CC BY
52
УДК 612.13:601.1+612.821.6
О.В. Филатова, И.В. Червова, В.Д. Киселев, И.Н. Томилова
Особенности эндотелий-зависимой потоковой
реактивности брюшной аорты у крыс
с различными типами поведения в открытом поле
Исследование взаимосвязи между типологией поведения животных и спецификой их вегетативных реакций имеет большое теоретическое и практическое значение, поскольку ведет к пониманию механизмов, лежащих в основе индивидуальной чувствительности и устойчивости к внешним воздействиям. Обнаружена зависимость показателей энергетического метаболизма мозга [1], устойчивости к действию острой гипоксии [2], устойчивости к стрессу [3], активности узловых окислительно-восстановительных ферментов [4] животных от типологических особенностей поведения. С начала 80-х гг. пристальное внимание ученых, работающих в области- сердечно-сосудистой физиологии, привлекает феномен эндотелий-зависимой регуляции диаметра артериальных сосудов в ответ на изменение скорости кровотока [5-8]. Изучение взаимосвязи между «потоковой» реактивностью артерий и индивидуальными особенностями поведения поможет понять вклад поведенческого фактора риска в развитие ишемической болезни сердца [9], гипертонической болезни, обли-терирующего тромбангиита [10, 11], других заболеваний сердечно-сосудистой системы. Вероятно, должна обнаруживаться взаимосвязь
показателей, характеризующих особенности функционирования сердечно-сосудистой системы с параметрами работы нервной системы, в частности с типом поведенческих реакций. В настоящей работе у животных с различным типом поведения в открытом поле проведено исследование реактивности артерий к изменению скорости потока, изучена взаимосвязь между этими параметрами.
Методика. В качестве оценки поведения крыс использовали методику определения двигательной активности путем регистрации и анализа поведенческих актов [12]. Исследования проводились на крысах линии «Вистар», выращенных в сообществе. До начала эксперимента в течение семи дней с животными проводился хендлинг для снижения стресса от взятия в руки. Опыты проводились в открытом поле диаметром 80 см и высотой бортов 30 см, поле расчерчивалось на квадраты, и вырезалось 16 углублений, имитирующих норки. В поведении крыс выделяли следующие акты и
позы: локомация — 0; обнюхивание — 1; вертикальная стойка — 2; груминг — 3; неподвижность - 4; движение на месте - 5; норковы:: рефлекс - 6; стойка на стенку — 7. Учитывался также показатель дефекации (число болюсов за 5 минут). В качестве обобщенной характеристики процесса поведения вычисляли значения двигательной активности:
» - - I Р ,1 Р ,1 Р * log ,/>* -
I J *
где Pi — вероятность появления i-ro поведенческого акта; Pij - вероятность появления i-го поведенческого состояния за j-м состоянием; Pijk — вероятность следования трех поведенческих актов друг за другом.
Тестирование в открытом поле проводилось в течение 7 дней, показатель двигательной активности в открытом поле рассчитывался как среднее за последние 4 дня.
Для изучения реактивности артерий к изменению скорости потока проведено 54 острых опыта на крысах, наркотизированных кетами-ном (30 мг/кг внутримышечно, премедикация аминазином). Животных помещали на препаровальный столик, отпрепаровывали участок брюшной аорты длиной 2 см, отходящие сосуды тщательно перевязывали, сосуд канюли-
ровали, сохраняя длину равной in vivo. Перфузия сосуда осуществлялась раствором Тироде с добавлением 3% желатина [3] и но-радреналина 0,8 мкг/мл. Перфузионный насос марки РР2-15 (Польша) забирает перфузион-ную жидкость, -нагнетает ее в исследуемую артерию, затем через мягкую пластиковую труб-куггидравлический дроесель возвращает ее в емкость с раствором. Емкость с раствором Тироде помещалась в термостат, температура регулировалась таким образом, чтобы стабилизировать ее в сосуде на уровне 37 °С. Стабилизация давления осуществлялась с помощью электродинамической системы по способу, предложенному В.М. Хаютиным [8]. Контроль давления осуществлялся с помощью ртутного манометра. Наружный диаметр средней части артерии измеряли наружным дифференциальным контактным датчиком емкостного типа. В основе работы датчика лежит емкостный преобразователь с изменяющимся перекрытием площади обкладок.
