Ослабление респираторных эффектов дизоцилпина рекомбинантным интерлейкином-1β в эксперименте

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Для более глубокого понимания патогенеза COVID-19 необходимо исследование механизмов, реализующих влияние провоспалительных цитокинов на процессы регуляции системы внешнего дыхания. В экспериментах на анестезированных крысах исследовано влияние провоспалительного цитокина интерлейкин-1β на респираторные эффекты дизоцилпина (МК-801), который оказывает ингибирующее действие на нейромедиаторные системы, участвующие в регуляции функции системы внешнего дыхания, являясь, прежде всего, высокоэффективным неконкурентным блокатором глутаматных рецепторов NMDA-типа.

Цель — выявление влияния дизоцилпина на параметры паттерна дыхания и оценка степени изменения этого эффекта при его введении на фоне повышенного системного уровня интерлейкина-1β.

Материалы и методы. Исследование выполнено на 24 наркотизированных трахеостомированных спонтанно дышащих крысах. Для регистрации объемно-временных параметров внешнего дыхания использовали пневмотахографическую методику. В процессе обработки полученных результатов определяли величину регистрируемого параметра непосредственно перед введением МК-801 и через 1 мин после его введения.

Результаты. Установлено, что в дозировке 0,1 мг/кг дизоцилпин вызывает обратимое кратковременное снижение частоты дыхания, дыхательного объема и минутного объема дыхания. Показано, что этот эффект дизоцилпина не проявляется после внутривенного введения интерлейкина-1β (в дозировке 2 мкг/кг). Полученные результаты подтверждают предположение о влиянии повышенного системного уровня интерлейкина-1β на состояние нейромедиаторных систем, принимающих участие в контроле дыхания.

Выводы. На основании соотнесения полученных результатов с литературными данными сделано предположение об изменении состояния глутаматных рецепторов NMDA-типа под влиянием провоспалительных цитокинов, что может быть одним из механизмов кардиореспираторных дисфункций, наблюдающихся при системной воспалительной реакции, сопровождающейся гиперцитокинемией.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Татьяна Сергеевна Туманова

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН; Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена

Email: tumanovats@infran.ru
ORCID iD: 0000-0001-6393-6699
SPIN-код: 9054-0304
Scopus Author ID: 57109162900

младший научный сотрудник; ассистент

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Владимир Александрович Меркурьев

Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма

Email: vladfiziologi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5399-5721
SPIN-код: 8386-8658

канд. биол. наук, старший преподаватель

Россия, Москва

Галина Анатольевна Данилова

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: danilovaga@infran.ru
ORCID iD: 0000-0001-8091-0618
SPIN-код: 6784-1326

канд. биол. наук, научный сотрудник

Россия, Санкт-Петербург

Вячеслав Георгиевич Александров

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: aleksandrovv@infran.ru
ORCID iD: 0000-0002-5079-633X
SPIN-код: 6752-2718
Scopus Author ID: 7202754123
ResearcherId: J-5698-2018

