Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Наследственная артериальная гипертензия: исследование в онтогенезе катехоламинов мозга и гипофизарно-адренокортикальной функции

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Наследственная артериальная гипертензия: исследование в онтогенезе катехоламинов мозга и гипофизарно-адренокортикальной функции"

на правах рукописи уда: (612.143 + 616.12 - 008.331,1):612.82: 577.175.82:57.017.645:612.453:57.033

Булыгина Вета Вячеславовна

НАСЛЕДСТВЕННАЯ АРТЕРИАЛЬНАЯ ГИПЕРТЕНЗИЯ: ИССЛЕДОВАНИЕ В ОНТОГЕНЕЗЕ КАТЕХОЛАМИНОВ МОЗГА И ГИПОФИЗАРНО-АДРЕНОКОРТИКАЛЬНОЙ

ФУНКЦИИ

03.00.13 - физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители-доктор медицинских наук,

профессор Науменко Е.В.

доктор биологических наук Маслова Л.Н.

Новосибирск -1998

Работа выполнена в лаборатории генетических основ нейроэндокринной регуляции Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской Академии Наук

Научные руководители - доктор медицинских наук,

профессор Науменко Е.В.

доктор биологических наук Маслова Л.Н.

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук,

профессор, Н.К.Попова,

доктор биологических наук, Г. В. Идова

Ведущая организация - Институт физиологии им. И.П. Павлова Российской Академии Наук, Санкт-Петербург

Защита состоится___на заседании

диссертационого совета Д 001.14.01 по присуждению ученой степени кандидата наук при Институте физиологии СО РАМН (630^17, г. Новосибирск, ул. Академика Тимакова, 4).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии СО РАМН.

Автореферат разослан_ 1998 Г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук

Елисеева А. Г.

1.Введение Актуальность проблемы Изучение механизмов регуляции артериального деления и их нарушений, ведущих к гипертонической болезни, не теряет своей актуальности. Реакция сердечно-сосудистой системы на неблагоприятные воздействия является компонентом общего стрессорного ответа и генетически детерминирована (Осадчук и др., 1979; Harshfield, Grim, 1997). В онтогенезе развитие механизмов поддержания артериального давления и их нарушение происходят при взаимодействии средовых и наследственных факторов. Поэтому в их изучении важную роль играют полученные на животных генетические модели, воспроизводящие патологические состояния. Одной из наиболее изученных моделей является линия крыс со спонтанной гипертензией (spontaneously hypertensive rats, SHR). Среди этиологических факторов, играющих большую роль в формировании артериальной гипертензии у человека (Судаков, 1978; 1993) и у животных (Sanders, Lawler, 1992), важное место занимает эмоциональный стресс. Исходя из этого, в Институте цитологии и генетики СО РАН д.б.н. А.Л. Маркелем из аутбредной популяции крыс линии Вистар путем отбора на высокий уровень артериального дазления (АД) в условиях стресса была создана модель крыс" с наследственной индуцируемой стрессом артериальной гипертензией (линия НИСАГ) (Маркель, .1935; Marke!, 1992). Новая линия язлязтея одной из наиболее адекватных моделей стресс-зависимой артериальной гипертензии у человека. Обязательным компонентом стрессорного отзета, наряду с изменением сердечно-сосудистой деятельности, является активация гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы (ГГАС), функция которой имеет свои возрастные особенности. Механизмы регуляции сердечно-сосудистой системы и ГГАС тесно взаимосвязаны. При раззитой артериальной гипертензии у людей (Kaplan, 1986; McCabbin et al., 1989) и у животных (De Vito et al., 1981; Me Murtry, Wexier, 1981; Hatten et al., 198S), как правило, нарушена функция ГГАС. В регуляции обеих систем и их интеграции важная роль отводится катехоламинергическсй системе головного мозга (Plotsky et al., 1989; Naumenko, 1994). Существуют разрозненные и трудно сравнимые данные о том, что при гипертензии различной этиологии на разных ее стадиях имеют место нарушения функционального состояния катехоламинергической системы мозга. Остается неясным, являются ли они факторами патогенеза, способствующими становлению и поддержанию гипертензии, или следствием развившихся функциональных сдвигов в регуляции сердечно-сосудистой системы и в связанных с ней нейроэндокринных механизмах. Комплексное исследование катехоламинергической системы мозга и нейроэндокринной функции в ходе развития наследственной гипертензии различного происхождения помогло бы

выявить общие закономерности в становлении патологии, генетически детерминированные особенности и определить факторы, связанные с формированием артериальной гипертонии и возможностью ее коррекции.

Цель и задачи исследования

Основной целью данной работы было выявление у нормотензивных крыс Вистар и гипертензивных линий НИСАГ и БНЯ возрастных закономерностей и межлинейных особенностей в состоянии катехоламинергической системы мозга, изменении АД и функции ГГАС, связанных с развитием артериальной гипертензии, а также поиск возможных путей ее коррекции в раннем возрасте.

В связи с этим последовательно были поставлены следующие конкретные задачи.

1. Исследовать в онтогенезе у крыс трех линий: НИСАГ, исходной для нее линии Вистар и БН^

- артериальное давление в покое и при стрессе;

- функциональную активность ГГАС;

- уровень катехоламинов (норадреналина и дофамина) в структурах головного мозга, участвующих в регуляции артериального давления и ГГАС.

