Проблема сохранения здоровья человека, проживающего в условиях Севера, остается актуальной [3, 11] на протяжении последнего времени, что связано с активным освоением территорий, увеличением миграционных процессов на территории России, повышением доли пожилого населения, в том числе в Северо-Западном регионе. Здоровье человека на Севере формируется под действием комплексного эффекта всех составляющих климата высоких широт. Сложный комплекс внешних воздействий, включая суровые природно-климатические факторы, большой спектр антропогенных влияний предъявляют высокие требования к организму. Сохранение здоровья человека, предупреждение заболеваний становятся не только частной проблемой медицины, но и естествознания в целом, а также одной из гуманитарных ценностей. Негативные тенденции в изменении показателей здоровья населения и состояния среды обитания человека ставят эту проблему в разряд наиболее приоритетных задач государственной политики. Таким образом, данные многочисленных исследований [7, 10] свидетельствуют о том, что для состояния здоровья населения, проживающего в регионах Севера, характерны системные проявления дезадаптации организма, важную роль в которой играет сердечно-сосудистая система. Изучение действия природных факторов, в том числе холода [4], на регуляцию рецепторов сердечно-сосудистой системы имеет фундаментальное значение, так как это, возможно, может позволить с профилактической целью с помощью холодового закаливания изменять в нужном направлении количество рецепторов. Знание количества и чувствительности альфа-адренорецепторов сердечно-сосудистой системы в различные периоды холодовой адаптации позволит у больных более точно подбирать дозу лекарств, действующих на адренорецепторы при различных заболеваниях [9].
Существование организма в изменяющихся условиях внешней среды обусловлено взаимосвязью между клетками, тканями, органами, функциональными системами, что осуществляется с помощью сигнальных молекул различной природы. Воздействие медиаторов, гормонов, факторов роста эффекторная клетка воспринимает через специфические образования - рецепторы, которые количественно и качественно трансформируют полученную информацию в адекватную ответную реакцию. Поэтому изучение функциональных свойств рецепторов, их количества и чувствительности к биологическим регуляторам представляет несомненный интерес для фармакологов [6], физиологов, биохимиков и клиницистов.
Методы исследования. Холодовое воздействие проводилось ежедневно по 6 часов в охлаждающей камере при температуре (-)10´C в течение 10 дней, в остальное время кролики находились при температуре (+)18-22´C. Контрольную группу составили кролики, содержавшиеся при температуре окружающей среды. Исследовали сосудистую ответную реакцию препарата кожно-мышечной области задней конечности при перфузии кровью этого же животного с помощью насоса постоянной производительности. Фенилэфрин, клонидин (а2-адреномиметик селективный) 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 [5, 9].
Результаты исследования. Введение восьми возрастающих доз фенилэфрина после 10-дневной адаптации к холоду (рис.1) вызывало, как и в контрольной группе, увеличение прессорной реакции перфузионного давления.
Рис.1. Средние величины повышения перфузионного давления артериального русла задней конечности на фенилэфрин в контрольной группе и после 10 дней холодовой адаптации. По оси абсцисс: дозы препарата в мкг/кг (Y). По оси ординат: изменение перфузионного давления в мм.рт.ст., ромб - животные контрольной группы, квадраты - животные после холодовой адаптации (везде Р<0,05).
Сравнение средних величин повышения перфузионного давления на дозы введенного фенилэфрина от 2 мкг/кг до 50 мкг/кг показало, что везде больше прессорная реакция после 10 дней адаптации к холоду по сравнению с контрольной группой (Р<0.05).
На рис.1 представлены величины повышения перфузионного давления (Pm мм.рт.ст.) контрольной группы (N) животных и кроликов после 10-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 10-дневной холодовой адаптации Pm=90 мм.рт.ст. это различие было достоверно (Р<0.001). При дозе фенилэфрина 10 мкг/кг в контрольной группе Рм=144 мм.рт.ст, а после 10-дневной адаптации Рм=158 мм.рт.ст., что было достоверно при Р<0.001. При последующих дозах фенилэфрина с 15 мкг/кг до 50 мкг/кг достоверно (P<0.001) преобладали прессорные реакции перфузионного давления артерий задней конечности кроликов после 10-дневной холодовой адаптации.
Для исследования механизмов функционального изменения альфа-1-адренореактивности артериальных сосудов кролика после 10-дневной холодовой адаптации к фенилэфрину и количественной оценки взаимодействия медиатор-рецептор на рис. 2 представлен график изменения перфузионного давления в двойных обратных координатах.