Высыханию артерии препятствовала сулер-фузия раствором Тироде. Скорость потока жидкости вариировали от 0,7 до 7 мл/мин.
В каждом опыте регистрировали ответ на изменение скорости потока жидкости. Для проверки наличия поток-индуцируемой релаксации артерий сосуд деэндотелизовывали в течение 60 секунд дистилированной водой. Регистрация результатов производилась на самопишущем приборе Н3031 и дополнительно на цифровом четырехразрядном вольтметре Щ1413. Достоверность различий средних величин устанавливали по t критерию Стьюдента.
Результаты исследования. Исследование закона распределения по уровню энтропии поведения крыс в открытом поле показало, что весь массив животных не подчиняется нормальному распределению, разделяется на четыре различающиеся группы (рис. 1) и имеет четыре моды. Эти группы различаются по уровню энтропии поведения. Результаты получены с помощью построения гистограммы распределения животных по уровню энтропии поведения всего массива животных (Microsoft Excel 7.0) при р^),05. Для дальнейшего описания выделенным,группам животных присвоены номера от I до IV по возрастанию среднего для группы уровня энтропии поведения, т.е. номер I получила группа с наименьшими значениями энтропии, номер IV — с наибольшими. По мнению И.Ю. Забродина [3] животные с высоким уровнем энтропии могут быть отнесены к типу с высокой силой и подвижностью возбудительного процесса; крысы с низким уровнем энтропии поведения могут быть отнесены к слабому инертному типу. Обращает на себя внимание, что наибольшее количество животных в данной выборке относится к группам с низкой энтропией поведения, это может быть интерпретировано, что большую часть группы составили крысы с упорядоченным поведением [13].
На рисунке 2 показана типичная реакция брюшной аорты крысы на десятикратное увеличение скорости потока. Повышение скорости потока вызывает увеличение диаметра артерии. Сопоставление средних значений сосудистой реактивности по группам не позволяет обнаружить какие-либо существенные закономерности (рис. 3). Наблюдается лишь слабая тенденция к увеличению потоковой реактивности в IV группе (28,5±1,31) по сравнению с I (26,42±3,17), II (27,37±3,96) и III (27,24±1.84) группами. Однако для этих данных характерно ненормальное распределение для II (As=l,42, Ех=1,27), III (As=l,82, Ех=3,4),
20
15
* 10
С
§ 5-Ь
0
19379
Еще
38712 58046
Энтропия поведения
Рис. 1. Распределение крыс по уровню энтропии поведения. По оси абсцисс - энтропия поведения, по оси ординат — число животных
Q, мл/мин
7 -|
Рис. 2. Зависимость диаметра брюшной аорты крыс от объемной скорости потока
| 20
1 15
ч
6 ю
О
S* 5 = о
Группы
Рис. 3. Средние значения сосудистой реактивности ,, ■ . по группам ■
IV (А5=—0,84, Ех=1,9) групп. Более перспективным в анализе подобного рода данных может быть исследование линейных и нелинейных парных корреляций между параметрами сосудистой реактивности и поведенческими показателями. Крос-корреляционному анализу были подвергнуты данные об энтропии поведения и потоковой реактивности (сШ%). Вычислялись линейные коэффициенты корреляции г„> корреляционные отношения Ьху, Ь х, коэффициенты детерминации г2, Ь2. *У УХ Выявлена положительная связь между показателями сШ% и «энтропии поведения» крыс (г=0,32) (р^0,05). Расчет корреляционных отношений выявляет, что показатель <Ю% зависит от показателя энтропии на 25% (Ь=0,5) (р<0,05), показатель энтропии зависит от показателя сШ% на 9,6% №=0,31) (р=0,05). Полученные значения корреляционных отношений выше значений коэффициента корреляции. Это свидетельствует о том, что между изучаемыми показателями существуют нелинейные
отношения, и не позволяет оценивать полученные результаты по критерию Стьюдента. Обнаруженные нами различия в реактивности к потоку брюшной аорты крыс с различными типами поведения согласуются с литературными данными, касающимися реактивности других систем у животных с разным типом ВНД. Действительно, при исследовании различных вегетативных показателей обнаружена их положительная связь с типом нервной системы. Показано существование корреляции между типологическими особенностями поведения животных и их устойчивостью к дефициту кислорода. Среди животных с активным типом поведения преобладают высокорезистентные к гипоксии, среди животных с пассивным типом - низкорезистентные [2]. Выявлено, что активность многих ферментов в коре головного мозга, печени и почках выше у кроликов с сильным типом нерной системы, чем
