изменения рабочего зпазона восприятия; й) ток&лчвсксо действие кислорода; способность функционировать в условиях глубокой хтагаяспи.

Пь_и_залпчк_исслэ£ов§ния. Целью работа &'то и следование Л'Яст я С2 па элоктрпчзскио отвой; сетчаткп - £отороцсг1тор;п;о потэп-зла и зле^троретшгограил; и оцокка всзшеннх мвханкзмоз р^о 1ств?;я.

Е"ли поста леи" следующие задета:

1. оцонить устойчивость палочкового ответа и электрорэтеногра; к гтпокси к гипероксии.

2. Оце.-итъ влияние тсьероксии на свгтово©- повреждение сотчатки

3. определить зависимость ш. шггудных характеристик палочек .(ф г, * ответов к кривыо "ответ-ин'-энсивность") от р0о.

4. Гассшт^вть в- »южный ¡..¿лад татенциал-за: исга.их проводимости о в фор; фованиэ воспринимаемого световгтю диапазона палочзк,

Ьок'заяо, что члект^лче. хиэ от! ти сотчатки ■:ре->8нчай,.о устойчивы к кшеч'ократному у^еличениг уменьшений р02- Показчно, что изкшешя приводят к изменен* ширчш зослрыимаемого сотового диапазона палочэк. Показано, ч ¡»ирина востгг.ашмамог,о светового диапазона палодж сформироваш участием потенциал-чависишх проводимостэй. Работа содержит л 1гримэптальше подтверждения того, чте изменения пмшшт.дшх х ракторясткк палочек под „ействпем .¡эких-либо факторов реализую., при участии потенциал-завискшх проводимостэй. Показано таю?, что токсическое деРотше птерок<чш иа еэтча. :су -¡ролвляьгея тол ко в сочетания со счетогм поврежде шем.

^с7<тачьо-кая_зн_чшссть. Полученные цшшые могут гить испол зг-ваиы в экспериментальной и'клинической гипербярической медкц не; при поовэдчпт Э1 зпериментов с применаниэм "скусственно сухани~ и искусственных дыхательных смосей. Результаты диссорт ции ипользовагч в споцку, сах лекций кяС. *(ис юипк -елозеки животных И К I- биОфЧЗШОТ ЕЯС.1огич8ского ф-та' МГУ им. Лоыон^сое

4п2обащ1п_"абдм. Мат ,рьалы да сертации д лозу на: К Вс< союзной конференции "Риоаптиссидан"'", Москва, 1386; VI Всесою: "ом симпозиуме "Чеханизш сенсорной рецеь_ат", Москва, I 80; 1 Рабочем ссчгцашш "Глеточроя сигнализация и ее использование ^ У1ГВ1М01Ш? функцией клотсси и биотех..ологш", Москв', 1ЗД9; I Всесоюзной •зикпозиуме "Ионные конзлч в биологических мембранах' ¿1лзкэрскш, 1,90; иа 9-м Мождуюрс щом Конгресс© -.л Исоледоваш Глаза, Хельсинки, 1990; иа Всесоюзной конференции Рзолюционнс физиологиии и бис.сямии, посвященной пак./та Л.А. Орбели,' 1990.

Публикации. По материален диссертация опубликовано 7 печатных работ.

CTp3tKTH>QJ?6JoTH. Дкссзрчлщюшгг'I ряоота чзлокен? па 136 :тр., включая 21 рисунок. Список литературы содержит 146 ир'шог: -зшшЧ. Материал вдесьртпции изложен в той :ко по ледователыгасти, по И'Ьастоящий авторефор .т.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты проводились на изолир-тзатш сетчатках и целих мвоттшх с регистрацией ьа1 -аспвртат-иаолированиого (Sillraa.. s.i., (969; Баков и др , Г9Ш) позднего фоторецепторлогс ьотенциал' ПРП) па..очковоЛ сетчат..н белой криси и электророг зограмм 'ЭРГ) :риси и лягушек Я. temporaria и П. rldtbunda. b целом, буто пос-■ввлвло 273 эксперимента; каждая серия состояла не менее, чем из О опнтов. Экспериментальны!! материал являет. ;я статистически дос-оверным. Длг блокада потенциал-зависимых проводидостеГ палочек спильзовалнсь лош: цезип - 15 мМ, тетразтилам»'ония (ТЭА) ■ 30 М, кобальта - 3 мМ (Bader et al 1932). Электрическая активность золироьаншх сетчаток рогистриров?'шсь тренеретонально ь поле -30 гц. ЭР1 целых жипотнш отводили от роютици глаза фг.пиые -им „легтродом в полиса 0.3-30 гц. Для регистрации использовали BU МЕРА-60 с системой ÍJiMAF. ГОГ". Световая стимуляция провода-а^ь коротким - до L0 нсок вешлнг-н светодаода АЛ 307В ли 'о змии Ш. Рабочий диапазон сотчэтки оценивала по крала* 'авсася-даи амплитуд,' ответа от интенсивности тестовых пепияек (КОИ), ^пользовались серия всишок нарасшаюй кнтенсив'-осгл с иогсч ■5 лог.од. LiTopeaji вегшшкйш составлял í.25 tatitycu, между григмя вегшвек - 10 u:n:yf, В 'контролышх огштах было показано, ; начиная со oiopc'í серки вешш» ыяозшю КО;-* па оси осяо-шостя, форно и величина ПИ1 ос таятся ПТ30"ЛЫСЛГЛ ярог-ткш юглх чосоп. Гапороксив ссушчствлшм в барокшэрах с иснользог.а-' ¡ем чистого кислорода к : 'лслородсадоргкаких смоссй; гглокаиэ - с чадьзовзпмем нкортшх газов.

