Реферат: Нейрометаболічні особливості та інтегративна діяльність центральної нервової системи за умов експериментальної гіпертироксинемії у щурів

В п`ятій сер дослідів (n=25) визначався стан прооксидантної системи в корі головного мозку, гіпокампі і стовбуровому відділ мозку шляхом вивчення вмісту як первинних продуктів ПОЛ – дієнових кон'югатів (ДК), так і вторинних на основі визначення малонового діальдегіду (МДА) за методами (Стальная И.Д., 1979; Гаврилов В.Б. и др., 1983).

В шостій сер дослідів (n=25) досліджували стан антиоксидантної системи шляхом визначення активності каталази глутатіонпероксидази в вивчаємих структурах головного мозку (Королюк М.А., 1988; Мальцев Г.Ю. и др., 2002).

Дан експериментів оброблювали методами варіаційної статистики та за допомогою програмного забезпечення Microsoft Excel, Statistica 6,0. Вірогідність отриманих результатів оцінювали за допомогою критерію t-Ст'юдента для параметричних та непараметричних методів (Лакін Г.В., 1990).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Стан умовно-рефлекторної і поведінкової діяльності щурів за умов експериментально гіпертироксинемії. Метою першого напрямку наших досліджень було вивчення стану мнестичних (умовно-рефлекторних) функцій та орієнтовно-дослідницької діяльності у щурів за умов гіпертироксинемії (табл. 1).

Таблиця 1

Порівняльна характеристика умовної реакції пасивного уникнення у інтактних щурів та за умов експериментальної гіпертироксинемії

Група тварин	Кількість амнезованих, %	Латентний період заходу в темний відсік, с (M±m)
контроль (n = 35)	43	100,60 ± 9,60
гіпертироксинемія (n = 45)	78*	55,60 ± 9,60*

Примітка. * - вірогідність результату у порівнянні з відповідним контролем при рівн достовірності р<0,05.

Як свідчать факти, експериментальна гіпертироксинемія супроводжувалась порушенням нтегративної діяльності ЦНС, стан якої оцінювали на основі визначення поведінково-дослідницької діяльності тварин методом „відкритого поля”, та умовно-рефлекторної діяльності визначенням УРПУ. Тварини були з приблизно однаковою емоційною характеристикою, що визначалось перед дослідом на основі тесту відкрите поле”.

У тварин з гіпертироксинемією в порівнянні з інтактними тваринами горизонтальна рухливість збільшувалась на 26% (р<0,01) (рис. 1). Орієнтовно-дослідницька активність характеризувалась тенденцією до підвищення, що проявлялось в зростанн кількості обстежених "нірок" від 5,07±0,38 в групі інтактних тварин до 6,15±0,36 в експерименті. Показники емоційно-вегетативного реагування (реакція „грумінг” та кількість болюсів) змінювалась різноспрямовано. Тривалість грумінгу у щурів була на рівні контролю, а кількість болюсів дефекації була зменшена на 61% (р<0,05).

Щодо вивчення мнестичних реакцій за умов гіпертироксинемії – отримані результати дають підставу говорити про погіршення показників умовно-рефлекторної діяльності. Нами встановлено, що кількість амнезованих тварин в інтактній групі становила 43% (р<0,05) (табл. 1). Разом з тим у дослідних тварин з (експериментальною гіпертироксинемією) амнезовані тварини становили 78% (р<0,05). Латентний період реакц тестування навику УРПУ у дослідних тварин (перехід з світлого в темний відсік) зменшувався на 55,6% (р<0,05).

