Adaptation at combined (cold and painful) influence in experiment

Full Text

Введение.

При воздействии на организм различных негативных факторов внешней среды последний вынужден к ним адаптироваться. Главной целью адаптивных реакций является поддержание гомеостаза. Воздействие чрезвычайных раздражителей, превышающих адаптивные ресурсы организма, может способствовать к развитию дезадаптации, приводящей к дисфункции органов и систем. Адаптивность живых существ не является стационарной, и может изменяться под воздействием как внешних факторов, так и исходных функциональных особенностей организма [2].

Любая адаптивная реакция животных на ранее не испытанное или в достаточной мере интенсивное воздействие внешней среды реализуется за счет системы, специфически реагирующей на данный раздражитель, и неспецифической стрессовой реакции симпатического отдела вегетативной нервной системы (ВНС) и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем, реагирующих независимо от природы раздражителя [4]. При воздействии двух и более неблагоприятных факторов, адаптация реализуется как за счет нескольких различных систем, специфичных для действующих раздражителей, так и за счет универсальной симпатической реакции на стресс.

Комбинированные поражения могут возникать в результате воздействия различных факторов внешней среды, в том числе чрезвычайных ситуаций и службы в северных районах. Последняя сопряжена с необходимостью разворачивания и обслуживания военной техники на открытом воздухе, где личный состав зачастую может подвергаться переохлаждению. Чрезмерно длительное и избыточное холодовое раздражение приводит к патологическим изменениям, и может повлечь за собой холодовые травмы и даже летальный исход.
Исследование нарушения адаптации при сочетанных воздействиях негативных факторов на организм животных в эксперименте может стать важным моментом для понимания особенностей формирования и динамики процессов, инициирующих различные заболевания внутренних органов.

Известно, что приспособляемость организма теплокровных к холоду реализуется нервно-рефлекторным путем. Первым звеном регуляции теплообмена являются диэнцефальные структуры центральной нервной системы, в частности каудальные ядра гипоталамуса, являющиеся центром терморегуляции, и лишь затем посредством выброса гипофизом тиреотропного и адренокортикотропного гормонов реализуются гуморальное и метаболическое звенья [1]. Основой холодовой реакции является активация симпато-адреналовой системы, резкий выброс катехоламинов в синаптические щели, сочетающийся с истощением запаса нейромедиаторов в пресинаптической терминали. В свою очередь это приводит к формированию таких эффектов, как «холодовая дрожь» – частые, разобщенные сокращения волокон скелетной мускулатуры, увеличивающие теплопродукцию, сужение сосудов кожи и подкожной жировой клетчатки, перераспределение кровотока от периферии к центру и резко снижающие теплоотдачу. Выброс тиреотропного гормона приводит к избыточному высвобождению гормонов щитовидной железы – тироксина и трийодтиронина, являющихся разобщителями окислительного фосфорилирования глюкозы в митохондриях [3]. Это в свою очередь приводит к активации биологического окисления энергетических субстратов, снижению конечного выхода аденозинтриосфата и существенному увеличению термогенеза. Кроме того, при переохлаждении стимулируется освобождение норадреналина из окончаний симпатических нервов. В результате происходит активация липазы в жировой ткани и мобилизация жира из жировых депо.

Таким образом, основными факторами декомпенсации при холодовом воздействии становятся истощение запасов катехоламинов в пресинаптической терминали и надпочечниках, и накопление свободных радикалов и ацетоацетата – продуктов перекисного окисления липидов в митохондриях клеток [5].

Использование кортексина (экзогенного нейропептида), представленного комплексом водорастворимых низкомолекулярных полипептидных фракций, весом не более 10 килодальтон, полученного из мозга крупного рогатого скота, приводит к активации ферментной системы нейронов и нейротрофических факторов мозга, оптимизации баланса метаболизма возбуждающих и тормозных аминокислот: глутамата, дофамина, серотонина, гамма-аминомасляной кислоты, улучшает биоэлектрическую активность головного мозга, предотвращает образование свободных радикалов (продуктов перекисного окисления липидов) [5].

Цель исследования. Изучение адаптации крыс к комбинированному (холодовому и болевому) воздействию и степень ее повышения при применении кортексина.

Материалы и методы.

Эксперимент выполнен на 43 крысах-самцах линии Вистар. Крысы содержались в стандартных условиях вивария на полноценном, сбалансированном комбинированном рационе в помещении с температурой +20–24оС. Крысы были разделены на 4 группы. В 1-ю (контрольную) группу вошло 10 животных, во 2-ю, 3-ю и 4-ю (экспериментальные) группы – по 11 особей. В ходе исследования животные всех групп ежедневно подвергались принудительному плаванию до отказа с грузом (свинцовое грузило (10% от массы тела), прикрепленное к корню хвоста) в пластиковых цилиндрических сосудах диаметром 20 см и высотой 40 см, наполненных водой. После возникновения признаков утопления (критериями утопления считались: погружение на дно сосуда и развитие адинамии более 10 с, невозможность достичь поверхности воды в течение 60 с, нарушение координации, вращение вокруг своей оси и пускание пузырей) крыса извлекалась из воды, фиксировалось время плавания и R–R-интервалы электрокардиограммы.

Первые три заплыва проводились в воде комфортной температуры (22–24оС) и являлись тренировочными. Затем животные подвергались холодовому и болевому воздействию. Холодовое воздействие осуществлялось путем плавания в холодной (+7±2оС) воде до появления признаков утопления, болевое – введением непосредственно перед заплывом под подошвенный апоневроз 2% раствора формалина.