, РЕТЛЬ-АТЫ ii ОБСУВДЕЩ-ä

Основой ©отороцопторного потенциала является гиперполяриза цнк кптки, вызванная проце-сагаг фототрансдукпии. Однако, с^щос-' твует целый ряд дополыпельных процгссов, трансформирующих фото-ре цэпторшй потенциал. Сюда относятся втотшчныо изменения потенциал загнивая гчоводимостей, (Suiwarts, 1976; Pain et al., • 1978 Pair, Quanuc, 19' ; Bader at al., 1982), а •"змее перараслределе-кие потонцталобразумцих ионов через клето^ую мембрану. В cj-дест-вущей литературе не приводится достаточно полного описания , степени > частая этих вторичных процесс з в форирпванш. во( принимаемого светового -тиапазъпа палочек сетчатки. Это затрудняет интерпретацию иамэневий режимов. работе фоторе"еоторов под действие! канчх- лбо футоров, в то,» числе и р02. Поэтому, в качестве пер ьоочередпой, была уведена работа по фар^аколо.ичоскому анализ; р^ли ртих компонентов в формировании КОИ.

I. 'Действие блокрторов -отенциал- ;ависимых проводимостей на

ПРП крысы.

Использовались ионь' 0з+, ТЭА+, Со+г, известные Kait neunte чоски» öj.jKaTopu потвн"31ал-зоЕчсшщх ировсдимостей палеток омфн бий, з лостьлгао ч tkoü феноменологией деПстпя (Frtn et al 1°78; Bader et al, 1982).

lili^S^pTMä-^fiS^-ÖLiiSi. Известно, -что "цези^-блокируемая Na+,K1' проводимость активируется-гипершляризацией и обеспечивае перехочныч лрогчпе "шк-п -ато" ПРП - ре^о-г тр^зацпг, сладу иду поело пика" о'вота. Показало, .то Cs+ в концентрации ,2-10 мМ 7 б- 2 раза узеличивгit амптауду внутриклеточного ответа пале пй. подавляя реполя-пазаадопнн?. процесс, следующий'~а пгчом отве.а.

В "апих вкстергмрнтах, в услог"ях внеклеч'стшй р^гистраци "а"1 -асш.ртат-вцрел0нного палочкового ПРП JojioII крысы ионы цезия коыдецтрапг 10-15 i 'J облрцали сходным действием. Амплитуда от.,в то- увелипветась в 1.^-2 раза по ср.внэшш с нормой а процес "пис-пла^о* становился менее выраженным. Эти характерные' вффект действия. Сз+ ..а величину и йюрц/ Г1П приведет' на Рис.1 А и Б

50 мкВ

1.25 с.к

10 сен

1.Г5 сек

'15 сек!

Г ю. I.' Действие 15 мМ Зз на ИРП крысн.

1 и Б - серии нрлозчниых друг [а друга фот-роцепторншс по-■егциалоп в ответ на нарас-•агащ^ вспышки света. Линия :од осциллограммами - вр^мви-юй масштаб. До вертикальной 1Трчховой лишш' иаг времен-:ого масштаба - 250 мсек, :осле - 5 сек. Момент всша-я обозначен вертикальным ¡толбиком в начь^р времен-:ого масштаба.

. - норма, Б - в растворе . : цезием, В - КОИ, посгхз-нгтне по ПРП на А ( Э ) и ! ( О )• Ось абсцисс - лог. нтенсивности, где за 0 приято количество света, вы-ывамцее насыщение амшшту-л нормального ПРП. Ось ор-лнат - амплитуда ПРП в мкВ.

