ІНСТИТУТ ФІЗІОЛОГІЇ ІМ. О.О. БОГОМОЛЬЦЯ НАН УКРАЇНИ

КОВАЛЬЧУК НАТАЛІЯ ВАСИЛІВНА

УДК 612.017-037:547.984+615.217.22

ОЦІНКА І ПРОГНОЗУВАННЯ ІНДИВІДУАЛЬНОЇ

СТІЙКОСТІ ОРГАНІЗМУ ДО НАВАНТАЖЕННЯ

-СИМПАТОМІМЕТИКОМ ІЗАДРИНОМ

14.03.04. - патологічна фізіологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ –2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Донецькому державному медичному університеті ім. М. Горького МОЗ України

Науковий керівник:

доктор медичних наук, професор, академік АН Вищої школи України Барінов Едуард Федорович, Донецький державний медичний університет ім. М. Горького МОЗ України, завідувач кафедри гістології

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор Середенко Михайло Михайлович, завідувач відділу по вив-ченню гіпоксичних станів Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, м. Київ

доктор біологічних наук, професор Федоровська Олена Олексіївна, завідуюча лабораторією мікробіології та проблем антиінфекційної імунології Інституту гематології та трансфузіології

АМН України, м. Київ

Провідна установа:

Науково-дослідний лабораторний центр Національного медичного університету ім. О.О. Бо-гомольця МОЗ України

Захист відбудеться ”15” січня 2002 р. о ”14 00” годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.198.01 в Інституті фізіології ім. О.О.Богомольця, за адресою: 01024, м.Київ, вул. Богомольця, 4

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інститута фізіології ім. О.О. Богомольця за адресою: 01024, м. Київ, вул. Богомольця, 4

Автореферат розісланий “8“ грудня 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

доктор біологічних наук Сорокіна-Маріна З.О.

1

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На сучасному етапі розвитку науки і техніки, загострення екологічної ситуації, зростання індустріалізації, урбанізації та інтенсифікації життя і зміна його умов приводять до збільшення стрес-факторів і виникнення стресових зрушень в організмі. Гострі стресові пошкодження відіграють важливу роль у розвитку багатьох патологічних процесів: виразкової і гіпертонічної хвороб, цукрового діабету, атеросклерозу, псоріазу, алергії, ревматизму, порушеннях структури і функції серця, імунодефіцитних станів, ряду нервових, психічних, ендокринних, онкологічних захворювань тощо [ Serio M. et all., 1996; Meloy R.A. et all., 1997; Huang A. et all., 2000; Пшенникова М.Г., 2000].

Наслідки впливу різних стресових факторів багато в чому залежать від рівня стресреактивності організму. Однак до сьогоднішнього дня залишаються недостатньо вивченими ендогенні механізми, через які реалізується індивідуальна, генетично детермінована чутливість і стійкість організму до екстремальних ситуацій. Внаслідок цього прогнозування стійкості організму до гострого стресу і профілактика захворювань, у патогенезі яких гостре стресове пошкодження відіграє безперечну роль, являє собою одну з головних і невирішених проблем сучасної біології та медицини.

Стійкість організму в момент впливу стресорного фактора, поряд із системними факторами, багато в чому визначається чутливістю -адренорецепторних систем органів-мішеней і клітин організму [Нарыжная Н.В. та ін., 1998; Люлька Н.О., 1999], тому що основним механізмом, через який реалізується ушкоджуюча дія гострого стресу на організм, є надмірна активація -адренергічної системи внаслідок гіперкатехоламінемії [Меерсон Ф.З., 1984; Дыгай А.М. та ін., 1992; Волчегорский И.А. та ін., 1999]. Реакція органів-мішеней і клітин організму на гіперкатехоламінемію, у свою чергу, значною мірою визначається функціональним станом деякіх місцевих стрес-реалізуючих факторів (перекисного окислювання ліпідів (ПОЛ), циклічного аденозинмонофосфату (цАМФ)) і стрес-лімітуючих [антиоксидантів (АО), простагландинів (ПГ)]. Активація стрес-реалізуючих систем при введенні екзогенних катехоламінів викликає і одночасне включення стрес-лімітуючих систем [Меерсон Ф.З, 1984].

Деякі автори [Мамиконян Р.С. та ін., 1996; Маркова О.О., 1998; Пшенникова М.Г., 2000] висловлюють припущення, що стійкість до ушкоджуючої дії високих концентрацій катехоламінів визначається вихідним співвідношенням активності стрес-реалізуючих і стрес-лімітуючих внутрішньоклітинних систем та їх збалансованістю, однак конкретних робіт, що підтверджують висловлену гіпотезу, в літературі немає.

2

Тому перспективним для вирішення даної проблеми представляється вивчення індивідуальних особливостей -адреночутливості клітин та органів-мішеней організму, вихідного балансу стрес-реалізуючих і стрес-лімітуючих внутрішньоклітинних систем у групах особин, стійких і чутливих до гіперкатехоламінемії, а також визначення інформативних вихідних показників цих систем в плані прогнозування і визначення основних ланок для можливої корекції індивідуальної стійкості до гострого стресорного пошкодження.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Представлена дисертаційна робота є фрагментом конкурсної науково-дослідної роботи МОЗ України: "Роль системних і внутрішньотканинних факторів та механізмів в індивідуальній стійкості міокарду до стресорного та ішемічного пошкодження", виконаної на базі Центральної науково-дослідної лабораторії Донецького державного медичного університету ім. М. Горького МОЗ України (№ держреєстрації 0197V002096, шифр МК 97.02.02). Автор була співвиконавцем роботи і безпосередньо вивчала індивідуальні особливості адреночутливості організму на системному та клітинному рівнях при індукованому ізадрином стресі; розробляла способи оцінки -адреночуливості клітин крові до гіперкатехоламінемії, вивчала показники ланок стрес-реалізуючих і стрес-лімітуючих внутрішньоклітинних систем у групах тварин, що вижили або загинули після введення -симпатоміметика ізадрину, розробляла способи прогнозування стійкості організму до високих концентрацій ізадрину, проводила корекцію гострого стресорного пошкодження в групах низькостійких до навантаження ізадрином тварин.

