Введение к работе
Актуальность темы. Исследование толерантности тканей мозга млекопитающих к холоду актуально для решения задач фундаментальной и практической медицины, а также для изучения механизмов зимней спячки. Известно, что ткани зимнеспящих животных обладают уникальной устойчивостью к повреждающим факторам различной природы {Шмидт, /961; Калабухов, 1985; Lyman, 1982 и др.). Во время гибернации, ткани мозга, участвуя в организации и регуляции процессов зимней спячки, сами могут охлаждаться до 0С и ниже без патологических последствий. В то же время, существуют большие методические трудности при изучении гибернации в условиях in vivo. В связи с этим, представляется важным изучение параметров гипотермической устойчивости тканей и клеток мозга зимнеспящих в условиях in vitro, поскольку при этом можно определить пределы их адаптивных возможностей. Результаты исследований в этом направлении могут иметь значение для фундаментальной науки, биотехнологии, а также для таких областей медицины, как трансплантология и гипотермическая хирургия. Исследования срезов мозга зимнеспящих могут позволить найти подходы к усовершенствованию методов инкубации in vitro препаратов мозга, что очень важно для решения целого ряда фундаментальных нейробиологических и биофизических задач.
Основной целью диссертационной работы является поиск функциональных характеристик срезов мозга (параметров электрогенеза), которые отражают способность тканей мозга гибернирующих и гомеотермных животных адаптироваться к действию глубокой гипотермии.
Задачи исследования.
1. Исследовать принципиальную возможность восстановления электрической активности в срезах мозга гибернирующих и гомеотермных животных в постпрепарационный период в условиях глубокой гипотермии.
-
Определить предельное значение температуры, которое критично для выживания срезов гиппокампа суслика в условиях гипотермии без предварительного "восстановления" после приготовления в теплой инкубационной среде (31С).
-
Изучить действие растворов ликвора мозга и суперфузатов, полученных при инкубации срезов гиппокампа сусликов, на функциональные характеристики срезов мозга гомеотермных животных и факультативных гибернаторов.
-
Исследовать динамику и низкотемпературные пороги электрогенеза в срезах гиппокампа гибернирующих и гомеотермных животных при градуальном циклическом изменении температуры.
-
Исследовать влияние ингибитора циклооксигеназной активности -индометацина, на динамику электрофизиологических характеристик срезов гиппокампа морских свинок при циклическом изменении температуры.
Научная новизна исследования.
-
Впервые показано, что срезы гиппокампа зимнеспящих животных, в отличие от препаратов гомеотермных животных (морская свинка), обладают способностью к восстановлению электрогенеза в условиях глубокой гипотермии (4-6С).
-
Выявлена критическая температура гипотермического воздействия (4С), ниже которой способность срезов гиппокампа зимнеспящих к восстановлению электрогенеза резко нарушается.
-
В срезах гиппокампа гибернирующих сусликов показано адаптивное изменение амплитуды пВПСП в условиях глубокой гипотермии.
-
Впервые показаны различия в низкотемпературных порогах электрогенеза в срезах гиппокампа облигатных гибернаторов и гомеотермных животных при циклическом изменении температуры среды инкубации.
-
Впервые показано, что суперфузат, полученный при инкубации срезов гиппокампа сусликов, и ликвор мозга этих животных способны
значительно повышать функциональную устойчивость срезов мозга гомеотермных животных и факультативных гибернаторов.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные результаты дополняют существующие данные о гипотермической устойчивости тканей мозга млекопитающих животных в условиях in vitro. Новые данные проведенного исследования позволяют расширить имеющиеся представления об адаптивных изменениях электрогенеза в такой важной для регуляции механизмов зимней спячки структуре, как гиппокамп. Изучение динамики нейрональной активности в срезах после инкубации их при 4-6С, без предварительного восстановления при 31 С, дало возможность получить новые данные о способности ткани мозга зимнеспящих восстанавливаться после травмы в условиях глубокой гипотермии, что может быть использовано в развитии теоретических представлений о механизмах устойчивости нервной ткани к неблагоприятным условиям.
Результаты наших исследований действия ликвора мозга и суперфузата от срезов гиппокампа сусликов на срезы мозга морских свинок и хомяков показали, что существует принципиальная возможность "перенесения" ряда важных свойств препаратов зимнеспящих животных (гипотермической и функциональной устойчивости) на препараты гомеотермных животных и факультативных гибернаторов. Полученные результаты имеют теоретическую и практическую значимость для медицины. Они могут найти применение в трансплантологии и при консервации органов и тканей.
Основные положения, выносимые на защиту.
Срезы мозга зимнеспящих, в отличие от препаратов гомеотермных животных (морская свинка), обладают способностью к восстановлению электрогенеза в условиях глубокой гипотермии (4-6С).
Существуют различия в значениях низкотемпературных порогов электрогенеза в срезах мозга гомеотермных и зимнеспящих животных при циклическом изменении температуры среды инкубации.
Суперфузат, полученный при инкубации срезов гиппокампа сусликов, а также ликвор мозга этих животных способны значительно повышать функциональную устойчивость срезов мозга факультативных гибернаторов - хомяков и гомеотермных животных - морских свинок.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на 1, Н и Ш-й конференциях молодых ученых (Пушино, 1996-98гг.), научной конференции Института биофизики клетки РАН (1997), Ш-й международной конференции стран СНГ по функциональной нейроморфологии (Санкт-Петербург, 1997), конференции IBRO (Newcastle, 1996), конференции ISN/ASN (Boston, 1997), на 8-м международном симпозиуме по нейротравме и нейрологическим заболеваниям (New Orleans, 1997).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи и 9
тезисов.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 121 странице и