CC BY
40
© Хара М. Р., *Шкумбатюк Е. В.
УДК 612. 181. 5-06:616. 12-099:577. 175. 522]-055-092. 9 Хара М. Р., *Шкумбатюк Е. В.
ПОЛОВЫЕ ОТЛИЧИЯ РЕАКЦИИ МИОКАРДИАЛЬНЫХ ХОЛИНОРЕЦЕПТОРОВ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ СЕРДЦА АДРЕНАЛИНОМ НА ФОНЕ МЕЛАТОНИНА
Тернопольский национальный педагогический университет им. В. Гнатюка (г. Тернополь) *ГВУЗ «Тернопольский государственный медицинский университет им. И. Я. Горбачевского МЗ Украины» (г. Тернополь)
Данная работа является фрагментом комплексной научно-исследовательской работы учебно-научного института моделирования и анализа патологических процессов Государственного высшего учебного заведения «Тернопольский государственный медицинский университет имени И. Я. Горбачевского МЗ Украины» «Медицинские закономерности и информационные модели течения патологических процессов при различных функциональных условиях и их коррекция», № гос. регистрации 011011001937.
Вступление. Поиски эффективных препаратов для коррекции течения некротического процесса в миокарде и профилактики тяжелых осложнений способствовало более активному изучению эффектов мелатонин - гормона шишковидной железы. Его антистрессорные, антиишемические/антигипокси-ческие, антиоксидантные свойства хорошо изучены [2, 8]. Постоянно увеличивается число доказательств положительного влияния мелатонина на течение сердечно-сосудистых заболеваний [9]. Это было результатом успешного его использования при лечении десинхроноза и способствовало более активному изучению и других положительных эффектов, накоплению знаний относительно возможности применения гормона с целью коррекции развития сосудистых нарушений не только в головном мозге, но и в сердце.
Присутствие гендерной составляющей в показателях заболеваемости на сердечно-сосудистую патологию, которая по данным ВОЗ [7, 10] является доминирующей, свидетельствует об актуальности научных исследований направленных на установление причин такого отличия, что невозможно без раскрытия более глубоких механизмов взаимодействия патогенного влияния негативных факторов и ответа организма, с учетом пола. В контексте сказанного интерес представляют исследования связанные с установлением способности мелато-нина влиять на активность стресс-лимитирующих систем, активность которых определяют степень повреждения сердца. К таким системам относится хо-линергическая. В предыдущих работах показано, что превалирование у животных женского пола холинер-гических механизмов в комплексе приспособления сердца к развитию гормонального дисбаланса способствует лучшему выживанию, меньшему структурному повреждению миокарда желудочков [3, 5, 6]. Способность мелатонина влиять на эти механизмы
тоже активно изучается [2, 9]. Но на сегодняшний день отсутствуют данные о тендерном аспекте этой проблемы.
Цель исследования - изучить половые отличия влияния мелатонина на чувствительность миокардиальных холинорецепторов при воспроизведении некротического процесса в сердце.
Объект и методы исследования. Исследования провели на половозрелых лабораторных крысах обоего пола, у которых моделировали адреналиновый некроз миокарда (АНМ) (адреналин 1 мг/кг). Мелато-нин (Мел) в дозе 5 мг/кг вводили в организм крыс за 1 час до моделирования патологии. Чувствительность холинорецепторов синусного узла оценивали по показателю интенсивности брадикардии (ИБах), которой отвечало сердце крыс на введение ацетилхо-лина (АХ) в яремную вену (50 мкг/кг) в [4]. Значение ИБах определяли по формуле ИБах = R-Rmax/R-Ро, где R-Rо - среднее значение длительности карди-оинтервалов на ЭКГ до введения АХ, R-Rmax - максимальное значение длительности кардиоинтервала после введения АХ. Исследовали также чувствительность сердца к электрической стимуляции периферического отрезка правого блуждающего нерва (БН) на протяжении 60 с (электрические импульсы длительностью 1 мс, частота 50 Гц, амплитуда 5 В) [4]. Интенсивность негативного хронотропного эффекта оценивали по показателю интенсивности бради-кардии (ИБбн.), который определяли по формуле ИБбн = R-Rмакс. ^^о, где R-Rо - среднее значение длительности кардиоинтервалов на ЭКГ до стимуляции БН, R-Rмакс. - максимальное значение длительности кардиоинтервала, который регистрировали во время стимуляции БН.