Мета і задачі дослідження. На основі вивчення індивідуальних особливостей -адреночутливості на системному і клітинному рівнях, а також вихідних рівнів ланок стрес-реалізуючих і стрес-лімітуючих внутрішньоклітинних систем, що визначають стійкість тварин до навантаження -симпатоміметиком ізадрином, розробити способи прогнозування стійкості організму до надмірної активації -адренергічної системі та запропонувати перспективні підходи до корекції гострих стресорних пошкоджень.

Для досягнення цієї мети були поставлені наступні завдання:

1. Вивчити індивідуальні особливості -адреночутливості на системному рівні організму в групах тварин, стійких і чутливих до навантаження ізадрином.

2. Розробити й апробувати в експерименті способи оцінки -адреночутливості клітин крові in vitro.

3. Вивчити індивідуальні особливості -адреночутливості ізольованих клітин крові в групах високо- та низькостійких до гострого індукованого ізадрином стресу тварин і оцінити їх зв’язок з реактивністю органу-мішені серця й організму на гіперкатехоламінемію.

3

4.

5. Визначити -адреночутливість клітин крові in vitro в умовах активації та інгібіції внутрішньоклітинних стрес-реалізуючих і стрес-лімітуючих систем.

6. Визначити найбільш інформативні, у відношенні прогнозування стійкості до гострого стресорного пошкодження, вихідні показники стрес-реалізуючих і стрес-лімітуючих внутрішньоклітинних систем та адреночутливості ізольованих клітин крові організму.

7. На основі математичного моделювання з використанням вивчених біохімічних, біофізичних і клініко-лабораторних показників розробити способи прогнозування стійкості організму до гострого індукованого ізадрином стресу й оцінити можливі шляхи корекції гіперкатехоламінемічних станів.

Об’єкт дослідження: прогнозування індивідуальної стійкості організму до гострого стресорного пошкодження, оцінка -адреночутливості організму на клітинному та системному рівнях.

Предмет дослідження: серцево-судинна та вегетативна нервова системи, ізольовані клітини крові (еритроцити, нейтрофіли, тромбоцити), стрес-реалізуючі і стрес-лімітуючі внутрішньоклітинні системи.

Методи дослідження. У дисертаційній роботі використовувалися біохімічні, біофізичні, гематологічні, імунологічні, клініко-лабораторні, радіометричні, математичні і статистичні методи досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше встановлені основні внутрішньоклітинні фактори та закономірності їхнього впливу на стійкість організму до гострого стресорного пошкодження, встановлені деякі біохімічні та біофізичні критерії стійкості і -адреночутлвості організму до гіперкатехоламінемічних станів, оцінена можливість модуляції активності захисних факторів і обгрунтовані підходи до регуляції індивідуальної -адреночутливості. Розроблені і апробовані способи оцінки -адреночут-ливості клітин крові in vitro, доказаний взаємозв’язок -адреночутливості на клітинному і системному рівнях. Визначена однакова закономірнфсть змін -адреночутливості різноманітних типів клітин крові в групах високо- та низькостійких до ізадрину тварин. Розроблені способи прогнозування, які дозволяють початково, до передбачуваного стресорного пошкодження, визначити індивідуальну стійкість організму до гіперкатехо-ламінемії і вчасно провести її корекцію в групі низькостійких тварин.

4

Практичне значення одержаних результатів. Викладені в дисертації теоретичні положення і запропоновані способи оцінки -адреночутливості клітин крові, а також патент для прогнозування стійкості організму до катехоламінового навантаження використовуються в Центральній науково-дослідній лабораторії Донецького державного медичного університету, в училищі олімпійського резерву ім. С. Бубки. Положення дисертації використовуються в науково-дослідній роботі та на лекціях і практичних заняттях із студентами на кафедрах патологічної фізіології Луганського державного медуніверситету, патологічної фізіології Запорізького медуніверсітету, паталогічної фізіології, гістології та нервових хвороб з курсом медичної генетики Донецького державного медичного університету.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота виконана особисто автором. Самостійно виконаний весь обсяг експериментальних досліджень і проведена статистична обробка отриманих результатів, написані глави дисертації, їхнє обговорення і висновки. У дисертації не використовувалися ідеї і розробки, що належать співавторам опублікованих робіт.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались та обговорю-вались на IV Всесоюзному симпозіумі "Стресс, адаптация и дисфункция" (Кишинів, 1991), у школі-конференції молодих вчених "Актуальные вопросы общей патологии и патофизио-логии" (Новосибірськ, 1991), на ХХХІІ Міжнародному конгресі з фізіології (Glasgow, 1993), на ХІ обласній науковій конференції морфологів (Донецьк, 1994), на науковій конференції анатомів, гістологів і топографоанатомів України, присвяченій 100-річчю з дня народження проф. А.П. Любомирова (Львів, 1995), на I Російському конгресі з патофізіології (Москва, 1996), на XV Українському фізіологічному з'їзді (Донецьк, 1998), на III Національному Конгресі патофізіологів України, присвяченому 100-річчю з дня народження академіка М.М.Горєва (Одеса, 2000).

