Библиографическое описание:

Чумакова А. С., Рябыкина Н. В., Нестеров Ю. В. Влияние острого теплового стресса на изменение уровня биогенных аминов в легочной ткани и крови крыс на разных этапах онтогенеза // Молодой ученый. — 2015. — №23. — С. 304-308.



 

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.

Таблица1

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

Возраст, ткань, группы животных

Адреналин, мг/мл

Серотонин,

мкг/мл, мкг/г

Возраст животных

Неполовозрелые 6 недель

Плазма

К

0,026±0,003

P<0,05

2,883±0,410

P<0,001

С

0,037±0,002

37,564±1,950

Легкие

К

0,039±0,002

P<0,05

13,559±1,374

P<0,001

С

0,034±0,004

28,954±1,279

Половозрелые 5 месяцев

Плазма

К

0,034±0,003**∘∘∘

P<0,001

45,306±3,133***

P<0,001

С

0,040±0,001∘∘

6,173±0,284***

Легкие

К

0,038±0,001∘∘∘

P<0,01

14,528±0,632

P<0,01

С

0,046±0,002**∘∘∘

19,987±1,182***

Половозрелые

12 месяцев

Плазма

К

0,022±0,001*∆∆∆

P<0,001

13,648±0,216∆∆∆**

P<0,001

С

0,036±0,001∆∆

8,941±0,161∆∆∆***

Легкие

К

0,013±0,002***∆∆∆

P<0,001

16,097±0,234∆∆*

P<0,001

С

0,030±0,001∆∆∆

10,395±0,148∆∆∆***

Старые 30 месяцев

Плазма

К

0,020±0,002*∆∆∆

P<0,001

14,987±2,008∆∆∆***

P<0,05

С

0,035±0,002∆∆

7,704±0,740∆***

Легкие

К

0,032±0,001***∘∘∘

P<0,001

18,98±2,071∆*

P<0,05

С

0,047±0,003**∘∘∘

13,571±1,421∆∆∆***∘∘

 

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

Показатель

Группы

Плазма крови

Легкие

ηx2

P

ηx2

P

Адреналин, мг/мл

Контроль

6.67±0.002

P<0,001

58.27±0.001

P<0,001

Стресс

1.87±0.162

P>0,05

9.72±0.001

P<0,001

Серотонин, мкг/мл

Контроль

94.45±0.001

P<0,001

3.40±0.034

P<0,01

Стресс

202.49±0.001

P<0,001

52.86±0.001

P<0,001

 

Примечание. р — достоверность силы влияния по Фишеру;

ηx2 — сила влияния.

В то же время, иная закономерность прослеживалась в отношении серотонина, которая заключается в высоком влиянии возрастного фактора на его содержание в легких только стрессированных крыс (52,8 %); при этом в крови, в отличие от адреналина нами обнаружены максимальные значения ηx2.

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.
Основные термины (генерируются автоматически): в легочной ткани, содержания серотонина, теплового стресса, биогенных аминов, уровня биогенных аминов, серотонина и адреналина, серотонина в легочной ткани, серотонина у крыс разного, содержания серотонина в легких, содержания серотонина в ткани, содержании серотонина у крыс, в различном содержании серотонина, количественное содержание серотонина, стресс в отношении адреналина, разного возраста, адреналина максимальные значения, острого теплового стресса, моделировании теплового стресса, разных этапах онтогенеза, стресса уровень серотонина.

Ключевые слова

возраст, легкие, плазма крови, адреналин, серотонин, тепловой стресс

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос