(Вестник^врача, Самарканд
2013, № 1
Doctor axBorotnomasi, Samarkand
56
Волкова H.M.
УДК 612.172.2/. 178.2-02:616-001.8]-053-092.9
РОЛЬ ПРОЦЕССОВ СТАРЕНИЯ И ЦЕНТРАЛЬНЫХ М1-ХОЛИНОРЕЦЕПТОРОВ В
РЕАЛИЗАЦИИ АДАПТИВНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ РИТМА ПРИ АТМОСФЕРНОЙ
ГИПОКСИИ
Тернопольский государственный медицинский университет им. И.Я. Горбачевского (г.
Тернополь. Украина)
РОЛЬ ПРОЦЕССОВ СТАРЕНИЯ И ЦЕНТРАЛЬНЫХ М1-ХОЛИНОРЕЦЕПТОРОВ В РЕАЛИЗАЦИИ АДАП-
ТИВНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ РИТМА ПРИ АТМОСФЕРНОЙ ГИПОКСИИ Н. М. Волкова Резюме. Выполнение
когнитивных функций у человека требует высокой метаболической активности корковых нейронов, оптимального
интенсивного кровоснабжения ткани мозга и одновременно высокой активности холинергической передачи в коре
больших полушарий. В эксперименте гипоксическое влияние на фоне старения организма вызывает
парасимпатикотонию, которая существенно усиливается после введения физраствора и пирензепина. Одним из
механизмов возрастных нарушений адаптации к гипоксии может быть изменение чувствительности холинерги-
ческих структур, связанных с центральным контуром регуляции сердечного ритма, изменение ионной проница-
емости клеточных мембран вледствие их гипоксического повреждения. Ключевые слова: гипоксический эффект
атмосферы, автономная регуляция, старые крысы.
ROLE OF THE AGING PROCESSES AND CENTRAL Ml-CHOLINERGIC RECEPRORS IN THE IMPLEMEN-
TATION OF ADAPTIVE CHANGES OF RHYTHM IN ATMOSPHERIC HYPOXIA N.M. Volkova Summary. Execution
of cognitive functions in humans requires high metabolic activity of cortical neurons, the optimal intense blood supply to
the brain tissue and simultaneous high activity of cholinergic transmission in the cerebral cortex. In the experiment, hypoxic
effects against aging cause parasympatotony, which significantly increased after administration of saline and pirenzepine.
One of the mechanisms of age violations of adaptation to hypoxia may change the sensitivity of cholinergic structures
associated with the central loop regulation of heart rate, changes in the ionic permeability of cell membranes due to their
hypoxic damage. Key words: hypoxic effect of the atmosphere, autonomic regulation, old rats.
Вступление.
Существование
организма
невозможно без контакта с природной средой,
поскольку он функционирует как открытая система
[4]. Атмосферные явления - группа факторов внешней
среды,
имеющих
важное
значение
для
жизнедеятельности организма [5]. В современной
литературе обсуждается неоднозначность процессов
адаптации
для
создания
функциональных
предпосылок
высокой
работоспособности
в
неблагоприятных условиях. В частности, привлекает
внимание понятие о цене адаптации, по Ф.З.
Меерсону. которое учитывает структурные и
метаболические затраты организма в процессе
формирования
новых
функциональных
возможностей в условиях действия повреждающих
факторов. По данным литературы, процессы
адаптации связаны с реализацией защитного эффекта
умеренного оксидативного стресса в ткани мозга [7,
8,]. Влитературе встречаются сообщения об
изменении активности потенциалзависимых ионных
каналов, участии внеклеточного натрия в регуляции
ыинного транспорта в нейронах, обсуждается
модуляция холинергической передачи при гипоксии
[1, 2, 9].
Целью работы
было исследовать роль процессов
старения и центральных М1- холинорецепторов в
реализации адаптивных изменений сердечного ритма
при атмосферной гипоксии у человека и животных в
естественных благоприятных и неблагоприятных
метеоусловиях и на биологической модели в экспе-
рименте.
Методика.
