CC BY
53
ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 612.015.6:612.17:616-003.96-07
Е. В. Курьянова, В. Ф. Савин, Д. Л. Теплый Астраханский государственный университет
СТРЕСС-ИНДУЦИРОВАННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ХРОНОТРОПНОЙ ФУНКЦИИ СЕРДЦА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В МИОКАРДЕ КРЫС С ДЕФИЦИТОМ СИМПАТИЧЕСКИХ НЕРВНЫХ ВЛИЯНИЙ: МОДУЛИРУЮЩИЕ ЭФФЕКТЫ а-ТОКОФЕРОЛА И ФИЗИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВКИ
Известно, что симпатическая нервная система обеспечивает мобилизацию энергоресурсов и активизацию адаптивных механизмов в условиях, требующих от организма напряженного функционирования. Организм с интактной симпатической иннервацией реагирует на острый стресс ростом частоты сердечных сокращений (ЧСС), уменьшением вариабельности сердечного ритма, повышением стресс-индекса [1], а также резкой активацией тканевого дыхания, приводящей к увеличению количества продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) [2, 3]. Показано, что фармакологическая десимпатизация адреноблокаторами предотвращает изменения ПОЛ при стрессе [2]. Но такой способ устранения симпатоадреналовых влияний существенно отличается от формирования хронического дефицита симпатических нервных влияний (ДСНВ) с помощью гуанетидина, который применяется в экспериментальных исследованиях для изучения роли симпатической нервной системы в регуляции функций организма [4-10]. Известно, что после десимпатизации развивается компенсаторная гипертрофия сохранившихся в симпатических узлах нейронов [11] и повышается чувствительность исполнительных органов к катехоламинам [4]. Вместе с тем крысы с ДСНВ отличаются низкими адаптивными возможностями к стрессовым ситуациям [6]. Однако в доступной литературе отсутствуют данные о стресс-реактивных изменениях хронотропной функции сердца и интенсивности процессов ПОЛ у животных с хроническим ДСНВ. Поскольку моделирование острого стресса дает возможность оценить функциональные резервы регуляторных систем, целью работы стало изучение стресс-реактивных изменений хронотропной функции сердца и показателей пере-кисного окисления липидов в миокарде крыс с ДСНВ и выявление модулирующего влияния а-токоферола, физической тренировки и их сочетания.
Методика исследования
Эксперименты проведены на 90 беспородных белых крысах-самцах 15-недельного возраста, содержавшихся в стандартных условиях вивария. Животные были разделены на 5 групп: К - контрольные крысы; Д - крысы с дефицитом симпатических нервных влияний (ДСНВ); ДТФ - крысы с ДСНВ, получавшие a-токоферол по схеме; ДТР - крысы с ДСНВ, подвергавшиеся физической тренировке; ДТФ + Тр - крысы с ДСНВ, получавшие a-токоферол и подвергавшиеся физической тренировке. ДСНВ вызывали путем введения гуанетидина (40 мг/кг массы тела) подкожно в течение 3-х первых недель постнатального онтогенеза [6]. a-Токоферол вводили per os на 2-3, 5-6, 10-11, 14-15-й неделях жизни животных в дозе 10 мг/кг массы тела. Физическая тренировка плаванием проводилась с 4-недельного возраста по ступенчатой схеме [7]. Моделирование острого эмоциональноболевого стресса (ЭБС) осуществляли путем 1-часовой иммобилизации животного в плексигласовом пенале в сочетании с апериодическим элек-трокожным раздражением хвоста [12]. Регистрацию ЭКГ осуществляли за сутки до острого опыта (исходное состояние) без наркотизации и фиксации животных и сразу после завершения стрессирования (постстрессорное состояние). Обработку ЭКГ производили по методу Р. М. Баевского с расчетом статистических показателей: ЧСС, Мо (мода), АМо (амплитуда моды), АХ (размах варьирования R-R интервалов), а также ИН (индекс напряжения) [2]. Интенсивность перекисного окисление липидов исследовали тиобарбитуровым методом. Достоверность различий оценивали с применением /-критерия Стьюдента и корреляционного анализа с использованием программы Microsoft Excel.