Результаты исследований и их обсуждение. Анализ значения ИБах, которое отображает чувствительность постсинаптических холинорецепторов, показал, что развитие АПМ у животных 1-й группы сопровождалось зависимой от пола динамикой показателя. У самцов достоверные изменения возникали лишь через 3-е суток от начала развития некротического процесса (табл. 1). Анализируемый показатель уменьшался на 80 %. К 7 суткам эксперимента дефицит показателя несколько уменьшался и составил 37 %. В отличие от самцов изменения ИБах у самок были волнообразными. Через 1 час после введения адреналина данный показатель уменьшился, к
Таблица 1
Реакция сердца на внутривенное введение ацетилхолина при развитии некротического процесса на фоне мелатонина
(М ± т, п = 6)
Показатель Контроль АПМ 1 час АПМ 24 часа АПМ 3 суток АПМ 7 суток
Без коррекции (1-я группа)
ИБах, абс. ч. в 3,84 ± 0,16 3,99 ± 0,07# 3,91 ± 0,07# 2,13 ± 0,06*# 2,80 ± 0,31*#
? 4,03 ± 0,13 3,40 ± 0,06*# 4,32 ± 0,11# 1,22 ± 0,03*# 2,32 ± 0,05*#
Коррекция мелатонином (2-я группа)
ИБах, абс. ч. в 3,47 ± 0,04# 2,66 ± 0,03*#л 2,78 ± 0,06*л 5,93 ± 0,10*#л 3,05 ± 0,10*#
? 2,02 ± 0,03#л 2,37 ± 0,06*#л 3,11 ± 0,12*л 2,29 ± 0,07*#л 2,22 ± 0,10#
Примечание: * - достоверное (р < 0,05) отличие относительно контроля; # - между самцами и самками; " - между животными 1-й и 2-й группы.
Таблица 2
Частота сердечных сокращений при развитии некротического процесса на фоне мелатонина (М ± т, п = 6)
Контроль АПМ АПМ АПМ АПМ
1 час 24 часа 3 суток 7 суток
Без коррекции (1-я группа)
в 471 ± 5# 534 ± 7*# 501±3*# 537 ± 7*# 336 ± 4*#
? 452 ± 4# 490±6*# 484 ± 4*# 444 ± 2# 455±6#
Коррекция мелатонином (2-я группа)
в 410 ± 4#л 489 ± 5*#л 413 ± 3#л 293 ± 2*#л 486 ± 4*#л
? 378 ± 4#л 445 ± 9*#л 481±7*# 484 ± 3*#л 428 ± 3*#л
Примечание: * - достоверное (р < 0,05) отличие относительно контроля; # - между самцами и самками; " - между животными 1-й и 2-й группы.
Таблица 3
Реакция сердца на электрическую стимуляцию блуждающего нерва при развитии некротического процесса на фоне мелатонина (М ± т, п = 6)
Показатель Контроль АПМ 1 час АПМ 24 часа АПМ 3 суток АПМ 7 суток
Без коррекции (1-я группа)
ИБбн, абс. ч. в 7,15 ± 0,19# 7,37 ± 0,09# 7,56 ± 0,16 28,01 ± 0,78* 13,94 ± 0,59*
? 8,02 ± 0,15# 8,52 ± 0,12# 6,66 ± 0,13*# 3,73 ± 0,09*# 6,11 ± 0,15*#
Коррекция мелатонином (2-я группа)
ИБбн, абс. ч. в 17,80 ± 0,91#л 2,05 ± 0,33*#л 4,39 ± 0,12*#л 5,15 ± 0,21*л 7,75 ± 0,19*#л
? 21,40 ± 0,76#л 5,30 ± 0,42*#л 3,47 ± 0,32*#л 5,22 ± 0,05*л 3,61 ± 0,12#л
Примечание: * - достоверное (р < 0,05) отличие относительно контроля; # - между самцами и самками; " - между животными 1-й и 2-й группы.
завершению первых суток наблюдения он практически не отличался от контроля, через 3 суток был меньше за показатель контроля в 3,3 раза, а к 7 суткам -на 74 %.
