CC BY
13
Ковальчук Г.Я., канд. бюл.наук,доцент,доктор бюл. наук ¡вапвка А.С., наук. професор ©
Дрогобицький державный педагог1чний утверситет ¡мет 1вана Франка
М'ЯЗЕВА ПРАЦЕЗДАТШСТЬ I СТШЮСТЬ ДО ГШОКСП ЯК ФАКТОРИ, ЩО КОНДИЦЮНУЮТЬ ПОСТСТРЕСОВИЙ СТАН НЕЙРО-ЕНДОКРИННО1 СИСТЕМИ ТА СЛИЗОВО1 ШЛУНКУ ЩУР1В
В експеримент1 на щурах показано, що характер i виразтсть змт нейро-ендокринног регуляцп та пошкоджень слизовог шлунку, спричинених гострим обмежувально-холодовим стресом, зумовлюються достресовим станом м'язевог працездатностi i ^m^^i до гтоксп, масою тыа, а також статтю.
Ключовi слова: м'язева працездаттсть, сттюсть до гтоксп, стрес, нейро-ендокринна система, слизова шлунку.
Вступ. Загальновщомо про широку шдивщуальну Bapia6inbHicTb реакцш оргашзму людини i тварин на один i той же надзвичайний подразник - стресор [1-3]. Тому залишаеться актуальним пошук чинниюв, котрi зумовлюють шдивщуальну стресорну реакцш, що дае можливкть прогнозувати останню [3,4]. Одними iз предикторiв можуть слугувати такi штегральш характеристики органiзму як м'язева працездатшсть, стiйкiсть до гшокси, а також маса тша i стать як маркери метаболiчного i гормонального статуЫв.
Дослiдницькi прийоми. Експеримент поставлено на 48 щурах обох статей лши Wistar масою 180-260 г. На першому етапi всi щурi були протестовав на стiйкiсть до гшоксично! гшокси за методом В.Я. Березовського [2], а через тиждень - на м'язеву витривалють в плавальнш пробi до знемоги з 5%-ним тягарем [5]. На другому етат, проведеному пiсля тижнево! паузи, щурi спочатку пiддавались гострому обмежувально-холодовому стресу [4], а через добу у них реестрували показники нейро-ендокринно! регуляци та пошкодження слизово! шлунку, згщно з алгоритмом трускавецько! науково! школи [4].
Цифровий матерiал оброблено методами кластерного [6], варiацiйного i каношкального аналiзiв з використанням пакету програм Statistica.
Результати та 'ix обговорення. Передовсiм, виявлено широку варiабiльнiсть тривалостi плавання до знемоги як критерш фiзичноl працездатностi, i часу появи другого агонального вдиху в умовах розрщженого повiтря як критерiю стшкост до гшоксично1 гшокси (рис. 1).
© Ковальчук Г.Я., 1ваавка А.С., 2009
96
Рис.
сек
320 -300 280 -260 -240 -220 200 180 160 140 120 -100 80 60
1 2D^iarpaMa розмювання показниюв фiзичноi працездатност (вкь Х) i СтШКССП ДО ППОКСЙ (BiCb Y)
*
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
I I 204.664
I I 214.198
I I 223.732
I I 233.265
I I 242.799
I I 252.332
I I 261.866
I I 271.399
I I 280.933
I I 290.466 above
Рис. 2. 3D д!аграма розиювання показннкчв фтнчноУ працездатносл (eicb Х), стшкосп до гшокСУ (вкь Y) i масн тiла (Bicb Z)
З врахуваням варiабiльностi маси тiла локалiзацiя особин генерально! вибiрки у 3-вимiрному npocTopi набувае наступного вигляду (рис. 2).
З метою створення груп, члени котрих мммально вiдрiзняються мiж собою та максимально - вщ члеiв iнших груп, проведено процедуру кластерного аналiзу. При цьому спочатку методом single linkage визначено оптимальну
97
кшьккть KnacTepiB - 4 (рис. 3), а поим методом k-mean clustering щ кластери було сформовано.
