Стан адренергічних реакцій у білих щурів при адаптації до холоду і різному тиреоїдному статусі

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ТАВРІЙСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені В.І. ВЕРНАДСЬКОГО

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

УДК 612.55+612.44+612.451

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

АВТОРЕФЕРАТ

СТАН АДРЕНЕРГІЧНИХ РЕАКЦІЙ У БІЛИХ ЩУРІВ ПРИ АДАПТАЦІЇ ДО ХОЛОДУ І РІЗНОМУ ТИРЕОЇДНОМУ СТАТУСІ

Девяткова Юлія Олександрівна

Сімферополь - 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Донецькому національному університеті

Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник доктор біологічних наук, професор Соболєв Валерій Іванович Донецький національний університет завідувач кафедри фізіології людини і тварин

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Сідякін Вячеслав Григорович Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського завідувач кафедри фізіології людини і тварин та біофізіки;

доктор медичних наук, професор Макій Євген Андрійович Дніпропетровська державна медична Академія професор кафедри нормальної фізіології.

Провідна установа: Донецький державний медичний університет ім. М. Горького (кафедра нормальної фізіології)

Захист відбудеться “9“ червня 2005 р. о 14-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 52.051.04 у Таврійському національному університеті ім. В.І. Вернадського за адресою: 95007, Крим, м. Сімферополь, пр. Вернадського, 4

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Таврійського національного університету ім. В. І. Вернадського за адресою:

95007, Україна, Крим, м. Сімферополь, пр. Вернадського, 4

Автореферат розісланий “5“травня2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради К 52.051.04 В.С.Мартинюк

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вивчення закономірностей нейрогуморальної регуляції функцій у гомойотермному організмі, як і раніше, залишається пріоритетним у фізіології людини і тварин. Серед численних ендокринних факторів, що приймають участь у забезпеченні фізіологічного гомеостазу і процесів адаптації, важливе місце відводять щитоподібній залозі і симпатоадреналовій системі.

Тиреоїдні гормони (йодтироніни) і катехоламіни виступають найважливішими елементами, що забезпечують процес формування механізмів адаптації, у тому числі і температурної. У роботах ряду дослідників [Баженов Ю.И.,1986; Казначеев В.П.,1980; Иванов К.П.1991; Майстрах Е.В.,1984; Слоним А.Д.,1986; Якименко М.А.,1987] відкриті фундаментальні закономірності становлення терморегуляторних механізмів холодової адаптації. При цьому з'ясувалася немаловажна роль щитоподібної залози і симпатоадреналової системи [Гурин В.Н.,1989; Пастухов Ю.Ф., Хаскин В.В.,1979; Соболев В.И.,1979; Хаскин В.В.,1984; Euler C.,1963; Jansky L.,1995]. Одночасно було поставлене питання про характер взаємодії названих гормональних систем у формуванні адаптогенних механізмів з боку терморегуляції. Однак і дотепер це питання залишається до кінця не з'ясованим. Зокрема, вимагає дослідження такий аспект проблеми як стан адренергічних фізіологічних реакцій при адаптації до холоду, а також вивчення принципової можливості гормональної імітації стану холодової адаптованості.

Другою немаловажною проблемою гормональної регуляції фізіологічних функцій є проблема стану адренергічних реакцій у залежності від тиреоїдного статусу. Наукова і практична значимість цього питання обумовлена широким поширенням в Україні тиреоїдної патології, при якій істотно порушуються і спотворюються усі фізіологічні механізми, регульовані катехоламінами [Бабенко Н.А., Кавок Н.С.,1994; Браверман Л.И.,2000; Гольбер Л.М., Кандрор В.И., Крюкова И.В.,1978; Кандрор В.И.,1990; Ром-Бугуславська О.С., Комарова I.В., Сомова О.В.,1996; Ром-Бугуславская Е.С., Хараг Г.И.,1981; Чирва Г.И., Соболев В.И.,2002]. Особливе місце в цій проблемі належить питанню про так зване ''тиреотоксичне серце'' [Гольбер Л.М., Кандрор В.И., Крюкова И.В.,1978; Кандрор В.И.,1990], а також питанню про характер впливу йодтиронінів на реакцію скорочення гладеньких м`язів при адренергічній стимуляції.

З'ясування всіх сторін характеру взаємодії тиреоїдних гормонів і катехоламінів при різних функціональних станах організму, безумовно, розширить існуючі уявлення про нейрогуморальну регуляцію функцій в нормі і патології.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Дисертація виконувалася на кафедрі фізіології людини і тварин Донецького національного університету в рамках держбюджетної теми №021 ВВ/17 “Дослідження та розробка заходів відновлення антропогенно трансформованих екосистем південного сходу України”, а також держбюджетних науково-дослідних робот Донецького національного університету: "Фізіологічні механізми адаптації людини і тварин до температурних факторів середовища і виробництва" (номер держреєстрації - 01860099045) і теми ''Енергетика м'язового скорочення при порушенні функції щитовидної залози і дія катехоламінів'' (номер держреєстрації Г-02/45 0102U243'').

Мета і задачі дослідження. Метою роботи було вивчення стану ряду адренергічних фізіологічних реакцій у білих щурів при різному тиреоїдному статусі і адаптації до холоду.