Підсумки дисертаційної роботи апробовані на спільному засіданні кафедр патофізіології, біохімії, гістології, анатомії, фізіотерапії і Центральної науково-дослідної лабораторії Донецького державного медичного університету ім. М. Горького (2001 р.), а також на засіданні сектору вісцеральних систем Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України (Київ, 2001).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 20 друкованих праць, отриманий патент на винахід.

Структура і зміст роботи. Дисертація складається із вступу, літературного огляду, 5 глав власних досліджень, заключення, висновків, списку використаної літератури і додатку. Робота викладена на 141 сторінці машинопису, з них основного тексту 121 сторінка, ілюстрована 25 таблицями на 14 сторінках, 6 малюнками на 4 сторінках. Список використаної літератури

5

містить 206 джерел (131 на російській і українській мовах та 75 іноземних). Додаток включає 2 схеми: комплексу технічних засобів та алгоритму для визначення показників варіаційної пульсометрії, а також документи про впровадження результатів роботи в практику.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Об'єкт і методи дослідження.

Для вирішення поставлених у роботі завдань дослідження проводили на 525 нелінійних статевозрілих щурах-самцях. Індукований стрес моделювали підшкірним введенням ізадрину (Pharma Wernigerode Gmb, Germany). Використовували модель, при якій за допомогою введення високих доз ізадрину (50 мг/кг) викликали дрібновогнищеві некрози міокарду [Rote W.E. et all, 1992]. Через добу після введення ізадрину оцінювали летальність тварин, яка у даному експерименті склала 504,04 %. Щурів, які вижили після навантаження однаковою дозою ізадрину, ретроспективно відносили до групи високостійких тварин (ВС), а тих, що через певний час загинули, яких ми надалі будемо позначати як “загиблі” - до групи низькостійких (НС).

Відповідно до цілей і завдань всі тварини були розподілені на шість експериментальних груп.

I-у експериментальну групу склали 25 щурів, які використовувалися для оцінки адреночутливості (АЧ) на системному рівні за показниками варіаційної пульсометрії і спектрального аналізу серцевого ритму, що визначались на програмно-апаратному комплексі в нормі та після підшкірного введення однакової дози ізадрину.

II-а група включала 160 щурів, у яких кров використовувалася для оцінки АЧ на клітинному рівні. АЧ до ізадрину ізольованих клітин визначали в кожній пробі крові, взятій в окремої тварини за допомогою ефективних і простих методів оцінки осмотичної резистентності еритроцитів (ОРЕ), фагоцитарної активності нейтрофілів (ФАН) та агрегації тромбоцитів (АТ), які ми розробили і апробували в експерименті [1, 2, 3] (див. список опублікованих праць за темою дисертації).

У III-й групі тварин (100 щурів) оцінювали відповідність АЧ ізольованих клітин крові до такої ж в цілісному організму шляхом паралельного вивчення зазначених показників із проведенням кореляційного аналізу.

IV групу (120 щурів) склали тварини, на яких вивчали взаємозв'язок АЧ ізольованих клітин крові і стійкості організму до індукованого ізадрином стресу із стрес-реалізуючими та стрес-лімітуючими внутрішньоклітинними системами.

6

V-а група (80 тварин) слугувала для оцінки ефективності використання розроблених на основі дискримінантного аналізу способів прогнозування стійкості організму до гіперкатехоламінемії.

VI-а група (40 щурів) використовувалася для оцінки ефективності проведеної корекції надмірної активації -адренергічної системи організму.

Інтенсивність ПОЛ оцінювали за вмістом дієнових кон`югат (ДК) ненасичених жирних кислот [Гаврилов В.Б. та ін.,1983] і малонового діальдегіду (МДА) [Knight J.A. et al., 1988].

Про активність АО системи робили висновок на основі вмісту -токоферолу (ТФ) [Кисилевич Р.Ш. і ін. 1972], активності супероксиддисмутази (СОД) [Макаревич О.П., 1983], каталази [Королюк М.А. та ін., 1988] у сироватці крові і загальної антиоксидантної активності плазми (АОА) [Клебанов Г.И. та ін., 1988].

Концентрацію циклічних нуклеотидів (ЦН) визначали радіометричним методом за допомогою наборів фірми “Amersham” (Англія).

Отримані дані експериментальних досліджень піддавались статистистичній обробці. Для оцінки розходжень середніх величин при нормальному розподілі вибіркових сукупностей використовували критерій Стьюдента. У випадках розподілів, що відрізнялись від нормальних, для оцінки спрямованості і величини статистичного зв'язку використовували кореляційний аналіз Спірмана. Для розробки математичних моделей прогнозування стійкості організму до індукованого стресу використовували покроковий дискримінантний аналіз [Афифи А. та ін., 1982]. Кількісні результати власних досліджень представлені в тексті у вигляді значень середньої арифметичної величини та її стандартної похибки.

Результати досліджень. Оцінка АЧ організму на системному рівні за показниками варіаційної пульсометрії і спектрального аналізу серцевого ритму показала, що порівнювані групи ВС і НС щурів відрізняються реактивністю серцево-судинної і вегетативної нервової систем після введення їм однакової дози симпатоміметика ізадрину.