2. Проследить у крыс НИСАГ влияние усиления синтеза катехоламинов в мозге на начальной стадии формирования гипертензии на дальнейшую возрастную динамику артериального давления.

3. Исследовать у взрослых животных, подвергавшихся в раннем онтогенезе фармакологическим воздействиям, влияющим на синтез катехоламинов в мозге, функцию ГГАС, уровень артериального давления в покое и при стрессе и содержание дофамина и норадреналина в структурах головного мозга.

Научная новизна исследования

В работе впервые показано, что крысы с наследственной артериальной гипертензией разного происхождения различаются по чувствительности артериального давления к стрессу: крысам линии НИСАГ присущ более низкий базальный уровень артериального давления и больший его подъем в ответ на стресс по сравнению с другой гипертензивной линией БНЯ.

Показано, что в ходе развития у крыс линии НИСАГ уровень кортикостерона в крови, как базальный, так и при эмоциональном стрессе, за исключением 4-й недели, достоверно меньше, чем у крыс исходной нормотензивной линии Вистар и другой линии с наследственной артериальной гипертензией - ЭНК. Впервые обнаружена повышенная реакция адренокортикальной системы на

введение АКТГ in vivo у 4-недельных и взрослых крыс НИСАГ по сравнению с Вистар.

Установлено, что наследственная артериальная гипертензия сопровождается изменениями в содержании норадреналина (НА) в структурах головного мозга. Общей закономерностью в возрастной динамике уровня НА у крыс двух линий с наследственной артериальной гилертензией является пониженное в ходе онтогенеза содержание нейромедиатора в продолговатом мозге по сравнению с нормотензивными животными. В гипоталамусе низкое содержание НА характерно для взрослых крыс обеих гипертензивных линий при уже развитой гипертензии, тогда как в молодом, 4-х недельном, возрасте дефицит этого нейромедиатора в гипоталамусе и продолговатом мозге является отличительной чертой крыс линии НИСАГ.

Выявленный недостаток содержания НА в гипоталамусе и продолговатом мозге в возрасте 4-х недель у крыс линии НИСАГ связан с формированием гипертензии и дисфункции ГГАС. Показано, что увеличение синтеза катехоламинов в мозге посредством введения L-ДОФА совместно с ингибитором периферической декарбоксилазы карбидопа (наком) на 4-й неделе жизни крыс НИСАГ сопровождается длительным гипотензивным эффектом и восстанавливает пониженную у этой линии крыс реакцию ГГАС на эмоциональный стресс. Установлено, что корректирующее действие накома сопряжено с увеличением содержания НА в гипоталамусе и стволе головного мозга у взрослых животных. Искусственно вызванный дефицит НА в 4-недельном возрасте у генетически нормотензизных крыс не ведет к формированию гипертензивного статуса.

Теоретическая и практическая значимость исследования

Полученные результаты развивают теоретические представления о закономерностях развитая в онтогенезе катехоламинергической системы мозга, функциональной активности ГГАС и уровня артериального давления в норме и при наследственной артериальной гипертензии различного происхождения. Исследование выполнено на стыке физиологии, эндокринологии и нейрохимки с использованием генетически различных линий животных.

Полученные данные об изменении функционального состояния катехоламинергической системы мозга в ходе постнатального онтогенеза у двух гипертензивных линий крыс позволяют выделить общие закономерности и особенности, присущие различным формам наследственной артериальной гипертензии.

Исследования эффектов усиления синтеза катехоламинов в критический период раннего онтогенеза приводят к пониманию возможных центральных катехоламинергических механизмов формирования и поддержания сердечно-сосудистой патологии и дисфункции ГГАС, и их роли в- долговременной коррекции

наследственной артериальной гипертензии и восстановлении стресс-реактивности. В практическом отношении представляется целесообразным принимать во внимание данные о долговременной коррекции наследственных нарушений в сердечно-сосудистой и найроэндокринной системах для оценки возможности применения их в медицине.

Апробация работы

Представленные в работе данные обсуждались на отчетной сессии Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск, 1994, 1997), на III международном Конгрессе по нейроэндокринологии (Будапешт, Венгрия, 1994), на IV Всероссийской конференции "Нейроэидокринология-95" (С.-Петербург, 1995), на 2-м и 3-м Съездах физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1995, 1997), на семинаре в Franz-Volhard-Klinik (Berlin-Buch, Германия, 1995), на научной конференции с международным участием, посвященной 75-летию со дня рождения М.Г.Колпакова "Эндокринные механизмы регуляции функций в норме и патологии" (Новосибирск, 1997).

Материал диссертации изложен на 157 страницах печатного текста, включая 16 рисунков и 17 таблиц. Список литературы включает 360 источников, в том числе 321 иностранных.

Материалы и методы исследования

Животные. В экспериментах были использованы следующие линии крыс: Вистар из популяции вивария Института цитологии и генетики СО РАН; НИСАГ (наследственная индуцируемая стрессом артериальная гипертензия, Маркель, 1985) 27-30 поколения селекции; SHR (Spontaneously Hypertensive Rats, Okamoto, Aoki, 1963). Биохимические методы. Для оределения концентрации 11-оксикортикостероидов в плазме периферической крови животных в состоянии покоя и при эмоциональном стрессе был использован метод конкурентного белкового связывания (Murphy, 1967) в модификации (Тинников, Бажан, 1984). Эмоциональный стресс вызывали 60 минутным ограничением подвижности.

