Влияние острого теплового стресса на изменение уровня биогенных аминов в легочной ткани и крови крыс на разных этапах онтогенеза

На разных этапах онтогенеза и на модели теплового стресса проведено исследование уровня биогенных аминов (серотонина и адреналина) в легочной ткани и, для сравнения в крови белых крыс. Исследована возрастная зависимость изменений этих параметров в норме и при моделировании теплового стресса. Данные однозначно показывают закономерные возрастные изменения динамики содержания серотонина в легких. Реакция легких животных разного возраста на тепловой стресс выражаетсяв разнонаправленных изменениях содержания серотонина в ткани: воздействие высоких температур вызвало повышение уровня биогенного амина у неполовозрелых и половозрелых 5-ти месячных крыс и снижение у старых и 12-месячных животных. Реакция легочной ткани на стресс в отношении адреналина имела меньшую выраженность наряду с незначительными возрастными различиями. Возрастные различия имели место и в плазме крови, которые заключались в различном содержании серотонина у крыс разного возраста. Относительно адреналина максимальные значения в его уровне показаны только у взрослых 5-месячных крыс, как в норме, так и при тепловом воздействии.

Ключевые слова: легкие, плазма крови, возраст, адреналин, серотонин, тепловой стресс.

В последнее время большое внимание физиологов привлекает проблема всестороннего изучения нереспираторной функции легких. Результаты исследований в этой области, в соответствии с данными о респираторной функции легочной ткани, дают целостное представление о функциональной активности этого органа в норме и под влиянием изменяющихся условий среды [4,5,11,14].

Легочная ткань представляет собой сложный полифункциональный мембранный комплекс с высокой метаболической активностью [1, 4, 2]. В легочной ткани метаболизируются экзогенные и эндогенные биогенные амины (катехоламины, серотонин), пептиды, компоненты свертывания крови и стероиды. Тем самым в легких активируются, а в некоторых случаях инактивируются компоненты биорегуляторов, играющих важную роль в нейро-гуморальной регуляции в условиях стресса [3,6,10,11].

Стресс рассматривается как способ достижения резистентности организма к действию экстремальных факторов различного генеза. Вместе с тем, стресс может стать фактором, оказывающим повреждающее действие на органы и системы, ведущим к развитию заболеваний [9,11]. Важным проявлением стресс-реакции и адаптационной перестройки является совершенствование деятельности регуляторных механизмов, участвующих в поддержании оптимального уровня интенсивности обменных процессов на уровне целостного организма [12]. При этом, несомненно, существуют органоспецифические особенности в осуществлении мобилизации различных механизмов при стрессе. В частности, малоизученным остается вопрос об изменениях метаболических процессов в легочной ткани при развитии стресс-реакции. Механизмы и последствия стресс-реакции в организме зависят не только от метаболических возможностей тканей, но и от возраста индивидуума. В то же время, возрастной аспект исследования уровня биогенных аминов (серотонина и адреналина) в легочной ткани, незначительно представленный в литературе, должен дополнить известные к настоящему времени закономерности стресс-реакции на разных этапах онтогенеза и позволит существенно углубить представления о возрастных особенностях механизмов адаптации к экстремальным, стресс-индуцирующим воздействиям.

Целю данной работы было изучение уровня биогенных аминов (серотонина и адреналина) в легочной ткани, и для сравнения, в крови при тепловом стрессе на разных этапах постнатального онтогенеза.

