ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КРІОБІОЛОГІЇ І КРІОМЕДИЦИНИ

БАБІЙЧУК Владислав Георгійович

УДК: 612.592:616.15.831-002.12-008.331.1

Дія ритмічних холодових впливів на кардіорегуляторні

механізми функціонування гематоенцефалічного бар'єра

при стрес-індукованій гіпертензії

14.01.35 – кріомедицина

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Харків – 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті проблем кріобіології і кріомедицини НАН України.

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор Яблучанський Микола Іванович, Харківський Національний університет ім.В.Н.Каразіна, факультет фундаментальної медицини, завідувач кафедри внутрішніх хвороб.

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, професор Бездітко Павло Андрійович, Харківський державний медичний університет МОЗ України,

завідувач кафедри офтальмології;

доктор медичних наук Бачеріков Андрій Миколайович, Інститут

неврології, психіатрії і наркології АМН України, завідувач

відділу невідкладної психіатрії і наркології.

Провідна установа: Харківська медична академія післядипломної освіти лікарів Міністерства охорони здоров’я України, кафедра терапії і клінічної фармакології.

Захист відбудеться 17.09.2002 р. 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.242.01 в Інституті проблем кріобіології і кріомедицини НАН України (61015, м. Харків, вул. Переяславська, 23)

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту проблем кріобіології і кріомедицини НАН України (61015, м. Харків, вул. Переяславська, 23)

Автореферат розісланий 15.08.2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

доктор медичних наук, професор Гольцев А.М

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Згідно статистичним даним ВОЗ світ охопила своєрідна пандемія хвороб цивілізації. Більшість з них, що супроводжуються поразками імунної, нервової, серцево-судинної систем і щорічно уносять мільйони життів, викликаються одним “вірусом”, мають одну причину, акумульовану в понятті “стрес”. Тому залишається актуальним вивчення фізіологічних механізмів стресу, особливо аналізу його переходу в хворобу. Більшість учених сучасності вважають, що в основі стресу крім неспецифічних процесів лежать спеціальні системні гормональні і тканинні механізми, тісно пов'язані з регуляцією проникності біологічних мембран і гістогематичних бар'єрів (Майзеліс М.Я.,1986; Белова Т.І., 1990; Мейерсон Ф.З., 1993; Судаков К.В., 1997). Тому здається виправданим увести в сучасні концепції загального адаптаційного синдрому уявлення про функціональну активність ГЕБ.

При деяких станах організму, зокрема при гіпертонічній хворобі, властивості бар'єра змінюються настільки, що підвищується його проникність до багатьох біологічно активних речовин (Ганнушкіна І.В., 1981; Марченко В.С., 2000). Це може призвести до зміни сталості внутрішнього середовища мозку, викликати запуск компенсаторних реакцій організму, ступінь виразності яких можна регулювати, наприклад, застосовуючи лікувальні режими гіпотермії (Бабійчук Г.О., Ломакін І.І., 2001). У цьому зв'язку особливо перспективним шляхом нормалізації функціонального стану організму вбачається автоматична модуляція стимулюючих холодових впливів власними ендогенними ритмами пацієнта. Лікувальна гіпотермія з урахуванням індивідуальних особливостей секундної біоелектричної активності головного мозку може виявитися ефективним методом стимуляції нервової і серцево-судинної систем організму за допомогою підвищення функціональної активності гематоенцефалічного бар'єра (Марченко В.С., 2002).

Такий підхід є найбільш актуальним при корекції порушень серцево судинної системи старого організму, коли регуляторні процеси втрачають пластичність, а рівень компенсаторних механізмів дуже індивідуальний. Цей напрямок досліджень може відкрити нові перспективи для розробки неінвазивних методів лікування, що особливо актуально для нашої країни, де чверть населення страждає на серцево-судинні захворювання.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана за науковим напрямком факультету фундаментальної медицини Харківського національного університету ім. В.Н.Каразіна і відділу кріофізіології ІПКіК НАН України по темі: “Вивчення реакцій функціональних систем організму при різних видах холодових впливів у нормі, вікових періодах і патологічних станах” (шифр: 2 2 6 97) , де автор виконував самостійний розділ.

Мета й задачі дослідження.

Мета дослідження. Визначити роль рівня проникності ГЕБ для норадреналіну й ацетилхоліну в кардіорегуляторній, гіпотензивній дії ритмічної гіпотермії і розробити експериментальний метод підвищення проникності ГЕБ для біогенних амінів.

Задачі дослідження.

1. Провести статистичний і спектрально - кореляційний аналіз динамічного ряду кардіоінтервалів і ЕЕГ при емоційно-больовому стресі 12 і 24-місячних щурів.

2. Визначити проникність ГЕБ для норадреналіну (НА) й ацетилхоліну (АХ) при емоційно-больовому стресі 12- і 24-місячних щурів.

3. Вивчити вплив ритмічного охолодження на статистичні і спектрально-кореляційні характеристики ЕЕГ і ЕКГ 12- і 24-місячних щурів із стрес індукованою гіпертензією.

4. Дослідити вплив ритмічної гіпотермії на проникність ГЕБ для норадреналіну й ацетилхоліну 12- і 24-місячних щурів із стрес індукованою гіпертензією.

5. Визначити ряд показників клітинного й гуморального імунітету (кількість лейкоцитів, лімфоцитів і їхніх субпопуляцій, концентрацію циркулюючих імунних комплементів, гетерофільних гемолізинів) при ритмічному охолодженні гіпертензивних щурів.

6. Оцінити стан системи протеїназа-ингібітор протеїназ у щурів із стрес індукованою гіпертензією при ритмічних холодових впливах.

7. Розробити спосіб підвищення проникності ГЕБ для кардіотропних лікарських речовин в експерименті.

Об'єкт дослідження. Регуляторні процеси в серцево-судинній та центральній нервовій системах в умовах емоційно-больового стресу (ЕБС) й охолодження.

