Более 60 % территории России составляют регионы, где преобладает годовая отрицательная температура. Поэтому люди вынуждены ежегодно проходить процесс адаптации к низким температурам. Особенно большие холодовые нагрузки испытывают спортсмены лыжники, биатлонисты, туристы. При работе на Крайнем Севере холод является одним из факторов отрицательного влияния на состояние здоровья [1]. Для понимания биологического смысла реакций, нужно вспомнить И.П. Павлова, который считал, что у организма есть общие и частные функции и потребности. Общая потребность организма на морозе – сужение сосудов, а частная – необходимость согреть ухо, щеки, т. е. расширить их кожные сосуды [2]. В этом случае между общими и частными потребностями возникает борьба. Когда человек попадает на Крайний Север, система кровообращения одной из первых включается в реакцию адаптации и играет важную роль в поддержании гомеостаза организма в новых экологических условиях, поэтому от нее во многом зависит конечный адаптивный результат. Показано [3], что миграция человека в эти районы сопровождается у части людей разнообразными субъективными нарушениями кардиального генеза: одышкой, особенно при быстрой ходьбе и физической нагрузке, сердцебиением и болями в области сердца. При адаптации к холоду усиливается тонус симпатической нервной системы, что ведет к усилению выработки тепла и уменьшению теплоотдачи за счет сокращения периферических артерий нейромедиаторами адреналином и норадреналином. Поэтому изучение механизмов сокращения артерий адреналином до и после холодовой адаптации является фундаментальной задачей физиологии и практической медицины. Повышение концентрации адреналина в организме после холода ведет к резкой активации сердечно-сосудистой системы, что может способствовать развитию гипертонии, инфарктам миокарда и другим заболеваниям. При лечении гипертонической болезни широко используются блокаторы альфа-адренорецепторов артерий, бета-адреноблокаторы. Поэтому при применении блокаторов адренорецепторов важно знать, как после холода изменяется их чувствительность и количество, что позволяет более физиологически подбирать лечебные дозы препаратов. Важным вопросом адаптации к холоду является тонус парасимпатической нервной системы, которая действует противоположно симпатической. Для оценки парасимпатической системы и ее холинорецепторов артерий применяется физиологами ацетилхолин. В артериях расположены М3-холинорецепторы, возбуждение которых ацетилхолином ведет к расширению артерий [4]. Поэтому комплексное изучение действия адреналина и ацетилхолина в различных дозах на артерии, перекрывающих от 25 % до 80 % максимального эффекта, является важной теоретической и практической задачей исследования. Поэтому целью настоящей работы было изучение адренореактивности и холинореактивности тонуса артериальных сосудов кожно-мышечной области задней конечности у кроликов при 30-и дневной холодовой адаптации.
Методы исследования. Проведены исследования на кроликах самцах. Контрольную группу составили кролики, содержавшиеся при температуре окружающей среды (+)18-22'С в течение 30-и дней. Холодовое воздействие проводилось ежедневно по 6 часов в охлаждающей камере при температуре (-)10'C, 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. Адреналин и ацетилхолин в восьми дозах вводили вперед входом насоса постоянного расхода, который качал кровь в бедренную артерию. Изменения перфузионного давления после восьми введений различных доз адреналина и ацетилхолина регистрировали датчиком давления и регистрировали компьютером.
Для описания взаимодействия медиатора [4, 5] со специфическим рецептором использовалась теория Кларка и Ариенса, которая основывается на том, что величина эффекта пропорциональна количеству комплексов рецептор-медиатор. Величина фармакологического эффекта (Е) прямо пропорциональна концентрации комплексов лекарственное вещество – рецептор. 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].
Результаты исследования. Проведенные опыты на кроликах после 30-дневной адаптации к холоду показали, что введение восьми возрастающих доз адреналина вызывало у кроликов после холода и в контрольной группе увеличение прессорной реакции перфузионного давления.
Рис. 1. Средние величины повышения перфузионного давления артериального русла задней конечности на адреналин в контрольной группе и после 30-дней холодовой адаптации
По оси абсцисс: дозы препарата в мкг/кг (Y). По оси ординат: изменение перфузионного давления в мм рт. ст., красные столбики – животные контрольной группы, зеленые столбики – животные после воздействия холода, везде различия достоверны (P<0.05).
На рис.1 представлены величины повышения перфузионного давления (Pm мм рт. ст.) контрольной группы (N) животных и кроликов после 30-дневной адаптации к холоду (30-ДНЕЙ). В обоих группах увеличение дозы адреналина ведет к увеличению прессорной реакции перфузионного давления (Pm). При дозе 0.125 мкг/кг в контрольной группе Рм=28.38 мм рт. ст., а после 30-дневного охлаждения перфузионное давление стало больше на 33 % и составило Pm=38.00 мм рт. ст. (Р<0.001). При дозе адреналина 0.25 мкг/кг в контрольной группе Рм=50.69 мм рт. ст, а после 30-дневного охлаждения Рм=67.00 мм рт. ст., что на 32 % больше, чем в контрольной группе при P<0.001, что говорит о достоверности различий этих величин.
Как видно из рис.1, последующие дозы адреналина 0.5 мкг/кг, 1.0 мкг/кг, 1.5 мкг/кг, 2.0 мкг/кг, 2.5 мкг/кг, 3.0 мкг/кг выявили следующую закономерность: при всех этих дозах повышение перфузионного давления у животных после 30-дневного охлаждения намного превышало соответствующее повышение перфузионного давления животных контрольной группы с высокой степенью достоверности (P<0.001). Так на дозу 0.5 мкг/кг перфузионное давление было больше на 32 %, на 1.0 мкг/кг больше на 32 %, на 1.5 мкг/кг больше на 33 %, при 2.0 мкг/кг больше на 32 %, на 2.5 мкг/кг больше на 32 %, при 3.0 мкг/кг больше на 32 % при сравнении с контрольной группой. Для выяснения механизмов изменения альфа-адренореактивности артериальных сосудов к адреналину животных после 30-дневной холодовой адаптации 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 адреналин в двойных обратных координатах в контрольной группе (N) и после 30-дней холодовой адаптации
Как видно из рис. 2, прямая, отражающая животных после 30-дневного охлаждения, пересекает ось ординат при 1/Рм=0.0034, что соответствует Рм=294 мм рт. ст. Эта цифра характеризует количество активных альфа-адренорецепторов и теоретически равна перфузионному давлению при возбуждении 100 % альфа-адренорецепторов большой дозой адреналина.
Контрольная группа животных представлена на рис. 2 прямой (N), которая пересекает ось ординат при 1/Рм=0.0045, что соответствует Рм=222.2 мм рт.ст. и отражает количество активных альфа-адренорецепторов артериальных сосудов у животных контрольной группы. Таким образом, количество активных альфа-адренорецепторов после 30-дневного охлаждения увеличилось с Рм=222 мм рт. ст. в контроле до Рм=294 мм рт. ст. после 30-дневного охлаждения, то есть количество активных рецепторов увеличилось в 1.32 раза или возросло на 32.3 % по сравнению с контрольной группой. Для характеристики чувствительности взаимодействия адреналина с альфа-адренорецепторами прямая, характеризующая группу животных после 30-дневного охлаждения, была экстраполирована до пересечения с осью абсцисс, что позволило получить параметр 1/К=1.2, который характеризует чувствительность взаимодействия адреналина с альфа-адренорецепторами.
Как видно из рис. 2, после 30-дневного охлаждения чувствительность альфа-адренорецепторов артерий кожно-мышечной области к адреналину стала опять такой же, как до холодовой адаптации. Таким образом, проведенное исследование показало, что реактивность артерий кожно-мышечной области значительно повысилась после холодовой адаптации за счет повышения количества активных альфа-адренорецепторов. В результате этих механизмов, на 30-й день холодовой адаптации адреналин усилил свое прессорное действие на артерии, что способствует сохранению тепла при сильном холоде. Применение 30-и дневной холодовой адаптации, по нашему мнению, может служить универсальным средством профилактики заболеваний сердца и нервной системы.
На рис. 3 приведены данные изучения 30-и дневной холодовой адаптации на функциональную активность М-холинорецепторов артериальных сосудов кожно-мышечной области задней конечности кролика.