Виявлено, що у щурів, які вижили після навантаження ізадрином, вихідні параметри варіаційної пульсометрії (ВП) і спектрального аналізу (СА) серцевого ритму: індекс вегетативного реагування (ІВР), вегетативний показник ритму (ВПР), індекс напруження (ІН), амплітуда повільних хвиль нульового (ПХ0) і першого порядків (ПХ1) вищі (р<0,05), ніж у “загиблих”, а площа дихальних хвиль (ДХ) нижча (р>0,05) (табл.1). Після навантаження ізадрином у групі тварин, які вижили, в порівнянні з контролем, зростає амплітуда повільних хвиль другого порядку (ПВ2) (р<0,05) (табл.2). Параметри ІВР, ВПР, ІН, (ПВ0), (ПВ1), (ДХ) зменшуються (р<0,05).

7

Вихідно (до введення ізадрину) ВС тварини характеризуються більш високим тонусом симпатичного відділу вегетативної нервової системи і меншим - парасимпатичного, ніж НС. Після впливу ізадрином показники, що характеризують активність симпатичного відділу, зменшуються у ВС і збільшуються в НС.

Таблиця 1.

Вихідні показники варіаційної пульсометрії та спектрального аналізу серцевого ритму щурів порівнювальних групп, М m

Показники ВП та СА | Високостійки щури, n=11Низькостійки щури, n=14

Середній R-R інтервал | 0,150 0,007 | 0,183 0,018

СКВ R-R інтервалів | 0,003 0,001 | 0,006 0,003

Вегетативний розмах | 0,022 0,013 | 0,076 0,043

Коефіцієнт варіації | 0,017 0,005 | 0,029 0,011

Вегетативний показник ритму | 715 163 | 299 84,6 *

Індекс вегетативного реагування | 6138 1662 | 2081 537 *

Индекс напруження | 19427 5100 | 6659 1826 *

Повільняні хвилі 0, амплітуда | 8,12 2,18 | 3,39 0,940 *

Повільняні хвилі 0, площа | 0,210 0,058 | 0,090 0,020

Повільняні хвилі 1, амплітуда | 4,03 0,950 | 2,11 ,430 *

Повільняні хвилі 1, площа | 0,127 0,028 | 0,093 0,017

Повільняні хвилі 2, амплітуда | 0,083 0,027 | 0,105 0,778*

Повільняні хвилі 2, площа | 0,018 0,006 | 0,091 0,033

Дихальні хвилі, амплітуда | 0,850 0,218 | 0,835 ,204

Дихальні хвилі, площа | 0,109 0,017 | 0,155 0,026

Частота дихання | 87,1 4,14 | 92,2 7,66

* - разбіжності вірогідні між показниками порівнювальних груп щурів (р < 0,05)

Початковий підвищений тонус симпатичної нервової системи у тварин, які вижили, і зв'язаний з цим підвищений рівень циркулюючих катехоламінів, імовірно, приводять до зниження хемосенситивності клітинних рецепторів (десенситизації) і зниженню їх афінітету. В результаті цього зростає число малоактивних рецепторів і сила рецепторного сигналу слабшає [Ялкут С.И. та ін., 1988], що, видимо, дозволило групі ВС щурів вижити після введення їм високої дози ізадрину. Дана гіпотеза узгоджується з отриманими результатами АЧ клітин крові в порівнюваних групах щурів, де ВС до ізадрину тварини характеризувалися зниженою хемосенситивністю клітин у порівнянні з групою НС щурів.

8

Таблиця 2.

Показники варіаційної пульсометрії та спектрального аналізу серцевого ритму порівнювальних групп щурів після навантаженян ізадрином, М m

Показники ВП та СА | Високостійки щури, n=11Низькостійки щури, n=14

Середній R-R інтервал | 0,142 0,007 | 0,134 0,008*

СКВ R-R ітервалів | 0,005 0,002 | 0,003 0,000

Вегетативний розмах | 0,045 0,020 | 0,037 0,013*

Коефіцієнт варіації | 0,036 0,016 | 0,024 0,015*

Вегетативний показник ритму | 551 206 | 500 111*

Індекс вегетативного реагування | 4797 1908 | 3240 848*

Индекс напруження | 15758 6093 | 12418 3183*

Повільняні хвилі 0, амплітуда | 6,27 2,25 | 5,92 1,57*

Повільняні хвилі 0, площа | 0,160 0,053 | 0,175 0,040

Повільняні хвилі 1, амплітуда | 3,04 1,040 | 2,88 ,690*

Повільняні хвилі 1, площа | 0,097 0,027 | 0,105 0,021

Повільняні хвилі 2, амплітуда | 0,181 0,071 | 0,153 0,061 *

Повільняні хвилі 2, площа | 0,038 0,007 | 0,039 0,012 *

Дихальні хвилі, амплітуда | 0,540 0,201 | 0,371 ,119*

Дихальні хвилі, площа | 0,099 0,011 | 0,103 0,023

Частота дихання | 84,4 8,20 | 97,3 6,23*

* - разбіжності вірогідні між показниками порівнювальних груп щурів (р < 0,05)

Вивчення АЧ на клітинному рівні за розробленими способами дозволило нам також знайти однакову закономірність зміни -адреночутливості різних типів клітин крові до ізадрину в групах ВС і НС тварин. Так, у групах щурів які загинули, -адреночутливість еритроцитів, нейтрофілів і тромбоцитів була в середньому на 20 % вищою в порівнянні з групою тварин, що вижили.

