CC BY
55
БИОЛОГИЯ
УДК 612.57
ПОСТГИПЕРТЕРМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ РЕКТАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЫЖИВАЕМОСТИ КРЫС НА ФОНЕ ДЕЙСТВИЯ ЗООТОКСИНОВ
© 2009 г. А.Е. Хомутов, Р.В. Гиноян, О.В. Лушникова
Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского kfg@bio.unn.ru
Поступила в редакцию 07.04.2009
В экспериментах на лабораторных крысах, подвергавшихся в течение 45 мин острому перегреванию при температуре 50°С на фоне введения зоотоксинов, было показано, что в постгипертермическом периоде при температуре 20°С все особи контрольной группы погибали, а крысы экспериментальных групп выживали в течение 24 часов.
Ключевые слова: постгипертермические изменения, ректальная температура, выживаемость, действие зоотоксинов, эксперименты на крысах.
Введение
В период действия экстремального температурного фактора, сопровождающегося гипертермией, необходимо неспецифическое повышение устойчивости, хотя его метаболическая цена слишком высока. Поэтому, если неспецифические механизмы адаптации за этот период не смогут сформироваться или окажутся недостаточными, наступают декомпенсация и нарушение регуляции в виде резкого ухудшения состояния организма и развития цепи патологических изменений, которые при продолжении действия фактора (высокой внешней температуры) могут привести к гибели организма [1].
В настоящее время актуальной является проблема использования общей и местной гипертермии в онкологической практике, поэтому изучение общих закономерностей влияния высокой внешней температуры на функциональные системы, а также исследование адаптогенов может в значительной степени расширить применение гипертермии в онкологии [2, 3].
Ранее, в экспериментах на крысах, нами были получены данные о термопротекторном действии зоотоксинов, введенных до тепловой экспозиции. В этих экспериментах оценивалась продолжительность жизни животных при температуре 50°С при введении физиологического раствора (контроль) и зоотоксинов. Оказалось, что при введении ядов животных, относящихся
к разным таксономическим группам, продолжительность жизни экспериментальных животных возрастала в 1.5-6 раз в зависимости от дозы и таксономической принадлежности яда [4-6].
Материалы и методы
В работе использовали яд кобры среднеазиатской (Naja naja oxiana), эфы (Echis carinatus), щитомордника восточного (Agkistrodon piscivorus), гюрзы (Vipera lebetina), гадюки обыкновенной (Vipera berus), полученные из Ташкентского института зоологии и паразитологии, а также яд скорпиона (Butus eupeus), нативный яд пчелы (Apis mellifera) и яд жабы (Bufo bufo L), полученные в полевых условиях сотрудниками кафедры физиологии и биохимии человека и животных ННГУ.
Исследования были проведены на 230 белых крысах массой 180-210 г. Все животные до опыта содержались на общем рационе вивария. Образцы ядов готовили непосредственно перед опытом. Физиологический раствор (контроль) и зоотоксины вводили внутрибрюшинно в объеме 1 мл.
Опыты по изучению действия высоких температур на показатели жизнедеятельности животных проводили в термокамере, конструкция которой была разработана на кафедре физиологии и биохимии человека и животных ННГУ [6]. Эксперименты проводили при стабилизиро-
ванной температуре 50°С. В части опытов определяли ректальную температуру экспериментальных животных при помощи электротермометра ТПЭМ-1.
В отличие от предыдущих экспериментов [4-6], в данном исследовании регистрировали не продолжительность жизни крыс, а процент выживших особей через 45 и 30 мин тепловой экспозиции на фоне введения зоотоксинов. Тепловая экспозиция в пределах 45 мин была выбрана не случайно, она соответствует продолжительности жизни контрольной группы животных, которым вводился физиологический раствор с последующей тепловой экспозицией, а 30-минутная экспозиция соответствовала 2/3 продолжительности жизни в условиях гипертермии. Доза яда соответствовала данным экспериментов, в которых отмечалась максимальная продолжительность жизни.
Полученные данные были подвергнуты статистической обработке методом парных сравнений по критерию Стьюдента.
Результаты и их обсуждение
Как было упомянуто выше, при действии высокой внешней температуры (50°С) на фоне введения определенной дозы зоотоксинов продолжительность жизни экспериментальных животных увеличивается относительно контрольных величин, однако это увеличение зависит от таксономической принадлежности того или иного яда. Так, если в контрольной серии продолжительность жизни равна 45±0.5 мин, то при введении яда кобры в дозе 1 мг/кг продолжительность жизни соответствует 61±1.4 мин, а при введении яда щитомордника в дозе 4 мг/кг -226±30 мин (табл. 1).
Для практического применения общей гипертермии в клинической практике необходимы данные о выживаемости лабораторных животных в постгипертермическом периоде. В связи с этим тепловая экспозиция на фоне действия зоотоксинов соответствовала 45 мин, т.е. контрольным величинам, при которых все крысы погибали.
Данные о выживаемости крыс в постгипер-термический период говорят о том, что, в отличие от контроля, количество выживших крыс колеблется от 40 до 100%. Следует отметить, что через час после тепловой экспозиции количество выживших крыс колеблется в пределах 80-100%, через 6 часов - в пределах 60-100%, через 24 часа - в пределах 40-100% (табл. 1).
Следует отметить, что 100%-ная выживаемость экспериментальных животных в течение исследованных временных параметров регистрируется при введении ядов эфы и щитомордника при 45-минутной тепловой экспозиции, причем именно эти зоотоксины обладают максимальным термопротекторным действием. Таким образом, предварительное введение зоотоксинов потенцирует продолжительность жизни при гипертермии и увеличивает выживаемость крыс в постгипертермическом периоде (табл. 1).
В то же время и высокая внешняя температура, вызывающая гипертермию, влияет на токсические свойства зоотоксинов. Так, ДЛ50 яда скорпиона равна 0.38±0.03 мг/кг, т.е. при такой дозе в течение суток погибает 50% крыс. В наших экспериментах яд скорпиона использовался в дозе 1.0 мг/кг, что почти в 3 раза больше, чем ДЛ50. Однако через сутки в этом случае выживало 70% животных. Аналогичные результаты были получены и при введении яда кобры (ДЛ50 - 0.69±0.04), щитомордника (ДЛ50 -2.0±0.1), эфы (ДЛ50 - 6.0±0.2).
Таблица 1
Количество выживших белых крыс (%) после тепловой экспозиции (Т = 50°С) в течение 45 мин при действии зоотоксинов
Исследованные токсины Максимальная продолжительность жизни (мин) (Т = 50°С) Время после тепловой экспозиции (час)
1.0 6.0 24.0
Контроль (физиол. р-р) 45±0.5 0 0 0
Кобра (1 мг/кг) 61±1.4* 90 80 60
Эфа (6 мг/кг) 159±9.2* 100 100 100
Щитомордник (4 мг/кг) 226±30* 100 100 100
Г юрза (4 мг/кг) 60±4.0* 80 70 50
Гадюка (1 мг/кг) 55±2.5* 70 60 40
Пчела (2 мг/кг) 79±2.9* 90 90 80
Скорпион (1 мг/кг) 69±4.9* 90 80 70
Жаба (2 мг/кг) 78± 1.8* 90 80 80
*р < 0.05.
В предыдущей серии экспериментов нами использовалась тепловая экспозиция в течение 45 мин, т.е. было взято время, в течение которого все животные контрольной группы погибали. В следующем блоке экспериментов время тепловой экспозиции было снижено до 30 мин, что составляло 2/3 продолжительности жизни контрольной группы крыс (табл. 2).
Снижение времени тепловой экспозиции до 30 мин показало, что через час в условиях нор-мотермии (Т = 20°С) в контрольной группе животных выживало 40% особей, а во всех экспериментальных группах отмечалась 100%-ная выживаемость. Через 6 часов в контрольной группе все крысы погибали, а при введении зоотоксинов процент выживших особей не опускался ниже 80%.
При 30-минутной тепловой экспозиции, так же как и в предыдущей серии, токсичность животных ядов снижалась, что выражалось в уве-
личении процента выживших особей через 24 часа после сочетанного действия зоотоксинов и высокой внешней температуры (табл. 2).
В условиях высокой внешней температуры при 45-минутной тепловой экспозиции ректальная температура увеличивается в контрольной группе до 43.7±0.5°С, а на фоне действия ядов эфы и щитомордника до 42.6±0.1 и 42.3±0.2°С соответственно. В постгипертермический период температура с течением времени снижается и через 24 часа во всех сериях экспериментов достоверно не отличается от температуры ин-тактных животных (табл. 3).
Таким образом, все исследованные зоотоксины в той или иной степени увеличивают продолжительность жизни экспериментальных животных в условиях гипертермии. В постгипер-термический период количество выживших особей при использовании животных ядов и предварительной тепловой экспозиции значи-
Таблица 2
Количество выживших белых крыс (%) после тепловой экспозиции (Т = 50°С) в течение 30 мин при действии зоотоксинов
Исследованные токсины Максимальная продолжительность жизни (мин) (Т = 50°С) Время после тепловой экспозиции (час)
1.0 6.0 24.0
Контроль (физиол. р-р) 45±0.5 40 0 0
Кобра (1 мг/кг) 61±1.4* 100 100 80
Эфа (6 мг/кг) 159±9.2* 100 100 100
Щитомордник (4 мг/кг) 226±30* 100 100 100
Г юрза (4 мг/кг) 60±4.0* 100 90 70
Гадюка (1 мг/кг) 55±2.5* 100 80 70
Пчела (2 мг/кг) 79±2.9* 100 90 90
Скорпион (1 мг/кг) 69±4.9* 100 90 80
Жаба (2 мг/кг) 78±1.8* 100 100 90
*р < 0.05.
Таблица 3
Изменение ректальной температуры крыс при действии зоотоксинов в условиях острого перегревания (Т = 50°С) и в постгипертермический период
Исследованные токсины Ректальная температура (°С) Время после тепловой экспозиции (час)
1.0 6.0 24.0
Интактные животные 36.0±0.3 36.0±0.3 36.0±0.3 36.0±0.3
Контроль (Т = 50°С) 43.7±0.5* - - -
Кобра (1 мг/кг) 42.9±0.1* 42.1±0.1* 38.3±0.2 36.1±0.1
Эфа (6 мг/кг) 42.6±0.1* 39.5±0.4* 36.9±0.2 36.0±0.2
Щитомордник (4 мг/кг) 42.3±0.2* 38.7±0.2* 36.0±0.5 36.1±0.1
Г юрза (4 мг/кг) 43.3±0.1* 40.2±04* 39.6±0.1* 36.9±0.6
Гадюка (1 мг/кг) 43.5±0.3* 40.8±0.5* 38.9±0.1* 36.7±0.7
Пчела (2 мг/кг) 42.5±0.3* 39.2±0.3* 37.0±0.6 36.0±0.5
Скорпион (1 мг/кг) 43.1±0.1* 39.9±0.4* 36.8±0.3 36.1±0.1
Жаба (2 мг/кг) 43.0±0.2* 38.9±0.3* 37.0±0.6 36.0±0.2
*р < 0.05.
Прочерк - все крысы погибли.
тельно увеличивается по сравнению с контрольными величинами.
На наш взгляд, этот эффект связан с неспецифической реакцией животных ядов, которые выступают в качестве стрессора. При длительных или многократных стрессорных воздействиях увеличивается мощность стресс-лимити-рующих систем и формируется «феномен адаптационной стабилизации структур» (ФАСС), который проявляется в высокой устойчивости внутриклеточных структур к неблагоприятным воздействиям [7].
Развитие ФАСС связано с накоплением в клетках белков теплового шока, синтез которых значительно возрастает после длительных или многократных стрессорных воздействий. Усиление синтеза белков теплового шока индуцируется катехоламинами и кортикостероидами. В норме белки теплового шока являются шапе-ронами (обеспечивают правильную укладку полипептидной цепи вновь синтезируемых белков), а при стрессе осуществляют неспецифическую защиту белков клетки от денатурацион-ных изменений, энергозависимое восстановление структуры частично денатурированных белков или сопровождение необратимо денатурированных белков в лизосомы для их последующего протеолиза [8].
Заключение
В постгипертермическом периоде на фоне введения зоотоксинов и предварительной тепловой экспозиции количество выживших крыс многократно увеличивается относительно контроля, в котором через 1 час после действия
высокой внешней температуры все особи погибали. В постгипертермическом периоде ректальная температура с течением времени снижалась и через 24 часа не отличалась от температуры интактных животных.
Список литературы
1. Medvedev O., Amannepesov K., Sultanov G. Comparative analysis systemic and regional hemodynamics changes under heat stress // Constituent Congr. Int. Soc. for Pathophysiol. Kupio, 1991. Р. 260-261.
2. Жарвид Э.А., Фрадкин С.З., Безручко В.Н. Комбинированное и комплексное лечение больных злокачественной меланомой (стадии с применением гипертермии) // Вопросы онкологии. 1986. № 3. С. 52-57.
3. Васильченко А.Н. Злокачественная гипертермия и время наркоза и операции // Клин. хирургия. 1988. № 12. С. 47-48.
4. Хомутов А.Е., Ягин В.В., Орлов Б.Н. Терморезистентность экспериментальных животных на фоне действия зоотоксинов // Тез. докл. II Всес. конф. «Важнейшие теоретические и практические проблемы терморегуляции». Минск, 1986. С. 328-329.
5. Хомутов А.Е., Гиноян Р.В., Ягин В.В. Термоадаптивные свойства зоотоксинов. Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2005. 225 с.
6. Пурсанов К.А., Ягин В.В., Хомутов А.Е. Продолжительность жизни лабораторных животных при действии зоотоксинов в условиях экспериментальной гипертермии // Нижегородский медицинский журнал. 2005. № 4. С. 27-32.
7. Меерсон Ф.З., Малышева И.Ю. Феномен адаптационной стабилизации структур и защита сердца. М.: Наука, 1993. С. 132-159.
8. Скулачев В.П. Эволюция, митохондрии и кислород // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 9. С. 4-10.
RAT RECTAL TEMPERATURE AND SURVIVABILITY POSTHYPERTHERMAL CHANGES ON THE BACKGROUND OF ZOOTOXIN ACTION
A.E. Khomutov, R V. Ginoyan, O. V. Lushnikova
In the experiments, laboratory rats have been exposed to acute overheating for 45 minutes at the temperature of 50°C on the background of zootoxin injections. It has been shown that all rats of the control group died in the post-hyperthermal period at the temperature of 20°C, but the ones of the experimental groups survived during 24 hours.
Keywords: posthyperthermal changes, rectal temperature, survivability, zootoxin action, experiments on rats.
