Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Норадренергические процессы в гипоталамусе крыс после гипотермических воздействий

ВАК РФ 03.00.22, Криобиология

Автореферат диссертации по теме "Норадренергические процессы в гипоталамусе крыс после гипотермических воздействий"

д

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КРИОБИОЛОГИИ И КРИОМЕДЩИНЫ

На правах рукописи УДК 612.826.4:57.043

' ЛОМАКО Виктория Викторовна

ГОРАДРЕНЕРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ГИПОТАЛАМУСЕ КГЫС ПОСЛЕ ГИПОТЕРМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИИ

03.00.22 - криобиология

. ' АВТОРЕФЕРАТ •

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Харьков, 1992

Работа выполнена в Институте проблем криобиологии и криомедицины АН Украины (директор академик АН Украины В.И.Гршценко)

и

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Г.А.Бабийчук

Официальные оппоненты: доктор биологич. наук Г.Ф.Жегунов

доктор Оиологич. наук А.Я.Могилевский

Ведущая организация: НИИ эволюционной физиологии и биохимиии им. И.М.Сеченова РАН, г. Санкт-Петербург

Защита состоится "_" _ 1992 г. в • часов

на заседании специализированного совета Д 016.60.01 при Институте проблем криобиологии и криомединцины АН Украины (310015, Харьков, ул. Переяславская, 23)

С диссертацией моига ознакомиться в библиотеке института

Ученый секретарь специализированного совета доктор медицинских наук

А.Н.Гольцев

•рОССИГ'СиДП ; 3TF.cn I

¡-Of:у. -Г":;;.-:- -'п. • -

! , ;...,........ . 0БЩ7ГХАРЛКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблема. Изучений центральных терморегуляторлых механизмов при охлаждении является актуальной проблемой криобиологии.. В настоящее время существует необходимость болов глубокого и комплексного исследования особенностей и механизмов действия холода на организм, выяснения закономерностей возникающих при этом метаболических и патофизиологических процессов с целью выработки общих принципов и новых подходов при лечении различных патологических состолний холодом. Важным этапом в развитии лечебных методой охлаждения является обоснование и применение кранио-церебральнсй гипотермии (КЦГ) в экспериментальной и клинической медицине (Гри-щенко В.И., IS36: Бабийчук Г.А., Шифман М.И., 1939).

При обсуждении вопросов, связанных с действием КЩ* на организм, становится очевидным, что состояние нейромодиаторных механизмов центральной терморегуляции при гипотермии изучено не доста-| точно (БабиЯчук P.A., I9S9, 1992; Марченко B.C. и др. 1992). Вместо с тем,- в механизмах действия КЦГ несомпонпа особая роль норад-рзнергической функциональной системы гипоталамуса, которая опосредует стрессовый ответ организма и участвует в специфических термо-рогуляторных процессах.

Другая важная сторона проблемы заключается в необходимости изучения влияния повторных гипотермических воздействий на функциональное состояние ЦНС. Поскольку в процессе лечения врачи все чаде сталкиваются с необходимостью решать вопрос о целесообразности повторных сеансов охлаждения (Таранская А.Д., I98G; Ломакин И.И., 1989; Бачериков А.Н., 1992), актуальной становится задача прогнозирования эффективности процедуры при многократном ее применении.

Габоты, посвященные изучению влияния повторных охлаждений на организм малочисленны и разноречивы йСолодцова Г.Ф., Попова Н.К., 1932; Ломакин И.И., 1989; Поляков Е.Л., Пастухов Ю.Ф. 1992), поэтому остается неясным вопрос о формировании терморегуляторных реакций на повторные воздействия гипотермии. В доступной нам литературе не обнаружено исследований, касающихся влияния повторной КЦГ на функциональную активность ЦПС.

Цель исследования: Изучить влияние двукратного воздействия КЦГ на нейромедиатор1ше процессы высвобождения норадреналина (НА), его проницаемость через гемато-энцефалический барьер (ГЗБ) и содержание в гипоталамусе.

Задачи исслщшшш:

1. Изучить процессы высвобождения НА в гипоталамусе при двукратных воздействиях КЦГ в поверхностном (35°0) и уморенном (32°С)

рекимах.

2. Изучить даиамику содержания НА в тканях гипоталамуса и надпочечников, а также адреналина (Л) и НА в крови поело двукратного воздействия КЦГ.

S. Научить состоя1ше проницаемости ГЭБ гипоталамуса для нор-адренашт поело двукратного воздействия КЦГ.

4. Изучить влияние двукратного воздействия КЦГ на содержание НА в ткани гипоталамуса, надпочечников, а гакже А и НА в крови на фоне истощония катехоламиновых депо резерпином.

5. Разработать способ повышения проницаемости ГОБ в эксперименте .

Каулная шшша: Впервые исследованы офректи двукратшах гипо-термических воздействия на процесс высвобождения норадреналина нейронами гипоталамуса и динамику содержат« катехолаыинов (А и IIA) в ткани гипоталамуса, надпочечников и крови. Отмечено,

что КЩ' еносит существенные изменения в содержание IIA в гипоталамусе, причем эти изменения более выражены при повторном сеансе.

