ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2007, № 2, с. 171-182
=ФИЗИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.82.015
ВЛИЯНИЕ АДАПТАЦИИ КРОЛИКОВ К ХОЛОДУ НА АЛЬФА- И БЕТА-АДРЕНЕРГИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ СОСУДОВ ЗАДНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ, ТОНКОЙ КИШКИ in situ И СИСТЕМНОГО АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ
© 2007 г. Б. Н. Манухин*, В. Н. Ананьев**, О. В. Ананьева***
*Институт биологии развития им. И.К. Кольцова РАИ, 119991 Москва, ул. Вавилова, 26 **Тюменская государственная медицинская академия, 625023 Тюмень, ул. Одесская, 54 ***Тюменский государственный университет, 625003 Тюмень, ул. Пирогова, 3
E-mail: manukhinb@mail.ru Поступила в редакцию 29.06.2006 г.
Исследовано изменение основных параметров адренергических реакций - специфической чувствительности к агонистам (EC50), величины максимальной реакции (Pm) артериального давления сосудов задних конечностей, тонкой кишки in situ и системного артериального давления кролика после адаптации к холоду в течение 1-30 сут (адаптация ежедневно в течение 6 ч при -10°С). Установлено, что реакция на фе-нилефрин, норадреналин, адреналин, клонидин (а-агонисты) и изопропилнорадреналин ф-агонист) соответствуют модели р = (PmAn)/(EC50n + An) (1) с n = 1 и n = 2 соответственно. Воздействие холода приводит к реципрокному изменению основных параметров EC50 и Pm реакции на а-агонисты и только параметра Pm - на изопропилнорадреналин. Большие отличия параметров от контроля в 1-5 сут адаптации постепенно уменьшаются к 30-м сут. После 10 сут адаптации на всех моделях эффективность (Е = Pm/2EC50) реакции на а- и Р-агонисты адренорецепторов достоверно возрастает.
Длительное или повторное воздействие высокой или низкой температуры на организм человека и животных приводит к фенотипической или гено-типической адаптивной перестройке всех регуля-торных систем. Адаптация биологической системы к изменению окружающей среды может осуществляться и анализироваться на всех уровнях организации - от субклеточного до биоценотического. Адаптации включает в себя процесс акклимации -воздействия, длящиеся сутки и недели и вызывающие ненаследуемые обратимые фенотипические изменения, более продолжительные воздействия на протяжении многих поколений, приводящее к гентипическим изменениям (Зотин, Зотина, 1993; Озернюк, 2003).
Наиболее сложно анализировать фенотипические адаптивные механизмы, реализация которых осуществляется на уровнях от макромолекул до физиологических систем в период онтогенеза. Процесс фенотипической адаптации гомойо-термных животных длительное время связывали преимущественно с регуляторными механизмами энергетического обмена. Мало исследованы количественные адаптивные изменения в регуля-торных системах организма (нервной, гормональной). Больше данных о механизмах адаптации на субклеточном уровне (цитоплазматических мембранах, ферментах и др.) получено для пойкило-термных животных (Озернюк, 2003).
У теплокровных показано изменение липидов мембран центральной нервной системы (ЦНС) в процессе температурной адаптации (Гурин, 1986). У мышей с дефектным термогенезом (C/EBPbeta-null) ослаблен липидный метаболизм и в холоде они не могут сохранять нормальную температуру тела (Carmona, 2005). Предполагается, что ведущую роль у крыс в развитии кардио-васкулярной реакции на острый холодовый стресс играют а-адренорецепторы ЦНС (Tan et al., 2003). Действие низкой температуры на крыс приводит к изменению активности адренергических нейронов в различных отделах мозга. При этом они могут быть разнонаправленными. Воздействие на крыс холода (5°С, 21 сут) вызывает снижение экспрессии мРНК тирозингидроксилазы в локус церуле-ус на 45%. Восстановление происходит только через 14 сут. В черной субстанции таких изменений не обнаружено. Также разнонаправлено изменятся синтез а2-рецепторов (Featherby, Lawrence, 2004). Сенситизация паравентрикулярных ядер у крыс при прерывистом холодовом стрессе связана с активацией в них агадренорецепторов (Ma, Mo-rilar, 2005). Холодовый стресс крыс (5 сут) вызывает усиление синтеза тирозингидроксилазы и повышение активности симпатческих нервов в хвостовой артерии, но величина реакции артерии на норадреналин не изменяется (Merrigan, Lais, 1981).
В терморегуляции организма важную роль играют адипоциты, локализованные в бурой жировой ткани (Sell et al., 2004). Острый холодовый
стресс вызывает выделение норадреналина в бурую жировую ткань и стимулирует термогенез (Kanzleiter et al., 2005). При 4°С у крыс не происходит изменение в содержании норадреналина в бурой жировой ткани и адреналина в надпочечниках. Однако в присутствие фентоламина (а-анта-гониста) и пропранолола (0-антагониста) их содержание снижается на 97% (Subramanian, 2001). Среднее артериальное давление у крысят недельного возраста не изменяется при снижении температуры воздуха с 35 до 29°С, 23 и 17°С, несмотря на уменьшение частоты сердечных сокращений на 50%. Введение антагонистов агадренорецеп-торов (празосин), ангиотензина II (лозартан) и ва-зопрессина (Manning compaund) не влияет на уровень артериального давления при комфортной температуре, но приводит к его снижению при более низких температурах воздуха (Blumberg, Knoot, 2001).
