ВЛИЯНИЕ ИММОБИЛИЗАЦИОННОГО СТРЕССА НА ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ СВОЙСТВА И ЛИПИДЫ СУРФАКТАНТА ЛЕГКИХ
Автор Брындина И.Г., Исаева В.Л.
14.07.2009 г.
Ижевская государственная медицинская академия
Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Естествознание и гуманизм» (2006 год, Том 3, выпуск 1), под редакцией проф., д.б.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника
Исследование механизмов эмоционального стресса и повышения устойчивости к нему – одна из актуальных медико-биологических проблем современности. Хронический нейрогенный стресс нередко является инициирующим звеном в развитии нейровегетативных нарушений и расстройств регуляции физиологических функций (К.В.Судаков, 1998, М.Г.Пшенникова, 2000).
Важным звеном функциональной системы адаптации к острым и хроническим стрессорным воздействиям является респираторный аппарат. Известно, что его оптимальное функционирование зависит от состояния легочного сурфактанта. Первичный дефицит сурфактанта лежит в основе синдрома дыхательных рас-стройств новорожденных, вторичный нередко осложняет различные виды легочной и внелегочной патологии (Е.Н.Нестеров и соавт., 2000). Перестройка регуля-ции сурфактанта является закономерной составляющей адаптивной стрессорной реакции, тогда как в условиях дистресса отмечаются существенные нарушения со стороны сурфактантной системы легких.
Доказано, что повреждающий потенциал стресса и его исход зависят как от особенностей действующего стрессорного фактора (его модальности, силы и дли-тельности действия), так и от индивидуальной реактивности организма (К.В.Судаков, 1998), которая определяется соотношением активности эндогенных стресс-реализующих и стресс-лимитирующих систем организма (М.Г.Пшенникова, 2000). Целью данной работы явилось исследование влияния центральных катехола-минергических и серотонинергических структур на поверхностно-активные свойства легочного сурфактанта при эмоциональном стрессе.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Хронические опыты проведены на белых беспородных крысах-самцах массой 180-220 г, содержащихся в стационарных условиях вивария на обычном рационе. Эксперименты проводили в осенне-зимний период, в первой половине дня. Состояние легочного сурфактанта оценивали в следующих сериях экспериментов: при хроническом эмоциональном стрессе (ежедневной 8-часовой иммобилизации в тесных клетках-пеналах), при многократной электростимуляции структур ствола мозга –большого ядра шва (БЯШ) и голубого пятна (ГП), при многократном интрацистернальном введении серотонина и адреналина, а также при стрессе на фоне многократной электростимуляции указанных структур. Длительность каждой серии - 10 дней.
Состояние легочного сурфактанта оценивали, используя комплекс биофизических и биохимических методов: определяли поверхностную активность (мини-мальное и максимальное поверхностное натяжение - ПН) бронхо-альвеолярных смывов (БАС), содержание общих фосфолипидов, холестерина, фосфолипазную активность (Ф.И.Комаров и соавт., 1981, С.А.Тужилин и соавт., 1976). Контролем служили интактные животные, крысы с имплантированными электродами, а также особи, которым интрацистернально вводили эквивалентный объем изотонического раствора хлорида натрия. Полученные результаты подвергали статисти-ческой обработке с использованием t критерия Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Хронический иммобилизационный стресс сопровождался понижением поверхностной активности сурфактанта, повышением активности фосфолипазы А, уве-личением содержания общих фосфолипидов и уменьшением холестерина в БАС (табл. 1). К аналогичным результатам приводила электростимуляция ГП, в то время как при раздражении БЯШ отмечалось лишь возрастание содержания фосфолипидов и уменьшение холестерина в БАС без изменения поверхностно-активных свойств легких и фосфолипазной активности.
При интрацистернальном введении адреналина сдвиги исследуемых параметров совпадали с эффектами электрического раздражения ГП. При этом в БАС резко (в 24,5 раза) возрастало содержание лизофосфатидилхолина (с 0,47±0,05 до 11,52±0,66 мкмоль/г, Р < 0,001) и менее существенно (в 3,9 раза) - фосфатидилхолина, наиболее активной фракции альвеолярных фосфолипидов (с 19,11±2,08 до 74,62±4,3 мкмоль/г, Р < 0,001).
При внутримозговом введении серотонина наблюдалось повышение минимального ПН (в меньшей степени, чем при введении адреналина и раздражении ГП) и увеличение общих фосфолипидов в БАС.