Уровень моноаминоа в отделах мозга (фронтальная кора, варолиез мост, гипоталамус и продолговатый мозг) определяли спектрофлюориметрическим методом (Schlumpf et al., 1974), модифицированным Кудрявцевой Н.Н. (1989).

Измерение артериального давления. Систолическое артериальное давление (АД) в покое и при эмоциональном стрессе (ограничение подвижности, 30 мин) измеряли непрямым сфигмографическим методом на хвосте (Pfeffer et al., 1971).

Статистическую обработку результатов проводили с применением t-критерия Стьюдента. Динамику некоторых показателей в онтогенезе

обрабатывали с привлечением многофакторного дисперсионного анализа (ШО\/А).

1. Исследование АД, катехоламинов мозга и ГГАС в ходе онтогенеза у крыс трех линий: нормотензивных крыс Вистар и крыс с наследственной артериальной гипертензией НИСАГ и Эксперименты показали, что в 3-х недельном возрасте базальное АД у крысят всех трех линий одинаково, а стрессорный его подъем выражен только у крыс линии НИСАГ (рис.1). Но уже к 4 неделям не только стрессорный, но и базальный уровень АД достоверно выше у двух линий крыс-гипертоников. Далее, при рассмотрении всей возрастной динамики базального и стрессорногб АД у крыс линий НИСАГ и БНЯ было установлено, что для обеих гипертензивных линий характерен более высокий уровень АД в покое (рис.2) (для Вистар и НИСАГ ^1,18э=160.6, р<0.00001, для ЭНК и Вистар - Р1,13>=244.5, р<0.00001) и при стрессе (рис.З) (для Вистар и НИСАГ Р-|,14з= 246.1, р<0.00001, для БНЯ и Вистар - р1, т= 203.3, р<0.00001). Однако у крыс линии НИСАГ по сравнению с БНР при достоверно более низком базальном АД (^,„7=6.7, р<0.01), в большей степени выражен его подъем в ответ на стресс (р1,14о=16.3, р«0.001). Эта особенность крыс НИСАГ может отражать несколько иную, чем у ЭНЯ, генетическую основу, способствующую развитию сердечно-сосудистой патологии, которая возникла в результате различной стратегии селекционного процесса при создании этих двух линий.

Исследователи, находившие у БНЯ в прегипертензивной стадии признаки усиления функции ГГАС, предполагали, что гиперфункция этой нейроэндокринной системы может быть одним из факторов

Результаты исследования и их обсуждение

I IВистар СИНИСАГ ЕЗзнр*

Рис. 1 Базальный и стрессорный уровни АД у трех линий крыс в возрасте 3 и 4 недель. Здесь и далее в каждой экспериментальной

130-

Знэдзги **♦

ег

< 90-

5

Ь 1Ю-

6

| 120-

100-

X

*Р<0.05,***Р<0.001 - по сравнению с линией Вистар.

группе по 9-18 крыс.

базагыъй стресс

_I ны1 \:<т

базап*ьй стресс

+Р<0.05, *++Р<0.001 по сравнению с базальным уровнем

Базальное АД

Е +

220-) 200 — 180 £ 160 О. 140

г

2 120 100-

СГ <

80

— Вистар tf+ -©— Н И С А Г -А—SHR //***

6 8 10 12 14 16

$ о з р а с т , недели

18

20

Рис. 2 *+Р<0.

Е +

ь о

. Возрастная динамика базального АД у крыс трех линий 05, **• ++Р<0.01, ***+++Р<0.001 по сравнению с линией Вистар.

Стрессорное АД * * *

220 —а— Вистар ¿N

IQ.

Et <

200 180 160 140 120 100 80

-о— Н И С А -А— SHR тС-

8 10 12 14 16

Возраст, недели

18 20

Рис. 3. Возрастная динамика стрессорного АД у крыс трех линий *Р<0.05, " ++Р<0.01, ***'+++р<0.001 по сравнению с линией Вистар

патогенеза гипертенэии (Häusler et al., 1984; Ruch et al., 1984; Hattori et al., 1986). Для крыс линии НИСАГ, которые были селекционированы на повышение АД в условиях стресса, также естественно было предположить, что формирование гипертензии у этих животных может быть связано с функциональными особенностями ГГАС.

* * *

Оказалось, что для крыс линии НИСАГ характерен более низкий, в целом по онтогенезу, по сравнению с нормотониками (Fi,i«=8.7, р<0.004) и SHR (Fi, 1зо=12.7, р<0.0005) базальный уровень кортикостерона (рис.4). Что касается стрессорного уровня, то обращает на себя внимание кратковременное повышение его в возрасте 4-х недель у крыс НИСАГ по сравнению с SHR и Вистар. Однако уже у 6-недельных крыс НИСАГ уровень кортикостерона после 60 минут ограничения подвижности был существенно ниже, чем у Вистар, и это различие сохранялось до 18-недельного возраста, когда крысы линии НИСАГ имели стрессорный уровень гормона почти вдвое меньше, чем нормотензивные животные. Сниженный уровень кортикостерона при стрессе, по результатам двухфакторного анализа, у крыс НИСАГ отличает этих животных как от линии Вистар (Fi,ih=8.5, р<0.004), так и от крыс со спонтанной гипертензией (Fi,m=24.5, р<0.00001). Дакные о снижении адренокортикальной реакции на эмоциональный стресс у взрослых крыс НИСАГ были неоднократно получены в нашей лаборатории (Маркель и др., 1986; Дыгало и др., 1987; Naumenko et al. 1989, 1992; Maslova et al., 1991; 1996).

