CC BY
45
той 44Гц в течение 21 дня по 1 часу ежедневно на вибрационной установке УВ 70/200. Крыс выводили из эксперимента в день прекращения вибрационного воздействия эфирным наркозом. Кусочки миокарда фиксировали в 10% нейтральном формалине и заливали в парафин по стандартной методике. Депарафинирован-ные срезы толщиной 6-8 мкм окрашивали гематоксилином и эозином и пикрофуксином по Ван Гизону. Микропрепараты исследовали под световым микроскопом (Carl Zeiss).
Результаты. В контрольной группе наблюдалась гибель крыс начиная с 10-го дня вибрационного воздействия; до окончания эксперимента погибли 17 особей из 20. При светооптическом исследовании наблюдались выраженные проявления поражения миокарда указанной группы животных: артерии и вены мелкого и среднего калибра расширены, полнокровны, с набухшим эндотелием; в утолщенных стенках сосудов определялись плазматическое пропитывание и клеточная инфильтрация. Одновременно отмечалось нарушение нормальной концентрической ориентации гладких миоцитов средней оболочки артерий и топографии их ядер. Обнаруживалось множество полей зрения с распадающимися капиллярами, артериолами и венулами, а также более крупными сосудами с явлениями стаза, полными разрывами стенок и массивными кровоизлияниями в окружающую ткань сердечной мышцы. Часто наблюдались отек и лимфогистиоцитарная инфильтрация периваскулярных тканей, эндо- и перимизия.
В большинстве проводящих и сократительных мышечных волокон определялись выраженные контрактурно-литические изменения с ослаблением продольной и поперечной исчерченно-сти, глыбчатым распадом миофибрилл на фрагменты, расположенные в саркоплазме диффузно и в виде пунктирных линий, участками пересокращения. Вставочные диски в этих зонах расширены, разрыхлены, местами имелось их разрушение. Большинство кардиомиоцитов содержало пикнотичные гиперхромные истонченные ядра. Вблизи разрушенных кровеносных сосудов имели место очаги распада ткани миокарда (рис. 1).
Рис. 1. Очаг некроза сократительного миокарда. Окраска гематоксилином и эозином. Увел. 600.
При окраске по Ван Гизону выявляется разрастание соединительной ткани периваскулярно, между проводящими и сократительными волокнами, а также на месте разрушенных участков миокарда. Обращала на себя внимание гетерогенность изменений в пределах одного микропрепарата: очаги некроза чередовались с интактными и незначительно пораженными участками, расположенными вблизи неповрежденных кровеносных сосудов. В этих зонах происходила адаптационная перестройка, появлялись признаки ресинтетических и структурно-восстановительных процессов, нарастало количество миоцитов с признаками гипертрофии: их ядра укрупнялись, значительно увеличивался объем их саркоплазмы, как и количество двухъядерных клеток.
В группе «леченых» крыс случаев гибели не было отмечено. Светооптически реакция миокарда леченых крыс отличалась выраженным снижением интенсивности деструктивных проявлений по сравнению с вибрационным контролем (рис. 2). Сосуды микроциркуляторного русла миокарда были изменены незначительно. Имело место полнокровие ряда сосудов, но нарушения целостности их стенки и периваскулярные кровоизлияния не выявлялись. В основной массе ткани миокарда гемокапилляры, проходящие между мышечными волокнами и прилегающие к сократительным кардиомиоцитам, не имели признаков деструкции. Наблюдались слабовыраженный отек и клеточная инфильтрация стенки сосудов и интерстициальной ткани.
В сократительных и проводящих волокнах были небольшие участки с ослабленной окраской саркоплазмы, разрежением миофибрилл, их фрагментацией и явлениями дистрофии кардио-миоцитов. Зоны полного некроза сердечной мышцы не выявля-
лись. Во многих полях зрения наблюдалась картина нормальных сосудистых и сократительных структур миокарда. При окраске по Ван Гизону количество соединительной ткани в эндомизии, перимизии и периваскулярных пространствах незначительно.
Рис. 2. Фрагмент сократительного миокарда с незначительными мелкоочаговыми деструктивными изменениями. Справа от центра -цепочка ядер соединительнотканных клеток. Окраска гематоксилином и эозином. Увел. 300.
Деструктивные процессы в миокарде под действием вибрации оказались однонаправленными в обеих группах животных. Вместе с тем у крыс, получавших профилактические инъекции альфа-препарата, альтеративные изменения сердечной мышцы были выражены несравненно меньше, чем в контроле, что и послужило причиной их выживаемости в эксперименте. Это указывает на высокую эффективность указанного препарата при стрессорных воздействиях. Такую высокую летальность крыс можно объяснить результатами [3], по которым стресс сильно влияет на организм неполовозрелых животных из-за неразвитости компенсаторно-адаптационных реакций. Очаги патологических изменений кардиомиоцитов связаны с повреждением сосудов микроциркуляторного русла. Прилегающие к неизмененным капиллярам волокна сократительной и проводящей системы не имели признаков деструкции, что визуализируется на микропрепаратах миокарда крыс, получавших профилактические инъекции альфа-препарата. В капиллярах леченых особей эритроциты имели нормальный вид, не было признаков стаза, что говорит о сохранении целостности их стенки и циркуляции крови. В миокарде крыс, получавших профилактические инъекции, не былоь признаков разрушения вставочных дисков, что необходимо для обеспечения координированного сокращения кардиомиоцитов.