мкВ

—о

о

СЕвта

Ha Pnc.j. В тфодсчавдиш КОИ, построенные по приведенным сорля ЛРЛ. Сопоставление этих кривых показывает, что онт', пошо вбео даной величины, различаются по иир/'.е воспринимаемого свотовог дке-'езона за очаг ответов па ярка вептеки. Те.:, в рчзшодоыю акспортанте КОИ, полученная на фоне цезия имеет вцход на насиню шэ при -1лог,ед., в то время как для кои ч норме выход на насы щенке происходит з области 0 или лаже правее. Таким образом, cor ласно гш| зкеш}. сайтам, применение ионов и,ззуя сокращав* восп рйЬимаемцй световой диапазон пчлочек, по крйней ыеро, n IQ j.j3. 5§?ствие_ионйв кобальта. Ионы кобальта специфически Олоюпуя Са+^-штонциал-зависимую проводимости внутре-це^о соыен'.а. Суд "о тому, что úa'f '-каналы закрываются уже три -45 мВ (Beider e.í 1S32), действие Со+2-Союфуемой кальциевс* проводимости заканчи ваетзя ь середине рабочего диапазона палочек.

Наши реаультата " Со+2 приведены на Л\с. 2. Блокирована si л'о ' жь кольциевс 3 проводимости не сказывается на граш.да воспринимаемого светового диапазона п с .¡гогитудах ответов на ела быв и сильщ вспгики. Вместо с Tai,., иода кобальта избиратель.. сникячт с.'ввты ir средние вспышки (Рис.2Б). На КОИ 'Рис.2В* это эффект Бырзягэтся в сник05ш крутани и ее Б--Оррэностк, то есть s изменении контрастдой • узствителы.ости иплочек. ¿дЗ_£;йст1же^онов_те^азтилао2ВДЗ^ Ï3A • уикверсалыа Л специ фичеспи? блокатор К"* прокадмооти, в то« числе для -нутрегашг се мента палочек. Эффект TPI Сил ивсколько • сходен с действие; конов цез"я - г -.тъзте*. на яркие ncraiu.¡ai уменьшала выракаиюст 'ерехо^юго процесса "пик-пла^о" и слегка возрастала амплитуд отвэто вс. ьсок лопазонз ссвещешюстоР. При toi., кои эдвкгалас несколько ' ibt>:'., а гтфина воспринимаемого светового дааызог м ня./ась Escj-'ia незначительно { Рис. 3 ).. L liJfesâSÇiras JMS^M^foJ^ Cor :асно щг.ируа

мым prie :ar, исп-лы-лпниа cmc^i по. лог" набора ¿локаторов потен ; юя-чашеишх г^оводамостой должно Сало uj привести к п. лучани Я№, cCx'ip^.pjBSiraux .феимпе отвеяно светочувствительной натрив-р. к^зодимос.ь». Эта проводимость че пишется потенций."'-зависимой, подтему елк^увт ожидать, что в gw. условиях регистрации форма 1Ш1 приб/изитоя к кчкетике пваитн-х фототоког на^ушгаго сегмент, галочки.

5Г1 !,жВ

5и мкЕ

1.25 сек

15 сек'

Ряс. 2. ДеЧстшэ 3 мМ С"' на 1М1 крнсы.

В 70

,+2 " 50

А - ПИ! в норма, Б - в растворе с гобальтом. В - КОИ, построенные по ПРП га А ; о ) и б ( о )

<о ¿0 20 10

Б- '

50 мкв

I 25 сз мкВ

10 сек"

Хг"

/

-о

-э

- ъ

1.25 сек 5 сок

-2 - -1 0 . лог. лит. свота

60 ккВ'

1.25 сок

5 СиК

Рлс. 3. Действие 30 нМ ТЭЛ на ПШ крпсн. А - ПРП а норме, Б - в растворе с ТЗЛ.

Г.}йствцю:.мо :Рис.4), фоторецопторшо потолкали, заре.-ист рированные при использовании смеси Со+, ТЭА и Cujui сходны л форме с фототоками наружного сегмента. При ьтом, КОИ на фоне блс катор.в раг-мае выходила на уров'чь насыщения, чем в н^рмэ. ьоглг сно Э1,а,1 кривым, воспринимаемый световой диапазон сукался hp 1 1.5 лог.од. Эти изменения соответствуют различиям между кривым которые можно построить по токам наружного сегаента и по фотор^ цеп?опш;л нетенк :лам одций и .ой ад палочк.1 (bader et al.. 697t..