Tree Diagram for 48 Cases Single Linkage Euclidean distances
60
50 40
Л 30
(Л b <u
¡S 20
10 0
Рис. 3. Деревовидна д1аграма розподiлу 48 тварин
Виявлено (табл. 1), що у першому кластерi кiлькiсно переважають самщ, у четвертому - самки, а у другому i третьому кластерах кшькють особин обох статей практично одинакова. Позаяк самцi, як правило, важчi вiд самок, середня маса тша то вища, що нижчий секс-шдекс (вища доля в кластерi самцiв). Фiзична працездатнiсть у вЫх кластерах практично одинакова, натомiсть за резистентшстю до гшокси кластери суттево вiдрiзняeться: третiй кластер складаеться iз високостiйких, другий - iз низькостшких особин обох статей, перший - iз низькостiйких самцiв, а четвертий - iз середньостiйких до гшоксп самок.
Таблиця 1.
Початков1 (достресовГ) характернстнчт ознаки щур1в рйних кластер1в
Показник (ознака) Параметр Переачно Кластер (n)
I (13) II (16) III (9) IV (10)
Секс-1ндекс X±m 1,50±0,17 1,23±0,12 1,63±0,12 1,44±0,17 1,80±0,13
Маса тша, г X±m 220±7 249±5 196±4 233±11 225±7
Плавальний тест, хв X±m Id d 18,8±1,7 1 0 20,7±4,2 1,10 +0,15 17,2±1,9 0,91 -0,13 17,3±3,0 0,92 -0,12 19,7±4,3 1,05 +0,07
Ппоксичний тест, с X±m Id d 132±9 1 0 85±5 0,64 -0,69 89±3 0,67 -0,63 248±7 1,88 +1,70 153±7 1,16 +0,30
Внаслiдок стресу у щурiв Ш кластера суттево тдвищуеться симпатичний i реципрокно знижуеться вагальний тонуси в поеднанш i3 симпатотонiчним зсувом гуморального каналу холшерiчно-адренергiчноl регуляци, що дае
СОООЮ^^СО!^^-OOOCDCNCOCDCOOO^"^-^ОООСОЮЮОСОЮО^-CNCOOOCN^"^-СОЮОО^ООСЧ^^ТЧ!^^-■^■СО |-tf(4(4(4CO |СО СО Tt СО СО з-1- Tt СО з- Tt 4- (N (N |-=f | | ГО |
98
суттеве тдвищення шдексу напруження. Аналопчш за скеровашстю, але менш вираженi змiни констатовано у щурiв II кластера. Натомiсть у щурiв IV кластера значуще знижуеться лише вагальний тонус, а в I кластерi значущих змiн кардюштервалограми не виявлено (табл. 2).
Таблиця 2.
Постстресовi показники вегетативного гомеостазу щурiв рйних кластерiв
Показник Пара- Норма Кластер (п)
метр (10) I (13) II (16) III (9) IV (10)
Симпатичний Х±т 58,3±8,4 56,6±6,7 67,2±5,0 73,5±6,2 60,6±7,0
тонус (АМо), % ы±т 1 0,97±0,11 1,15±0,08 1,26±0,11 1,04±0,12
d±m 0 -0,07±0,25 +0,33±0,18 +0,57±0,23 +0,09±0,26
Вагальний тонус Х±т 42±14 42±10 27±5 16±3 30±5
(ДХ), мс Ы±т 1 1,00±0,25 0,64±0,13 0,37±0,07 0,70±0,12
d±m 0 0,00±0,24 -0,35±0,12 -0,61±0,07 -0,30±0,12
Гуморальний Х±т 170±9 177±11 153±5 155±9 174±9
канал (Мо), мс ы±т 1 1,04±0,06 0,90±0,03 0,91±0,05 1,02±0,05
d±m 0 +0,24±0,37 -0,60±0,18 -0,52±0,31 +0,11±0,30
¡ндекс Х±т 2,01±0,34 1,88±0,22 2,32±0,20 2,67±0,25 2,02±0,24
напруження ы±т 1 0,94±0,11 1,15±0,10 1,33±0,13 1,00±0,12
вегетативно!' d±m 0 -0,12±0,20 +0,29±0,19 +0,61±0,23 +0,01±0,22
регуляцп, од.
З-помiж показниюв ендокринного статусу (табл. 3) в IV i III кластерах стрес-реакцiя асоцiюеться iз збiльшенням абсолютно! (але не вщносно!) маси наднирниюв та мшералокортико!дно! активностi i тенденщею до пiдвищення рiвня кортикостерону в поеднаш iз гiпотироксинемiею чи тенденщею до не!, тодi як рiвень трийодтиронiну змiнюеться непевно. Значущi реципрокш змiни паратириново! i кальцитоншово! активностей мають мiсце лише у IV кластера
В II кластерi зростае лише вщносна маса наднирникiв, що поеднуться iз значущим пiдвищенням !х мшералокортико!дно! активностi i тенденцiею до гшеркортикостеронеми, гiпотироксинемiею з реципрокним тдвищенням рiвня трийодтиронiну за вiдсутностi змш паратириново! i кальцитонiново! активностей. У щурiв I кластера, на вщмшу вiд попереднiх, iндекс маси наднирниюв значуще знижуеться, а !х мшералокортико!дна активнiсть проявляе тенденцiю до зниження, натомкть рiвень кортикостерну значуще перевищуе статеву норму, а iншi параметри закономiрно не змiнюються.
Скринiнг кореляцшних зв'язкiв мiж чотирма достресовими показниками-предикторами, з одного боку, та постстресовими показниками нейро-ендокринно! регуляцi! - з шшого боку, виявив значущу (|г|>0,26) корелящю резистентностi до гiпоксi! лише iз вагальним тонусом (г=-0,30), iндексом напруження (г=0,29) та, на межi значущоси, з симпатичним тонусом (г=0,25). Тривалкть плавання значуще корелюе з шдексом маси наднирникiв (г=-0,30), кортикостеронемiею (г=-0,30) i вагальним тонусом (г=0,27).
99
Таблиця 3.
nocTCTpecoBi показники ендокринного статусу щурiв рйних кластерiв
Показник Пара- Норма Кластер (п)
метр (10) I (13) II (16) III (9) IV (10)
Маса Х±т 55±4 56±4 59±4 62±3 64±4
наднирниюв, Id±m 1 1,02±0,07 1,07±0,06 1,13±0,05 1,16±0,07
мг d±m 0 +0,07±0,27 +0,28±0,25 +0,51±0,21 +0,59±0,28
1ндекс маси Х±т 27±3 23±2 30±2 28±2 29±2
наднирниюв, Ы±т 1 0,84±0,07 1,12±0,08 1,01±0,09 1,05±0,08
мг/100 г маси тша d±m 0 -0,55±0,22 +0,41±0,26 +0,04±0,30 +0,17±0,26
Кортикостерон, Х±т 606±107 680±167 774±98 623±96 862±133
нМ/л Id±m 1 1,43±0,16 1,17±0,10 1,15±0,13 1,16±0,14
d±m 0 +0,77±0,29 +0,30±0,18 +0,26±0,23 +0,29±0,25
Мшералокортико! дна актившсть Х±т Id±m 33,3±2,0 1 31,4±1,4 0,94±0,04 38,7±2,4 1,16±0,07 37,3±4,5 1,12±0,13 40,6±2,8 1,22±0,08
(Na/K) d±m 0 -0,29±0,22 +0,83±0,38 +0,62±0,69 +1,12±0,42
Паратиринова Х±т 1,58±0,08 1,54±0,06 1,63±0,06 1,52±0,09 1,71±0,05
актившсть Id±m 1 0,97±0,04 1,03±0,04 0,96±0,05 1,08±0,03
(Са/Р) d±m 0 -0,19±0,24 +0,18±0,24 -0,26±0,36 +0,51±0,20
Кальцитоншова Х±т 0,52±0,03 0,53±0,02 0,50±0,02 0,54±0,03 0,47±0,02
