Биохимические изменения стресс

Функционально-биохимические изменения эритроцитов крыс при стрессе Катюхин Лев Николаевич

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация — 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат — 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Катюхин Лев Николаевич. Функционально-биохимические изменения эритроцитов крыс при стрессе : ил РГБ ОД 61:85-3/851

Содержание к диссертации

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О НЕСПЕЦИФИЧЕСКОМ СТРЕССОВОМ СИНДРОМЕ В СИСТЕМЕ КРОВИ (по данным литературы) 9

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ 15

2.1. Условия проведения экспериментов 15

2.2. Маркеры стресса 15

2.3. Показатели функционального состояния крови 16

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 21

3.1. Влияние стресса, вызванного острой иммобилизацией, на функционально-биохимические показатели эритроцитов 21

3.1.1. Литературные данные 21

3.1.2. Собственные исследования 24

3.2. Влияние стресса, вызванного острой гипотермией, на функционально-биохимические показатели эритроцитов 42

3.2.1. Литературные данные 42

3.2.2. Собственные исследования 45

3.3. Влияние стресса, вызванного острой гипоксией, на функционально-биохимические показатели эритроцитов .59

3.3.1. Литературные данные 59

3.3.2. Собственные исследования 64

3.4. Влияние стресса, вызванного острой гипероксией, на функционально-биохимические показатели эритроцитов 80

3.4.1. Литературные данные 80

3.4.2. Собственные исследования 85

3.5. Влияние стресса, вызванного разовыми инъекциями адреналина, на функционально-

биохимические показатели эритроцитов 100

3.5.1. Литературные данные 100

3.5.2. Собственные исследования . 102

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ 120

4,1. Изменения в крови при действии стрессорных факторов 120

4.2» Изменения в крови в реадаптационный период . 135

Современные представления о неспецифическом стрессовом синдроме в системе крови (по данным литературы)

Различные физические, химические, биологические факторы внешней среды, с которыми постоянно сталкиваются живые существа и, в том числе, человек, могут стать причиной нарушения функционирования организма, если они превосходят адаптационные возможности или в случае изменения реактивности. За последнее столетие в результате научно-технического прогресса в среде обитания человека появились такие чрезвычайные повреждающие факторы, в отношении которых организм не располагал эволюционно выработанными механизмами компенсации и приспособления. Поэтому воздействие этих факторов может привести за короткий срок к тяжелым последствиям. Такие факторы принято обозначать как «экстремальные».

Согласно тезису К.Бернара, необходимым условием жизни является поддержание постоянства состава внутренней среды организма (1878). Работами В.Кеннона и Г.Селье установлено наличие у высо-коорганизованных организмов активной способности к адаптации, которая обеспечивается активацией симпатоадреналовой и, в более отдаленные сроки, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем (Кеннон, 1927; Селье, I960). Этот этап является начальным в цепи изменений при экстремальном воздействии, или, по образному выражению П.Д.Горизонтова, «пусковым» (1980). Весь комплекс изменений в деятельности симпатической нервной системы и мозгового слоя надпочечников J.Gray назвал «реакцией на критическую ситуацию» (1971). Сравнение литературных данных о характере отве-та различных видов позвоночных животных на воздействие экстремальных факторов показывает, что физиологические реакции во многом гомологичны у низших и высших позвоночных (Хамидов и др., 1973; Peters, 1978,1979). Отсюда можно сделать заключение, что они сложились и закрепились в процессе эволюции как необходимое неспецифическое звено сложного целостного механизма адаптации (Меерсон, 1981). Это неспецифическое звено и составляет главное содержание стресса, или общего адаптационного синдрома.

На сегодняшний день стресс характеризуют как неспецифическую защитную и адаптивную нейрогормональную реакцию организма, возникающую в ответ на действие различных экстремальных раздражителей, или стрессоров. По интенсивности своего влияния на организм они превышают пределы повседневных воздействий, нарушают гомеостаз и вызывают включение не только нервного, но и гормонального звена регуляции (Горизонтов, 1974,1975). Цепь развития стресс-реакции представляется следующей схемой.

Каждое сильное воздействие на организм приводит к возбуждению коры головного мозга. Возбуждение коры, в свою очередь, вызывает освобождение норадреналина из нервных клеток гипоталамуса. Активируя норадренергические элементы различных отделов центральной нервной системы, в первую очередь ее лимбико-ретикуляр-ной формации, норадреналин через высшие симпатические центры стимулирует деятельность симпато-адреналовой системы. Нервные импульсы, поступающие в мозговой слой надпочечников, способствуют выбросу адреналина в кровь. А активация нервных элементов симпатического отдела вегетативной нервной системы ведет к нарастанию содержания во внутренней среде норадреналина. Накапливаясь в крови, вследствие высокой проницаемости гематоэнцефалического барьера для катехоламинов, они поступают в область адренергических рецепторов заднего гипоталамуса. Это, во-первых, активирует систему гипоталамус-гипофиз-кора надпочечников через адренергичес-кие элементы ретикулярной формации и, во-вторых, стимулирует образование специальными нейросекреторными клетками кортиколибери-нов. Поступая в переднюю долю гипофиза, кортиколиберины стимули — II руют образование адренокортикотропного гормона, который, в свою очередь, способствует синтезу и выбросу кортикостероидов из коркового слоя надпочечников. Легко проникая через гематоэнцефали-ческий барьер в мозг, кортикостероиды по закону отрицательной обратной связи тормозят образование кортиколиберинов. Следовательно, содержание их в крови начинает уменьшаться. Однако, при длительных и угрожающих жизни стрессовых воздействиях кортикостероиды связываются с особым белком крови — транскортином. Их комплекс задерживается гематоэнцефалическим барьером. В мозг перестает поступать информация о содержании кортикостероидов в крови. Непрерывное поступление гормонов коры надпочечников в кровь приводит к истощению коркового, а впоследствии и мозгового слоя надпочечников. Это состояние характерно для заключительной стадии развития стресс-синдрома (Майстрах, 1975; Горизонтов, 1981; Кокс, 1981; Судаков, 1981; Кассиль, 1983; Панин, 1983).

Не касаясь патогенетического, заключительного звена стресса, в дальнейшем мы будем рассматривать его на начальных этапах формирования, в стадии реакции тревоги. Любой раздражитель, будь то лекарственный препарат, физическая травма, температура, измененная газовая среда и т.д., помимо характерного, или специфического действия, вызывает неспецифические реакции стресса. Неспецифический адаптационный синдром проявляется комплексом расстройств в метаболических процессах на различных уровнях функционирования организма, в том числе и в крови.

Условия проведения экспериментов

В формировании стресс-реакции показано участие высших вегетативных центров. При взятии животного в руки наблюдаются типичные для стресса изменения в белой крови, и резко возрастает уровень катехоламинов плазмы (Харват, 1961; Хамидов и др., 1973; Di Giusto et al., 1971; Kvetnansky et al., 1978; David, Liand, 1979; Prada et al., 1979). Мы постарались по возможности исключить влияние процесса подготовки к эксперименту на функциональное состояние животного. С этой целью принесенные из вивария крысы находились в течение двух часов в отдельных клетках. Контрольных и, соответственно срокам наблюдения, экспериментальных крыс гильотинировали одновременно. Смешанную кровь собирали в пробирки, смоченные раствором гепарина. Анализы производили сразу после взятия крови. Учитывая возможность различной стратегии адаптации, производили выбраковку животных, характеризующихся резкой функциональной неравнозначностью эритроцитов.

Влияние стресса, вызванного острой иммобилизацией, на функционально- биохимические показатели эритроцитов

Установлено, что гипокинезия приводит к стрессовым реакциям, которые сменяются периодом адаптации, после чего развивается состояние, характерное для гипокинезии как таковой (Сахарова, 1966; Долгун и др., 1971; Разин, Рычко, 1976; Чернов, 1980). К настоящему времени остается наименее изученным начальный период развития синдрома гипокинезии.

Стресс-реакция в ответ на подавление «инстинкта свободы» у человека и животных отмечается рядом авторов (Португалов и др., 1967; Коваленко, 1975; Космолинский, 1976). По мнению Г.Селье, в стадии «тревоги» в организме развивается ряд неспецифических изменений (Селье, 1961). Взятие крыс в руки, т.н. handling , сопровождается значительным повышением уровня адреналина и нор-адреналина в плазме ( David, Liand, 1979; Prada et al., 1979). Увеличивается содержание кортикостероидов в крови и моче; уровень катехоламинов и тиреоидных гормонов прогрессивно нарастает и достигает максимума к 45-й минуте иммобилизации. Через 30 минут концентрация АКТГ в гипофизе увеличивается в 2, а в плазме — в 3 раза, концентрация II-0KC в надпочечниках и плазме повышается в 1,75 раза и продолжает нарастать после снятия 60-минутной иммобилизации (Кулагин, Давыдов, 1973; Мельник, Кахана, 1981; Kvetnansky et al., 1981. Цит. по Ковалеву, 1981). Найдено, что у крыс при 15-ти, 60-ти и 180-минутной иммобилизации содержание ІІ-0КС в плазме увеличивается соответственно на 104, 214 и 343 % (Мишина, 1981).

В первые часы иммобилизации у экспериментальных животных наблюдаются трофические нарушения вплоть до изъязвления слизистой оболочки желудка (Селье, I960; Киричек, 1980; Goldenberg, 1973). Причем, самая большая частота язв желудка после трехчасовой иммобилизации крыс на спине обнаруживается через 90 минут после прекращения фиксации ( Vincent, Pare, 1982). В крови от ч мечается прогрессивное уменьшение содержания АТФ (Пудов, Сосен-ков, 1977) и глюкозы ( Doreen, 1978). При этом концентрация мочевины в крови возрастает, а уровень рН снижается.

По данным О.А.Ковалева и С.К.Шереметевской (1977), иммобилизация крыс в сроки от 10 минут до 4,5 часов вызывает увеличение объема циркулирующей крови в результате уменьшения ее количества в мышечных и костных тканях конечностей, коже и ряде внутренних органов. Содержание крови увеличивалось в сосудистых областях головы, шеи, груди, печени, сердце и легких. М.П.Гори-зонтова с соавторами (1976,1982) наблюдала через I и 3 часа у крыс деградацию тучных клеток в окружающей сосуды соединительной ткани и высвобождение гистамина. Б результате увеличивается сосудистая проницаемость и нарушается микроциркуляция в брыжеечных микрососудах: образование агрегатов, появление «плазматических сосудов», раскрытие артериоло-венулярных шунтов (Чернух и др., 1984), При 30-минутной иммобилизации у крыс установлено значительное возрастание неферментативной фибринолитической активности крови (Кудряшов и др., 1977).

В первые часы иммобилизации отмечена однотипная для стрес-сорных воздействий реакция в виде уменьшения числа клеток в лим-фоидных органах, снижения количества гранулоцитов и увеличения числа лимфоидных клеток в костном мозгу (Горизонтов и др., 1977). По данным F.Eemigiusz (1979), первые 5 минут стрессового воздействия вызывали незначительные изменения картины крови: несколько увеличивался гемоглобин, число лейкоцитов и эритроцитов. Количество тромбоцитов, средний объем эритроцитов и процент сег-ментоядерных лейкоцитов уменьшался. Аналогичные данные были опубликованы Hr.Nikolov (1979). В данной работе отмечено также снижение активности каталазы эритроцитов. При выемке радужной форели из воды M.Hikinmaa отмечал набухание эритроцитов (1982).

Изменения в крови при действии стрессорных факторов

Нами проведена работа по выявлению изменений в крови в ответ на различные раздражители. Все исследования выполнены на одной линии крыс одного возраста и способа содержания. Крысы в качестве объекта были выбраны из тех соображений, что у них отмечена самая значительная реакция на стресс по сравнению с другими доступными лабораторными животными: морскими свинками и мышами (Федотова, Белоусова, 1980). На основании полученного экспери-ментального материала и его сопоставления с имеющимся в литературе, нам представляется целесообразным высказать некоторые соображения.

Как известно, подготовка животного к эксперименту и самый эксперимент вызывают эмоциональное напряжение, которое сопровождается резким рефлекторным подъемом кровяного давления в результате симпатомиметического действия катехоламинов и активации ме-ханорецепторов скелетных мышц (Вальдман, Медведев, 1984). Возрас-тание давления неизбежно приводит к перемещению жидкости в пери-васкулярное пространство, вода как бы «просачивается» через стенку сосуда. Данный феномен на сегодняшний день представляется ведущим в развитии полицитемии и, в частности, «стрессового эрит-роцитоза» ( Dameshek, 1953; Jacey et al., 1974). Наряду с ним, происходит выброс молодых форменных элементов из костного мозга, доказательством чего служит появление в крови ретикулоцитов, и депонированных ресурсов крови. Основными депонирующими органами являются селезенка, кожа, легкие (Ван Лир, 1947). Однако, было высказано предположение, что селезенка является органом депонирования крови лишь у таких лабораторных животных, как собака и кошка, а у кроликов и хомяков — в меньшей степени. У крыс вовсе нет мест депонирования ( Lawkowicz, Czerski, 1966). Тем не менее, наши эксперименты показали, что, начиная с первых минут иммобилизации, наблюдается достоверное снижение веса селезенки у подопытных крыс. Далее, известно, что депонированные и стареющие эритроциты обладают меньшими размерами ( Magnani et al., 1980; Nash, Wyard, 1980; Linderkamp, Meiselman, 1982; Tomel et al., 1982). Очевидно, что уменьшению размеров эритроцитов способствует и обезвоживание крови в условиях возросшего давления. Этот эффект отмечен нами при всех воздействиях как в первые минуты, так и при более длительном раздражении. Он проявляется в увеличении показателя гематокрита, общего гемоглобина, числа эритроцитов и уменьшении их среднего объема. В этом отношении результаты наших исследований не совпадают с мнением группы зарубежных авторов, считающих, что на объем эритроцита существенно влияет лишь стресс, продолжающийся свыше 2 часов ( Greenleaf et al., 1979). Исклю — 122 чением из общего правила является отсутствие указанных изменений в первые минуты гипероксии. По-видимому, в этом можно усмотреть проявление специфического действия повышенного давления кислорода, которое приводит к вторичному депонированию части крови в ответ на резкое возрастание количества кислорода в тканях. По этой же причине наблюдаемый эритроцитоз после 30-минутной гипероксии выражен в меньшей степени, чем при других воздействиях.

www.dslib.net

Биохимические изменения стресс

Мне тяжела теперь и радость, не только грусть
А. С. Пушкин. Евгений Онегин. Гл. 7. Стих XLII

Усталые от счастья, мы в порт родной придем
Ю. И. Визбор

Стресс — это неспецифический ответ организма на любое предъявленное ему требование

Чтобы понять это определение, нужно сперва объяснить, что мы подразумеваем под словом «неспецифический». Каждое предъявленное организму требование в каком-то смысле своеобразно, или специфично. На морозе мы дрожим, чтобы выделить больше тепла, а кровеносные сосуды кожи сужаются, уменьшая потерю тепла с поверхности тела. На солнцепеке мы потеем, и испарение пота охлаждает нас. Если мы съели слишком много сахара, и его содержание в крови поднялось выше нормы, то мы выделяем часть и сжигаем остальное, так что уровень сахара в крови нормализуется. Мышечное усилие, например, бег вверх по лестнице с максимальной скоростью, предъявляет повышенные требования к мускулатуре и сердечно-сосудистой системе. Мышцы нуждаются в дополнительном источнике энергии для такой необычной работы, поэтому сердцебиения становятся чаще и сильнее, повышенное кровяное давление расширяет сосуды и улучшается кровоснабжение мышц

Каждое лекарство и гормон обладают специфическим действием. Мочегонные увеличивают выделение мочи, гормон адреналин учащает пульс и повышает кровяное давление, одновременно поднимая уровень сахара в крови, а гормон инсулин снижает содержание сахара. Однако независимо от того, какого рода изменения в организме они вызывают, все эти агенты имеют нечто общее. Они предъявляют требование к перестройке. Это требование неспецифично, оно состоит в адаптации к возникшей трудности, какова бы она ни была

Другими словами, кроме специфического эффекта, все воздействующие на нас агенты вызывают также и неспецифическую потребность осуществить приспособительные функции и тем самым восстановить нормальное состояние. Эти функции независимы от специфического воздействия. Неспецифические требования, предъявляемые воздействием как таковым,- это и есть сущность стресса

С точки зрения стрессовой реакции не имеет значения, приятна или неприятна ситуация, с которой мы столкнулись. Имеет значение лишь интенсивность потребности в перестройке или в адаптации. Мать, которой сообщили о гибели в бою ее единственного сына, испытывает страшное душевное потрясение. Если много лет спустя окажется, что сообщение было ложным, и сын неожиданно войдет в комнату целым и невредимым, она почувствует сильнейшую радость. Специфические результаты двух событий — горе и радость — совершенно различны, даже противоположны, но их стрессорное действие — неспецифическое требование приспособления к новой ситуации — может быть одинаковым

Нелегко представить себе, что холод, жара, лекарства, гормоны, печаль и радость вызывают одинаковые биохимические сдвиги в организме. Однако дело обстоит именно так. Количественные биохимические измерения показывают, что некоторые реакции неспецифичны и одинаковы для всех видов воздействий

Медицина долго не признавала существования такого стереотипного ответа. Казалось нелепым, что разные задачи (фактически, все задачи), требуют одинакового ответа. Но если задуматься, то в повседневной жизни много аналогичных ситуаций, когда специфические явления имеют в то же время общие неспецифические черты. На первый взгляд, трудно найти «общий знаменатель» для человека, стола и дерева, но все они обладают весом. Нет невесомых объектов. Давление на чашу весов не зависит от таких специфических свойств, как температура, цвет или форма. Точно так же стрессорный эффект предъявленных организму требований не зависит от типа специфических приспособительных ответов на эти требования

nrk.kipk.ru

ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ И ГИПЕРТЕРМИИ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ СТРЕСС-РЕАКЦИИ ПЛАЗМЫ КРОВИ У КРЫС

Генералова К.Р. 1 , Лапина Н.В. 2 ,

1 магистрант Санкт-Петербургского государственного университета; 2 кандидат медицинских наук.

Работа выполнена при поддержке Федерального государственного бюджетного учреждения науки “Институт токсикологии Федерального медико-биологического агентства” Санкт-Петербург, Россия

ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ И ГИПЕРТЕРМИИ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ СТРЕСС-РЕАКЦИИ ПЛАЗМЫ КРОВИ У КРЫС

Аннотация

В статье рассмотрены сравнительные изменения биохимических показателей плазмы крови крыс при гипертермии и интенсивных физических нагрузках.

Ключевые слова: гипертермия, биохимические маркеры плазмы крови

Generalova K.R. 1 , Lapina N.V. 2 .

1 magistrant St. Petersburg State University ; 2 Candidate of medical sciences;

INFLUENCE OF INTENSITY OF PHYSICAL ACTIVITY AND BIOCHEMICAL MARKERS HYPERTHERMIA ON STRESS REACTION OF BLOOD PLASMA IN RATS

Abstract

The article deals with the comparative change in biochemical indices of the blood plasma of rats under hyperthermia and intense physical exertion.

Keywords: hyperthermia, biochemical markers of blood plasma

До сих пор проблема физиологических адаптаций организма к экстремальным факторам среды остается значимым. Температурный гомеостаз при воздействии высокой или низкой температуры задействует физиологические функции, где ведущее значение в изменении метаболической системы при температурных стрессах имеют гормоны желез внутренней секреции, центральная нервная система, защитно-компенсаторные реакции системы крови [1,2].

Известно, что даже кратковременное пребывание в условиях гипертермии приводит на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях к метаболическим и функциональным изменениям, имеющим комплексный характер и отражающим развитие стресс-реакции [3].

