Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ОБМЕН МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В СИСТЕМЕ ГЕМАТОЭНЦЕФАЛИЧЕСКОГО БАРЬЕРА У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "ОБМЕН МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В СИСТЕМЕ ГЕМАТОЭНЦЕФАЛИЧЕСКОГО БАРЬЕРА У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА"

А-28825" .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЛЕНИНГРАДСКИЙ ВЕТЕРИНАРНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ДОН КОВ Сергей Александрович

УДК 619:612.824.015.31 :636.2

ОБМЕН МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В СИСТЕМЕ ГЕМАТОЭНЦЕФАЛИЧЕСКОГО БАРЬЕРА У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

03.00.13 — физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации наг соискание ученой степени кандидата биологических наук

ЛЕНИНГРАД 1988

Работа выполнена на кафедре физиологии сельскохозяйственных животных Ленинградского ветеринарного института.

Научный руководитель: . заслуженный деятель науки

РСФСР, доктор ветеринарных наук, профессор А. К. КУЗНЕЦОВ.

Официальные оппоненты: доктор ветеринарных паук,

профессор А, Н. ГОЛИКОВ; доктор медицинских наук, профессор В. В. РУДАКОВ.

Ведущее учреждение: Пермский сельскохозяйственный институт им. Д. Н. Прянишникова.

Защита диссертации состоится « /тг» 988 г.

в 13 часов на заседании специализированного совета К 120.20.01 в Ленинградском ветеринарном институте.

Адрес института: 196006, г. Ленинград, Московский пр., 112 (зал заседаний).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ленинградского ветеринарного института.

Автореферат разослан «

1988 г.

Ученым секретарь специализированного совета кандидат биологических наук,

доцент Е. Н. АБРАМОВА

I. ОЕДАЯ 'ХАРАКТЕРИСтаНА РАБОТЫ

Актуальность темы. Решениями ХХУ11 съезда КПСС поставлены большие задачи по дальнейшее развитии и повышения продуктивности животноводства о цель» удовлетворения возрастающих потребностей советского народа в высококачественных продуктах питания. Для успешного решения этих задач загонов значение имеет разработка фундаментальных и прикладных вопросов биологической науки.

К числу актуальных научных проблей относится разработка структурных и функциональных механизмоз деятельности гисто-гематичесиих барьеров и, в частности, гемато-энцефаличесяого барьера (ГЭБ). •

Учение о ПЭБ было сформулировано впервые Л.С.Штерн в 1921 году и затем интенсивно разбивалось в трудах многих советских „ (Алов А.И., 1956; Шамбуров Д. А., 1954; Кассиль Т.Н., I9Ê3, 1983; Сридман А.П., 1971; Майэелис М.Я., 1973, 2981; Росин Я. А., 1977, 1964 и др.) и зарубежных {OUentUrf W.U., 1974; Raf.of.ol-t S.Г., 1976; üftvÄOft H., 1976; brader/ M., 1979; W«0A J.H., I960, 1982 и др.) ученых.

Среди веществ, учавствующих в физиолого-биохииических процессах моэга, вашая роль принадлежит минеральный веществам.

Исследования О.А.Войнара (1956), В.А.Двльвы С1964), Г.А. Бабенко (1965), В,Р.Сороки (1965) и других позволили составить общее представление о содержании, обмене и химической топографии минеральных Веществ, преимущественно микроэлементов, в центральной нервной системе в связи с физиологической деятельностью и патологическими процессами.

Вопросы функционирования ГЭБ, состава.церебро-спинааьной жидкости (ЦСЖ), содержания минеральных веществ в-отделах и структурах мозга у сельскохозяйственных животных изучены недостаточно. В отечественной литературе по-существу отсутствуют целевые исследования по изучению физиологических механизмов ГЭБ. Имевшиеся сообщения тасаются методики получения ЦСЖ. у различных видов животных (Синев A.B., 1935; Мьгда И,И., • Попов А.Ф., 1У40; Федотов B.C., IÖ60; Алиев A.A.,.1974 и др.), концентрации в ЦСЖ отдельных органических и неорганических вецеств (Беленький Н.Г., 1944; Федотов А.И., 1951; Фридман Л.П., 1971, Голиков А.Н,, 107I и др.), содержания минеральных элементов в В.А., 1964; Вишняков

С.H., 1967; Гроаювская С.В., 1970; Георгиевский В.». с соавт., 1979 и др.).

Разработка теоретических аспектов функционирования ГЭВ у сельокохозяйственнмх животных может служить <{мзиологическиы обоснованием для уточнения вопросов этиологии, патогенеза, диагностики и лечения бальных жяеотннх путем введения лекарственных препаратов в ликворную систему мозга. .

Все вышеизложенное и послужило основанием для проведения исследований по избранной нами теме диссертационной работы.