До задач роботи входило:

вивчити in vivo характер впливу і провести порівняльну оцінку кількісних показників терморегуляторної системи білих щурів при адаптації до холоду, її імітації за допомогою ін'єкцій норадреналіну, а також при експериментальному гіпотиреозі і гіпертиреозі різного ступеня виразності;

провести in vitro вивчення стану 1-адренергічної реакції сім`явиношуючої протоки білих щурів у відповідь на стимуляцію норадреналіном при адаптації до холоду, її імітації за допомогою ін'єкцій норадреналіну, а також в залежності від тиреоїдного статусу;

визначити in vitro співвідношення між - і адренергічними складовими в реакції скорочення сім'явиношуючої протоки білих щурів у відповідь на стимуляцію норадреналіном при зазначених експериментальних моделях фізіологічного стану;

провести in vivo оцінку стану 1-адренергічної реакції серця білих щурів у відповідь на стимуляцію катехоламіном ізопропілнорадреналіном, у тому числі на фоні часткової -адреноблокади пропранололом, при адаптації до холоду, її імітації за допомогою ін'єкцій норадреналіну, а також при експериментальному гіпотиреозі і гіпертиреозі різного ступеня виразності;

вивчити in vivo ефективність -адреноблокади пропранололом хронотропної адренергічної реакції серця білих щурів при адаптації до холоду, її імітації за допомогою ін'єкцій норадреналіну, а також при експериментальному гіпотиреозі і гіпертиреозі різного ступеня виразності.

Об'єкт дослідження: гормональна регуляція фізіологічних функцій.

Предмет дослідження: фізіологічні адренергічні реакції при адаптації до холоду і різному тиреоїдному статусі.

Методи дослідження: в умовах in vivo - газометрія, термометрія, електрокардіографія; в умовах in vitro - методика ізольованих органів (сім'явиношуюча протока білих щурів).

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше проведена порівняльна кількісна оцінка інтегральних параметрів системи терморегуляції у білих щурів в умовах екстремального охолодження після адаптації до холоду, її імітації шляхом багаторазових ін'єкцій норадреналіну і у залежності від тиреоїдного статусу (еутиреоз, гіпотиреоз, гіпертиреоз і тиреотоксикоз). Установлено, що експериментальний гіпертиреоз і багаторазові ін'єкції норадреналіну в значній мірі імітують стан холодової адаптації білих щурів.

Одержані нові дані щодо стану 1-адренергічної реакції при різних функціональних станах організму. Установлено, що багаторазові ін'єкції норадреналіну, адаптація до холоду і експериментальний гіпертиреоз викликають схожі, подібні зміни з боку 1-адренергічної реакції сім'явиношуючої протоки білих щурів: криві залежностей ''доза агоністу-величина реакції'' зміщаються вліво по осі ординат при зниженні порога реакції і без зміни максимальної амплітуди скорочення сім'явиношуючої протоки. Повне видалення щитовидної залози і модель тиреотоксикозу, що супроводжується ростом ректальної температури до 41.00.20С, викликають прямо протилежні зміни в якісних і кількісних характеристиках вивченої адренергічної реакції.

Уперше показано, що як при адаптації до холоду, так і після багаторазової адренергічної стимуляції білих щурів шляхом екзогенного введення норадреналіну або трийодтироніну (гіпертиреоз) з боку 1-адренергічної реакції серця спостерігаються принципово подібні зміни: знижується поріг хронотропної адренергічної реакції, зростає величина максимальної хронотропної відповіді без зміни значення порогової дози агоністу, коротшає час досягнення максимальної 1-адренергічної реакції серця; тиреотоксикоз і експериментальний гіпотиреоз викликають прямо протилежні зміни.

Робиться теоретичний висновок про те, що симпатоадреналовій системі і гормонам щитоподібної залози належить важлива роль у формуванні дійових механізмів гомойотермії, що реалізуються, як і при адаптації до холоду, за допомогою різноманітних адренергічних реакцій, здійснюваних за допомогою в-, в1- и 1-адренорецепторів; тиреоїдні гормони є природними регуляторами цих реакцій. Характер гормонального ефекту торкається чутливості адренергічно залежних систем до -адренергічної стимуляції, їх виразності, співвідношення внеску - і -адренергічних компонентів, а також особливостей доза-залежної реакції.

Практичне значення одержаних результатів. Практичне значення роботи полягає у виявленні якісних розбіжностей у характері впливу різного тиреоїдного статусу (гіпертиреоз різного ступеня виразності, тиреотоксикоз, гіпотиреоз) на стан 1 - і 1-адренергічних реакцій. Виявлені особливості впливу тиреоїдного статусу на адренергічні реакції можуть бути використані при виборі тактики, засобів і методів лікування тиреоїдної патології.

Результати дослідження спрямованості дії гіпертиреозу і багаторазової адренергічної стимуляції на інтегральні показники терморегуляції можуть бути використані в практиці при необхідності корекції холодової стійкості організму в екстремальних умовах зовнішнього середовища.

Особистий внесок здобувача. Автор самостійно провів патентно-інформаційний пошук і аналіз наукової літератури з теми дисертаційної роботи. Експериментальні дослідження (вибір моделі гіпертиреозу, кількісні значення використаних доз препаратів, вимір параметрів терморегуляції, вивчення 1- і 1-адренергічних реакцій білих щурів), аналіз отриманих даних і їхня статистична обробка проведені автором самостійно.

Вибір теми дисертаційної роботи, постановка мети і задач дослідження, а також інтерпретація отриманих даних і формулювання висновків проведені за участю наукового керівника.

Апробація результатів. Основні положення дисертаційної роботи були представлені на Всеросійському симпозіумі ''Механизмы терморегуляции и биоэнергетики: взаимодействие функциональных систем. Иваново, 2002'', ХШ-й Міжнародній конференції ''Центральні та периферичні механізми вегетативної нервової системи'' (Донецьк, 3-6 червня, 2003), II-ій і III-ій Всеукраїнських науково-практичних конференціях “Здоров`я та освіта: проблеми та перспективи. Донецьк,2002, 2004'', наукових конференціях професорсько-викладацького складу Донецького національного університету (Донецьк, 2001,2002,2003).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 11 наукових праць: 7 статей у журналах і збірниках наукових праць, рекомендованих ВАКом України, і 4 тез у матеріалах наукових конференцій.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 207 сторінках комп'ютерного тексту і складається зі вступу, огляду літератури, опису матеріалів і методів дослідження, результатів експериментів, обговорення результатів, висновків та списку літератури із 371 використаних джерел, з них 200 англійською мовою. Дисертація ілюстрована 32 рисунками і містить 25 таблиць.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали і методи дослідження