Биорезонансный альфа-препарат является эффективным средством для снижения повреждающего действия вибрации на миокард. После клинических испытаний он может применяться у рабочих виброопасных профессий как недорогой и безопасный способ поддержания их здоровья и трудоспособности.
Литература
1. Гоголева О.И. и др. // Мед. труда.- 2000.- № 4.- С. 20-25.
2. Давыдова Н.С. и др. // Мед. труда.- 2003. - № 3.- С. 32.
3. Капитонова М. и др//Морфол.- 2006.- № 6.- С. 56-61.
4. Комлева Л. и др. // Врач.-2001.- №5.- С. 22-24.
5. Улащик В.С. // Вестник курортол.- 2002 - № 1.- С. 3-9.
6. Gerhardsson L. // Appl. Ergon. - 2005.- Vol.36, №1.- P. 55.
УДК 612,28
ГИПОКСИЯ И РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ С ПОЗИЦИЙ ТЕОРИИ ХАОСА И СИНЕРГЕТИКИ
В..М. ЕСЬКОВ, Е.А. МИШИНА, В.С. ТАТАРНИКОВ, К. А. ХАДАРЦЕВА*
Гипоксия в условиях Севера РФ возникает при длительном нахождении человека в замкнутом пространстве (жилые и офисные помещения без существенной вентиляции). Эти процессы осложняются особым состоянием женского организма (гестозы и другие патологические состояния у беременных), что приводит к возникновению гипоксических и гиперкапнических реакций (особенно остро стоит вопрос с гипоксией плода). В этой связи изучение регуляции дыхания в этих условиях имеет научный интерес, как для больных, так и для профилактической медицины. Поскольку гипоксия может приводить к патологии кардио-
* НИИ биофизики и медицинской кибернетики при Сургутском ГУ
респираторной системы, то теоретические аспекты этой проблемы весьма актуальны и для практического здравоохранения [1,2]
Действительно, гипоксия вызывает комплекс реакций со стороны сердечно-сосудистой и дыхательной системы. При гипоксии происходит расслабление гладких мышц артериол, что приводит к снижению артериального давления в большом круге кровообращения, в то же время повышается давление в легочной артерии и увеличивается электрическая активность в постганг-лионарных симпатических нервах [12]. На уровне продолговатого мозга (дыхательного центра - ДЦ) регуляция артериального давления (АД) и дыхания при гипоксии осуществляется разными нейронными структурами: зона С1 - регулирует сосудистую реакцию [5], а ядро одиночного пути - дыхательную [9]. Оба механизма модулируются оксидом азота (NO) [11,12].
Наряду с этим, в каудальных вентролатеральных отделах моста расположены нейронные структуры зоны А5, которые участвуют в регуляции как системной гемодинамики, так и активности дыхательного центра. Типичной реакцией нейронов зоны А5 при гипоксии является их активация [7]. На мембранах нейронов зоны А5 имеются глутаматные и а2-адренорецепторы [6]. В свою очередь, нейроны зоны А5 являются норадренергиче-скими и направляют свои аксоны к преганглионарным симпатическим нейронам спинного мозга [10]. Активация нейронов зоны А5 при микроиньекции глутамата вызывает торможение активности дыхательного центра и повышение АД в большом круге кровообращения [8]. Иммуноцитохимическими методами в каудальных вентролатеральных отделах моста выявлена высокая концентрация NO-синтазы [4], что может свидетельствовать об участии NO в модуляции синаптической передачи в зоне А5 при гипоксической регуляции кровоообращения и дыхания. Бульбарные структуры, при участии которых реализуются данные эффекты оксида азота, не известны. Оксид азота модулирует центральный хемочувствительный драйв на уровне нейронов позадитра-пециевидного ядра (ПТЯ), расположенного вблизи от вентральной поверхности в ростральных вентролатеральных отделах продолговатого мозга, вентромедиальнее ядра лицевого нерва и каудальнее позадитрапециевидных тел [7,9].
