CC BY
43
Физиология и иммунология Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2012, № 2 (3), с. 262-265
УДК 612.57
ВЛИЯНИЕ ГИПЕР- И ГИПОГЕПАРИНЕМИИ НА ПОКАЗАТЕЛИ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ В УСЛОВИЯХ ВВЕДЕНИЯ ЗООТОКСИНОВ И ГИПЕРТЕРМИИ
© 2012 г. О.В. Лушникова, Р.В. Гиноян, Д.С. Малиновский
Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского
kfg@bio.unn.ru
Поступила в редакцию 30.03.2012
В опытах на крысах установлено, что гепарин снижает термопротекторные свойства пчелиного яда и яда кобры, а протамина сульфат их потенцирует. Г епарин и протамина сульфат не влияют на термопротекторные свойства яда щитомордника.
Ключевые слова: гипертермия, зоотоксины, гепарин, протамина сульфат.
Введение
Актуальной задачей современной физиологии является выяснение роли эндогенных физиологически активных веществ в регуляции вегетативных функций организма. Одним из важных биорегуляторов является гепарин, синтезируемый тучными клетками печени, легких, соединительной ткани, играющий особую роль в поддержании гомеостаза. Хорошо установленным фактом является способность гепарина образовывать комплексы с широким спектром белков, пептидов, ферментов, катионных соединений, при этом могут меняться как его собственные свойства, так и свойства веществ, вступающих с ним во взаимодействие [1—6].
Влияние высокой температуры окружающей среды на организм человека и животных охватывает широкий круг вопросов физиологического характера. Одним из вопросов этого влияния является тот факт, что кратковременное действие тепла на организм или эпизодические случаи перегревания не являются типичными в условиях жизнеобитания. Чаще всего организм сталкивается с более или менее продолжительным влиянием высокой внешней температуры, которое связано с климатогеографическими условиями или со спецификой процессов [7].
В экспериментах на лабораторных животных показано увеличение продолжительности жизни при предварительном введении зоотоксинов по сравнению с использованием только высокой внешней температуры. Установлен механизм защитно-компенсаторных реакций, связанных с острым перегреванием. Однако практическое использование зоотоксинов при высокой внеш-
ней температуре без учета эндогенных факторов, к которым относится гепарин, невозможно, так как гепарин, обладая полифункциональны-ми свойствами, может изменить вектор действия зоотоксинов на диаметрально противоположный [8-10].
Материалы и методы
Опыты были проведены на 110 белых беспородных половозрелых крысах (самках) массой 180±20 г. Содержание их соответствовало правилам по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев). Кормили животных натуральными и брикетированными кормами в соответствии с утвержденными нормами (СП № 1045-73 «Санитарные правила по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)».
В работе использовался яд кобры среднеазиатской (Naja oxiana Eichw.), яд щитомордника восточного (Agkistrodon blomhoffi Boie) и нативный яд пчелы (Apis mellifera L.). Исследуемые вещества разводились в изотоническом растворе хлорида натрия и вводились внутрибрюшин-но. Проведены 15 серий экспериментов, в которых изучали действие высокой внешней температуры на частоту дыхательных движений крыс при введении пчелиного яда, яда кобры и щитомордника в условиях гипер- и гипогепарине-мии. Частоту дыхания измеряли при помощи пневмотахографа.
Статистическая обработка экспериментальных данных была выполнена с помощью программы «Биостат». Для сравнения нескольких
Таблица 1
Изменение частоты дыхательных движений при действии пчелиного яда, гепарина и протамина сульфата в условиях острого перегревания (Т = 50°С)
Условия эксперимента Контроль Время воздействия, мин
20 40 60 100
Т= 50°С 142±17.1 306±39.1* 361±16.2* 0.0 0.0
Яд пчелы (5 мг/кг) ^ Т = 20°С 122±16.1 242±33.0* 228±24.8* 189±19.9 114±15.0
Яд пчелы (5 мг/кг) ^ Т= 50°С 165±17.6 386±25.6* 431±31.2* 382±23.2 158±22.4
Яд+гепарин (1:0.5) ^ Т= 50°С 158±19.2 328±33.4* 372±36.1 0.0 0.0
Гепарин (500 МЕ/кг) ^ Яд ^ Т = 50°С 144±15.9 298±41.1* 345±22.3 0.0 0.0
Протамин (10 мг/кг) ^ Яд ^ Т = 50°С 136±16.1 347±23.5* 456±32.8* 358±22.4* 158±24.1
* Различия между контрольными и опытными группами статистически значимы ^ < 0.05).