д-р биол. наук, профессор, ведущий научный сотрудник, руководитель группы

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Wong J.P., Viswanathan S., Wang M. et al. Current and future developments in the treatment of virus-induced hypercytokinemia // Future Med. Chem. 2017. Vol. 9, No. 2. P. 169–178. doi: 10.4155/fmc-2016-0181
  2. Александрова Н.П. Патогенез дыхательной недостаточности при коронавирусной болезни (COVID-19) // Интегративная физиология. 2020. Т. 1, № 4. C. 285–293. doi: 10.33910/2687-1270-2020-1-4-285-293
  3. Александров В.Г., Александрова Н.П., Туманова Т.С. и др. Участие NO-ергических механизмов в реализации респираторных эффектов провоспалительного цитокина интерлейкина-1бета // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2015. Т. 101, № 12. С. 1372–1384.
  4. Aleksandrova N.P., Klinnikova A.A., Danilova G.A. Cyclooxygenase and nitric oxide synthase pathways mediate the respiratory effects of TNF-α in rats // Respir. Physiol. Neurobiol. 2021. Vol. 284. P. 103567. doi: 10.1016/j.resp.2020.103567
  5. Churchill L., Taishi P., Wang M. Brain distribution of cytokine mRNA induced by systemic administration of interleukin-1beta or tumor necrosis factor alpha // Brain Res. 2006. Vol. 1120, No. 1. P. 64–69. doi: 10.1016/j.brainres.2006.08.083
  6. Vardhan A., Kachroo A., Sapru H.N. Excitatory amino acid receptors in commissural nucleus of the NTS mediate carotid chemoreceptor responses // Am. J. Physiol. 1993. Vol. 264, No. 1 Pt 2. P. R41–R50. doi: 10.1152/ajpregu.1993.264.1.R41
  7. Braga V.A., Antunes V.R., Machado B.H. Autonomic and respiratory responses to microinjection of L-glutamate into the commissural subnucleus of the NTS in the working heart-brainstem preparation of the rat // Brain Res. 2006. Vol. 1093, No. 1. P. 150–160. doi: 10.1016/j.brainres.2006.03.105
  8. Chiang C.H., Hwang J.C. The different changes of phrenic nerve activity and frequency elicited by microinjection of L-glutamic acid into ventrolateral nucleus of the tractus solitarius in cats // Chin. J. Physiol. 1990. Vol. 33, No. 2. P. 111–120.
  9. Clarke P.B., Reuben M. Inhibition by dizocilpine (MK-801) of striatal dopamine release induced by MPTP and MPP+: possible action at the dopamine transporter // Br. J. Pharmacol. 1995. Vol. 114, No. 2. P. 315–322. doi: 10.1111/j.1476-5381.1995.tb13229.x
  10. Waters K.A., Machaalani R. Role of NMDA receptors in development of respiratory control // Respir. Physiol. Neurobiol. 2005. Vol. 149, No. 1–3. P. 123–130. doi: 10.1016/j.resp.2005.03.009
  11. Александров В.Г., Буй Тхи Х., Александрова Н.П. Влияние повышенного церебрального уровня глутамата на состояние респираторной системы анестезированной крысы // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2012. Т. 98, № 7. С. 845–853.
  12. Shao X.M., Feldman J.L. Central cholinergic regulation of respiration: nicotinic receptors // Acta Pharmacol. Sin. 2009. Vol. 30, No. 6. P. 761–770. doi: 10.1038/aps.2009.88
  13. Lalley P.M. Opioidergic and dopaminergic modulation of respiration // Respir. Physiol. Neurobiol. 2008. Vol. 164, No. 1–2. P. 160–167. doi: 10.1016/j.resp.2008.02.004
  14. Iovino L., Mutolo D., Cinelli E. et al. Breathing stimulation mediated by 5-HT1A and 5-HT3 receptors within the preBötzinger complex of the adult rabbit // Brain Res. 2019. Vol. 1704. P. 26–39. doi: 10.1016/j.brainres.2018.09.020
  15. Huettner J.E., Bean B.P. Block of N-methyl-D-aspartate-activated current by the anticonvulsant MK-801: selective binding to open channels // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1988. Vol. 85, No. 4. P. 1307–1311. doi: 10.1073/pnas.85.4.1307
  16. Amador M., Dani J.A. MK-801 inhibition of nicotinic acetylcholine receptor channels // Synapse. 1991. Vol. 7, No. 3. P. 207–215. doi: 10.1002/syn.890070305
  17. Iravani M.M., Muscat R., Kruk Z.L. MK-801 interaction with the 5-HT transporter: a real-time study in brain slices using fast cyclic voltammetry // Synapse. 1999. Vol. 32, No. 3. P. 212–224. doi: 10.1002/(SICI)1098-2396(19990601)32:3<212:AID-SYN7>3.0.CO;2-M
  18. Симбирцев А.С. Интерлейкин-1: от эксперимента в клинику // Медицинская иммунология. 2001. Т. 3, № 3. С. 431–438.