Исследования Loeschcke (1982), выявившие усиление дыхания при аппликации подкисленных растворов на вентральную поверхность продолговатого мозга, связаны с функцией ПТЯ. Это предположение основывается на том, что ПТЯ включает глутаматергические нейроны, которые избирательно иннервируют области вентральной дыхательной группы и дорсолатерального моста, а также имеют обширные ветвления дендритов в пределах краевой глии вентральной поверхности продолговатого мозга [11]. Локальный ацидоз в области структур ПТЯ, вызванный введением ацетазоламида, инициирует рост частоты генерации дыхательного ритма и прирост амплитуды разрядов диафрагмального нерва [13]. Высокая концентрация фермента NO-синтазы (NOS) в ростральных вентролатеральных отделах продолговатого мозга, выявленная иммуногистохимическими методами, предполагает участие NO в модуляции центрального хемо-рецепторного драйва на уровне ПТЯ, что и было целью настоящего исследования в рамках стохастического подхода и с использованием методов теории хаоса и синергетики (ТХС) [1,2]
Методика. Опыты по изучению реакции ДЦ на гипоксию выполнены на 14 лабораторных белых крысах массой 200-300 г. Животных наркотизировали этаминалом натрия в дозе 40 мг\кг внутрибрюшинно. Температуру тела поддерживали постоянной на уровне 37°С с помощью подогревающего устройства. Вентральную поверхность ствола мозга открывали от уровня первого шейного позвонка до уровня выхода VI пары черепно-мозговых нервов и на 4,0 - 4,5 мм латеральнее средней линии мозга. Диафрагмальный нерв выделяли на протяжении 4-6 мм, периферический конец пересекали и накладывали на биполярные серебряные электроды, соединенные с комплексом усиливающей и интегрирующей аппаратуры. Электрическую активность диафрагмального нерва подавали на вход АЦП персонального компьютера и записывали на жесткий диск. Анализировали частоту, длительность и амплитуду разрядов диафрагмального нерва, длительность экспираторной паузы между ними, а общее время дыхательного цикла [3,4]. АД измеряли в сонной артерии через катетер, заполненный гепарином с физиологическим раствором в соотношении 1:1000. Катетер соединяли с аппаратурой, состоящей из датчика давления ДМИ-03, усилителя ИД-2И и самописца. Гипоксию создавали вдыханием в течение 10 с 100% азота [7].
Микроинъекции в зону А5 объемом 50 нл производили через стеклянную микропипетку с диаметром кончика 20-30 мкм. В исследованиях использовали следующие вещества: экзогенный донор NO - нитропруссид натрия в концентрации 0,1 мМ/л; эндогенный донор NO (предшественник синтеза NO) - L-аргинин в концентрации 0,1 мМ /л; его неактивную форму - D-аргинин в концентрации 0,1 мМ/л; блокатор NO-синтазы - Nю-нитро-L-аргинин метилэстер гидрохлорид (L-NAME) в концентрации 0,3 мМ/л и его неактивную форму D-NAME в концентрации 0,3 мМ/л (RBI, Natick, USA). Вещества растворяли в искусственной цереброспинальной жидкости, имеющей следующий состав (мМ/л): NaCl - 124,0; KCl - 5,0; CaCl2 - 2,4; MgSO4 - 1,3; NaHCO3 - 26,0; KH2PO4 - 1,2; d-глюкоза - 30,0. В качестве контроля сначала вводили неактивную D-форму вещества или физиологический раствор, а затем его активную L-форму.
Полученные данные представлены в виде средних величин и их стандартной ошибки, а также в рамках анализа параметров аттрактора вектора состояния организма животных (ВСОЖ). Анализ статистических различий производили с помощью t-теста Стьюдента для средних величин. Различие расценивали как достоверное, начиная со значений p<0.05. В работе е используются новые подходы теории хаоса и синергетики, которые основаны на анализе параметров аттракторов ВСОЖ. Последний базируется на сравнении параметров кластеров, представляющих биологические динамические системы (БДС). К этим кластерам могут относиться одни и те же БДС, но находящиеся в разных физиологических или экологических состояниях или БДС в разных временных режимах (биосистема изучалась днем и ночью). Однако возможно сравнение и многих кластеров, т.е. трех, четырех и так далее. Разработаны программные продукты, которые обеспечивают сравнение в простейшем случае двухкластерных систем, а в более общих случаях - многокластерных систем.
Эти методы основаны на идентификации объема аттрактора движения ВСОЖ в фазовом пространстве состояний для одного кластера и для другого, а затем поэтапного (поочередного) исключения из расчета отдельных компонент вектора состояния БДС с одновременным анализом параметров аттракторов и сравнением существенных или несущественных изменений в этих параметрах после такого исключения. Алгоритм такой процедуры основывается на следующих шагах: В программу расчета на ЭВМ поочередно вводятся исходные компоненты ВСОЖ в виде матриц a биосистемы по каждому из k кластеров. Данные
могут вводиться вручную либо из текстового файла; т.е. получаем матрицу состояний для всех p кластеров в m-мерном фазовом пространстве, причем j - бегущий индекс компонента вектора X ( i = 1, к, m ), a j - номер биообъекта (животного или пациента) ( j = 1, к, n ), бегущий индекс кластера k определяет число массивов данных ( k = 1,..., p ).
Иными словами элемент такой матрицы A представляет k-й
кластер БДС, i-й компонент ВСОЖ для j-го пациента (животного, популяции, экосистемы), который представляется как БДС.
1. Производится поочередный расчет координат граней па-раллепипеда объемом Vg, внутри которого находится аттрактор движения ВСОЖ для всех j-х животных или пациентов ( j = 1,...,n ) из k-го кластера (k = 1,..., p); их длинны (Interval)
объема к-го
П °к ’ ГДЄ Xi(min) , X/(maX) ¡=1
параллепипеда — координаты крайних точек,
совпадающих с нижней и верхней границей фазовой области внутри которой движется ВСОЖ по координате xi; вектора объемов (General Value) у _ (у у у )т, ограничивающих все p
аттракторов, а также показатели асимметрии (Asymmetry) стохас-
тического
X,
X )... X p = (X ! , X 0 ...X pm
1m7 p v pi p 2 pm
, и
-11 ’*42 '
хаотических центров аттракторов для каждого ^го животного или пациента у х _ („х ~х „х л у х _ („х ~х „х ).
х 1 _ (ЛП , л12 -л1ю )- х р _ (Л р 1 , п 2 ' рт )
pm
формула для идентификации
стохастического центра аттрактора, который находится путем вычисления среднего арифметического одноименных координат
к
и
D
¡(max) i (min)
= i
точек, представляющих проекции конца вектора состояния БДС на каждую из координатных осей. Отметим, что для любых
кластеров, х
X ii
формула для идентификации
ЧІ ~ л і (тіл.) + и 1
хаотического центра аттракторов, _ ширина фазовой облас-
ти аттрактора в проекции на і-ую координату, т.е. ширина грани параллепипеда.
2. Вводится параметр Я, показывающий степень изменения объема аттракторов для к-го кластера до и после уменьшения размерности фазового пространства. В исходном приближении
* о = (V о1 - V о2)/ V У
3. После исключения поочередно каждой из координат вектора X (например, для двухкластерных систем) вычисляются вторые приближения параметров * = (у1 _ у 2)/ уі. Таким
образом, получаем * = (* * )т, т.е. вектор значений, по
которым можно определить уменьшилась или увеличилась относительная величина аттракторов V при изменении размерности фазового пространства. При уменьшении относительных размеров V, анализируются параметры системы и на основе их неизменности или малой изменчивости делается заключение о существенной (если параметры существенно меняются) или несущественной (параметры почти неизменны) значимости конкретного, каждого Хі компонента ВСОЧ для всего вектора X = (х х х )т [1,2]- Так производится минимизация размерности всех к кластеров БДС при сравнении поведения векторов состояния, размеров аттракторов и координат их центров [1,2].
Фоновая активность ДН
Таблица 1
Tt (с) Ті (с) Те (с) АДНмакс ЧД
1,70 0,50 1,20 16,00 35,20
1,55 0,45 1,10 17,00 38,70
1,55 0,45 1,15 16,00 38,70
1,55 0,45 1,10 18,00 38,70
1,70 0,50 1,20 16,00 35,20
1,65 0,50 1,15 17,00 36,30
1,62 0,5 1,15 16,6 37,13
0,08 0,03 0,04 0,82 1,76
0,03 0,01 0,03 0,33 0,72
6 6 6 6 6
0,05 0,06 0,04 0,05 0,05
Таблица 2
Изменение активности ДН при гипоксии
Tt (с) Ті (с> Те (с) АДНмакс ЧД
0,95 0,45 0,50 21,00 63,10
0,85 0,40 0,45 20,00 70,60
1,05 0,45 0,60 21,00 57,10
0,90 0,40 0,50 19,00 66,60
0,95 0,40 0,55 20,00 63,10
0,90 0,45 0,45 20,00 66,60
0,93 0,4 0,51 20,17 64,52
0,07 0,03 0,06 0,75 4,58
0,03 0,01 0,02 0,31 1,87
6 6 6 6 6
0,07 0,06 0,11 0,04 0,07
Примечание. Ті - общее время дыхательного цикла; Ті - длительность разряда диафрагмального нерва; Те - длительность экспираторной паузы между разрядами; АР - максимальная амплитуда разряда; ЧР - частота генерации разрядов; значок * - достоверное различие параметров Б и В относительно А (р<0.05); значок ° - достоверное различие параметров В относительно Б (р<0.05)
Результаты. У интактных особей в каждом эксперименте исследовали электрическую активность диафрагмального нерва (ДН) и АД при гипоксическом стимуле и при микроинъекции в зону А5 раствора, содержащего нитропруссид натрия, Ь-аргинин или Ь-КАМБ (л=14). Было выявлено, что гипоксия вызывала увеличение частоты и амплитуды разрядов диафрагмального нерва на 73,8±1,9% и 20,1±0,5% соответственно, а также уменьшение длительности разрядов на 10,6±0,3%, экспираторных пауз на 55,6±1,5% и общего времени дыхательного цикла на 42,2±0,9% (р<0.05). В ответ на действие гипоксического стимула у животных возникала гипотензивная реакция, длительность которой составляла 32,9±3,0 с, а АД снижалось в среднем на 23,3±1,6 мм рт. ст. При микроинъекции в зону А5 указанных
выше веществ у подопытных животных возникали реакции сравнительно с фоновой активностью дыхательного центра и АД.