Материалы и методы. Исследования проводились на белых крысах-самцах в четырех сериях опытов: 1 — неполовозрелые 6 недельного возраста; 2 — половозрелые 5-месячные крысы; 3 — половозрелые 12-месячные крысы; 4 — старые животные 30-месячного возраста. Животные были разделены на следующие группы: 1) интактные животные 2) животные, подвергавшиеся острому тепловому стрессу. Животные содержались в стандартных условиях вивария при естественном освещении и свободном доступе к пище и воде. Тепловой стресс вызывали прогреванием животных в термостате в течение 40 минут при 40˚С. Прогревание при такой температуре не приводит к обезвоживанию и гибели крыс, ректальная температура не изменяется или повышается на 0,5–1 градус. Прогревание животного свыше этой температурной отметки приводит к тепловому шоку, обезвоживанию и гибели [8]. По окончании опытов животных декапитировали под нембуталовым наркозом (в дозе 5 мг/100гр массы тела внутрибрюшинно). Количество адреналина в крови и гомогенате легочной ткани проводили по методу, основанном на колориметрическом определении интенсивности синего окрашивания, возникающего при взаимодействии адреналина с реактивом Фолина [13]. Количественное определение серотонина в легочной ткани и крови проводили по методике, основанной на получении азокрасителя при сочетании серотонина с белым стрептоцидом в щелочной среде [7]. Все данные обрабатывались статистически с вычислением средней арифметической, её ошибки, достоверности различий по критерию Стьюдента и проведением однофакторного дисперсионного анализа полученных данных.

Результаты исследования.

Анализ полученных в ходе эксперимента данных выявил выраженную реакцию на тепловое воздействие со стороны крови и дыхания: уровень адреналина в плазме крови повысился у животных всех возрастных групп, но значительно большее его увеличение после стресса наблюдалось у 12-месячных половозрелых животных (63 %) и старых крыс (75 %) по отношению к контролю. В ткани легкого на фоне острого теплового стресса наблюдалось повышение катехоламина у половозрелых и старых животных, а у неполовозрелых крысят уровень адреналина упал на 12 % по сравнению с контрольным значением (табл.1). Анализ крови на количественное содержание серотонина выявил его снижение на более поздних этапах онтогенеза. По отношению к интактным половозрелым 5-месячным животным исходный уровень амина у 12-месячных животных упал на 70 %, а у старых — на 67 % (табл.1). Под действием теплового стресса уровень серотонина в крови значительно понизился у половозрелых 5-месячных животных на 86 %, 12-месячных — на 34 % и старых — на 49 %. Биохимический анализ легких на количественное содержание серотонина выявил достоверное его снижение на фоне теплового стресса у 12-месячных (на 35 %) и старых животных (на 29 %) по сравнению с интактными животными, что может свидетельствовать об активном захвате и разрушении серотонина легочноймонаминоксидазой при экстремальном воздействии.

Уровень биологически активных веществ в плазме крови и ткани легкого при тепловом стрессе у животных разного постнатального возраста (M±m)

Примечание: P дано в сравнении с контролем. * — p<0.05–0.001 в сравнении с неполовозрелыми животными; ∆ — p<0.05–0.001 в сравнении с 5- месячными животными; ∘ — p<0.05–0.001 в сравнении с 12-месячными животными. К — контроль, С — тепловое воздействие.

Иная закономерность прослеживается у неполовозрелых 6-недельных крысят и половозрелых 5-месячных животных, у которых стрессорный уровень эндогенного амина значительно возрос (на 113 % и 37 %) соответственно. При сравнении значений этого показателя у интактных животных имела место закономерная тенденция к увеличению содержания серотонина в легочной ткани с возрастом животного: с 13,55±1,37 до 14,53±0,63, 16,09±0,23 и 18,98±2,07 мкг/г (табл.1)

С целью изучения статистического влияния возрастного фактора на исследуемые параметры нами проведен дисперсионный анализ полученных результатов (табл.2). В ходе дисперсионного анализа получены данные, свидетельствующие о наибольшей достоверной силе влияния возраста на изменения содержания адреналина в легочной ткани в условиях фоновой активности (58,2 %), стресса (9,7 %), в отличие от крови, где значения силы влияния изучаемого фактора было незначительным или отсутствовало.

Таблица 2

Результаты дисперсионного анализа в опытах по изучению влияния возраста на уровень биологически активных веществ в плазме крови и легких в условиях фоновой активности и острого теплового стресса

Примечание. р — достоверность силы влияния по Фишеру;

ηx2 — сила влияния.