Предмет дослідження. Функціональний стан процесів проникності гематоенцефалічного бар'єра головного мозку щурів для нейромедіаторів при моделюванні гіпертензії і ритмічних холодових впливах.

Методи дослідження. Експерименти проводили на 12- і 24- місячних щурах і використовувалися наступні методичні прийоми.

Ритмічна гіпотермія (РГ) ~ 90 хв. до температури тіла ~ 340C (з частотами домінуючих діапазонів надповільних біострумів: 0,05-0,2 Гц).

Рефлексогенна модель гіпертонії - емоційно-больовий стрес (ЕБС) ~20 діб до артеріального тиску ~ 200 мм рт. ст.

Функціональний стан ГЕБ оцінювався радіоізотопним методом при ритмічній гіпотермії з частотою впливу 0,05-0,2 Гц (0,05РГ; 0,1РГ; 0,2РГ) і КЦГ. Частоту серцевих скорочень (ЧСС) визначали по кардіограмі, що реєструвалась на електроенцефалографі BST-1 у другому стандартному відведенні з наступною математичною обробкою 100-500 кардіоінтервалів. Проводили варіаційну пульсографію і спектрально-кореляційний аналіз ЕКГ і ЕЕГ. Окрім того, визначали активність протеїназ, нетрипсиноподібних протеїназ, -1-інгібітора протеїназ (-1-ІП) і рівень -2-макроглобуліну (-2-МГ) високочутливим (10-9-10-10 г) ферментативним методом. Визначення Т- і В-лімфоцитів проводилося за допомогою реакції розеткоутворення з використанням еритроцитів морської свинки, субпопуляцій Т-лімфоцитів – шляхом визначення теофілін чутливості цих клітин, концентрацію циркулюючих імунних комплементів визначали з ПЕГ-6000 .

Наукова новизна одержаних результатів. У роботі одержала подальший розвиток теорія емоційного стресу в механізмах патогенезу гіпертонії. Показано, що від рівня проникності ГЕБ залежать адаптивні реакції серцево-судинної й центральної нервової систем на стресори різної модальності й інтенсивності. У свою чергу, функціональна активність ГЕБ сама підконтрольна цим системам у взаємодії із загальним неспецифічним та імунним захистом організму. Концепція ГЕБ доповнена уявленнями про його кардіорегуляторну функцію. На цій основі удосконалена найпростіша двоконтурна модель керування ритмом серця. Приведено нові факти, які показують, що при охолодженні може істотно змінюватися взаємодія центрального й автономного контурів регуляції серцевої діяльності, тому підвищується ймовірність парадоксальних реакцій організму на застосування кардіотропних препаратів. Зміна знака хронотропного ефекту норадреналіну (НА) й ацетилхоліну (АХ) при ритмічному охолодженні в значній мірі обумовлена підвищенням проникності ГЕБ.

Уперше застосування ритмічної гіпотермії після ЕБС дозволило нормалізувати артеріальний тиск експериментальних тварин. При цьому динаміка проникності ГЕБ різко відрізнялася від гіпертензивних щурів і цілком відповідала природному, резонансно посиленому ритму, коли проникність для АХ і НА рознесена в просторі й часі. Нормалізація симпато-парасимпатичних впливів периферії на центр є важливим чинником, що визначає гіпотензивну дію резонансного охолодження.

Уперше визначено діапазон адаптаційних можливостей ГЕБ експериментальних тварин різного віку. Якщо у 12-міс. щурів 0,05-0,2 РГ однаково ефективно підвищує проникність ГЕБ, викликаючи характерний патерн біоелектричної активності мозку, із домінуванням у спектрі частот 0,1-0,4 Гц (феномен подвоєння ритму), то у 24-міс. тварин для зниження як резистентності проникності ГЕБ, так і гіпертензії найбільш ефективною є РГ із частотою 0,05-0,1 Гц. ЦНС 2-річних щурів - менш пластична, не відслідковує верхній діапазон впливів у секундному ритмі. Уперше вдалося показати, що посилення протифазних коливань проникності ГЕБ для симпато - і парасимпатоміметиків при ритмічній гіпотермії гіпертензивних 24-міс. тварин може відновити фізіологічну, “молоду” ритміку функціонування ГЕБ.

Практичне значення одержаних результатів. З використанням отриманих даних в ІПКіК НАНУ розроблені оригінальні моделі центральних нейротрансмітерних механізмів терморегуляції. Теоретично важливими є результати, що розкривають одну з причин гіпотензивного ефекту ритмічної гіпотермії (стимуляція функціональної активності ГЕБ). Основні наукові положення роботи використовуються при навчанні аспірантів в ІПКіК НАН України, у курсах лекцій для студентів медико-біологічних спеціальностей.

На підставі експериментальних даних був розроблений і захищений патентом України спосіб зміни й оцінки проникності ГЕБ. Дані про підвищення проникності ГЕБ для біологічно активних речовин в умовах охолодження організму життєво важливо враховувати при проведенні лікувальної гіпотермії із застосуванням вегетотропних препаратів.

Започатковано клінічне використання ритмічної гіпотермії в терапії артеріальної гіпертензії як провідного синдрому в структурі вегетосудинної дистонії.

Особистий внесок здобувача. Дисертація є самостійним дослідженням автора. Ним особисто сформульована мета і визначені задачі роботи, самостійно проведені експерименти, здійснений аналіз спостережень і інструментальних досліджень, статистично оброблені результати. Обговорення, інтерпретація, узагальнення і висновки базуються на власних результатах і даних з літературних джерел.

У спільних наукових публікаціях співавторам належать радіоізотопне визначення проникності ГЕБ, методичні розробки способу визначення активності протеїназ.