  19. Dascombe M.J., Rothwell N.J., Sagay B.O., Stock M.J. Pyrogenic and thermogenic effects of interleukin l beta in the rat // Am. J. Physiol. 1989. Vol. 256, No. 1 Pt 1. P. E7–l1. doi: 10.1152/ajpendo.1989.256.1.E7
  20. Morimoto A., Murakami N., Sakata Y. et al. Functional and structural differences in febrile mechanism between rabbits and rats // J. Physiol. 1990. Vol. 427, No. 227–239. doi: 10.1113/jphysiol.1990.sp018169
  21. McCarthy H.D., Dryden S., Williams G. Interleukin-1 P-induced anorexia and pyrexia in rat: relationship to hypothalamic neuropeptide Y // Am. J. Physiol. 1995. Vol. 269, No. 5 Pt 1. P. E852–E857. DOI: 10.1152/ ajpendo.1995.269.5.E852
  22. Перцов С.С., Коплик Е.В., Калиниченко Л.С., Симбирцев А.С. Влияние интерлейкина-1β на перекисное окисление липидов в эмоциогенных структурах головного мозга крыс при острой стрессорной нагрузке // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2010. Т. 150, № 1. С. 13–16. doi: 10.1007/s10517-010-1054-5
  23. Сазонова Т.А., Варюшина Е.А., Александров Г.В. и др. Перспективы использования рекомбинантного интерлейкина-1β человека для лечения острых повреждений слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта у крыс // Российский аллергологический журнал. 2012. Т. 6. С. 70–71.
  24. Варюшина Е.А., Анциферова М.А., Александров Г.В. и др. Регуляторная роль интерлейкина-1 при местном воспалении и регенерации тканей в модели кожной раны // Российский аллергологический журнал. 2012. Т. 9, № 6. С. 62–63. doi: 10.36691/RJA728
  25. Huettner J.E., Bean B.P. Neurobiology Block of N-methyl-D-aspartate-activated current by the anticonvulsant MK-801: Selective binding to open channels // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1988. Vol. 85, No. 4. P. 1307–1311. doi: 10.1073/pnas.85.4.1307
  26. Haji A., Pierrefiche O., Takeda R. et al. Membrane potentials of respiratory neurones during dizocilpine-induced apneusis in adult cats // J. Physiol. 1996. Vol. 495, No. 3. P. 851–861. doi: 10.1113/jphysiol.1996.sp021637
  27. Foutz A.S., Champagnat J., Denavit-Saubié M. Involvement of N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors in respiratory rhythmogenesis // Brain Res. 1989. Vol. 500, No. 1–2. P. 199–208. doi: 10.1016/0006-8993(89)90314-4
  28. Bongianni F., Mutolo D., Carfì M. et al. Respiratory responses to ionotropic glutamate receptor antagonists in the ventral respiratory group of the rabbit // Pflugers Arch. 2002. Vol. 444, No. 5. P. 602–609. doi: 10.1007/s00424-002-0874-1
  29. Mutolo D., Bongianni F., Nardone F., Pantaleo T. Respiratory responses evoked by blockades of ionotropic glutamate receptors within the Bötzinger complex and the pre-Bötzinger complex of the rabbit // Eur. J. Neurosci. 2005. Vol. 21, No. 1. P. 122–134. doi: 10.1111/j.1460-9568.2004.03850.x
  30. Solomon I.C. Glutamate neurotransmission is not required for, but may modulate, hypoxic sensitivity of pre-Bötzinger complex in vivo // J. Neurophysiol. 2005. Vol. 93, No. 3. P. 1278–1284. doi: 10.1152/jn.00932.2004
  31. Miyazaki M., Tanaka I., Ezure K. Excitatory and inhibitory synaptic inputs shape the discharge pattern of pump neurons of the nucleus tractus solitarii in the rat // Exp. Brain Res. 1999. Vol. 129, No. 2. P. 191–200. doi: 10.1007/s002210050889
  32. Клинникова А.А., Данилова Г.А., Александрова Н.П. Роль NO-синтазных путей в реализации влияния провоспалительных цитокинов на паттерн дыхания и вентиляционный ответ на гипоксию // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2021. Т. 107, № 11. С. 1–10. doi: 10.31857/S0869813921110042

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок. Ослабление респираторных эффектов дизоцилпина (МК-801) при его введении на фоне повышенного системного уровня IL-1β (n = 8): изменение частоты дыхательных движений (а), дыхательного объема (b), минутного объема дыхания (с). По оси абсцисс — время действия IL-1β. Стрелкой указан момент введения IL-1β. По оси ординат — величины параметров после введения МК-801. За 100 % принята величина параметра непосредственно перед введением МК-801. * Достоверные изменения параметра по сравнению с фоном, р < 0,05; # достоверное снижение величины параметра через 1 мин после введения МК-801

Скачать (200KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74760 от 29.12.2018 г.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах