ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2007, № 3, с. 336-346
ФИЗИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.815.1+612.33:612.017
РОЛЬ ВИСЦЕРАЛЬНЫХ РЕЦЕПТОРОВ В МЕХАНИЗМАХ НЕЙРО-ИММУННЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ТОНКОЙ КИШКЕ МЛЕКОПИТАЮЩИХ
© 2007 г. Л. В. Филиппова, А. Д. Ноздрачев
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6 E-mail: fiU@infran.ru Поступила в редакцию 06.04.2005 г.
Установлено, что экзогенное введение продуктов дегрануляции тучных клеток через кровь равно как и их эндогенный выброс с помощью вещества 48/80 или повторного введения яичного альбумина сенсибилизированным к нему крысам, повышает активность афферентных волокон брыжеечных нервов тонкой кишки. Первичный контакт с чужеродным белком, помимо этого, запускает каскад химических процессов, ведущих к мобилизации потенциала антиоксидантных систем и увеличению генерации оксида азота в тканях тонкой кишки. Обнаружено, что инъекции интерлейки-на-ip и липополисахарида Escherichia coli сопровождаются длительным повышением активности интероцепторов кишки. Индометацин подавляет эффекты, вызываемые бактериальным эндотоксином и интерлейкином-ip. Полученные данные свидетельствуют о том, что интероцепторы тонкой кишки осуществляют мониторинг химического состава окружающей их среды и модулируют реакции организма при попадании в него чужеродных антигенов. Роль передатчика информации между иммунными клетками и интероцепторами при этом выполняет интерлейкин-ip посредством продукции вторичных сигнальных веществ, в частности, простагландина Е2 и гистамина.
Анализ современной литературы свидетельствует о том, что проблема специфичности висцеральных рецепторов, их роли и особенностей функционирования не может считаться исчерпывающе изученной. Из всех групп интероцепторов в этом отношении гораздо менее других исследованы интерохеморецепторы, т.е. рецепторы, воспринимающие метаболические изменения в тканях. Без этих структур вся сложная "химия" организма осталась бы "незамеченной" центральной нервной системой, а поддержание гомеостаза оказалось бы невозможным.
Среди висцеральных органов пищеварительный тракт занимает особо важное место во взаимодействии организма с внешней средой. Антигены, попавшие в него в составе пищи и токсические вещества, образующиеся в процессе ее переваривания или выделяемые эндогенными микробами, постоянно оказывают воздействие на кишку. В нейтрализации и уничтожении этих веществ задействованы иммунные и не иммунные механизмы. Целый ряд исследований прямо указывает на то, что ответ тонкой кишки на попадание в нее чужеродных антигенов невозможен без интегративной нейро-иммунной деятельности (Сапроненков, 1987; Watkins et al., 1995; Purcell, Atterwill, 1995; Theodorou et al., 1996; Cook, 2000). Наименее изученным аспектом этой проблемы является понимание способов и каналов передачи
информации от клеток иммунной системы в центральные координационные структуры нервной системы. В связи с этим и было предпринято настоящее исследование, направленное на поиски доказательств того, что интероцепторы тонкой кишки непосредственно участвуют в осуществлении сигнального взаимодействия между иммунной и нервной системами.
Здесь будет уместно напомнить, что в слизистых оболочках желудочно-кишечного тракта широко представлены тучные клетки, физиологическая функция которых является темой многочисленных дебатов. Эти клетки стратегически удачно расположены для оптимального взаимодействия с окружающей средой и для осуществления предполагаемых функций в защите организма-хозяина от внедрения инородных веществ и патогенных микроорганизмов (Crowe, Perdue, 1992; Galli, 1993; Stenton et al., 1998; Wedemeyer, Galli, 2000; Malaviya, Abraham, 2001; Marone et al., 2001). Кроме того, установлено, что между отростками нервных клеток и тучными клетками имеются прямые контакты (Bienenstock et al., 1987; Williams et al, 1995; Theodorou et al., 1996). В ответ на повторное введение антигена сенсибилизированные тучные клетки продуцируют большое число медиаторов, ответственных за развитие ряда аллергических заболеваний. В связи с этим в течение многих десятилетий считалось,
что они, в основном, выполняют роль эффектор-ных клеток анафилактических реакций, и в этом смысле их рассматривали как потенциально вредные образования. Вместе с тем, недавно было показано, что они выполняют и положительные функции, а именно, участвуют в процессах тканевой репарации, а также в механизмах врожденных иммунных ответов на инородные молекулы и инфекционные агенты (Wedemeyer, Galli, 2000; Malaviya, Abraham, 2001; Feger et al, 2002; Galli et al., 2005). Представление же о том, что эти клетки существуют преимущественно в двух функциональных состояниях (в покое или в состоянии дегрануляции) в действительности является крайне упрощенным. Более того, существует множество свидетельств того, что они могут действовать как регуляторы приобретенных иммунных ответов (Galli et al., 2005). Однако данные о роли тучных клеток в инициировании иммунного ответа по большей части отрывочны и противоречивы, что может быть частично связано с их большой функциональной вариабельностью у разных видов животных, местоположением внутри организма, а также с используемыми экспериментальными моделями. Кроме того, установлено, что тучные клетки существенно различаются по набору рецепторов и реакциям на разнообразные стимулы и фармакологические агенты. В настоящее время многие полагают, что именно эти клетки призваны играть ключевую роль в цепи передачи информации от иммунной системы к нервной (Crowe, Perdue, 1992; McKay, Bienenstock, 1994; Purcell, Atterwill, 1995; Theodorou et al., 1996; Stenton et al., 1998; Kleij et al., 2003).