В табл. 1 и 2 приводятся данные по измерению параметров организма животных до и после создания гипоксического эффекта. В частности, представлены данные расчета фоновой активности диафрагмального нерва (до введения) - табл. 1, и после создания искусственной гипоксии у тех же животных (с аналогичными дыхательными нейронами) - табл.2. В табл. 3 представлены результаты статистической обработки измерений, которые демонстрируют определенные различия в параметрах Tt -общее время дыхательного цикла, Ti - длительность разряда диафрагмального нерва, Te - длительность экспираторной паузы между разрядами, АДН (или АР) - максимальная амплитуда разрядов и ЧР (или ЧД) - частота генерации разрядов.
Таблица 3
Изменения параметров электрической активности диафрагмального нерва при гипоксии у интактных животных (Б) и после блокады NO-синтазы в зоне А5 (В)
Параметры Tt (c) Ti (c) Те (с) АР (отн.ед) ЧР (1/мин)
Фон (А) 1,61±0,03 0,47±0,01 1,15±0,02 16,6±0,3 37,1 ±0,7
Гипоксия(Б) 0,93±0,02* ,42±0,01* 0,50±0,02* 0,1±0,5* 64,5±1,8*
Гипоксия (В) 0,79±0,02*° 0,43±0,01* 0,35±0,01*° 20,1±0,4* 76,1±2,3*°
Методы хаотической динамики обеспечили расчет параметров аттракторов до гипоксии (а) и после гипоксии (б) при введении L-NAME в зону А5 (табл. 4). Далее, в табл.е 4 представлены результаты расчета интервалов изменения координат Xi , показателей асимметрии для Xi и их общее значение (Rx), а также представлены результаты расчета общих объемов аттракторов (Vx - фоновые значения и Vy - при развитии гипоксии).
Таблица4
Попарное сравнения результатов измерения параметров аттракторов активности диафрагмального нерва в 5 —мерном фазовом пространстве (а — аттрактор фоновой активности диафрагмального нерва, б -аттрактор изменений активности диафрагмального нерва при гипоксии, в — измерение объема (V) и расстояние между центрами аттракторов (Z) при последовательном исключении отдельных признаков Xi )
а)
Количество измерений N = 6 Размерность фазового пространства = 5 IntervalX0= 0.1500 AsymmetryX0= 0.0556
IntervalX1= 0.0500 AsymmetryX1= 0.0000
IntervalX2= 0.1000 AsymmetryX2= 0.0000 |
IntervalX3= 2.0000 AsymmetryX3= 0.1667
IntervalX4= 3.5000 AsymmetryX4= 0.0524
General asymmetry value Rx = 0.3805
General V value Vx = 0.0052
Размерность фазового пространства = 5
б)
Количество измерений второго массива N = 6 Размерность фазового пространства = 5 Interval2X0= 0.2000 Asymmetry2X0= 0.0833
Interval2X2= 0.1500 Asymmetry2X2= 0.1111
Interval2X3= 2.0000 Asymmetry2X3= 0.0833
Interval2X4= 13.5000 Asymmetry2X4= 0.0494 General asymmetry value Ry = 0.6876 General V value Vy = 0.0405
в)
Vx0 = 0.0052 Vy0 = 0.0405 Vx1 = 0.0350 Vy1 = 0.2025 Vx2 = 0.1050 Vy2 = 0.8100 Vx3 = 0.0525 Vy3 = 0.2700 Vx4 = 0.0026 Vy4 = 0.0202 Vx5 = 0.0015 Vy5 = 0.0030
Z0 = 27.6221 Z1 = 27.6136 Z2 = 27.6220 Z3 = 27.6146 Z4 = 27.3994 Z5 = 3.6237
Значения V представляют фактически объемы областей пятимерного фазового пространства, в которых движутся векторы состояния системы (ВСС), координаты представляют состояние системы дыхания до гипоксии и после.
Легко видеть, что гипоксия увеличила общий показатель асимметрии Я с 0,38 (фон) до 0,69 условных единиц (после гипоксии). Одновременно, объем аттрактора движения ВВС возрос с 0,0052 до 0,0405 условных единиц, т.е. почти в 3 раза. Особо следует отметить расчеты по определению степени влияния отдельных параметров (координат) ВСОЖ на значения V и расстояние между центрами аттракторов нормы (фон) и измененного состояния ДУ (после гипоксии). Эти результаты представлены в табл. 4, блоке (в). Легко видеть, что наибольшее влияние имеет Х5, которое для Ъ почти кратно изменяет значение Ъ0.