Вместе с тем, сократительный термогенез при физических нагрузках является одним из важных факторов повышения температуры ядра тела. Целью работы является сравнительное изучение изменений биохимических показателей плазмы крови крыс при гипертермии и интенсивных физических нагрузках.

Исследования проведены на двух группах самцов крыс линии Вистар с массой 240±14,0(возраст 2,5 мес.). Бег крыс в обеих группах осуществлялся на тредбане в первые 2 дня тренировки со скоростью 21 м/мин 10 мин, под углом подъема ленты относительно плоскости стола 15 0 . Стимулом к бегу являются включенные электроды позади дорожки. На 3 день эксперимента – фоновый бег на тредбане с ускорением: бег начинался с 12 м/мин в течение 3 мин. Затем тумблером включалось ускорение (0,6 м/мин), включался секундомер и оценивался бег до утомления с электродами.

Далее животные группы контроля (n=12) подвергались только бегу на тредбане в течение 15 мин со скоростью 21 м/мин. Крысы группы 2 (n=12) подвергались комплексному стресс-воздействию, включавшему последовательно: бег со скоростью 21м/мин (15мин), гипертермию в течение 15 мин в климатической камере (Т 40ºС при влажности 80%) и затем повторный бег с той же скоростью до утомления (15 мин). Затем регистрировали физиологические параметры стресс-реакции: температуру тела (ректально), частоту дыхания и ЭКГ.

Была проведена разработка балльной оценки степени угнетения животных при экспериментальных температурных условиях на основе статистического анализа.

Существующие в настоящее время балльные системы оценки состояния животного, как правило, основываются на выявлении и ранжировании доступных клинических признаков, позволяющих прогнозировать течение патофизиологии, исход и эффективность ее коррекции различными фармакологическими группами.

Тонус мышц: нормальный тонус (упругий тонус брюшной стенки тонус конечностей умеренный) – 3 балла; дистонус (снижен или повышен) – 2 балла; атония – 1 балл.

Нарушение координации (атаксия): отсутствует – 3 балла; отмечается атаксия – 2 балла; отсутствие движений, боковое положение – 1 балл.

Методы оценки витальных функций у экспериментальных животных достаточно хорошо разработаны. Высокоинформативные и простые в выполнении они широко использованы в системах бальной оценки тяжести состояний у экспериментальных животных.

В плазме крови определяли содержание общего белка, глюкозы, триглицеридов, холестерина, а также концентрацию инсулина и кортикостерона.

Биохимические методы исследования определяли с использованием стандартных коммерческих наборов.

Полученные результаты свидетельствуют о запуске при экзогенной гипертермии защитных гормон-зависимых реакций, предотвращающих рост энергии метаболизма. Так, в следствие катехоламин-зависимого роста концентрации инсулина снижалось содержание глюкозы в плазме крови. Уровень триглицеридов был низким и не изменялся у крыс группы 2 по сравнению с контролем. Содержание в плазме крови общего холестерина было также намного ниже значений параметра у крыс контрольной группы. Сочетанное воздействие гипертермии и физической нагрузки приводило к повышению уровня общего белка плазмы крови и росту концентрации кортикостерона в отличие от контроля. Известные функции инсулина и глюкокортикостероидов, включающие многообразные воздействия на метаболизм и реакции иммунной системы на всех уровнях организма, позволяют предполагать их участие в развитии патологических процессов в острый период после сочетанного термостресса.

Литература

  1. Артишевский А.А., Гайдук В.С. Морфофункциональные изменения щитовидной железы и надпочечников у зародышей крысы при воздействии гипертермии.// 8 Съезд Белорус,физиол,об-ва им. И.П.Павлова:Тез.докл.Минск.-1994.С.8-9.
  2. Ахмеров Р.Н. О механизмах теплопродукции и обеспечения эндотермии организма. // Важнейшие теоретические и практические проблемы терморегуляции. Минск 1986.-С.26
  3. Сувернев, Ефремов, 2001, и другие.

research-journal.org