Использование мелатонина существенно изменило характер динамики исследуемого показателя. У самцов 2-й группы значение ИБах на ранних этапах развития АПМ (1 и 24 часа от момента введения адреналина) уменьшалось относительно контроля и было также меньше, чем у животных 1-й группы соответственно на 50 и 41 %. Это свидетельствовало об уменьшении чувствительности холинорецепторов. Оценивая целесообразность таких изменений, необходимо заметить, что частота сердечных сокращений
(ЧСС) у животных 2-й группы была меньше (на 9 и 21 % соответственно на 1 и 24 час наблюдения) (табл. 2), что могло быть результатом включение компенсаторных механизмов направленных на поддержание уровня артериального давления [1]. Корректность такого суждения подтверждается и значениями показателя ИБбн, который отображает способность БН освобождать необходимое количество квантов АХ. Данный показатель уменьшался еще существеннее. Через 1 и 24 часа после введения адреналина он был меньше, чем у животных 1-й группы, соответственно в 3,6 раза и 1,7 раза (табл. 3). Уменьшение ЧСС при таком характере изменения чувствительности миокардиальных хо лин о рецепторов можно объяснить антиадренер-гическими эффектами мелатонина, которые реализуются с участием оксида азота, гуанилатциклазы и протеинкиназы С [8]. В по следующем значение ИБах у самцов 2-й группы превалировало над показателем 1-й группы. Это демонстрировало более высокую чувствитель-
ность холинорецепторов и объяснялось отсутствием постоянного стимулирования адренорецепторов, началом восстановления структуры миокарда и улучшением микроциркуляции, ибо непосредственные эффекты адреналина наблюдаются на протяжении лишь первых суток.
У самок 2-й группы изменения ИБах были менее существенными, но их характер отличался от такового в 1-й группе. Несмотря на увеличение относительно контроля, абсолютные значения ИБах на 1 и 24 часа после введения адреналина были меньше, чем у самок 1-й группы, соответственно на 43 и 39 %. На таком фоне колебания ЧСС и отличие от 1-й группы были менее значительными даже по сравнению с самцами. При этом изменения реакции сердца на стимуляцию БН были более существенными. У особей 1-й группы уменьшение значения ИБбн наблюдали через 24 часа, 3 и 7 сутки от начала развития АПМ,
что составило соответственно 20 %, 115 % и 31 %. А при развитии АПМ на фоне мелатонина аналогического характера изменения наблюдали на всех этапах эксперимента. Уменьшение показателя относительно контроля на 1 и 24 часа эксперимента составило соответственно 3,0 и 6,2 раза, через 3 и 7 суток - 4,1 и 5,9 раза. Последнее, учитывая незначительные изменения чувствительности постсинаптических хо-линорецепторов, свидетельствует о резком уменьшении способности БН высвобождать кванты АХ в синаптическую щель. Стоит обратить внимание на то, что колебания ЧСС у самок этой группы были не такими резкими, как у самцов, что свидетельствует о более адекватном реагировании адаптационно-компенсаторных механизмов, направленных на поддержание постоянства кровотока.
Полученные данные показали существенное влияние мелатонина на холинергические механизмы функционирования сердца в условиях повреждения адреналином. Сущность таких влияний связана с поддержанием более низкой, чем без коррекции, частоты сердечных сокращений. Реализация этого эффекта на ранних этапах развития адреналиновых
некрозов не опосредуется через холинорецепторные механизмы. В более отдаленные сроки сенситив-ность миокардиальных холинорецепторов восстанавливается, что свидетельствует о необходимости продолжения исследований для установления более точных механизмом брадикардических эффектов мелатонина.
Выводы. Мелатонин способствует более низкой частоте сердечных сокращений при повреждающем действии адреналина на миокарда на фоне уменьшения чувствительности сердца к экзогенному ацетилхолину и стимуляции блуждающего нерва, что свидетельствует о нехолинэргическом механизме таких изменений. Различная степень изменения исследуемых параметров у самцов и самок подтверждает присутствие гендерного аспекта чувствительности к препаратам такого механизма действия.
Перспективы дальнейших исследований заключаются в исследовании гендерных различий участия роли системы оксида азота в способности мелатонина реализовать свои кардиопротекторные эффекты.
Литература
1. Дослщження кардюпротекторних ефекпв нового фтормюного активатора АТФ-залежних кал1евих канал1в / Р. Б. Стру-тинський, О. О. Мойбенко, Л. М. Ягупольський [та ¡н.] // Ф1зюл. журн. - 2001. - Т. 47, № 2. - С. 16-23.
2. Малиновская Н. К. Мелатонин и сердечно-сосудистая система. Терапевтические возможности мелатонина у больных артериальной гипертензией / Н. К. Малиновская, С. И. Рапопорт [Электронный ресурс] // Росс. мед. журн. - 2010. -№ 3. - Режим доступа: http://www. rmj. ru/articles_6984. htm.