Таким чином, за матеріалами розділу було зроблено висновок, що в дослідженнях мнестичних (умовно-рефлекторних) реакцій і орієнтовно-дослідницької активності (рис. 1) за умов експериментальної гіпертироксинемії стану має місце порушення нтегративної діяльності ЦНС, що виявляється як з боку пізнавальних, так мнестичних (умовно-рефлекторних) показників. Амнестичний тип умовно-рефлекторної діяльності в експерименті проявляється феноменом ретроградної амнезії, для формування якої широко використовується УРПУ електричного струму. Ця реакція формується в одній пробі. УРПУ представля собою відносно просту оборонну реакцію уникнення аверсивного струму порогового значення. Вона дає можливість досліджувати основні закономірності формування, зберігання і репродукції умовних рефлексів. Феномен ретроградної амнезії да можливість, як видно із нашого дослідження, характеризувати зміни пам'яті, як проходять з виробленою навичкою.

Це дає підстави заключити, що тиреоїдні гормони, зокрема Т4, відіграють певну роль в умовно-рефлекторній діяльності. Як показано нами, це стосується як зберігання УРПУ, так і орієнтовно-дослідницької діяльності за умов експериментально гіпертироксинемії. Тому наступні наші дослідження були присвячені вивченню можливих механізмів порушення цих функцій.

Рис. 1. Показники орієнтовно-дослідницької діяльності щурів у "відкритому полі" за умов експериментальної гіпертироксинемії.

Примітки: *- вірогідність результату у порівнянні з контролем при рівні достовірності р<0,05; ** - вірогідність результату у порівнянні з контролем при рівні достовірності р<0,01.

Сегментарні рефлекторн реакції за умов експериментальної гіпертироксинемії та вплив на них тривало тетанізації. Результати вище означених дослідів можна проаналізувати за допомогою визначення впливу надмірної кількості тироксину на функціонування найпростішої рефлекторно моносинаптичної дуги спинного мозку.

Результати дослідження параметрів МРВ на поодиноке подразнення силою два пороги (2П) наведено в таблиц 2.

Таблиця 2

Параметри моносинаптичних рефлекторних відповідей у інтактних щурів та шурів за умов системної дії тироксину при стимуляції дорсальних корінців

Групи тварин	Параметри МРВ
	Амплітуда (мВ)	Поріг (мкА)	Латентний період (мс)
1. Інтактні тварини n=13	1,80±0,07	2,40±0,10	1,23±0,10
2. Тварини з гіпертироксинемією n=10	3,87±0,27 р<0,001	0,64±0,05 р<0,001	0,78±0,05 р<0,01

Встановлено, що за умов експериментальної гіпертироксинемії зростала збудливість моносинаптичних рефлекторних дуг. Амплітуда МРВ збільшувалась більше, ніж у 2 рази. При цьому поріг виникнення МРВ зменшувався майже в 4 рази, а латентний період зменшився в 1,5 рази.

Додатковим доказом збільшення збудливості мотонейронів в експерименті є дані щодо зростання амплітуди МРВ при збільшенні сили стимуляції від 1,2 до 2П. Ці дан систематизовано в таблиці 3.

Аналіз результатів, які наведено в таблиці 3, вказує, що зростання амплітуди МРВ відбувається значно скоріше у тварин на фоні гіпертироксинемії.

Таблиця 3

Зміни амплітуди МРВ у інтактних щурів та у щурів за умов системної дії тироксину при зростанн сили стимуляції дорсальних корінців від 1,2 до 2,0 П (% до амплітуди МРВ при подразненні стимулом в 2 П)

Групи тварин	1,2 П	1,4 П	1,6 П	1,8 П	2,0 П
1. Інтактні тварини n=13	53,3±6,9	72,4±7,2	95,2±2,0	100,00± 1,00	100,00± 1,00
2. Тварини з гіпертироксинемією n=10	87,70± 7,20 р<0,01	96,80± 2,10 р<0,01	100,10± 0,60 р<0,05	100,00± 1,50 p>0,05	100,00± 1,00 р>0,05

Подальший етап досліджень був пов`язаний з вивченням характеру змін ПТП за умов експериментальної гіпертироксинемії. Показано, що тривала тетанізація дорсального корінця при його подразненні пачкою з 5000 стимулів з частотою 300 Гц супроводжувалась підсиленням амплітуди МРВ упродовж майже 5 хв. У експериментальних тварин, навпаки, спостерігалась виражена депресія амплітуди МРВ (рис. 2).

В усіх випадках між групами інтактних тварин та тварин з гіпертироксинемією існує різниця з достовірністю р<0,001. Як видно з рис. 2, тривала тетанізації призводить до виразного підсилення амплітуди МРВ на протязі щонайменше 5 хв. (крива а). У випадку ж вивчення цього процесу у тварин з гіпертироксинемією, замість підсилення спостерігається виразна депресія амплітуди МРВ – на протязі 5 хв. вона навіть підсилюється (крива б).

Також додатково було з'ясовано, що в експерименті поріг і хронаксія еферентних волокон СН змінювались. У експериментальних тварин поріг винекнення потенціала дії в дистальній ділянці вентрального корінця (ВК) L5 підвищувався, а хронаксія була стотно зменшеною.

Рис. 2. Зміни амплітуди моносинаптичної рефлекторної відповіді вентрального корінця сегменту L5 спинного мозку білих щурів після нанесення подразнення пачкою в 5000 стимулів з частотою 300 Гц на дорсальний корінець цього ж сегменту.

Примітки: а нтактні тварини (n=13); б тварини з експериментальною гіпертироксинемією (n=10); за 100 % прийнята амплітуда МРВ на подразнення силою в 2 П до проведення тетанізації.

Вивчення метаболізму ліпідів в структурах головного мозку. Нами вивчено обмін фосфоліпідів, як являються головними компонентами біологічних мембран і мієліну. Стан мембран являється одним з найважливіших факторів підтримання гомеостазу та регуляц біохімічних та фізіологічних процесів у клітинах (Владимиров Ю.А. и др., 1972; Воскресенский О.Н., 1987; Богацкая Л.Н. и др., 1990; Бурлакова Е.Е., 1990). Фосфоліпідні фракції включають як насичені, так і ненасичені ЖК. Присутність вільних ЖК в тканинних системах, зокрема в головному мозку, інтенсивно вплива на перебіг в них метаболічних процесів.

Проведений нами газохроматографічний аналіз складу ЖК ліпідів мозку показав, що в філогенетично різних відділах головного мозку вміст вільних ЖК відрізнявся. В корі головного мозку інтактних щурів рівень насичених кислот (пентадеканової і пальмітинової) був більш високим. В стовбурі головного мозку звертало увагу підвищення рівня насиченої стеаринової кислоти (С18:0), а також ненасичених олеїново (С18:1) і арахідонової (С20:4) кислот. В гіпокампі мало місце зростання концентрації олеїнової кислоти (С18:1). Порівняльна характеристика рівня ЖК свідчить, що в стовбурі головного мозку інтактних щурів показники насичених (С14:0, С18:0), а також ненасичених (С18:1, С18:2 і С20:4) ЖК були вище, ніж в гіпокампі і корі головного мозку.

Нами встановлено, що за умов експериментальної гіпертироксинемії змінюється обмін ліпідів в структурах головного мозку. Звертало увагу зниження концентрації насичених ЖК в корі головного мозку, тоді як рівень ненасичених ЖК в спектрі С18:1 - С20:4, навпаки, зростав. Збільшувалась концентрація лінолевої (С18:2) кислоти в 2 рази по відношенню до контрольних тварин.

Основою ліпідного матриксу клітинних мембран являються поліненасичені ЖК, що входять до складу фосфоліпідів і зумовлюють структурні та функціональні властивості мембран. Одна з найважливіших ненасичених ЖК у складі фосфоліпідів клітинних мембран арахідонова, рівень якої в корі головного мозку зростав на 120%. Вона являється основним джерелом синтезу ейкозаноїдів та одним із головних субстратів ПОЛ.