Б продставлонной работе получены новые данные о состоянии проницаемости ГЭБ для НА при повторном воздействии гипотермии. Установлено, что у]ювень проницаемости моноаминов через ГЭБ гипоталамуса зависит от глубины и кратности гипотэрммеского воздействия. Кроме того, отмечена различная степень "открытия" барьера для ПА в передней и задней областях гипоталамуса (11ГТ и ЗГГ) крыс, которая также зависит от режима и кратности КШ'.

■ На основании проведенных исследований Сил разработан способ моделирования повышения проницаемости гемато-знцефалпческого барьера в эксперименте (A.c. N I6;W42).

üefLQDiiHfi BQMBWia. Euuyc.iivjiQ на амшы:

1. Перзстройка функциональной активности норадренергической системы в гипоталамусе охлажденного мозга крыс зависит от глубины и кратности гипотермии и проходит в несколько отапоп.

2. Двукратнко воздействия КЦГ 3ö°C и 3:2°С вызывают снижение уровня НА в ткани гипоталамуса, сопровождающееся усилением процессов секреции, причем эти изменения более выражены при KIU' 3ü°C.

3. Проницаемость ГЭБ переднего и заднего гипоталамуса для 3Н-НА зависит от глубины г кратности гипотермии. Отмечено, что ГЭБ максимально "открыт" при КЦГ до температуры тола 32°С и более вы-раженно в задней области гипоталамуса. Повторная гипотермия в ¡»том режиме приводит к еще болылему увеличению проницаемости ГЭБ, но в этом случае уровень проницаемости выше в передней области гкпота-

ламуса по сравнению с первичным воздействием Ю1Г.

1шрешш_<ж>е и практическое ишеще работа. Работа выполнена по плану научных исследований института проблем криобиологии и криомедицты АН Украины "Изучение механизмов взаимодействия термо-регуляторных центроп с другими функциональными системами в условиях воздействия на организм холода".

На основании анализа результатов работы высказано предполоко-нио об участии норадренергической системы головного мозга в механизмах центральной терморегуляции в ответ на повторное гкпотермп-ческое воздействие. Получены доказательства важной роли изменения уровня проницаемости ГЭБ в компенсаторных реакциях организма на охлавдэние при различных режимах КШ1 и ее повторном применении.

Эти теоретические положения вошли в основу следующих разработанных способов:

1. Способ моделировшия повышения проницаемости гемато-энцефалического барьера в эксперименте (А.и. н 1690742).

2. Способ повышения устойчивости млекопитающих к общему охлаждению (4772552/14 Н 301. 3.08.90).

3. Способ определения проницаемости гемато-„нцсфалического Оарьера при гипотермии У животных (1901174/14 N 314. 09.01.91).

4. Способ определения уровня секреции иорадреналина в гипоталамусе у экспериментальных животных (4924476/14 N 318. 3.04.91).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены в материалах: П Всесокз. конф. "Важнейшие теоретические и практические проблемы терморегуляции" (Минск, 1986); П Всесокз. конф. по проблеме "Холодовая. травма" (Ленинград, 1989); ХШ ст.езда -Укр.физиологического об-ва им. И.П.Павлова (Харьков, 19901: ХХУП съезда общества криобиологов Америки (Нью-Йорк, I990); конференциях молодых ученых ИПКиК АН Украины "Холод в биологии и мэди-шгао" (Харьков, 1906-1991), П Международной конференции "Успехи современной криобиологии" (Харьков, 1992''.

Публикации. По результатам исследований опубликовано II научных работ, защищено I авторское свидетельство на изобретение, получено 3 положител! чих решения на изобретение.

Структура и объем дтсщда.щ: Диссертация изложена иа 109 страницах мяшшгаписного текста л состоит из впадения, 3 глав обзора литературы, 4 глав собственных исследований с обсуждением результатов, выводов и агиска литературы. Работа включает 13 рисунков и о таблиц. Список литературы содержит 159 источников.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССВДОВАНИЯ •

Эксперименты проведены на крысах самцах линии Вистар массой '180-200 г из питомника АМН СССР "Столбовая".

КЦГ осуществляли на установке для программного охлаждения, созданной в СКТБ с ОП ИНКиК АН Украины. Повторный сеанс гипотермии проводили через 24 ч после первого. В ходе экспериментов измеряли температуру в кора головного мозга, в сридуем ухе (что соответствует температуре гипоталамуса), в прямой кишке при помощи электронного термометра термисторами СТЗ-18.

Для блокирования рефлекторных торморегуляторных реакций организма экспериментальных животных наркотизировали внутрибрхпишшми шгьекциямп смеси тиопентала натрия и оксибутирата натрия из расчета 30 мг/кг и 100 мг/кг массы, соответственно.

Истощение катехоламиновых депо у животных вызывали одноразовым введением резерпина из расчета 0,5 мг/кг массы за 18 ч до начала опытов. С птой целью использовали рауседил, содержащий 1 мл • 0,25 % раствора резерпина.

Содержание IIA и А в тканях определяли триоксииндоловым флкю- ' росцентным методом (Меньшиков В.В., 1974; Резников А.Г., 1980).