Результаты исследования
Острый стресс вызвал у контрольных крыс (К) рост ЧСС на 36,9 % (р < 0,001), снижение Мо (р < 0,001) и АХ (р < 0,05), а также увеличение АМо (р < 0,05) и ИН (р < 0,01) (табл.). Эти изменения были вполне ожидаемыми и свидетельствовали о смещении вегетативного равновесия в сторону преобладания симпатических нервных влияний с усилением централизации управления сердечным ритмом. ЭБС не повлиял на концентрацию эндогенного МДА в гомогенатах миокарда, но вызвал повышение скорости аскорбатзависимого ПОЛ (Аз-ПОЛ) на 50 % (р < 0,01), что указывает на рост напряжения в системе антиоксидантной защиты миокарда от экзогенных индукторов пероксидации.
Показатели сердечного ритма до и после острого эмоционально-болевого стресса, М ± т
\ Г руппа Показатель4-, Контроль Д ДТФ ДТр ДТФ + Тр
ЧСС, уд./мин 363 ± 6 497 ± 12 р < 0,001 479 ± 20*** 510 ± 21 р > 0,5 424 ± 11* 463 ±13“ р < 0,05 423 ± 10* 393 ± 8,7***""" р < 0,05 373 ± 6""" 406 ± 11 р < 0,05
Мо, мс 168 ± 3,6 124 ± 4,6*** 138 ± 3,6**“ 137 ± 3,7***" 158 ± 2,3*"""
120 ± 3,9 р < 0,001 116 ± 5,8 р > 0,5 130 ± 2,6*" 0,1 > р > 0,05 150 ± 4,2***""" р < 0,05 147 ± 3,8***""" р > 0,5
АХ, мс 21 ± 2,5 15 ± 1,1* 22 ± 2,1" 23 ± 3,7" 25 ± 2,1"""
11 ± 1,2 р < 0,05 13 ± 2,5 р > 0,5 18 ± 2,7* р > 0,5 31 ± 2,4***""" 0,1 > р > 0,05 25 ± 2,6***""" р > 0,5
АМо, % 31 ± 1,9 40 ± 2,6* 32 ± 2,1" 30 ± 3,2" 28 ± 2,6""
46 ± 2,2 р < 0,05 48 ± 3,2 0,1 > р > 0,05 42 ± 3,7 р < 0,05 21 ± 3,3 0,05 > р > 0,1 30 ± 2,9 р > 0,5
ИН, отн. ед. 0,0060 ± 0,00109 0,0221 ± 0,00236 р < 0,01 0,0169 ± 0,0018* 0,0253 ± 0,00334 р < 0,05 0,0077 ± 0,00146" 0,0138 ± 0,00261*" 0,1 > р > 0,05 0,0073 ± 0,00123™ 0,0023 ± ± 0,00196***""" р < 0,05 0,00413 ± ± 0,00072ллл
0,0059 ± ± 0,00138***™ р > 0,5
Примечания. Над чертой - до п = 10, под чертой - до п = 8.
р < 0,05, р < 0,01, р < 0,001 по сравнению с показателями контрольной группы; Лр < 0,05, р < 0,01, р < 0,001 по сравнению с показателями группы Д.
Животные группы Д в исходном состоянии отличались высокой ЧСС и значительным напряжением в центральном контуре регуляции ритма сердца. Корреляционный анализ показал существование сильных корреляций основных показателей сердечного ритма с ЧСС (зависимость ЧСС от АМо характеризовалась коэффициентом г = +0,76, от АХ коэффициентом г = -0,948). ЭБС не вызвал у этих животных значимых изменений ЧСС, Мо и АХ, тем не менее имела место тенденция к повышению АМо (на 20 %, 0,1 > р > 0,05) и рост ИН (на 49,7 %, р < 0,05) (табл.). Таким образом, постстрессорные изменения хронотропной функции сердца крыс с ДСНВ были выражены в значительно меньшей степени, чем в контроле, что обусловлено исходно высоким напряжением регуляторных механизмов, резко сужающим диапазон адаптивных возможностей организма. У животных группы Д изменений ПОЛ в миокарде после стресса не обнаружено (рис.). Данный факт указывает на недостаточную активацию клеточного энергообмена в стрессовой ситуации у животных с ДСНВ. У крыс с ДСНВ, получавших а-токоферол (ДТФ), после острого стресса ЧСС увеличилась по сравнению с исходной на 9,2 % (р < 0,05) при усилении симпатических влияний (р < 0,05) и повышении ИН (0,1 >р > 0,05) (табл.).
