Научная статья на тему 'Роль катехоламинов в регуляции тканевого кровотока при действии низкоинтенсивного электромагнитного излучения крайне высокой частоты'

Роль катехоламинов в регуляции тканевого кровотока при действии низкоинтенсивного электромагнитного излучения крайне высокой частоты Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
179
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ КРАЙНЕ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ / МИКРОЦИРКУЛЯЦИЯ / КАТЕХОЛАМИНЫ / ELECTROMAGNETIC RADIATION OF EXTREMELY HIGH FREQUENCY / CATECHOLAMINES / MICROCIRCULATION

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Чуян Елена Николаевна, Раваева Марина Юрьевна

показано, что при многократном воздействии электромагнитным излучением крайне высокой частоты происходит увеличение амплитуды нейрогенных колебаний, оказывающее значительное влияние на состояние микрососудистого тонуса тканевого кровотока, зарегистрированное в результате спектрального анализа ЛДФ-граммы. Предполагается, что данный эффект связан с уменьшением содержания катехоламинов в периферической крови

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Чуян Елена Николаевна, Раваева Марина Юрьевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Роль катехоламинов в регуляции тканевого кровотока при действии низкоинтенсивного электромагнитного излучения крайне высокой частоты»

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Роль катехоламинов в регуляции тканевого кровотока при действии низкоинтенсивного электромагнитного излучения крайне высокой частоты Чуян Е.Н.1, Раваева М.Ю.2

1 Чуян Елена Николаевна/ Chuyan Elena Nikolaevna - кафедра физиологии человека и животных и биофизики, факультет биологии и химии, доктор биологических наук, профессор;

2Раваева Марина Юрьввна/Ravaeva Marina Yurievna - кафедра физиологии человека и животныгх и биофизики, факультет биологии и химии, кандидат биологических наук, доцент Таврический национальный университет имени В.И. Вернадского, г. Симферополь

Аннотация: показано, что при многократном воздействии электромагнитным излучением крайне высокой частоты происходит увеличение амплитуды нейрогенных колебаний, оказывающее значительное влияние на состояние микрососудистого тонуса тканевого кровотока, зарегистрированное в результате спектрального анализа ЛДФ-граммы. Предполагается, что данный эффект связан с уменьшением содержания катехоламинов в периферической крови.

Abstract: it is shown that repeated exposure to electromagnetic radiation of extremelyhigh frequency is increased the amplitude of neurogenic fluctuations have a significant impact on the microvascular tone tissue blood flow, recorded as a result of the spectral analysis ofLDF-gram. It is assumed that this effect is associated with a decrease in the content of catecholamines in the peripheral blood.

Ключевые слова: электромагнитное излучение крайне высокой частоты, микроциркуляция, катехоламины. Keywords electromagnetic radiation of extremely high frequency, catecholamines, microcirculation.

В наших предыдущих исследованиях [1] методом лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) показано, что низкоинтенсивное электромагнитное излучение крайне высокой частоты (ЭМИ КВЧ) оказывает действие на кожную микрогемодинамику человека и экспериментальных животных, что выражается в увеличении перфузии тканей, снижении периферического сопротивления (вазодилатации) и, следовательно, повышении нутритивного кровотока.

Исследование осцилляторных характеристик ЛДФ-граммы с применением амплитудно-частотного анализа позволило установить, что воздействие низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ привело к существенному изменению, помимо эндотелиального и миогенного, нейрогенного ритма, оказывающего значительное влияние на состояние микрососудистого тонуса тканевого кровотока. В частности, отмечалось увеличение амплитуды нейрогенного ритма на фоне снижения нейрогенного тонуса [1].

Известно, что физиологическая природа нейрогенных колебаний связана с симпатическими адренергическими влияниями на гладкие мышцы артериол и артериолярных участков артерио-венулярных анастомозов [2,3].

Поэтому целью настоящего исследования явилось определение изменения содержания катехоламинов (КА), основных медиаторов симпатоадреналовой системы (САС), периферической крови под влиянием ЭМИ КВЧ.

Материал и методы

Экспериментальная часть работы выполнена на 40 белых беспородных белых крысах-самцах, массой 180-220 граммов, полученных из опытно -экспериментального питомника Института гигиены и медицинской экологии, фирма «Феникс» (г. Киев).