.Обсчете.. В целом, результаты раздела показали, что готе: циал-зависимые проводимости (ШП) принта "з кг заыотние участие в фо^м:"рова!ти воспринимаемого светового диапазона п л< чек. Нгчоолео значимой является "цезкй-б.^жирузмая" прово дкмост! опреде .явцал крутизну K0L и ширину воспринимаемого светового ди; иазона в области силмшх освыаешостей. С^+2-прлводимос"ь связа: гоеим'тцестЕвнно с грутизной КОИ. Согласно результатам последи прии оштов (Рис.4В), ПЗП позволяют т злочпам расширит^ верхк воспринимаемый световой диапазон _счти на 1.5 лог.ед. - то ecij 30 раз, чо сравнению с возможностями ионной проводимости механи ма транедукнии. Поскольку естестчешшм рычаг лл управления для П является уровень мгмбра'Т'ого потешяала, можно предположить, ч рабоччй диапазон пало1, эк мог зависеть от мембранного потеши ла. Поэтому, в следующем разделе были яхледов ны изменения ам лтгудвых характеристик (АХ) ПРП крысы при экспериментальных во действиях на (/е--б1.лнш.й потенциал (Ш.) палочек.

2. Амим-ущшо харе :теристики пах^чьк :ри

изменена. х концентрации КоЛКЯ и действии оубаина.

Калий и оу<аин широкс исполь: уются для эк перименчалы изменен^ мп, пссксльку она у-пиют -ххтюшение концентраций i те1шиалсбразупя"Х ионов. Оубаин в высокие концентрациях 1^давл5 Н&.К-иасо", а в шз их активирует его (Островский, Деттмар, 1Г">6). Mu 'дспльзовали повыиение нартой концентрг да калия о:'баш (.О-6 М) для деполяризации палочек. Гиперцоляризацию о< дествляли оус айном в концентрами Ю-7 M и К+ в ызких лонцент]

пиях.

Г ^ г™ •П0Г- 1Я'Т- СВ0Та

сг.лкя. рма крис" "Р" РазЯ1'™х коддантрациях шэикого

5 0ТВ05' от И кщ вспышку. Сродной потенциал -

нормально!., растворе {5 ^ Г); верхний -,йри с шее Ей

|ентращги'кали!, _Пр11 ПОСШ0ШШ < мМ кЪгаруяюй ков-яюинего МЯ ^ ^ пазличтп ВДнцечтрацг те

2.1. АХ при избиениях вгзшнего калия. Были сопоставлеш' АХ при нормально?, концентрации внешнего кали - 5 мМ, три повышении его до 10 г/.М и птшэчии до 2 мМ. К .к следует из Рис 5А, калисзая деполяриваци.. подавляет, а г.огерполяризчция усиливает переходный процесс "пик-плато". Наблюдаемые изменения амплитуды ответов в зависимости аг: концегтрации внешнего калия, очевидно, связаны с изменением величины к.-, левой оатарьи метки: ..ОЕЫшение, внешнего К+ уменьшает ответы, а понижение - увеличивает их. Согласно КОИ (Рис. 5БК калиеваг деполяризация сужает рабочий диапазон палочковых ответов, а гиперполяшзация расширяет его. " 2.^. Гэйствие субаина. Оубаин вызывал выраженные изменения в форме ПРП. Низкгэ юзы оусашг увеличивали амплитуду и рэзт,о обо-jTpnjr.t пес ответа. Высс.сие дозы cjöatci- оказывали противоположный эффе кт. На Рис. 6 совмешены ПРП на вспышку средней интенсивности в трех состояниях - деполяризовагиая клет"а (оубаин I0'6 "), клетка ~ нормальным уровнем Ш „ обычный А асгвор Рингера), и пшерпс -лгризовонная петка 'оубаин I'IÜ"7 М). На фоне высокэт концентраций о; Штз построение '"ОИ затруднительно, пос.юл'-ку амплитуда гтретсв постоянно снижается. При гипар^олярпзации, вызванной активацией "Та.К- насоса оубаыюм,. сслосавление КОИ показало небольшой расшгре ле рабочего диапазоне со стороны сильных \,свегз1ПО-стрй. .

2.3. Обсувдеяиь. Согласно донным этих 2-:i серий экспериментов выраженность переходного г^хдесса "пик-плато" связ«не с уроном МП. ilpii дэголяризрции (оубаин в больших дозах, высокий кглий> перегодчыр- процесс "пик-гпато", практически, ..счезает, а при "тг : эрполяпизации (оубаин в низки AJsax г погашение внпнего к_лия) становится вир же ппд. Эти розу. коррелируют о извес-

тными ;эшртми о том, что эффективность Сз+-слокируемой про1__>дямо-сти, растет по ...б^е гипе^лоляр тзации к четки, мы предполагаем, Чго выр двтьсть птх/це^са "цик-плато" tr кгт слунить хороши... ингжато-ром уровня мембрсишого потенциала клет...и при внеклеточных отведе Hiwix. Набли^аешо в эксперимента изменения КОИ' в значи эльной стонет, определяются рцра-энностыо процесс1» "пик-плато".