Цели и задачи исслецованиН. Основной цель» исследований являлось изучение роли гемато-энцефалического барьера в формировании гомеостаэа основных биотических минеральных элементов в головном мозгу крупного рогатого скота. В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:

'I. Изучить содержание натрия, калия, кальция, фосфора неорганического, магния, железа, цинка и меди в ЦСЖ и в плазме притекающей к мозгу и оттекающей от него крови у крупного рогатого скота и в сравнительном аспекте - у собак;

2. Выяснить наличия слияния на динамику обмена минеральных ■ веществ в системе 13Б функционального состояния центральной нервной системы - возбуждения при действии кофеина и торможения, вызванного ткопенталом натрия, у крупного рогатого скота.

3. Исследовать распределение и топографию минеральных веществ в различных отделах и структурах головного мозга в норме. При возбуждении и торможении в ДОС. .

Научная новизна. В результате комплексного исследования впервые определены гомеостатические уровни восьми макро- и иикроолементов в ЦСЖ и крови у крупного рогатого скота ив сравнительном аспекте - у собак; Выявлено наличие селективной проницаемости ГЭБ для изученных минеральных веществ. Установлено влияние функционального состояния центральной нервной системы (возбужденне й торможение) на обнеи минеральных веществ в систеие-ГЭБ.Впервые изучено распределение и топография минеральных веществ в тканях различных отделов головного мозга у крупного рогатого скота и связь их о функциональным состоянием центральной нервной системы.

Результаты исследований значительно расширяют наши представление о роли ГЭБ в обмене минеральных веществ между кровью, «иквором и тканями моага у крупного рогатого скота,'

î »

г

Практическая значимость. Установленные уровни содержания натрия, калия, кальция* фосфора, магния, железа, цинка и меди в плазме артериальной крови и оттекающей от мозга венозной крови, а также в ЦСЖ и тканях головного мозга крупного рога« того ¿кота могут быть использованы в качестве нормальных го-кеостатических уровней при экспериментальных и диагностических исследованиях.

Результаты исследований, имеющие определенное фундаментальное научно-теоретическое значение для физиологии ГЭБ, могут использоваться в учебном процессе сельскохозяйственных вузов, а также учитываться при рассмотрении некоторых вопросов этио-патогенеэа и лечения заболеваний животных.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Ленинградского ветеринарного института (1985, 1986г.г.), на научной конференции молодых ученых Ленинградского ветеринарного института (1987 г.)* на заседании Ленинградского отделения Всесоюзного физиологического общества км. И.П.Павлова (1987 г.) и на заседании кафедры физиологии (1987 г.).

Публикации. Материалы диссертационной работы изложены в «етцрех научных статьях.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает следующие разделы: введение, обзор литературы, материал и методы исследования, результаты собственных исследований, их обсуждение и заключение,, выводы и предложения.

Диссертация изложена на 201 странице машинописного текста, содержит 33 таблицы, 21 рисунок. Список литературы включает 249 наименований, в том числе 94 иностранных авторов.

Вопроси.'' выносимые на защиту!

1. Роль ГЭБ в обмене минеральных веществ между кровью,лик-вором и тканями головного мозга и его участие в формировании минерального гомеостаза вЩС.

2. Динамика проницаемости натрия, калия, кальция, фосфора неорганического, магн::я, железа, цинка и меди через Ш» у крупного рогатого скота при различных функциональных состояниях ВДС (возбуждение, торможение).

3. Распределение и топография минеральных веществ в разных отделах и структурах головного мозга у крупного рогатого скота в норме, на фоне действия кофеина и тиопентала натрия, :

2. МАТЕРИАЛ И (ЕГОда ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Характеристика подопытных животных к схема опытов

Экспериментальная часть работы по изучению обмена минеральных веществ в системе ГЭБ на крупном рогатом скоте »ыполнена в 19831907 гг. но Ленинградском мясокомбинате им. С.Н.Кирсва, а на собаках - в лабораторных-условиях на кафедре физиологии сельскохозяйственных животных Ленинградского ветеринарного института.

Опыты проводились на откормочных бычках крупного рогатого скота черно-пестрой породы в возрасте от 1& до 13 месяцев и живой массой от 300 до 400 кг, поступающих для убоя из совхоза им. Тельмана и других хозяйств Ленинградской области. Все бычки имели хорощую упитанность и были клинически здоровыми. Животные с травмами и воспалительными процессами в опыты не включались. Подопытные бычки в течение 3-7 суток содержались в предубоЕ-ном цехе мясокомбината. В эти сроки проводились клинические и экспериментальные исследования животных.

Кормление откормочных бычков в хозяйствах, из которых животные поступали на убой, производилось по хозяйственным рационам, составленным в соответствии с детализированными нормами. Рацион бычков в период содержания их в пр&дубойыом цехе мясокомбината включал 4 - 5 кг сена и 2 - 3 кг концентратов. Собаки содержались в условиях вивария кафедры. В опытах использовались клинически здоровые животные обоего пола в возрасте от 2 до 5 лет. Кормление собак производилось отходами из столовой института.

В соответствии о поставленными задачами выполнено 5 серий опытов.

