Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы 11
1.1. Вегетативная регуляция сердечного ритма 11
1.2. Современное представление о происхождении сверхмедленных физиологических процессов головного мозга 20
1.3. Влияние полихлорированных бифенилов на организм человека и животных 33
Глава II. Материал и методы исследования 42
2.1. Материал исследования 42
2.2. Методы исследования 46
Глава III. Собственные данные 51
3.1. Характеристика действия различных доз ПХБ на общее состояние крыс в подостром и восстановительном периодах 51
3.2. Общая характеристика электрокардиограмм крыс, получавших различные дозы ПХБ в подострый и восстановительный периоды 58
3.3. Результаты исследования показателей вариабельности сердечного ритма у экспериментальных животных, получавших различные дозы ПХБ в подострый и восстановительный периоды 70
3.4. Исследование омега-потенциала у экспериментальных животных, получавших различные дозы ПХБ в подострый и восстановительный периоды 80
3.5. Исследование взаимосвязи омега-потенциала и показателей вариабельности сердечного ритма у экспериментальных животных, получавших различные дозы ПХБ 87
Глава IV. Обсуждение полученных результатов 89
Выводы 107
Список литературы 108
Приложение
- Вегетативная регуляция сердечного ритма
- Современное представление о происхождении сверхмедленных физиологических процессов головного мозга
- Характеристика действия различных доз ПХБ на общее состояние крыс в подостром и восстановительном периодах
- Общая характеристика электрокардиограмм крыс, получавших различные дозы ПХБ в подострый и восстановительный периоды
Введение к работе
Актуальность проблемы. В последнее время уделяется повышенное внимание проблеме экологического воздействия ксенобиотиков на организм человека и животных. Большинство ксенобиотиков физиологически активны, так как могут взаимодействовать с биомишенями - с белками, липидами и т.д., входящими в состав клеток, и тем самым менять функции самих клеток, органов, систем и даже организма в целом (Майстренко В.Н., 1998; Charlier C.et al., 2004; Schecter A. et al., 2005).
В 2001 году в Стокгольме была подписана Глобальная конвенция о стойких химических загрязнителях (СОЗ). Одними из первых химических веществ, внесенными в список СОЗ, являются полихлорированные бифенилы (ПХБ) (Худолей В.В. с соавт., 2000).
ПХБ - стойкие органические загрязнители, обладающие значительной токсичностью и широким спектром биологического воздействия на человека и животных. В России ПХБ производились с 1939 по 1993 годы. Они использовались в промышленности в качестве добавок к лакам, краскам и смазочным материалам, в составе трансформаторных жидкостей, диэлектриков в конденсаторах. Имеющееся на сегодня в России количество ПХБ в конденсаторах и трансформаторах оценивается в более чем 30 тысяч тонн (Худолей В.В. с соавт., 2000).
На многих заводах накоплены большие запасы полихлорированных бифенилов, которые не могут быть уничтожены, т.к. они устойчивы к процессам гидролиза, окисления, биораспада. Во внешнюю среду они поступают преимущественно в парообразном состоянии в виде аэрозолей. Основная опасность заключается в том, что возможно накопление и миграция ПХБ в биосфере. Происходит непрерывное движение токсиканта по пищевым цепям и их концентрация на конечных звеньях этих цепей, к которым относится и человек. Также опасность заключается не столько в острой токсичности, сколько в постоянном воздействии ПХБ на организм человека в малых дозах (Кураев С.Н., Соколовский В.Г., 2001).
При воздействии ПХБ на животных и человека возникают нарушения функции печени, поражение ЦНС, гиперкератоз, пигментация кожи (Лашнева Н.В., 1989; Абдуллина Г.М., 1999; Галимов Ш.Н., 2000; Мышкин В.А., 2006; Хабиров Р.Э., 2006). Также выявлены при экспериментальном изучении неопластические, тератогенные и эмбриотоксические, мутагенные и иммунодепрессивные эффекты ПХБ (Боев В.М., 1999; Alvares A.R.,1977; Bowman R.,1978; Eriksson P. et al., 1997; Guvenius D.M., 2002). Экспериментальные исследования системы крови выявили лейкопению, нейтропению, лимфопению (Музафалова Н.А., 2002; Сабирова И.Р., 2004), гемолитическую анемию с проявлением дисэритропоэза в костном мозге (Гайсина А.Ф., 2002; Богданова А.В., 2006; Каримов P.P., 2007).