Порівняння показників -адреночутливості на системному і клітинному рівнях дозволило знайти статистично значимий зв'язок між показниками ритму серця й -адреночутливостю еритроцитів, показником загальної реактивності організму й -адреночутливостю нейтрофілів, а також між -адреночутливостю тромбоцитів і стійкістю організму до індукованого ізадрином стресу. На основі ціх експериментальних даних та їх кореляційного аналізу можна зробити висновок, що характер реакції перерахованих ізольованих клітин крові на інкубацію з ізадрином може бути зв'язаний з чутливістю організму до індукованого ізадрином стресу і

9

стійкістю тварин до надмірної активації -адренергічної системи організму. Це дає певну можливість для обґрунтовуння використання ізольованих клітин крові для оцінки стійкості й -адреночутливості тварин до гіперкатехоламінемії і відкриває нові можливості для експрес-діагностики функціональних станів організму.

Порівнювані групи ВС та НС до ізадрину щурів достовірно відрізнялися одна від одної за вмістом продуктів ПОЛ й АО.

Так, у групі тварин, які загинули після навантаження -симпатоміметиком ізадрином, вихідний вміст ДК у 1,8 рази був вищим в порівнянні з групою тварин, що вижили, (р<0,05), а концентрація ТФ у 1,23 рази меншим (р<0,05). Зміни інших показників системи ПОЛ (МДА) і АО (СОД, каталаза, АОА плазми) були статистично недостовірними. Разом з тим, вихідний вміст МДА в групі щурів, що вижили, був в 1,4 рази вищим, а АОА в 1,23 рази нижчою в порівнянні з “загиблими” тваринами. Середні значення вихідних рівнів -адреночутливості еритроцитів і нейтрофілів у тварин, що вижили після навантаження ізадрином, були нижчими в середньому на 20 %. Примітно, що між показниками ТФ і -адреночутливістю еритроцитів і нейтрофілів був тісний негативний кореляційний зв'язок (r = -0,59 і r = -0,64 відповідно). Виживаність тварин тісно корелювала із вмістом ДК (r = -0,58), ТФ (r = -0,65) і показниками -адреночутливості еритроцитів і нейтрофілів (r = -0,58 і r = -0,78). Між іншими досліджуваними показниками кореляційний зв'язок був відсутній.

Через добу після введення ізадрину у тварин, що вижили, рівень МДА був у 2 рази нижчим в порівнянні з вихідними значеннями (р<0,05), а рівень ДК на 28 % вищим від контрольного (р>0,05) і на 26 % нижчим від значень, отриманих через 0,5 години після введення ізадрину (р<0,05). Рівень ТФ був нижчим в 1,68 раз, а СОД - у 3,5 рази в порівнянні з контролем (р<0,05). Тоді, як АОА збільшувалася на 22 % в порівнянні з показниками, отриманими через 30 хв після навантаження ізадрином, але ці зміни були статистично недостовірними.

Характер кількісних змін аналізованих систем ПОЛ-АО у відповідь на навантаження ізадрином дозволяє припустити, що група ВС тварин мала більшу буферну ємність рівня АО, що, імовірно, і зіграло роль у стійкості до гострого стресорного пошкодження. Дане припущення підтверджується при аналізі відносних показників зазначених систем серед двох порівнюваних груп щурів. Так, вихідне відношення ТФ/ДК було в 2,5 рази вищим в групі ВС щурів (табл.3). Приблизно в 1,5 рази порівнювані групи тварин розрізнялися і по відношенню ТФ до -адреночутливості еритроцитів і нейтрофілів, як у контролі, так і після навантаження їх ізадрином.

10

Таблиця 3.

Динаміка відносних показників, що характеризують відмінності у вихідному стані та після навантаження ізадрином антиокислювального потенціалу сироватки крові, системи перекисного окислення липідів та адреночутливості клітин крові у щурів порівнювальних груп, Мm.

Відносні

показники | До введення ізадрину | Через 0,5 години після введення ізадрину | Через добу після введення ізадрину

ВС | НС | ВС | НС | ВС

ТФ/ДК

ТФ/АР еритр.

ТФ/АР нейтр. | 4,810,43

8,350,73

7,980,61 | 1,920,03

5,180,48

4,870,41 | 1,780,02

5,130,47

4,810,43 | 1,070,01*

3,480,32*

3,270,30* | 2,240,03*

5,020,47*

4,880,41*

* - разбіжності вірогідні між порівнювальними групами до навантаження ізадрином

(р < 0,05)

** - разбіжності вірогідні між порівнювальними групами до навантаження ізадрином

(р < 0,05)

При порівнянні вихідних рівнів циклічних нуклеотидів (ЦН) у ВС і НС до ізадринового навантаження щурів виявлені значимі достовірні розходження. Так, концентрація цАМФ у “загиблих” тварин була в 2,3 рази вищою, ніж у тих, що вижили. Майже в 2 рази був вищим і базальний рівень циклічного гуанінмонофосфату (цГМФ) у групі НС. Через 30 хв після введення ізадрину порівнювані групи щурів значно відрізнялися і швидкістю приросту ЦН. У групі НС тварин рівень ЦН був у 2,2 рази вищим в порівнянні з їхнім вихідним рівнем, тоді як у групі ВС щурів концентрація ЦН збільшувалася в 1,3 рази. Відповідно порівнювані групи розрізнялися і по відношенню цАМФ/цГМФ в динаміці.