Изучение секреции и проницаемости ГОК гипоталамуса для 3Н-НА проводили радиоизотошшм методом In vivo с использованием puoh-puxi канюли и ex vivo на переживающих срозах гипоталамуса (Средбе-ри М., 1983; Годухии О.В., Жарикова А.Д., 1979)*. Содержание общего бежа определяли по методу Лоури.

Статистическую обработку экспериментальных дшпшх проводили традиционными методами (Лакин Г.Ф., 1930).

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИИ И ИХ ОБСУХШШЕ 1. соааргшнна и щшшш! кижйжшаша НД в шш.тш1аму.са круа после дву!фатцого воздействия K1.ÍL. Вило показано, что однократная КЦГ 35°С сгашаот уровень НА (п среднем на 1/3), однако через 24 ч после воздействия содержание моноамила достигает исходного уровня (рис._1).

Проведение повторного сеанса КЦГ в этом режиме вновь выявило понижение уровня НА в ткани гипоталамуса, сравнимое со значением, полученным после первичного воздействия. Через 24 ч после повторной КЦГ 35°С содержание НА в гипоталамусе также соответствует .исходному уровню (рис. I).

* - данный раздел выполнен совместно с Шило A.B.

нг/г

Рис.

Содержание норадронолннв.

в ткани гипоталамуса крыс пр:» двукратно?* воздействии КЩ' üb°0

i__i и З2°с ггяа •

I - «сходный уровень: 2 -наркоз; 3 - 1 КЦГ: -1 - через 24 ч I КЩ'; 5 - II КЩ'; 6 - через 24 ч П Щ'

По нашему мнению причина этих изменений может быть связана либо со снижением активности процессов обмена катехоламинов в ткч-ни головного ютзга, либо, наоборот, с повышением функциональной активности норадронергической систем. Поэтому в следующей серии экспериментов нами было исследовано состояние процессов высвобождения НА нервными окончаниями гипоталамуса головного мозга крыс при гигготермлческих воздействиях.

При изучении влияния охлаждения ex vivo на процессы высвобождения 3Н-НА на переживающих срезах гипоталамуса, взятых у крыс после двукратного воздействия КЦГ 35°С было отмочено усиленное К+-индуцированное высвобождение ЭН-НА, превышающее на 100-150$ исходный уровень (табл. I). Следует отметить, что это усиление высвобождения НА было характерно только для ПГТ, так как сходных изменений на срезах ЗГГ выявлено не было.

Отмече!пше факты хорошо согласуются с результатами экспериментов при охлаждении in vivo. В этом случае происходит усиление высвобождения 3Н-НА в ПГГ, сравнимое по величине с лезультатами, полученными при супэрФузии пшоталамуса раствором Кребса-рингерэ с повышенной концентрацией ионов К+ (60 Ш).

При повторном воздействии КЦГ 35°С тшшэ наблюдается усиление высвобождения НА, однако процесс менее выражен, чем при первом сеансе гипотермии (трбл. I).

Таким образом, можно сделать предположение о тем, что наблюдаемое снижение содержания НА в ткани гипоталамуса при поверхностно?» режиме КЦГ вызвало но снижением обменных процессов, а усиленном процессов секреции НА в переднем петзталчмусэ.

Тяблпца I. Действие двукратной КЦГ на К+-индуцирог.алное высвобождение " ¡{-ПА переживающими срезами гипоталамуса крь

лоталамуса крыс.

Условия оксле-

Уровень высвобождения Н-НА -ТЩГГЬЗ°С----

КЦГ

Ш'

ВГТ

ЦП'

ЗГТ

Исходные

;.-|Цш,е 2,05 ±0,15 1,75 t 0,i5

Действие ,

наркоза 1,48 ± 0,21 1 ,ЬЗ ± 0,09

i КЦГ 4.92 i 0,67* 1,64 i 0,19

Ч I КШ' I.5I ± 0,30 1,53 i 0,10

11 КЦГ 3,61 ± 0.42* 1,59 ± 0.21

2,05 i 0,16 1,75 ± 0,15

1,48 i 0,24* 1,53 ± 0,09

3,13 ± 0.09* 1,49 ±0,21

1,61 i 0,50 1,52 ± 0,18

2,59 ± 0.30* 1,71 ± 0,20

различия достоверны по сраг.п'ния с исходными данники, р < 0,05.

Vnwunm 2. Влияние охлаждения in vit*-o па М'-икдунирэвшшоо лысвооождшше Н-11Л пера-лкшивдми срезами гипоталамуса крыс.

Х"0 раствора для перфузии Уровень высвобождения Jil-HA % от контроля (37"С)

37 100

35 140,0 ± 3,1*

30 86,1 i 2,в*

20 76,9 i 1,6*

15 ' 74,3 i 1,9*

10 Ш,5 i 1,6*

* - сравнение с 37°С, р < 0,05; п = 15.

Для еыяснэлия причин, p.ucHJB&KKütx увеличение шс&обокделш 1ÍA, нами было «"учено действие охлаждения in vitro. Ьпли гаенно охлаждение измйнонявт высвобождение НА, то г<то будот выявлено при изучении процессов пизвоОожления нейромодиаторл синапсами пережиЕ-амикх срезов пшутплпмуоа при

cynopJjypir.t п раствор0

Кребса-Ршгера с разной температурой. Рыло показано, что при 35°С происходит увеличение К+-1шдуцированно1,о высвобождения НА, но в 2 раза меньиэ, чем при охлаждении in vivo, а при температуре предт инкубации 20°С происходит снижение мсволо>у>"лия (табл. ?.). Полу-, чоннне нами данные хорошо согласуются с данными по изучению процессов высвобождения НА изолированными спнаптосомами гипоталамуса (Бабийчук Г.А., Шифман М.И., 1989).

