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

Стан прооксидантної та антиоксидантної системи в структурах головного мозку щурів за умов експериментальної гіпертироксинемії. На сьогодні особливе значення надається вивченню процесів ПОЛ за наявності нервово-психічних розладів, як мають місце при дисфункції щитоподібної залози. Відомо, що для головного мозку характерний високий рівень ліпідів. Загальна кількість сухої речовини мозку більше, ніж на 50% складається з ліпідів. Головний мозок активно забезпечується киснем і має широкий спектр ферментів, що генерують його активні форми. Таким чином, головний мозок являється тим органом, в якому в значному ступен виконуються умови, необхідні для інтенсивного перебігу процесів ПОЛ. На це дійсно вказують дослідження (Таранова Н.П. и др., 1984; Тараканова Н.П. и др., 1994), якими встановлено, що вміст МДА в тканинах мозку був значно вищим, ніж в периферичній нервовій системі та інших органах і тканинах (таблиця 5).

Отримані нами результати корелюють з більш ранніми фактами (Silva J.E. et al., 1978) відносно того, що в ЦНС виявлена значна каталітична активність ферментів антирадикального захисту каталази та глутатіонпероксидази. Встановлено також, що антиокисна активність ліпідів в різних відділах головного мозку людини значно вище, ніж в інших органах (Бурлакова Е.Б. и др., 1985) (таблиці 6 та 7).

Таблиця 5

Структури мозку	Інтактні тварини (n=10)		Гіпертироксинемія (n=15)
	ДК (довж. хвилі) Л 232	МДА (нмоль/мг білка)	ДК (довж. хвилі) Л 232	МДА (нмоль/мг білка)
Кора головного мозку Гіпокамп Стовбур мозку	0,12±0,02 0,095±0,005 0,15±0,02	0,52±0,05 0,63±0,08 0,59±0,03	0,11±0,008*** -8% 0,13±0,003*** +37% 0,14±0,01*** -7%	0,75±0,07*** +44% 1,07±0,1*** +70% 0,82±0,06*** +39%

Порівняльна характеристика вмісту дієнових кон’югатів та малонового діальдегіду в структурах головного мозку при гіпертироксинемії

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

Таблиця 6

Порівняльна характеристика активності каталази в утвореннях головного мозку за умов гіпертироксинемії

Структура мозку	Активність каталази (мкат/мг білка)
	Інтактні тварини (n=10)	Гіпертироксинемія (n=10)
Кора головного мозку М±m % змін Гіпокамп М±m % змін Стовбур мозку М±m % змін	34,80±3,30 36,80±3,20 37,10±4,80	85,30±5,70 ***+145% 74,30±6,10 ***+102% 76,60±2,90 ***+106%

Примітки: наведено середнє значення та похибка середнього M±m; *** - вірогідність результату у порівнянні з відповідним контролем при рівн достовірності р<0,001.

Таким чином, слід підкреслити, що експериментальна гіпертироксинемія у щурів характеризувалась активацією вільнорадикального окиснення в структурах головного мозку. Це проявилось зростанням вмісту як первинних продуктів – ДК в гіпокампі, так і, особливо, вторинних продуктів ПОЛ в усіх утвореннях головного мозку.

Таблиця 7

Порівняльна характеристика глутатіонпероксидази в структурах головного мозку щурів з експериментальною гіпертироксинемією

Структура мозку	Активність глутатіонпероксидази (мкмоль/мг білка)
	Інтактні тварини (п = 10)	Гіпертироксинемія (п = 15)
Кора головного мозку Гіпокамп Стовбур мозку	4,10±0,30 6,30±0,55 5,60±0,50	8,30±0,50 *** +102% 3,70±0,50 *** -41% 7,91±0,56 *** +41%

Примітки: наведено середнє значення та похибка середнього M±m; *** - вірогідність результату у порівнянні з відповідним контролем при рівні достовірності р<0,001.