Рис.2. Повышение перфузионного давления артериального русла задней конечности кролика на фенилэфрин в двойных обратных координатах в контрольной группе (N) и после 10 дней холодовой адаптации (10-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.2, прямая, отражающая перфузионное давление артерий животных после 10-дневного охлаждения, пересекает ось ординат при 1/Рм=0.005102, что соответствует Рм=196 мм.рт.ст. Эта цифра характеризует количество активных альфа-1-адренорецепторов и теоретически равна перфузионному давлению при возбуждении 100 % альфа-1-адренорецепторов максимально большой дозой фенилэфрина. Контрольная группа животных представлена на рис.16 прямой (N), которая пересекает ось ординат при 1/Рм=0.0052, что соответствует Рм=192 мм. рт.ст. и отражает количество активных альфа-адренорецепторов артериальных сосудов у животных контрольной группы. Таким образом, количество активных альфа-1-адренорецепторов увеличилось с Рм=192 мм.рт.ст. в контроле до величины Рм=196 мм.рт.ст. после 10-дневной холодовой адаптации, что достоверно не отличалось от контроля (Р>0.05).
Для характеристики чувствительности взаимодействия фенилэфрина с альфа-1-адренорецепторами прямая, характеризующая группу животных после 10-дневного охлаждения, была экстраполирована до пересечения с осью абсцисс, что позволило получить параметр 1/К=0.425, который характеризует чувствительность взаимодействия фенилэфрина с альфа-1-адренорецепторами. Как видно из рис.16, в контрольной группе (N) этот показатель был равен 1/К=0.3. Таким образом, после 10-дневного охлаждения чувствительность альфа-1-адренорецепторов к фенилэфрину увеличилась с 1/К=0.3 в контроле до 1/К=0.425 , то есть, после 10-дневного охлаждения чувствительность рецепторов достоверно увеличилась в 1.416 раза или увеличилась на 41.66 % (P<0.05).
В работе представлены величины перфузионного давления задней конечности кролика после введения 8 доз клонидина от 2 мкг/кг до 50 мкг/кг после 10-дневной холодовой адаптации. На рис.3 представлены величины повышения перфузионного давления (Pm мм.рт.ст.) контрольной группы (N) животных и кроликов после 10-дневной холодовой адаптации после введения восьми доз клонидина. Увеличение дозы клонидина ведет к увеличению прессорной реакции перфузионного давления (Pm). При дозе 2.0 мкг/кг в контрольной группе прессорный эффект был Рм=15.38+-1.41 мм.рт.ст. , а после 10-дневной холодовой адаптации прессорный эффект был больше Pm=33.85+-1.36 (P<0.05)
При дозе клонидина 5.0 мкг/кг в контрольной группе Рм=34.69+-1.7 мм.рт.ст, а после (10 ДНЕЙ) Рм=76.08+-2.00 мм.рт.ст. при Р<0.001. На все последующие дозы с 10 мкг/кг до 50 мкг/кг прессорные реакции перфузионного давления у животных после 10-дневной холодовой адаптации достоверно (P<0.001) превышали прессорные реакции животных контрольной группы (рис.3).
Рис.3 Средние величины повышения перфузионного давления артериального русла задней конечности на клонидин в контрольной группе и после 10-дней холодовой адаптации
По оси абсцисс: дозы препарата в мкг/кг (Y).
По оси ординат: изменение перфузионного давления в мм.рт.ст., ромб- животные контрольной группы, квадраты - животные после воздействия холода (везде Р<0,05).
На рис.4 представлен график изменения перфузионного давления в двойных обратных координатах. Как видно из рис.4, прямая, отражающая животных после 10-дневной холодовой адаптации, пересекает ось ординат при 1/Рм=0.0026, что соответствует Рм=384.60 мм.рт.ст., что в 1,42 больше контроля и что характеризует количество активных а2-адренорецепторов. Чувствительность а2-адренорецепторов к клонидину увеличилась с 1/К=0.03 в контроле до 1/К=0.05 после (10 ДНЕЙ), то есть, после 10-дневной холодовой адаптации чувствительность рецепторов возросла в 1.66 раза или увеличилась на 66.6 %.
Рис.4. Повышение перфузионного давления артериального русла задней конечности кролика на клонидин в двойных обратных координатах в контрольной группе (N) и после) 10 дней холодовой адаптации (10 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.
Обсуждение результатов и выводы. После 10-дневного охлаждения чувствительность альфа-1-адренорецепторов кожно-мышечной области к фенилэфрину увеличивается в 1.41 раза, а количество активных альфа-1-адренорецепторов достоверно не отличалось от контроля. В результате величины перфузионного давления на введение возрастающих доз фенилэфрина с 2 мкг/кг до 50 мкг/кг достоверно P<0.01 больше после 10-дневной адаптации к холоду исключительно за счет увеличения чувствительности альфа-1-адренорецепторов артерий к фенилэфрину.
Таким образом можно сделать заключение, что после 10-дней холодовой адаптации кроликов на все восемь доз клонидина прессорная реакция перфузионного давления артерий конечности была больше, чем в контроле ( 1/К=0.03 в контроле до 1/К=0.05 после адаптации), за счет увеличения, как чувствительности а2-адренорецепторов, так и увеличения количества а2-адренорецепторов с Рм=270 мм.рт.ст в контроле до Рм=385 мм.рт.ст. после 10-дневной холодовой адаптации.
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.