Фоновая активность ДН
Таблица 5
МИ блок NMDA в AS фон
• • Ті (с) Те (с) АДНмакс ЧД
1,б5 0,45 1,20 15,00 3б,30
1,55 0,45 1,10 17,00 38,70
1,50 0,40 1,10 15,00 40,00
1,55 0,45 1,10 18,00 38,70
1,б5 0,45 1,20 15,00 3б,30
1,б0 0,45 1,15 1б,00 37,50
1.S8 G, 44 1,14 16 37,92
G.G6 G,G2 G,GS 1,26 1,48
G,G2 G,G1 G,G2 G,S2 G,6G
6 6 6 6 6
0,04 0,05 0,04 0,08 0,04
Таблица б
Изменение активности ДН при гипоксии
МИ L-NAME в зону AS
Tt (с) Ті (с) Te (e) АДНмакс ЧД
0,90 0,40 0,50 20,00 бб,б0
0,85 0,40 0,45 20,00 70,б0
1,00 0,40 0,б0 20,00 б0,00
0,90 0,40 0,50 19,00 бб,б0
0,90 0,35 0,55 19,00 бб,б0
0,85 0,40 0,45 19,00 70,б0
G,9 G, 39 G,S1 19,S 66,83
G, GS G,G2 G,G6 G,SS 3,88
G,G2 G,G1 G,G2 G,22 1,S8
6 6 6 6 6
G,G6 G,GS G,11 G,G3 G,G6
Таблица У
Изменение активности ДН при гипоксии после микроинъекции
МИ L-NAME в зону AS + гипоксия
• с Ті (с) Те (с) АДНмакс ЧД
0,75 0,40 0,35 20,00 80,00
0,70 0,40 0,30 20,00 85,70
0,80 0,40 0,40 18,00 75,00
0,80 0,45 0,35 19,00 75,00
0,70 0,35 0,35 20,00 85,70
0,80 0,40 0,40 20,00 75,00
G, 76 G,4 G,36 19,S 79,4
G, GS G,G3 G,G38 G,84 S,2S
G,G2 G,G1 G,G1S G,34 2,14
6 6 6 6 6
G,G6 G,G8 G,11 G,G4 G,G7
Именно эта координата и является параметрами порядка для ВСОЖ. Во 2-й серии опытов мы изучаем эффекты инъекций кетамина в зону А5. В табл. 5 представлены показатели фоновой активности ДН, в табл. 6 - изменение активности ДН при гипоксии, а в табл. 7 - изменение активности ДН при гипоксии после микроинъекции. Обработка данных с использованием программы анализа параметров аттракторов позволила получить таблицы попарного сравнения трех кластеров данных: фоновые значения и гипоксия (табл. 8), фоновые значения и гипоксия после микроинъекции (табл. 9), гипоксия и гипоксия после микроинъекции. Эти данные являются альтернативой для измерения параметров ВСОЖ в рамках классического статистического подхода и демонстрируют успешность применения методов теории хаоса и синергетики в изучении особенностей реакции ДУ на гипоксиче-ский стимул. Следует отметить, что в результате настоящего исследования установлено: при стимуляции периферических хеморецепторов гипоксическим стимулом в нейронных структурах зоны А5 происходит активация синтеза N0. Поскольку обнаружены прямые связи ядра одиночного пути с зоной А5 [8], можно предположить, что активация терминалей нейронов, проецирующихся в зону А5 из ядра одиночного пути, инициирует синтез N0 в постсинаптических нейронах зоны А5.
В результате синтеза N0 идет усиление синаптической передачи в синапсах (предположительно глутаматных) нейронов зоны А5, что вызывает увеличение их активности во время гипоксии. Нейроны зоны А5 в результате активации синтеза N0 модулируют дыхательную реакцию на гипоксию путем снижения степени активности дыхательного центра. Влияние структур зоны А5 на активность дыхательного центра может реализовываться через комплекс Бетзингера, в структурах которого обнаружены аксональные проекции нейронов зоны А5. На уровне продолговатого мозга N0 в ядре одиночного пути усиливает гипоксическую реакцию дыхательного центра [11].
Таблица 8
Попарное сравнения результатов измерения параметров аттракторов активности диафрагмального нерва в 5 —мерном фазовом пространстве (а — аттрактор фоновой активности диафрагмального нерва, б -аттрактор изменения активности диафрагмального нерва при гипоксии, в — измерение объема (V) и расстояния между центрами аттракторов (Z) при последовательном исключении отдельных признаков Xi)
а)
Количество измерений N = 6 Размерность фазового пространства = 5 IntervalX0= 0.1500 AsymmetryX0= 0.0556
IntervalX1= 0.0500 AsymmetryX1= 0.3333
IntervalX2= 0.1000 AsymmetryX2= 0.0833
IntervalX3= 3.0000 AsymmetryX3= 0.1667
IntervalX4= 3.7000 AsymmetryX4= 0.0631
General asymmetry value Rx = 0.5521 General V value Vx = 0.0083
б)
Количество измерений второго массива N = 6 Размерность фазового пространства = 5 Interval2X0= 0.1500 Asymmetry2X0= 0.1667
Interval2X1= 0.0500 Asymmetry2X1= 0.3333