актившсть Id±m 1 1,01±0,04 0,96±0,04 1,03±0,06 0,90±0,03
(1/СаФ) d±m 0 +0,07±0,21 -0,18±0,23 +0,15±0,30 -0,49±0,15
Тироксин, Х±т 67,5±6,7 73,7±7,4 56,6±2,4 57,1±2,8 61,2±6,2
нМ/л Ы±т 1 1,09±0,11 0,84±0,04 0,85±0,04 0,91±0,09
d±m 0 +0,29±0,34 -0,51±0,11 -0,49±0,13 -0,30±0,29
Трийодтиронш, Х±т 2,59±0,12 2,36±0,22 2,84±0,09 2,85±0,25 2,58±0,20
нМ/л Id±m 1 0,91±0,09 1,10±0,03 1,10±0,10 0,99±0,08
d±m 0 -0,59±0,56 +0,64±0,23 +0,66±0,65 -0,03±0,50
Значно бiльше значущих зв'язкiв виявлено для маси тiла, котра шверсно корелюе з iндесом маси наднирниюв (г=-0,64), 1х мшералокортикощною актившстю (г=-0,37), кортикостеронемiею (г=-0,28), паратириновою актившстю (г=-0,34) i рiвнем трийодтиронiну (г=-0,29) та прямо - iз тироксинемiею (г=0,26) i кальцитонiновою активнiстю (г=0,26). Секс-iндекс, сформований на основi надання самцям одиницi, а самкам - двшки, виявився тiсно пов'язаним як iз абсолютною (г=0,86), так i вiдносною (г=0,78) масою наднирникiв, 1х мшералокортикощною активнiстю (г=0,61) та секретованим ними кортикостероном (г=0,66), а також, реципрокним чином, iз паратириновою (г=0,74) i кальцитонiновою (г=-0,71) активностями. У пiдсумку, канонiкальний зв'язок мiж факторними (достресовими) i результативним (постстресовими) ознаками, вiзуалiзований на рис. 4, виявився дуже тюним: R=0,948; R2=0,898; х2(44)=127; р<10-4.
100
Отже, стать i маса тша як штергальш маркери ендокринного i метаболiчного статуЫв, а також резистеннтшсть до гшоксп i м'язева працездатнiсть у сво!й сукупност зумовлюють виразнiсть постстресових змiн нейро-ендокринного статусу на 89,8%.
-0.5
-1.5
-2.5 -2.0
0 0
0 0 и 0 0 Ь 0 00 0 0 0°0 0 0 0
0 0 0
0 0 °0 0 0 0 „ о <Ро 0 0 0
0
-1.5 -1.0 -0.5
1.5 2.0
Рис. 4. Каношкальна корелящя мпж достресовим станом кондицiонуючих фактор1в (вкь Х) 1 постстресовим станом нейро-ендокринноУ системи (вкь Y)
Спричинеш гострим стресом пошкодження слизово! шлунку теж виявились вiдмiнними у щурiв рiзних кластерiв (табл. 4).
Таблиця 4.
Показник Параметр Кластер (п)
I (13) II (16) III (9) IV (10)
Часпстъ ерозування Х±т 54±14 87±8 44±17 90±10
Часпстъ ульцерацп Х±т 31±13 75±11 33±16 90±10
Кшьшсть виразок на тварину Х±т 0,8±0,4 1,6±0,4 0,5±0,3 2,9±0,8
Загальна довжина виразок, мм Х±т 2,1±0,9 3,0±0,7 0,6±0,3 5,7±1,2
!ндекс пошкоджень слизово! шлунку Х±т 0,19±0,07 0,33±0,05 0,11±0,05 0,45±0,07
1.5
0.5
0.5
1.0
Найвразлившими виявилися особини IV кластера, дещо менш пiдлеглими ерозивно-виразковим пошкодження - II, натомкть в I ^ особливо, в III кластерах стресорнi пошкодження мiнiмальнi.