В экспериментальные группы отбирали животных одинакового возраста и веса со средней двигательной активностью и низкой эмоциональностью, определяемых в тесте «открытого поля» [4]. Такой отбор позволил сформировать однородные группы животных, однотипно реагирующих на воздействия. Предварительно отобранные животные были разделены на четыре группы по десять особей в каждой.

К первой группе относились животные, которые в течение девяти суток содержались в обычных условиях вивария и служили биологическим контролем (К). Крысы второй группы ежедневно подвергались 30-ти минутному воздействию ЭМИ КВЧ на затылочно-воротниковую область (КВЧ). Третью группу составляли крысы, находившиеся в условиях экспериментальной стресс-реакции, которая моделировалась девятисуточным ограничением подвижности (гипокинезия, ГК). Крысы четвертой группы подвергались комбинированному воздействию ГК и ЭМИ КВЧ (ГК+КВЧ).

Воздействие ЭМИ КВЧ осуществляли ежедневно с 8.30 до 11.00 часов по 30 минут в течение девяти суток с помощью одноканальных генераторов «Луч. КВЧ-071» (регистрационное свидетельство № 783/99 от 14.07.99, выданное КНМТ МОЗ Украины о праве на применение в медицинской практике в Украине): рабочая длина волны - 7,1 мм; плотность потока мощности - 0,1 мВт/см2; частота модуляции 10±0,1 Гц;

габаритные размеры излучателя, выполненного в виде «точки» - 18 х 23 мм. Для осуществления контроля над наличием ЭМИ и его мощности на выходе канала излучателя использовали сервисный прибор «РАМЕД. ЭКСПЕРТ» (ТМ 0158.00.00.00. - СП). Приборы изготовлены Центром радиофизических методов диагностики и терапии «РАМЕД» Института технической механики НАНУ, г. Днепропетровск.

ГК создавалась путем помещения крыс в специальные кассеты из оргстекла (140 х 60 х 60 мм для каждой крысы), в которых они находились в течение девяти суток по 20 часов. Ограничение подвижности крыс в клетках-пеналах вызывает стрессовую реакцию, которая зависит от степени жесткости ГК [4]. В течение четырех остальных часов проводили экспериментальные исследования, кормление и уход за животными. Полученная экспериментальная модель позволила создать одинаковую степень «жесткости» ГК для всех животных, что является необходимым условием для получения сопоставимых результатов.

Крыс содержали в условиях вивария при температуре 18-22оС на стандартном пищевом рационе и в стандартных условиях освещения (12 часов темнота: 12 часов свет). Световая фаза начиналась в 7.00 утра. Эксперименты проводились с соблюдением принципов «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, которые используются для экспериментальных и других научных целей».

Забор периферической крови осуществлялся в первые, третьи, пятые, седьмые и девятые сутки эксперимента путем пункции хвостовой вены.

Определение содержания КА в лейкоцитах проводили по методу В^а1ск [6] в модификации В.П. Новицкой [7].

Метод основан на реакции моноаминов с формальдегидными парами, в ходе которой образуются флуоресцирующие соединения, дающие ярко-зеленую флуоресценцию. КА (дофамин, норадреналин и адреналин) содержат в своем составе бензольное кольцо с двумя гидроксильными группами в положениях 3 и 4 или 4 и 5 и этаноламиновой группой. В результате протекания реакции Пикте-Шпенглера амины реагируют с альдегидами, образуя имины с хорошим выходом [8]. Циклизация последних приводит к образованию тетрагидроизохинолинов и может катализироваться кислотами. В том случае, когда в бензольном кольце присутствуют активирующие заместители, реакция циклизации происходит в очень мягких, иногда даже в физиологических условиях (рН среды, температура, концентрации реагентов) и приводит к гидрированным производным изохинолина с высоким выходом.

Для определения содержания КА в лейкоцитах одну каплю крови смешивали с равным объемом 5% раствора М£§04 на предметном стекле. Мазок высушивали потоком горячего воздуха в течение 15 минут, затем в эксикаторе под средним вакуумом в течение 30 минут. После высушивания мазки помещали в пары формалина при температуре 80°С на 1 час. Для этого в эксикатор объемом 1,7 л помещали навеску параформа 1,244 г и добавляли 350 мкл дистиллированной воды.