Подводя итоги проведенного биохимического анализа на уровень биогенных аминов в легких и, для сравнения в плазме крови можно сделать вывод о возрастной зависимости изменений этих параметров в норме и при моделировании теплового стресса. Наши данные демонстрируют возрастную закономерную динамику содержания серотонина в легких. После теплового воздействия легкие животных разного возраста реагируют разнонаправленными изменениями содержания серотонина в ткани: стресс спровоцировал повышение его уровня у неполовозрелых и половозрелых 5-месячных крыс и снижение у старых и 12-месячных животных. Реакция легочной ткани на стресс в отношении адреналина имела меньшую выраженность наряду с незначительными возрастными различиями.

Возрастные различия имели место и в плазме крови, которые заключались в различном содержании серотонина у крыс разного возраста. Относительно адреналина максимальные значения в его уровне показаны нами только у взрослых 5-месячных крыс, как в норме, так и при тепловом воздействии.

Литература:

1.                Брындина И. Г. Сурфактант легких при остром и хроническом эмоциональном стрессе / И. Г. Брындина //Физиол. механизмы адаптации человека и животных: Тез.докл. II съезда физиологов Уральского региона. — Свердловск, 1990.-С. 114–115.
2.                Брындина И. Г. Сурфактант легких при длительной иммобилизации у крыс с разной устойчивостью к стрессу / И. Г. Брындина, Н. Н. Васильева // VI Сиб. физиол. съезд. Тез.докл. 2008. — Т. II. — С. 56.
3.                Дубилей П. В. Барьерная функция легких и обеспечение гомеостаза / П. В. Дубилей, З. В. Уразаев, Х. С. Халиков.- Казань, 1987. — C. 124–127.
4.                Изменение метаболических функций легких и содержание биологических активных веществ в крови больных респираторным дистресс-синдромом взрослых / В. А. Гологорский и др. // Анестезиология и реаниматология. 1992. — № 5–6. — С.31–33
5.                Мотавкин П. А. Клиническая и экспериментальная патофизиология легких /Б. И. Гельцер. — М.: Наука, 1998. — С. 79–85.
6.                Рубанова H. A. Роль биогенных аминов мозга в срочной адаптации к гипоксии //Дегидрогеназы в норме и патологии /P. C. Риман. — Горький, 1980. — С. 57–62.
7.                Солоимская Е. А. К методике определения интенсивности разрушения серотонина тканями /Е. А. Солоимская // Лаб. дело. 1969. — 45с.
8.                Суняйкина О. А. Иммунометаболические эффекты, вызываемые регуляторами энергетического обмена при температурном нарушении гомеостаза /О. А. Суняйкина //Диссертация, Курск, 2007. — 128с.
9.                Судаков, К. В. Лимбико-ретикулярные структуры мозга в механизмах устойчивости к эмоциональному стрессу / К. В. Судаков // 1 Росс.конгр. по патофизиологии. «Патофизиология органов и систем. Типовые патологические процессы»: тез.докл. — М.:РГМУ, 1996. — С.218.
10.            Сыромятникова Н. В. Значение нарушения негазообменных функций легких в развитии патологии / Н. В. Сыромятникова //Совр. проблемы клинич. и профилак. пульмонологии/ Сб. науч. трудов к 25-летию НИИ пульмонологии.- С-Пб. -1992. -С.36–43.
11.            Тигранян Р. А. Стресс и его значение для организма / Р. А. Тигранян. — М.: Наука, 1988. -86 с.
12.            Федоров Б. М. Стресс и система кровообращения / Б. М. Федоров. — М.: Медицина, 1991. — 319 с.
13.            Филиппович Ю. Б. Практикум по общей биохимии/ Т. А. Егорова, Г. А. Севастьянова. — М.: Просвещение, 1975. — С.123–130.
14.            Чумакова А. С. Сравнительное изучение стресс-индуцированых свободнорадикальных реакций в легочной ткани, печени и сердце у разновозрастных белых крыс /Ю. В. Нестеров, Е. В. Курьянова, А. В. Трясучев//Фундаментальные исследования. 2014, № 12–3, С.537–541.