—п—Вистар, покой —в—НИСАГ, покой —А—SHR , покой —□— Вистар, стресс —в—НИСАГ, стресс —A— SHRxcrpecc

s

X

со m

50 п

40-

2

х о о.

12 о о ы s IQ. £

30

20-

10-

0-

—1— 10

—I— 12

—1— 14

—I— 16

—i— 18

20

Возраст, недели

Рис. 4. Возрастная динамика базального и стрессорного уровней кортикостерона в плазме у трех линий крыс.

*Р<0.05, "Р<0.01, ***Р<0.001 - достоверные различия по уровню гормона при эмоциональном стрессе по сравнению с линией Вистар. +Р<0.05 - достоверные различия по базальному уровню гормона по сравнению с линией Вистар.

Чтобы понять, в чем причина повышенной адренокортикальной реакции у 4-х недельных крыс НИСАГ, мы определяли ¡n vivo реакцию их надпочечников на введение адренокортикотропного гормона (АКТГ) в разном возрасте. Всем животным за 3 часа до введения АКТГ(Змкг/100 г веса тела) вводили внутрибрюшинно суспензию дексаметазона (1мг/кг веса тела в диет, воде), чтобы заблокировать выделение эндогенного АКТГ. Мы обнаружили, что у 4-недельных крысят НИСАГ введение АКТГ через 20 мин приводит к большему повышению уровня кортикостерона в крови, чем у крыс-нормотоников (табл.1). Та же тенденция прослеживается в 6 недель, и различие достоверно выражено у взрослых крыс. На основании этих данных следует признать, что повышенная стресс-реактивность НИСАГ в возрасте 4 недель может быть частично обусловлена высокой чувствительностью надпочечников к АКТГ, хотя не исключено участие и центральных механизмов в этом феномене. У взрослых крыс линии НИСАГ более высокая адренокортикальная чувствительность к АКТГ, тем не менее, сочетается со слабым ответом на ограничение подвижности, что может говорить о недостаточности центральных механизмов, обеспечивающих реакцию ГГАС на этот стрессор.

Табл. 1. Влияние АКТГ на уровень кортикостерона (мкгУг ткани,М ± т) в плазме крови у крыс разного возраста линий НИСАГ и Вистар_

Возраст крыс и серии опытов Вистар НИСАГ

4 недели:

дексамет. + физ.р-р 0.67 ±0.14 (8) 0.29 ±0.12 (12)

дексамет. + АКТГ 15.9 ± 1.16 (9) 21.3 ± 1.6 (11)*

6 недоль:

дексамет. + физ.р-р 0 ± 0 (9) 0 ± 0 (11)

дексамет. + АКТГ 37.2 + 1.98(10) 41.2 ± 1.14 (11)

4 месяца:

дексамет. + физ.р-р 0 ± 0 (5) 0 ± 0 (8)

дексамет. + АКТГ 19.2 ±0.93 (5) 23.6 + 0.45 (12)"*

*Р<0.05, ***Р<0.001 по сравнению с линией Вистар.

Известно, что в контроле ГГАС, также как и АД, важная роль принадлежит катехоламинам головного мозга. Суммируя наши данные

по возрастной динамике уровня ДА в отделах мозга, следует отметить, что по результатам дисперсионного анализа не было найдено межлинейных различий по этому показателю между крысами линий НИСАГ й Вистар. Межлинейные отличия между двумя гипертензивными линиями, проявляющиеся в более высоком уровне медиатора у крыс НИСАГ в продолговатом мозге, варолиевом мосту и гипоталамусе, возможно, могут быть обусловлены вовлечением

различных механизмов в формирование и поддержание сердечнососудистой патологии.

Что касается НА, то дисперсионный анализ выявил межлинейные различия между нормотензивными и гипертензивными крысами в продолговатом мозге и гипоталамусе. Так, в целом за исследованный период по сравнению нормотензивными крысами Вистар для крыс НИСАГ (Р1.,50=19.9, р<0,00001) и БНИ {Р^ .149=4.9, р<0,03) характерен более низкий уровень НА в продолговатом мозге (рис. 5), В гипоталамусе крысы линии НИСАГ отличались более низким уровнем НА не т олько от нормотензивного контроля ^1,152=16.4 , р<0,0001), но и от другой гипертензивной линии БНР (р1,151=22.4, р<0,00001) (рис.6). Обращает на себя внимание пониженное содержание НА в гипоталамусе и продолговатом мозге у 4 недельных крыс НИСАГ по сравнению с двумя другими линиями.

Пониженое содержание НА в гипоталамусе и в продолговатом мозге у взрослых крыс двух линий с развитой наследственной гипертензией относительно нормотензивных Вистар позволяет предполагать, что эти однонаправленные изменения связаны с сердечно-сосудистой патологией. В то же время дефицит НА в гипоталамусе и продолговатом мозге у молодых, 4-недельных, НИСАГ может быть одним из факторов, способствующих реализации гипертензивного генотипа именно при наследственной индуцированной стрессом артериальной гипертензии.

5 X ГО ¡с

к 5

Продолговатый мозг

0,8 0,70,60,5-

I

та

I

а>

5 0,4-ГО

о.