После инкубации в формальдегидных парах мазки исследовали под глицериновой иммерсией с использованием люминесцентного микроскопа (МЛ-4 с фотометрической насадкой ФМЭЛ) на длине волны 450 нм, при длине волны возбуждающего света 405 нм.

Величину сигнала учитывали в условных единицах (усл.ед), что не является истинным показателем абсолютного количества вещества в клетке, но прямо пропорционально этому количеству.

Содержание КА (усл.ед.) рассчитывали по средней интенсивности люминесценции после измерения яркости свечения десяти лимфоцитов и нейтрофилов. Автофлюоресценцию предметного стекла без мазка крови использовали в качестве контроля и вычитали из средней величины флюоресценции лейкоцитов.

Оценку достоверности наблюдаемых изменений проводили с помощью ^критерия Стьюдента для независимых выборок после проверки на нормальность распределения. Корреляционный анализ проводили по методу Пирсона. Расчеты и графическое оформление полученных в работе данных проводились с использованием программы Мсгобой Ехсе11 [9] и программного пакета «8ТАТ18Т1СА-6.0» [10].

Результаты

У интактных животных содержание КА в лейкоцитах находилось в пределах от 108.80 10.13 до 115,661-14,58 усл.ед. Значения этого показателя в контрольной группе животных в течение всего срока эксперимента изменялись незначительно (р>0,05).

При воздействии ЭМИ КВЧ на интактных животных наблюдалась снижение содержания КА в лейкоцитах периферической крови относительно исходных и контрольных значений этого показателя в среднем на 17 - 20 % (р<0,05) (см. рис.).

Полученные данные согласуются с результатами наших предыдущих исследований [11], в которых показано, что при изолированном действии ЭМИ КВЧ на животных потенциальная мощность центрального звена САС - надпочечников увеличилась, однако усиления выхода КА в кровь при этом не наблюдалось, о чем свидетельствовало отсутствие увеличения их накопления в ушках миокарда и твердой мозговой оболочке, а также снижение содержания КА в эритроцитах крови периферической крови крыс относительно значения этого показателя у животных контрольной группы, но дополняют их сведениями об уменьшении содержания КА в лейкоцитах.

При ограничении двигательной активности крыс содержание КА в лейкоцитах, напротив, возросло на 21,94% (р<0,01) уже к 5-м суткам, а максимального значения достигло к 7-м суткам ГК и составило 151,07% (р<0,001) относительно значений в контрольной группе животных (см. рис.).

Известно, что в основе изменений функционирования организма при стрессе лежит активация стресс -реализующих систем и, в том числе, САС [12]. Стресс-факторы, вызывая активацию коры и

лимбикоретикулярной системы, приводят к освобождению норадреналина из гипоталамуса, который, действуя на адренореактивные элементы ретикулярной формации, возбуждает симпатические центры головного мозга и тем самым активирует САС [13]. При этом увеличивается продукция КА, которые играют роль пускового фактора в развитии стресса [14, 15]. Известно, что при увеличении концентрации КА в крови усиливается и скорость их элиминации, что приводит к повышению депонирующей функции клеток крови [16].

Рис. 1. Содержание катехоламинов в лейкоцитах периферической крови (%) при воздействии ЭМИКВЧ (КВЧ), гипокинезии (ГК) и их комбинации (ГК+КВЧ) по отношению к таковым в контрольной группе, принятой за 100 %.

Примечание: * - достоверность различий при сравнении с данными контрольной группы; # - достоверность различий при сравнении с данными группы КВЧ; " - достоверность различий при сравнении с данными группы ГК, & - достоверность различий при сравнении с данными группы ГК+КВЧ.

Причем, увеличение активности САС выявлялось при самых различных стрессорных воздействиях: ограничении подвижности [3, 17-19], действии высокой внешней температуры [18], социальной изоляции на ранних этапах, эмоционально-болевом стрессе, экспериментальной массивной легочной эмболии у животных [20], во время и после кардиохирургических операций [21], у тяжелобольных с пороками сердца [22].