Відомо, що вільнорадикальні реакції відіграють важливу роль у пластичних перебудовах клітин, необхідних для пристосування до змін внутрішнього та зовнішнього середовища, завдяки тому, що активні форми кисню виконують функцію вторинних месенджерів, здатних викликати експресію генів, модуляцію активност протеїнкіназ і впливати на функціональну активність клітин, що, в свою чергу, може приводити до порушення інтегративної діяльності нервової системи.

Висновки

1. Експериментальна гіпертироксинемія суттєво впливає на інтегративну діяльність ЦНС. Підвищений рівень Т4 в сироватці крові викликав порушення орієнтовно-дослідницької поведінки та умовно-рефлекторних реакцій як з боку пізнавальних, так і мнестичних показників. Також спостерігалось зниження емоційно-вегетативних реакцій.

2. За умов експериментальної гіпертироксинемії при подразненні силою в два пороги суттєво зростає збудливість моносинаптичних рефлекторних дуг, що виявлялось в зменшенн порогу виникнення рефлекторної відповіді майже в 4 рази, латентного періоду в 1,5 рази і збільшенні амплітуди МРВ більше, ніж в 2 рази. Тривала тетанізація дорсального корінця сегменту L5 спинного мозку за умов гіпертироксинемії характеризувалась депресією амплітуди моносинаптичної відповіді вентрального корінця цього ж сегменту. Виявлена значна депресія амплітуди МРВ вентрального корінця сегменту L5 спинного мозку. Одержані дані щодо групи тварин з гіпертироксинемією, відносно контролю, вказують на зниження стабільності та ефективності синаптичної передачі. Прогресивне зниження амплітуди може бути результатом "виснаження" нервових клітин через розлад метаболізму, викликаний надмірною стимуляцією ТГ.

3. Стан прооксидантної системи за умов експериментальної гіпертироксинемії в різних утвореннях головного мозку характеризувався підвищенням рівня дієнових кон’югатів в гіпокампі на 37% (р<0,001) та наростанням концентрац малонового діальдегіду, вміст якого зростав в напрямку стовбур мозку < кора головного мозку < гіпокамп.

4. За умов експериментальної гіпертироксинемії вміст жирних кислот змінювався неоднаково. В корі головного мозку рівень насичених кислот переважно знижувався, а ненасичених зростав, зокрема арахідонової (С20:4), концентрація яко збільшувалась на 120% (р<0,01). В гіпокампі відмічено збільшення концентрації в спектрі насичених жирних кислот. Концентрація ненасичених змінювалась різноспрямовано; рівень лінолевої кислоти (С18:2) зростав на 162% (р<0,01), а арахідонової (С20:4) знижувався на 34% (р<0,05). В стовбурі мозку більш виражені зміни встановлені відносно насичених кислот - міристинової (С14:0), пентадеканово стеаринової, концентрація яких знижувалась.

5. Активність каталази за умов гіпертироксинемії в структурах головного мозку зростала. Більш високою вона була в корі головного мозку (+145%, р<0,001), в гіпокамп стовбурі мозку вона збільшувалась, відповідно на 102% і 106% (р<0,001). Зміни активності глутатіонпероксидази характеризувались різноспрямованістю. Найбільш високою вона відмічена в корі головного мозку (+102%, р<0,001), в стовбурі мозку вона зростала на 41% (р<0,001), а в гіпокампі мало місце зниження на 41% (р<0,001). Це підтверджує наявність змін активност антиоксидантної системи в вивчаємих структурах головного мозку.

Список праць, опублікованих за темою дисертації

1.         Гузь Л.В. Сравнительная характеристика процессов перекисного окисления липидов в различных отделах головного мозга крыс при гиперфункции щитовидной железы // Таврический медико-биологический вестник. – 2004. – Т. 7, № 1. – С. 140 – 142.

2.      Макій Є.А., Родинський О.Г., Гузь Л.В. Характер моносинаптичних рефлекторних реакцій спинного мозку білих щурів за умов системної дії тироксину та 4-амінопіридину // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. – Львів, 2004. – № 2 (26). – С. 16 – 20. (Здобувач провела експериментальну частину роботи, пов'язану із дослідженням МРВ; вивчались параметри МРВ – амплітуда, латентний період, поріг виникнення, зміни його амплітуди при зростаючій силі подразнень, ПТП).