Электростимуляция ГП и БЯШ на фоне стресса сопровождалась полным восстановлением поверхностной активности сурфактанта до уровня контроля. В то же время активность фосфолипазы оставалась высокой в обеих указанных сериях, а ко личество фосфолипидов в БАС восстанавливалось при воздействиях на ГП и сохранялось на стрессорном уровне при воздействиях на БЯШ. Стресс-индуцированное снижение содержания холестерина сохранялось.
Таким образом, электростимуляция структур ствола мозга (ГП и БЯШ) на фоне стресса приводит к ограничению стресс-индуцированных изменений поверхно-стноактивных свойств сурфактанта. Известно, что по ряду эффектов БЯШ можно отнести к структурам, ограничивающим вегетативные проявления стресс-реакции. Так, показан нормализующий эффект раздражения этой структуры на вызванные стрессом нарушения обмена биополимеров соединительной ткани (Е.В.Елисеева, 1991, А.Ю.Овечкин, 1999), внутриглазное давление (Н.Э.Прошутина, 1991). Работы F.G.Graeff et al. (1996), Б.Ю.Милейковского и соавт. (1990) свидетельствуют об участии ядер шва в формировании эмоциональных и поведенческих реакций. Так, электролитическое разрушение БЯШ приводит к усилению агрессивного поведения, а его стимуляция электрическим током или введением возбуждающих аминокислот сопровождается противоположными изменениями. По данным Е.В.Прокопьевой и соавт. (2001) электрическая стимуляция БЯШ оказывает антиаритмическое действие при острой ишемии миокарда. Немаловажным является и тот факт, что БЯШ участвуют в регуляции дыхания и легочной гемодинамики (M.K.Carruth, 1992, M.A.Haxhiu et al., 1996). Терминали БЯШ имеются в области дорсального ядра вагуса, где они оканчиваются на парасимпатических преганглионарных нейронах (S.Hadziefendic et al., 1999). По данным литературы, активация БЯШ ослабляет симпатические и усиливает парасимпатические влияния на легкие (M.K.Carruth, 1992, M.A.Haxhiu et al., 1996), участвуя в регуляции легочного кровотока. По мнению J.Rami et al. (1984) холинергические механизмы стимулируют секрецию фосфолипидов сурфактанта и модифицируют их биохи-мический состав, увеличивая содержание высокоактивной фракции фосфолипидов - дипальмитоилфосфатидилхолина. Можно предположить, что в условиях раздражения БЯШ данный механизм способствует секреции при стрессе сурфактанта с высокими поверхностно-активными свойствами.
Таблица 1.
Сурфактант легких при
хроническом иммобилизационном стрессе и воздействиях на катехоламинергические и
серотонинергические структуры мозга
Показатели
Контроль
Иммобилизация
Электростимуляция БЯШ
Серотонин
Электростимуляция ГП
Адреналин
n = 12
n = 9
n = 7
n = 9
n = 8
n = 9
Минимальн. ПН (мН/м)
19,78±
0,35
26,37±
0,35***
20,14±
0,61
22,31±
0,69*
24,93±
1,40**
26,14±
0,26***
Максимальн. ПН (мН/м)
35,43±
0,44
34,28±
0,95
32,37±
0,55
40,45±
0,46*
37,71±
0,95*
37,64±
0,26**
Индекс стабильности
0,58±
0,017
0,26±
0,030***
0,47±
0,019**
0,55±
0,017
0,41±
0,036*
0,36±
0,004***
Фосфолипаза
(ед/г)
11,47±
0,93
15,54±
0,80*
13,79±
3,05
-
18,60±
2,64**
-
Фосфолипиды (мкмоль/г)
35,71±
7,87
114,40±
16,67***
101,29±
26,44***
96,35±
4,50***
151,98±
16,62
***
98,84±
5,76***
Холестерин (мкмоль/г)
11,91±
0,97
8,66±
0,68 *
7,42±
0,94*
8,15±
0,78*
7,13±
1,10***
7,49±
0,82**
Фосфолипиды/хо-лестерин
3,13±0,73
12,40±
2,89 **
15,21±
5,32
12,82±
2,58**
23,59±
4,19
***
13,75±
0,66***
Примечания: * – достоверность в
сравнении с контролем (* - Р<0,05, ** - Р<0,01, *** - Р<0,001)