Пребывание в воде при 12.5°С в течение 60 мин у молодых мужчин вызывает изменение теплопродукции. При этом в первые 20 мин за счет активации Р-адренорецепторов осуществляется 80% тер-могенеза, затем только около 20% (Simeckova et al., 2000). У добровольцев при снижении температуры тела на 1°С возрастает частота и сила сердечных сокращений. Этот эффект снимается в-ад-реноантагонистами. В плазме увеличивается концентрация адреналина и норадреналина до 120% и 251% соответственно (Frank et al., 2003).
Локальное действие низкой температуры на изолированные органы также изменяет адренергиче-скую реакцию. В опытах in vitro на изолированном отрезке тонкой кишки (Леднева, Манухин, 1985) и семявыносящем протоке крысы (Бердышева, 1993) показаны характерные изменения а- и в-адренерги-ческих реакций при температуре инкубационной среды 37-36°С и 33-30°С. Снижение температуры приводит к достоверному повышению максимальной реакции (Pm). Специфическая чувствительность (EC50) в-адренорецепторов тонкой кишки и а-адренорецепторов семявыносящего протока не изменяется, а а-адренорецепторов тонкой кишки снижается. Сократительная реакция аорты кролика на фенилефрин и клонидин снижается при 28°С по сравнению с 37°С. При этом уменьшается чувствительность (EC50), но не изменяется максимальная величина аг и а2-адренергических реакций (Pm) (Atalik et al., 2000). Снижение температуры инкубационной среды до 17, 12 и 7°С блокирует спонтанное выделение [3Н]норадреналина из семявыносящего протока морской свинки. Индуцированный фенилефрином (10, 100 мкМ) выход [3Н]норадрена-лина снимается только при 7°С (Santha et al., 2001).
Задачей представленной работы была количественная оценка основных параметров (Pm, EC50) а- и в-адренергических реакций артерий задних конечностей, тонкой кишки in situ и системного
МАТЕРИЛЫ И МЕТОДЫ
Адаптацию кроликов к холоду проводили путем ежедневного в течение 1-30 сут их содержания по 6 ч в камере при -10°С. В группах контрольных и адаптированных к холоду было от 20 до 32 животных. Все расчеты проводили по средним результатам для каждой группы.
В опытах in situ через бедренную или верхнюю брыжеечную артерию кролика кровью этого же животного перфузировали артериальные сосуды задней конечности или тонкой кишки с помощью насоса в режиме стабилизированного кровотока (Хаютин, 1964; Ткаченко, Вишневкий, 1994; Ананьев и др., 1997). Температура перфузируемой крови была 37.0 ± 0.5°С. Артериальное давление in vivo измеряли в сонной артерии наркотизированных гексеналом (30 мг/кг) кроликов с помощью электроманометра и записью на самописце. Животные находились под наркозом и в этих условиях существенной разницы в артериальном давлении между контрольными и адаптированными группами животных не выявлено. Величину ответа на вводимые вещества определяли в мм рт. ст. по разнице между фоновым уровнем и величиной реакции. Агонисты адренорецепторов вводили через катетер (длиной 5 см) в бедренную вену в объеме 125 мкл в восьми возрастающих концентрациях, норадреналин 5.9-118.2 нмоль/кг, адреналин 5.5-109.2 нмоль/кг. В опытах in situ исследуемые вещества вводили в объеме 125 мкл в восьми возрастающих концентрациях (агонист а^адренорецепторов фенилефрин в диапазоне от 6 до 72 нмоль/кг, норадреналин - 0.74-17.75 нмоль/кг, адреналин - 0.68-16.39 нмоль/кг, агонист Р-адрено-рецепторов изопропилнорадреналин (ИЗО) -1.3-6.0 нмоль/кг). При изучении реакции артериального давления на норадреналин и адреналин для исключения влияния Р-адренорецепторов использовали неселективный антагонист пропрано-лол в дозе 3.38 мкмоль/кг. Величину эффекта веществ в опытах in situ оценивали по изменению перфузионного давления, которые исходно устанавливали на уровне 110-130 мм рт. ст. В работе использованы реактивы фирмы "Sigma" (США).
При количественном анализе экспериментальных результатов исходили из того, что сократительная реакция гладких мышц, в том числе и сосудов, на медиаторы и агонисты специфических рецепторов описывается уравнениями:
или
p = (Pm An / ECn50 + An) p = [(Pmi An) / ( EC"50i+ An)] +
+ [(Pm2A5)/(EC5o2+ A5)] ,
(1)
(2)
артериального давления кролика in vivo сроки адаптации к холоду.
разные
где p - величина реакции артериального давления на агонист в концентрации [А], Pm - величина максимальной реакции артериального давления, EC50 -
концентрация агониста, вызывающего реакцию равную половине максимальной (Pm/2), n - коэффициент Хилла, индексы 1 и 2 показывают отношение параметров к высоко- и низкоаффинным пулам рецепторов; интегральным показателем эффективности реакции является параметр Е = = Pm/2EC50 (Манухин и др., 1998). Математическую обработку экспериментальных результатов проводили с помощью программы SigmaPlot. Достоверность различий между контролем и опытом оценивали по критерию Стьюдента (Р < 0.05). Все значения представлены как среднее арифметическое и стандартная ошибка средней (M ± sem).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
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.