О 0,3 н

—п— Вистар —о— НИСАГ —А— БНЯ

4 6 8 10 12 14 16

Возраст, недели

—I—

14

—I— 18

—1 20

Рис. 5. Возрастная динамика уровня НА в продолговатом мозге. *,+Р<0.05, **• ++Р<0.01, ***' +++Р<0.001 по сравнению с линией Вистар.

Гипоталамус

5 2,41

X

(С

2,0-

1-

и

£ 1,6-

х"

1,2-

с;

(0

X 0,8-

а>

а.

<0 о. 0,4-

о

X 0

п— Вистар НИСАГ а— БНЯ •п

"Г

В

6 8 10 о з р а с т,

12 14 16

недели

18 20

Рис. 6. Возрастная динамика уровня НА в гипоталамусе *+Р<0,05, **' """РсО.СИ, ***■ ^РсО.001 по сравнению с линией Вистар.

2. Воздействия на обмен катехоламинов в раннем постнатальном онтогенезе крыс линии НИСАГ и Вистар

Реальные доказательства того, что дефицит НА в мозговых структурах является фактором патогенеза сердечно-сосудистой системы и дисфункции ГГАС получены в опытах, в которых показано, что вызванное фармакологическим путем усиление синтеза катехоламинов в этом возрасте может изменить наследственно детерминированный ход событий и предотвратить или ослабить проявление гипертензии.

2.1. Введение накома крысам НИСАГ

Ранее эмпирически был найден период, 21-25 дни жизни, когда усиление синтеза катехоламинов путем внутрибрюшинного введения Ь ДОФА крысятам линии НИСАГ приводило к стойкому гипотензивному эффекту (Науменко и др., 1987; Ыаитепко е! а1., 1989) и восстановлению функции ГГАС (МаэЬуа е1 а1„ 1991). Обнаруженные долговременные эффекты осуществляются при обязательном участии НА (Ыаитепко е! а1., 1989; Маэ1оуа е1 а1., 1991). Наши данные исследования возрастной динамики уровней катехоламинов в структурах головного мозга свидетельствуют о том, что найденный эмпирически критический период в развитии гипертензии у НИСАГ соответствует периоду падения уровня НА в гипоталамусе и продолговатом мозге по сравнению с нормотензивными животными. Однако, в опытах с применением 1-ДОФА не была четко установлена относительная роль периферических и центральных катехоламинов в

его корректирующих эффектах. Кроме того, оставалось неясным, с какими изменениями в состоянии катехоламинергических механизмов в мозге взрослых животных связано длительное благотворное влияние ЬДОФА..

Данные нашей работы показали, что введение на 21-25 дни жизни крысам линии НИСАГ внутрибрюшинно водной суспензии препарата наком (100мг 1.-ДОФА и 10 мг карбидопа, который предотвращает синтез катехоламинов на периферии и увеличивает поступление 1.-ДОФА в головной мозг, на 1 кг веса тела) предотвратило резкое повышение АД у этих животных уже в 4-х недельном возрасте. Гипотензивный эффект накома проявлялся во время всего периода наблюдения динамики базального АД как у самцов (рис.7), так и у самок крыс линии НИСАГ. У взрослых, 4-х месячных, крыс НИСАГ, получавших в раннем онтогенезе наком, базальное АД приблизилось к уровню, характерному для нормотензивных крыс исходной линии Вистар, а стрессорный уровень достоверно снизился (рис. 8). Длительное гипотензивное действие накома сопровождалось полным восстановлением реакции ГГАС на эмоциональный стресс (табл. 2) и на внутрижелудочковое введение НА (Maslova е! а/.,1991). Поскольку присутствие карбидопа не препятствовало длительному гипотензивному действию 1.-ДОФА и восстановлению стресс-реактивности ГГАС, можно предполагать что эти его

САМЦЫ

180-1

Е

+ 160-

?

140-

1-

О 120-

н

о.

г 100-

5

- 80-

а

< 60-

■о— Вода о— Наком

10

Возраст

12 14 16

недели

18

—I 20

Рис. 7. Возрастная динамика АД в состоянии покоя у самцов НИСАГ, подвергавшихся на 21-25 дни жизни совместному введению 1.-ДОФА и ингибитора периферической декарбоксилазы карбидопа (наком). Треугольник - интактные 21-дневные крысы. *Р<0.05, "Р<0.01, "*Р<0.001 по сравнению с введением воды. .

8

8

б

+

ь Ё.

<

200 180160 ■МО-120 100

□ -Вода 1-Наком

X

самцы

самки

Д,

Рис. 8. АД в покое и при стрессе у

взрослых крыс линии НИСАГ, подвергавшихся на 21-25 дни жизни введению накома.

"*Р<0.001 сравнению

по с

введением воды.

базальный стресс базальный стресс

долговременные эффекты обусловлены усилением синтеза катехоламинов в центральной нервной системе, а не на периферии.

Длительное снижение АД у крыс линии НИСАГ, вызванное введением ЬДОФА и карбидопа, сопровождалось у взрослых животных резким увеличением уровня НА в гипоталамусе и менее выраженным - в продолговатом мозге (табл. 3), а также снижением уровня ДА в среднем мозге, области варолиевого моста и в продолговатом мозге, т.е в отделах головного мозга, играющих важную роль как в регуляции АД, так и ГГАС.