Крысы 1-й группы подвергались только принудительному плаванию в холодной (+7±2оС) воде. Крысы 2-й и 4-й групп, помимо принудительного плавания в холодной воде, подвергались болевому воздействию.

Животным 3-й и 4-й групп за 1 ч до заплыва инъекционно в четырехглавую мышцу бедра вводили кортексин в дозировке 20 мкг на 1 г массы тела.

Статистическая обработка материала произведена на персональном компьютере с использованием специализированного пакета Statistica for Windows v. 6.0. Достоверность различий сравниваемых средних значений контрольной и экспериментальных групп оценивали с помощью t-критерия Стьюдента. Различия между сравниваемыми группами считались достоверными при р<0,05.

Результаты и их обсуждение.

Установлено, что в 1-й группе крыс холодовой фактор достоверно (р<0,05) сокращал время длительности плавания в среднем на 11,35 мин и приводил к укорочению R–R-интервалов в среднем на 4,8 мс. Во 2-й группе (комбинированное воздействие холодового и болевого факторов) также наблюдалось достоверное уменьшение длительности плавания, но на относительно меньшее время (в среднем на 5,02 мин), а укорочение R–R-интервалов в среднем на 2,52 мс. При этом R–R-интервалы были достоверно короче, чем в 1-й группе (табл. 1).
Следовательно, комбинированное воздействие холодового и болевого факторов способствовало приросту длительности плавания на 7,2 мин по сравнению с холодовым фактором и еще большему укорочению R–R-интервалов, что свидетельствует о нарастании уровня симпатического влияния и более выраженном напряжении адаптационных систем.

Таблица 1. Длительность плавания (мин) и R–R-интервалов (мс) в холодной воде, Х±m

Примечание: в скобках длительность R–R-интервалов; * – различия по сравнению со значениями плавания в комфортной воде; # – различия между группами, р<0,05.

В 3-й и 4-й группах животных (табл. 2) на фоне введения кортексина во всех сериях эксперимента также выявлено достоверное уменьшение длительности плавания и укорочение R–R-интервалов по сравнению с плаванием в комфортной воде. При этом в 4-й группе крыс (комбинированное воздействие холодового и болевого факторов) на фоне введения кортексина с первой по девятую инъекции достоверных изменений исследуемых показателей не выявлено. После десятой инъекции кортексина выявлено удлинение на 0,89 мс R–R-интервалов по сравнению со 2-й группой (см. табл. 1), прироста времени плавания не отмечено. Все это свидетельствует о влиянии кортексина на ресурсы вегетативной регуляции.

Таблица 2. Длительность плавания (мин) и R–R-интервалов (мс) в холодной воде на фоне кортексина, Х±m

Примечание: в скобках длительность R–R-интервалов; * – различия по сравнению со значениями плавания в комфортной воде; # – различия между группами, р<0,05.

В целом, время плавания крыс всех групп в комфортной воде (t=+20оС) было достоверно (р<0,05) дольше, чем в холодной воде (t=+7оС) во всех сериях эксперимента. После комбинированного воздействия во 2-й группе зарегистрированы достоверно (р<0,05) большие значения времени плавания крыс в 1-й, 3-й, 6-й и 10-й сериях по сравнению с 1-й группой. Кроме того, во всех сериях эксперимента длительность R–R-интервалов крыс 1-й группы в комфортной воде было достоверно (р<0,05) выше, чем в холодной воде. После комбинированного воздействия во 2-й группе зарегистрированы достоверно (р<р0,05) меньшие значения длительности R–R-интервалов крыс во всех сериях эксперимента по сравнению с 1-й группой.

При воздействии холодового фактора и предварительного введения 10 инъекций кортексина крысам 3-й и 4-й групп наблюдалась тенденция к увеличению времени плавания. После комбинированного воздействия в 4-й группе крыс зарегистрировано достоверное (р<0,05) увеличение времени плавания в 1-й, 3-й, 6-й и 10-й сериях эксперимента по сравнению с 3-й группой.

Первая инъекция кортексина на фоне ком бинированного воздействия в 4-й группе крыс, как указывалось ранее, достоверных изменений длительности R – R интервалов посравнению с 3-й группой не вызвала. После десятой инъекции кортексина в 4-й группе прироста времени плавания по сравнению со 2-й группой не отмечено (см. табл. 1), однако выявлено достоверное удлинение R–R-интервалов.
Таким образом, комбинированное воздействие холодового и болевого факторов приводит к достоверному приросту длительности плавания по сравнению с длительностью плавания при воздействии только холодового фактора и еще большему укорочению R–R-интервалов. Введение девяти инъекций кортексина на фоне комбинированного холодового и болевого воздействия достоверно не изменяет длительность R–R-интервалов, однако после десятой инъекции отмечается тенденция к приросту времени плавания и достоверное (р<0,05) удлинение R–Rинтервалов.

Заключение.

Холодовое воздействие снижает адаптивные способности организма и приводит к дезадаптации, что выражается в снижении длительности времени плавания. Болевое воздействие хотя и увеличивает время плавания, но истощает ресурсы вегетативной регуляции. Введение кортексина приводит к улучшению показателей регуляции сердечного ритма и экономии вегетативных ресурсов стрессовой регуляции.

About the authors

O. V. Leontev

Author for correspondence.
Email: vestnikvmeda@mail.ru
Russian Federation, Saint-Petersburg

V. G. Dushenin

Email: vestnikvmeda@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

S. G. Kuzmin

Email: vestnikvmeda@mail.ru
Russian Federation, Saint-Petersburg

References

Supplementary files