CC BY
75
С. Б. ЕГОРКИНА
ЦЕНТРАЛЬНЫЕ СЕРОТОНИНЕРГИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ МОЗГА В МЕХАНИЗМАХ РЕГУЛЯЦИИ ОФТАЛЬМОТОНУСА И ГОРМОНАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ КРОВИ ПРИ ЭМОЦИОНАЛЬНОМ СТРЕССЕ
Кафедра нормальной физиологии Ижевской государственной медицинской академии,
Россия, 426034, г. Ижевск, ул. Коммунаров, 281, тел.+79128594074. E-mail: [email protected]
В хронических опытах на кроликах в условиях экспериментального эмоционального стресса исследовалось участие се-ротонинергической системы мозга в механизмах формирования офтальмотонуса, гидродинамики глаза и гормонального профиля крови. Установлено, что интраамигдалярное введение микродоз серотонина приводит к офтальмогипертензии и повышению секреции гормонов гипофиза, надпочечников и щитовидной железы.
Ключевые слова: стресс, серотонин, миндалевидный комплекс мозга, внутриглазное давление, гормоны гипофиза, надпочечников и щитовидной железы.
S. B. EGORKINA
CENTRAL SEROTONINERGIC BRAIN STRUCTURES IN THE MECHANISMS OF OPHTHALMOTONOUS REGULATION AND HORMONAL BLOOD PROFILE IN EMOTIONAL STRESS
Normal physiology department, Izhevsk state medical academy,
Russia, 426034, Izhevsk, Kommunarov street, 281, tel. +79128594074. E-mail: [email protected]
Serotoninergic brain system was studied in chronic experiments on rabbits in the mechanisms of ophthalmotonus formation, eye hydrodynamics and hormonal blood profile. It is found that intraamygdaloid introduction of serotonin microdoses leads to ophthalmohypertension and secretion increase of hypophysis hormones, adrenals and thyroid body.
Key words: stress, serotonin, amygdaloid brain complex, intraocular pressure, hypophysis, adrenals and thyroid body hormones.
Значение проблемы эмоционального стресса непрерывно возрастает. Эмоциональный стресс возникает в конфликтных ситуациях, когда субъекты не могут удовлетворить свои ведущие социальные или биологические потребности [14[. Формирование отрицательных эмоциональных состояний при стрессорных воздействиях связано с циркуляцией возбуждения по лимбико-ретикулярным структурам мозга и активацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и тирео-идной осей. При длительных конфликтных ситуациях эмоциональное возбуждение благодаря постоянной генерализованной активации эмоциогенных структур мозга может перейти в стационарную форму, нарушить гомеостазис и вызвать соматовегетативные нарушения.
Из многих гомеостатических констант организма, подверженных изменениям при нейрогенном стрессе, показатель внутриглазного давления относится к наиболее стойким. Это обусловлено не только тем, что постоянство офтальмотонуса является необходимым условием для осуществления зрительных функций и метаболизма глаза, но и тем, что сам глаз - это составная часть фотоэнергетической системы, обеспечивающей фотопериодической стимуляцией подкорковые структуры мозга, что обусловливает генерацию внутренних биологических ритмов, играющих чрезвычайно важную роль в механизмах адаптации организма [1, 15].
В основе нейрональных механизмов эмоционального стресса лежат избирательная реорганизация молекулярных нейрохимических свойств и пластиче-
ская перестройка метаболизма нейронов лимбических структур мозга и коры [18].
В последнее время большое внимание уделяется изучению моноамиергических структур мозга в нейрохимических механизмах формирования эмоционального стресса. Одной из моноаминергических систем является серотонинергическая система, нейроны которой локализованы в нескольких ядрах ствола мозга. Это ядра шва, которые расположены прямо вдоль срединной линии ствола между средним и продолговатым мозгом [11]. Считают [21], что среди всех медиаторных систем серотонинергическая отличается наибольшей степенью разветвленности. Нейроны этой системы посылают многочисленные восходящие афферентные волокна в лимбическую и лобную кору, базальные ганглии, гипоталамус, а также дают нисходящие проекции в ствол и спинной мозг, где образуют огромное количество терминалей. Как и нейроны других аминергических систем, серотонинергические клетки оказывают влияние на клетки-мишени благодаря выделению этого нейромедиатора не только через «классические» синапсы, но и через расширения аксонных терминалей в межклеточное пространство, что позволяет нейротрансмиттеру, высвобождаемому одним волокном, воздействовать сразу на значительное количество нейронов-мишеней [6, 13]. Подобная архитектура нейронной сети свидетельствует о том, что серотонинергические механизмы, подобно норад-ренергическим, участвуют практически во всех типах интегративных процессов головного мозга и их роль сводится, скорее, к модуляторным и интегрирующим
Кубанский научный медицинский вестник № 8 (122) 2010 УДК 612.8266617.7-008-073
Кубанский научный медицинский вестник № 8 (122) 2010
воздействиям на более специфические нейрональные системы [11].