Апробація результатів дисертації. Результати роботи представлені на конференціях молодих учених ІПКіК НАН України і Харківського національного університету (2000 р.), III національному конгресі геронтологів і геріатрів України (Київ, 2000 р.), IV Міжнарод. симп. “Біологічні механізми старіння” (Харків, 2000 р.), Всеукраїнській науковій конференції “Успіхи і перспективи розвитку кріобіології й кріомедицини (Харків, 2001 р.), Всеросійській науково-практ. конф. “Сучасні можливості ефективної профілактики, діагностики й лікування артеріальної гіпертонії” (Москва, 2001 р.), об'єдн. Пленумі правління Українського наук. т-ва кардіологів “Нові напрямки профілактики i лікування ішемічної хвороби серця та артеріальної гіпертензії” (Київ, 2001 р.)

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 12 робіт, з них у фахових наукових журналах – 9, у збірниках матеріалів конференцій – 2, отриман патент України на винахід.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація викладена на 160 сторінках машинопису і складається зі вступу, огляду літератури, розділу, який присвячений методам дослідження, 4 розділів власних досліджень, висновків. Список використаної літератури містить 294 джерела. Робота ілюстрована 30 рисунками, 17 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вплив емоційно-больового стресу на функціональний стан серцево-судинної й центральної нервової систем. За вихідними показниками ЧСС розрізняли тварин із перевагою тонусу парасимпатичної нервової системи (1-а гр.), із рівновагою вегетативного гомеостазу (2-а гр.), із перевагою тонусу симпатичної нервової системи (3-я гр.). Вікових відмінностей за статистичними показниками кардіоінтервалів виявлено не було. Проте, у щурів усіх груп до 21-ої доби ЕБС формувалася стійка артеріальна гіпертензія, причому значне підвищення кров'яного тиску (~ 200 мм рт. ст.) зберігалося, принаймні, 3 тижні після закінчення впливів.

Усереднення по всіх групах тварин показує, що гіпертензія, викликана ЕБС, супроводжується наступними змінами біоелектричних показників ЕКГ (Табл. 1).

Таблиця 1.

Статистичні показники динамічного ряду кардіоінтервалів

у 12- (а) і 24-місячних (б) груп щурів на 21 добу ЕБС

Групи | Мо | АМо | Х | ІВР | ІН | К | ЕБС | К | ЕБС | К | ЕБС | К | ЕБС | К | ЕБС | 1 - а | 120

2 | 123

3 | 33,5

3 | 32

4 | 6

1 | 6,5

0,5 | 5,2

0,5 | 5,5

1 | 0,02

0,002 | 0,02

0,001 | 2 – а | 122

3 | 121

3 | 23,4

2,1 | 31

4 | 7

1,5 | 6,5

0,7 | 3

0,3 | 5,3

0,8 | 0,01

0,001 | 0,02

0,001 | 3 - я | 121

5 | 128

5 | 15,5

1,4 | 21

3 | 10

2 | 8,9

1 | 1,3

0,3 | 3

0,5 | 0,005

0,00001 | 0,01

0,001 | а)

Групи | Мо | АМо | Х | ІВР | ІН | К | ЕБС | К | ЕБС | К | ЕБС | К | ЕБС | К | ЕБС | 1–а | 121

1 | 122

2 | 33,1

3 | 31

3 | 7

1 | 6,3

0,4 | 5,4

0,3 | 5,6

1 | 0,02

0,004 | 0,02

0,001 | 2-а | 123

2 | 120

3 | 23,2

2,2 | 30

2 | 6

1,8 | 6,6

0,5 | 3

0,1 | 5,1

0,7 | 0,01

0,002 | 0,02

0,001 | 3-я | 122

3 | 126

3 | 14,5

1,1 | 20

2 | 9

2 | 8,7

1,2 | 1,4

0,2 | 3

0,4 | 0,005

0,00002 | 0,01

0,001

б)

Примітка: тут і далі К- контроль, Мо-мода, Амо-амплітуда моди, (ДХ- варіаційний розмах, ІВР= АМо/ДХ (індекс вегетативної рівноваги), ІН= АМо/2ДХМо (індекс напруги)

Відзначається перевага симпатичної регуляції серцевого ритму, що виражається в зменшенні моди розподілу серцевих інтервалів, підвищенні амплітуди моди, збільшенні індексу вегетативної рівноваги й індексу напруги.

а) б)

Рис. 1. Автокорелограми ЧСС (а) та ЕЕГ (Б) при ЕБС

Автокореляційний аналіз рядів кардіоінтервалів гіпертензивних щурів продемонстрував крутий спад автокореляційної функції, що характеризує слабку організацію ряду, перевагу автономного контуру регуляції серцевого ритму (Рис.1а).

Цікаво, що біоелектрична активність головного мозку тварин цієї експериментальної групи поряд із характерними стрес-змінами (депресія основної ритміки, порушення процесів просторової синхронізації, епізоди пароксизмальної активності тощо) характеризувалася подібною з ЕКГ динамікою спектрально-кореляційних характеристик. (Рис.1б).

Прогресивно розвивалися процеси по типу ефекту Баркрофта (зниження варіабельності параметрів, що характеризують стан фізіологічних функцій). Можна зробити висновок, що перебіг процесів адаптації до ЕБС залежить не тільки від функціональних резервів організму, але і від активності стратегічних механізмів регуляції. До останніх, безумовно, відноситься і гематоенцефалічний бар'єр як структурно-функціональна основа повільної системи керування.

При ЕБС у 1,5-2 рази збільшується проникність ГЕБ для норадреналіну і ацетилхоліну (Рис.2).

а) б)

Рис. 2. Проникність ГЕБ 12- (а) і 24-місячних щурів (б) після ЕБС

Зниження резистентності ГЕБ для цих нейромедіаторів односпрямовано і не відрізняється в різних структурах головного мозку, відбувається неспецифічне, “аварійне” підвищення рівня проникності. Патофізіологічним є не стільки підвищення проникності ГЕБ для НА й АХ саме по собі, скільки різке порушення динаміки. Характерною рисою ЕБС є крайня напруга регуляторних механізмів. Нейрогуморальна “спіраль” прямих і зворотних зв'язків “стискається” до крайньої межі - висока проникність ГЕБ для ацетилхоліну і норадреналіну практично синфазна, що може призводити до зривів нормального функціонування системи.