В ч яном разделе оубаин и K'J; служили инструментом для изме-' . егтйя ifll пв^чек. С другоГ стороны, эти воздействия имеют и само-^тоя""зЛьнс значение имитации ос jt; этотзупдих функцистц льных из-

менений в сетчатке: уоовня активности Иа.К-насосJ 'зрительных кле то.с в зависимости от каких-либо реальных условий; изве тных перераспре дг чений калия при смене све тобой адаптации ti при гипоксии (Llnsenmeler е.а., 1983; Oakley, f-reen, 1976; Быков и др., 19811. а, возможно, и при зрительных патологиях, сопровоздаюмхся разрушением клеток и, следовательно, повышением наружной кочцэгтрашш К+.

а. Изменена АХ IiPII крчсн и ЭРГ лягушки в зависимости от условия онсигенации.

Целью данного экспериментального раздела была оценка измеко-ний ПЫ и КОИ, з тага:е опред лешю корреляции между ПРП и ^РГ в. различных у. ловиях оксягенгции.

3.1._И"М9нени^_ПРПл В первой ^зрли экспериментов был" сопоставлено действие слаоой гипоксии л гипероксии, создаваемых 30-ти минутной бзрозтацией перфуртрующег-./ раствора или инертным газо?.. Гипероксия вызывала небольшое, но достоверное ур~личет-з .лковой ч-сти ответов га гркие вспышки с соответствующим росилрекиеч верхней границе,воспринимаемого светового диапазона на Q.5 лог.рд. Гипоксия действовало противоположным образом, сокращая верхнюю границу щшпрш на 0.5 лог.'1 д. В ияедугагвР се^ли опытов г I. .¡пользованием более жестких условий - 2.5-часовая пшскгчя с püg меноа 2-х мм рт.ст. (РИо.7) и гипорбар;леская оисшчшация - 3.5 чвса при. 4 ATA.Jg (Рис.8) изинешт ПРГ1 it КОИ были бо-г^е знач ш-ми. Снижение уровня р0~Сглаживало процесс "пик-плато", a í-ujepo-ксия уоухуйллла его. При этом,- согласно КОИ, . г пакет суяале вос-дринк аемй свртовой дгапазон, г гипероксия расширяла его. болье чэм на "ог.ед., Такгч обрпом, в зависимости от условий океи-^енацил, полотки с .тчатки значительно лзменяк :■ светов"» ; .увствн-тельность в области висогарс. чзвещелостей. ■ '

/2адом~аолол1Я н^жх результатов, в сопоставлении с '. данными ■ раздела 2, с. идэтельствуе"* о'деполярйзаца.. пит чек при'лшока^'и гтгсерполяр'зацик при; гиперокеш. Эю коррелирует с гтедставлещ^-ми Стейнбарга. (Steinberg et ai., (987) о том, что гшгкечя тормо-г ' 3tra Na,K-«acoc, деполяризуяг^мбрану па.пчки. -Изменения МП кл~т-ки, как это ^бсу-чДйлось выше,' в сбою очередь должны сопроьо*сдать-

жт.кнт. ,:зо'га

60 №В

:.25 свк

15 сек

Рис. 8. действие гиперба-

ричесюй оксигенгации (ГБО) на 1РП кркои.

А - ПРП в норме, Б - в условиях ГБО (3.5 часа 4 АТА 02).

В - КОИ, строенные по А ( О ) и Б ( О )•

13 6

ь <сю

40 ао 'О 60 50 ао 30

. ,20 ■10.

мкВ

1.°,5 сек

50 мкВ

15 сак

и но М\(21.Г.Ог) в ГиШРокСИЯ

С А дтд Оа)

.5 - 2 -1 1

лс.'. инт. света

25

Рис. .. Действиг кислорс ,а на чувствительность изолиро-вашой сетчалш лягушка ».О

' в-волна ЭРГ >,

КОИ на воздухе ( О ) и при I Ах'А 02. ( о /.

15 10

мкВ

"^-6 -5 -4 - J - £ -I - - . 7 •юг.и'п .света-

ся изменениями активности Сз+-ОдокируемоД проводимости, я также изменешим величины калиевой батарейки клетки. Другими- слогами, следогэло Он ожидать,'что действие гипоксиг (Рте. 7) по своей фе-нсленолагии должно быть эквивалентно повышению внешнего калия (Рис.5), а действия пшероксии (Рис.8) - соответствовать аЭДок-гам активации Na,К-насоса (Рис.6, Ю^М оубаииа,. Действительно, феноменолога,. этих воздействий достаточно сходна. В целом, исходя из приведенных и литературных -анных, предполагаемый механизм действия р02 через изменение активности ПЗП проБодишотей на рабочий диапазон палочек продставляется.вполне вероятным. 3.2. ЭЬ' при гипер-жсии. Целью этих опытов была оценка в какой степени данные предыдущего' раздела могут быть соотнесены с известными изменениям" чувствительности зрительного анализатора в условиях- ln "ivo. Зыло проводеио две серии опытов с регистрацией в-волны ЭРГ лягутки R.temporaria. В перзой серии регистрацию приводили от иоолировашюй перфузирусмой сетчатки, т.е. в тех же условиях оксигенации, что и при отведении рецепторного потзнциа-ла.