Сатурацию
крови
определяли
методом пульсоксиметрии у практически здоровых
добровольцев, занимающихся умственным трудом:
20 испытуемых в возрасте 20-25 лет, 20 участников
исследования 35-42 лет и 20 лиц 58-72 лет.
Обследование проводили в покое и после выполнения
тестовой
психоэмоциональной
нагрузки
при
метеоситуации I и III типа. Тестовая умственная
нагрузка
состояла
в
выполнении
простых
арифметических действий в условиях 50 % дефицита
времени при мотивации на лучшую скорость и
качество вычислений [3].
Эксперименты проведены на беспородных белых
лабораторных крысах - взрослых (6-8 мес.) и старых
(12-14 мес.), по 10 особей в каждой группе. Животных
каждой
возрастной
группы
разделили
на
экспериментальную и контрольную подгруппы. В
экспериментальной группе исследовали состояние
автономной регуляции у животных, подвергавшихся
умеренному гипоксическому воздействию в течении
60 мин. и после введения в субарах- наидальное
пространство
физраствора
и
позже
-
м1-
холиноблокатора
пирензепина
в
остром
эксперименте. Гипоксию создавали, снижая давление
под стеклянным колоколом на 0,5 атм. В
эксперименте были задействованы среднеустойчивые
к гипоксии животные. После предварительного
обезболивания
тиопенталом
натрия,
в
экспериментальной
группе
регистрировали
кардиоинтервалограмму у интактной крысы, после
гипоксического воздействия, трепанации черепа,
введения физраствора 0.01 мл/кг, введения м1-
холиноблокатора пирензепина в дозе 1 мг/кг.
Ъестник^врача. Самарканд
2013,, jCs 1
^DoP^tor aj(6orotnoma.n. Samarkand
57
меньше результатов, полученных при антициклоне
для данной возрастной группы. Выполнение тестовой
умственной нагрузки приводило во всех возрастных
группах к повышению сатурации крови кислородом
до уровня 98-99 %. У испытуемых в возрасте поздней
взрослости количество проанализированных знаков за
минуту было существенно меньше, чем в группах
возраста ранней и средней взрослости (Р<0,05).
В эксперименте выявили возрастное повышение
липопероксидации в головном мозге и крови крыс. По
данным биохимических исследований. даже в
условиях антициклона у старых крыс содержание
ТБК-активных продуктов в крови и ткани коры
больших
полушарий
превышало
аналогичные
показатели взрослых и молодых животных (Р<0.05).
При старении выявлены изменения состояния ан-
тиоксидантных систем тканей и органов, в
особенности нервной ткани. Выявлено, что при
метеоциклоне у старых крыс ТБК- активные
соединения накапливались в большей мере, чем у
молодых животных (Р<0,05). У старых крыс нарушен
баланс между проок- сидантными системами клеток и
мощностью антиоксидантных механизмов, что в
условиях
атмосферной
гипоксии
ведет
к
оксидативному стрессу. Возрастные изменения в
процессах
внутриклеточного
метаболизма
и
реактивности нервной регуляции создавали у старых
крыс наибольшую нагрузку на функциональные
механизмы адаптации к гипоксическому эффекту
атмосферы. В частности, исследование автономного
контроля сердечного ритма у старых крыс показало,
что при метеоциклоне активировались энергетически
щадящие парасимпатические влияния и снижалась
активность центрального контура регуляции сер-
дечного ритма.
Таблица 1
старых крыс на разных этанах эксперимента
Этап
_________________________ Возраст животных
____ _____ 6-8 мес. __ 12-14 мес.
1(п=10)
2
(п=10)
3
(п=10)
4(п=10) 5(п=10)
6(11=10)
7(п=10)
24164,441377,93
11298.15130,42 *
14902130,64**
15135,311325,60
14034,82±110,97**
1757.441275,89
9854,9711800,47**
68,0414,92* **
9364,0619,12**
3826,0114,34**
12761,85190,74**
2122,67118,98* **
11308,3014,10**
2756,54181,19***
Примечания: 1 - интактные при антициклоне; 2 - интактные при метеоциклоне; 3 - после экспериментальной
гипоксии; 4 - после введения физраствора справа на фоне экспериментальной гипоксии; 5 - после введения
физраствора слева на фоне экспериментальной гипоксии: 6 - после введения пирензепина справа на фоне экс-
периментальной гипоксии; 7 - после введения пирензепина слева на фоне экспериментальной гипоксии; * - Р<0,05
по сравнению со взрослыми крысами ** - Р<0,05 по сравнению с интактными крысами при антициклоне.