Експерименти були виконані на 7 групах білих щурах-самцях. Перша група тварин (n=48) попередньо адаптувалася до холоду (''АХ-група'') шляхом 25 добової експозиції в індивідуальних клітинках у холодовій камері при температурі +3…+50С. Тварини другої групи (n=48) попередньо протягом 25 діб щодня одержували підшкірні ін'єкції масляного розчину норадреналіну в дозі 0.3 мг/кг (''НА-група''). Третя група тварин (n=48) була тироїдектомованою (атиреоз). Щурам 4-ї групи (n=48) протягом 10-12 діб щодня підшкірно вводився трийодтиронін у дозі 30 мкг/кг (''1Т3-група'') доки ректальна температура не досягала рівня 39.00.1С. У тварин 5-ої (''2Т3-група'', n=48) і 6-ої груп (''3Т3-група'', n=52) викликався експериментальний тиреотоксикоз шляхом щодобового введення трийодтироніну в дозі 100 мкг/кг. Використовувалися два різновиди тиреотоксикозу. У першому випадку тиреотоксикоз характеризувався ректальною температурою 40.00.10С (''2Т3-група''), а в другому (''3Т3-група'') температура тіла доводилася до рівня 41.00.20С (у контролю 38.00.10С). Сьома група щурів була контрольною (n=46).

В першій серій експериментів вивчався загальний стан системи терморегуляції: визначалася інтегральна холодова стійкість, показником якої був час виживання при температурі -250.30С (моментом закінчення холодової експозиції служила точка досягнення ректальної температури значення 20.00С). Паралельно з виміром ректальної температури при холодовому тесті реєструвалася швидкість поглинання кисню (газоаналізатор ''Radiometer'').

У другій серії дослідів проводилось вивчення параметрів калоригенної -адренергічної реакції (приріст споживання кисню) при стимуляції адреноагоністом ізопропілнорадреналіном, (ІНА) у тому числі на фоні - або -адреноблокади. Ізопропілнорадреналін вводився внутрівенно (v.dors. penis) через поліетиленову канюлю у дозі: 0.5, 1.0, 2.0, 5.0 і 10.0 мкг/кг/хв. Для -адреноблокади використовувався індерал (пропранолол). У цьому випадку індерал у дозі 5.0 мкг/кг/хв інфузувався разом з ІНА. Для блокади -адренорецепторів використовувався тропафен, що у дозі 0.4 мг/кг/хв вводився разом з -адреноагоністом ізопропілнорадреналіном.

У третій серії експериментів в умовах in vitro проводилось вивчення стану 1-адренергічної реакції (сім'явиношуюча протока білих щурів - СВП). Про силу реакції судили із амплітуди скорочення СВП після внесення у стакан для ізольованих органів норадреналіну у кінцевій концентрації 0,25, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 8.0, 16.0 і 32.0 мкг/мл. Використовувався індуктивний перетворювач, цифрова та комп'ютерна реєстрація. Реакція СВП на норадреналін досліджувалася також на фоні -адреноблокади (пропранолол у кінцевій концентрації 1.0 мкг/мл).

У четвертій серії дослідів проводилося вивчення параметрів 1-адренергічної реакції серця при стимуляції адреноагоністом ізопропілнорадреналіном, а також при дії його на фоні -адреноблокади (у цьому випадку індерал у дозі 5.0 мкг/кг/хв вводився разом з ІНА). Ізопропілнорадреналін інфузувався на протязі 20 хв. (v. dors. penis) у дозах 0.125, 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 5.0 і 10.0 мкг/кг/хв. Показником виразності реакцій була частота серцевих скорочень (електрокардіограф з електронним кардіотахометром). При аналізі даних будувалися залежності ''доза-ефект'', розраховувався максимальний позитивний хронотропний ефект ІНА, визначався латентний період реакції, час розвитку стабілізації реакції, поріг реакції.

3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

1. Стан системи терморегуляції при адаптації до холоду, тривалій адренергічній стимуляції і різному тиреоїдному статусі

Багатоденна холодова експозиція викликала істотне підвищення загальної стійкості терморегуляторної системи щурів до екстремального охолодження. Показником був обраний так званий ''час виживання'' при екстремальному охолодженні (-250С). У тварин контрольної групи значення даного показника відповідало 1758 хв, а швидкість зниження ректальної температури досягала 6.530.40С/год. У щурів ''АХ-групи'' ''час виживання'' складав 3629 хв, а швидкість падіння ректальної температури 3.350.3 0С/год., тобто в 1.95 рази менше. Багаторазове введення норадреналіну (''НА-група'') подібно адаптації до холоду підвищувало здатність тварин до виживання в екстремальних умовах охолодження.

Результати дослідження реакції холодового калоригенезу у відповідь на екстремальну холодову дію показали, що як при адаптації до холоду, так і після багаторазової адренергічної стимуляції норадреналіном відбуваються істотні зміни в його інтенсивності. У контрольних щурів інтенсивність холодового калоригенезу досягала максимальної величини 502 мл/кг/хв, а у тварин, адаптованих до холоду, величина максимального споживання була на 38% вище контрольного рівня; у тварин ''НА-групи'' інтенсивність максимального холодового калоригенезу також була вище контрольного рівня (+20%). Показник холодового калоригенезу (''ємність хімічної терморегуляції'' - Ккал/кг) у щурів, адаптованих до холоду, був на 162% більше контрольного рівня, а у ''НА-група'' відповідно на 99.6%. Експериментальний гіпертиреоз неоднозначно впливав на здатність тварин до збереження температурного гомеостазису. Динаміка розвитку гіпотермії при екстремальному охолодженні свідчить, що у щурів ''1Т3-групи'' і ''3Т3-групи'' цей час відповідно складав 31612 хв (+180%) і 1405 хв (-20%). У тварин атироїдної групи час досягнення ректальної температури рівня 20.00С був коротшим (на 14% менше контролю). Під час охолодження максимальний рівень холодового калоригенезу був відзначений у тварин із експериментальним гіпертиреозом.