Целью данного исследования явилось изучение роли центральной серотонинергической системы миндалевидного комплекса в механизмах регуляции офтальмотонуса и гормонального профиля крови при эмоциональном стрессе.
Материалы и методы исследования
Хронические опыты проведены на 16 половозрелых кроликах породы шиншилла массой 2-4 кг. Животных содержали в виварии в стандартных клетках при свободном доступе к воде и пище, режиме естественной освещенности и температуре 20-22° С. Эксперименты проводили в осенне-зимний период, в первой половине дня, с соблюдением всех регламентированных норм и правил этического обращения с лабораторными животными. Исследования осуществлялись в соответствии с «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» (1985) и «Правилами лабораторной практики в Российской Федерации» (приказ МЗ РФ от 2003 г. № 267).
Эмоциональный стресс моделировали жесткой фиксацией животных к лабораторным столикам в течение часа через день на протяжении 30 дней. Под местной новокаиновой анестезией по стереотаксическим координатам атласа мозга [2] через точечные трепана-ционные отверстия имплантировали канюли. Канюли жестко фиксировали на черепе животных с помощью норакрила. Опыты начинали спустя 7-10 дней после операции. В течение этого времени всем животным проводили антибактериальную терапию. Микроинъекции серотонина осуществляли в латеральное ядро миндалевидного комплекса справа в дозе 10 мкг. Введение вещества осуществляли микроинъектором-хе-митродом через день в течение месяца.
Тонометрические и гидродинамические показатели в каждом опыте исследовали на обоих глазах эласто-тонометрией по Филатову-Кальфа и упрощенной то-нографией по Нестерову. При этом анестезию глаза осуществляли введением в конъюнктивальную полость
1-2 капель 0,2%-ного раствора дикаина. На протяжении всех экспериментов животные находились по одному в клетке. Измерения офтальмотонуса производи-
ли на обоих глазах. Внутриглазное давление измеряли: у интактных кроликов; через 5-7 дней после вживления канюль до начала воздействий (исходный фон); в период воздействий на протяжении 30 дней.
Для исследования гормонального профиля из краевой вены уха кролика каждые 10 дней брали кровь в количестве 2 мл.
В цельной крови определяли содержание адреналина и норадреналина по методу Э. Ш. Матлиной (1976) и выражали в молях на 1 л цельной крови. Содержание
11-оксикортикостероидов (11-ОКС) определяли в плазме крови и выражали в микрограммах на 1 л плазмы крови. Содержание кортикотропина (АКТГ), тиреотропина (ТТГ), трийодтиронина (Т3), тироксина (Т4) определяли в плазме крови радиоиммунологическим методом по стандартным сывороткам.
Статистический анализ полученных результатов проводили по декадам. В качестве контроля служили интактные животные с локальным введением физиологического раствора в латеральное ядро миндалевидного комплекса в том же объеме, что и в опыте.
Для определения точности локализации канюль применяли гистологический контроль.
Статистическая достоверность данных установлена для связанных выборок на основании критерия Т (парный критерий Вилкоксона), для независимых выборок на основании и-критерия Манна-Уитни.
Результаты исследования
Многократные введения микродоз серотонина в латеральное ядро миндалевидного комплекса вызывали достоверное повышение внутриглазного давления (таблица). Наблюдаемая офтальмогипертензия проявлялась с первых дней введения препарата и сохранялась на протяжении всего периода воздействий, достигая максимального уровня к 30-му дню опытов.
Известно [9, 10], что постоянный уровень внутриглазного давления определяется главным образом гидродинамическим балансом между притоком (продукция камерной влаги глаза) и оттоком внутриглазной жидкости (коэффициент легкости оттока). В данной серии опытов введение микродоз серотонина вызывало незначительное увеличение секреции камерной влаги глаза и не изменяло ее отток.