Следовательно, как свидетельствуют собственные и литературные данные, в условиях ГК стресса произошло усиление активности САС.

При комбинированном воздействии ГК и ЭМИ КВЧ содержание КА в лейкоцитах значительно отличалось от значений этого показателя у животных, которые также находились в условиях ограничения подвижности, но дополнительно не подвергались КВЧ-воздействию (см. рис.). Так, произошло достоверное снижение содержания КА уже на пятые сутки эксперимента на 20% (р<0,05), максимальное снижение наблюдалось на девятые сутки (на 31%; р<0,001) относительно значений у животных, которые подвергались изолированному действию ГК.

Таким образом, воздействие ЭМИ КВЧ ограничивало развитие стресс-реакции при ГК стрессе за счет предупреждения вызываемого стрессом увеличения функциональной активности САС, которая играет существенную роль в формировании ответа организма на действие раздражителей различной природы и интенсивности [23-25].

Изменение функциональной активности САС под воздействием ЭМИ КВЧ в клинических и лабораторных исследованиях отмечено и другими авторами. Так, воздействие ЭМИ КВЧ привело к снижению повышенного стрессом уровня КА в крови людей, гомогенатах структур мозга (стволе, гипоталамусе, коре), в клетках тимуса и селезенки животных [26].

Таким образом, полученные данные свидетельствуют об определенных изменениях содержания КА в лейкоцитах, степень выраженности которых зависит от характера воздействий, оказываемых на животных.

Известно, что для регуляции процессов микроциркуляции важное значение имеют циркулирующие КА [2]. Причем в физиологических условиях влияние КА крови на величину сосудистого тонуса клинически незначимо, а регулирующая роль циркулирующих КА проявляется в стрессовых условиях. При выраженной активации симпатических вазомоторных волокон симпатическая импульсация усиливается, приводя к увеличению нейрогенного компонента артериолярного тонуса, возрастанию жесткости сосудистой стенки и снижению амплитуды нейрогенного ритма, что и наблюдалось у животных, находившихся в условиях хронической стресс-реакции на ограничение подвижности. Увеличение амплитуды нейрогенных колебаний, зарегистрированное при многократном КВЧ-воздействии, наблюдается при снижении прессорных симпатических влияний.

Выводы

1. При изолированном и комбинированном с гипокинетическим стрессом действии ЭМИ КВЧ происходит снижение содержания катехоламинов в лейкоцитах периферической крови экспериментальных животных.

2. Увеличение амплитуды нейрогенных колебаний, оказывающее значительное влияние на состояние микрососудистого тонуса тканевого кровотока, зарегистрированное в результате спектрального анализа ЛДФ-граммы, при многократном КВЧ-воздействии, может быть связано с уменьшением содержания катехоламинов в периферической крови.

Литература

1. Механизмы действия низкоинтенсивного миллиметрового излучения на тканевую микрогемодинамику / Е.Н. Чуян, Н.С. Трибрат, М.Н. Ананченко, М.Ю. Раваева. Симферополь: Информ.-изд. отдел ТНУ им.

B. И. Вернадського. 2011. 324 c.

2. Крупаткин А. И. Клиническая нейроангиофизиология конечностей (периваскулярная иннервация и нервная трофика) / А. И. Крупаткин М.: Научный мир, 2003,328 с.

3. Synergetic interpretation of patterned vasomotor activity in microvascular perfusion: descrete effects of myogenic and neurogenic vasoconstriction as well as arterial and venous pressure fluctuations / H. Schmid -Schonbein, S. Ziege, R. Grebe ^t al.] // Int. J. Microcir. 1997. № 17. P. 346-359.

4. Hall C.S. Emotional behavior in the rat: 1. Defecation and urination as measures of individual differences in emotionality // J. Сотр. Psychol. 1934. Vol. 18. P. 385-403.

5. Коваленко Е.А., Гуровский Н.Н. Гипокинезия. - М.: Медицина, 1980. 307 с.

6. Falck, B., Owman, C. A detailed methodological description of the fluorescence method for the cellular demonstration of biogenic monoamines // Acta Univ. Lundensis. № 7. 1965. P. 79-83.