3. Половые отличия вегетативной регуляции сердечного ритма при экспериментальной гормональной кардиомиопатии [Электронный ресурс] / М. Р. Хара, О. О. Бандривская, С. А. Росоловская, В. А. Гаврысьо // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 5. - Режим доступа: http://www. science-education. ru/111-10269.
4. Хара М. Р. Вплив кастрацп на холЫерпчы реакцп серця щурiв рiзноi стат в умовах розвитку адреналЫовоУ мюкардюдистрофп / М. Р. Хара // Вюн. наук. досл. - 2004. - № 1. - С. 91-93.
5. Хара М. Р. Особливост ультраструктури мюкарда самщв i самок щурiв за умов дм кардюнекрозогенно' дози адреналЫу та протекцп серця карбахолшом / М. Р. Хара, К. С. Волков, А. М. Юбук // Вюник морфологи. - 2003. - № 1. - С. 10-12.
6. Acetylcholine-induced production of reactive oxygen species in adult rabbit ventricular myocytes is dependent on phospha-tidylinositol 3- and Src-kinase activation and mitochondrial K(ATP) channel opening / O. Oldenburg, S. D. Critz, M. V. Cohen, J. M. Downey // J. Mol. Cell Cardiol. - 2003. - Vol. 35, № 6. - P. 653-660.
7. Association of psychosocial risk factors with risk of acute myocardial infarction in 11119 cases and 13648 controls from 52 countries (the INTERHET study): case-control study / A. Rosengren, S. Hawken, S. Ounpuu [et al.] // Lancet. - 2004. - № 364. -P. 953-962.
8. Lochner A. Cardioprotective effect of melatonin against ischaemia/reperfusion damage / A. Lochner, B. Huisamen, F. Nduhira-bandi // Front. Biosci. (Elite Ed). - 2013. - Vol. 1, № 5. - P. 305-315.
9. Melatonin receptor-mediated protection against myocardial ischaemia/reperfusion injury: role of its anti-adrenergic actions / S. Genade, A. Genis, K. Ytrehus [et al.] // J. Pineal Res. - 2008. - № 45 (4). - P. 449-458.
10. Sex, age, and clinical presentation of acute coronary syndromes / A. Rosengren, L. Wallentin, A. K. Gitt [et al.] // Eur. Heart J. -2004. - Vol. 25, № 8. - P. 663-670.
УДК 612. 181. 5-06:616. 12-099:577. 175. 522]-055-092. 9
СТАТЕВ1 В1ДМ1ННОСТ1 РЕАКЦИ МЮКАРД1АЛЬНИХ ХОЛ1НОРЕЦЕПТОР1В ПРИ ПОШКОДЖЕНН1 СЕРЦЯ АДРЕНАЛ1НОМ НА ТЛ1 МЕЛАТОН1НУ
Хара М. Р., Шкумбатюк О. В.
Резюме. В експеримент на статевозртих самцях i самицях щурiв вивчали здатнють мелатоншу вплива-ти на холЫерпчы мехаызми регуляцп функцм серця при розвитку некротичного процесу, який моделювали введенням кардютоксично' дози адреналЫу (1 мг/кг). За 1 год до цього тваринам вводили мелатонш (5 мг/ кг). У тварин вивчали реакцю серця на внутршньовенне введення ацетилхолЫу (АХ) за показником Ытенсив-ност брадикардп, що вщображало чутливють постсинаптичних холiнорецепторiв, та електричну стимуляцю блукаючого нерва, що залежить вщ здатнос^ блукаючого нерва вивтьняти кванти АХ в синаптичну щтину. Було встановлено, що розвиток некротичного процесу в мiокардi на ттм мелатоыну викликав зменшення реакцп серця на холшепчну стимуляцю, незважаючи на меншу, ыж без корекцп частоту серцевих скорочень. Це свщчило про нехолЫерпчний ^енез ефекпв мелатоыну. СтупЫь таких змш залежав вщ стат^ що доводить
доцты-лсть подальших дослщжень ефективност кард1отротектор1в залежно вщ CTaTi, зокрема тих, що мають рецепторну дiю.
Ключов1 слова: некроз мюкарда, мелaтонiн, стaтевi вiдмiнностi, чутливють холiнорецепторiв.