Во второй серии ЭРГ регистрировали у целого ялвотчогэ при дыхании чистым кислородом. В обоих случая:: эксперименты про-родили при атмосферном давлении. В результате этих эксперименте!,, как на изолир .ва^ой сетчатке, так и на целом животном,были получены идентичные результаты, сходные по смыслу с действием пшероксии на ПРП. крысы. Т'кпероксия вызывала I.5-1--кратный рост амплитуда в-волны ЭРГ г увеличении световой чувствительностг в оЪласти высоких освещешюстей. почти на I лог.ад. Этот эффект-приведен ня Рис.9 на примере эксперимента ^изолированной сетчатой.

Таким обрапом, результаты раздела свидетельствуют о том, 'íto изменения световой чувствительности зрительного анализатора, связанные с р02, в значительной степени возникают в самом первом его звене - зрительных клетках.

4. Оценка устойчивости электрических отвотое сетчатки .

к экстремальным Е нлонша/ р02 1от 2 до 4000 мм рт.ст.).

В ксперимеитах. этого раздела исследовали стабильность электрических ответив, регистртпуемых <~т изолироввшшх сетчаток ИНТ8КТ1ШХ кивотныг - крыс и Z-x видов лягуиек. Целью вксыримвн-тов било: а) оценить физиологические предела функционирования сетчатки и фоторэцепторов и б) устойчивость сеаштки и фоторецепторов к токе иескому действии кислорода. Эксперимента в осноълом проюдили в условиях глпербарии. Контролем на побочная эффекты высокого давления слукило использование достаточно разг-габраэных газовых смесей.

4лЬ_-У^§В?1ЩЯ__элек^ичвсю1х___отвчтов___при__2-4___чадорчх

б 4-х сериях экспериментов с регистрацией: ЭРГ кнта-ктных животных -лягушек и крыс, ЗРГ изолированных сетчаток лягушек, ПРП от изолированной сьгчатки .;фысь, было показано, что при гипорсссии (вплоть до рО-, 4000 "и рт.ст. в дыхательной "кзеи) и экспс зиции до 4-х часов эти электрические ррчкции cav-татки жест с.абильную величину ответа. IIa РисЛьА показано для рецептор- • ного потенциала изолированной сетчатки крысы, и ня Рис. Л ,"*ля "-вольл ЭРГ целого животного. Столь ке высокую устойчигость на протятеюш 2-4-х часов препараты гзолировцтой сетчатки проявляли п . край га кэоткой гипоксии (р02 ко более 2 км рт.ст.), достигаемой в средп очищенного'аргона (Рчс.^ОБ).

Чта зкснеутмРйти, по-видачюму, свидетельствует о неприхстли-Bocrii первых эвеньер зрительной систе ш к энергообеспечению.

_Оценкр_возмоетогд_токсотэского_деЕс Существует расп^страцашюе кшшиэ о повышенной чувствите ~ыюсти фэторецепторных клеток " токсическому дейсгви 02, сснсвшшои на известных работах Нолля, выполненных на iqpo.j :шх (Ыоо11, 1962' I9S4). В то го в^емя, судя та нашим данным, полу чешшм кз лягушат и крысах, гшероксия ие не оказнзаот заме: юго токсического действия нр протяжении несколыаг" первых часср. Поэтому, в данном ькстаримэнтальном разделе, " опытах in vivo на сетчатке . крысн, Оылр прояодь.ш ohohkl возможного токсичес .coro действия ддктедачоГ гипероксии.

мкВ

I .

4

4&jh

Е . ;мкв •'Л ;4о'о

. 300

200

ICO

о

■ ( *ÍA iprgm )

часы

Рис. т0. Действие экстремальных значений р02 на ПРП крысы.

А - кинетика амплитуды ПРП при гипероксии ( 4 ATA 02 ).

Б - кинетика амплитуды ПРП при гипоксии ( 1.5 ATA аргона ).

По оси абсцлсс - врем i экспозиции, по ос.: ординат - амп-.питуда ПРП ь мкВ. афава приведены интенсивности световых стимулов. -/ ,;„„„ ¿p ■ • -.....

% А/Анорм.

60 75 JO ÍC5 Ш> Врвыя Х0аДвЯ0)8ВЯ 4 m 0¿

'минуты

Рис. II. Изменение а-волна ЭРГ крысы при гипероксии. По оси абсцисс - время экспозиции, по оси ординат - амплитуда а-волны ЭРГ в % от нормы- ( воздух ). Момент изменен/и р02 отмечен стрелкой.

