Введение к работе
Актуальность темы.
Влияние белковой сенсибилизации на функциональное состояние скелетных мышц (СМ) до настоящего времени плохо изучено. Однако, эта ткань не может оставаться нечувствительной к гуморальным факторам, появляющимся в организме при формировании аллергической реакции [Крыжановский Г.Н., 1990, 2002; Акмаев И.Г., 1996, 2003]. Кроме того, остаются до конца не раскрытыми особенности патогенеза целого ряда заболеваний скелетных мышц, связанных с нарушениями или расстройствами гуморальной регуляции [Гехт Б.М., 1990]. В этом свете не вызывает сомнений актуальность исследований механизмов изменения функциональных свойств дыхательных мышц при бронхиальной астме, заболевании, имеющем в своей основе аллергическую природу. Диафрагма как основная дыхательная мышца вынуждена изменять свою функцию при обструкции воздухоносных путей, что вызвано необходимостью преодоления ей возросших нагрузок в условиях ухудшающейся бронхиальной проводимости, что должно определяться изменениями в системе нейрогуморальной регуляции, возникающими в организме в ходе развития аллергической реакции.
Впервые состояние скелетных мышц при аллергии и системной анафилаксии начало изучаться представителями Казанской школы патофизиологов: А.Д. Адо, A.M. Хомяковым, А.И. Малининым, И.М. Рахматуллиным и др. В последующем А.Ю. Теплов (1994), A.M. Девятаев (1996), В.В. Валиуллин (1996) в исследовании нервно-мышечной системы и самих мышц показали неоднородность изменений их морфо-функционального статуса в условиях формирования аллергической реакции организма. Исследования A.M. Хомякова (1950) и ряда других авторов [Гехт Б.М. и др., 1985; Alonso-de-Florida F. et al., 1965; 1989] указывают на холиноопосредованное возбуждение мембраны мышечного волокна как на один из механизмов, который в первую очередь оказывается подверженным изменениям в ходе развития аллергической реакции.
Перспективы изучения патогенеза вышеупомянутых явлений во многом связаны с разработкой адекватных экспериментальных моделей, позволяющих оценивать функциональное состояние мышцы в условиях аллергии.
Применение в исследовательской практике метода стимуляционной изометрической механомиографии [Хилл А., 1972; Болдырев А.А., 1977; Богданов Э.И. и др., 1989, 1991] позволило получить ряд принципиально новых данных в патофизиологии мышечных и нервно-мышечных заболеваний о роли внешней регуляции в функционировании скелетных мышц. Однако, для определения степени участия холинергических механизмов возбуждения и сокращения при изменении мышечной функции в условиях аллергии возникает необходимость изучать сокращение скелетной мышцы, вызванное гуморальным агонистом - холиномиметиком [Alonso-de-Florida F. et al., 1965]. Этот способ оценки имеет определенные преимущества перед традиционными, так как, не нарушая основных принципов работы поперечно-полосатой мышцы, вызывает ее сокращение, возбуждая холинорецепторы поверхностной мембраны волокна.
В целях конкретизации роли холинергических механизмов возбуждения в изменениях функции скелетных мышц при аллергической перестройке организма нами изучалось состояние постсинаптической мембраны мышечного волокна в области концевой пластинки. Чувствительность холинорецепторов к агонисту определяли по уровню неквантовой секреции ацетилхолина (Ах).
В мировой исследовательской практике [Jan T.R. et al., 2003; Kim J.Y. et al., 2008] и в работах отечественных ученых [Гущин И.С. и др., 1983; Шевелев СВ. и др., 2008] широко применяется экспериментальная модель аллергии на мышах, в которой животные сенсибилизируются к яичному альбумину.
Как известно, аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), влияя на квантовую [Giniatullin R.A. et al., 1998] и неквантовую [Galkin A.V. et al., 2001] секрецию Ax, на постсинаптические АТФ-чувствительные катионные каналы [Pelaia G. et al., 2002] и системы внутриклеточных посредников обладает способностью изменять функциональные свойства СМ. Показано так же, что АТФ участвует в становлении и развитии аллергической реакции [Ferrari D. et al., 2006] и определяет при белковой сенсибилизации состояние функции сократительных структур [ Tsai T.L. et al., 2009].
Исходя из выше изложенного предпринято настоящее исследование, в котором определены следующие цели и задачи.
Цель исследования
Изучить механизмы изменения функциональных свойств диафрагмы мыши при сенсибилизации организма к чужеродному белку. Задачи исследования
Изучить влияние белковой сенсибилизации на сократительные свойства препаратов диафрагмальной мышцы мыши.
Изучить влияние белковой сенсибилизации на неквантовую секрецию ацетилхолина препаратов диафрагмальной мышцы мыши.
Изучить влияние экзогенной АТФ на сократительные свойства препаратов диафрагмальной мышцы мыши.
