ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2007, № 3, с. 329-335
ФИЗИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.275.1:612.821.6
ОКСИД АЗОТА УЧАСТВУЕТ В ОСУЩЕСТВЛЕНИИ МЕХАНИЗМОВ КРАТКОВРЕМЕННОЙ АДАПТАЦИИ К ГИПОКСИИ И РЕАЛИЗАЦИИ
ПРОТЕКТОРНОГО ДЕЙСТВИЯ ПРИ РАЗВИТИИ СТРЕССОРНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ У КРЫС ЛИНИИ КРУШИНСКОГО-МОЛОДКИНОЙ
© 2007 г. А. Л. Крушинский*, В. П. Реутов**, В. С. Кузенков*, Е. Г. Сорокина***, В. Б. Кошелев****, О. Е. Фадшкова****, Л. М. Байдер*****, 3. В. Куроптева*****, Т. Т. Жумабаева*****, Л. X. Комиссарова*****, Т. В. Рясина******, Н. С. Косицын**,
В. Г. Пинелис***
*Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет,
119992 Москва, Ленинские горы
**Институт высшей нервной деятельности РАН, 117485 Москва, ул. Бутлерова, 5а
***Научный центр здоровья детей РАМН, 119991 Москва, Ломоносовский просп., 2/62
**** Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет фундаментальной медицины, 119992 Москва, Ленинские горы
*****Институт биохимической физики РАН, 119334 Москва, ул. Косыгина, 4
******Институт неврологии РАМН, 123367 Москва, Волоколамское шоссе, 80
E-mail: valreutov@mtu-net.ru
Поступила в редакцию 21.07.2006 г.
В работе исследовали возможное участие оксида азота в механизмах протекторного действия при кратковременной адаптации крыс линии Крушинского-Молодкиной к умеренной гипоксии, соответствующей высоте 5000 м над уровнем моря. Используя ингибиторы NO-синтаз, и, анализируя содержание NO с помощью метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в различных экспериментальных условиях, было показано, что оксид азота может оказывать значительный протекторный эффект на развитие стрессорных нарушений у крыс линии Крушинского-Молодкиной (КМ).
Физиологически активная молекула - оксид азота (NO), обладает широким спектром действия (Radomski et al., 1987; Манухина и др., 2000; Реутов и др., 1997). NO, являясь одним из мессенджеров,
участвует наряду с ионами NO2 в регуляции систем внутри- и межклеточной сигнализации (Palmer et al., 1987; Реутов и др., 1994). NO идентичен эндо-телиальному фактору релаксации (EDRF) (Palmer et al., 1987), расслабляющему гладкие мышцы сосудов и предотвращающему агрегацию тромбоцитов к эндотелию (Radomski et al., 1987). Наряду с регуляторными функциями NO обладает цито-токсическими свойствами (Ларионова и др., 2003; Самосудова и др., 1998; Сорокина и др., 2002а, б; 2003a, б). С одной стороны, NO способен ингибировать электронно-транспортную цепь митохондрий в нейронах мозжечка (Сорокина и др., 2003а, б), а с другой - защищать клетки центральной нервной системы (ЦНС) от повреждений (Сорокина и др., 2003а, б). Кроме того, NO и продукты его превращения способны повреждать белки и ненасыщенные жирные кислоты,
входящие в состав мембран клеток и субклеточных структур, в том числе и глутаматные рецепторы (Реутов и др., 1978а, б; 1997; 2004; Сорокина и др., 2002а, б; 2003а, б), и повышать выживаемость нейронов мозжечка (Сорокина и др., 20036). Все это приводит к тому, что NO называют "двуликим Янусом". В связи с этим перед физиологами, патофизиологами и практическими врачами нередко возникает вопрос: при каких обстоятельствах следует использовать доноры NO и NO-генерирующие соединения, а в каких случаях необходимо, наоборот, снижать или подавлять синтез этого соединения, применяя, например, ингибиторы NO-синтазы.
Цель настоящей работы - выяснить способен ли NO вносить положительный вклад в протекторное действие кратковременной адаптации к гипоксии на развитие стрессорных нарушений у крыс линии Км. В настоящей работе исследовали: 1) влияние неселективного ингибитора NO-синтазы LNNA (^-нитро^-аргинин, "Sigma", США) на устойчивость животных, кратковременно адаптированных к умеренной экзогенной ги-
поксии, в условиях акустического стресса; 2) изменение концентрации N0 в крови и селезенке крыс линии КМ, адаптированных к кратковременной экзогенной гипоксии по сравнению с контрольными животными.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В экспериментах использовали 64 крысы линии КМ (самцы в возрасте 4.5 мес массой 200 ± 30 г. Животные были разделены на четыре группы по 16 особей в каждой. Первая группа служила контролем и находилась в условиях нормального атмосферного давления. Вторая группа помещалась на 1 ч в барокамеру, где создавали разряжение воздуха, соответствующее высоте 5000 м над уровнем моря. Третья группа, так же как и 2-я, в течение часа находилась в барокамере, однако непосредственно перед "подъемом на высоту" животным внутрибрюшинно вводили LNNA в дозе 2.5 мг/100 г. Четвертой группе животных за 1 ч до эксперимента вводили LNNA в дозе 2.5 мг/100 г внутрибрюшинно без последующего "гипоксиче-ского" воздействия. Первой и второй группам животным за 1 ч до эксперимента вводили физиологический раствор в эквивалентном количестве. Акустическое воздействие проводили по ранее разработанной схеме (Крушинский, 1960). После полутораминутного действия сильного электрического звонка (110-115 дб) подавали серию сильных и слабых (80 дб) акустических сигналов длительностью 10 с десятисекундными интервалами между ними. Через 15 мин такого воздействия делали трехминутный перерыв и затем снова включали сильный звук в течение 1 мин. Во время акустического воздействия у подопытных и контрольных крыс определяли параметры, характеризующие возбудимость ЦНС: величину латентного периода, интенсивность и характер судорожного припадка. Также оценивали выраженность нарушений движений и смертность животных во время акустической экспозиции. Выделялись нарушения трех степеней: а) легкие нарушения (незначительные нарушения мышечного тонуса, не ограничивающие передвижение животного); б) средние нарушения (парез конечностей, чаще задних, затрудняющий передвижение); в) тяжелые нарушения (животное практически теряет способность к передвижению). Сразу после окончания экспериментов животных декапи-тировали, мозг фиксировали в 10%-ном растворе формалина. Площадь субдуральных и видимых субарахноидальных кровоизлияний определяли под бинокуляром с помощью микрометра. Длительность гипоксической экспозиции составляло 60 мин (Ryasina et а1, 1988; Крушинский и др., 1999, 2001).