%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
К Д ДТФ ДТр ДТФ + ТР
Изменение интенсивности ПОЛ в миокарде при эмоционально-болевом стрессе:
□ - изменения уровня эндогенного МДА;
□ - изменения скорости спонтанного ПОЛ;
□ - изменения скорости аскорбатзависимого ПОЛ в гомогенатах миокарда;
* р < 0,05, р < 0,01, ***р < 0,001 по сравнению со значением показателя в условиях относительного покоя
Одновременно с этим в гомогенатах миокарда крыс группы ДТФ произошло повышение скорости Сп-ПОЛ (на 25,7 %, р < 0,05), что указывает на усиление окислительных процессов в стрессовой ситуации. Тренированные крысы с ДСНВ (ДТр) отреагировали на стресс снижением ЧСС (на 7,1 %, р < 0,05), увеличением Мо (р < 0,05) и усилением вариабельности сердечного ритма на 34,8 % (0,1 >р > 0,05). При этом в миокарде крыс ДТр обнаружена значительная интенсификация процессов ПОЛ (рис.). В группе тренированных десимпатизированных крыс, получавших а-токоферол (ДТФ + Тр), изменения в состоянии каналов экстракардиаль-ной регуляции, имевшие место при стрессе, не достигли статистической значимости, однако ЧСС повысилась на 8,8 % (р < 0,05) (табл.). При этом стрессирование вызвало у крыс ДТФ + Тр такие же изменения показателей ПОЛ, как и в контрольной группе (рис.).
Итак, при ДСНВ реакция на острый стресс по показателям сердечного ритма и ПОЛ в миокарде значительно снижена. Появление стресс-реактивных изменений хронотропной функции сердца и интенсивности ПОЛ у крыс с ДСНВ, получавших а-токоферол, указывает на более высокие функциональные возможности симпатической нервной системы по сравнению с ее состоянием у животных, подвергавшихся только десимпа-тизации. Вероятно, полученные результаты обусловлены тем, что при введении а-токоферола у крыс с ДСНВ регуляция хронотропной функции сердца осуществлялась с меньшим напряжением нервных каналов регуляции, которое обусловило снижение ЧСС (табл.). Известно также, что а-токоферол повышает выживаемость нейронов при действии нейроцито-
отклонения от ровня покоя
токсинов [13], влияет на физико-химические характеристики клеточных мембран, и тем самым модулирует чувствительность клеток к действию гормонов и медиаторов [14]. Снижение ЧСС и усиление вариабельности сердечного ритма при стрессе у тренированных крыс с ДСНВ, вероятно, вызваны тем, что физические нагрузки способствуют усилению роли парасимпатической нервной системы в регуляции сердечного ритма. Есть данные, что сердце десимпатизированных животных отличается повышенной чувствительностью к парасимпатическим влияниям [8]. Усиление вагусных влияний могли стимулировать значительные колебания артериального давления в условиях стресса, что характерно для десимпатизиро-ванных животных [9]. Постстрессорные изменения свободнорадикальных процессов в ткани сердца у крыс, подвергавшихся десимпатизации в сочетании с введением а-токоферола и физической тренировкой были аналогичны контрольным, что свидетельствует о восстановлении способности регуляторных систем к быстрой активизации процессов окисления-восстановления в миокарде в условиях стрессовой ситуации. Отсутствие при этом выраженных стресс-реактивных изменений хронотропной функции сердца мы склонны рассматривать не как проявление слабости регуляторных систем, а как свидетельство их высокой устойчивости к экстремальным воздействиям, поскольку основные показатели сердечного ритма в состоянии покоя не отличались от контрольных.
Таким образом, наличие реакций на стресс по показателям сердечного ритма и интенсификации перекисного окисления липидов косвенно свидетельствует о том, что компенсаторные процессы после десимпатизации протекают более интенсивно в том случае, когда формирование ДСНВ сочетается с введением а-токоферола или физической тренировкой. Важно подчеркнуть, что только при совместном применении а-токоферола и физической тренировки у крыс с ДСНВ состояние регуляторных систем обеспечивает формирование реакции на стресс по показателям ПОЛ, аналогичной той, которая характерна для животных с интактной иннервацией. При этом хронотропная функция сердца в этих условиях является достаточно устойчивой к стрессу.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Баевский Р. М., Кириллов О. И., Клецкин С. З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. - М.: Наука, 1984. - 221 с.