На рис. 3 представлена группа из животных после 30-и дней холодовой адаптации. Введение восьми возрастающих доз ацетилхолина вызывало, как и в контрольной группе, снижение перфузионного давления. После 30-и дней холодовой адаптации депрессорная реакция на дозы ацетилхолина от 0.02-0.05 мкг. кг была достоверно больше контроля (Р<0.05) (рис. 3). А при дозах ацетилхолина 0.2-0.8 мкг. кг депрессорная реакция была уже больше в контрольной группе, чем после 30-и дней холодовой адаптации (P<0.001).
Рис. 3. Средние величины снижения перфузионного давления артериального русла задней конечности на ацетилхолин в контрольной группе и после 30-дней холодовой адаптации.
По оси абсцисс: дозы препарата в мкг/кг (Y)
Таким образом, после 30-и дней холодовой адаптации депрессорная реакция на возрастающие дозы ацетилхолина с 0.02 мкг/кг до 0.05 мкг/кг была больше соответствующих реакций контрольной группы на 59 % – 25 %. При дозах ацетилхолина 0.2–0.8 мкг. кг депрессорная реакция после 30-и дней адаптации к холоду была уже меньше контроля (соответственно дозам) на 14 % – 33 %. Для выяснения механизмов изменения холинореактивности артериальных сосудов кролика после 30-и дней холодовой адаптации к ацетилхолину и количественной оценки взаимодействия медиатор-рецептор на рис. 4 представлен график изменения перфузионного давления в двойных обратных координатах.
Как видно из рис. 4, прямая, отражающая животных после 30-и дней холодовой адаптации, пересекает ось ординат при 1/Рм=-0.017, что соответствует Рм=-58.8 +- мм рт. ст., что характеризует количество активных М-холинорецепторов. Таким образом, количество активных М-холинорецепторов после 30-и дней холодовой адаптации уменьшилось с Рм=-100 мм рт. ст. в контроле до Рм=-58.8 мм рт. ст. после 30-и дней холодовой адаптации, то есть количество активных М-холинорецепторов уменьшилось на 41 % по сравнению с контрольной группой (P<0.05). Для характеристики чувствительности взаимодействия ацетилхолина с М-холинорецепторами артерий прямая, характеризующая группу животных после 30-и дней холодовой адаптации, была экстраполирована до пересечения с осью абсцисс. Это позволило получить параметр 1/К=20+-1.2, который характеризует чувствительность взаимодействия ацетилхолина с М-холинорецепторами и который был на 233 % больше, чем в контрольной группе, где 1/К=6 (P<0.05).
Рис. 4. Снижение перфузионного давления артериального русла задней конечности кролика на ацетилхолин в двойных обратных координатах в контрольной группе (N) и после 30-дней холодовой адаптации
Таким образом, проведенные исследования показали, что после 30-и дней холодовой адаптации возрастает депрессорное действие ацетилхолина (при дозах 0.02-0.05 мкг. кг) на артериальные сосуды исключительно за счет увеличения чувствительности М-3-холинорецепторов на 233 %. Уменьшение депрессорного действия ацетилхолина при дозах 0.2–0.8 мкг. кг на артерии объясняется снижением количества активных М-3-холинорецепторов на 30-й день холодовой адаптации на 41 % по отношению к контрольной группе.
Сравнительный анализ реактивности к адреналину и ацетилхолину артерий кролика после 30 дней холодовой адаптации показал, что прессорное действие адреналина увеличивается, а депрессорное действие ацетилхолина на большие дозы уменьшается. Разнонаправленное изменение рецепторной реактивности адренорецепторов и холинорецепторов показывает, что функциональная система регуляции рецепторной активности избирательно может менять активность различных видов рецепторов в артериях.
Библиографическая ссылка
Ананьев В.Н., Демидов В.А., Ананьев Г.В. РЕАКТИВНОСТЬ К АДРЕНАЛИНУ И АЦЕТИЛХОЛИНУ АРТЕРИЙ ЗАДНЕЙ КОНЕЧНОСТИ КРОЛИКА ПРИ АДАПТАЦИИ К ХОЛОДУ // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 6. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=25540 (дата обращения: 20.04.2024).