Электростимуляция ГП на фоне стресса в наших опытах также приводила к восстановлению ряда показателей поверхностно-активных свойств легких до уровня контроля. Известно, что нейроны ГП с проекцией через кору головного мозга и подкорковые структуры, включая гиппокамп, амигдалу, таламус и гипоталамус, образуют нейроанатомический субстрат, который реализует быструю модуляцию функций мозга и обеспечивает поведенческие и вегетативные компоненты эмо-циональной стресс-реакции (М.Г.Пшенникова, 2000). По данным одних авторов, норадренергическая система ГП активирует ось гипоталамус-гипофиз-надпочечники при стрессе (K.Pacak et al., 1995, D.P. Ziegler et al., 1999). Другие авторы полагают, что основным эффектом данной структуры является ограничение эндокринного ответа на стресс (V.Patchev et al., 1984). В наших опытах изолированная электростимуляция ГП, как и интрацистернальное введение адреналина, сопровождались изменениями сурфактанта, аналогичными стрессорным, тогда как в условиях иммобилизационного стресса раздражение ГП нормализовало стресс-индуцированные нарушения исследуемых функций. Можно предположить, что данная структура оказывает модулирующее влияние на регуляцию состава и свойств легочного сурфактанта при хроническом иммобилизационном стрессе. Это не противоречит мнению Т.И.Беловой и соавт. (1980) о том, что ГП участву-ет в организации основных метаболических процессов, поддерживающих жизнедеятельность организма в условиях трудных ситуаций. Можно полагать, что ГП оказывает модулирующее влияние на гомеостатические функции, индуцируя типичную защитную реакцию при стрессогенных воздействиях и сохраняя ее в рам-ках общего адаптационного синдрома (на стадии резистентности), не переходящего в дистресс.
Таблица 2.
Сурфактант легких при хроническом иммобилизационном
стрессе на фоне электростимуляции голубого пятна и большого ядра шва
Показатели
Контроль
Стресс
Без воздействий
На фоне электростимуляции ГП
На фоне электростимуляции БЯШ
n = 12
n = 9
n = 9
n = 7
Минимальное ПН
(мН/м)
19,78±0,35
26,37±0,35
***
18,49±0,99
●●●
20,34±0,70
●●●
Максимальное ПН
(мН/м)
35,43±0,44
34,28±0,95
33,51±0,49
●●●
34,06±0,63
Индекс стабильности
0,58±0,017
0,26±0,030
***
0,58±0,044
●●
0,51±0,025
●●●
Фосфолипаза
(ед/г)
11,47±0,93
15,54±0,80
*
24,82±2,33
***
16,80±0,71
*
Фосфолипиды (мкмоль/г)
35,71±7,87
114,40±16,67
***
27,71±4,44
140,28±14,48
***
Холестерин (мкмоль/г)
11,91±0,97
8,66±0,68 *
7,46±1,58
*
5,37±0,32
*/●●
Фосфолипиды/холестерин
3,13±0,73
12,40±2,89 **
4,70±0,71
**
25,67±6,01
***
Примечания:
* – достоверность в сравнении с контролем,● - достоверность в сравнении со стрессом (*,● - Р<0,05, **,●● -
Р<0,01, ***,●●● - Р<0,001)
ЛИТЕРАТУРА
1. Белова Т.И. Гомеостатические функции locus ceruleus (синего пятна) / Т.И. Белова, Е.Л. Голубева, К.В. Судаков. - М.: Наука,1980. - 120 с.
2. Елисеева Е.В. Роль серотонинергических структур мозга в изменении обмена коллагена / Е.В. Елисеева // Тез. докл. XV науч. конф. молодых ученых и студентов / Под ред. К.В.Судакова. - М.,1991. - С. 53-54.
3. Комаров Ф.И. Биохимические исследования в клинике / Ф.И.Комаров, Б.Ф.Коровкин, В.В.Меньшиков - Л.: Медицина, Ленингр. отд., 1981. - 407 с.
4. Милейковский Б.Ю. Влияние структур ствола мозга на формирование защитного поведения у животных / Б.Ю. Милейковский, С.В. Веревкина // Физиол. журн. СССР. - 1990. - Т.76, №1. - С.12-17.
5. Нестеров Е.Н. Сурфактантная система легких и коррекция ее нарушений при бронхолегочных заболеваниях. / Е.Н. Нестеров, Г.Н. Паневская // Пульмонология. - 2000. - №3. - С. 82-90.
