СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2011, том 25, № 2, с. 165-173
_ СОМАТОСЕНСОРНАЯ _
СИСТЕМA
УДК 612.882+612.531+612.89.08+542.231.2
ВЛИЯНИЕ БЛОКАДЫ NO-СИНТАЗЫ НА ТЕМПЕРАТУРНУЮ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И КОЖНЫЙ КРОВОТОК
© 2011 г. В.Э. Диверт
НИИ физиологии СО РАМН, 630117, Новосибирск, ул. Тимакова, 4; E-mail: divert@physiol.ru
Поступила в редакцию 05.04.2010 г.
У молодых мужчин-добровольцев экспериментально исследовано влияние блокады эндотелиаль-ной NO-синтазы (eNOS) на местный кровоток и кожную температурную чувствительность. Локальный ионофорез блокатора eNOS L-NAME (N-omega-nitro-L-arginine methyl ester) в кожу человека приводит к временному снижению кожного кровотока. При этом в ответ на линейно нарастающие термораздражения в области ионофореза температурный порог появления ощущения теплого увеличивается. Величина снижения температурной чувствительности под влиянием L-NAME обратно пропорциональна индивидуальному уровню местного кровотока кожи. Поскольку блокада эн-дотелиальной NO-синтазы увеличивает тонус кожных сосудов, то полученные данные указывают на возможность его участия в механизме формирования температурных ощущений.
Ключевые слова: кожный кровоток, температурная чувствительность кожи, NO-синтаза.
В системе терморегуляции кровоток в коже и подкожных тканях традиционно рассматривается как эффекторное звено, где ему отводится функциональная роль регулятора теплоотдачи. Вместе с тем в коже расположена основная популяция периферических терморецепторов (Hensel, 1981; Iggo, 1985), так что модулируемый кровотоком тепловой поток из центральных областей (ядра) тела в кожу изменяет и восприятие температуры.
Возникает вопрос, насколько функционально однозначно влияние кровотока кожи на кожную температурную рецепцию? Можно ли считать это влияние всегда только модулирующим и проявляющимся вследствие выполнения сосудами эф-фекторной функции регуляции теплоотдачи или они могут выполнять роль прямых посредников в механизме температурной трансдукции и участвовать в формировании кожного температурного восприятия?
В истории изучения терморецепции основания для такого представления имеются. Предположения о связи ощущений тепла и холода с состоянием кожных сосудов высказывалось в ряде давних работ (Ebbecke, 1917; Nafe, 1942), где в основе рабочей гипотезы лежало допущение о первичной реакции в ответ на термические воздействия на
кожу, состоящей в изменении тонуса сосудистых гладких мышц. Сенсорные же нервные окончания механорецепторного типа, расположенные в стенках кровеносных сосудов, кодируют эту первичную тоническую реакцию сосудистой стенки. Холодовыми рецепторами предполагались те, что возбуждаются при сокращении сосудистых гладких мышц, а тепловыми - при их расслаблении.
Функциональные свойства сосудистых меха-норецепторов, как разновидности терморецепторов, долгие годы изучались на лабораторных животных сотрудниками кафедры Петрозаводского университета под руководством Ольги Павловны Минут-Сорохтиной и были обобщены в единственной отечественной монографии по терморецепции (Минут-Сорохтина, 1972). Однако дальнейшего развития эти исследования по связи температурной рецепции с локальным сосудистым тонусом не получили.
Вопрос вновь обрел актуальность в последние годы, когда для изучения термозависимых свойств клеток и тканей организма стали использоваться методы генетической модификации и клонирования. Они позволили обнаружить выраженную температурную зависимость функциональной активности у большой группы белков клеточных
мембран TRP-семейства, избирательно регулирующих обмен кальция и калия (Patapoutian et al., 2003; Story et al., 2003; Guler et al., 2002). Была показана повышенная экспрессия теплочувстви-тельных ион-проницаемых канальных TRP белков на мембранах эндотелиальных клеток (Watanabe et al., 2002), что позволило выдвинуть предположение о возможности существования автономного механизма термозависимой ауторегуляции микроциркуляции не нейрогенной природы (Minson et al., 2001). Гипотеза основывается на представлениях о функциональной роли оксида азота (NO) как локального вазодилататора с участием гуани-латциклазы и цГМФ (Rapoport et al., 1983). NO образуется под действием фермента NO-синтазы (NOS) (Palmer et al., 1988), который существует в виде трех основных изоформ: нейрональной NO-синтазы (nNOS или NOS-I), эндотелиальной NO-синтазы (eNOS или NOS-III) и макрофагаль-ной или индуцибельной NO-синтазы (iNOS или NOS-II) (Moncada et al., 1997). Ферменты nNOS и eNOS являются фоново активными, причем eNOS постоянно присутствует в эндотелиальных клетках сосудов (Kibbe et al., 1999). Таким образом, известные данные о функциональной роли эндотелия в регуляции тонуса сосудов предполагают механизм с участием окисида азота. Можно предполагать, что высокая экспрессия теплочувстви-тельных ион-проницаемых каналов на мембранах эндотелиальных клеток через активацию eNOS и модуляцию сосудистого тонуса с участием NO может обеспечивать функциональную связь между напряжением сосудистых стенок и активностью их афферентных нервных окончаний.