Контроль Время экспозиции, мин
Рис. 1. Изменение частоты дыхательных движений при действии яда кобры в условиях острого перегревания (50°С): 1 - температура 50°С, 2 - яд кобры (1.0 мг/кг) ^ 20°С, 3 - яд кобры (1.0 мг/кг) ^ 50°С
групп использовали однофакторный дисперсионный анализ и критерий Стьюдента с поправкой Бонферрони для множественных сравнений.
Результаты и обсуждение
При тепловой экспозиции респираторный ритм резко увеличивается и уже к 10-й минуте превышает исходные величины на 97.8%. Максимального значения ЧДД достигает на 40-й минуте острого перегревания и увеличивается с 142±17.1 до 361±16.2 раз в минуту. Непосредственно перед гибелью ЧДД несколько снижается, не достигая, тем не менее, контрольных величин (табл. 1).
При введении пчелиного яда в дозе 5 мг/кг веса тела экспериментального животного в условиях нормотермии (20°С) наблюдается рез-
кое увеличение ЧДД с 122±16.1 в контроле до 253±30.2 раз в минуту, т.е. более чем в два раза. Затем величина ЧДД постепенно снижается до контрольных измерений. Совместное применение пчелиного яда и высокой температуры также сопровождается резким повышением респираторного ритма, причем это повышение значительно больше, чем в двух предыдущих сериях. Так, если при температуре 50°С максимальное повышение ЧДД регистрировалось на уровне 254% от контроля (100%), а при действии пчелиного яда - на уровне 207%, то при сочетанном воздействии - на уровне 262% (табл. 1).
При внутрибрюшинном введении пчелиного яда с гепарином в виде смеси в соотношении 1:0.5, а также при предварительном введении гепарина в дозе 500 МЕ/кг с последующим инъецированием пчелиного яда и температурной экспозицией, показатели ЧДД достоверно не
450-1
з~ 100 —|—і—|—і—|—і—|—і—|—і—|—і—|—і—|—і—|—і—|—і—|—і—|—і
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Контроль
Время экспозиции, мин
Рис. 2. Изменение ЧДД при действии яда кобры с гепарином или протамин сульфатом в условиях острого перегревания (50°С): 1 - яд кобры + гепарин (1:0.05); 2 - гепарин (500 МЕ/кг) ^ яд кобры (1 мг/кг); 3 - протамин сульфат (10 мг/кг) ^ яд кобры (1 мг/кг)
Таблица 2
Изменение частоты дыхательных движений при действии яда щитомордника, гепарина и протамина сульфата в условиях острого перегревания (Т = 50°С)
Условия эксперимента Контроль Время воздействия, мин
20 40 60 100
Т= 50°С 142±17.1 306±39.1* 361±16.2* 0.0 0.0
Яд щитомордника (4 мг/кг) ^ Т = 20°С 184±21.2 337±23.5* 377±14.8* 270±15.6* 192±16.5
Яд щитомордника (4 мг/кг) ^ Т = 50°С 174±21.6 493±27.0* 442±26.9* 423±20.3* 226±1.4*
Яд+гепарин (1:0.5) ^ Т= 50°С 177±20.1 485±23.4* 449±25.9* 435±21.3* 218±19.8
Гепарин (500 МЕ/кг) ^ Яд ^ Т = 50°С 152±21.4 463±22.7* 435±23.2* 434±22.6* 258±24.1*
Протамин (10 мг/кг) ^ Яд ^ Т = 50°С 161±20.1 412±21.0* 455±25.1* 444±24.5* 352±25.6*
Пояснения под табл. 1.
отличаются друг от друга, а кривые изменений напоминают картину ЧДД, зарегистрированную при температурной экспозиции. При предварительном введении протамин сульфата ЧДД на 30-ой минуте от момента начала тепловой экспозиции резко возрастает, превышая показатели совместного применения яда пчелы и гипертермии (табл. 1).
Яд кобры в дозе 1 мг/кг оказывал выраженное действие на респираторный ритм лабораторных крыс. Так, на 40-ой минуте от момента введения кобротоксина ЧДД увеличивалась с 132±25 до 288±25 раз в минуту, т.е. на 118%, а при совместном применении яда кобры и высокой температуры, также на 40-ой минуте, ЧДД
увеличивалась относительно контроля на 172% (рис. 1).
Использование яда кобры в смеси с гепарином в соотношении 1:0.05, а также предварительное введение гепарина в дозе 500 МЕ/кг сопровождалось повышением ЧДД (рис. 2), аналогичным показателям температурной экспозиции (рис. 1). Введение протамин сульфата увеличивало ЧДД до величин, превышающих показатели совместного применения яда кобры и гипертермии (рис. 2).