В первой серии на 10 собаках изучалось содержание натрия, калия, кальция, фосфора неорганического, магния, железа, цинка и меди в крови мозгового сагиттального синуса и яремной вены.

Во второй серии опытов на.10 собаках изучалось влияние на минеральный состав ЦСЖ трехкратных субокцигштальных пункций, проводимых с интервалом в 2 часа. ЦСЖ брали каждый раз по 4 мл.

В третьей серии опытов изучался обмен минеральных веществ в* системе ГЭБ у интактных животных. Изучалось содержание натрия, . калия, кальция, фосфора неорганического, магния, железа, цинка и меди в притекающей к мозгу артериальной крови, в оттекающей от ' него венозной крови и в ЦСЖ. Опыты этой серии проведены на 20 бычках и 10 собаках.

Дня взятия артериальной крови в хронических опыта* у собак производили 'катетеризации общей сонной артерии, а у крупного рогатого скота -'катетеризация брюшной аорты. Для взятия крови, оттекающей'от доэга, у собак катетеризировали сагиттальный мозговой синуо, а у крупного рогатого скота - яремную вену. Ликвор у собак Извлекали путем субокципитальной пункции, а у крупного рогатого скота - путем катетеризации субокципитальноП цистерны'МОЗга'по методике А.А.Алиева (1974).

По ертерио-веноэной разнице определялось суммарное поглощенно исследованных минеральных веществ всем головным мозгом. О проницаемости 'ГЭБ судили по соотношению концентрации минеральных веществ в ЦСЖ и в артериальной крови, что в соответствии с литературными источниками обозначалось как коэффициент проницаемости ("К").

В четвертой серии опытов изучалось влияние функционального состояния центральной нервной системы на обмен минеральных веществ •'в' системе ГЭБ. Состояние возбуждения ЩС достигалось при-Нёйешем кофеина-бензоат натрия в дозе 0,015 г/кг живой массы подкожно. Состояние торможения ЦНС вызывалось использованием тиспентела натрия в дозе 0,33 г/кг живой массы внутривенно.

Опыты проводились на двух группах животных: в первой груше на фоне действия кофеина, а во второй - на фоне действия тиопен-тала натрия. Исследования ъ каждой группе проводились на 20. бычках.

Схема постановки опытов в обоих случаях была одинаковой. Еначал», перед применением того или иного фармакологического средства одновременно из брюшной аорты и яремной вены брали кровь, путем субокципитальной пункции извлекали ликвор и определяли содержание в них минеральных веществ. Подученные при ■ этом уровни содержания минеральных веществ принимались за исходные гомеостатические показатели. Затем, после применения тормозного или возбуждающего агента, кровь и ликвор брали многократно через -каждые 15 минут в течение двух часов. Последующие исследования проводили через 6, 12,24 и 30 часов после введения кофеина иди тиопентала натрия. Взятие материала для исследований начиналось всегда в одно » то же время - о десяти часов.

В пятой серии.опытов изучались распределение и топография минеральных веществ в различных отделах и участках головного мозга в" связи с различным функциональным его состоянием (возбуждение, торможение).

Исследовались следующие мозговые структуры: затылочная и лобная доли коры больших полушарий головного мозга* передняя и петлевидная доли мозжечка, передние бугры четверохолмия, зрительный.бугор, Варолиев мост, продолговатый мозг, а также гипофиз, сосудистые сплетения желудочков мозга и твердая мозговая оболочка. Детальная топограф*« мозга у животных была изучена нами по работам Ф.А.Мещерякова, А.Ф.Иещерякова (1979) и М.М.Курепиной (1981),

В связи с существующей функциональной ассиметриеп больших полушарий нами исследовались ткани только левой половины мозга.

Было сформировано три группы - по 10 бычков в каждой. В первой группе исследовалось содержание минеральных веществ в тканях мозга у интбктных животных, во второй - на фоне действия кофеина и в третьей на фоне действия тнопентала натрия.

Убой животных после введения им кофеина производился через 60 минут, а после введения тиопентала натрия - через 30 минут. При этом учитывалась фармакодинамика используемых веществ.

Всего в опытах нами было использовано 90 бычков крупного рогатого скота и 30 собак.

2.2. Методика определения минеральных веществ

Количественное определение содержания кальция» магния, железа* меди и цинка проводилось нами методом атоыно-абсорбционной спектроскопии на приборе AAS -IV« натрия и калия - на атом же приборе, но в эмиссионном режиме. Содержание фосфора определялось фотокодориметрическим методом на приборе ФЭК - 5611.

Калибровку приборов проводили по эталонным растворам, содержащим исследуемые элементы в различите концентрациях* Калибровочные растворы готовили из основных стандартных растворов, со-держаирос по 1000 мг/л исследуемого элемента. В работе использовали химически чистые соли металлов и реактивы. Калибровочные графики были линейны во всем диапазоне используемых концентраций.

При .подготовке образцов к анализу стабилизированная гепарином кровь, диквор и ткани мозга сразу жо после их взятия доставлялись в дабораторда кафедры.