Необхідно було підібрати впливи, здатні зняти напругу, “розкрутити спіраль”, відновити систему прямих і зворотних зв'язків.

У цьому зв'язку ми звернули увагу на дані літератури про те, що одним із способів розгойдування настановних точок гомеостазу є холодові впливи. Зокрема, різні програми гіпотермії здатні змінювати проникність ГЕБ до ерготропних і трофотропних речовин, що і визначило стратегію наступної серії експериментів.

Функціональний стан серцево-судинної й центральної нервової систем 12- і 24-місячних щурів в умовах ритмічної гіпотермії. При ритмічних холодових впливах відбувається кардинальна перебудова патернів біоелектричної активності (БЕА), що корелює зі складною динамікою зміни проникності ГЕБ. На різних етапах РГ значення функцій автокореляції і когерентності в секундному діапазоні частот варіюють від нульових до граничних із багаторазовими перепадами потужності спектра БЕА. Проникність ГЕБ протягом кількох хвилин охолодження збільшується в 3-4 рази, падає до нуля, повертається до норми і знову різко зростає. (Рис. 3). Ці процеси призводять до синхронних коливань вегетативного статусу організму, до повних симпато-парасимпатичних переключень аж до зміни знака кардіотропних ефектів. (Табл. 2).

а) б)

Рис. 3. Проникність ГЕБ до 3Н-НА 12- (а) і 24-місячних (б) щурів при 0,1 РГ

Таблиця 2.

Вплив РГ на проникність ГЕБ і ЧСС на фоні системного введення НА й АХ

Фармако-

Фон | Параметри | Тривалість 0,1 РГ, хв. | 0 | 45 | 65 | 85 | НА | ЧСС, % до К | 115±5 | 110±4 | 60±5* | 105±6 | 3Н-НА | Кп | 0,13±0,04 | 0,2±0,05 | 0,5±0,04* | 0,2±0,05 | АХ | ЧСС, % до К | 80±5 | 120±6* | 80±5 | 75±5 | 3Н-АХ | Кп | 0,12±0,03 | 0,45±0,01* | 0,18±0,05 | 0,2±0,06 |

Примітка: *- розходження в порівнянні з вихідним значенням (0хв) достовірні Р<0,01).

Результати досліджень показали, що на 45-ій і 65-ій хвилинах холодового впливу при системному введенні АХ і НА відповідно спостерігається центральний ефект на ЧСС, тобто НА не підвищує, а знижує, а АХ не сповільнює, а прискорює серцебиття. Такий вплив нейротрансмітерів на динаміку ЧСС при 0,1РГ повинен певною мірою відбивати особливості проникності ГЕБ.

Аналіз результатів радіоізотопних досліджень показав, що максимуми проникності для 3Н-НА і 3Н-АХ приходяться на різні етапи 0,1 РГ у повній відповідності з моментом їхніх центральних ефектів. При ритмічній гіпотермії істотно, у 3-4 рази, підвищується проникність ГЕБ до норадреналіну й ацетилхоліну. У цих умовах зниження резистентності ГЕБ має риси специфічності, варто говорити про спрямоване підвищення функціональної активності ГЕБ. Динамічні характеристики проникності для ацетилхоліну і норадреналіну знаходяться в протифазі і є різними в корі та гіпоталамусі головного мозку (Рис. 4).

а) б)

Рис. 4. Проникність ГЕБ до нейромедіаторів у динаміці 0,1 РГ 12- (а) та 24-місячних (б) щурів

Таким чином, парадоксальні кардіотропні ефекти при гіпотермії значною мірою обумовлені підвищеним рівнем проникності ГЕБ. Імовірність феноменів такого роду життєво важливо враховувати в практичній медицині при проведенні гіпотермії з лікувальною метою. З іншого боку, представлялося цікавим використати спеціальні режими ритмічного охолодження, що враховують віковий аспект, для зняття наслідків емоційно-больового стресу.

Гіпотензивна дія ритмічної гіпотермії при експериментальній гіпертензії після емоційно-больового стресу. Ритмічна гіпотермія стимулює (через зміну ГЕБ) вегетативну нервову систему і, насамперед, її головний інтегратор – гіпоталамус. Але ж саме нервова ланка регуляції серцево-судинної системи страждає при старінні в першу чергу. Можливо, саме тому ми не знайшли істотних вікових відмінностей у гуморальній ланці зворотних зв'язків – “останнього рубежу захисту” старіючих систем регуляції. Однак застосування гіпотермічного навантаження усе-таки виявляє діапазон адаптаційних можливостей ГЕБ старих тварин (Рис. 5). У 12-міс. щурів 0,05-0,2 РГ однаково ефективно підвищує проникність ГЕБ, викликаючи характерний патерн біоелектричної активності мозку з домінуванням у спектрі частот 0,1-0,4 Гц (феномен подвоєння ритму). У 24-міс. тварин для зниження резистентності ГЕБ найбільш ефективною є РГ із частотою 0,05-0,1 Гц. ЦНС 2-річних щурів менш пластична, не відслідковує верхній діапазон впливів у секундному ритмі (Рис. 5). Варто вважати частоту впливу 0,05 Гц для старих тварин найбільш ефективною для підвищення проникності ГЕБ та стимуляції захисних систем організму.

а) б)

Рис. 5. Проникність ГЕБ 24-місячних щурів до 3Н-НА при 0,05РГ (а) та 0,2РГ (б)

Динаміка проникності ГЕБ щурів, які перенесли тривалий емоційно-больовий стрес, після РГ стабілізується, відповідає посиленому гіпотермією ритму (Рис. 6). Багато в чому завдяки цьому нормалізується артеріальний тиск гіпертензивних тварин (Табл. 3), статистичні й спектрально-кореляційні характеристики динамічного ряду кардіоінтервалів ЕКГ і ЕЕГ. Можливе посилення протифазних коливань проникності ГЕБ для симпато- і парасимпатомиметиків при гіпотермії гіпертензивних тварин руйнує патофізиологічний стереотип динаміки і запускає фізіологічну ритміку функціонування ГЕБ.

а) б)

Рис. 6. Проникність ГЕБ після 0,05 РГ 12- (а) і 24-місячних щурів (б) зі стрес-індукованою гіпертензією

Таблиця 3

Зміна кров'яного тиску 12 і 24 - місячних гіпертензивних щурів після ритмічної гіпотермії з частотою впливу 0,1 Гц

Вплив | Доба експерименту | Контр.13 | 21 | 24 | 26 | 32 | 39 | ЕБС

(12-міс.щури) | 101±8 | 157* | 212* | 215* | 210* | 194* | 202* | ЕБС

(24-міс.щури) | 111±9 | 166* | 222* | 225* | 210* | 200* | 195* | ЕБС і 0,1РГ (12-міс.щури) | 100±5 | 155* | 185* | 221* | 111±5 | 104±4 | 99±4 | ЕБС і 0,1РГ (24-міс.щури) | 97±7 | 145* | 165* | 180* | 116±5 | 110±6 | 100±4 |

Примітка: *розб. у порівн. з контр. достовірні (P < 0,05). ЕБС припиняли після 21 доби, 0,1 РГ проводили на 24 добу.

Таким чи іншим способом, але холодова стимуляція моноамінзалежних процесів головного мозку приводить до підвищення проникності ГЕБ для НА й АХ.

Отже, до центральних регуляторних механізмів може підключитися “фон” периферії, що визначило задачу заключної серії експериментів.

Міжсистемні імуно-біохімічні процеси загального адаптаційного синдрому при ритмічній гіпотермії. Особливе значення у формуванні неспецифічної відповідної реакції організму на вплив стресорних факторів має система протеїназа-інгібітор протеїназ.

Після РГ у всіх досліджуваних зразках тканини відзначене істотне підвищення загальної активності протеїназ (у 4-5 разів) і нетрипсиноподібних протеїназ.

Активність інгібіторів протеїназ також значно змінюється, але з протилежною спрямованістю, максимально вона знижується в тканинах мозку, у меншому ступені - у печінці, нирках і сироватці крові.

Нормалізації порушень у системі протеїназа-інгібітор протеїназ, викликаних експериментальною гіпертензією не відбувається,. що ймовірно пов'язано з реципроктними моментами взаємовідносин ГЕБ та інших захисних систем організму, зокрема імунної системи. Цей факт побічно підтверджував кардіорегуляторну функцію ГЕБ, але вимагав подальшого вивчення.

Таблиця 4

Показники активності системи протеїназа-інгібітор протеїназ після дії 0,1 РГ на фоні

гіпертензії

Пара -

метри

Об’єкт

Протео -

літична активність | Активність

-1 інгібітор протеїназ | Нетрипсино-

подібна

активність | Активність

-2 макроглобу-

ліна | Сиро -

ватка0,0250,002* | 31,977 0,01* | 0,018 0,005* | 1,43 0,34* | 0,1200,09**31,9070,044 | 0,0220,002 | 2,5120,884 | Серце | 0,032 0,003* | 31,975 0,006* | 0,026 0,005* | 2,55 0,5* | 0,1340,074**31,3540,363 | 0,0340,014 | 3,3331,426**Кора мозку0,024 0,001* | 31,75 0,171* | 0,022 0,005* | 1,2 0,26* | 0,0940,039**29,6490,681 | 0,0270,008 | 3,9331,934 | Гіпотала

мус | 0,027 0,001* | 31,722 0,361* | 0,013 0,002* | 1,32 0,3* | 0,0480,012 | 29,750,589 | 0,0340,009**3,5871,265 | Легені0,023 0,003* | 31,937 0,036* | 0,0120,001* | 2,59 1,07* | 0,0310,005 | 31,6300,189 | 0,0340,007**4,481,789 | Нирки | 0,030,0002* | 31,979 0,005* | 0,024 0,004* | 1,85 0,3* | 0,0340,007 | 31,2100,256 | 0,2300,008 | 4,6131,388**Печінка0,026 0,002* | 31,97 0,017* | 0,026 0,007* | 1,18 0,02* | 0,0520,004**31,7640,456 | 0,0550,007**3,2673,678**

* - контроль, **- розбіжність з контролем (р< 0,05)

Експериментальна гіпертензія викликала ряд серйозних змін у показниках імунного статусу організму (Табл. 5).

Ритмічні холодові впливи на гіпертензивних тварин роблять більш виражену корекцію імунореактивності організму, (особливо гуморальної ланки) ніж протеолізу.

Таким чином, важлива роль ГЕБ в активації захисних гомеостатичних, зокрема, кардіорегуляторних механізмів, при ритмічній гіпотермії не викликає сумнівів. Проте, наявність складних інтимних механізмів нейро-імуно-ендокринних відносин визначає дуже тонкий баланс позитивних і негативних моментів перехресної адаптації до стрес факторів різної модальності.