Так, у щурів ''1Т3-групи'' він був на 42%, а у тварин ''3Т3-групи'' на 16% більше контрольного рівня. Виключення із гормональної системи тварин щитовидної залози (повна тироїдектомія) завдавало істотної шкоди холодовому калоригенезу (-8%). ''Ємність хімічної терморегуляції'' найбільшої величини досягала у щурів ''1Т3-групи'' (+169% більше контролю); у щурів ''3Т3-групи'' і ''ТЕ-групи'' вона був на 13% менше контрольного рівня.

Одним із чинників терморегуляції є так званий катехоламіновий калоригенез, показником якого може бути позитивний ефект ізопропілнорадреналіну (ІНА) на споживання кисню цілісним організмом (табл.1). Встановлено, що при адаптації до холоду зменшується у два рази поріг калоригенної реакції при стимуляції ІНА, а значення максимальної величини калоригенної -адренергічної реакції збільшувалося. Принципово подібну дію на калоригенну адренергічну реакцію чинили і багаторазові ін'єкції норадреналіну. Крива ''доза-ефект'' в експериментах з використанням -адреноблокатора індералу зміщалася по шкалі ''Х'' вправо.

Тропафен (б-адреноблокатор) змінював характер калоригенної адренергічної реакції при інфузії ІНА в мінімальній з використаних доз. Так, якщо в експериментах без -адреноблокади ІНА в дозі 0.5 мкг/кг/хв не змінював швидкість споживання кисню (+21.1 мл/кг/хв.), то на фоні б-адреноблокади калоригенний ефект ІНА ставав негативним. Зі збільшенням дози ІНА величина його калоригенної реакції була за винятком максимальної дози (10.0 мкг/кг/хв) меншою, ніж в експериментах без використання тропафену.

У тварин ''АХ-групи'' калоригенна реакція ІНА на фоні в-адреноблокади ініціювалася при дозі ІНА 1.0 мкг/кг/хв, або вдвічі більшій, ніж в експериментах без використання індералу. По-друге, внутрішньовенне введення наступних, наростаючих доз ІНА завжди супроводжувалося меншим калоригенним ефектом ІНА, ніж у дослідах без використання індералу. По-третє, крива ''доза-ефект'' на шкалі ординат при використанні -адреноблокади зміщувалася паралельно вправо.

Таблиця 1 - Величина максимальної калоригенної реакції ізопропілнорадреналіну (ІНА) у щурів різних груп (+V02, мл/кг/хв)

Примітка: * - ефект - або -адреноблокади статистично достовірний

Таким чином, при адаптації до холоду спостерігався ряд характерних змін з боку калоригенної адренергічної реакції ізопропілнорадреналіну. Ці відмінності характеризувалися, у першу чергу, зменшенням порогової дози агоністу (удвічі), підвищенням значення максимального калоригенного ефекту ІНА (115%), зростанням внеску -адренергічних структур у реалізацію катехоламінового калоригенезу при збереженні відносно невисокої ролі -адренергічних структур.

У тварин ''НА-групи'' -адреноблокада наносила істотну шкоду здатності -адреноагоніста стимулювати калоригенез організму: чутливість калоригенної системи щурів ''НА-групи'' до ІНА знижувалася у два рази. При блокаді -адренорецепторів крива залежності ''доза ІНА-ефект'' по осі доз зміщувалася паралельно вправо. Вивчення ефекту блокади б-адренорецепторів показало, що поріг калоригенної реакції ІНА у щурів ''НА-групи'' не змінювався. Блокада -адренорецепторів не відбивалася і на величині максимальної калоригенної реакції ізопропілнорадреналіну.

Видалення щитовидної залози не викликало підвищення порога калоригенної реакції і супроводжувалося зниженням на 31% максимально можливої величини калоригенного ефекту ІНА; крива ''доза-відповідь'' у щурів тироїдектомованої групи зміщена відносно осі ''У'' униз.

Використання в наших експериментах -адреноблокади дозволило провести оцінку внеску цих компонентів у загальну калоригенну реакцію ІНА при тироїдектомії: істотно підвищувався поріг адренергічної реакції (вдвічі), а характер розташування кривих ''доза-відповідь'' для дослідів із застосуванням -адреноблокади дозволяє говорити про паралельний зсув кривої по осі доз вправо. Застосування -адреноблокади калоригенної дії ІНА дозволяє говорити про практичну відсутність ролі -адренорецепторного компонента в калоригенній реакції ІНА при тироїдектомії.

При експериментальному гіпертиреозі (''1Т3-група'') відбувалося підвищення чутливості калоригенезу до стимуляції ізопропілнорадреналіном, що виразилося в зниженні у два рази порога калоригенної адренергічної реакції. При аналізі характеру розташування кривої ''доза-ефект'' видно, що остання в дослідах з -адреноблокадою у всіх точках зміщалася по осі доз вправо. З'ясування характеру впливу -адреноблокатора тропафену на калоригенну адренергічну реакцію у щурів ''1Т3-групи'' показало, що на фоні -адреноблокади значно понизилася чутливість калоригенезу щурів ''1Т3-групи'' до дії ІНА: поріг реакції ставав вдвічі більшим. Блокада -адренергічних структур викликала зниження величини калоригенного ефекту ІНА і при інших дозах. Однак при інфузії максимальної в наших експериментах дози ІНА (10.0 мкг/кг/хв) калоригенний ефект ІНА по своїй абсолютній величині був порівнянний з величиною, що одержана в дослідах без тропафену.

Отже, експериментальний гіпертиреоз легкого ступеня виразності викликав підвищення чутливості калоригенної реакції до -адренергічної стимуляції ізопропілнорадреналіном; природа такого впливу зв'язана з формуванням більш потужного як -адренергічного, так і -адренергічного компонентів калоригенної реакції.