После инкубации в гипоксической атмосфере у
взрослых животных наблюдали существенное
снижение
активности
центрального
контура
регуляции
сердечного
ритма
и
активацию
парасимпатической
системы.
Пополнение
содержания ионов в околоклеточной жид
У животных контрольной группы последовательность
эксперимента была аналогичной, но без гипоксического
воздействия.
Введение
веществ
в
субарахноидальное
пространство осуществляли в стереотаксическом
аппарате, после трепанации черепа двумя отверстиями в
проекции затылочной корковой области Oc2L. которая
является вторичным зрительным полем. Таким образом,
были сформированы группы животных всех возрастов с
правосторонним
и
левосторонним
введением
фармпрепаратов. Анализ кардиоинтерва- лограммы и
статистическую обработку данных осуществили в
программе Microsoft Excel 2010. Вычисляли для каждого
отрезка по 100 кардиоинтервалов М, в с; т, в с; АХ, в с;
Мо. в с; АМо, в %; индекс напряжения, в усл. ед.;
вегетативный показатель ритма, в усл. ед. Для
полученных
результатов
рассчитывали
среднее
значение, ошибку среднего, оценивали достоверность
отличий между выборками по критерию Фишера.
Результаты и обсуждение.
Исследование сатурации
у практически здоровых испытуемых в условиях
антициклона, которые характеризуются достаточным
содержаниям кислорода в атмосферном воздухе,
выявило во всех группах испытуемых значения 98-99 %.
В условиях метеоциклона, когда снижается содержание
кислорода в атмосферном воздухе, сатурация крови
практически не изменялась у испытуемых 20-25 лет и
составляла 97-99 %. В группе обследованных в возрасте
35-42 лет сатурация крови при метеоситуации III типа
составляла 96-98 % и достоверно не отличалась от
результатов 20-летних испытуемых в аналогичных
условиях. У обследованных в возрасте 58-72 лет в покое
гипоксический эффект атмосферы приводил к снижению
сатурации в пределах 93-96 %, что достоверно
Значения индекса напряжения у взрослых и
Яестниц.врача, Самарканд
2013. М 1
(Doctor axfiorotnomasi, Samarqand
58
кости и местное выключение м- холинорецепторов
ассоциативной зоны коры больших полушарий
способствует активации регуляторных влияний
центрального
контура
регуляции
сердечной
деятельности у взрослых животных, которые
находились в нормоксиче- ской атмосфере.
У старых крыс гипоксическое влияние приводило
к
парасимпатикотонии,
которая
существенно
усиливалась после введения физраствора. Данный
эффект вероятно свидетельствует о повреждающем
влиянии гипоксии на проницаемость клеточных
мембран,
что
подтверждается
нарастанием
регуляторного эффекта после пополнения запаса
ионов в околоклеточном пространстве. Следует отме-
тить, что на фоне гипоксического воздействия
введение пирензепина справа вызывало у старых крыс
несущественное возрастание симпатических влияний,
что можно объяснить возрастным снижением
чувствительности м- холинорецепторов. Эффект
правостороннего
введения
физраствора
был
значительно интенсивнее, чем при левостороннем
вмешательстве. Таким образом, при гипоксическом
воздействии у старых крыс в большей мере страдало
правое ассоциативное поле, чем левое.
У старых крыс введение физраствора слева
вызывало
уменьшение
средней
длительности
кардиоцикла при существенном усилении ва-
риабельности данного показателя, что в целом вело к
снижению
индекса
напряжения.
Введение
пирензепина слева привело к снижению активности
центрального контура регуляции сердечного ритма.