Рис. 12. Изменение а-волнн ЭРГ 200 челой крыс, после ГБО ( 12 часов ' экспозиции при 2 АТА 02 ).

По осп абсцисс - время после 1В0, по оси ординат - амплитуда а-вол-,ны ЭРГ в % от нормы ( до воздай- 100

ствия ГБл ).

__гилербомиеско^д^

ÍISQ.4 Эксперимента проведали га белпх крысах с измерением • а-во.лн ЭРГ. Оцошса возможного токсического действия кислород^. проводилась ча протяжении нескольких суток после ГБО. На Рис.12 на примере типичное опыта представлены ¡щаграмш амплитуды а-волнн . ЭРГ в норме при дыхании воздухом и затем спустя сутки и трс j су ток после Í2 часовой ГБО с pOg 1500 мм рт.ст. В целом, то. »э резулттат наблюдался при х'БО в пределах 2-4 АТЛ ;р02 15СЮ-30СЮ т рт.ст.) с ¿ротонам! экспозиции S-I2 часов и прослеживанием ja отдавшими шсдедствигм вплоть 7 суток. Эти. результаты, по-видимому, свадьгелиствуют оо эффективной системе естественной аптиоксидантпой защити сетчатки крысы о", повреадащего действия

Дашше об устойчивости сетчатки крисы к гипероксии на вполне согласуется с щх дставлегшяш о повкше.йюй чувствительности ifiTu-рецепторов к Зотоокисленив (0 троесюй, Ф.дорович, 1982). Поэто- ■ му, в следующем разделе оценили':гов- зстное.действие кислорода и фотопочрездепия.

4^? _2л__у&вкш___ГБ0___на___фоне____г^гоегщавщего____действия

коштковоотового_сватал Эксперименты поставлены на белых кртак ч условия- ln vivo. Для повреждения использовался свет с энетнзй 2 Дж/см2 в дглгазоиэ 36^-340 ж (Островский, "едороейч, 1982). Со-постчвлялрсь величина фотопогтевдения j норме - на атмосферном воздухе и при ГБО. Сценку проводили спустя сутки поаг ■ фотоповре-зденпя по а-волпо ЭРГ п по содержанию родопсина. в сетчатке (Таблица I). . ■ ' ;

Как вйдпо, гипероксия резко усугубляем фэтоповрездение зрительных клеток: ьшлптуда' a-волы ЭРГ и количество родолсинг падают после фотрт.вревдели'я• _;ем больше, чем б^льгэ было pOg в дыхательной леей.. ' ' • ., .

В дополнительной серии экспериментов' нами било 1станоалено,!< ito фотоповревденяе.сетчатки, полуденное прь гаперокгии в ус.тови-IX In vivo, почти в 2. раза'ослабляется ангтокейдантом фенсзако", заеденным ь доз- 100 мг/кг за сутки до облучения. Это . сь'идрте-иьствует о том, чгэ ' усуг уиляодее , действие числорода, • г т зидимому. осуществляется по механизму лзободнораликальнс-о окис- . гения (Эмануэль, 1963). . -

о

Таблица I. Зависимость фотоповрокдения сетчатки от р02

Содержание родопсина % от норш

горки

160 IВОЗДУХ) 73.0 ± 7.2

760 (чисты!* 02) 56.3 - 4.1

83.7 - 6.0

42.8 % 12.1

1900 (ГБО)

42.О 1 8.0 . 23.4 - 8.2

Тагаш сзразом, кислород токсичен для зрительных клеток крысы только в сочетают с фотоповревдегшэм.

Экспериментальный матери,-л диссертации го действию разни;', уровней рО-, на электрические ответы сетчатки, содергда три групп фактов: Т) и-ченегшя КОИ; 2) способность к длительной работе при гаогократных изменениях р02; 3) устойчивость к токсическому 'действие ююллрода.

Результаты об изменениях АЗС палочек при гило- и гжюроисии пшшвтся новыми и коррелзфуют только ,с данными об изменениях зрительного восприятия человека в зависимости от р02. Полученные наш результаты мокно, как нрм кагется, достаточно обоснованно связать с лптературншга данными о перераспределении "онов 'фи смена р02 и с механизмами работа потенциал-зависимых проведашс-тей (ПЗП) в формировании АХ палочек.

Экспериментальный раздел, иосвященшЬ действию блокаторов ПЬЛ хорошо коррелирует : юторатуряши дашшми ълутриклото'пш. отвадмшй от палочек амфибий. Это позволяет сделать вывод о том, ч.о п*лочк" сетчатки крысы обладают тем да набором ионных кана-

ЗАКЛХНЕНИЕ

- J9 -

лов, что п палочки амфибий. Основным результатом данного раздела . являр^сн определение Екчгда ПЗГ в формирование рабочего диапазона iia-очек.