Експериментальний тиреотоксикоз виказував якісно інший вплив на виразність калоригенної -адренергічної реакції. У групи щурів з початковою стадією тиреотоксикозу (''2Т3-група'') поріг калоригенної реакції знижувався. Ще більші відмінності в стані калоригенної -адренергічної реакції відзначені у тварин з тиреотоксикозом другої моделі (''3Т3-група''). У тварин цієї групи поріг реакції не змінювався і залишався на рівні контролю. При подальшому збільшенні дози інфузованого ІІНА величина його калоригенної реакції залишалася такою же, як і у щурів контрольної групи.

Таким чином, можна зробити висновок про істотний вплив усіх використаних у нашій роботі експериментальних моделей (адаптація до холоду, її імітація шляхом багаторазової адренергічної стимуляції норадреналіном, різний тиреоїдний статус - від гіпотиреозу до важкого тиреотоксикозу) на стан калоригенної -адренергічної реакції. Характер таких змін стосується чутливості калоригенної системи до -адренергічної стимуляції, її виразності, співвідношення внеску - і -адренергічних компонентів, а також особливостей доза-залежної реакції.

2. Стан б1-адренергічної реакції при адаптації до холодуі різному тиреоїдному статусі

Після закінчення процесу холодової адаптації і підготовчого періоду, протягом якого тваринам уводився норадреналін, досліджувалася реакція скорочення гладеньких м'язів сім'явиношуючої протоки (СВП) на стимуляцію норадреналіном (табл.2). Встановлено, що при внесенні у фізіологічний розчин мінімальної з використаних доз норадреналіну (0,25 мкг/мл) реакція скорочення СВП була чітко виражена у всіх груп тварин. Амплітуда скорочення СВП у щурів ''АХ-групи'' і ''НА-групи'' при мінімальній дозі адреноагоністу була відповідно в 2.25 і 2.12 рази більше контрольного рівня. Холодова адаптація і тривала адренергічна стимуляція зміщали вліво по шкалі доз значення концентрації норадреналіну, при якій розвивалася максимальна сила. Якщо у щурів контрольної групи максимальна величина скорочення СВП наставала при дозі норадреналіну 16,0 мкг/мл, то у щурів ''АХ-групи'' і ''НА-групи'' максимальна амплітуда скорочення ізольованого органа спостерігалася при дозі гормону 4,0 мкг/мл, тобто при концентрації в 4 рази меншій.

Отже, адаптація до холоду і імітація гіперфункціонального стану симпатоадреналової системи викликали підвищення реактивності СВП на -адренергічну стимуляцію норадреналіном. Незважаючи на зміщення кривої ''доза-реакція'' у тварин ''АХ-групи'' і ''НА-групи'' по осі доз уліво, максимальна величина амплітуди реакції не змінювалася.

Дослідження реакції скорочення сім'явиношуючої протоки при внесенні в розчин різних доз норадреналіну у щурів контрольної групи в умовах -адреноблокади показало, що в мембранах гладеньких м'язів присутня деяка кількість адренорецепторів 2-типу. Про це свідчить характер розташування кривих ''доза-відповідь'' у дослідах без пропранололу і після його внесення в розчин (табл.2). При збільшенні дози норадреналіну в розчині крива ''доза-ефект'' в експериментах з -адреноблокадою поступово зміщалася догори. Найбільші розходження спостерігалися при дозі норадреналіну 8.0 і 16.0 мкг/мл. Варто підкреслити, що в цілому максимальна реакція скорочення СВП в обох модифікаціях досліду досягалася при однаковій дозі норадреналіну - 16.0 мкг/мл.

Таблиця 2 - Стан б1-адренергічної реакції у тварин дослідних груп (амплітуда скорочення сім'явиношуючої протоки (мм/1см довжини СВП) при стимуляції норадреналіном)

Примітка: * - розбіжності статистично вірогідні (P<0.05) по відношенню до відповідних показників в експериментах ''без -адреноблокади''

Таким чином, результати виміру амплітуди скорочення ГМК сім'явиношуючої протоки щурів контрольної групи на фоні -адреноблокади показали, що в сім'явиношуючій протоці присутні адренорецептори як 1-, так і 2-типу. Однак у кількісному відношенні в гладком'язових клітинах СВП контрольних тварин переважають адренорецептори 1-типу.

Аналогічні дослідження були проведені і з використанням препаратів СВП тварин, адаптованих до холоду. Як показали експерименти, у гладком'язових клітинах сім'явиношуючої протоки щурів також присутні адренорецептори -типу (табл.2).

При адаптації до холоду блокада -адренорецепторів збільшувала амплітуду скорочення при максимальній дозі норадреналіну на 20%, а у тварин контрольної групи усього на 11%. Ці результати можуть розглядатися з погляду зростання при адаптації до холоду числа 2-адренорецепторів у мембранах гладком'язових клітин сім'явиношуючої протоки.

У гладком'язових клітинах сім'явиношуючої протоки білих щурів ''НА-групи" подібно іншим групам присутні адренорецептори -типу. Про це свідчить факт збільшення амплітуди скорочення СВП на фоні додавання -адреноблокатора пропранололу. Криві починаються практично в одній точці, а надалі зі збільшенням концентрації в розчині норадреналіну розходяться (табл.2). Причому, крива для дослідів із пропранололом має абсолютно більше максимальне значення, але максимальний ефект розвивається при незмінній дозі норадреналіну. Такий тип розташування кривих свідчить, зокрема, про збільшення числа адренорецепторів у системі.

Вивчення реакції скорочення гладеньких клітин СВП білих щурів з експериментальним атиреозом показало, що видалення щитовидної залози істотно змінювало параметри даної адренергічної реакції (табл.2). По-перше, якщо у щурів контрольної групи доза норадреналіну 0.25 мкг/кг викликала чітку реакцію скорочення СВП (амплітуда скорочення складала 0.40.03 мм), то у атироїдної групи пороговою дозою була доза норадреналіну 0.5 мкг/кг (амплітуда була рівною 0.350.04 мм). Як видно, тироїдектомія вдвічі підвищувала порогову дозу реакції.