Таким образом, описанное енчю усиление процессов внсвобовдэ-ния НА-в ГИТ при КЦГ 35°С, возможно, объяснимо не только непосредственным действием охляхузения на высвобождение ньйрсмедиаторов, а какими-то межзональными взаимоотношениями. особенности этих процессов были изучены при дальнейшем снижении температуры т.ла животного до 32°0.

При изучен™ влияття КЦГ 32°С на высвобождение 3Н-НА ех на пережигоизих срезах гипоталамуса было показано, что после однократного воздействия гипотермии в этом режиме процесс высвобождения в ГП'Т понижен по сравнению с КЦГ 35с0, однако остается еще довольно высок™ по сравнению с нсрмстермией. В ЗГТ отмечено более выраженное снижение • высвобождения, чем при воздействии КЦГ 35°С (табл. 1).

■ Возникает вопрос: является ли снижение процессов высвобождения НА следствием понижения метаболизма и функциональной активности норадренергической систем! гипоталамуса 1' В этой связи мы исследовали влияние КЦГ 32°С па содержание НА в ткани гипоталамуса.

После первого сеанса КЦГ отмечено значительное снижение уровня НА в гипоталамусе .- до 30 % от исходного значегаы (рис. I). Наблюдаемое понижение уровня нейромедиаторг в ответ на воздействие однократной КЦГ, вероятно, можно объяснить с позиции гипотезы об участии моноаминов в терморегуляторых процессах. Это предположение согласуется с результатами, показавшими, что охлаг-дание, вплоть до снижения температуры тела до 32°с, сопровождается усилением секреции НА в НГГ и это связано с интенсификацией процессов теплопродукции (табл. I). Чероз 24 ч после .проведения первой КЦГ 32°С наблюдали повышение уровня НА, что составило 80$ исходной величгсы (рис. I). .

Повторноо охлаждение вновь ннзнваб? стяге шт данного показа-': толя, однако но .аноэ выраженное, как при первичном воздействии, по-видимому, "уровень сатрзт" существенно отличается. ДальноЯлео наблюдение показало, что спустя 24 ч после повторного-действия КЦГ 32°С уровень нейромэдиатора в ткани гипоталамуса в этот период дэ-жэ превышает неходкое оначение (рис. I).

По нашему мнению, одной из возможных причин сохранении достаточного уровня секреции при попиленном содеркаттия НА в динамике КЦГ и значительном повышении уровня НА з' пптоталамусе спустя сутки после повторной КЦГ 32°0, наряду с рсодявем обменных процессов, м&'-ят быть увеличение проницаемости этот неЯромедипторп.

- в -

й-зуоаииц прзшточдзхи м^рт^зджФбжчаскот йарьзда пш ШШ.егмич&ских ьоздойгданпх. В настоящее время известно, что в лорме гои проницаем для катохоламиноь незначительно. Однако, имеются данные о том, что проницаемость барьера может изменяться под вездеЛотгпем различных физических факторов, одам из которых, по ¡пае:.,у мнении, является КЦГ. В связи с этим нами било изучено влияние различных режимов КЦГ (35, 34, 32, 30 и 2,3°С) на уровень проницаемости ГЗБ для 3Н-НА.

После внутрибрмшшой инъекции 5 мкл меченого НА и 60-пиутней перфузии головного .мозга инт-актных животных проникновения через ГЭБ неПромедиатора выявлено не Сило, причем уровень его в крали был высоким (рис. 2).

При ректальной температуре 35°С уровень проницаемости ГОБ ги-ноталнмуса для НА ко изменяется посравнению с исходным значением. При дальнейшем сникении температуры до 34°С проницаемость барьера ^пеличиьается. Углубление КИТ до 33°С очень сильно увеличивает проницаемость ГОБ для 3Н-НА: более чем в 8 раз в ШТ и почти в 15 раз - и ЗГГ. При КЦГ 30°Спро!ш:;земооть ГЭЯ остается довольно ьысо-хой и ерпннима по величине с уровнем проницаемости при гипотермии до 32°С.

Гаси./мин х мкл

3

У['С1 .;нь "Н-НА в кгови

М»>) » 11 Ы1, л

Л '

-.1 4

ж- ■

т<г~1 ■ V.

ш

Рис. 2. Влияние различных реки-мое КЦГ на уровень проницаемости ГОБ для И-НА в гипоталамусе головного мозга. 1 - исхсд!ше данные и" тола 37°С);я - КШ' зьь; 3 - КЦГ конц-я

(60

- КЦГ 34°; 4 - КЦГ32-';Ь 30 ; 6,- КЦГ 2Ци: 7 -ионов К в р-ре увеличе-

на

ммм: - 31 т.

- Ш"Г;

■ Углубление КЦГ до '28°С приЕодит к "закрытию" ГЭВ для кате-холамина: полученные при этом величины достигают исходдах значения, когда барьер непроницаем (рис. 2), что согласуется с дошит литературы (Бредбори М., 19,33).