ПХБ хорошо растворяются в жире и аккумулируются в грудном молоке. Их дозы ничтожно малы, но достаточны для оказания негативного влияния, т.к. действие ПХБ на детский организм подчиняется нелинейной беспороговой модели. Поэтому грудные младенцы оказываются в «группе риска», наряду с рабочими "грязных" производств (Юфит С.С.,2001).
Сверхмедленные физиологические процессы (СМФП) головного мозга обладают высокой информативностью при оценке функционального состояния систем адаптации и дезадаптации, изучении механизмов внутри- и межсистемных взаимодействий. Анализ динамики одного из его видов -омега-потенциала (ОП) - дает возможность интегральной оценки функционального состояния организма в норме и патологии, а также его резервных возможностей (Бехтерева Н.П., 1988; Илюхина В.А., 1995; Черний В.И. с соавт., 2003). Обнаружена тесная связь сверхмедленных изменений разности потенциалов с мозговым метаболизмом, процессами памяти и механизмов неироглиального и межнейронного взаимодействия в условиях реализации различных видов деятельности. Так, предполагается, что показатели омега-потенциала отражают следующие процессы: 1) скорость доставки кислорода в мозговую ткань; 2) скорость потребления кислорода мозгом; 3) активность и скорость включения системы детоксикации; 4)
своевременность и активность работы симпатоадреналовой системы. Чувствительность сверхмедленных изменений разности потенциалов к изменениям внешней и внутренней среды организма, корреляция с изменениями функциональной системы в норме и патологии побуждает рассматривать возможность расширенного использования их в клинической нейрофизиологии, особенно в тех случаях, когда ЭЭГ мало или совсем не информативна (Илюхина В.А. с соавт., 1982; Бойцова Ю.А., Данько С.Г., 2007).
Однако, несмотря на высокую информативность оценки функционального состояния сверхмедленной управляющей системы и организма в целом по результатам регистрации ОП, данная методика остается мало распространенной. Основные литературные данные по влиянию химических веществ на динамику омега-потенциала представлены работами в области фармакологии, и практически не встречаются данные по действию хлорорганических соединений на СМФП головного мозга человека и животных. Нагорной Л.Г. (2004) было проведено исследование влияния на омега-потенциал головного мозга крыс феноксигербицида, а именно аминной соли 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты, т.е. вопрос о влиянии на омега-потенциал головного мозга диоксинов и диоксинподобных соединений практически не изучен.
Ритмические механизмы управления функциональным состоянием органов выявлены не только на центральном, но и на периферическом уровнях ЦНС, в частности описаны осцилляторные свойства волновых модуляторов сердечного ритма. При регистрации электрокардиограммы (ЭКГ) можно наблюдать и изучать биоритмы сердечно-сосудистой системы первого, второго и третьего порядков. Ритмы первого порядка, секундного диапазона, регулируются локальной, метасимпатической нервной системой, эти ритмы соответствуют флуктуациям активности сердца во время каждого кардиоцикла. Биоритмы второго порядка декасекундного диапазона, формируются под влиянием работы дыхательной системы. Выделены также
7 биоритмы третьего порядка, минутного диапазона, отражающие координирующее влияние ЦНС на деятельность нескольких функциональных систем организма (Василевский Н.Н., 1980; Черниговская Н.В. с соавт., 1982; Ващилло Е.Г. с соавт.,1983; Данилова Н.Н., Астафьев СВ., 2000; Захарова В.В. с соавт., 2001).
Таким образом, возникла необходимость в исследовании динамики показателей вариабельности ритма сердца (средняя величина RR-интервалов, стандартное отклонение (SDNN), эксцесс, асимметрия и омега-потенциала головного мозга крыс во время воздействия полихлорированных бифенилов и в ближайшее время после прекращения введения препарата. Цель исследования. Установить хронофизиологические и дозозависимые закономерности динамики омега-потенциала головного мозга и вариабельности сердечного ритма крыс в течение подострого воздействия различных доз полихлорированных бифенилов, а также в восстановительный период. Задачи исследования.
Провести анализ электрокардиограмм крыс, получавших ПХБ в дозе 1/40 ЛД5о, 1/20 ЛД50, 1/2ЛД5о , в подострый и восстановительный периоды.
