Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

COMPARATIVE ANALYSIS OF REACTIVITY OF ALPHA-1 AND ALPHA-2-ADRENERGIC RECEPTORS ARTERIES AFTER 30 DAYS AND COLD ADAPTATION

Ananev V.N. 1
1 Institute for Biomedical Problems, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
After 30 days of cold adaptation at all doses of phenylephrine pressor response was smaller than normal arteries by reducing the number of active alpha 1-adrenergic limb arteries when normalized sensitivity. Number of active a2-adrenergic receptors increased the sensitivity of a2-adrenergic receptors increased.
adaptation
cold
phenylephrin
clonidin
an artery
Актуальность исследования. Низкие температуры являются одним из главных экологических факторов Крайнего Севера [2. 3], к холоду приходится адаптироваться организму человека и его сердечнососудистой системе [4, 5]. Это в сочетании с высокой скоростью ветра воздействует на открытые участки поверхности тела [8, 9] и на обширную сосудистую и рецепторную область легких. Адаптация к холоду снижает коэффициент полезного действия работы сердца в результате повышенного расхода энергии на сокращение. Но чувствительность тканевого метаболизма к калоригенному действию норадреналина по мере адаптации к холоду повышается [5]. Повторяющиеся (дробные) адаптивные процессы возникают в тех случаях, когда воздействие повторяется через такие промежутки времени, за которые успевает развиться процесс деадаптации. В этом случае процессы адаптации и деадаптации могут наслаиваться друг на друга, или последующий этап адаптации накладывается на частично стертый предыдущий этап. Примером служит вахтовый труд на Севере, который сопровождается (из-за многократных перелетов между контрастными климатическими зонами) повторяющимися циклами адаптация-деадаптация [12]. 

Методы исследования. Проведены исследования на кроликах самцах. Контрольную группу составили кролики, содержавшиеся при температуре окружающей среды. Холодовое воздействие проводилось ежедневно по 6 часов в охлаждающей камере при температуре (-)10´C в течение 30 дней, в остальное время кролики находились при температуре (+)18-22´C. Исследовали сосудистую ответную реакцию препарата кожно-мышечной области задней конечности при перфузии кровью этого же животного с помощью насоса постоянной производительности [6]. Фенилэфрин и клонидин в восьми дозах вводили внутриартериально перед входом насоса, изменения перфузионного давления регистрировали электроманометрами и записывали через АЦП в компьютер. Для описания взаимодействия медиатора со специфическим рецептором использовалась теория Кларка и Ариенса, которая основывается на том, что величина эффекта пропорциональна количеству комплексов рецептор-медиатор. Максимальный эффект имеет место при оккупации всех рецепторов. Для анализа ответной реакции сосудистых регионов нами использован графический способ определения параметров взаимодействия медиатор-рецептор в двойных обратных координатах Лайниувера-Берка [1, 7, 10, 11].

Результаты исследования. После 30 дней холодовой адаптации на все дозы фенилэфрина прессорная реакция была меньше, чем в контрольной группе (рис.1). На рис.1 представлены величины повышения перфузионного давления (Pm мм.рт.ст.) контрольной группы (N) животных и кроликов после 30-дневного охлаждения после введения восьми доз фенилэфрина. В обоих группах увеличение дозы фенилэфрина ведет к увеличению прессорной реакции перфузионного давления (Pm). При дозе 2 мкг/кг в контрольной группе прессорный эффект был Рм=72 мм.рт.ст., а после 30 дней холодовой адаптации достоверно уменьшилось до Pm=64 мм.рт.ст. (Р<0.05).

При дозе фенилэфрина 5 мкг/кг в контрольной группе Рм=115+0.85 мм.рт.ст, а после 30-дневной адаптации пресорная реакция артерий так же достоверно уменьшилась до Рм=108+0.8 мм.рт.ст. (Р<0.05).

При дозе фенилэфрина 10 мкг/кг в контрольной группе Рм=144 мм.рт.ст, а после 30-дневной адаптации прессорная реактивность артерий достоверно уменьшилась до Рм=129 мм.рт.ст. (Р<0.05). При исследовании последующих доз фенилэфрина с 15 мкг/кг до 50 мкг/кг достоверно (P<0.001) преобладали прессорные реакции перфузионного давления артерий конечности животных контрольной группы. Для исследования механизмов функционального изменения альфа-1-адренореактивности артериальных сосудов задней конечности кролика после 30-дневной холодовой адаптации к фенилэфрину и количественной оценки взаимодействия медиатор-рецептор на рис.2 представлен график изменения перфузионного давления в двойных обратных координатах.

Рис.1. Повышение перфузионного давления артериального русла задней конечности кролика на фенилэфрин в двойных обратных координатах в контрольной группе (N) и  после 30 дней холодовой адаптации (30 ДНЕЙ)

По оси абсцисс: от пересечения с осью ординат направо - доза препарата в обратной величине (1/мкг.кг);  ниже в круглых скобках - доза препарата в прямых величинах (мкг.кг);  от пересечения с осью ординат налево - величина чувствительности взаимодействия  (1/К) рецепторов с миметиком, а обратная ей величина отражает сродство (К мкг.кг) рецепторов к миметику. По оси ординат: обратная величина  перфузионного давления (1/Рм); а прямая величина (Рм) мм.рт.ст. - пропорциональна количеству активных рецепторов.