Таким образом, можно сделать' вывод о том, что существует определенный температурный уровень КЦГ, когда ГЭБ значительно проницаем для катехоламинов, и он находится в проделах температуры тела 34-30°0. Однако, 1гроцесс проницаемости более выра,::ен при КЦГ 32°С.

Кроме того, уровень проницаемости ГЭС в 31*Г для ИЛ был заметно выше, чем в ПГГ (рис. 2 ч 3).

В слодущей серии экспериментов исследовали влияние повторных воздействий КЦГ 32°С на проницаемость П)Б гипоталамуса для 3Н-НА. В атой серт! уменьшена концентрация вводимого изотопа: поэтому порядок значений снижен по сравнению с вышеописанной серией.

pacn./мин х 500 мкл

fa

3. Влияние двукратного воздействия КШ' 324' на уро-

Рис.

вонь проницаемости ГЭС для 11-нА в гипоталччусо. I - действие наркоза; 2 - I КЦГ': 3 -черва 24 ч после ПЩГ; 4 - 11 КЦ1'; 5 - через 24 ч после п

кцг.|~1 - ш*г: -

Как уж отмечено иан, КШ' 32°С вызывает этнчнтелпно-з увеличение проницаемости ГЗБ гипоталамуса для НА (рис. 2 и 3). Через 24 ч происходит некоторое увеличено проницаемости ГО В для исследуемых отделов гипоталамуса: теперь в 1ИТ проницаемость уравнивается с уровнем проницаемости в ЗП'. После повторной КЩ' ЗР.°0 проницаемость ГЭВ практически в 2 раза увеличена по сравнению с перчич.шм воздействием, а через ТА ч, наоборот, в 2 ¡-аза ¡.п;ге, чем в это г же срок наблюдения после однократной КПГ 32°(', (рис. 3). И это хорею согласуется с результатами, нолуч-к-нь-'и при изучении процессов высвобождения и динамики содержания КА и ггпогадамусе.

Ми проднолотлк, что пшннкгч-.й череп барьер неЛрсмедиатор мокр т принимать непосредственное участие в синалтнческих процессах. С этой цель» через 40 мин посхе риутркбргатш^го введения Н-НА проводили п-?р1.у«йн гипоталамуса растворам Кребса-Пшгеря с поьы-шэнной концентрацией ионов К\ что ьиэнвает усиление про-

цессов высвобождения 1!А. Я'Шствиго.ичо. захват сшпптическши тер-МИЯПЛЯМИ РКЗОГУННОГО НА, >!!.;;Ш'К1:' го ч.?рч:« ГОН, возгтчн (рас. ?.)• При определении Кп прл ¡{'"-пндунпротшюм высвобождении наблюдали более пыпк.'Л уровень прегипа-ч.-т.-тк для меченого |{Д в ЗГТ по сравнения с ПГ7. Отмтнчыое у -пленке пггпоссов вневпбоздения нзРроме-дпэтора в условиях и:»1<1[№>ги ¡оу^Гпггл КЩ' ЗГ/'С связано, по-в.изямму, (' уБелкчитгем иСН'-ю тдячестсэ проник;::'.,го через ГПБ эк-

зогйшюго НЛ.

Кроме того, возможное поступление в ЦНС катехолймиюв из циркулирующей крови может существенно изменять функциональное состояние головного мозга (Белова Т.Н., 1906; Росин H.A., 1978). Некоторые исследователи отмечали, что проницаемость ГЭБ зависит, кроме всего прочего, и от уровня вещества в крови (Белова Т.И., 1986; Бредбери М., IS83; Марьянович А.Т., Поляков Е.Л., 1991). Поэтому необходимо проследить динамику изменения концентрации А и НА в крови при двукратном воздействии КЦГ 32°С (рис. 4.).

нмоль/л

10.9

5.0

г.5

: -гЗ rTi PI T

- ev.f гг -0 JU Kl in nl W T J ira rI TI ш

i 1 ;ri !*,J tri tsl U r«l !t

Рис. 4. Содеркашге адреналина (А) и норадреналина (НА) в крови крыс после двукратного воздействия

КЩ 32°С.' I - исходный уровень; 2 -.наркоз; 3 - I КЦГ; 4 - через 24 ч I КЦГ; 5 - П КЦГ; 6 - через 24 ч П КЦГ. | | - А; Ш22 - НА.

Так, поело гипотермии уровень изучаемых катехоламинов в крови экспериментальных тавотных повышается. Спустя 24 ч после воздействия концентрация этих биологически активных веществ значительно снижена (А - в 2,5 раза, НА - в 2 раза). При повторной КЦГ уровень моноаминов остается низким.Через 24 ч после повторной КЦГ 32°С концентрация НА в крови даз:е превышает неходаый уровень, А остается в 2 раза гаме исходного (р < 0,05) (рис. 4).