7. Новицкая В.П. Модификация метода определения моноаминов в лейкоцитах на мазках периферической крови // Клиническая лабораторная диагностика. 2002. № 1. 2002. С. 24-33.

8. Джоуль Дж., Смит Г. Основы химии гетероциклических соединений. М.: Мир, 1975. 398 с.

9. Лапач С.Н., Чубенко А.В., Бабич П.Н. Статистические методы в медико-биологических исследованиях с использованием Ехсе1. К.: Модмон, 2000. 319 с.

10. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ Statistica. М.: МедиаСфера, 2006. 312 с.

11. Чуян Е.Н. Нейроiмуноендокриннi мехашзми адаптацп до дп низько штенсивного електромагнггного випромiнювання надто високо1 частоти // Автореф. дис... докт. бюл. наук. Кшв, 2004. 40 с.

12. Chrousos G.P., Gold P. W. The concepts of stress system disorders: overview of behavioral and physical homeostasis // J. A. M. A. 1992. Vol. 267. P. 1244-1252.

13. Кассиль В.Г., Бондаренко М.Ю., Михайленко В.А. Реакция симпато-адреналовой системы на действие безусловного и условного стимулов при формировании и угашении условно-рефлекторной вкусовой аверсии у половозрелых крыс линии Вистар // Успехи физиол. наук. 1994. Т. 25, № 3. С. 32.

14. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. М.: Медицина, 1960. 254с.

15. Панин Л.Е. Биохимические механизмы стресса. Новосибирск: Наука, 1983. 232 с.

16. Мардарь А.И., Кладиенко Д.П. Цитохимический способ выявления катехоламинов в эритроцитах // Лаборат. дело. 1986. № 10. С. 586-590.

17.Малыгина В.И. Симпатоадреналовая система крыс при адаптации к гипокинезии: Автореф. дис. канд. биол. наук: 03.00.13 / СГУ. - Симферополь, 1989. 23 с.

18. Палладий Е.С., Ревенко П.Ф., Мырзак Н.В. Функциональное состояние симпато-адреналовой системы при введении альфа-МСГ на фоне воздействия неблагоприятных факторов (гипокинезия и высокая внешняя температура) // Нейроэндокринные корреляты стресса и адаптации. Кишинев: Штиинца, 1985.

C. 60-73.

19. Темурьянц Н.А. Нервные и гуморальные механизмы адаптации к действию неионизирующих излучений: Автореф. дисс. ... д-ра биол. наук, М., 1989. 44 с.

20. Тверская М.С., Карпова В.В., Макарова Л.Д. Состояние симпатико-адреналовой системы при экспериментальной массивной легочной эмболии // Бюллетень эксп. биол. и медицины. 1993. № 4. С. 347-372.

21. Цветковская Г.Н., Науменко С.Е., Князькова Л.Г. Реакция симпатоадреналовой системы при коррекции приобретенных митральных пороков в условиях бесперфузионной гипотермии // Анестезиология и реаниматология. 1996. № 3. С.135-138.

22. Гоженко А.1., Беляков О.В., Кавалевська Л.А. Вмют катехолмшв у мiокардi хворих на природжеш та набуп пороки серця // Фiзiол. журнал. 2001. Т. 47. № 3. С.47-53.

23. Горизонтов П.Д., Белоусова О.И., Федотова М.М. Стресс и система крови. М.: Медицина, 1983. 240 с.

24. Гриневич В.В., Поскребышева Е.А., Савелов Н.А. и др. Иерархические взаимоотношения между органами гапоталамо-гипофизарно-адреналовой системы (ГГАС) при воспалении // Успехи физиол. наук. 1999. Т. 30, № 4. С. 50-66.

25. Пшенникова М.Г. Феномен стресса. Эмоциональный стресс и его роль в патологии // Пат. физиол. 2001. № 2. С. 26-30.

26. Ситько С.П., Скрипник Ю.А., Яненко А.Ф. Аппаратурное обеспечение современных технологий квантовой медицины / Под ред. С.П. Ситько. К.: ФАДА, ЛТД, 1999. 199 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.