CC BY
23
МЕДИКО-БМОЛОГИНЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
Участие серотонина в формировании деятельности бульбарного сердечно-сосудистого центра
С.Д.Михайлова, Г.И.Сторожаков, Т.М.Семушкина
Российский государственный медицинский университет, ПНИЛ патологии сердечно-сосудистой системы, Москва (зав. лабораторией - проф. С.Д.Михайлова)
|В опытах на кроликах было показано, что афферентные нейроны бульбарного сердечно-сосудистого центра на введение серотонина реагируют раньше, чем вставочные. Латентный период реакции афферентных нейронов при микроинъекционном подведении серотонина составил 3,33 ± 0,8 с, вставочных - 5,77 ± 0,79 с. Ключевые слова: серотонин, импульсная активность, нейрон, сердечно-сосудистый центр
Participation of serotonin in formation of activity of the bulbar cardiovascular center
S.D.Mikhaylova, G.I.Storozhakov, T.M.Semushkina
Russian State Medical University, Problem Scientific Research Laboratory of Cardiovascular System Pathology, Moscow (Head of the Laboratory - Prof. S.D.Mikhaylova)
I It was shown in experiments in rabbits that afferent neurons of the bulbar cardiovascular center reacted on the injection of serotonin faster than internuncial ones. The latent period of the reaction of afferent neurons on serotonin microinjections was 3,33 ± 0,8 s. The latent period of the reaction of internuncial neurons was 5,77 ± 0,79 s. Key words: serotonin, impulse activity, neuron, cardiovascular center
Основной причиной смерти при нарушении коронарного кровообращения является фибрилляция желудочков [1]. Многие клиницисты связывают нарушение ритма сердца с сильными эмоциональными стрессами, невротическими состояниями, диэнцефальными расстройствами, черепно-мозговыми травмами [2, 3].
Известно, что при различных стрессорных состояниях, приводящих к нарушениям гомеостаза, происходит выделение опиоидных пептидов - эндорфинов и энкефалинов [4].
Ранее нами было показано, что опиоидные пептиды в зависимости от степени их активности к опиоидным рецепторам обладают различной выраженностью антиаритмического эффекта при ишемии миокарда и имеют различные ней-рогенные механизмы его реализации, которые проявляются в нормализации деятельности афферентных и вставочных нейронов сердечно-сосудистого центра [5, 6].
Известно, что опиоидные пептиды тесно связаны с серо-тонинергической системой. Установлено, что опиаты и опиоидные пептиды увеличивают образование и высвобождение
Для корреспонденции:
Михайлова Софья Давыдовна, доктор медицинских наук, профессор, заведующая ПНИЛ патологии сердечно-сосудистой системы Российского государственного медицинского университета Адрес: 117997, Москва, ул. Островитянова, 1 Телефон (495) 434-2188
Статья поступила 05.06.2008 г., принята к печати 19.11.2008 г.
серотонина из серотонинергических нейронов в нижнем отделе ствола мозга, стриатуме, переднем мозге. Блокада серотонинергических рецепторов ослабляет действие опиоидных пептидов [7].
Учитывая наличие серотонинергических рецепторов в области солитарного тракта [8, 9], целью настоящей работы явилось изучение импульсной активности бульбарных кар-диоваскулярных нейронов при микроинъекционном подведении к ним серотонина.
Материалы и методы
Опыты поставлены на 34 кроликах массой 3-4 кг под тио-пенталовым наркозом (40 мг/кг массы, внутрибрюшинно). Импульсную активность бульбарных кардиоваскулярных нейронов регистрировали внеклеточно в области ядра солитарного тракта. Функциональную принадлежность нейронов определяли по характеру исходной импульсной активности в соответствии с ранее разработанными критериями [10]. Для одновременной регистрации активности нейронов и микроинъекционного введения серотонина применяли стеклянные двуствольные микроэлектроды. Один электрод заполняли 2,5 М раствором KCl, другой - раствором серотонина (4 х 10-4 г/мл) либо раствором Рингера. Дозированную подачу серотонина осуществляли с помощью микрошприца с микрометрической насадкой. Параллельно с регистрацией импульсной ак-
Участие серотонина в формировании деятельности бульварного сердечно-сосудистого центра
тивности нейронов проводили запись ЭКГ в I или II стандартном отведении, АД в бедренной артерии. Все регистрируемые сигналы усиливались четырехканальным миографом М-42 фирмы «Медикор» и регистрировались на магнитную пленку магнитографом SDR-41 фирмы «Нихон-Коден» и на 70 мм пленку РФ-3 с помощью четырехканального регистратора МR-4 фирмы «Медикор». Была зарегистрирована и проанализирована импульсная активность 55 бульбарных нейронов. Статистическая обработка данных производилась с использованием 1 критерия Стьюдента.