Известно, что основная роль и поддартагаш баланса НА в крови принадлежит норадроналинсинтезкрухцим клеткам коры надпочечников. С этой целью мы исследовали содержание НА в ткани надпочечишов крыс. При этом однократная и повторная КЦГ 32° влияют нп уровень НА сходным образом: сниааыт содержание НА в ткани надпочечников до уровнг контроля на действи'о наркоза, но через 24 ч наблюдается увеличение концентрации НА. Однако, следует отметить, что этот процесс значительно болое выражен После , двукратной гипотермии (рис. 5). ...

Как видно, -дншыэ по поучению содержания НА и А в кроги и ткани надпочечшшов хорошо согласуются с результатами ис&яодогуяия процессов секреции и проницаемости (рис. 3 и табл. 2).

Текже необходимо было определить достаточно ли количества

проникшего через ГЭВ НА для проявления его физиологической функции в место центрального приложения изучаемого нейромедиа-орэ.

С это« целью ны<м оыло исследовано влияние инъекций !1А и А на частоту сердечных сокращений при периферическом и центральном введении этих веществ=в область гипоталамуса в условиях чюрмо- и гипотермии (КЩ' 32 °С). Хорошо известно, что центральное и периферические эффекта НА и А носят противополоктй характер.

7.5

5.0: г.:

о.о

) г з < 5 б

Рис. 5. Содержание НА в ткани надпочечников крис при двукратном

воздействии КПД" 32 С. I - исхогашй уровень; 2 - наркоз; 3 - 1 КШ'; -1 - через 2-1 ч 1 КШ': 5 - П КШ'; С. - через 24 ч II КШ'.

ИГ/Г

А II г 1 1 л |! ■

Полученные результаты подтверждает щшякципкальное различил п дейстиш экзогенных НЛ и А при их центральном и периферическом введении, однако, при гипотермии до Р2''С, когда раствор«! к<-\чоамл-ков вводили пориЮричьгхи, вместо ожидаемого учгдонпя пульса сило отмечено статистически достоверное его урлгение (Р < и,Си) ь течение 10 1ят наблюдения, что Ь'ожет свидетельствовать о нрочикнсьент! изучаем»;?, катехоламиноп через ГЗБ.

Приведенные исследования показали, чт^ НА не только гфоникглт через ГЭБ при определенном реггиме КЩ' (32 5С), но и, вероятно, принимает пктппгоо участив в нейрохимических и нейрофизиологических пгоцоесм, происход/пук н тканях гаюенсо мозга.

Т.ии образом, значительно«1 увеличение проницаемости РЗБ для изучаемого чойромолчатсра," гозмежно, обеспечивает дастаточь-уи концентрацию НА п ткани гнпгталомуса и необходимый уровень секреции НА ней[он.-М1 Iш**лаламуса, близкий по значению к исходным величи нам. Однако, зти процессы могут быть реализованы путем усиления синтеза НА. Поэтому мы решил! проследить некоторые стороны фуис-ционироппния нора.лреноргч (еской системы (протщаемость ГЭ15, содержание НА в -.канн П'нстчлстуса, надпочечниках и крови) при экспери-ментгльнгм истоиеп-и катехо.-аминопых депо интенциями резерпина. 3. НогЛ-и'.'Ч'-Ш'ЗИГЬПй. процессу в тчаичш дпщаиюй

пцюиц.млн ЯД ¡!йто:;еш-д клтрходглпшхчх депа рузерщпщм. Го-

ворит блокирует ;»ля иэкр'жпчг {«акции скстсм на холодов ос возлей-

ствие, при этом отсутствует характерная для гипотермии и универсальная для стрессорных состояний реакция симпато-адреналовой системы, которая проявляется в истощении запасов НА в ткани гипоталамуса, надпочечников. Ото подтвердили и результаты наших экспериментов.

С целью выяснения особенностей влияния резерпина на норадрен-ергические процессы при двукратном воздействии КЦГ, нами было изучено содержания НА в тканях гипоталамуса и надпочечников и НА и А в крови экспериментальных животных, а также процесс проницаемости 3Н-ИЛ через ГЭБ гипоталамуса.

Динамика изменения уровня НА в ткани гипоталамуса крыс в условиях "резерпинового истощения." катехолачиновых депо после однократного воздействия КЦГ имела тенденцию к увеличению, хотя и Оыли отличия, которые зависели от глубины охлаждения организма. Заметно возросший уровень НА продолжал увеличиваться и в последующие 24 ч иаблюдетш после КЦГ 32сС и 35° (рис. 6).

нг/г

гас. 6. Содержание НА в ткани гкло талачуса крчс на фоне истощения катехоламшювнх депо резерпином, в условиях двукратного воздействия КЦГ. I - исх. уровень; 2 - введение резерпина; 3 - наркоз; 4 - I КЦГ;

6 - через 24 ч I КЦГ; 6-11 КЦГ;

7 - через 24 ч П КШ'. -

| I - КЦГ 35°; - КЦГ 32°.

Повторная КЦГ 35°С, несмотря на достоверное снижение уровня катехоламина непосредственно после воздействия, вызывала повышение его через 24 ч после второго сеанса гипотермии. Двукратная КЦГ 32°С приводила к устойчивому повышению уровня НА в ткани гипоталамуса крыс с "резерпиновнм истощением" катехолампновых депо; сходную тенденцию наблюдали и в последющие 24 ч (рис. 6).