Изменение внутриглазного давления и гидродинамики глаза при введении серотонина в латеральное ядро миндалевидного комплекса
Дни опытов Внутриглазное давление (мм рт. ст.) Коэффициент легкости оттока (мм3/мин/мм рт. ст.) Продукция камерной влаги
(мм3/мин)
Контроль 19,3±0,28 0,41±0,07 0,74±0,12
19,0±0,28 0,39±0,07 0,98±0,03
10-й день 21,1±0,58* 0,44±0,07 1,96±0,15*
20,2±0,75* 0,5±0,08 0,96±0,09
20-й день 21,2±0,54* 0,36±0,07 0,92±0,14
20,7±0,54* 0,28±0,05 0,97±0,1
30-й день 21,8±0,34* 0,41±0,06 0,98±0,08
21,1±0,96* 0,40±0,05 1,29±0,03*
Примечание: в числителе показатели правого глаза, в знаменателе - левого глаза, * - Р<0,05.
Многократное введение микродоз серотонина в латеральное ядро миндалевидного комплекса мозга сопровождалось изменением гормонального профиля крови экспериментальных животных. Так, содержание гормонов гипофиза АКТГ и ТТГ в плазме крови постепенно нарастало, достигая максимального прироста (на 67% АКТГ и на 102 % ТТГ) к 30-му дню экспериментов. При этом наблюдалась тесная корреляционная связь с изменением внутриглазного давления на протяжении всего периода экспериментов.
Содержание гормонов щитовидной железы изменялось следующим образом: количество трийодтиронина резко возрастало уже в первую декаду опытов и превышало базовый уровень на 170%, в последующие десять дней содержание этого гормона держалось высоким и к 30-му дню опытов было выше контрольного значения на 160%. Количество тироксина при интраамигдалярном введении серотонина возрастало незначительно, достоверное увеличение этого гормона в крови экспериментальных животных проявлялось только во второй декаде опытов и превышало исходный уровень на 30%.
Параллельно повышению содержания гормонов гипофиза и щитовидной железы происходило изменение содержания гормонов надпочечников. Наблюдаемая гиперсекреция адреналина сохранялась на протяжении всего периода микроинъекций серотонина. На 10-й день воздействий количество этого гормона возрастало на 60%, на 20-й день опытов - на 100%, достигая максимального значения, и к концу третьей декады опытов прирост величины этого гормона составлял 56%.
Содержание норадреналина в первые десять дней несколько снижалось (на 30%), но уже к 20-му дню не отличалось от исходного уровня.
Гипоталамо-гипофизарная ось контролирует функцию коры надпочечников, секретируя АКТГ. При определении количества 11-оксикортикостероидов в крови экспериментальных животных была выявлена однонаправленность их изменения с гормональным профилем адреналина. Содержание 11-ОКС на 10-й день возрастало на 32%, на 20-й день - на 32% и к концу опытов - на 31%.
Обсуждение
Постоянство внутриглазного давления в физиологических условиях обеспечивается в основном за счет местных механизмов регуляции гемо- и гидродинамики глаза, а также при участии центральной нервной системы, вегетативной нервной системы и гормональных факторов [4, 10]. В основе местных физиологических механизмов, обеспечивающих поддержание офтальмотонуса, лежат вазомоторные рефлексы, которые воздействуют на внутриглазное давление через систему циркуляции водянистой влаги, меняя скорость ее секреции [5]. Известно, что серотонин и его рецепторы присутствуют практически во всех структурах глаза и зрительного анализатора [23]. В наших исследованиях при интраамигдалярном введении микродоз серотонина наблюдалось повышение внутриглазного давления за счет гиперсекреции камерной влаги глаза, что вероятно, могло быть обусловлено проявлением гормональной функции серотонина на периферии, которая связана со стимуляцией тонуса и ритмических колебаний кровеносных микрососудов [25]. При проведении корреляционного анализа была обнаружена достоверная связь между изменением внутриглазного давления и секрецией гормонов гипофиза (АКТГ, ТТГ).
Стресс усиливает оборот серотонина и процессы его синтеза в мозге [20]. При стрессе возникает каскад взаимосвязанных межсистемных процессов дестабилизации в механизмах гомеостатической регуляции.