Таблиця 5

Показники клітинної та гуморальної ланок імунітету в обстежених тварин

ПоказникиВпливКонтроль | Гіпертензія | Ритмічна гіпотермія | Лейкоцити тис. | 10,0 1,2 | 4,2 0,3* | 4,0 0,5*Лімфоцити %, абс.числа | 36 3,9

3,6 0,3**30 3,7

1,36 0,2*27 3,0

1,08 0,12 | Т-лімфоцити % абс.числа | 45 4,8

0,68 0,09 | 16 2,0

0,58 0,07* | 27 3,1

0,31 0,4**Т-хелпери % | 24 2,8 | 10 0,9*20 2,4**Т-супрес. % | 10 1,6 | 5 + 0,02* | 12 + 0,2**Тх/Тс2,4 0,21 | 2,0 0,19 | 1,8 0,3 | В-лімфоцити % | 7 0,1**25 3,0*15 2,0**Комплемент | 1,6 0,02 | 0,8 0,09*0,5 0,04**Гетерофильні гемолізини0,11 0,02 | 0,67 0,07*0,14 0,03** | Примітка: * розбіжність з “контролем” (р < 0,05), ** - з “гіпертензією” (р < 0,05)

Подальше вивчення нейрофізіології, імунології і кардіології тригерних режимів гіпотермії ссавців покаже перспективність їхнього використання в клініці.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведені теоретичне узагальнення та новий підхід до вирішення наукової задачі корекції стану серцево-судинної та нервової систем при стрес індукованій гіпертензії за допомогою стимуляції функціональної активності гематоенцефалчного бар’єра при ритмічних холодових впливах на організм 12-ти та 24-х місячних щурів. Визначено тригерну роль підвищення проникності ГЕБ до норадреналіну та ацетилхоліну в розвитку загального адаптаційного синдрома. Це дало змогу розробити експериментальний спосіб підвищення проникності ГЕБ для вегетотропних лікарських речовин.

1. У сучасних концепціях загального адаптаційного синдрому до останнього часу не враховувалися тригерні можливості нейротрансмітерних механізмів функціонування ГЕБ. Радіоізотопними, електрофізіологічними, імунобіохімічними методами показано, що від рівня проникності ГЕБ залежать адаптивні реакції серцево-судинної й центральної нервової систем на стресори різної модальності й інтенсивності. У свою чергу функціональна активність ГЕБ сама підконтрольна цим системам у взаємодії із загальним неспецифічним та імунним захистом організму.

2. При артеріальній гіпертензії, викликаній тривалим емоційно-больовим стресом, у 1,5-2 рази збільшується проникність ГЕБ для норадреналіну й ацетилхоліну. Зниження резистентності ГЕБ для цих нейромедіаторів є синфазним і не відрізняється в структурах головного мозку, відбувається неспецифічне, “аварійне” підвищення рівня проникності.

3. При ритмічній гіпотермії істотно, у 3-4 рази підвищується проникність ГЕБ для норадреналіну й ацетилхоліну. За цих умов зниження резистентності ГЕБ має риси специфічності, варто говорити про спрямоване підвищення функціональної активності ГЕБ. Динамічні характеристики проникності для ацетилхоліну і норадреналіну знаходяться в протифазі і не є тотожними в різних структурах головного мозку.

4. Динаміка проникності ГЕБ щурів, що перенесли тривалий емоційно-больовий стрес, після 0,1 РГ стабілізується, відповідає природному резонансно посиленому гіпотермією ритму. Багато в чому завдяки цьому нормалізується артеріальний тиск гіпертензивних тварин, статистичні й спектрально-кореляційні характеристики динамічного ряду кардіоінтервалів ЕКГ і ЕЕГ.

5. Застосування гіпотермічного навантаження виявляє діапазон адаптаційних можливостей ГЕБ експериментальних тварин. У 12-міс. щурів 0,05-0,2 РГ однаково ефективно підвищують проникність ГЕБ, викликаючи характерний патерн біоелектричної активності мозку з домінуванням у спектрі частот 0,1-0,4 Гц (феномен подвоєння ритму). У 24-міс. тварин для зниження як резистентності проникності ГЕБ, так і гіпертензії найбільш ефективна РГ із частотою 0,05-0,1 Гц. ЦНС 2-річних щурів є менш пластичною, не відслідковує верхній діапазон холодових впливів у секундному ритмі.

6. Ритмічні холодові впливи на гіпертензивних тварин роблять більш виражену корекцію гуморальних ніж клітинних чинників імунореактивності організму, але не призводять до суттєвої нормалізації протеолізу.

7. У практичній медицині при проведенні лікувальної гіпотермії варто враховувати загальні положення розробленого експериментального способу підвищення проникності ГЕБ для лікарських речовин. Ритмічний холодовий вплив на організм із частотою ~ 0,1 Гц призводить до підвищення проникності ГЕБ, достатнього для прояву центральних (парадоксальних) ефектів системно введених кардіотропних препаратів.

Список робіт, опублікованих за темою дисертації.

1. Бабийчук В.Г., Латогуз И.К. Влияние краниоцеребральной гипотермии крыс на сопряжение окислительного фосфорилирования и дыхания митохондрий в тканях миокарда // Проблемы криобиологии. – 1997. - №3. – С.60-61.(Дисертантом виконані роботи за методикою краніоцеребральної гіпотермії).

2. Марченко В.С., Бабийчук В.Г., Ломакин И.И., Шило А.В., Ломако В.В. Проницаемость гематоэнцефалического барьера для кардиотропных лекарственных веществ при краниоцеребральной гипотермии // Проблемы криобиологии. – 1998. - №2. – С.42-45. (Дисертантом виконані експерименти по КЦГ (340С) і статистичний аналіз даних).

3. Марченко В.С., Полищук Л.В. Бабийчук В.Г. Влияние ритмического охлаждения на проницаемость гематоэнцефалического барьера для экзогенного норадреналина // Проблемы криобиологии. – 2000. - №1. – С.36-40. (Дисертантом виконані експерименти щодо дії охолодження (340С) на проникність ГЕБ).

4. Бабийчук В.Г., Козлов А.В., Луценко Д.Г. Триггерные механизмы холодового стресса и резонансных режимов лечебной гипотермии // Проблемы криобиологии. – 2001. - №3. – С. 89-90. (Дисертантом узагальнені результати досліджень).

5. Самохина Л.М., Бабийчук В.Г., Ломако В.В.Познахарева И.А., Марченко В.С., Мамонтов В.В., Шило А.В., Ломакин И.И. Сочетанное влияние ритмического холодового воздействия и кордовой крови на активность протеиназ и их ингибиторов у старых крыс со стимулированной гипертензией // Проблемы криобиологии. – 2001. - №3. – С. 82-83. (Дисертантом виконані роботи за методикою ритмічного охолодження (340С) та забору матеріалу).

6. Марченко В.С., Бабийчук В.Г. Кардиорегуляторная функция гематоэнцефалического барьера при резонансной гипотермии // Проблемы криобиологии. – 2001. - №4. – С.17-29. (Дисертантом виконані експерименти щодо дії гіпотермії (340С), проаналізовані дані). .

7. Самохина Л.М., Бабийчук В.Г., Ломако В.В., Познахарева И.А., Марченко В.С., Мамонтов В.В. Система протеиназа-ингибитор протеиназ у старых крыс со стимулированной гипертонией при ритмических холодовых воздействиях// Украинский терапевтический журналю.- 2001.- Т 3.- № 4.- С.43-46.(Дисертантом виконані роботи за методикою охолодження тварин (340С) і моделювання гіпертензії).

8. Бабийчук В.Г., Ершова О.В., Малышева Г.В., Козлов А.В., Ломакин И.И., Марченко В.С. Клиническое применение ритмической гипотермии // Проблемы криобиологии. – 2002. - №1. – С.85-91. (Дисертантом проведена лікувальна гіпотермія у хворих на гіпертонію). .

9. Babijchuk V.G. Permeability of blood brain for cardiotropic substances under hypothermia and hypertension // Вісник Харківського Національного Університету ім.В.Н.Каразіна. Opus “Медицина”. – 2000. – вип.1. - №494. – С.18-22.

10. Спосіб підвищення проникності гематоенцефалічного бар'єру. ( Марченко В.С., Бабийчук В.Г.) Пат. України №29246 А, МПК6 А 61 F 7/00. Заявл. 25.02.98 №98020977 .Опубл. 16.10.2000. Бюл.5-ІІ

11. Бабийчук Г.А., Самохина Л.М., Бабийчук В.Г., Ломако В.В., Познахарева И.А., Самохин А.А. Система протеиназа-ингибитор протеиназ у крыс со стресс-стимулированной артериальной гипертонией под влиянием кордовой крови // Современные возможности эффективной профилактики, диагностики и лечения артериальной гипертонии: Материалы Всероссийской научно-практ. конф., Москва 5-6 июня 2001 г.- М.,2001.- С.31.

12. Бабийчук Г.А.; Самохина Л.М.; Ломако В.В., Познахарева И.А.; Бабийчук В.Г. Активность протеиназ и их ингибиторов у старых крыс со стимулированной гипертензией под влиянием кордовой крови // Новi напрямки профiлактики i лiкування iшемiчноi хвороби серця та артерiальноi гiпертензii: Тез наук. доп. об'єдн. Пленуму правлiння Украiнського наук. т-ва кардiологiв..., Киiв,26-28 вересня 2001 р.- К., 2001.- С.12

АНОТАЦІЯ

Бабійчук В.Г. “Дія ритмічних холодових впливів на кардіорегуляторні механізми функціонування гематоенцефалічного бар'єра при стрес індукованій гіпертензії.” – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.01.35 – кріомедицина. – Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, Харків 2002.

У дисертації наведені теоретичне узагальнення та новий підхід до вирішення наукової задачі корекції стану серцево-судинної та нервової систем при стрес індукованій гіпертензії за допомогою стимуляції функціональної активності гематоенцефалчного бар’єра при ритмічних холодових впливах на організм 12- та 24- місячних щурів. Визначено роль проникності ГЕБ до норадреналіну та ацетилхоліну в розвитку загального адаптаційного синдрома.

Застосування гіпотермічного навантаження виявляє діапазон адаптаційних можливостей ГЕБ старих тварин. У 12-міс. щурів 0,05-0,2 РГ однаково ефективно підвищують проникність ГЕБ, викликаючи характерний паттерн біоелектричної активності мозку з домінуванням у спектрі частот 0,1-0,4 Гц (феномен подвоєння ритму). У 24-міс. тварин для зниження як резистентності проникності ГЕБ, так і гіпертензії, найбільш ефективною є РГ із частотою 0,05-0,1 Гц. ЦНС 2-річних щурів є менш пластичною, не відслідковує верхній діапазон впливів у секундному ритмі.

Динаміка проникності ГЕБ щурів, що перенесли тривалий емоційно-больовий стрес, після 0,1 РГ стабілізується, відповідає природному резонансно посиленому гіпотермією ритму.

У практичній медицині при проведенні лікувальної гіпотермії варто враховувати загальні положення розробленого експериментального способу підвищення проникності ГЕБ для лікарських речовин. Ритмічний холодовий вплив на організм із частотою ~ 0,1 Гц уже в перші 10-15 хв. призводить до підвищення проникності ГЕБ, достатнього для прояву центральних (парадоксальних) ефектів системно введених кардіотропних препаратів.

Ключові слова: ритмічна гіпотермія, гематоенцефалічний бар’єр, емоційно-больовий стрес, експериментальна гіпертензія.

АННОТАЦИЯ

Бабийчук В.Г. “Влияние ритмических холодовых воздействий на кардиорегуляторные механизмы функционирования гематоэнцефалического барьера при стресс индуцированной гипертензии”. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 14.01.35 – криомедицина. – Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, Харьков 2002.

В работе изучено функциональное состояние процессов проницаемости гематоэнцефалического барьера головного мозга крыс для нейромедиаторов при моделировании гипертензии и ритмических холодовых воздействиях.

Эксперименты проводились на 12-ти и 24-х месячных белых крысах. Основная посылка эксперимента: ритмическая гипотермия может стимулировать (через резонансное повышение проницаемости ГЭБ для АХ и НА) вегетативную нервную систему и, прежде всего ее главный интегратор – гипоталамус. (Именно нервное звено регуляции сердечно-сосудистой системы страдает при старении в первую очередь). Изменение симпатики и парасимпатики при ритмическом охлаждении должно происходить в противофазе синхронно с изменением проницаемости ГЭБ для катехоламинов и ацетилхолина, что позволяет подобрать параметры направленной холодовой стимуляции ЦНС и снизить гипертензивный эффект хронического эмоционально-болевого стресса. Исходя из этого, в работе использовали рефлексогенную модель гипертонии (эмоционально-болевой стресс~20 суток до достижения артериального давления ~ 200 мм рт. ст. ) и ритмическую гипотермию (РГ) ~ 90 мин. до температуры тела ~ 340C (с частотами доминирующих диапазонов сверхмедленных биотоков).

Радиоизотопными, электрофизиологическими, иммунобиохимическими методами показано, что от уровня проницаемости ГЭБ зависят адаптивные реакции сердечно-сосудистой и центральной нервной систем на стрессоры разной модальности и интенсивности. В свою очередь функциональная активность ГЭБ сама подконтрольна этим системам во взаимодействии с общей неспецифической и иммунной защитой организма.

Концепция ГЭБ дополнена представлениями о его кардиорегуляторной и терморегуляторных функциях. На этой основе усовершенствована простейшая двухконтурная модель управления ритмом сердца. Приведены новые факты показывающие, что при охлаждении могут существенно изменяться взаимоотношения центрального и автономного контуров регуляции сердечной деятельности, поэтому повышается вероятность парадоксальных реакций организма на применение кардиотропных препаратов. Изменение знака хронотропного эффекта катехоламинов и ацетилхолина при ритмическом охлаждении в значительной степени обусловлено повышением проницаемости ГЭБ.

В работе получила дальнейшее развитие теория эмоционального стресса. При артериальной гипертензии, вызванной длительным эмоционально-болевым стрессом, в 1,5-2 раза увеличивается проницаемость ГЭБ для норадреналина и ацетилхолина. Снижение резистентности ГЭБ для этих нейромедиаторов синфазно и достоверно не отличается в различных структурах головного мозга, происходит неспецифическое, “аварийное” повышение уровня проницаемости.

Применение ритмической гипотермии после эмоционального стресса позволило нормализовать артериальное давление экспериментальных животных. При этом динамика проницаемости ГЭБ резко отличалась от гипертензивных крыс и полностью соответствовала естественному, резонансно усиленному ритму, когда проницаемость для АХ и НА разнесена в пространстве и времени.

Нормализация симпато-парасимпатических влияний периферии на центр является важным фактором, определяющим гипотензивное действие резонансного охлаждения. Во многом благодаря этому, нормализуется статистические и спектрально-корреляционные характеристики динамического ряда кардиоинтервалов ЭКГ и ЭЭГ. Ритмические холодовые воздействия на гипертензивных животных производят более выраженную коррекцию гуморальных чем клеточных факторов, но не приводят к существенной нормализации протеолиза.

Определён диапазон адаптационных возможностей ГЭБ старых животных. Если у 12-мес. крыс 0,05-0,2 РГ одинаково эффективно повышают проницаемость ГЭБ, вызывая характерный паттерн биоэлектрической активности мозга, с доминированием в спектре частот 0,1-0,4 Гц (феномен удвоения ритма), то у 24-мес. животных для снижения как резистентности проницаемости ГЭБ, так и гипертензии наиболее эффективна РГ с частотой 0,05-0,1 Гц. ЦНС 2-годичных крыс менее пластична, не отслеживает верхний диапазон воздействий в секундном ритме. Тем не менее, удалось показать, что усиление противофазных колебаний проницаемости ГЭБ для симпато - и парасимпатомиметиков при ритмической гипотермии гипертензивных старых животных может восстановить физиологичную, “молодую” ритмику функционирования ГЭБ.

На основании экспериментальных данных разработан и защищен патентом Украины способ изменения и оценки проницаемости ГЭБ. Данные о повышении проницаемости ГЭБ для биологически активных веществ в условиях охлаждения организма жизненно важно учитывать при проведении лечебной гипотермии с применением вегетотропных препаратов.

Ключевые слова: ритмическая гипотермия, гематоэнцефалический барьер, емоционально-болевой стресс, экспериментальная гипертензия.

SUMMARY

Babijchuk V.G. The action of rhythmic cold effects on cardioregulatory mechanisms of BBB functioning under stress-induced hypertension. – Manuscript.

The thesis for obtaining scientific degree of the candidate of medical sciences, specialty – 14.01.35 – cryomedicine. - Institute for problems of cryobiology and cryomedicine of the National Academy of Sciences of the Ukraine, Kharkov, 2002.

Theoretical generalisation and new approach to the solving of scientific task of the correction of the state of cardiovascular and nervous systems under stress-induced hypertension by means of stimulation of functional activity of BBB under rhythmic cold effects on the organism of 12- and 24-months’ rats are given in the thesis. The role of BBB permeability to norepinephrine and acetyl choline in the development of general adaptation syndrome was defined.

Application of hypothermic loading reveals the range of adaptation possibilities of BBB in old animals. In 12-months’ rats 0,05-0,2 RH similarly and effectively enhance the permeability of BBB by causing characteristic pattern of bioelectrical activity of brain with prevailing within the spectrum of frequencies 0,1-0,4 Hz (phenomenon of doubling the rhythm). In 24-months’ animals for the reduction of both the resistance of BBB permeability and hypertension the RH is efficient with the frequency of 0,05- 0,1 Hz. CNS of 2-years’ old rats has lower plasticity, does not trace an upper range of the effects in a second rhythm.

The dynamics of BBB permeability in the rats survived a long-term emotional