Інгібірування циклооксигенази (ЦОГ) диклофенаком натрію in vivo приводить до значного підвищення чутливості тромбоцитів до ізадрину в групі ВС щурів. У групі НС тварин АЧ збільшується в меншій мірі і при більш високих концентраціях ізадрину. Виявлені зміни АЧ тромбоцитів у двох порівнюваних групах щурів після введення їм in vivo диклофенаку свідчать про важливу роль стрес-лімітуючої системи ейкозаноїдів у регуляції індивідуальної АЧ і стійкості організму до гіперкатехоламінемії.

Дослідження активації і інгібіції ланок стрес-реалізуючих і стрес-лімітуючих систем показали, що односпрямоване збільшення -адреночутливості еритроцитів і нейтрофілів відбувається при стимуляції ПОЛ сіллю двовалентного заліза, після додавання в інкуба -

11

ційне середовище тренталу (інгібітора фосфодіестерази цАМФ) і ацетилсаліцилової кислоти (інгібітора ЦОГ і синтезу простагландинів). Зменшення значень АЧ клітин крові в порівнянні з

контролем виявлено в серіях з додаванням антиоксиданту СОД, аналога простагландина Е2 простенону, -блокатора - обзідану та інсуліну (інгібітора цАМФ). Отримані дані доводять можливість цілеспрямованої регуляції -адреночутливості клітин організму.

З метою виявлення найбільш інформативних, у плані прогнозування стійкості організму до гіперкатехоламінемії, показників -адреночутливості і ланок стрес-реалізуючих і стрес-лімітуючих внутрішньоклітиних систем організму використовували процедуру багатофакторного дискримінатного аналізу. Дискримінантний аналіз застосовувався нами також для доказу ролі індивідуальних гено- і фенотипічно обумовлених особливостей вивчених у даній роботі показників у механізмах різної АЧ і стійкості до гострого стресорного пошкодження. Як залежну величину рівняння використовували характеристику стійкості організму до ізадрину: для тварин першої групи (ті, що вижили) ця харакатеристика прийнята за 1, для “загиблих” - 2. При цьому вважали, що гомеостатичний показник має інформаційну ємність, у випадку, якщо значення його F-критерію "включення" були рівні чи перевищували 4,0, що забезпечувало 95 % рівень безпомилкового припущення.

Вирішення завдання прогнозування стійкості тварин до навантаження однаковою дозою ізадрину проводили в кілька етапів.

На першому етапі класифікували всіх досліджуваних тварин на 2 групи (ВС і НС) по їхній виживаності через добу після навантаження однаковою дозою ізадрину. На другому етапі застосовували статистичну процедуру багатофакторного регресійного аналізу і відбирали показники гомеостазу, що мають найбільшу інформаційну ємність в плані прогнозування виживаності.

Дискримінантний аналіз показників -адреночутливості клітин крові й одночасно значень ланок стрес-реалізуючих і стрес-лімітуючих внутрішньоклітиних систем організму у ВС і НС до навантаження ізадрином щурів показав, що найбільш достовірні розходження відзначені для відносних показників, що характеризують баланс систем ПОЛ-АО.

Процедурою покрокового добору виділений рівень прогностично значущих показників ДК, ТФ, -адреночутливості еритроцитів і нейтрофілів. Включення перерахованих вище показників у розроблену модель прогнозування дозволило побудувати лінійне рівняння дискримінантної функції наступного вигляду:

КП1=-5,3+(0,64*Х1)-(0,31*Х2)+(0,57*Х)+(0,28*Х4),

де КП - критерій прогнозу стійкості тварин до навантаження ізадрином у стані спокою

Х1 - рівень ДК,

12

Х2 - концентрація ТФ,

Х3 – показник -адреночутливості еритроцитів,

Х4 - показник -адреночутливості нейтрофілів.

Відповідно до приведеної вище моделі, у випадках, коли значення КП складають чи більші від рівня 4,25, варто прогнозувати стійкість тварини до гострого індукованого стресу. Якщо ж величина критерію прогнозування виявляється меншою чи рівною за 3,09, то прогнозують несприятливий результат при навантаженні ізадрином, тобто його низьку стійкість до пошкодження. У випадках коли значення КП знаходяться в інтервалі від 3,09 до 4,45 прогноз не визначений. На використаній у роботі вибірці тварин значення критерію прогнозування для 96 % щурів знаходились за межами, зазначеного вище, інтервалу критичних значень.

Серед показників ЦН і значень АР клітин крові найбільш значимими по F-критерію були рівень цАМФ і значення -адреночутливості еритроцитів і нейтрофілів.

Лінійне рівняння дискриминатної функції для перерахованих показників має наступний вигляд:

КП2=-12,26+(0,033*Х1)+(5,25*Х2)+(0,42*Х3),

де КП - критерій прогнозу стійкості тварин до навантаження ізадрином у стані спокою

Х1 - рівень цАМФ,

Х2 - показник -адреночутливості еритроцитів,

Х3 - показник -адреночутливості нейтрофілів.

Відповідно до даної моделі, у випадках коли значення розрахованого КП дорівнює чи більше 2,94, варто очікувати, що досліджувана тварина загине після навантаження однаковою дозою ізадрину. Якщо ж значення КП дорівнюють, чи менші від 2,94, то прогнозують стійкість тварин до гіперкатехоламінемії.

Лабораторні випробування розроблених моделей прогнозування проведені на 80 щурах, що дозволили до введення тваринам ізадрину з точністю від 88,7 % до 93,8 % імовірності прогнозувати стійкість їх до гострого стресорного пошкодження.