Interval2X2= 0.1500 Asymmetry2X2= 0.1111
Interval2X3= 1.0000 Asymmetry2X3= 0.0001
Interval2X4= 10.6000 Asymmetry2X4= 0.1447 General asymmetry value Ry = 1.5337 General V value Vy = 0.0119 в)
Vx0 = 0.0083 Vy0 = 0.0119 Z0 = 29.1427
Vx1 = 0.0555 Vy1 = 0.0795 Z1 = 29.1346
Vx2 = 0.1665 Vy2 = 0.2385 Z2 = 29.1426
Vx3 = 0.0832 Vy3 = 0.0795 Z3 = 29.1358
Vx4 = 0.0028 Vy4 = 0.0119 Z4 = 28.9317
Vx5 = 0.0022 Vy5 = 0.0011 Z5 = 3.6222
Таблица 9
Попарное сравнения результатов измерения параметров аттракторов активности диафрагмального нерва в 5 —мерном фазовом пространстве (а — аттрактор фоновой активности диафрагмального нерва, б -изменение активности диафрагмального нерва при гипоксии после микроинъекции, в — измерение объема (V) и расстояния между центрами аттракторов (Z) при последовательном исключении отдельных признаков Xi)
а)
Количество измерений N = 6 Размерность фазового пространства = 5 IntervalX0= 0.1500 AsymmetryX0= 0.0556
IntervalX1= 0.0500 AsymmetryX1= 0.3333
IntervalX2= 0.1000 AsymmetryX2= 0.0833
IntervalX3= 3.0000 AsymmetryX3= 0.1667
IntervalX4= 3.7000 AsymmetryX4= 0.0631
General asymmetry value Rx = 0.5521 General V value Vx = 0.0083
б)
Количество измерений второго массива N = 6 Размерность фазового пространства = 5 Interval2X0= 0.1000 Asymmetry2X0= 0.0833
Interval2X1= 0.1000 Asymmetry2X1= 0.0001
Interval2X2= 0.1000 Asymmetry2X2= 0.0833
Interval2X3= 2.0000 Asymmetry2X3= 0.2500
Interval2X4= 10.7000 Asymmetry2X4= 0.0888 General asymmetry value Ry = 1.0736 General V value Vy = 0.0214
в)
Vx0 = 0.0083 Vy0 = 0.0214 Z0 = 41.6463
Vx1 = 0.0555 Vy1 = 0.2140 Z1 = 41.6381
Vx2 = 0.1665 Vy2 = 0.2140 Z2 = 41.6463
Vx3 = 0.0832 Vy3 = 0.2140 Z3 = 41.6389
Vx4 = 0.0028 Vy4 = 0.0107 Z4 = 41.4990
Vx5 = 0.0022 Vy5 = 0.0020
Z5 = 3.б805
Таким образом, NO выполняет модулирующую роль в регуляции дыхания при гипоксии как на уровне структур ядра одиночного пути, так и на уровне структур зоны А5. Наряду с этим, в работе выявлено, что в функции нейронных структур зоны А5 модулирующая роль NO проявляется в уменьшении ответной гипотензивной реакции на гипоксию. Это подтверждается тем, что в условиях блокады NO-синтазы в зоне А5 микроинъекцией L-NAME увеличивается степень и продолжительность гипотензивной реакции на гипоксию. В литературе имеются данные о том, что NO при участии ростральных вентролатераль-ных отделов продолговатого мозга (зона С1) вызывает уcиление гипотензивной реакции на гипоксический стимул [12]. Результаты проведенного исследования и данные литературы свидетельствуют о том, что в стволе мозга, наряду с зоной С1, NO выполняет роль модулятора в гипоксической регуляции АД на уровне нейронных структур зоны А5. Таким образом, впервые показано, что NO является модулятором релейной функции нейронов зоны А5 в процессе их участия в гипоксической регуляции активности дыхательного центра и уровня АД у подопытных животных как с позиции статистики, так и с позиции теории хаоса и синергетики.
Литература
I.Еськов В.М. и др. Синергетика в клинической кибернетике. Ч. 1.- Самара: ООО «Офорт», 2006. - 233 с.
2. Еськов В.М. и др. Синергетика в клинической кибернетике Ч. 2.- Самара: Офорт, 2007. - 292 с.
3. Пятин В.Ф. и др. // Бюл. экспер. биол.- 1997.- T. 123, №6.- С. 617-619.
4. Пятин В.Ф., Татарников В.С. // Бюл. экспер. биол.-2003.- T. 135, №5.- С. 489-493.
5. Chitravanshi V., Sapru H. // Brain Res.- 1999.- Vol. 821.-P.443-460.
6. Matsumura K. et al. // Brain Res.- 1998.- Vol. 798.- P.232.
7. McCulloch P. et al. // J. Physiol.- 1999.- Vol. 516.- P.471.
8. Dawid-Milner M. et al. // Eur. J. Physiol.- 2001.- Vol. 441.-P.434-443.
9. Huangfu D., GuyenetP. // Am. J. Physiol.-1997.- Vol. 273.-P.2290-2295.
10. Jansen A. et al. // Brain Res.- 1995.- Vol. 683.- P.1-24.
II. Ogawa H. et al. // J. Physiol.- 1995.- Vol. 486, №2.-P.495-504.
12 Zanzinger J. et al. // J. Reg. Int. Comp. Physiol.- 1998-Vol. 275.- P.33-39.
HYPOXIA AND BREATH REGULATION ACCORDING THE THEORY OF CHAOS AND SYNERGETIC.