В экспериментах, выполненных для изучения изменения концентрации NO в крови и селезенке крыс линии КМ, адаптированных к кратковременной экзогенной гипоксии по сравнению с контрольными животными использовали 24 крысы линии КМ (самцы в возрасте 5 мес., массой 290 ± 20 г). Животные были разделены на две группы по 12 особей в каждой. Первая группа служила контролем и находилась в условиях нормального атмосферного давления. Вторую группу помещали на 1 ч в барокамеру, где проводили адаптацию к гипоксии на "высоте", соответствующей 5000 м над уровнем моря. Изменение содержания NO во второй подопытной группе относительно первой (контрольной) оценивали методом ЭПР по спектрам Hb-NO комплексов. Спектр ЭПР образцов крови и селезенки регистрировали на спектрометре ESR-300 фирмы "Брукер" (ФРГ), оснащенным мини-ЭВМ, при температуре жидкого азота.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Кратковременная адаптация к гипоксии опытной группы крыс линии КМ значительно повышает у них устойчивость в условиях акустической экспозиции (рис. 1). Так в опытной группе крыс значительно снижена смертность по сравнению с контролем (0% и 18.8% соответственно, p < 0.05) и доля животных с тяжелыми нарушениями движений (0% и 68.7% соответственно, p < 0.001). Среди адаптированных к гипоксии животных значительно больше доля крыс с легкими нарушениями движений, по сравнению с контрольными (81.2% и 12.5% соответственно, p < 0.001). Параметры, характеризующие возбудимость центральной нервной системы, также различались у обеих групп животных. Латентный период наступления судорожного припадка в опытной группе значительно увеличен по сравнению с контролем (4.5 ± 0.4 с и 2.5 ± 0.2 с соответственно, p < 0.001). В опытной группе уменьшена доля животных с максимальной интенсивностью судорожного припадка по сравнению с контролем (81.2% и 100% соответственно, p < 0.05). Кратковременная гипоксическая адаптация значительно уменьшала площади субдуральных и видимых субарахноидальных кровоизлияний по сравнению с контролем (7.5 ± 2.6 мм2 и 28.4 ± 4.8 мм2 соответственно, p < 0.01) (рис. 2). Предварительное введение ингибитора NO-синтазы значительно ослабляло эффект гипоксической стимуляции (рис. 1).
Так, в группе животных, получавших LNNA на фоне адаптации к гипоксии по сравнению с животными, получавшими на фоне адаптации к гипоксии физиологический раствор в эквивалентном количестве, увеличена смертность (18.8% и 0% соответственно, p < 0.05) и доля животных с тяжелыми на-
%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
i
1
□ 1 □ 2
3
4
Легкие Средние Тяжелые Нарушения движений
Смертность
Рис. 1. Влияние адаптации к гипоксии в барокамере ^ = 5000 м; t = 1 ч) и блокатора NO-cинтaзы (LNNA) на устойчивость крыс линии КМ в условиях акустического стресса. По оси ординат - процент животных (случаев); по оси абсцисс - распределение степени тяжести повреждения животных, а также процент их смертности в условиях акустического стресса: 1 - контроль; 2 - барокамера; 3 - барокамера + LNNA (2.5 мг/100 г); 4 - LNNA (2.5 мг/100 г). * р < 0.05; ** р < 0.01; *** р < 0.001 (для рис. 1, 2).
рушениями движений (81.2% и 0% соответственно, p < 0.001). У животных, получавших LNNA на фоне адаптации к гипоксии значительно увеличена площадь субдуральных и видимых субарахноидальных кровоизлияний (39.9 ± 7.2 мм2 и 7.5 ± 2.6 мм2 соответственно, p < 0.01) (рис. 2). Параметры, характеризующие возбудимость центральной нервной системы достоверно не различались у обеих групп животных.
Наиболее тяжело акустическую экспозицию переносили животные, получавшие блокатор NO-синтазы без гипоксического воздействия (рис. 1). В этой группе была значительно увеличена смертность по сравнению с контролем (81.2% и 18.8% соответственно, p < 0.001), увеличена доля животных с тяжелыми нарушениями движений (100% и 68.7% соответственно, p < 0.01). В группе животных, получавших LNNA без гипоксического воздействия значительно увеличена
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.