3.         Демченко О.М., Гузь Л.В. Порівняльна характеристика жирнокислотного складу ліпідів головного мозку щурів у процесі онтогенезу // Вісник Луганського національного педагогічного університету ім. Т. Шевченка. – 2005. – № 6 (86). – С. 48 – 50. (Здобувач провела експериментальну частину роботи, пов'язану із визначенням вмісту вільних жирних кислот в структурах головного мозку).

4.      Гузь Л.В., Неруш П.О., Демченко О.М. Інтегративна діяльність центральної нервово системи за умов дисфункції щитоподібної залози // Вісник проблем біолог медицини. – 2004. – Вип. 3. –– С. 9 – 17. (Здобувач провела експериментальну частину роботи, пов'язану із вивченням орієнтовно-дослідницької діяльност УРПУ за умов експериментальної гіпертироксинемії; провела аналіз отриманих даних; підготувала статтю до друку).

5.      Гузь Л.В., Родинський О.Г., Гузь В.А. Характеристика збудливості еферентної ланки спинномозкових дуг за умов експериментального гіпертиреозу // Вісник морфології. – 2008. – Т. 14 (1). – С. 171 – 174.

6.      Гузь Л.В., Родинський О.Г. Центральні та периферичні механізми вегетативної нервово системи // Збірка та доповіді міжнародної конференції, присвяченої пам¢яті ак. О.Г. Баклаваджяна. “Архив клинической и экспериментальной медицины”. Донецьк, 3 – 6 червня 2003 р. – Донецк, 2003. – Т. 12, № 1. – С. 33 – 34. (Здобувач провела експериментальну частину роботи, пов'язану із визначенням функціонального стану серцевої системи, провела статистичний аналіз, підготувала тези до друку).

7.      Неруш П.О., Демченко О.М., Гузь Л.В., Романенко Л.А. Метаболизм фосфолипидов в мозгу и мнестические функции при тиреопатических состояниях: возрастной аспект // Тезисы докладов: “Нейронауки: теоретичні та кліничні аспекти”. Донецьк, 7-10 червня 2005 р. – С. 82 – 83. (Здобувач провела експериментальну частину роботи, пов'язану із вивченням орієнтовно-дослідницької діяльност УРПУ; провела статистичний аналіз даних).

8.      Неруш П.О., Демченко О.М., Гузь Л.В., Романенко Л.А. Особливості формування адаптивних реакцій організму за умов дисфункції щитоподібної залози // Тези доповідей II Міжнародної науково конференції “Гомеостаз: фізіологія, патологія, фармакологія і клініка”. Одеса, 28 – 29 вересня 2005 р. – Одеса, 2005. – С. 232 – 235. (Здобувач провела експериментальну частину роботи, пов'язану із вивченням орієнтовно-дослідницької діяльності і УРПУ; провела статистичний аналіз даних).

9.      Неруш П.О., Демченко О.М., Гузь Л.В. Стан вищої нервової діяльності та обмін ліпідів у головному мозку щурів за умов гіперфункції щитоподібної залози // Тези доповідей Всеукраїнської науково-практичної конференції “Проблеми віково фізіології”. Луцьк, 29 – 30 вересня 2005 р. – Луцьк, 2005. – С. 86 – 87. (Здобувач провела експериментальну частину роботи, пов'язану із вивченням орієнтовно-дослідницької діяльності і УРПУ; провела статистичний аналіз даних).

10.    Неруш П.О., Демченко О.М., Гузь Л.В., Романенко Л.А. Адаптивні механізми центрально нервової системи за умов дисфункції щитоподібної залози // Тези доповідей XVII з¢їзда Українського Фізіологічного товариства з міжнародною участю (пам¢яті ак. О.О. Богомольця). Чернівці, 18 – 20 травня 2006 р. – Чернівці, 2006. – С. 50. (Здобувач відтворила модель гіпертиреоїдного стану; провела експериментальну частину роботи, пов'язану із вивченням орієнтовно-дослідницької діяльності і УРПУ; провела статистичний аналіз даних).