■Зыло показано, что резерпин значительно снижает уровень изучаемых катехолажнов в крови. Однократное воздействие КЦГ. напротив, заметно, повышает их уровень. Мерк- 24 ч уровни А и НА отличаются по направленности изменений по сравнению со сроком непосредственно после воздействия КШ'. !!о.~л.> погторннх сеанса? КЦГ 32°С уровень НА в крови значительно поараптает и даже проьтшэдт исходный уровень. Через :"4 ч юсдч п-.«ниг |г»тиг.-.'вя

менее выражены (рис. 7).

Было отмечено, что КЦГ 32°С значительно увеличивг.ет возможности НА-секретирущих клеток надпочечников. Чероз 24 ч после однократной гипотермии уровень НА повышается , но повторный сеанс КЦГ 32°С приводит к увеличению концентрации моноамина бблее чем в 2 раза по сравнешш с исходным значением, а при сравнении с уровнем введения резерпина содержание НА после повторной КЩ' 32°С повышается более чем в 9 раз (рис. 8).

нколь/л

Рис. 7. Плияние двукратной КПГ 32 на содержание Л и НА в кропи рис на фене истощения катохоламшювых

депо резерпином. I - исх. уровень; 2 - введение резерпина; 3 - наркоз; 4 - I КЦГ; Ь - через 24 ч I КЦГ; С - П КЦГ; 7 - через 24 ч II КЦГ. 1 I - а; Г^Я - НА.

Рис. 3. Содержание НА в ткани надпочечников крыс на '1оне ре-зерпинсгЧ'о истощения катехол-аминопых депо в условиях двукратной КЩ' З2°с.

1 - исх. уровень 2 - введения резерпина; 3 -наркоз; 4 - 1 КШ'; 5 - через 24 ч 1 КПГ; 6 - 11 КПГ; 7 - чер^з 24 ч П КШ'.

Следует заметить, ч"о введение резерпина не оказывало какого-либо заметного влияния на процесс проницаемости 1'Г)П для изучаемого моноамша. Отмеченная ранее динамика в соотношении уровней проницаемости для изучешшх областей гипоталамуса сохранилась и у группы животных с □■:сперим"нтпл! ным истоцрнием катехоламюгових депо.

Несмотря на реиерпиновсе угнетение активности норадренерги-ческих нейронов мозга за счет интранейроналыюго высвобождения и опустошения моноакпноп в тканях в условиях двукратного применения КЦГ отсутствует характерная для резерпина реакция, проявляющаяся в истощении запасов НА. Эта особенность более выражена при КЦГ 32°С и усиливается при повторном охлаждении, следовательно, развиваю-

щаяся п процессе КЦГ норадренергическая активация в значительной мере оОеспечнвается за счет выраженного повышения, проницаемости ГЭБ, что, возможно, является одним из компенсаторных процессов в гипоталамусе в ответ на гипотермическое воздействие.

чтмеченная закономерность может сохраняться и при некоторых патологических состояниях, например, 1фи депроссии, так как из дачных литературы известно, что резерпиновое истощение катехолами-новцх депо часто используется как модель "экспериментальной депрессии".

Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют о том, что КЦГ вносит существенные коррективы в.деятельность норадренер-гической функциональной системы гипоталамуса, играющей важную роль в регуляции уровня активности ЦНС. Поэтому можно предположить, что механизм действия КЦГ при ряде хронических заболеваний заключается в десинхронизации ритмической активности ЦНС, в разрушении устойчивого патологического состоя)шя л создании благоприятных условий для нормализации функций.

В этой связи оставалась непонятной причина стойкого лечебного эффекта при повторных (через 24 ч) сеансах охлаждения больных с хроническими заболеваниями ЦНС (Ломакин И.И., 1989; Таранская

A.Д., 1985 и др.). Проанализировав наш данные мы пришли к заключении, что приблизительно через сутки после КЦГ происходят повторные изменения в активное.™ головного мозга, формируется приспособительная функциональная система, которая подготавливает организм к аналогичному воздействию по типу "реакции ожидания" (Геушкин

B.Н., 1981). Реакция "ожидания" гипотермии на нейрохимическом уровне, по-видимому, заключается в формировании комплекса условий, обеспечивающих сохранение через 24 ч после КЦГ норадреналина в крови и гипоталамусе на достаточном уровне, близком к исходному. Так, из данных литературы и анализа результатов проведенных экспериментов видно, что, если уже через 6 ч после КЦГ наблюдается устойчивая тенденция к нормализации синаптической передачи (Бабийчук Г.А., Шифман М .11. 1939) и проницаемости ГЭБ, то приблизительно через (.утки происходит повторное снижение активности комплекса нейрохимических процессов, приводящих к снижешио уровня норадреналина (понижение секреции и т.п.) и активации норадреналинсберегакл'их процессов (увеличение проницаемости ГЭБ и т.п.)

Характерно, что после повторного сеанса КЦГ изменения ь активности норадренергической системы мозга подобны ответу на первичное воздействие гипотермии, однако, создается впечатление, что

система реагирует более экономно и специфично.

Примером могут слук:ть эксперимент, в результате которых было установлено, что 'однократная КЦГ 32°С повыпает устойчивость крыс к повторному острому охлаждению. Интересно отметить, что эффект (длительность плавания в ледяной воде) наиболее iiupasien спустя 24 ч после применения КЦГ умеренного ремма и сохраняется чер<>з 40 ч наблюдения (положительное решение на изобретение N 4901174/14 N 314).