Використання дискримінатної функції в даній роботі дозволило створити високоефективні способи прогнозування стійкості тварин до гострого стресорного пошкодження, а також довести наявність зв'язків між індивідуальними рівнями досліджуваних показників і стійкістю тварин до надмірної активації -адренергічної системи організму. Це вказує на фактори гомеостазу, що відіграють важливу роль у патогенезі гострого стресорного пошкодження. Включені в пропоновані моделі показники ланок стрес-реалізуючих і стрес-лімітуючих систем, а також показники адреночутливості клітин мають високе прогностичне

значення, що свідчить про важливу роль ПОЛ, АО, цАМФ, -адреночутливості клітин крові у

13

визначенні наслідків гіперкатехоламінемічного пошкодження і забезпечує можливість його корекції.

З метою перевірки можливості й ефективності використання вивчених ланок внутрішньоклітинних стрес-лімітуючих факторів для корекції гіперкатехоламінемічних станів організму попередньо виділену групу НС тварин розділили на три підгрупи (по 7 щурів у кожній). Тваринам 1-ї підгрупи один раз на день, протягом трьох днів, вводили ТФ у концентрації 50 мг/кг; другої підгрупи - простенон (ПГ Е2) у концентрації 4 мг/кг; у третій підгрупі проводили корекцію обзіданом у концентрації 1 мг/кг за аналогічною схемою. На четвертий день після введення препаратів усім тваринам трьох виділених підгруп вводили підшкірно тест-дозу ізадрину. На п'яту добу оцінювали виживаність у досліджуваних підгрупах щурів. Виявилося, що в підгрупі НС тварин, що отримували ТФ і простенон, летальність склала 28,6%, а при введенні обзідану - 32,8%. Отже, проведена патогенетично обґрунтована корекція надмірної активації -адренергічної системи організму дозволила знизити летальність у групі НС тварин приблизно в 3 рази.

Таким чином, отримані дані дозволяють вважати, що ТФ, простенон і обзідан можуть ефективно обмежувати дію -симпатоміметиків у групі НС тварин і використовуватись для профілактики і корекції гострих стресорних пошкоджень організму. Виявлені нами інформативні вихідні значення -адреночутливості ізольованих клітин крові, рівнів ланок стрес-реалізуючих і стрес-лімітуючих внутрішньоклітинних систем дозволяють прогнозувати результат гострого стресорного пошкодження до передбачуваної гіперкатехоламінемії і проводити своєчасну корекцію індивідуальної стійкості організму до надмірної активації -адренергічної системи організму.

ВИСНОВКИ

1.

2.

14

впливу агоніста -адренорецепторів - ізадрину показники, що відбивають активність симпатичного відділу, знижуються у тварин, що вижили, і підвищуються у “загиблих”.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9. Одними із основних регуляторів, що обмежують дію симпатоміметиків у групі високостійких до гострого стресорного пошкодження тварин, є -токоферол, простагландин Е2 і -адреноблокатори, що можуть використовуватися для профілактики і корекції гострих стресових ушкоджень. Проведення патогенетично обґрунтованої корекції знижує летальність у низькостійких тварин у 3 рази.

15

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ:

Статті у наукових виданнях:

1. Ковальчук Н.В. Оценка устойчивости крыс к нагрузке изадрином по спектральной характеристике сердечного ритма//Сборник науч. трудов молодых ученых и специалистов, посвященный 65-летию Донецкого медуниверситета. - Донецк, 1996.- С.92-95. (Дисертантом виконана вся експериментальна частина роботи, проведена обробка результатів та їх обговорення, написана стаття. Особистий внесок 100 %).

2. Зинкович И.И., Шляховер В.Е., Ковальчук Н.В. Использование морфологической характеристики миокарда для выявления индивидуальных особенностей реагирования организма при введении изадрина//Пат. физиол. и эксперим. терапия. - 1994. - № 3. - С.53-56. (Дисертантом виконнана вся експериментальна частина роботи, проведена обробка результатів та їх обговорення, Особистий внесок 90 %).

3. Баринов Э.Ф., Зинкович И.И., Ковальчук Н.В., Хиженков П.К. Оценка адренореактивности эритроцитов крови крыс по их осмотической резистентности//Архив клин. и эксперим. медицины. - 1994. - Т. 3. - № 2. - С.134-136. (Дисертантом виконана вся експериментальна частина роботи, проведена обробка результатів та їх обговорення, написана стаття. Особистий внесок 95 %).

4. Шляховеp В.Е., Ковальчук Н.В., Баринов Э.Ф., Зинкович И.И. Спектральная характеристика вариабельности сердечного ритма у крыс при нагрузке изадрином//Вестник научных исследований. - 1996. - N 6. – С.44-52. (Дисертантом виконана вся експериментальна частина роботи, проведена обробка результатів та їх обговорення, написан фрагмент статті. Особистий внесок 95 %).

5. Баринов Э.Ф., Зинкович И.И., Якубенко Е.Д., Ковальчук Н.В., Баринова М. Э. Оценка -адреночувствительности нейтрофилов крови крыс по их фагоцитарной активности//Вестник гигиены и эпидемиологии. - 1998. - Т.2. - № 2. - С.223-227. (Дисертантом виконана вся експериментальна частина роботи, проведена обробка результатів та їх обговорення, написана стаття. Особистий внесок 95 %).

5.

16

Патенти на винаходи:

7. Патент України № 18934 А "Спосіб прогнозування стійкості тварин до навантаження екзогенними катехоламінами"//Зінкович І.І., Якубенко О.Д., Ковальчук Н.В.//Заявка N 96062510, опубл. 25.12.97 в Бюл. № 6 (Дисертант приймала участь у експерименті, проводила обробку отриманих результатів, оформила заявку на патент. Особистий внесок 90 %).