Дещо несподіваним, з нашої точки зору, являється результат в гіпокампі, який викону важливу роль в процесах навчання і запам’ятовування. Так, якщо в корі головного мозку за даних умов рівень насичених ЖК (С14:0 – С18:0) знижувався, то в гіпокампі, навпаки, відмічено зростання концентрації ЖК в даному спектрі. При цьому рівень ненасичених кислот в гіпокампі змінювався різноспрямовано. Встановлено зниження рівню олеїнової (С18:1) та арахідонової (С20:4) кислот, та збільшення концентрації лінолевої (С18:2) на 162% (р<0,01) (табл. 4).

Таблиця 4

Динаміка вмісту вільних жирних кислот (мкмоль/г) в структурах головного мозку щурів за умов експериментальної гіпертироксинемії

Жирні кислоти	Кора головного мозку М±m, % змін	Гіпокамп М±m, % змін	Стовбур мозку М±m, % змін
Міристинова С14:0 Пентадеканова С15:0 Пальмітинова С16:0 Стеаринова С18:0 Олеїнова С18:1 Лінолева С18:2 Арахідонова С20:4	0,03±0,01 * -57 0,79 ±0,01 * -26 7,68±0,75 +7 7,22±0,62 * -42 14,65±0,53 +8 0,68±0,10 * +100 1,06±0,15 ** +120	0,02±0,001 ** +100 0,22±0,02 * +22 6,36±0,67 * +19 8,79±1,13 +15 16,69±1,90 -11 0,76±0,11 ** +162 1,38±0,18 ** -34	0,04±0,01 *** -89 0,05±0,004 *** -91 5,81±0,64 0 8,25±1,13* -56 30,96±0,83 -4 0,82±0,04* +64 1,95±0,21 ** -56

Примітки: наведено середнє значення та похибка середнього M±m; * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001 по відношенню до інтактних; n = 9.

Ці факти дають підстави стверджувати, що фосфоліпіди гіпокампу також являються об’єктом впливу ТГ. Це співпадає з більш ранніми дослідженнями (Gen P. et al., 1994) щодо підвищеного рівню ТГ, які стимулюють синтез насичених ЖК і інтенсифікують процеси ПОЛ в тканинах. На думку деяких дослідників (Бурлакова Е.Б. и др., 1980), особливість окиснення ЖК в тканинах заключається в тому, що в першу чергу метаболізуються ненасичені ЖК. Це вказує на зміни рівня ненасичених (С18:1, С20:4) ЖК в гіпокампі.

Аналізуючи обмін ліпідів в стовбурі головного мозку, нами встановлено, що на відміну від кори головного мозку і гіпокампу, більш виражені зміни в спектрі ЖК характерні для насичених кислот – міристинової, пентадеканової і стеаринової. Це проявилось в зниженні їх рівня в порівнянні з інтактними тваринами, тоді як характер змін в спектрі ненасичених ЖК С18:1 – С20:4 був аналогічний з такими в корі головного мозку і гіпокампі. Таким чином, зміни спектру ЖК в різних відділах головного мозку мають певну специфічність.

Будь-які зміни складу ЖК мембрани, у свою чергу, позначаються на функціях рецепторів, як беруть участь у передачі сигналів клітинами, на транспортні білки та ферменти, які розташовуються в ліпідному бішарі мембран, що підтверджено в дослідах на культурах неонатальних кардіоміоцитів.

Слід звернути увагу на ті обставини, що ТГ і катехоламіни являються похідними однієї і тієї ж амінокислоти – тирозину. Все сказане свідчить на користь передбачення про наявність загальних закономірностей в дії катехоламінів і ТГ (Воробьева Т.М., 1972; 1983; Кубарко А.И. и др., 1998).

За рівнем витрачання або накопичення поліненасичених ЖК можна оцінювати ступінь вільнорадикального окиснення ліпідів мозку, що дає можливість характеризувати стан прооксидантної та антиоксидантної систем головного мозку за умов експериментальної гіпертироксинемії.

Страницы: 1, 2, 3