По-друге, при експериментальному гіпотиреозі максимальна доза агоніста норадреналіну була також вище контрольного значення і складала 32.0 мкг/мл, тобто була вдвічі більшою. При експериментальному гіпотиреозі крива ''доза-реакція'' зміщена по шкалі доз вправо паралельно кривій контрольних тварин. Такий тип зсуву дозволяє припускати про незмінність числа рецепторів в дослідженій адренергічній системі.

Тиреоїдний статус викликає зміни з боку стану 1-адренергічної реакції не тільки при повному видаленні щитовидної залози, але й при інших моделях, зокрема експериментальному гіпертиреозі і тиреотоксикозі (табл.2). По-перше, експериментальний гіпертиреоз (''1Т3-група'') легкого ступеня виразності не змінював поріг реакції СВП на норадреналін.

Інша закономірність відзначена у щурів з експериментальним тиреотоксикозом: доза норадреналіну 0.25 мкг/мл виявилася підпороговою. Тільки після збільшення дози норадреналіну вчетверо (до 1.0 мкг/мл) скорочення СВП було чітко вираженим при амплітуді укорочення СВП 0.30.08 мм. По-друге, доза норадреналіну, що викликала максимальний ефект з боку сім'явиношуючої протоки не залежала від ступеня виразності гіпертиреозу і була рівною 8.0 мкг/мл. Можна лише відзначити, що у тварин з експериментальним тиреотоксикозом максимальна реакція скорочення СВП знаходилася між дозами 8.0 і 16.0 мкг/мл, складаючи відповідно 1.500.13 мм і 1.540.14 мм. По-третє, експериментальний гіпертиреоз різного ступеня виразності впливав на абсолютні значення амплітуди скорочення сім'явиношуючої протоки білих щурів. Дійсно, якщо у щурів контрольної групи максимальна амплітуда скорочення СВП складала 2.60.08 мм, то у щурів з експериментальним гіпертиреозом була значно вищою - 3.170.07 мм, або на 22% більше. У групи тварин з експериментальним тиреотоксикозом максимальна амплітуда скорочення СВП, навпаки - була на 41% нижче контрольного значення. З наведених даних (табл.2) видно, що при легкому гіпертиреозі крива зміщується нагору тільки в області високих доз агоністу, а при тиреотоксикозі зміщається паралельно донизу.

Таким чином, результати вивчення стану 1-адренергічної реакції показують, що тиреоїдний статус впливає на вивчені параметри адренергічного процесу. При цьому спрямованість змін у параметрах адренергічної реакції визначається характером порушення тиреоїдного статусу: при гіпотиреозі вона інша, чим при гіпертиреозах, а при легкому гіпертиреозі відрізняється від вираженого тиреотоксикозу.

При вивченні стану 1-адренергічної реакції при різному тиреоїдному статусі встановлено (табл.2), що у тварин атироїдної групи максимальна амплітуда скорочення СВП після додавання -адреноблокатора статистично вірогідно на відміну від контролю не збільшувалася. Однак при деяких дозах норадреналіну (2.0 і 0.8 мкг/мл) ефект блокади -адренорецепторів у тироїдектомованих щурів був все-таки помітним (відповідно +25% і +24%). При аналізі значень доз, що викликають максимальний ефект у щурів контрольної і тироїдектомованої груп на фоні блокади -адренорецепторів, виявилося, що останні не змінюються. Блокада -адренорецепторів не відбивалася і на пороговій дозі реакції сім'явиношуючої протоки на норадреналін. гомойотермний організм адренергічний серце

Дослідження реакції скорочення гладком'язових клітин сім'явиношуючої протоки білих щурів з легким ступенем експериментального гіпертиреозу на фоні блокади -адренорецепторів показало, що поріг реакції, як і в дослідах без використання пропранололу, не змінювався. При збільшенні концентрації норадреналіну амплітуда скорочення СВП у гіпертиреоїдних щурів прогресивно наростала і максимальною була при дозі адреноагоністу 8.0 мкг/мл, складаючи 3.880.08 мм. Ця величина укорочення протоки була набагато більшою, ніж в експериментах без застосування -адреноблокади (3.170.07 мм). Як видно, пропранолол збільшував амплітуду скорочення сім'явиношуючої протоки на 22.4% без зміни значення дози, що викликає максимальну реакцію. Якісно інша реакція сім'явиношуючої протоки на норадреналін у присутності пропранололу спостерігалася у тварин з експериментальним тиреотоксикозом. За даними табл.2, випливає, що на фоні в-адреноблокади поріг реакції і значення дози норадреналіну, що викликає максимальну реакцію СВП, не мінялися.

Підводячи підсумки аналізу результатів вивчення 1-адренергічної реакції при різних функціональних станах нейроендокринної системи (адаптації до холоду, імітації гіперактивності симпатоадреналової системи шляхом багаторазових ін'єкцій норадреналіну і експериментальному гіпертиреозі), можна сказати, що характер і спрямованість її змін збігаються; однак повне видалення щитовидної залози і модель тиреотоксикозу, що супроводжується ростом ректальної температури до 41.00.10С, викликають прямо протилежні зміни в якісних і кількісних характеристиках вивченої адренергічної реакції. Таким чином, можна припускати, що симпатоадреналовій системі і гормонам щитовидної залози належить важлива роль у формуванні стану адаптації до холоду і механізмів гомойотермії, що реалізуються за допомогою 1-адренорецепторних реакцій, а тиреоїдні гормони є природними регуляторами адренергічних реакцій, здійснюваних за допомогою 1-адренорецепторів.