При исследовании на содержание натрия и магния плазму нрови и ликвор разбавляли б«дистиллированной водой I : 100, для определения калия к кальция - I i 10, Железо, цинк и медь определяли в безбелковом фильтрате трИхлоруксусноЙ кислоты. Неорганический

фосфор определяя» также в Сеэбелковоы фильтрате пяазш крови и ликвора с ванадат-молибденовым реактивом (по Пулсу в модификации В.Ф.Коромыслова и Л.А.1^гдрявцевоИ, 1985).

При анализе содержания элементов в головном мозге I г ткани подвергали мокрой минерализации в 5 мл смеси кислот азотной, хлорной и серной в соотношениях 3 : 2 : I в колбах Къельдаля с обратным холодильником до полного разложения органической матрицы. После разложения оставшийся материал доводили до 10 мл бидистиллнрованной водой и в этом объеме определяли содержание кальция, цинка и меди, при определении натрия и железа этот объем разбавляли I : 10, при определении калия - I : 40, при определении магния и фосфора - I : 100,

Гаснет концентраций минеральных элементов в образцах производили по калибровочным графикам с учетом разведения исследуемых растворов.

Всего при проведении работы исследовано на содержание минеральных веществ 9800 проб крови и ЦСНС, а также проведено 1650 определений содержания минеральных веществ в тканях головного мозга.

Полученные данные обработаны статистически по методу б.в. Монцевичуте-Эрингене (1964). Вычислялись: средняя арифметическая (Ш, средняя квадратичеекая ошибка среднего (И) к степень достоверности (р). -

: 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ■ ;

3.1. Обмен минеральных веществ в системе гемато-энцеф&пического барьера у крупного рогатого скота и собак • .

3.1.П Содержание минеральных веществ в крови

сагиттального синуса мозга и яремной вены

В опытах первой серии на 10 собаках определено содержание натрия, калия, кальция, фосфора неорганического, магния, железа, цинка и меди в венозной крови, взятой из сагиттального синуса, мозга и яремной вены. Целью этих исследований был изучение сравнительного содержания минеральных вецеств в указанных участках венозного русла. .

При анализе полученных данных не выявлено достоверных различий в содержании всех исследованных иакро- и микроэлементов в плазме кроэи из сагиттального синуса и яремной вены. В плаэме-

крови указанного синуса содержалось натрия 137,74*0,73 ммоль/л, в плазме крови из яремной вены - 138,16^0,66 ымоль/л, калия -соответственно 3,96^0,12 и 3,91^0,14 ммодь/л, кальция - 2,490,05 и 2,47*0,06 ммоль/л, фосфора - 1,73*0,05 и 1,74*0,05 ммодь/л, магния -0,73*0,05 и 0,70*0,06 мыоль/л, железа -17,61*0,04 и 17,83*0,04 мкмоль/л, цинка - 16,61*0,07 и 16,60* 0,06 мкмоль/л и меди - 24,19*0,02 и 14,20*0,03 мкмодь/л.

Эти данные позволили в последующих экспериментах использовать для определения концентрации макро- и микроэлемента в в качестве оттекающей от мозга крови плазму крови, получаемую из яремной вены.

3.1.2. Влияние повторных взятий церебро-сгошальной жидкости на ее минеральный состав

В связи с необходимостью многократных суйокцигшталъных пункций было необходимо выяснить юс влияние на минеральный состав ЦСШ. Опыты проведены на 10 собаках. Взятие ЦСЙ путем субокцшш-тальной пункции проводилось.трехкратно с интервалом в два часа*-ЦСЕ брали каждый раз в количестве 4 ил*

В результате исследований не установлено достоверных разлрг чий в содержании натрия, калия, кальция, фосфора неорганического, магния, железа, цинка и меди в ЦС1 между первой и последда-щиыи второй и третьей ее субокциаитальными взятиями. Например, натрия в ЦСЖ при первой субокципитальной пункции содержалось 140,77*0,43, при второй - 140,62*0,57, при третьей - 140,94* 0,51 ммоль/л, кальция - соответственно 1,60*0,04, 1,49*0,03 и 1,52*0,03 шоль/л.меди - 1,60*0,04, 1,62*0,02 и 1,614),02 мкмоль/л.

Аналогичные недостоверные колебания концентрации ç повторных дробах ЦСЗ наблюдались и в отношении других исследованных нами макро- и микроэлементов.

Следовательно, результаты наших исследований свидетельотау-от о возможности многократных взятий ЦСЖ у животных в РИДУ ОТСУТСТВИЯ существенного влияния повторных субокцнпитапьнюс пункций на минеральный состав ЦОК.

3.1.3. Содержание минеральных веществ в ЦСЖ, артериальной и венозной крови у крупного рогатого скота и собак

В результат« исследований установлены нормальные гоиеостати-

в

ческие уровни минеральных веществ в ЦСЖ, а также в притекающей и оттекающей от мозга крови у крупного рогатого скота и собак.