Таким образом, можно предположить, что у крыс НИСАГ долговременные гипотензивный и восстанавливающий стресс-реактивность ГГАС эффекты совместного введения 1-ДОФА и карбидопа, по крайней мере частично, обусловлены изменением в

Табл. 2. Уровень кортикостерона ( мкг%, М ± т ) у взрослых крыс НИСАГ, подвергавшихся на 21-25 дни жизни введению накома, и у интактных крыс Вистар в покое и при эмоциональном стрессе. В скобках указано количество животных

Серии НИСАГ Вистар

опытов Вода Наком Интактные

Базальный 2.4 ±1.13 (10) 2.8 ±1.04 (10) 6.6 ± 1.19 (10)а Стресс 25.8 ± 2.52 (12) Ь 47.1 ± 4.13 (14)Ьс 42.7 ± 5.54(9) М

я-в-

р<0.05 по сравнению с крысами линии НИСАГ; р<0.001 по сравнению с

С ()

базальным уровнем; р<0.001, р<0.05 по сравнению с крысами, получавшими воду.

Табл. 3. Уровень НА (мкг/г ткани, М+т) в структурах мозга взрослых крыс линии НИСАГ, подвергавшихся на 21-25 дни жизни введению накома (1.-ДОФА + карбидопа). В скобках указано количество животных

Отделы мозга Вода Наком

Кора 0.25 ± 0.028 (10) 0.26 ± 0.012(10)

Гипоталамус 1.17 ±0.120 (10) 1.75 ± 0.059 (10)"*

Средний мозг 0 43 ±0.029 (10) 0.42 ± 0.017(10)

Мост 0.54 ±0.016 (10) 0.51 ± 0.018(10)

Продолговатый мозг 0.49 ±0.011 (10) 0.52 ± 0.012(10)*

*Р<0.5, ***Р<0.001 по сравнению с введением воды.

сторону нормализации уровня НА в гипоталамусе и продолговатом мозге. Поскольку исходно не было отмечено различий по уровню ДА в мозговых структурах крыс линий НИСАГ и Вистар, роль снижения его содержания в нижней части ствола головного мозга у крыс-гипертоников после введения накома нуждается в дополнительном изучении.

2.2. Введение ООРЗ крысам НИСАГ

1.-ДОФА активирует синтез всех катехоламинов. Чтобы вычленить роль НА в его долговременных эффектах, крысятам линии НИСАГ на 21-25 дни жизни внутрибрюшинно вводили синтетический предшественник НА ООРБ (01.-3,4-дигидрокси-фенилсерин в дозе 200 мг/кг). Это воздействие привело к стойкому гипотензивному эффекту у взрослых, 4-х месячных, крыс линии НИСАГ, выраженному как в покое, так и при стрессе (табл. 4.), но оказалось неэффективным для нормализации функции ГГАС.

Возможно, что отсутствие эффекта ООРБ на ГГАС обусловлено недостаточным влиянием его на активность центральной норадренергической системы, поскольку есть сведения, что этот препарат при периферическом или внутрижелудочковом введении имеет существенно меньший эффект на синтез НА в мозге, чем I,-ДОФА (1зЫка\л/а е! а!., 1987; Ка1о е1 а!., 1987; Магиуата е< а!., 1996).

Табл. 4. Базальный и стрессорный уровни АД (мм рт.ст., М±т) и кортикостерона (мкг%, М±т) в плазме крови у взрослых крыс линий НИСАГ, подвергавшихся введению POPS на 21-25 дни жизни_

Серии опытов АД базальное стресс Кортикостерон базальный стресс

Интактн 173.5 ±3.58 197.5 ±4.64 6.1 ± 1.19 24.3 ± 2.75

Вода 174.0 ±4.20 211.5±4.41 5.1 ± 1.13 26.2 ± 1.98

DOPS 151.5± 4.54** 175 ±5.13" 3.9 ± 0.39 20.1 ±2.26

**Р<0.01 по сравнению с обеими контрольными группами, в каждой серии опытов использовали 8-10 животных

2.3. Введение П.А-57 крысам Вистар

Чтобы выяснить, способен ли дефицит НА сам по себе в условиях нормального генотипа вызвать формирование гипертензии, на крысах линии Вистар были проведены эксперименты, моделирующие падение.уровня НА на 4-й неделе жизни, характерное для гипоталамуса и продолговатого мозга крыс НИСАГ. На 21-25 дни жизни крысятам Вистар ежедневно внутрибрющинно вводили Я1.А-57 (15мг/кг, в физрастворе), ингибитор ДА-р-гидроксилазы, предотвращающий превращение ДА в НА. В возрасте 4-х месяцев, эти крысы имели нормальное АД, не отличающееся от такового у контрольных крыс, но сниженный, как и у крыс НИСАГ, ответ ГГАС на эмоциональный стресс (табл.5).

Табл.5. Уровни АД (мм рт.ст., М±т) и кортикостерона (мкг%, М±т) в плазме в покое и при стрессе у взрослых нормотензивных крыс Вистар, подвергавшихся введению FLA-57 на 21-25 дни жизни_

Серии опытов АД базальное стресс Кортикостерон базальный стресс

Интактн 119.5 ±2.29 134.0 ±2.08 6.4 ±0.91 42.5 ± 1.36

Tween 113.0 ±2.81 131.7 ±2.89 5.9 ±0.63 40.2 ± 1.89

FLA-57 120.0 ±2.47 134.0 ±3.79 8.9 ±0.95 11 31.8 ±3.10**'*

"Р<0.01 по сравнению с интактными животными, ХР<0.05 по сравнению с животными, которым вводили растворитель. В каждой группе использовали 10 животных.