2. Показатели клеточного энергообмена при стрессе у лабораторных животных и энерготропный эффект а-адреноблокатора доксазозина / Е. Л. Вишневский, А. Е. Вишневский, Е. И. Шабельникова и др. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2004. - Т. 138, № 11. - С. 496-498.
3. Пшенникова М. Г. Актуальные проблемы патофизиологии: Избранные лекции. -М.: Медицина, 2001. - С. 220-353.
4. Абзалов Р. А., Ситдиков Ф. Г. Влияние десимпатизации гуанетидином на функции сердца крысят // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1986. - Т. 51, № 2. - С. 141-144.
5. Нигматуллина Р. Р., Хурамшин И. Г., Насырова А. Г. Влияние десимпатизации на насосную функцию сердца в постнатальном онтогенезе крыс // Физиологи-чалский журн. им. И. М. Сеченова. - 2002. - Т. 88, № 12. - С. 1567-1577.
6. Родионов И. М., Ярыгин В. Н., Мухаммедов А. А. Иммунологическая и химическая десимпатизация. - М.: Наука, 1988. - 152 с.
7. Савин В. Ф. Экстра- и интракардиальные механизмы регуляции частоты сердечного ритма в постнатальном онтогенезе: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. -Казань, 1988. - 19 с.
8. Влияние электрической стимуляции блуждающих нервов на деятельность сердца десимпатизированных крыс в постнатальном онтогенезе / Ф. Г. Ситди-ков, Р. И. Гильмутдинова, Р. Р. Миннахметов, А. Р. Гиззатуллин // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2003. - Т. 135, № 6. - С. 626-628.
9. Sympathovagal interplay in the control of overall blood pressure variability in unanesthetized rats / A. U. Ferrari, C. Franzelli, A. Daffonchio и др. // Am. J. Physiol. -1996. - Vol. 270, N 6. - P. 2143-2148.
10. Toleikis P. M., Godin D. V. Alteration of antioxidant status following sympathectomy: differential effects of modified plasma levels of adrenaline and noradrenaline // Mol. Cell. Biochem. - 1995. - Vol. 152, N 8. - P. 39-49.
11. Ярыгин В. Н. Экспериментальный анализ цитологических проявлений компенсаторной реакции нейрона: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - М., 1973. - 32 с.
12. Катехоламины надпочечников крыс Август и Вистар при остром эмоциональном стрессе / С. С. Перцов, Е. В. Коплик, В. Краузер и др. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1997. - Т. 123, № 6. - С. 645-648.
13. Sen Ch.K., Khanna S., Roy S. Tocotrienol: The natural vitamin E to defend the nervous system? // Ann. N. Y. Acad. Sci. - 2004. - Vol. 1031. - P. 127-144.
14. Белоконева О. С., Зайцев С. В. Роль мембранных липидов в регуляции функционирования рецепторов нейромедиаторов // Биохимия. - 1993. - Т. 58, № 11. -С. 1685-1708.
Получено 30.03.06
STRESS-INDUCED CHANGE OF CHRONOTROPIC FUNCTION OF HEART AND PARAMETERS OF LIPID PEROXIDATION IN THE MYOCARDIUM OF RATS WITH DEFICIENCY OF SYMPATHETIC NERVOUS INFLUENCES: MODULATING EFFECTS a-TOCOPHEROL AND PHYSICAL TRAINING
E. V. Kurjanova, V. F. Savin, D. L. Tyopliy
The reaction of sympathectomized rats on stress judging by the parameters of heart rate variability and lipid peroxidation is essentially weakened. The stress decreases heart frequencies and intense index under significant strengthening of lipid peroxidation in myocardium. Periodic introduction of a-tocopherol in a doze of 10 mg / kg, and also its combination to physical training promotes a display of stress reactivity changes of heart rate variability and lipid peroxidation of sympathectomized animals. That testifies the ability of these animals adequately react to acute stress. Chronotropic function of heart of the sympathec-tomized rats in conditions of introduction of alpha-tocopherol and physical training is characterized by high stability to stress.