11.    Неруш П.О., Демченко О.М., Гузь Л.В. Нейрохімічна організація властивостей вищо нервової діяльності у щурів за умов дисфункції щитоподібної залози в процесс старіння (онтогенезу) // Тези доповідей Всеукраїнського Наукового симпозіуму до 100-річчя з дня народження В.О. Трошихіна, Черкаси, 13-15 листопада 2006р. - Черкаси, 2006. – С.76 – 77. (Здобувач провела експериментальну частину роботи, пов'язану із моделюванням гіпертиреоїдного стану та вивчення поведінкових реакцій та когнітивних розладів у щурів; провела аналіз статистичних даних).

12.    Родинський О.Г., Гузь Л.В., Гузь В.А. Механизмы действия блокатора потенциал-управляемых калиевых каналов 4-аминопиридина на вызванные стимуляцией хронически денервированного седалищного нерва моносинаптические разряды, отводимые от вентрального корешка спинного мозга белых крыс // Тезисы докладов III съезда фармакологов России «Фармакология – практическому здравоохранению». Санкт-Петербург, 23 – 27 сентября 2007 г. – Санкт-Петербург, 2007. – Т. 2. – С. 1919. (Здобувач провела експериментальну частину роботи, пов'язану із вивченням основних характеристик збудливості сегментарних моносинаптичних рефлекторних систем у білих щурів; провела огляд літератури).

АНОТАЦІЯ

Гузь Л.В. Нейрометаболічні особливості та нтегративна діяльність центральної нервової системи за умов експериментально гіпертироксинемії у щурів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 фізіологія людини і тварин. – Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків, 2008.

Тиреоїдний дисбаланс характеризувався розвитком поведінкового дефіциту і порушенням мнестичних функцій. Даний ефект супроводжувався накопиченням продуктів перекисного окислення ліпідів (ПОЛ) в різних структурах головного мозку у білих щурів. Зроблено висновок, що гіпертироксинемія супроводжується активацією ПОЛ, що проявляється в накопиченні первинних і вторинних продуктів ПОЛ. Порушення нтегративної діяльності центральної нервової системи супроводжувалось зміною спектра жирних кислот (кора великих півкуль, гіпокамп, стовбур мозку) зниженням захисних властивостей глутатіонпероксидази (гіпокамп). Вивчали дію підвищеної концентрації тироксину на характер моносинаптичних рефлекторних реакцій спинного мозку білих щурів.

Ключові слова: гіпертироксинемія, нтегративна діяльність центральної нервової системи, перекисне окислення ліпідів, антиоксидантна система, кора великих півкуль, гіпокамп, стовбур мозку, спинний мозок, моносинаптична рефлекторна реакція.

АННОТАЦИЯ

Гузь Л.В. Нейрометаболические особенности и интегративная деятельность центральной нервной системы в условиях экспериментальной гипертироксинемии у крыс. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 физиология человека и животных. – Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина, Харьков, 2008.

В опытах на белых крысах линии Вистар путем введения с пищей L-тироксина (10 мкг/сутки) в течение двух недель с ежедневным увеличением на 10 мкг от предыдущей дозы формировали состояние гипертироксинемии с определением в конце эксперимента в сыворотке крови концентрации тироксина иммуноферментным методом.

Показано, что гипертироксинемия сопровождалась нарушением ориентировочно-исследовательской деятельности в тесте «открытое поле», а также условно-рефлекторной реакции пассивного избегания. Анализ механизмов расстройств интегративной деятельности показал, что состояние гипертироксинемии характеризовалось повышением возбудимости моносинаптических рефлекторных дуг. Это проявилось увеличением амплитуды моносинаптического рефлекторного ответа (МРО), уменьшением латентного периода и порога возникновения рефлекторной реакции, что является свидетельством пластичности синапсов.