6. Овечкин А.Ю. Изменение обмена коллагена при сочетании внутримозгового введения альфа-эндорфина и ангиотензина II / А.Ю. Овечкин // Труды молодых ученых ИГМА. - Ижевск, 1999. - С. 15-17.
7. Прокопьева Е.В. Влияние некоторых центральных опиатных и серотонинергических структур на характер ритма сердца при острой ишемии миокарда / Е.В.Прокопьева, Ю.И.Пивоваров // Бюл. эксперим. биол. и медицины. – 2001. - Т.132, №12. - С.638-640.
8. Прошутина Н.Э. Изменение офтальмотонуса при воздействиях на ядра шва ствола мозга / Н.Э.Прошутина // Уральская конф. патофизиологов «Системные и клеточные механизмы адаптации организма к действию повреждающих факторов»: Тез. докл. - Челябинск, 1991. - С.14.
9. Пшенникова М.Г. Феномен стресса. Эмоциональный стресс и его роль в патологии / М.Г. Пшенникова // Патолог. физиология и экспериментал. терапия. - 2000. - №2. - С. 24-31.
10. Судаков К.В. Индивидуальная устойчивость к эмоциональному стрессу / К.В. Судаков. - М., 1998. - 268 с.
11. Тужилин С.А. Метод определения фосфолипазы А в сыворотке крови / С.А.Тужилин, А.И.Салуэнья // Лаб. дело. - 1975. - №6. - С.334-335.
12. Carruth M.K. Respiratory failure without pulmonary edema following injection of a glutamate agonist into the ventral medullary raphe of the rat / M.K. Carruth, A.A. Fowler, R.P. Fairman, D.J. Mayer, G.R. Leichnetz // Brain Res. Bull. – 1992. – Vol.28, №3. – P. 365-378.
13. Graeff F.G. Role of 5-HT in stress, anxiety, and depression / F.G. Graeff, F.S. Guimaraes, T.G. De Andrade, J.F. Deakin // Pharmacol Biochem Behav. – 1996. - Vol. 54, N1. – P. 129-141.
14. Hadziefendic S. CNS innervation of vagal preganglionic neurons controlling peripheral airways: a transneuronal labeling study using pseudorabies virus / S. Hadziefendic, M.A. Haxhiu // J. Auton Nerv Syst. – 1999. - Vol. 76, N2-3. – P. 135-145.
15. Haxhiu M.A. The brainstem network involved in coordination of inspiratory activity and cholinergic outflow to the airways / M.A. Haxhiu, B.O. Erokwu, N.S. Cherniack // J. Auton. Nerv. Syst. – 1996. – Vol. 61, N2. – P. 155-161.
16. Pacak K. Stress-induced norepinephrine release in the hypothalamic paraventricular nucleus and pituitary-adrenocortical and sympatoadrenal activity: in vivo microdialysis study / K.Pacak, M.Palkovits, I.J.Kopin, D.S.Goldstein // Front. Neuroendocrinol. - 1995. - Vol. 16, № 2. - P.89-150.
17. Patchev V. The influence of some brainstem noradrenergic structures on the stress induced secretion of adrenocorticotrophic hormone (ACTH) / V. Patchev, A. Vankov, B. Tsolev, A. Dishkelov, T. Geyer // Acta Physiol. Pharmacol. Bulg. - 1984. - Vol. 10, N3. - P. 16-19.
18. Rami J. Effects of pneumogastric nerve stimulation and injection of a beta 2 stimulant (terbutaline) on the lipid composition of the alveolar lining fluid and on pulmonary compliance in the rat / J. Rami, J. P. Besombes, G. Tap // J. Physiol. (Paris). – 1984. – Vol. 79, N1. – P. 29-35.
19. Ziegler D.R. Excitatory influence of the locus coeruleus in hypothalamic-pituitary-adrenocortical axis responses to stress / D.R.Ziegler, W.A.Cass, J.P.Herman // Neuroendocrinol. - 1999. - Vol.11, №5. - P.361-369.
Fatal error: require_once() [function.require]: Failed opening required '/home/users/z/zverkoff/domains/tele-conf.ru/templates/css/llm.php' (include_path='.:/usr/local/zend-5.2/share/pear') in /home/users/z/zverkoff/domains/tele-conf.ru/templates/bioinformatix/index.php on line 99