Исследование
особенностей
автономного
контроля сердечного ритма под влиянием ги-
поксического эффекта атмосферы в эксперименте
показало, что в асоциативном поле коры больших
полушарий происходят нарушения меморанных
процесов, отражающиеся на состоянии системной
регуляции кровообращения. Данные нарушения
ионной проводимости и чувствительности м-
холинорецепторов
усугубляются
возрастными
метаболическими и функциональными изменениями в
нервной системе.
Интерпретация результатов эксперимента должна
проводиться с учетом существенно более важного
значения ассоциативной коры для организации
поведения у человека, чем у животного, которое
служит
биологической
моделью.
Выполнение
когнитивных функций у человека требует высокой
метаболической активности корковых нейронов,
оптимального интенсивного кровоснабжения ткани
мозга
и
одновременно
высокой
активности
холинергической
передачи
в
коре
больших
полушарий.
Согласно критериям интерпретации результатов
пульсоксиметрии, описанным в инструкции ВОЗ, в
сатурация крови кислородом в покое не должна быть
меньше 95 %. Показатель сатурации менее 94 %
характеризуется как признак гипоксии [6]. Таким
образом, можно объяснить выявленное нами
снижение скорости обработки информации при
метеоситуации III типа следствием атмосферной
гипоксии.
Выводы.
В эксперименте гипоксическое влияние
на
фоне
старения
организма
вызывает
парасимпатикотонию,
которая
существенно
усиливается
после
введения
физраствора
и
пирензепина. Одним из механизмов возрастных
нарушений адаптации к гипоксии может быть
изменение
чувствительности
холинергических
структур, связанных с центральным контуром
регуляции сердечного ритма, изменение ионной
проницаемости клеточных мембран вледствие их
гипоксического повреждения.
Литература
1.
Активжсть високопорогових кальщевих канал!в ппокампу щура при зменшенш напруги кисню в зовшшньо-
клпинному розчин! [Текст] : автореф. дис. на здобуття наук, ступени канд. бюл. наук : спец. 03.00.02 “Бюф1зи- ка”
/ Шкриль В.М.; 1нститут ф!зюлогп 1м. О. О. Богомольца НАН Укра'ши, Киш, 2002. - 31 с.
2.
Зм1на проникност! протонактивованих канал!в до ionie натр!ю та кальшю п!д дкю антиоксиданта [Текст] / А.Л.
Федоренко, Н.О. Лозова, Т.М. Волкова, О.О. Кришталь // Нейроф1з1оло1я.- 2006,- № 3 (38). С.193-197.
3.
Руководство ВОЗ по пульсоксиметрии.-WHO Press, 2009,- 23 с.
4.
Судаков, К. В. Физиология. Функциональные системы [Текст] / К. В. Судаков. - М. : Медицина, 2000. - 784 с.
5.
D'AIeo, J. A look at the environmental changes and “global warming’’ [Електронний ресурс] / J. D'Aleo // Chief
WSI/INTELLICAST Meteorologist. - Written April 9, 2002. - Режим доступу до CTarri :
http://www.intellicast.com/DrDewpoint/Library/1295.
6.
Hill E., Stoneham MD., Feaniley S-J. Practical Applications of Pulse oximetry // Update in Anaesthesia I l"’ ed.
2000,- P. 156-159.
7.
Megan R. Gunnar Brain and behavior interface: stress and the developing brain [Текст] / Megan R. Gunnar, Carol L.
Cheatham // Infant mental health journal.- 2003.- Vol. 24(3).- P. 195-211
8.
Ozben T. Pathophysiology of cerebral ischemia: mechanisms involved in neuronal damage [Текст] / T. Ozben //
Jugoslov. Med. Biohem. -2002.-№ 21 (2).- P. 89-90.
9.
Physiology and Pathophysiology of the Calcium Store in the Endoplasmic Reticulum of Neurons [Електронний
ресурс] / Alexei Verkhratsky.- Physiol Rev 200585:201-279. -- Режим доступу до журн.
http://physrev.physiology.Org/cgi/content/full/85/l/2014BIBL