у животных со слабым типом нервной системы [1]. Различаются животные с разным типом нервной системы по устойчивости к стрессу: наибольшей устойчивостью обладают крысы с сильной, уравновешенной подвижной нервной
системой, наименьшей - возбудимые слабые
неуравновешенные животные [3]. Довольно-таки сложно проследить всю цепочку связей в организме - каким образом поведение животных влияет на реактивность кровеносных сосудов, либо наоборот — каким образом реактивность сосудов влияет на поведение. Однако же наука накопила факты, свидетельствующие о существовании тесной связи между нервной конституцией и общей конституцией живого организма [14]. Совершенно очевидно, что в организме должен существовать какой-то третий фактор (или факторы), влияющий’как на поведение, так и реактивность отдельных органов, в том числе и артериальных сосудов.
Ранее нами показано в исследовании регионарных особенностей потоковой реактивности, что большая реактивность артерий, относящихся к различным регионам, обеспечивается высоким базальным тонусом [12]. Исходя из этого
представляет интерес изучение взаимосвязь между показателем потоковой реактивности и показателем начального диаметра артерий ф0), который артерия имеет при «нулевой» скорости потока.
Связь, выявляемая между показателями еШ% и Б0, носит отрицательный характер (г=— 0,207). Расчет корреляционных отношений выявил зависимость показателя сГО% от показателя на 98% (11=0,99) (рй),01). Показатель Б0 в свою очередь зависит от показателя на ' 21% (Ь=0,46) (р50,05). Общим звеном, связывающим показатели сШ%, и энтропию может оказаться Ш, от которого показатель сЮ% зависит на 98%. Вполне вероятно, что начальный диаметр (а вернее исходный тонус) артерий может определять их потоковую реактивность, который в свою очередь зависит от энтропии поведения.
Коэффициент корреляции между показателями О0 и энтропии составляет 0,35 (рй0,05). Расчет корреляционных отношений показал, что показатель О0 зависит от показателя энтропии на 92% (1-1=0,962) (р<0,01), показатель энтропии зависит от показателя Б, на 18,23%
(Ь=0,427) (р<0,05).
Другим фактором(и), связывающим реактивность артерий и поведение крыс, могут оказаться эмоциональные реакции, возникающие в живом организме и сопровождающиеся характерной динамикой вегетативных функций. Эмоциональное возбуждение, развивающееся в эмоциогенных зонах мозга, распространяется в восходящем и нисходящем направлениях, оказывая влияние на состояние внутренних органов: деятельность сердца, тонус сосудов, дыхание, потоотделение, активность пищеварительных органов, работу почек [3]. При этом, как показывают наблюдения, нарушения вегетативных функций развиваются не у каждого животного и человека при эмоциональном стрессе [3]. Рядом исследователей были обнаружены индивидуальные различия устойчивости сердечно-сосудистых функций у крыс при иммобилизационном стрессе и установле-
Звачения коэффициентов корреляции, корреляционных отношений в группе экспериментальных животных
Исследуемые показатели Коэффициент корреляции Гху Коэффициент детерминации Г.2 Коэффициент корреляционного отношения Ьцу Коэффициент детерминации ь*2 Коэффициент корреляционного отношения Ьух Коэффициент детерминации Ьук1
Эктролн* поведения -<Ю% 0,32 0,1024 0,31 0,096 0.5 0,25
ГЮК-Оо -0,207 0,042849 0,99 0,98 0,46 0,21
Энтропия поведении - [>0 0,35 0,1225 0,427 0,1823 0,962 0,92
но, что устойчивость одних вегетативных параметров может сочетаться с нарушением деятельность других органов и систем [3]. Было обнаружено, что подопытные животные разделялись на ряд типов по характеру динамики сердечно-сосудистых реакций. Среди них выделялась группа устойчивых к эмоциональному стрессу животных со стабильной динамикой артериального давления, частоты сердечных сокращении и дыхания, группа адаптирующихся крыс, у которых наблюдались ги-пер- или гипотензивные реакции артериального давления, и группа предрасположенных к сердечно-сосудистым нарушениям животных, которые погибали в различные сроки иммобилизации с характерной динамикой вегетативных показателей [3]. Изучение взаимосвязи между «потоковой» реактивнос-
тью артерий и индивидуальными особенностями поведения поможет понять вклад поведенческого фактора риска в развитие ишемической болезни сердца [9], гипертонической болезни, облитерирующего тромбангиита [10, 11], других заболеваний сердечно-сосудистой системы.