Задача настоящей работы - экспериментальная проверка возможности участия сосудистых аффе-рентов в формировании кожной температурной чувствительности путем искусственной блокады механизма выделения NO эндотелиальными клетками.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В списке веществ, используемых для блокады эндотелиальной NO-синтазы в экспериментальных исследованиях, часто встречается препарат L-NAME (N-nitro-L-arginine methyl ester) (Rees et al., 1989; Gardiner et al., 1990; Chyu et al., 1992; Meyer et al., 1995; Goldsmith et al., 1996). Его применение вызывает эндотелий-зависимое сокращение в изолированных артериях и подавляет эндотелий-зависимую релаксацию к ряду агони-стов (Rees et al., 1989). В перфузируемых органах этот препарат существенно уменьшает локаль-
ный кровоток (Meyer et al., 1995), а в условиях in vivo вызывает длительную системную артериальную гипертензию (Gardiner et al., 1990; Chyu et al., 1992). Локальная внутрикожная инъекция L-NAME сопровождается видимой бледностью кожи и снижением кровотока (Goldsmith et al.,
1996). При добавлении L-NAME в питьевую воду у экспериментальных животных формируется состояние устойчивой искусственной гипертензии (Gardiner et al., 1990). Совокупность приведенных данных указывает на прямое влияние L-NAME на механизм эндотелий-зависимой регуляции сосудистого тонуса, что позволило выбрать это вещество для использования в настоящей работе.
Для локального введения вещества в кожу использовали ионофорез постоянным током плотностью 60 мка/см2 (Burnette, Ongpipattanakul, 1988), который для исключения поляризации кожи через 30 с прерывали на 5 с (Chien et al., 1989). Общее время ионофореза составляло 2 мин.
Количественную оценку температурной чувствительности на коже проводили с использованием прецизионного термостимулятора собственной конструкции, позволяющего задавать ряд возможных строго линейно нарастающих термостимулов обеих полярностей 0.012; 0.025; 0.05; 0.1; 0.2; 0.4; 0.8 и 1.6 °С/с. В настоящей работе термораздражения проводили со скоростью нарастания ±0.2 °С/с, которая по данным специального исследования (Диверт, 2002) наиболее оптимальна. Точность поддержания температуры поверхности термода составляла 0.1 °С, а чувствительность измерения - 0.02 °С.
Обследования проведены в двух сериях на практически здоровых мужчинах-добровольцах, давших информированное согласие на проведение обследований.
В первой серии наблюдений участвовало шесть добровольцев, средний возраст которых составлял 32.2 ± 8.4 лет, рост 178 ± 4.1 см и вес 72 ± 6.1 кг. По стандартной методике количественного определения порогов появления термических ощущений с последовательным изменением направления термостимулов (метод MarSchock по (Yarnitsky,
1997)) исследовали кожу внутренней стороны средней части предплечья. По данным Д.Р. Кен-шало (Kenshalo, 1990) в термонейтральных условиях среды для области предплечья зависимость величин порогов термоощущений с ростом площади поверхности раздражения на коже имеет вид, близкий к убывающей экспоненте. Нами использован термод Пельтье с площадью раздражения 10 см2, что достаточно для адекватного
/77777
Рис. 1. Схема комплексного устройства для одновременной локальной регистрации температурных порогов термоощущений и кожного кровотока у человека.
1 - термод стимулятора, 2 - медная пластина с отверстием, 3 - оптоволоконный датчик прибора ЛААК-2, 4 - коромысло, 5 - уравновешивающий груз, 6 - опора вращения коромысла, 7 - кожа, 8 - нормирующая масса для обеспечения небольшого постоянного давления термода на кожу.
определения порогов температурных ощущении, поскольку при дальнейшем ее увеличении они изменяются незначительно. Для электрофореза брали 2.5 мМ раствор L-NAME (N-omega-nitro-L-arginine methyl ester hydrochloride, C7H15N5O4HCl) в дистиллированной воде. В качестве электродов служили стандартные свинцовые пластины площадью 16 см2 (активный электрод) и 30 см2 (референтный). Под электроды подкладывали слой фланели и два слоя фильтровальной бумаги, пропитанные раствором соли препарата для активного электрода, или дистиллированной водой - для референтного. Для введения катионной части молекулы вещества полярность электрода с L-NAME задавали положительной. Референтный электрод размещали на запястье другой руки. Оценку влияния самой процедуры ионофореза на термочувствительность проводили на участках кожи предплечья, отстоящих от опытных на расстоянии не менее 4-8 см, путем контрольных измерений показателей до и после пропускания тока через смоченные в дистиллированной воде прокладки под электродами. Данные этой серии наблюдений представляли интерес в отношении выяснения самого факта влияния ионофореза L-NAME на температурную чувствительность.
Другая серия наблюдений с участием восьми добровольцев со средним возрастом 24.5 ± 4.7 лет, ростом 173 ± 3.2 см и весом 71 ± 6.4 кг проведена с целью дополнительной оценки влияния блокады эндотелиальной NO-синтазы на локальный кровоток. Для этого использовали специальный комбинированный датчик (рис. 1), состоящий
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.