Введение яда щитомордника в дозе 4 мг/кг в условиях нормотермии сопровождается увеличением ЧДД к 40-й минуте от момента тепловой экспозиции до 377±14 раз/мин (табл. 2). Сов-
местное применение гипертермии на фоне действия яда щитомордника сопровождается увеличением ЧДД уже на 20-й минуте от начала тепловой экспозиции до 493±27 раз/мин (табл. 2). Введение яда щитомордника в смеси с гепарином, предварительное введение гепарина, а также введение протамин сульфата не изменяло показателей ЧДД относительно показателей, полученных при применении яда щитомордника с последующей тепловой экспозицией (табл. 2).
Таким образом, экспонирование крыс при температуре 50°С уже в первые 10 минут вызывало резкое увеличение частоты дыхательных движений, а к концу опыта частота дыхательных движений возрастала почти в три раза. Введение зоотоксинов в исследуемых дозах сопровождалось повышением частоты дыхательных движений в течение 70-90 минут от момента инъекции, после чего частота дыхания снижалась до контрольных величин. При сочетанном действии зоотоксинов и высокой внешней температуры частота дыхательных движений увеличивалась в некоторых опытах в 45 раз относительно контрольных величин, отмечалось резко выраженное полипноэ. Максимальная величина полипноэ наблюдалась при совместном применении высокой температуры (50°С) и яда щитомордника на 20-й минуте тепловой экспозиции и равнялось 493±27 раз/мин (в норме 174±21 раз/мин). В это же время частота сердечных сокращений была значительно меньше и равнялась 207±81 уд/мин (в норме 260±6.0 уд/мин).
Экзогенный и эндогенный гепарин модифицирует проявление термопротекторных свойств зоотоксинов в отношении показателей сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Пчелиный яд и яд кобры в присутствии гепарина не проявляют своих термопротекторных свойств, а
при блокаде гепарина протамин сульфатом эти свойства потенцируются. Гепарин не влияет на показатели дыхательной системы, изменения которых фиксируются при введении яда щитомордника и тепловой экспозиции.
Список литературы
1. Ляпина Л.А. Физиологические функции гепарина // Успехи современной биологии. 1987. Т. 103. № 1. С. 66-80.
2. Кондашевская М.В., Ляпина Л.А. Новое свойство комплекса гепарин-серотонин // Бюл. экспер. биологии и медицины, 1998. Т. 126. № 10. С. 425426.
3. Хомутов А.Е., Пурсанов К.А. Биологические и клинические основы апитерапии. Н. Новгород: Изд-во НГМА, 2011. 400 с.
4. Chen J. et al. Enzymatic redesigning of biological active heparan sulfate // J. Biological Chemistry. 2006. № 12. Р. 329-332.
5. Troy N.Y. Blood-Compatible Nanoscale Materials Possible Using Heparin // Immediate Release. 2006. N 4. P. 165-168.
6. Prakesh S., Shah A. et al. A Randomized, Controlled Trial of Heparin Versus Placebo Infusion to Prolong the Usability of Peripherally Placed Percutaneous Central Venous Catheters (PCVCs) in Neonates: The HIP (Heparin Infusion for PCVC) Study // Pediatrics. 2007. V. 119. P. 284-291.
7. Султанов Ф.Ф., Клочкова Г.М., Мезидова Х.А. Влияние природно-климатических условий аридного региона на гормональный статус человека // Физиология человека. 2001. Т. 27. № 1. С. 74-85.
8. Хомутов А.Е., Гиноян Р.В., Ягин В.В. Термоадаптивные свойства зоотоксинов. Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2005. 225 с.
9. Хомутов А.Е., Пурсанов К.А., Калашникова Л.М. Пчелы, пчелиный яд, апитоксинотерапия. Н. Новгород: Изд-во НГМА, 2006. 388 с.
10. Ягин В.В. Эколого-физиологические аспекты термопротекторного действия зоотоксинов. Автореферат дис. ... д-ра биол. наук. Н. Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2007. 48 с.
EFFECT OF HYPER- AND HYPOHEPARINEMIA ON EXTERNAL RESPIRATION INDICATORS UNDER CONDITIONS OF ZOOTOXIN ADMINISTRATION AND HYPERTHERMIA
O.V. Lushnikova, R. V. Ginoyan, D.S. Malinovsky
In the experiments on rats, it has been found that heparin reduces the thermoprotective properties of bee and cobra venoms while protamine sulfate promotes them. The thermoprotective properties of copperhead venom are not affected by heparin and protamine sulfate.
Keywords: hyperthermia, zootoxins, heparin, protamine sulfate.