Таким образом, исследование сосудистой реактивности к изменению скорости потока выявило положительную связь между энтропией поведения животных и величиной «потоковой» реакций. Завершающим звеном в цепи энтропия поведения - сосудистая реактивность является значение начального диаметра артерий. Фактором^ на 98 % определяющим потоковую реактивность, является базальный тонус артерий. И только 2% в данный вид реактивности вносят иные факторы.
Литература
1. Саркисова К.Ю., Ноздрачева Л.В., Буликов М.А. Взаимосвязь между индивидуальными особенностями поведения и показателями энергетического метаболизма мозга у крыс // Журнал высшей нервной деятельности. 1991. Т. 41 №5.
2. Ливанова Л. М., Айрапетянц М. Г., Германова Э. Л., Лукьянова Л. Д. Долгосрочное влияние однократной гипоксии на поведение крыс с разными типологическими особенностями // Журнал высшей нервной деятельности. 1993'. Т. 43. №1.
3. Скоцеляс Ю. Г., Юматова Е. А. Корреляционные отношения между вегетативными параметрами при экспериментальном эмоциональном стрессе // Журнал высшей нервной деятельности. 1983. Т. 33. №1.
4. Краковский М.Э. Активность узловых окислительно-восстановительных ферментов у кролике» с разными типологическими особенностями
// Журнал высшей нервной деятельности. 1987. Т. 37. .N>3.
5. Смиешко В., Хаютин В.М., Герова М., Геро Я , Рогоза А.Н. Чувствительность малой артерии мышечного типа к скорости кровотока: реакции самоприспособления просвета артерии // Физиологический журнал СССР. 1979. Т. 65. №2.
6. Мелькумянц А.М. , Веселова Е.С., Хаютин В.М. Реакция бедренных артерий кошек на увеличение скорости кровотока // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1981. Л'«8.
7. Мелькумянц А.М., Хаютин В.М., Веселова
Е.С. Регуляция диаметра бедренной артерии при изменении скорости течения перфузионных растворов // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1982. №6.
8. Хаютин В.М. Регуляция просвета артерий, определяемая чувствительностью эндотелия к скорости течения и вязкости крови // Вестник АМН СССР. 1987. №6.
9. Положение? С. Д., Руднев Д. А, Поведенческий фактор риска ишемической болезни сердца. Л., 1990.
10. Зар1ап-11асгкош5ка В., КисМуп К., Всякое? Л. Психологические особенности пациентов с болезнью Бюргера// Флеболимфология. 1999. №5.
11. Михеева О. О., Киселев В. Д., Хорев Н. Г. Психобиологические особенности больных облитерирую-щим тромбаншитом // Известия АГУ. 2000. №3.
12. Филатова О. В., Киселев В.Д., Требухов А.В., Козлова Л.Г. Регионарные различия в зависимых от эндотелия сосудистых реакциях на повышение скорости потока // Российский физиологический журнал им. М.И. Сеченова. 1999. Т. 85. №12.
13. Забродин И. Ю., Петров Ё. С., Лазаренко И. С. Индивидуально-типологические особенности поведения крыс в условиях открытого поля // Журнал высшей нервной деятельности. 1989, Т. 39. №1.
14. Купалов П.С. Учение о типах высшей нервной деятельности животных // Журнал высшей нервной деятельности. 1954. Т. 4. №1.