С целью поиска доказательств этого положения, прежде всего, необходимо было экспериментально подтвердить, что рецепторы тонкой кишки способны распознать сигнал, идущий от активированных тучных клеток, и что они могут изменить свой паттерн в ответ не только на экзогенное введение продуктов дегрануляции тучных клеток, но и на естественный выброс этих продуктов, происходящий, например, при сенсибилизации организма антигеном или при бактериальной инвазии.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Эксперименты проведены на 64 кошках и 279 крысах линии Спрэг-Доули (Sprague-Dowlley). После лапаротомии по белой линии подрезали связку Трейтца и помещали петлю тонкой кишки в термостатируемую ванночку, заполненную раствором Рингера-Локка с температурой 38°С. В одну из веточек разветвляющейся вблизи стенки кишки брыжеечной артерии вводили тонкий полиэтиленовый катетер, через который в дальнейшем производили инъекции тестируемых растворов.
В разных сериях экспериментов исследовали результаты воздействия на афферентную им-
пульсную активность волокон брыжеечных нервов следующих веществ: серотонин (Sigma, США), гистамин (Sigma), метерголин (Farmitalia, Италия), клемастин (Sandoz, Венгрия), циметидин (Sigma), простагландины Е2 (ПГЕ2) и D2 (ПГД2), вещество 48/80 (Sigma), интерлейкин-lß (Sigma), бактериальный липополисахарид (Escherichia coli lipopolysaccharide, Sigma), индометацин (Mercle, GmbH, Blaubeuren, Германия), кетотифен (Sigma). Все препараты готовили на растворе Рингера-Локка в объеме 0.5 мл. На протяжении одного эксперимента каждое последующее введение осуществляли не ранее, чем через 15-20 мин после предыдущего. При исследовании эффектов вещества 48/80, интерлейкина-lß (ИЛ-1) и липополи-сахарида (ЛПС) каждой крысе за время эксперимента, продолжительностью 3-5 ч, инъекцию препарата производили только один раз. Во всех случаях в качестве контроля использовали инъекции раствора Рингера-Локка того же объема.
Импульсную активность регистрировали с помощью биполярных серебряных электродов от волокон периферического конца одной из веточек брыжеечного нерва, иннервирующей исследуемый участок кишки. В первых сериях экспериментов (исследование эффектов серотонина, гистами-на, метерголина, клемастина, циметидина, проста-гландинов и вещества 48/80) сигналы с усилителя биопотенциалов поступали на дискриминатор и затем сформированные стандартные импульсы подавались на частотомер. Параллельно стандартные импульсы регистрировались на самописце в виде интегральной кривой. Результаты обрабатывали статистически. Достоверность отличий определяли по критерию Стьюдента (р < 0.05).
В последующих сериях экспериментов созданные совместно с сектором информационных технологий Института физиологии им. И.П. Павлова РАН аппаратно-программные средства позволяли производить запись импульсной активности в реальном режиме времени, а также накапливать импульсы в базе данных компьютера, осуществлять их визуализацию, и в последующем производить статистическую обработку данных с помощью стандартного пакета программ Microsoft Exсel.
С целью изучения возможности восприятия интероцепторами кишки изменений химического состава окружающей их среды, возникающих при сенсибилизации организма антигенами, были проведены хронические эксперименты. Исследованы три группы крыс массой 130-150 г: 1 - ин-тактные, 2 - сенсибилизированные к яичному альбумину (egg albumin, Sigma), 3 - после повторного введения антигена. Сенсибилизацию во всех сериях экспериментов осуществляли одинаково в стерильных условиях путем внутрибрюшинной инъекции 0.5 мл раствора, содержащего 1 мг яичного альбумина и полный адъювант Фрейнда
(Sigma). Спустя 14-20 сут после введения альбумина у животных брали на анализ кровь для контроля успешности сенсибилизации. В качестве показателя сенсибилизации использовали методику определения реакции торможения миграции лейкоцитов, которая проводилась на базе иммунологической лаборатории Военно-медицинской академии. Влияние повторного введения альбумина на афферентную импульсную активность изучали в острых электрофизиологических опытах, причем в эксперимент брали только тех животных, чей индекс миграции лейкоцитов существенно отличался (р < 0.05) от индекса миграции у интактных животных.
После завершения электрофизиологического эксперимента извлекали участки тонкой кишки для проведения морфологического анализа и исследования процессов сво
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.