Анализ полученных данних показал, что концентрации минеральных веществ в ЦСЖ, артериальной и венозной крови у собак и крупного рогатого скота не имели достоверных различий. Однако у крупного рогатого скота в притекающей к мозгу крови содержалось несколько больше натрия, калия, кальция, фосфора и железа, а магния, цинка и меди меньше по сравнению с их уровнем в плазме артериальной крови собак.

Концентрации исследованных минеральных элементов в ЦСЖ, артериальной и венозной крови у крупного рогатого скота неодинаковы. В ЦСК содержалось по отношению к артериальной крови (в процентах): натрия - 99,93^, калия - 59,32, кальция - 61,50, фосфора -

18.91, магния - 135,63, железа - 36,34, цинка - 12,19 и меди -

10.92. Примерно аналогичные соотнош-ия между уровнями минеральных элементов в ЦСЖ и артериальной крови наблюдались и у собак.

Дня характеристики обмена минеральных веществ всего мозга в качестве теста нами использован показатель артерио-венозной разницы. Этот тест, согласно литературным данным'(Штерн Л.С., 1960; Кассиль Г.Н., 1963 и др.), является наиболее'адекватным показателем для выявления взаимозависимости между обменом веществ в головном мозгу и состоянием ГЭБ. Этот метод позволяет изучить обмен живого мозга, а не состав мертвой или переживаю- ' щей ткани и дает возможность судить о физиологических процео-. сах, происходящих в головном мозгу;

Сопоставление концентраций минеральных веществ в артериальной и венозной крови показывает, что головной мозг в целом как у крупного рогатого скота, так и у собак задерживает все исследованные макро- и микроэлементы. Артерио-веноэная разница для всех исследованных минеральных веществ была положительной, а соотношение концентрации минеральных веществ в вене к артерии - ниже единицы.

У крупного рогатого скота в крови, оттекающей от мозга, концентрация натрия была на 3,73% ниже, чем в крови, притекающей к мозгу, калия - на 5,39, кальция - на 10,71, фосфора - на 10,62, магния - на 14,95, железа - на 1,71, цинка - на 5,67, меди - на 2,44$, В синусной крови у собдх по сравнение с артериальной гровыо содеркалось меньше (в процентах)': магния - на 29,81, фосфора -

на 14,78, кальция - на 11,78, калия - на 10,21, меди - на 2,61, натрия - на 2,08, цинка - на 1,95 и железа - на 1,23.

Выявлена количественные различия в показателях артерио-< венозной разницы у крупного рогатого скота и собак. Так, например, артерио-венозная разница для магния у крупного рогатого скота составила 14,95%, а у.собак - 29,81%, для калия -соответственно 5,39% и 10,21%,* для, цинка - 5,67% и 1,95%.

Коэффициент проницаемости - "ЦСД^артерия" является вторым показателем, объективно характеризуют^ обмен минеральных веществ в системе 1ЭБ (Штерн Л.С., 1960; Кассиль Г.Н;, 1963).

По нашим данным коэффициент проницаемости ГЭБ у крупного рогатого скота составлял для натрия - 0,99, у собак - 1,00, для калия - соответственно 0,59 и 0,61, для кальция - 0,51 и 0,53, для фосфора - 0,19 и 0,19, для магния - 1,36 и 1,15, для железа - 0,36 и 0,36, для цинка - 0,12 и 0,12, для меди -

0,11 и 0,11.

Таким образом результаты исследований в третьей серии опытов позволили установить не только количественные характеристики; нормальных гомеостатических уровней наиболее важных минеральных веществ в ЦС£, в крови притекающей и оттекающей от головного мозга, но и выявит»наличие селективной проницаемости минеральных веществ через ГЭБ и различную степень их задержки головным мозгом у двух видов млекопитающих - крупного рогатого схота и собак.

3.2, Влият-ие функционального состояния центральной нервной системы на обмен минеральных веществ в системе гемато-знцефалического барьера у крупного рогатого скота ,

Проведенными исследованиями нами выявлен ряд изменений в содержании макро- и микроэлементов в артериальной и венозной крови, в ЦСЖ, показателях артёрио-венозной разницы и коэффициента ■ проницаемости "ЦСЖ/артериальная кровь"у* крупного рогатого скота при двух основных нервных процессах протекающих в ЦНС - возбуждении и торможении. ■ ■* . ,

Выбор кофеина и тиопентала натрия для создания в ЦНС соответственно возбуждения и торможения был сделан с учетом их фар-макодинамики. Эти препараты для указанных целей широко- используются в физиологических экспериментах (Белых Т. А., .1953; Сорока В.Р., 1999; Штерн Л.С., .1963; Росш Я.Л., 1977 и др.).

3.2.1. Влияние возбуждения центральной нервной системы на обмен минеральных веществ в системе ГЭБ

Анализ, полученных в экспериментах на крупном рогатом скоте результатов, показывает, что при возбуждении НДС повышались концентрации всех исследованных нами макро- и микроэлементов как в артериальной, так и в венозной крови.