В совокупности с приведенными выше данными о гипотензивном действии накома у НИСАГ эти результаты свидетельствуют о том, что дефицит НА в мозге на 4-й неделе жизни крыс влияет на формирование гипертензии только при наличии генетического дефекта, детерминирующего патологию. Механизмы регуляции АД у крыс с нормальным по этому признаку генотипом успешно преодолевают колебания в уровне нейромедиатора, как в сторону его уменьшения (каши опыты), так и увеличения (№итепко е! а!., 1989). Что касается регуляции ГГАС, то у крыс нормотензивной линии Вистар она оказывается более чувствительной к дефициту НА в мозге (МаэЫа е! а1., 1988; данные настоящей работы), чем к его избытку (Науменко и др., 1987; №итепко а!., 1989).

2.4. Введение 1-тирозина крысам НИСАГ

1_-ДОФА, являясь непосредственным предшественником ДА в биологическом синтезе, в организме образуется из аминокислоты тирозина. В наших опытах мы вводили крысятам линии НИСАГ водную суспензию 1-тирозина (200 мг/кг) через рот на 20-29 дни жизни. Сама процедура является стрессирующей, и у контрольных взрослых самцов, получавших в раннем онтогенезе воду, АД при стрессе было выше, чем у интактных животных (табл.6). Это говорит о том, что

некоторые виды стресса в критический период развития гипертензии способны усугубить ее проявление в дальнейшем. Тем не менее, во всех опытах как у самцов, так и у самок введение тирозина в раннем онтогенезе привело у взрослых крыс линии НИСАГ к небольшому, но статистически достоверному снижению АД, но не повлияло специфически на функцию ГГАС.

Табл.6. Уровни АД (мм рт.ст., М±т) и кортикостерона (мкг%, М±т) в плазме в покое и при стрессе у взрослых самцов крыс линии НИСАГ, подвергавшихся введению 1-тирозина на 20-29 дни жизни_

Серии опытов АД базальное стресс Кортикостерон базальный стресс

Интакт. 171+2.5 189 ±3.4 2.6 + 0.45 24.1 ±2.47

Вода 172.5 ±2.5 203.8 ± 3.2ХХ 13.1 ±0.61*" 24.4 ±2.50

тирозин 164 ±2.4 х 192 +3.6х 14.4 ±1.82*" 26.9 ± 1.08

"Р<0.01, "*Р<0.001 по сравнению с интакткыми животными, ХР<0.05 ххР<0.01по сравнению с животными, которым вводили растворитель. В каждой группе использовали 10-25 животных.

Поскольку введение 1-тирозина крысам НИСАГ оказало долговременное антигипертензивное действие, можно предполагать, что это произошло за счет увеличения синтеза катехоламинов. Однако степень увеличения синтеза, как и в случае с ООРЭ, могла оказаться недостаточной для восстановления у этих животных функции ГГАС. Несомненно, что введение 1.-ДОФА - значительно более мощное воздействие на синтез катехоламинов, чем введение тирозина, поскольку 1.-ДОФА вступает в метаболизм после лимитирующей стадии, обусловленной тирозингидроксилазой. По-видимому, только Ь-ДОФА сам по себе или в комбинации с карбидопа способен обеспечить увеличение синтеза катехоламинов в мозге, противодействующее развитию нарушения функции ГГАС у крыс НИСАГ.

ВЫВОДЫ:

1. В ходе развития наследственной артериальной гипертензии у крыс линии НИСАГ базальный уровень артериального давления ниже, а стрессорный его подъем выше, чем у линии БН^

2. Базальный уровень кортикостерона в плазме крови и реакция адренокортикальнной системы на эмоциональный стресс в целом по ходу онтогенеза, за исключением 4-й недели, у крыс НИСАГ ниже, чем у нормотензивных крыс Вистар и гипертензивной линии БНК.

3. На начальном этапе формирования гипертензии (возраст 4 недели) ГГАС крыс НИСАГ проявляет повышенную по сравнению с линиями Вистар и БНЯ чувствительность к эмоциональному стрессу, которая сопряжена с увеличенной реакцией надпочечников на АКТГ. Пониженная реакция ГГАС на эмоциональный стресс у взрослых крыс НИСАГ не связана с нарушением чувствительности надпочечников к АКТГ.

4. Общей закономерностью в онтогенезе двух линий крыс с наследственной гипертензией является пониженный по сравнению с нормотензивными животными уровень норадреналина в продолговатом мозге. Пониженное содержание норадреналина в гипоталамусе является особенностью молодых крыс линии НИСАГ. Развитая гипертензия у SHR и НИСАГ сопровождается падением уровня норадреналина в гипоталамусе. Сравнение уровня дофамина в мозговых структурах крыс линий НИСАГ и Вистар не обнаружило влияния генотипа на возрастную динамику нейромедиатора.

5. Длительное гипотензивное и восстанавливающее функцию ГГАС действие L-ДОФА, вводимого на 4-й неделе жизни крысам линии НИСАГ, опосредовано увеличением синтеза катехоламинов в мозге молодых крыс, поскольку блокада их синтеза на периферии посредством карбидопа не препятствует долговременному эффекту предшественника катехоламинов. Коррекция артериального давления и функции ГГАС у взрослых крыс НИСАГ, вызванная введением L-ДОФА и карбидопа на 4-й неделе жизни, сопряжена с увеличением уровня норадреналина в гипоталамусе и продолговатом мозге.