В наших опытах введение микродоз серотонина в миндалевидный комплекс мозга экспериментальным животным в условиях эмоционального стресса вызывало увеличение содержания гормонов гипофиза, надпочечников и щитовидной железы. Структуры миндалевидного комплекса характеризуются наличием большого количества связей как в пределах самой миндалины, так и с другими отделами центральной нервной системы. Благодаря волокнам, входящим в состав конечной полоски, ядра амигдалы взаимодействуют со структурами гипоталамуса, среднего и продолговатого мозга [17]. Есть все основания полагать, что сложноорганизованная система связей миндалины играет важную роль в реализации ее регуляторных влияний [3]. Оценивая наши результаты, мы можем предположить, что механизм реализации эффектов серотонина связан со стимуляцией серотонином секреции корто-котропина и кортизола, а серотонинергический рецепторный механизм включается в реакцию гипофизарнонадпочечниковой и гипофизарно-тиреоидной системы на стресс [8, 22], причем действие серотонина может реализовываться на уровне как центрального регуляторного звена (гипоталамус, гипофиз), так и периферического (надпочечники и щитовидная железа) [19]. По мнению Е. А. Юматова (1986), при эмоциональном стрессе в центральной нервной системе складывается специфическая нейрохимическая интеграция эмоционального возбуждения, которая характеризуется перестройкой интегративных функций нейронов на основе изменения их чувствительности к нейромедиаторам и нейромодуляторам.
Таким образом, многократное введение микродоз серотонина в латеральное ядро миндалевидного комплекса мозга у экспериментальных животных в условиях эмоционального стресса приводит к повышению уровня внутриглазного давления и изменению гормонального профиля крови. Серотонин принимает участие в центральных механизмах регуляции офтальмотонуса и гидродинамики глаза, а также в центральных регуляторных механизмах сим-патоадреналовой, гипофизарно-надпочечниковой и гипофизарно-тиреоидной осей; стимулирует секрецию как адренокортикотропина, тиреотропина, так и непосредственно кортикостероидов, катехоламинов и гормонов щитовидной железы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Биофизика сенсорных систем / Под ред. В. О. Самойлова. -СПб: ИнформМед, 2007. - 287 с.
2. Буреш Я. Электрофизиологические методы исследования / Я. Буреш, М. Петрань, И. Захар - М.: Иностранная литература, 1962. - 456 с.
3. Ведясова О. А. Механизмы регуляции дыхания структурами лимбической системы / О. А. Ведясова, И. Д. Романова, А. М. Ковалев. - Самара: изд-во Самарск. ун-та, 2010. - 170 с.
4. Зайко Н. Н. Внутриглазное давление и его регуляция / Н. Н. Зайко, С. М. Минц. - Киев: Здоровья, 1966. - 295 с.
5. Краснов М. М. О внутриглазном кровообращении при глаукоме // Вестн. офтальмологии. - 1998. - № 5. - С. 5-7.
6. Лиманский Ю. П. Морфофункциональная организация ами-нергических систем и их роль в моторной деятельности // Успехи физиолог. наук. - 1990. - № 2. - С. 3-17.
Кубанский научный медицинский вестник № 8 (122) 2010
УДК 615.322 Кубанский научный медицинский вестник № 8 (122) 2010
7. Матлина Э. Ш. Клиническая биохимия катехоламинов / Э. Ш. Матлина, В. В. Меньшиков. - М.: Медицина, 1967. - 304 с.
8. Науменко Е. В. Серотонин и мелатонин в регуляции эндокринной системы / Е. В. Науменко, Е. К. Попова. - Новосибирск: Наука, 1975. - 220 с.
9. Нестеров А. П. Первичная глаукома. - М.: Медицина, 1982. - 288 с.
10. Нестеров А. П. Глаукома. - М.: ООО МИА, 2008. -360 с.
11. Николлс Дж. От нейрона к мозгу / Джон Николлс, Роберт Мартини. - М.: ЛКИ, 2008. - 672 с.
12. Попова Н. К. Серотонин и поведение / Н. К. Попова, Е. В. Науменко, В. Г. Колпаков - Новосибирск: Наука, 1978. - 138 с.
13. Савченко В. В. Серотонин и центральные механизмы моторного контроля / В. В. Савченко, В. И. Хоревич // Нейрофизиология, 2001. - № 3. - С. 207-224.
14. Судаков К. В. Системные механизмы эмоционального стресса. - М.: Медицина, 2003. - 230 с.