Тези доповідей:

8. Зинкович И.И., Якубенко Е.Д., Ковальчук Н.В., Хрипаченко И.А. Оценка устойчивости животных к повреждающему действию катехоламинов//Тезисы докладов областной научной конференции молодых ученых и специалистов. – Донецк, 1990. - С. 8.

9. Зинкович И.И., Якубенко Е.Д., Ковальчук Н.В. Оценка особенностей адаптации по показателям белой крови//Тезисы докладов областной научной конференции, посвященной 60-летию Донецкого медицинского института “Медицинская наука – здравоохранению Донбасса.- Донецк, 1990. - С.150.

10. Зинкович И.И., Якубенко Е.Д., Ковальчук Н.В. Количественная оценка индивидуальной устойчивости к повреждающим факторам//Тезисы докладов научно-практической конференции: “Новые приложения морфометрии и математического моделирования в медико-биологических исследованиях”.-Харьков, 1990.- С.83.

11. Зинкович И.И., Якубенко Е.Д., Ковальчук Н.В. Влияние циклических нуклеотидов и некоторых простаноидов на устойчивость животных к стрессу//Тезисы V Всесоюзного симпозиума “Стресс, адаптация и дисфункция”-Кишинев, 1991.- С.233.

12. Зинкович И.И., Ковальчук Н.В. Показатели перекисного окисления липидов (ПОЛ) кроликов в условиях индукционного стресса//Тезисы докладов школы-конференции молодых ученых “Актуальные вопросы общей патологии и патофизиологии. - Новосибирск, 1991.- С. 26-27.

13. Зинкович И.И., Шляховеp В.Е., Ковальчук Н.В. Использование моpфоло-гической хаpактеpистики миокаpда для выявления индивидуальных особенностей pеагиpования оpганизма на гипеpкатехоламинемию//Тезисы докладов Х областной научой конференции моpфологов. - Донецк, 1993. - С. 46.

14. Zinkovich I., Barinov E., Yakubenko E., Kovaltchuk N. Polimorfism of the red blood

cells adrenoreaktivity//XXXII Congress The International Union of Phisiological. Scieces Abstracts Glasgow, 1993.- P.119.

15. Зинкович И.И., Ковальчук Н.В., Шляховер В.Е., Сокрут В.Н. Оценка адре-нореактивности на органном и клеточном уровнях//Тезисы докладов ХI областной научной

17

ной конференции морфологов, посвященной 60-летию проф. Г.С.Кирьякулова. – Донецк, 1994.-С.68.17

16. Ковальчук Н.В., Шляховер В.Є., Барінов Е.Ф., Зінкович І.І. Використання спектрального аналізу варіабельності ритму серцевої діяльності в прогнозуванні стійкості щурів до стресорного пошкодження//Тезіси доповідей наукової конференції анатомів, гістологів, ембріологів і топографоанатомів України, присвяченої 100-річчю від дня народження проф. А.Н.Любомирова. - Львів, 1995. - С.62.

17. Ковальчук Н.В., Ковальчук Л.Н. Роль простациклина (ПЦ) и тромбоксана (ТХ) в адренореактивности (АР) клеток крови крыс при активации и ингибировании перекисного окисления липидов (ПОЛ)//Тезисы докладов научых трудов молодых ученых и специалистов “Актуальные проблемы медицины Донбасса”.- Донецк, 1997. - С.211.

18. Ковальчук Н.В., Баринова М.Э. Диагностические возможности оценки адренореактивности организма по тесту осмотической резистентности эритроцитов//Материалы научно-практической конференции “Актуальные проблемы клинической, экспериментальной и профилактической медицины. - Донецк.-1999.-С.100.

19. Ковальчук Н.В., Якубенко Е.Д., Зяблицев С.В., Хохотва И.А. Влияние стресс-реализующих и стресс-лимитирующих систем на адренореактивность клеток крови//Тезисы докладов I Российского Конгресса по патофизиологии "Патофизиология органов и систем. Типовые патологические процессы. (Экспериментальные и клинические аспекты)" 17-19 октября 1996 г., Москва. М.: РГМУ, 1996, С.211.

20. Ковальчук Н.В., Турсунова Ю.Д. Оцінка адренореактивності лейкоцитів крові щурів за їх фагоцитарною активністю//Тези доповідей, ХV з’їзду Українського фізіологічного товариства, Донецьк, 12-15 травня, 1998, С.189-190.

21. Барінов Е.Ф., Ковальчук Н.В., Якубенко О.Д., Басій Р.В. Показники перекисного окислення ліпідів, антиоксидантів та адренореактивності клітин крові у високо- та низькостійких щурів до гострого індукованого стресу//Тези доповідей, ІІІ Національного конгресу патофізіологів України, Одеса, 2000, С.110-111.

АНОТАЦІЇ:

Ковальчук Н.В. Оцінка та прогнозування індивідуальноїі стійкості організму до навантаження -симпатоміметиком ізадрином. - Рукопис.

18

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за фахом 14.03.04 - патологічна фізіологія. - Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, Київ, 2001.

Дисертація присвячена вивченню індивідуальних особливостей адреночутливості, показників ланок стрес-реалізуючих і стрес-лімітуючих внутрішньоклітинних систем у порівнюваних групах високостійких і низькостійких до ізадринового навантаження тварин, розробці способів прогнозування індивідуальної стійкості організму до гіперкатехоламінемії і визначення перспективних підходів до корекції надмірної активації -адренергічної