6. Усиление синтеза одного норадреналина при введении в критический период раннего онтогенеза крысам линии НИСАГ препарата DOPS вызывает снижение уровня артериального давления у взрослых животных, но не оказывает нормализующего эффекта на функцию ГГАС.

7. Показана принципиальная возможность долговременной коррекции артериальной гипертензии путем увеличения потребления тирозина в раннем постнатальном онтогенезе.

8. Дефицит норадреналина в гипоталамусе и продолговатом мозге 4-недельных крыс линии НИСАГ является фактором, способствующим формированию гипертензии и дисфункции ГГАС. У генетически нормотензивных крыс экспериментально вызванный дефицит норадреналина в 4-х недельном возрасте не провоцирует развитие гипертензии.

Список публикаций

1. Маслова Л.Н., Булыгина В.В., Маркель А.Л., Науменко Е.В. Участие катехоламинов мозга в длительной коррекции артериального давления у крыс с наследственной гипертензией при воздействии L-ДОФА в раннем онтогенезе // Сибирский биологический журнал., 1992. вып. 1. С. 26-30.

2. Булыгина В.В., Маслова Л.Н., Маркель А.Л., Науменко Е.В. Введение тирозина молодым животным с наследственной артериальной гипертензией приводит к длительному снижению артериального давления // Сиб. биол. журнал., 1993. Вып.З. С. 12-17.

3. Maslova L.N., Bulygina V.V., Shishkina G.T., Markel A.L., Naumenko E.V. Hypothalamiopituitary-adrenocortical function and brain catecholaminergic system in rats with inherited stress-induced arterial hypertension. Mater.lX Internat. Congress on Hormonal Steroids, Dallas, Sept.24-29, 1994, p.152.

4. Maslova L.N., Bulygina V.V., Marke! A.L., Naumenko E.V. Pituitary-adrenocortical function and brain catecholamines of rats with inherited stress-induced arterial hypertension. Neuroendocrinology,1994. v.60, suppl.1. p.72.

5.Булыгина B.B. Наследственная стресс-зависимая артериальная гипертензия: исследование в онтогенезе катехоламинов мозга и голофизарно-адренокортикальной - функции Тез. конференции молодых физиологов и биохимиков России "Биохимические и биофизические' механизмы физиологических функций", С.-Петербург, 1995. с. 29.

6. Маслова Л.Н., Булыгина В.В., Шишкина Г.Т., Маркель А.Л., Науменко Е.В. Катехоламины мозга и гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальная система при наследственной артериальной гипертензии Тез. докладов IV Всероссийской конференции "Нейроэндокринопогия-95", С.-Петербург, 1995. с. 82.

7. Булыгина В.В. Влияние введения тирозина в раннем онтогенезе на артериальное давление и адренокортикальную функцию у взрослых крыс с наследственной артериальной гипертензией Тез. докладов IV Всероссийской конференции "НейрЬэндокринология-95", С.-Петербург, 1995. с. 26.

8. Маслова Л.Н., Булыгина В.В., Шишкина Г.Т., Маркель А.Л., Науменко Е.В. Роль катехоламинов мозга в развитии наследственной артериальной гипертензии и сопутствующей дисфункции гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы. Тез. докл. 2-го Съезда физиологов Сибири, Новосибирск, 1995. с. 287.

9. Булыгина В.В. Долговременные эффекты введения тирозина в раннем онтогенезе на артериальное давление. и функцию адренокортикальной системы у крыс с наследственной артериальной гипертензией Тез. докл. 2-го Съезда физиологов. Сибири,. Новосибирск, 1995. с. 64.

10. Л.Н.Маслова, Г.Т.Шишкина, В.В.Булыгина, А.Л.Маркель, Е.В.Науменко. Катехоламинергическая система мозга при коррекции наследственной артериальной гипертензии. Физиол. журнал им. И.М.Сеченова, 1996. Т.82. N.1. С. 90-95.

11. Маслова Л.Н., Шишкина ГЛ., Булыгина В.В.,Маркель, А.Л., Науменко Е.В. Катехоламины мозга и гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальная система при наследственной артериальной гипертензии.Физиол.журнал им.И.М.Сеченова, 1996. Т.82. N.4. С. 30-38.

12. Маслова Л.Н., Булыгина В.В., Шишкина Г.Т... Маркель А.Л., Науменко Е.В. Катехоламинергическая система мозга и наследственная артериальная гипертензия,- Современные концепции эволюционной генетики. 1997, Новосибирск, Часть I, С.216-218.

13. Маслова Л.Н., Булыгина В.В. Хронический стресс и развитие наследственной артериальной гипертензии у крыс. Тез. докл. 3-го Съезда физиологов Сибири и Д. Востока, Новосибирск, 1997, С. 141.

14. Булыгина В.В., Маслова Л.Н. Роль дефицита норадреналина в структурах мозга в развитии наследственной индуцированной стрессом артериальной гипертензии. Тез. докл. 3-го Съезда физиологов Сибири и Дальнего Востока, Новосибирск, 1997, С. 25.

15. Маслова Л.Н., Булыгина В.В., Маркель А.Л., Науменко Е.В. Гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальная функция у крыс с наследственной индуцируемой стрессом артериальной гипертензией. Тез. докл. конференции, посвященной 75-летию со дня рождения М.Г.Колпакова "Эндокринные механизмы регуляции функций в норме и патологии" , Новосибирск, 1997, С.96-97.