Повышение концентрации минеральных веществ в артериальной крови, очевидно, можно объяснить изменением функционального состояния соответствующих нервных центров, регулирующих минеральный метаболизм в целостном организме. Наблюдаемое увеличение концентрации минеральных веществ в оттекающей от мозга венозной крови безусловно связано с усилением обменных процессов в головном мозгу при возбуждении.

Артерио-венозная разница всего мозга для исследованных нами веществ изменялась при возбуждение ЦКС неоднойаправленно. Так, например, артерио-венозная разница для калия, я исходном состоянии равная +0,20 ммоль/л, на 30-ой минуте после введения кофеина увеличивалась до +0,35, на 60-ой минуте - до +0,62 и на 120-ой минуте - до +1,03 ммоль/л. Артерио-веноэная разница для железа в исходном состоянии была равна +0,52 мкмоль/л, а через ЁО минутпосле введения кофеина уменьшилась до -1,60, на 90-ой минуте - до -3,25 и на 120-ой минуте - до -3,70 . мкмоль/л. - "■■■'* V

Анализ артерио-веноэной разницы для указанных выше к остальных исследованных макро- и микроэлементов показал, уто лгрк возбуждении Ц№ ее показатели повышаются для калия^ фосфора и маг- . ния, но уменьтаются ддя натрия, кальция, железа, цинка и меди.

Следовательно, при возбуждении ЦДС головной мозг больше видел яет' натрия, кальция, железа, цинка и меди, чем получает их через ГЭБ из притекающей к мозгу кроав и, наоборот, увеличивает задержку калия, фосфора и магния.

Концентрация натрия в ПСИ со Г44,00±0,43 ммоль/л перед введением кофеина снижалась к 120-оВ минуте после его введения до 134,60^0,73 ммоль/л (р 0,001), кальция - соответственно с 1,58*0,09 до 1,03*0,10.ммоль/л (р 0,001). Концентрация калия повышалась с 2,65±0,04.ммоль/л в исходном состоянии до 3,04^0,04

ыыоль/л на 120-ой минуте после введения кофеина. Концентрация магния увеличивалась соответственно с 1,17*0,05 до 2,61±0,03 ми о ль/л, железа - с 6,62^0,05 до 7к99±0,04 мкмоль/л, меди -с 1,60^0,05 до 3,03*0,03 мкмоль/л (р-*0,001). '' *

Коэффициент проницаемости для всех исследованных макро- и микроэлементов через ГЭБ при возбуждении в ЩС у крупного рогатого скота был меньше единицы. Однако динамика его изменений для отдельных элементов была неодинаковой. Коэффициент проницаемости для натрия, калия, магния и железа уменьшался, а для кальция, цинка и меди - повышался. Коэффициент проницаемости для фосфора на ЭО-ой, 45-ой минутах и на б-ом часу после введения кофеина был ниже исходного уровня, а в другие сроки иследо-виния - выше.

Следовательно, проницаемость натрия, калия, магния и железа из артериальной крови в ЦСК через ПЭБ на фоке действия кофеина повышайся, а кальция, цинка и меди - уменьшается,

3.2.2. Влияние торможения центральной нервной системы на обмен минеральных веществ в системе ПЭБ.

Наши наблюдения показали, что при торможении ЩС, вызванном тиопенталом натрия, происходило ряд выраженных изменений в концентрациях исследованных мекро- и микроэлементов в крови, ЦСЯ, а тахже в их проницаемости через ГЭБ.

В артериальной крови при торможении ЦЦС понижались концентрации калия, магния, железа и цинка, но повышались - натрия, кальция, фосфора и меди.В оттекающей от мозга венозной крови увеличивалось содержание кальция, фосфор®) и магния, но уменьшалось - натрия^ кальция, железа, цинка и меди. В ЦСЖ снижались уровни натрия, калия,, цинка и отчасти меди, а кальция, фосфора, магния к отчасти железа - увеличивались. .

Артерио-венозная разница целого мозга при торможении в ЩС уменьшалась для калия и фосфора, а для всех остальных исследо-, ванных элементов повышалась. Так, например, артерио-венозная разница для калия с +0,16 ммоль/л перед введением тиопентала натрия, уменьшалась к 30-ой минуте после его введения до -0,35, на 60-ой минуте до -0,89, к 120-ой минуте до >1,80 ммоль/л. Артерио-венозная разница для фосфора в указанные периоды исследований снижалась соответственно с.+0,30 до, -1,09, -0,84, -0,63 ммоль/л. Артерио-венозная разница для натрия с +5,08 ммоль/л перед введением препарата увеличивалась к 30-ой минуте

после его введения до -«-10,66, к 60-ой минуте до +18,73, к 120-ой минуте до +17,43 ымоль/л.

Коэффициенты проницаемости через ГЭЕ уменьшались для натрия цинка и*меди, возрастали для калия, кальция, фосфора, магния и железа, коэффициенты проницаемости для всех исследованных макро- и микроэлементов, аа исключением магния, были меньше единицы. Коэффициент проницаемости магния с 1,30 в исходном состоянии увеличивался к 30-ой минуте после введения гиопентала натрия до 2,93, к 60-ой минуте до 6,43, к 120-оП минуте - до 3,07.