3. Стан 1-адренергічної реакції серця білих щурів при різних експериментальних моделях дослідження

Холодова адаптація викликала істотні перебудови в стані 1-адренергічної реакції серця білих щурів (табл.3). Так, у тварин, адаптованих до холоду, вдвічі зменшувався поріг хронотропної адренергічної реакції, на +63% зростала абсолютна величини хронотропної адренергічної реакції серця при стимуляції ІНА; час, що був необхідний для розвитку максимальної відповіді з боку серця, у щурів ''АХ-групи'' скорочувався у 2.1 рази. Отже, при адаптації до холоду зростала реактивність хронотропної 1-адренергічної реакції серця. Крива залежності ''доза-ефект'' для щурів, адаптованих до холоду, розташовувалася завжди вище відповідної кривої контрольної групи. Багатоденна стимуляція норадреналіном викликала суттєві зміни з боку 1-адренергічної реакції серця білих щурів. Вихідна частота серцевих скорочень у щурів ''НА-групи'' була на 288 уд/хв більше контрольного рівня, а порогова доза ізопропілнорадреналіну була вдвічі меншою. У групи щурів ''НА-групи'' збільшувалася максимальна величина хронотропної реакції серця (+34%), а час, необхідний для розвитку максимальної хронотропної реакції серця, зменшувався (-22%).

Тироїдектомія істотно змінила всі параметри досліджуваної адренергічної реакції. По-перше, значно зріс поріг реакції (вдвічі) і зменшилася (-17%) величина максимальної хронотропної адренергічної реакції, яка наступала при інфузії агоністу в дозі у 5 разів вище контрольної.

На наступному етапі аналізу даних викликають інтерес результати вивчення стану 1-адренергічної реакції серця білих щурів при різному ступені виразності експериментального гіпертиреозу - від легкої форми до важкого тиреотоксикозу. При легкій формі гіпертиреозу поріг дози агоністу зменшився вдвічі, а величина максимального хронотропного ефекту ізопропілнорадреналіну спостерігалася при дозі 1.0 мкг/кг/хв і була на 17% більше контрольного значення. Крім того, доза агоністу, що викликала максимальний ефект, була в 2 рази меншою, ніж у контролю. У той же час ''включення'' максимального ефекту у щурів контрольної і ''1Т3-групи'' були рівними. Усі ці зміни характеризуються з погляду підвищення реактивності серця до -адренергічної стимуляції.

Таблиця 3 - Стан в1-хронотропної функції серця білих щурів при різних експериментальних моделях

Дослідження стану 1-адренергічної реакції серця у щурів з експериментальним тиреотоксикозом двох ступенів виразності показало, що її параметри характеризуються рядом особливостей. Так, у щурів ''2Т3-групи'' (середній ступінь тиреотоксикозу) і ''3Т3-групи'' (важкий ступінь тиреотоксикозу) поріг хронотропної реакції не змінювався. Максимальний хронотропний ефект агоністу у тварин ''2Т3-групи'' був рівним 1245 уд/хв (на 228 уд/хв більше контролю), а у тварин ''3Т3-групи'' нижче контрольного значення.

У тварин контрольної групи -адреноантагоніст індерал вдвічі збільшував порогову дозу ІНА і викликав ефект паралельного зсуву всієї кривої ''доза-відповідь'' по осі доз вправо. Використання -адреноблокади у щурів ''АХ-групи'' і ''НА-групи'' дозволило зробити наступні висновки. По-перше, як і у випадку контрольної групи, спостерігалося зниження чутливості серця до -адреностимуляції, що виразилося в зростанні порогової дози ІНА з 0.25 до 0.5 мкг/кг хв. По-друге, у щурів названих експериментальних груп спостерігалося виразне зниження величини максимально можливої хронотропної адренергічної реакції серця (-25...-38%). Таким чином, адаптація до холоду і її імітація шляхом багаторазових ін'єкцій норадреналіну (НА-група) приводили до зростання ролі -адренергічних компонентів у реалізації адренергічної хронотропної реакції серця. Аналогічні експерименти були виконані на тваринах з експериментальним гіпотиреозом. Результати дослідів показали, що в-адреноблокада при тироїдектомії, по-перше, зміщувала криву залежності ''доза ІНА-відповідь'' по осі ординат вправо убік більших доз, і, по-друге, викликала зниження чутливості серця до -адреностимуляції. Використання індералу викликало у щурів із гіпертиреозом два видимих ефекти. По-перше, підвищувалося значення порогової дози ізопропілнорадреналіну з 0.25 до 0.5 мкг/кг/хв, а, по-друге, відзначене зменшення значення максимальної реакції ІНА (-23%). Характер дії -адреноблокатора індералу на адренергічну реакцію серця у білих щурів з вираженим тиреотоксикозом виразився у зсуві всієї кривої залежності ''доза-відповідь'' по осі ординат вправо, тобто убік більших доз в-адреноагоністу.

Дослідження ефекту -адреноблокади на адренергічну хронотропну реакцію серця у щурів ''3Т3-групи'' показало, що, по-перше, відбувався зсув порогової дози ІНА з 0.5 мкг/кг/хв до 1.0 мкг/кг/хв, тобто вдвічі, і, по-друге, спостерігалося деяке збільшення максимального значення позитивного хронотропного ефекту ізопропілнорадреналіну: з +73 уд/хв (досліди без -блокади) до 146 уд/хв при використанні індералу.

ВИСНОВКИ

1. Симпатоадреналовій системі і гормонам щитовидної залози належить важлива роль у формуванні дійових механізмів гомойотермії, що реалізуються, як і при адаптації до холоду, за допомогою різноманітних адренергічних реакцій, здійснюваних за допомогою в-, в1- и 1-адренорецепторів; тиреоїдні гормони є природними регуляторами цих реакцій. Характер гормонального ефекту торкається чутливості адренергічно-залежних систем до -адренергічної стимуляції, їх виразності, співвідношення внеску - і -адренергічних компонентів, а також особливостей доза-залежної реакції.