Как видно из рис.1, прямая, отражающая реактивность перфузионного давления артерий задней конечности животных после 30-дневной холодовой адаптации, пересекает ось ординат при 1/Рм=0.0058, что соответствует Рм=172.4 мм.рт.ст. Эта цифра характеризует количество активных альфа-1-адренорецепторов и теоретически равна перфузионному давлению при возбуждении 100 % альфа-1-адренорецепторов достаточно большой дозой фенилэфрина. Реактивность артерий контрольной группы животных представлена на рис.1 прямой (N), которая пересекает ось ординат при 1/Рм=0.0052, что соответствует Рм=192.3 мм. рт.ст. и отражает количество активных альфа-1-адренорецепторов артериальных сосудов у животных контрольной группы. Таким образом, количество активных альфа-1-адренорецепторов уменьшилось с Рм=192.3 мм.рт.ст. в контроле до Рм=172.4 мм.рт.ст. после 30-дневной холодовой адаптации, то есть количество активных рецепторов уменьшилось на 10.3 % (P<0.05) по сравнению с контрольной группой.

Рис.2. Повышение перфузионного давления артериального русла задней конечности кролика на клонидин  в двойных обратных координатах в контрольной группе (N) и после) 30 дней холодовой адаптации (30 ДНЕЙ)

По оси абсцисс: от пересечения с осью ординат направо - доза препарата в обратной величине (1/мкг.кг);  ниже в круглых скобках - доза препарата в прямых величинах (мкг.кг);  от пересечения с осью ординат налево - величина чувствительности взаимодействия  (1/К) рецепторов с миметиком, а обратная ей величина отражает сродство (К мкг.кг) рецепторов к миметику.

По оси ординат: обратная величина  перфузионного давления (1/Рм); а прямая величина (Рм) мм.рт.ст. - пропорциональна количеству активных рецепторов.

Для характеристики чувствительности взаимодействия фенилэфрина с альфа-1-адренорецепторами прямая, характеризующая группу животных после 30-дневного охлаждения, была экстраполирована до пересечения с осью абсцисс, что позволило получить параметр 1/К=0.3, который характеризует чувствительность взаимодействия фенилэфрина с альфа-1-адренорецепторами. Как видно из рис.1, в контрольной группе (N) этот показатель был равен 1/К=0.3. Таким образом, после 30-дневной холодовой адаптации чувствительность альфа-1-адренорецепторов к фенилэфрину стала равна чувствительности рецепторов артерий  контрольной группы.

В работе представлены величины перфузионного давления (рис.2) после введения 8 доз клонидина от 2 мкг/кг до 50 мкг/кг после 30-дневной холодовой адаптацией. На рис.2  представлены величины повышения перфузионного давления (Pm мм.рт.ст.) контрольной группы и кроликов после 30-дневной холодовой адаптации. При дозе 2.0 мкг/кг в контрольной группе прессорный эффект был Рм=15.38+-1.41 мм.рт.ст. , после 30-дневной холодовой адаптации прессорный эффект увеличился до Pm=27+-1.36 (Р<0.001).

При дозе клонидина 5.0 мкг/кг в контрольной группе Рм=34.69+-1.7 мм.рт.ст, а после (30 ДНЕЙ) Рм=61+-2.25 мм.рт.ст., при Р<0.001. На все последующие дозы клонидина с 10 мкг/кг до 50 мкг/кг прессорные реакции перфузионного давления у животных после 30-дневной холодовой адаптации достоверно (P<0.001) превышали соответствующие реакции животных контрольной группы на 69 % - 51 %  (рис.2).

На рис.2 представлен график изменения перфузионного давления в двойных обратных координатах . Как видно из рис. 2, прямая, отражающая животных после 30-дневной холодовой адаптации (30 ДНЕЙ), пересекает ось ординат при 1/Рм=0.0027, что соответствует Рм=370 мм.рт.ст., что характеризует количество активных а2-адренорецепторов. Таким образом, количество активных а2-адренорецепторов после 30-дневной холодовой адаптации увеличилось с Рм=270 мм.рт.ст. в контроле до Рм=370 мм.рт.ст. после (30 ДНЕЙ), то есть количество активных рецепторов увеличилось в 1.37 раза или возросло на 37 % по сравнению с контрольной группой.

Для характеристики чувствительности взаимодействия клонидина с а2-адренорецепторами прямая, характеризующая группу животных после (30 ДНЕЙ), была экстраполирована до пересечения с осью абсцисс, что позволило получить параметр 1/К=0.04, который отражал чувствительность взаимодействия клонидина с а2-адренорецепторами. Таким образом, после 30-дневной холодовой адаптации чувствительность а2-адренорецепторов к клонидину увеличилась с 1/К=0.03 в контроле до 1/К=0.04 после (30 ДНЕЙ), или возросла в 1.33 раза (+ 33.3 %).

Обсуждение результатов и выводы

В результате величины перфузионного давления на введение возрастающих доз фенилэфрина с 2 мкг/кг до 50 мкг/кг (достоверно P<0.01) меньше после 30-дневного охлаждения исключительно за счет уменьшения на 10,3 % количества активных альфа-1-адренорецепторов кожно-мышечной области к фенилэфрину по сравнению с контрольной группой. Чувствительность а1-адренорецепторов нормализовалась и была равна контролю.

После 30-дневной холодовой адаптации повышалось количество активных (Рм) а2-адренорецепторов на 37% (P<0.05), увеличилась чувствительность а2-адренорецепторов на 33% (P<0.05). В результате этого увеличилось прессорное действие с а2-адренорецепторов артерий, а2-адренорецепторы способствуют уменьшению кровотока в "оболочке тела" и сохраняют тепло в организм при действии холода.

Рецензенты:

  • Северин А.Е., д.м.н., профессор, кафедры физиологии, ГОУ ВПО Российский университет дружбы народов, г. Москва.
  • Торшин В.И. д.б.н., профессор, зав. кафедрой нормальной физиологии, ГОУ ВПО Российский университет дружбы народов, г. Москва.

Работа получена 26.09.2011.