УДК 612. 181. 5-06:616. 12-099:577. 175. 522]-055-092. 9
ПОЛОВЫЕ ОТЛИЧИЯ РЕАКЦИИ МИОКАРДИАЛЬНЫХ ХОЛИНОРЕЦЕПТОРОВ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ СЕРДЦА АДРЕНАЛИНОМ НА ФОНЕ МЕЛАТОНИНА
Хара М. Р., Шкумбатюк Е. В.
Резюме. В экспериментах на половозрелых крысах обоего пола исследовали тендерные отличия влияния мелатонина, как кардиопротектора, на чувствительность миокардиальных холинорецепторов (ХР) при развитии адреналиновых некрозов. Чувствительность ХР оценивали по реакции на внутривенное введение аце-тилхолина (АХ) и стимуляцию блуждающего нерва (БН). Животных наблюдали через 1 и 24 часа, 3 и 7 суток после инъекции кардиотоксической дозы адреналина (1 мг/кг). Мелатонин (5 мг/кг) вводили за 1 час до воспроизведения основной патологии. Было установлено, что при введении мелатонина развитие некротического процесса в миокарде происходит на фоне более низкой ЧСС. На таком фоне чувствительности сердца к экзогенному АХ и стимуляции БН уменьшаются, что свидетельствует о нехолинэргическом механизме таких изменений, которые были более существенными у самцов, что подтверждает присутствие гендерного аспекта чувствительности к данному препарату.
Ключевые слова: некроз миокарда, мелатонин, половые отличия, чувствительность холинорецепторов.
UDC 612. 181. 5-06:616. 12-099:577. 175. 522]-055-092. 9
Gender Difference of Myocardial Cholinergic Receptors Sensitivity at Adrenalin Heart Damage on the Ground of Melatonin
Khara M. R., Shkumbatyuk O. V.
Abstract. The search of effective substances for correction of a course of necrotic process in the myocardium and prophylaxis of complications; which will alow more active studying of melatonine effects. Melatonine - hormone of hypophysis. It has been studied well in terms of its' antistressor, antieschimic, antihypoxic, and antioxydant properties. The number of studies have been increasing about positive influence of melatonine on the course of cardiaovas-cular diseases. That brought a successful treatment of desynchronosis and promoted more active studying of other melatonine positive effects. Also, that conveyed an accumulation of knowledge of possible usage of melatonine in the correction of development of vascular disorders not only in the brain but in the heart too. Important interest present studies which focus on the ability of melatonine to influence the activity of stress-limiting systems, which define the level of the myocardial harm. One of those systems is a cholinergetic system.
The purpose of this study is to learn melatonine influence on the sensitivity of the myocardial cholinoreceptors in the genderly different rats during the simulated necrotic process in the myocardium.
Experiments were conducted on the gender mature male and female rats to determine influence of melatonine on the cholinergetic regulative mechanisms of the heart function during development of necrotic process, which was modulated by injection of cardiotoxic dose of adrenaline (1mg/kg). One hour before that the rats were injected with melatonine (5mg/kg). Rats' hearts were studied based on the reaction of their hearts to the intravenous injection of the acetylcholine (ACh) based on the intensity of bradycardia, which was mirroring the sensitivity of the postsynaptic cholinoreceptors and the electric stimulation of the nervus vagus which depends on the ability of the nervus vagus to free vacants of the ACh in the synaptic gap.
The obtained data showed a significant influence of melatonine on the cholinergic mechanisms of the heart functioning during adrenaline damage. The essence of such influence is connected to the maintenance of lower than, without correction, heart rate. The implementation of this effect at the early stages of adrenal necrosis development is not mediated through the cholinergetic mechanisms. In more remote terms the sensitivity of the myocardial cholinoreceptors is being restored, which is evident of the necessity to continue research in order to discover more precise mechanisms of the bradycardiac effects of melatonine.
It was established that the development of the necrotic process in the myocardium on the background of the melatonine, was causing the reduction of the heart reaction to the cholinergic stimulation, despite of the reduced heart rate which had no correction. This is evidence of non-cholinergic genesis of the melatonine effect. The level of particular changes was influenced by the gender of studied rats, which is a proof that more studies needed based on the gender,to learn the effectiveness of cardioprotectors, particularly those that have receptive action.
Keywords: myocardial necrosis, melatonine, gender differences, cholinoreceptor sensitivity.
Рецензент - проф. Костенко В. О.
Стаття надшшла 19. 09. 2014 р.