Показано, что длительная тетанизация дорсального корешка, при его раздражении пачкой из 5000 стимулов и частотой 300 Гц, сопровождалась усилением амплитуды МРО в течение почти 5 мин. При гипертироксинемии, наоборот, отмечалась выраженная депрессия амплитуды МРО. Возникновение депрессии МРО можно объяснить длительной деполяризацией постсинаптической мембраны мотонейронов в случае гипертироксинемии, что в свою очередь существенно уменьшает возбудимость в моносинаптической рефлекторной дуге. Изучение порога и хронаксии эфферентных волокон седалищного нерва показало, что у интактных животных среднее значение порога возникновения потенциала действия в дистальном участке вентрального корешка L5 составляло 17,5±1,3 мкА. При гипертироксинемии порог существенно повышался, и в среднем колебался в пределах 161,0±5,7% (р<0,005). В этих условиях хронаксия эфферентных волокон седалищного нерва была существенно снижена.

Анализ содержания свободных жирных кислот показал, что их количество в филогенетически различных отделах головного мозга различалось. В коре головного мозга интактных крыс уровень насыщенных кислот (пентадекановой и пальмитиновой) был более высоким. В стволе мозга отмечено повышение содержания стеариновой кислоты (С18:0), а также ненасыщенных олеиновой (С18:1) и арахидоновой (С20:4). В стволе головного мозга интактных крыс показатели насыщенных (С14:0, С18:0), а также ненасыщенных (С18:1, С18:2, С20:4) кислот были выше по сравнению с гиппокампом и корой мозга. Повышение уровня Т4 сказывалось и на содержании жирных кислот. Гипертироксинемия сопровождалась снижением концентрации насыщенных жирных кислот в коре головного мозга, содержание ненасыщенных кислот в спектре С18:1 – С20:4 увеличивалось.

Нарушение интегративной деятельности ЦНС сопровождалось изменениями прооксидантной и антиоксидантной систем структур мозга. Отмечено, что гипертироксинемия вызывала накопление как первичных (диеновые конъюгаты), так и вторичных (малоновый диальдегид) продуктов ПОЛ. При снижении защитных свойств глутатионпероксидазы это вызывало дезинтеграцию мембранных систем, ответственных за энергообеспечение, транспорт и управление.

Таким образом, в диссертации приведено теоретическое обоснование и экспериментальное исследование механизмов интегративной деятельности ЦНС в условиях модельной гипертироксинемии.

Ключевые слова: гипертироксинемия, интегративная деятельность центральной нервной системы, перекисное окисление липидов, антиоксидантная система, кора больших полушарий, гиппокамп, ствол мозга, спинной мозг, моносинаптическая рефлекторная реакция.

SUMMARY

Guz L.V. The neurometabolic features and integrative activity ofcentral nervous system in conditions of experimental hyperthyroxinemia in rats. – Manuscript.

The dissertation on competition of the scientific degree of candidate of biological sciences behind the speciality 03.00.13 – Human and animals physiology. –V.N. Karazin Кharkiv National University, Kharkiv, 2008.

Present-day ideas about a role of thyroid hormones in integrative activity of the central nervous system, genomic and extragenomic effects, and influence on activity of receptor system and neurotransmitter mechanisms of brain are mentioned. The interaction of nervous and humoral factors in their influence on behavioral activity and processes are discussed.

Thyroid disbalance was characterized by development of behavioral dificite and distress of near expressed mnestic function. The effect was accompanied by accumulation of the products of lipid peroxidation (LPO). The conclusion was made, that activity the lipid peroxidation accompanies HT and expresses in the accumulation of the primary and secondary products of lipid peroxidation. Integrate activity of CNS distress was accompanied by the reduction of protective mechanisms of glutathione peroxidase in hippocampus structures. Hyperthyroxinemia was characterized by changes of a spectrum of fatty acids in structures of a brain (cerebral cortex, hippocampus and brain stem) which affected integrative of CNS.

Key words: hyperthyroxinemia, integrative activity of the central nervous system (CNS), products of lipid peroxidation (LP), antioxidant system (AOS), cerebral cortex, hippocampus, brain stem, spinal cord (SC), monosynaptic reflex reactions.