Следовательно, наблюдаемые нами изменения как в содержании минеральных элементов в крови и в ЦСН, так и в показателях коэффициента пронмцемости через ГЭБ при торможении указывают на наличие определенной селективности способности мозга их поглощения и выделения.

Вели сопоставить вышеперечисленные показатели с изменениями одноименных элементов при возбуждении НДС, вызванной кофеином, то обнаруживается противоположная направленность их изменений при различных ф&гцкциональных состояниях в НДС (возбуждении и торможении).

Следует заметить, что литературные данные о влияние торможе ния в ЦКС на метаболизм минеральных веществ весьма противоречивы. Результаты наших наблюдений по определенным макро- и мик роэлеыентам согласуются с сообщениями Г.Н.Кассиля (19&3) к в то же время они не совпадают о данными других: исследователей (Сорока В.Р., 19Й9; Сытько В.М., 1972 и др.), полученных на собаках.

Имеющиеся расхождения очевидно связаны как с видовъыи особенностями подопытных животных, так и о природой наркотика; '

3.3. Содержание минеральных веществ втканях головного мозга у крупного рогатого скота

В результате исследований, проведенных в пятой серии опытов изучено содержание минеральных веществ в тканях различных отде лов и структур головного мозга у крупного рогатого скота у ин-тактных животных, а также при возбуждении и торможении в ДОС,

3.3.1. Содержание минеральных веществ в тканях головного мозга у интактных животных.

Анализ полученных данных показывает, что содержание исследо

а

ванных макро- и микроэлементов в тканях мозга неодинаково в различных отделах и структурах мозга. Наиболее высокие концентрации натрия наблюдались в коре затылочной доли полушарий (0,81^0,06 моль/кг), калия - в коре лобной доли полушарий (0,88^0,04 моль/кг), кальция•в твердой мозговой оболочке (154,50* 4,71 моль/кг), фосфора-в продолговатом мозгу (в,02^0,18 моль/кг), магния - в передних буграх четверохолмия (122,48^3,ЗОммоль/кг), железа - в сосудистых сплетениях желудочков мозга (15,49*0,56 ммоль/кг), цинка - в гипофизе (2,64^0,12 ммоль/кг) и меди - в коре затылочной доли полушарий (769,69±42,12 моль/кг).

Более низкие концентрации наблюдались: натрия - в Варолиевоы мосту (0,41-0,05 моль/кг), калия - в твердой мозговой оболочке (0,42±0,12 моль/кг), кальция - в зрительных буграх (24,50*3,22 моль/кг), фосфора - в твердой мозговой оболочке (0,13*0,03 моль/кг), магния - (46,32±4,20мкояь/кг).и железа (1,72*0,09 мкмоль/кг) - в тканях Варолиевого моста, цинка (0,84*0,07 мкмоль/кг) и меди (135,27*12,54 мкмоль/кг) - в твердой мозговой оболочке. -

Если учесть распределение исследованных нами макро- и микроэлементов только в паренхиме головного мозга без сосудистых сплетений, твердой мозговой оболочки и гипофиза, то выясняется весьма интересный факт. В коре больших полушарий концентрация микроэлементов (железо, цинк, медь) была зыше, чем в ослальных исследованных отделах и структурах мозга, а наиболее высокие концентрации макроэлементов (кальций, фосфор, магний) - в мозжечке продолговатом и среднем мозгу, Распределение натрия к особенно калия между корой мозга и подкорково- стволовыми структурами было примерно равномерным.

Указанная неодинаковая топография минеральных веществ в тканях головного мозга несомненно связана с особенностями обменных процессов в разных отделах мозга и физиологической ролью каждого макро- и микроэлемента. Подтверждением этому могут служить полученные нами данные о более высоком содержании железа в сосудистых сплетениях желудочков мозга, содержащих остаточную кровь, в эритроцитах которой, как известно, содержится большое количество железа входящего в состав гемоглобина.

Вместе с тем следует признать, что в настоящее гремя отсутствует более или менее удовлетворительные обоснован;«» причин ■ механизмов неодинакового распределения минеральных веществ.в различных структурах головного мозга.

Э.3.2, Содержание минеральных веществ в тканях

головного мозга при различных {ункцнональных состояниях ВДС

В процессе исследований было установлено наличие различной направленности в характере изменений содержания минеральных веществ в исследуемых отделах и структурах мозга при возбуждении ВДС, вызванной введением кофеина,.и при торможении, обусловленном действием тиопентала-натрия.

При возбуждении ВДС в тканях исследованных отделов и участках собственно паренхимы мозга достоверно снижались концентрации натрия, кальция, железа, цинка, меди и, наоборот, повышались калия, фосфора и магния. При торможении ЦНС во всех исследованных структурах мозга увеличивалось содержание натрия, кальция, железа, цинка, меда и, наоборот, снижалось содержание калия, фосфора и магния. .