1Л г 1 1.4 V Ч I! ■Н '4
"!» Ж Я ■ " "
Результаты исследования и их обсуждение
Для решения поставленной задачи в первой серии экспериментов (17 опытов) необходимо было найти тот объем жидкости, который можно было бы ввести в мозг без нарушения гемодинамики. С этой целью в область бульбарно-го сердечно-сосудистого центра микроинъекционно вводили раствор Рингера в объемах от 10 до 0,5 мкл в течение 40 с. Исходное АД у животных этой группы составляло 117 ± 2 / 98 ± 3 мм рт. ст., ЧСС - 241 ± 12 уд./мин. Введение раствора Рингера в объеме от 5 до 10 мкл вызывало уменьшение артериального давления (р < 0,05), которое достигало максимума через 30-40 с. При введении раствора Рингера в объеме от 0,5 до 3 мкл в течение 3 мин не отмечалось изменений ни АД, ни ЧСС (р > 0,5).
Во второй серии экспериментов (7 опытов) необходимо было выбрать тот объем раствора Рингера, который не изменял бы импульсной активности бульбарных кардиоваску-лярных нейронов. С этой целью в 7 опытах была изучена импульсная активность 25 афферентных и вставочных нейронов бульбарного сердечно-сосудистого центра при введении раствора Рингера в объеме от 0,5 до 2 мкл. Ни в одном случае не было зарегистрировано изменений АД и ЧСС (исходно 116 ± 3 / 96 ± 3 мм рт. ст. и 238 ± 6 уд./мин). Введение раствора Рингера в объеме более 0,5 мкл приводило к изменению импульсной активности нейронов. При введении раствора Рингера в объеме 0,5 мкл ни один нейрон не изменил импульсной активности. Таким образом, для микроинъекционного подведения серотонина к нейрону был использован объем 0,5 мкл.
В следующей серии экспериментов (10 опытов) была изучена импульсная активность бульбарных кардиоваскулярных нейронов при микроинъекционном подведении к ним в течение 40 с раствора серотонина (0,2 мкг в 0,5 мкл, что соответствует 4„10-4 г/мл). Исходное АД у животных этой группы составляло 118 ± 3 / 98 ± 3 мм рт. ст., ЧСС - 240 ± 16 уд./мин. При введении серотонина изменение АД было незначительным (3,1 ± 0,25 мм рт. ст.). Изменение ЧСС на 1 удар отмечалось в среднем на 44,8 ± 5,17 с от начала введения серотонина в 45% случаев. Была проанализирована импульсная активность 15 афферентных нейронов с постоянной регулярной активностью и 35 вставочных нейронов бульбарного сердечно-сосудистого центра.
На введение серотонина из 15 афферентных нейронов прореагировали 10, причем изменения импульсной активности у 7 нейронов отмечались до изменения гемодинамики (рис. 1). Латентный период реакции афферентных нейронов составил 3,33 ± 0,81 с от начала введения серотонина.
I п#т. [
1«
=
Рис. 1. Импульсная активность афферентного кардиоваскуляр-ного нейрона при введении серотонина.
а - фоновая активность нейрона, Ь - активность нейрона на фоне воздействия.
Сверху вниз: ЭКГ, импульсная активность нейрона, пневмограмма, артериальное давление.
У 3 нейронов, изменивших импульсную активность, этой реакции предшествовало изменение АД. 5 афферентных кардиоваскулярных нейронов не изменили импульсной активности на введение серотонина. Таким образом, на микроинъекционное введение серотонина реагирует 46,7% афферентных нейронов.
Из 35 зарегистрированных вставочных бульбарных кардиоваскулярных нейронов на введение серотонина прореагировало 34 нейрона. Импульсная активность 21 нейрона изменялась до изменения гемодинамики (рис. 2). Латентный период реакции этих нейронов составил 5,77 ± 0,79 с. У 13 нейронов изменению импульсной активности предшествовало снижение АД. Один нейрон не изменил импульсной активности за все время наблюдения. Таким образом, 67,7% вставочных нейронов реагируют на введение серотонина.
Ранее было показано, что при ишемии миокарда, осложняющейся в дальнейшем фибрилляцией желудочков, происходит рассогласование деятельности афферентных и вставочных нейронов бульбарного сердечно-сосудистого центра [6]. Фибрилляция желудочков в этих условиях развивается в 56% случаев. При введении селективных опиоидных пептидов наблюдается снижение частоты развития фибрилляции
а
б
С.Д.Михайлова и др. / Вестник РГМУ, 2009, №1, с. 68-70
M hi* рт п
J-I
1Я u.h
Hit
Рис. 2. Импульсная активность вставочного кардиоваскулярного нейрона при введении серотонина.
a - фоновая активность нейрона, b - активность нейрона на фоне воздействия.
Сверху вниз: ЭКГ, импульсная активность нейрона, артериальное давление, пневмограмма.
а
б
желудочков до 10% [11]. Изменение импульсной активности афферентных и вставочных бульбарных кардиальных нейронов при введении этих пептидов носит однонаправленный характер [12]. Выявленная нами корригирующая функция опиоидных пептидов на деятельность кардиоваскулярных нейронов сердечно-сосудистого центра при нарушении коронарного кровообращения может осуществляться, по-видимому, и путем стимуляции образования и выделения се-ротонина. Серотонинергическая система сама по себе в значительной степени может быть отнесена к числу стрессли-митирующих систем организма [7].
Заключение
Подытоживая полученные данные, можно придти к заключению, что импульсная активность бульбарных кардиоваскулярных нейронов изменяется при микроинъекционном подведении к ним серотонина, т.е. в составе бульбарного сердечно-сосудистого центра имеются серотонинчув-ствительные нейроны. Чувствительность к серотонину у афферентных и вставочных нейронов различна. Аффе-
рентные нейроны обладают более низким порогом чувствительности, чем вставочные. Таким образом, по-разному влияя на импульсную активность различных кардиоваскулярных нейронов бульбарного сердечно-сосудистого центра, серотонин способен оказывать влияние на формирование его деятельности.
Литература
1. Podrid P.J., Myerburg R.J. Epidemiologe and stratiti cation of risk for sudden cardiac death // Clin. Cardiol. - 2005. - V.28 (suppl. 1). - P.1-11.
2. Samuels M.A. Neurali induced cardiac damage: Definition of the problem // Neurol. Clin. - 1993. - V.11. - №2. - P.273-292.
3. Talman W.T., Kelkar P. Neural control of the heart: Central and pereferial // Neurol. Clin. - 1993. - V.11. - №2. - P.239-256.
4. Шхвацабая И.К., Айвазян Т.А., Зайцев В.П. и др. Механизмы гипотензивного действия психорелаксационной терапии при гипертонической болезни // Кардиология. - 1989. - № 6. - С.47-50.
5. Михайлова С.Д., Сторожаков Г.И., Бебякова Н.А. и др. Влияние различных типов опиатных рецепторов на симпатические механизмы ишемических нарушений сердечного ритма // Вестн. РГМУ. - 2000. - №1 (11). - С.62-66.
6. Михайлова С.Д., Васильева Т.В., Семушкина Т.М. и др. Изменение импульсной активности нейронов бульбарного сердечно-сосудистого центра на фоне введения динорфина А 1-13 // Бюл. экспер. биол. и мед. - 2003. - T.135.
- №1. - С.14-16.
7. Михайлов В.В. Основы патологической физиологии: Руководство для врачей. - М.:Медицина, 2001. - 704 с.
8. Comet M.A., Bernard J.F., Hamon M. et. al. Activation of nucleus tractus solitar-ius 5-HT2A but not other 5-HT2 receptor subtypes inhibits the sympathetic activity in rats // Eur. J. Neurosci. - 2007. - V.26. - №2. - P. 345-354.
9. Raul L. Serotonin2 receptors in the nucleus tractus solitarius: characterization and role in the baroreceptor reflex arc. // Cell Mol. Neurobiol. - 2003. - V.23. - №4-5.
- P.709-726.
10. Михайлова С.Д., Кудинова А.В., Семушкина Т.М. и др. О реакции бульбарных кардиоваскулярных и дыхательных нейронов на внутрипредсердное лазерное облучение // Бюл. экспер. биол. и мед. - 1998. - Т.125. - №10. -С.263-267.
11. Михайлова С.Д., Сторожаков Г.И., Бебякова Н.А. и др. О роли блуждающих нервов в антиаритмическом эффекте DAGO при острой ишемии миокарда // Бюл. экспер. биол. и мед. - 1997. - Т.124. - №10. - С.377-379.
12. Михайлова С.Д., Соколов А.В., Семушкина Т.М. и др. Влияние внутривенного введения DAGO на импульсную активность нейронов бульбарного сердечнососудистого центра // Бюл. экспер. биол. и мед. - 2001. - Т.130. - №7. -С.48-52.
Сведения об авторах:
Михайлова Софья Давыдовна, доктор медицинских наук, профессор, заведующая ПНИЛ патологии сердечно-сосудистой системы Российского государственного медицинского университета Адрес: 117997, Москва, ул. Островитянова, 1 Телефон (495) 434-2188
Сторожаков Геннадий Иванович, академик РАМН, президент Российского государственного медицинского университета, заведующий кафедрой госпитальной терапии лечебного факультета Адрес: 117997, Москва, ул. Островитянова, 1 Телефон: (495) 434- 4656
Семушкина Татьяна Михайловна, кандидат медицинских наук,
ведущий научный сотрудник ПНИЛ патологии сердечно-сосудистой системы
Российского государственного медицинского университета
Адрес: 117997, Москва, ул. Островитянова, 1
Телефон: (495) 434-2188