Способность палочек к длительной, стабильной раб' те при жесткой гипоксии к гшврбаркчегчсой оксчгенацки свидетельствует о иепряхотлиЕости фоторецепторов к энергообеспечению. Это сос :ству-

известным данным о том, что палочки обладает bucoi jim у р. знен аэробпго гликол.за, которого, го-вютмому, достаточно для многочасовой pedoT" пря жесткой гипоксии. Устойчивая работа палоялс . при гшероксш свидета,г\ствует, пс -видимому, а чрезвычайно мощной антиоксвдаптноК зацлте ceT4áTKíi белой крысы.

-Я30ДЫ.

1. Ьра исследизании действия известных блокаторов потетЧал-зависимЫх прс зодимостей (ПЗП) на сууарны.. палочкоьый фоторецеп-торный потешка : (ПРП) белой крцгы показано, что ПЗП пгчнкмают активнее участие i формирование- рабочего днапязо ш лиьчек:

а) ксли цезия, блокирующие сдан га типоз Ка+,К+- проводи?,гаста, значительно расширяют амплитудную шкалу и

• со-рацвют световой диапазон ПРП;

б) тпт^ззтил&чмогяй - Локатор К+-пров дамосх-и, обладает слабнч сводным действием;

• в) блокирование кальциевой' проводимости конами к ;бальта снижает крутизну тривоЛ "от^ет-интонсивнос-.ь' (НОИ);

2. Получена дачные, свидетельстьугцие о том, что nsnep'i j-ляризация палочек расширяет их рабочий диапазон со сторош сильных освэщошостеИ, а деполяризация сукзот его.

3. Показано, '.го светова.. чувствительности пг точек в области npiorx вспь^вк зависит от условий оксагенащн: пгт~ксип снижает "»е, а тттороксия повышает; предполагаемым механизмом &/их-изменений являются сдвиги мэмОранпого потенциала и уровня активации Ш.

4. Показано, что фоторецепторы и сетчатка в целом устойчивы сак к длительной гшк рбаричес: он оксигенащи - до 1000 мм р-г.ет , raie, л к веской гипоксии - менее 2 m i. :.ст.

.' 5. В опытах in vivo гоказ..яо, что гитг?баричэска>. окстгепация'

5-4 ATA i ) да указывает токсического деиста-* нз пале jai сот--

чатки крысы, но резко усугубляет поврегщающее действие корог. ;шво лнового видимого света

СПИСОК F VEOT, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ïEî.Œ. ДМССЕРТЛЩМ

I. Зак Я.П., Капуста Н.В., Федорович M.R., 0стровский МЛ. Скачацкий О.Н. Роль кислорода в фотоповревдршш зрительных клеток сетчипш.// II Piec. конф. "Биоантиоксида; т", Черноголовка, 1986, с.

■ 2. Капуста Ч.В., Зак П.П., Федорович И.Б.. Островский Ы.А., Сквлацки.. О.Н. Усугубляющее действие кислорода при фптоповреждэ-I .ш сетчатки глаза белой крысы.//Бал. вксперим. биологии и медицины, IS87, т. 104, N 7, с. 102-104.

3. Zack, P., Kapusti, .N. Rod Late Beceptor Poter1;! 1 ( ЬГ1 ) modulation under changea оt environnent.// Proc. of 9th- JCEH, 1990, Helslnlsy.-H 111.

4. Кагуста H.В., Зак П.П., Островский M.A. Изменение амп-ш-тумш. характерисгтк пр точек в зависимости от условий окспгена-щш. 1Э90,-Ред.ж.Биол.наукн'М., 9т. ил., би^пиог. 13 назв. -Рус.-.( Дэп. В ВИНИТИ, N 2486 - В 90 ).

Б. Капуе l'a Н.В., Зак П. П. Роль потенциал-завиелмыу каналов в формировании рабочего диапазона палочек сетчатки.// -Всесоюзный симпозиум "Конные каналы в бкологичеасих мембранах", Кара-дс?, I39Q, с 30

6. Капуста Н.В., Зак П.П., Островский Ы.А., Скалащий-* О.Н. Устойчивость элэктрических ответов сетчатки к экстремальным значениям pOg. 1950, Род.а.Биол.науки Ы., I4c. sut.', библяог. 12 -назв. -Рус.- ( Деп. в ВИНИТИ, H 5131 - В S0 ).

7. Капуста'Н.В., Зак П.П. Фармакологический анализ фоторец -пторных потенциалов трех клгссов позвоночных. // X Всес. совещ. по эволюционной физиологии, Лешшгргд, 1990, с. 68-69.

Подп. в почать 25 10.91 г, Заказ 740. Объем 1 п. л. Тираж 100.

Типография Л1ЛТИ. Ульяновская, 13.