Наряду о определением, содержания минеральных (элементов в различных отделах и структурах нами исследовано их содержание в целом головном мозге животных,' Установлено, что в тканях целого мозга (без сосудистых сплетений, твердой мозговой оболочки и гипофиза) по количественному содержанию исследованные элементы располагаются в следующем убывающем порядке: фосфор, калий, матрий, магний, кальций, железо» цинк И медь.

При возбуждении ЦНС в тканях целого мозга увеличивалось содержание магния, фосфора и калия, но снижалось - натрия, кальция, железа, цинка и меди. На фоне действия тиопентала натрия в тканях всего мозга увеличивалось содержание цинка, железа, меди, кальция и натрия, но уменьшалось содержание калия, фосфора и магния. ' '■ *

Результаты исследований - внедрены в учебный процесс в Ленинградском ветеринарном институте и в работу Ленинградской-областной ветеринарной лаборатории

Анализ проведенных нами исследований позволяет ааклечить, что функция ГЭБ является сложным комплексным процессом интегрирующим различные по физиологическому аначени» барьерные механизмы отдельных структур ыозгв<-13Б регулирует постоянство : минерального состава внутренней среды.мозга, динамически•изменяющегося в зависимости от его функционального состояния.

вывода

1. Гемато-эниефалический барьер у крупного рогатого скота

и собак; осуществляющий регуляторнуя и защитную функции, обеспечивает динамически изменяющиеся уровни гомеостаза натрия, калия, кальция, фосфора, магния, железа, цинка и меди в спинномозговой жидкости,крови и тканях мозга.

2. Концентрация всех исследованных макро- и микроэлементов в притекающей к мозгу артериальной крови выше, чем в оттекающей от него венозной крови: артерио-венозная разница всего мозга положительная, а соотношение "вена/артерия" ниже единицы.

3. Церебро-спинальная жидкость как у |фупного рогатого скота, так и у собак содержит достоверно меньше калия, кальция, фосфора, железа, цинка и меди, одинакозуо концентрацию натрия и более высокую-магния по оравненив о артериальной и венозной кровью.

4. Установлена1селективная проницаемость гемато-энце<£аличес~ кого барьера для исследованных элементов. Бе коэффициенты в системе "ЦСМ-артериальная,кровь" у крупного рогатого скота имеют значения: для натрия 0,99, калия 0,59, кальция'0,51, магния 1,36, фосфора 0,19, железа 0,36, цинка 0,12, меди 0,11.

5» Минеральные элементы распределены в тканях разных отделов и структур головного мозга неравномерно. У крупного рогатого скота существует определенная динамически изменяющаяся их количественная топография в тканях мозга. . ,

■ 6. Различное функциональное состояние центральной нервной системы (возбуждение кофеином и торможение тиспенталом натрия) вызывает, как правило, протизоположные Изменения в проницаемости гемато-энцефаличесяого барьера для минеральных элементов и распределении . их в тканях головного мозга крупного рогатого скота.

7. Повторное трехкратное взятие церебро-епинальной жидкости путем субокципитальной пункции с интервалом в два часа не вызывает достоверных изменений в содержании исследованных макро- и микроэлементов в дикворе.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

I. Установленные нами количественные характеристики содержа- ■ ния натрия, калия, кальция, фосфора, магния, железа, цинка и медй л церебро-спинаяьной жидкости и крови; притекающей и оттекающей от мозга, могут быть испольэованц в качестве нормальных гомеостатичесних уровней у крупного рогатого скота и собак при

диагностических и экспериментальных исследованиях.

2. Результаты исследований, имеющие в основном определенное теоретическое фундаментальное значение для физиологии гисто-гематических барьеров, могут использоваться в учебном процессе ветеринарных н сельскохозяйственных вузов, а также учитываться при этнопатогенезе и лечении заболеваний животных.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Донков С. А. Обмен минеральных веществ между кровью и церебро-спинальной жидкостью у крупного рогатого скота;//Сб. научи, трудов Ленинградского ветеринарного института, Л„ 1986,— Вып.— 88.— С. 17—20.

2. Донков С. А. Содержание минеральных веществ в различных отделах головного мозга крупного рогатого скота,// Сб. научн. трудов Ленинградского ветеринарного института, Л., 1986,— Вып. 88.— С. 21—26.

3. Донков С. А. Минеральный обмен в системе гемато-эн-цефалического барьера у животных,//Сб. научн. трудов Ленинградского ветеринарного института, Л., 1986.— Вып. 87.— С. 10—15.

4. Донков С. А. Обмен минеральных веществ через гема-то-энцефалический барьер при наркозе у животных, // Сб. научн. трудов Ленинградского ветеринарного института, Л., 1987,— Выл. 92.— С. 36—40.

Бесплатно

М-40011. Подписано к печати 13.01.88 г. Формат ,60X90'As- П. л. 1. Заказ 13рп. Тираж 100. Бесплатно

Типография Ленинградского ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института, г. Пушкин, Комсомольская ул., 14