Изучить влияние экзогенной АТФ на неквантовую секрецию ацетилхолина препаратов диафрагмальной мышцы мыши.
5. Изучить влияние экзогенной АТФ на сократительные свойства полоски
диафрагмальной мышцы мыши сенсибилизированной к белку.
6. Изучить влияние экзогенной АТФ на неквантовую секрецию
ацетилхолина полоски диафрагмальной мышцы мыши сенсибилизированной к
белку.
Научная новизна
1. Впервые комплексно изучены и проанализированы данные об изменениях сократительных свойств in vitro, вызванного агонистом карбахолином у полоски диафрагмальной мышцы мыши в норме и в условиях белковой сенсибилизации.
2. Впервые показано влияние АТФ на силовые и скоростные характеристики сокращения, вызванного карбахолином и неквантовую секрецию ацетилхолина изолированной полоски диафрагмы мыши в условиях белковой сенсибилизации.
Теоретическая и практическая значимость исследования
Результаты исследования имеют важное значение для понимания механизмов развития резистентности к внешним нагрузкам при обструктивных формах нарушения внешнего дыхания, а так же позволяют рекомендовать используемый метод как модель оценки действия лекарственных препаратов на функциональное состояние дыхательных мышц.
Полученные результаты представляют интерес для специалистов по спортивной медицине, а также могут быть использованы в последующих исследованиях механизмов возбуждения и сокращения дыхательных мышц в лабораториях патофизиологии.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Белковая сенсибилизация приводит к изменению функциональных
свойств диафрагмальной мышцы мыши, изменяя характеристики ее сокращения
на карбахолин и состояние постсинаптической мембраны.
2. Изменения сократительных свойств диафрагмальной мышцы мыши in
vitro при белковой сенсибилизации является следствием изменения
холинергических механизмов ее возбуждения.
Внедрение результатов работы
Данные об изменениях функциональных характеристик скелетных мышц при сенсибилизации организма к белку используются в учебном процессе на кафедре патологической физиологии ГОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет Росздрава».
Апробация работы
Основные результаты исследования и положения диссертации доложены и обсуждены на: Всероссийской студенческой научной конференции (Казань 2004, 2005, 2006, 2007 г.г.); Межгородской конференции молодых ученых «Актуальные проблемы патофизиологии» (Санкт-Петербург 2004, 2005, 2006, 2007, 2009 г.г.); Международном молодежном медицинском конгрессе «Санкт-Петербургские научные чтения» (Санкт-Петербург 2004, 2005 г.); Пироговской студенческой научной медицинской конференции (Москва 2005, 2009 г.г.); Международной студенческой научной конференции «Молодь - медицині майбутнього» (Одесса 2005 г.); 2 Научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Медицина третьего тысячелетия глазами молодых» (Йошкар-Ола 2005 г.); 14 Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Молодые ученые в медицине» (Казань 2009 г.); Научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины» (Санкт-Петербург 2009 г.); 10 Международном Конгрессе «Современные проблемы аллергологии,
иммунологии и иммунофармакологии» (Казань 2009 г.); International Symposium «Biological Motility: from Fundamental Achievements to Nanotechnologies (Pushchino, 2010); VI Российской конференции по нейроиммунопатологии (Москва, 2010 г.), совместном заседании кафедр патофизиологии, клинической иммунологии и аллергологии, гистологии, цитологии и эмбриологии, неврологии и реабилитации, гигиены и медицины труда с курсом медицинской экологии, Центральной научно-исследовательской лаборатории ГОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет Росздрава», кафедры физиологии человека и животных ПФУ «Казанский государственный университет» (Казань, 17.04.2010 г., протокол №1), межкафедральном заседании кафедр патологической анатомии НижГМА, патологической физиологии НижГМА, нормальной анатомии НижГМА, гистологии НижГМА, биологии НижГМА, лабораторной диагностики ИПО при НижГМА, анестезиологии и реаниматологии ВМИ ФПС РФ и проблемной комиссии «Регенерация, адаптация, функциональная морфология, гомеостаз» (Нижний Новгород, 10 июня 2010 г., протокол).
Личное участие автора выразилось в проведении 210 экспериментов с забором мышечной ткани у опытных и контрольных групп животных, изучение функциональных свойств диафрагмальной мышцы, анализ и статистическая обработка полученных результатов.
Публикации по теме диссертации
По материалам диссертации опубликовано 22 научные работы, из них две - в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией РФ.
Структура и объем диссертации.
Работа изложена на 123 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав (обзор литературы, объект и методы исследования, результаты собственных исследований, обсуждение полученных результатов), выводов, практических рекомендаций, списка литературы, содержащий 220 работ, из них 63 источника на русском языке и 157 - на иностранных языках. Диссертация иллюстрирована 18 рисунками и 9 таблицами.