15. Тетерина Т. П. Глаз и мозг. Основа цветотерапии. Книга II. - Калуга: ГУП, Облиздат, 2001. - 360 с.
16. Физиология эндокринной системы / Под ред. Дж. Гриффина, С. Охеды. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008. -496 с.
17. Чепурнов С. А. Миндалевидный комплекс мозга / С. А. Чепур-нов, Н. Е. Чепурнова. - М.: изд-во Моск. ун-та. - 1981. - 256 с.
18. Юматов Е. А, Белова Т. И., Ульянинский Л. С., Бадиков В. И. Эмоции в системной организации поведенческих актов. Сис-
темные механизмы устойчивости к эмоциональному стрессу II Функциональные системы организма I Под. ред. К. В. Судакова. -М., 1987. - С. 245—292.
19. Dinan T.G. Serotonin and the regulation of hypothalamic -pituitary - adrenal axis function II Life sci. - 1996. - Vol. 58, № 20. -P. 1683-1694.
20. Emerson A. J., Kappenman D. P., Ronan P. J. Stress induces rapid changes in serotonergic activity: restranin and exertion II Behav. brain res. - 2000. - Vol. 111, № 1-2. -P. 83-92.
21. Fornal C. A. Subgroup of dosal raphe serotonergic neurons in the cat strongly activated during oral-buccal movements I C. A. Fornal, C. V. Metzler, F. Marrsu II Brain res. - 1996. - Vol. 1I2. -P. 123-133.
22. Fuller R. W. Serotonin receptors involved in regulation of pituitary - andrenocortion function in ratsr II Behav. brain res. - 1996. -Vol. 73, № 1-2. - P. 215-219.
23. Osborne N. N. 5-hydroxytryptamine 1A agonist: potential use in glaucova. Evidence from animal studies I N. N. Osborne, J. P. Wood, J. Melena II Eye. - 2000. - № 14. - P. 454-463.
24. Raleigh M. J. Brain res. - 1991. - № 559. - P. 181-190.
25. Struder H. K., Weicker H. Physiology and pathophysiology of the serotoninergic system and its implications on mental and physical performance II Part I int. j. sports med, 2001. - Vol. 22, № 7. - P.467-548.
Поступила 21.09.2010
Е. Т. ЖИЛЯКОВА1, О. О. НОВИКОВ2, E. Н. НАУМЕНКО2, Л. В. КРИЧКОВСКАЯ3, Т. С. ПОЛУХИНА2, Е. Ю. ТИМОШЕНКО1, М. Ю. НОВИКОВА1, С. А. ЛИТВИНОВ4
ИССЛЕДОВАНИЕ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫХ АГЕНТОВ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ СЕБОРЕИ
кафедра фармацевтической технологии, управления и экономики здравоохранения Белгородского государственного университета,
Россия, 308015, г. Белгород, ул. Победы, 85, тел. (4722) 301425. E-mail: [email protected];
2кафедра фармацевтической химии и фармакогнозии Белгородского государственного университета, Россия, 308015, г. Белгород, ул. Победы, 85, тел. (4722) 301425. E-mail: [email protected];
3кафедра биотехнологии Харьковского национального политехнического университета, Украина, 61002, г. Харьков, ул. Фрунзе, 21;
4кафедра фармакологии Курского государственного медицинского университета,
Россия, 305041, г. Курск, ул. К. Маркса, 3
Данная статья посвящена распространенному на сегодняшний день заболеванию - себорее. Отмечено, что создание эффективных лекарственных и лечебно-косметических средств с действующими веществами растительного происхождения делает эту проблему достаточно актуальной. При лечении данного заболевания применимо репейное масло, содержащее экстракты лекарственных растений и сами эфирные масла. В качестве эфиромасленного компонента, обладающего выраженными целевыми свойствами, предложено масло монарды дудчатой (Monarda fistulosa). При изучении противомикроб-ной, противогрибковой и противовоспалительной активности эфирных масел установлено, что масло монарды обладает наибольшим ингибирующим действием на рост микроорганизмов и превышает противовоспательную активность гидрокортизона в сочетании с витамином В6. Исследование действия эфирных масел на генерализованную инфекцию также показало, что масло монарды проявляет наилучшие свойства по сравнению с другими аналогами.
Ключевые слова: себорея, масло репейное, эфирное масло монарды, антимикотическое и антимикробное действие, генерализованная инфекция.