истечении 1 и 2 месяцев. Морфологическому изучению подверглись сердце, печень, почки, селезенка, десна, л/узлы, прямая кишка. Материал фиксировался в 10% растворе нейтрального и кислого формалина, заливался в парафин по принятой методике, изучались срезы почек и др. органов толщиной 5-6 мкм, которые окрашивались гематоксилином и эозином, конго красным. Изучение срезов велось в проходящем свете при помощи микроскопа Микмед-1 под увеличением х80, х200, х400, х600.
Результаты. В условиях спонтанного диуреза на фоне подкожного введения нативной свиной плазмы шло увеличение диуреза через 1 месяц и его уменьшение через 2 месяца (рис. 1). Уменьшение диуреза было обусловлено снижением скорости клубочковой фильтрации (СКФ). В течение 2-го месяца спонтанный диурез восстанавливался до контрольных цифр, при этом канальцевая реабсорбция воды продолжала снижаться.
Диурез и СКФ
Я Фон Я 1 мес Э 2 мес
0.20 >
0.15
0.10
0.0&
0.01
V.M. ESKOV, E.A. MISHINA, V.S. TATARNIKOV, K.A. KHADARCEVA Summary
The new method of chaotic dynamic investigation was applied for investigation of hypoxia effect. It was proved that attractor’s parameters are more differ in synergism calculation that according classic probability theory.
Key words: hypoxia effect, synergism
Канальцевая реабсорбция
УДК 616-003. 821:616.61
ФУНКЦИОНАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МОДЕЛИ АМИЛОИДНОЙ НЕФРОПАТИИ
В.Б. БРИН, К.М. КОЗЫРЕВ, И.Н.ПУХОВА *
Обладая химической инертностью и иммунологической толерантностью, амилоид безудержно накапливается в органах и тканях [6], становясь морфологическим субстратом многих заболеваний человека и животных [2], проявляющихся атрофией и склерозом органов и развитием их функциональной недостаточности. В изучении первичного (системного) амилоидоза большое значение придается его экспериментальному моделированию. Из имеющихся способов моделирования амилоидоза большинство основывается на введении животным биологических или химических агентов раздельно и в различных их сочетаниях с целью запуска иммуно-патобиохимических механизмов образования амилоидных фибрилл [3,5]. Амилоидоз может быть получен также путем заражения животных различными возбудителями хронических инфекций, например, Mycobacterium butiricum [3]. Есть способ получения системного амилоидоза у хомяков с помощью заражения их кожным лейшманиозом [4]. Получена модель экспериментального генерализованного ами-лоидоза методом подкожного введения белым мышам нативного яичного альбумина [1].
Цель работы - создание модели экспериментального неф-ропатического типа генерализованного амилоидоза у золотистых сирийских хомяков способом подкожного введения нативной свиной плазмы с изучением органоспецифических функциональных и структурных характеристик нефропатии.
Материал и методы. Объектом исследования служили золотистые сирийские хомяки - самцы массой 90 - 110 г. У контрольных и опытных животных исследовали 6-часовой спонтанный диурез. Клубочковую фильтрацию определяли по клиренсу эндогенного креатинина, рассчитывали канальцевую рабсорбцию воды. Уровень натрия и калия в моче определяли методом пламенной фотометрии, содержание кальция - спектрофотометрически. Опытным животным через день в течение 60 дней вводили нативную свиную плазму по 0,05 мг/кг массы тела.Процессы мочеобразования и экскреция электролитов определялись по
Рис.1. Изменения объема спонтанного диуреза и основных процессов мочеобразования при формировании амилоидной нефропатии
Экскреция натрия под влиянием нативной свиной плазмы в условиях спонтанного диуреза резко снижена на протяжении всего опыта, особенно по истечении 2 месяца (рис.2). Экскреция калия и кальция под влиянием амилоидогена при спонтанном 6часовом диурезе повышалась на протяжении обоих месяцев.
Экскреция электролитов
25-|
а Фон 31 мес 3 2 мес
. 5Л пип пн
■а 5
Рис. 2. Изменения экскреции электролитов с мочой при формировании амилоидной нефропатии
Под влиянием введения нативной свиной плазмы отмечался прогрессивный рост протеинурии почти в 3 раза в течение 2 месяцев (рис. 3). Морфологически при экспериментальном неф-ропатическом типе генерализованного амилоидоза макроскопически (под лупой) почки увеличены в объеме, при снятии фиброзной капсулы - с красным крапом на поверхности. На разрезе граница между корковым и мозговым слоями была нечеткая, имелось явное полнокровие обоих слоев, чаще мозгового.
Микроскопически при окраске эозином и гематоксилином (рис.4а) отмечались дистрофия и очаговый некроз эпителия преимущественно проксимальных и в меньшей степени дистальных канальцев, разрыхление их базальной мембраны (признаки тубулопатии). Наблюдались полнокровие, очаговые кровоизлияния, ярко выраженное плазматическое пропитывание сосудов системы микроциркуляции (прекапилляров, капилляров, венул). Выявлялись отек, фибриноидное набухание и очаговый некроз базальных мембран, мальпигиевых клубочков и их капсул, с серозно-фибринозным экссудатом в просвете капсул.
1 мес
2 мес
Na
K
Ca