довода

1. Изменение фу]гкциопалыгай активности норадпенергической системы гипоталамуса головного мозга при КЦГ проходит ь несколько L-^апов и зависит от глубины и кратности гкпотермического воздействия.

2. После однократного воздействия КЦГ 32сс происходит значительное снижение уровня НА в ткшш гипоталамуса, повторный сеанс КШ1 32°С приводит к некоторому его увеличению, а через 24 ч после повторной КЦГ концентрация НА даже превышает исходный упогень.

3. Повторная КЦГ ЗЬГ'С сопровождается усилением секреции (на 100-Ibüí) в передней области гипоталамуса, но процесс-менее выражен, чем при однократном воздействии (на 300 %). При дальнуйаем охлаждении до 32"С уровень сэкришш снижается.

4. При КШ' 32°С проницаемость 1*013 для НА максимальна. Однократное применение КЦГ в этом рекимо гнзнвает более выраженное увеличение проницаемости Ш5 в за;сей области гипоталамуса, п>-вторнэя КЦГ 32°С приводит к еде болыаоу.у увеличению проницаемоеги бар;ера, но теперь уровень проницаемости Busie в породней области гипоталамуса.

5. Повторная K1ÍI' 32"9 на Ф<лю истощения катехоламиновых депо поднимает уровень НА а гипоталамусе до исходных значений.

G. ::цг 33°0 приводит к снижению содержания норадроналина п ткани гипоталамуса, что компенсируется повняегчой проницаемостью П)Б для итого поПром«* чиатора и способствует сохранению секреции норад}шплша на исходном урогпе.

СПИСОК СПУШЖеПЛНШХ ГАКОТ

1. '/епольяо.затю KIU' для активации норадзочергической системы при зкспор;«.:-гптг1ЛЫЮЙ депрессии // ВачснеПлпе тссрптич. и лрактич. проОлгмч терморегуляции: Тез. докл. - ?Линск, 1986. - С. 172 (в со-

авторстве с Ломакиным H.H., Баховой Л.К.).

2. Нейромедиаторы и моделирование активности терморегуляторах центров охлажденного мозга 'на переживающих срезах // важнейшие теоретич. и практич. проблемы терморегуляции: Тез.докл. - Минск, 1986. - С. 192 (в соавторства с Марченко B.C., Чижевским в.В.).

3. Секреция норадреналина.и сверхмедленная активность переживающих срезов гипоталамуса при гипотермии // Криоповреждение и криозащита биологических объектов: Сб.науч.тр. - Киев: Наук.думка, 1988. - С. 60-63 (в соавторстве с Марчонко B.C., Чижевским В.В.).

4. Нагнетательно-диализная канюля для локальной суперфузии-структур головного мозга при кранио-церебралыюй гипотермии // Эксперимент, и клинич. обоснование методов криомедицины: Сб.науч.тр. - Харьков, 1988. - С. 157-160 (в соавторстве с Шило A.B., Марченко B.C., Шифманом М.И.).

5. Моноаминергическис механизмы реагирования ЦНС.на экстремальные температурные воздействия // И Всесоюз. конф. по проблеме "Холодовая травма": Тоз.докл. - Ленинград, 1939. - С. 53-54 (в соавторстве с Марченко B.C., Шило A.B., Чижевской И.В.).

6. "Реакция ожидания" гипотермии // Патофизиологич. аспекты действия холода на организма: Сб.науч.тр. - Харьков, 1989. - С. 9498 (в соавторстве с Марченко B.C., Шило A.B., Ломакиным И.И.).

7. Особенности регуляции сердечного ритма при кранио-церебральной гипотермии в эксперименте // Патофизиологич. аспекты действия холода на организм: Сб.науч.тр. - Харьков, 1989. - С. 8389 (в соавторство с Ломакиным И.И.).

8. Центральн! адаптац1йн1 механ!змл охолодженого мозку // Гозвиток фХзЮлогн в Укр. PCP за 1936-1990 роки. 36. матер. ХШ з'Чзду Укр. ф1зюлопч. тов-ва 1м. I.II.Павлова (Харк1в, 17-21 ве-ресня 1990 р.). - Ки1в: Наук.дуыка, 1990. - 1. - С. 14-15 (в соавторстве с Бабийчуком Г.А., Марченко B.C.).

9. Neurophysiological mehanisms of colded brain // Cryobiolo-gy. - 1990.- 27, N 6. - p. 623 (ь соавторстве с Бабийчуком Г.А., Марченко B.C., Шило A.B.).

10. Нейрофизиологические механизмы лечебной гипотермии // Успехи, .современной криобиологии: П Междунар. коьф. (21-25 апреля 1992 г.): Тез. докл. - Украина, Харьков, 1992. - С. II3-II4 (в соавторстве с Марченко B.C., Белостоцким A.B., Ломакиным И.И., Шило A.B. и др).

II.. Способ моделирования повышения проницаемости гемато-энцефалического барьера в эксперименте U.c. N 1690742). - 1991 (в соавторстве с Г.А.Бабийчуком и др.).