!ндекс пошкоджень слизово! шлунку за шкалою Поповича [4] зумовлюеться констелляцieю згаданих чотирьох предикторiв на 20,1% (рис. 5).
101
1.4 0.8 0.2 ! -0 4
ш
-1.0 -1.6 -2.2
-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Right set
Рис. 5. Каношкальна корелящя мпж достресовим станом кондицшнуючих фактор1в (вкь Х) i шдексом постстресових пошкоджень слизовоУ шлунку (вiсь Y)
Канонiкальна корелящя описуеться рiвнянням: 1СПСШ = Секс-шдекс - 0,307*стшккть до rinoKcii' (с) - 0,0056*маса (г) + 0,32*тривалкть плавання (хв)
R=0,448; R2=0,201; х2(4)=9,88; р=0,043; Л Prime = 0,80.
PiBMHra множинно! регреси: 1СПСШ=-0,039+0,217*Секс-шдекс-5*10-4*стшккть до гшокси-2» 10-
5*маса+0,003*тривалкть плавання R=0,448; R2=0,201; F(4,4)=2,7; Std. Error=0,23.
Висновки.
Широка варiабiльнiсть спричинених гострим обмежувально-холодовим стресом змiн нейро-ендокринного статусу та пошкоджень слизово! шлунку щурiв закономiрно кондицiонуеться, головним чином, статтю i масою тiла та, меншою мiрою, варiабiльнiстю шдивщуально! стiйкостi до гшоксично! гшоксп i м'язево! працездатностi, i пiддаеться задовiльному прогнозуванню.
Лiтература
1. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. - М.: Наука, 1984.- 221 с.
2. Березовський В. Я. Риси шдивщуальност в реакци на гшоксш // Фiзiол. журн. - 1975. -21, № 3.- С. 371-376.
102
0 0 00 о
ООО о о
000)0 ООО
3. Маркова О.О., Попович 1.Л., Церковнюк А.В, Бариляк Л.Г. Адреналшова мiокардiодистрофiя i реактившсть оргашзму.- К.: Комп'ютерпрес, 1997.- 126 с.
4. Попович 1.Л. Бюактивна вода Нафтуся, в цiлому до женьшеню, обмежуе, зводить нашвець, вивертае навиворiть нейро-гормональнi, метаболiчнi та iMyHHi патогеннi прояви i посилюе - саногеннi прояви гострого стресу у щурiв, не впливаючи суттево на показники, непiдлеглi стресорнiй дп // Медична гiдрологiя та реабiлiтацiя. - 2007.- 5, №4.- С. 7-29.
5. Матишин Г.Й., Гучко Б.Я., Бшас В.Р., Ковальчук Г.Я., 1ваЫвка А.С. Дослiдження адаптогенних властивостей полiфенольного препарату мЕномеланiнм // Медична гщролопя та реабiлiтацiя. - 2008.- 6, №3.- С. 69-73.
6. Aldenderfer M.S., Blashfield R.K. Cluster analysis (Second printing, 1985) // Факторный, дискриминантный и кластерный анализ: Пер. с англ./ Под ред. И.С. Енюкова. - М.: Финансы и статистика, 1989.- С. 139-214.
Summary Koval'chuk G.Ya., Ivassivka A.S.
The physical working capacity and resistance to hypoxia as the factors, conditionizing poststressory changes of neuro-endocrine system and mucous stomach in rats.
In experiment on rats is shown, that character and expressiveness of changes neuro-endocrine regulation and damages of mucous stomach caused by acute restraint cold stress, are predetermined by initial condition of physical working capacity and resistance to hypoxia, weight of body, and also sex.
Key words: physical working capacity, resistance to hypoxia, stress, neuroendocrine system, mucous stomach.
Стаття надшшла до редакцИ 25.09.2009
103