2. Багатоденна холодова експозиція (25 діб при +3...50С), багаторазові ін'єкції норадреналіну (25 ін'єкцій в дозі 0.3 мг/кг), а також експериментальний гіпертиреоз легкого ступеню виразності (ректальна температура 39.00.10С) формують у білих щурів ефективну систему фізіологічної терморегуляції: збільшується (у 1.5 - 1.9 рази) час виживання при екстремальному охолодженні (-250С) на фоні уповільнення швидкості охолоджування тварин (35-40%), зміщується (на 1-20С) в меншу сторону критична точка перегину кривої падіння ректальної температури при розвитку глибокої гіпотермії. Експериментальний тиреотоксикоз (ректальна температура 41.00.10С) і тироїдектомія суттєво знижують здібність тварин до збереження температурного гомеостазісу.

3. В основі терморегуляторних ефектів норадреналіну, трийодтироніну і холодової адаптації лежить здатність наведених чинників модулювати всі головні показники холодового калоригенезу; його інтегральний показник - ''ємність хімічної терморегуляції'' найбільшої величини досягав у щурів з легкою формою гіпертиреозу (+169%) і адаптованих до холоду (+162%), а найменшої - у тироїдектомованих тварин (-31% відносно контролю). Багаторазові ін'єкції норадреналіну імітували стан холодової адаптації, а тяжкий тиреотоксикоз і тироїдектомія викликали зворотний ефект, істотно знижуючи терморегуляторну ефективність і інтенсивність холодового калоригенезу.

4. При адаптації до холоду і її імітації шляхом багаторазового введення норадреналіну, а також при легкому гіпертиреозі (ректальна температура 39.00.10С) формується потужний в-адренергічно залежний калоригенез: удвічі знижується поріг в-адренергічної реакції при стимуляції ізопропіл-норадреналіном, у 1.5 - 2.2 рази підвищується її максимальна величина. Експериментальний тиреотоксикоз (ректальна температура 41.00.10С) не впливає на поріг адренергічної реакції і знижує на 33% її максимальну величину при стимуляції в-адреноагоністом. Тироїдектомія (експериментальний гіпотиреоз) у цілому ослаблює в-адренергічну залежність калоригенезу, стимульованого ізопропілнорадреналіном.

5. Адаптація до холоду і імітація гіперфункціонального стану симпатоадреналової системи шляхом попередніх багатократних (25 днів) ін'єкцій норадреналіну (0.3 мг/кг) викликали підвищення реактивності гладеньких м'язів сім'явиношуючої протоки білих щурів на -адренергічну стимуляцію норадреналіном. Незважаючи на зміщення кривої ''доза-реакція'' у тварин ''АХ-групи'' і ''НА-групи'' по осі доз уліво, максимальна величина амплітуди скорочення СВП не змінювалася.

6. При адаптації до холоду блокада -адренорецепторів індералом збільшувала амплітуду скорочення сім'явиношуючої протоки при максимальній дозі норадреналіну на 20% (у тварин контрольної групи на 10%); багатоденна попередня адренергічна стимуляція (25 ін'єкцій норадреналіну в дозі 0.3 мг/кг) супроводжувалася подібним ефектом (+13%).

7. Тиреоїдні гормони є природними регуляторами адренергічних реакцій, здійснюваних за допомогою 1-адренорецепторів; спрямованість змін у параметрах адренергічної реакції визначається характером порушення тиреоїдного статусу - при гіпотиреозі вона інша, чим при гіпертиреозах, а при легкому гіпертиреозі відрізняється від вираженого тиреотоксикозу:

· видалення щитовидної залози викликає двократне підвищення порога 1-адренергічної реакції скорочення СВП на стимуляцію норадреналіном, а також супроводжується зміщенням кривої ''доза-ефект'' по шкалі доз вправо паралельно кривій контрольних тварин, що свідчить про реальність припущення про незмінність числа 1-рецепторів в дослідженій адренергічній системі;

· експериментальний гіпертиреоз легкого ступеня виразності (ректальна температура 39.00.10С) не змінював поріг реакції СВП на норадреналін, тоді як експериментальний тиреотоксикоз (ректальна температура 41.00.10С) вчетверо збільшував значення цього порогу;

· доза норадреналіну, яка викликає максимальний ефект з боку сім'явиношуючої протоки, не залежала від ступеня виразності гіпертиреозу;

· при експериментальному гіпертиреозі максимальна амплітуда скорочення СВП була вище (+22%), а при тиреотоксикозі, навпаки - нижче (-41%) контрольного рівня.

8. При адаптації до холоду, багатоденній адренергічній стимуляції норадреналіном і гіпертиреозі лехкого ступеня виразності відбувається активація в1-адренергічної реакції серця білих щурів: знижується удвічі поріг реакції при стимуляції в-адреноагоністом ізопропілнорадреналіном, зростає значення максимально можливої величини хронотропної дії в-агоністу (від 63% до 17%) скорочується час її розвитку. Спостерігається суттєве підвищення ефективності (дієвості) в-адренергічної блокади серця індералом, що свідчить про зростання ролі в-адренергічного компоненту в хронотропній функції серця.

9. Тиреоїдний статус неоднозначно впливає на стан в1-адренергічної реакції серця білих щурів: лехкий гіпертиреоз вдвічі зменшує поріг в1-адренергічної реакції серця і на 23% збільшує значення максимальної величини хронотропної дії в-агоністу; тироїдектомія вдвічі знижує поріг в1-адренергічної реакції при стимуляції ізопропілнорадреналіном і на 24% зменшує значення її максимальної величини; експериментальний тиреотоксикоз важкого ступеня виразності (ректальна температура 41.0±0.10С) повністю блокує чутливість серця білих щурів до в1-адренергічної стимуляції в-адреноагоністом ізопропілнорадреналіном.

ПЕРЕЛІК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Девяткова Ю.А., Соболев В.И. Состояние 1-адренергической реакции при различном тиреоидном статусе//Вісник проблем біології і медицини. - 2002. - Вип.9-10. - С. 8-11 (особистий внесок здобувача полягає у проведені всіх експериментів, обробці матеріалів і їх аналізу. В.І.Соболєв сформулював мету роботи).