Изучить динамику средней величины RR-интервалов, SDNN, эксцесса, асимметрии в подостром периоде воздействия полихлорированных бифенилов в дозе 1/40 ЛД50, 1/20 ЛД50, 1/2ЛД50, а также в восстановительном периоде.
Изучить сходство и различия показателей омега-потенциала головного мозга крыс в норме и при воздействии различных доз полихлорированных бифенилов в подострый и восстановительный периоды.
Изучить характер динамики омега-потенциала головного мозга крыс, получавших полихлорированные бифенилы в дозе 1/40 ЛД5о, 1/20 ЛД5о, 1/2ЛД5о в течение подострого и восстановительного периода.
8 5. Определить взаимосвязь между показателями вариабельности сердечного ритма и значениями омега-потенциала головного мозга у крыс, получавших полихлорированные бифенилы в дозе 1/40 ЛД5о, 1/20 ЛД5о, І/2ЛД50 в подострый и восстановительный периоды. Научная новизна работы. Впервые проведены исследования динамики омега-потенциала головного мозга крыс и показателей вариабельности сердечного ритма при воздействии полихлорированных бифенилов и в восстановительном периоде (в течение 30-ти суток). Полученные данные позволили выявить гетерохронные изменения вегетативного баланса под влиянием ПХБ в дозе 1/2 ЛД5о, 1/20 ЛД5о и 1/40 ЛД50 в подостром и восстановительном периоде. Выявлено статистически значимое снижение омега-потенциала головного мозга крыс в диапазоне 15-20 мВ под воздействием используемых доз полихлорированных бифенилов. Впервые показано, что динамика омега-потенциала головного мозга крыс во время воздействия полихлорированных бифенилов зависит не от используемой в эксперименте дозы, а от времени экспозиции.
Нарушения функционального состояния сердечно-сосудистой и нервной систем организма позволили оценить выраженность дезадаптационного синдрома, возникающего при воздействии различных доз полихлорированных бифенилов.
Теоретическая значимость заключается в расширении представлений об адаптации организма животных к действию ксенобиотиков, в частности полихлорированных бифенилов. Данные, полученные в ходе исследования, характеризуют динамику изменений вариабельности ритма сердца и омега-потенциала головного мозга крыс в результате воздействия различных доз полихлорированных бифенилов в подостром и восстановительном периоде. Практическая значимость. Материалы исследования могут быть использованы специалистам?! в области гигиены труда и профессиональных заболеваний при диагностике и профилактике различных нарушений в регуляции сердечной деятельности и системе сверхмедленных
9 физиологических процессов головного мозга у лиц, ранее непосредственно связанных с производством и применением ПХБ, а также у жителей экологически неблагоприятных районов.
Метод омегаметрии обладает высокой дифференциальной чувствительностью и позволяет оценивать функциональное состояние организма человека в период профилактических осмотров лиц, работающих на химических, нефтеперерабатывающих и нефтедобывающих предприятиях.
Результаты проведенного исследования используются в научно-исследовательском процессе кафедры физиологии человека и животных биологического факультета ГОУ ВПО «Башкирский государственный университет» и в учебном процессе кафедры биологии ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию». Положения, выносимые на защиту.
Введение полихлорированных бифенилов в дозе 1/2 ЛД5о, 1/20 ЛД5о и 1/40 ЛД5о вызывает изменения вегетативной регуляции деятельности сердца, проявляющиеся в нарушениях ритма различного генеза. Подострый и восстановительный периоды характеризуются сложными компенсаторно-приспособительными реакциями в системе регуляции ритма сердца и имеют определенные особенности в сроках и характере проявлений в зависимости от дозы поступившего в организм ПХБ.
Интоксикация экспериментальных животных полихлорированными бифенилами в дозе 1/2 ЛД5о, 1/20 ЛД5о и 1/40 ЛД5о вызывает однонаправленные изменения в системе омега-потенциала головного мозга крыс на разных сроках экспозиции.
Период восстановления значений омега-потенциала и показателей вариабельности ритма сердца (средней величины RR-интервалов, SDNN, эксцесса, асимметрии) до нормальных величин после подострого воздействия различных доз полихлорированных бифенилов на организм крыс длится не менее одного месяца.
10 Апробация материалов работы. Материалы работы представлены на:
III съезде физиологов Урала. - Екатеринбург, 2006.
Международном симпозиуме «Актуальные проблемы адаптации в условиях Севера». - Ханты-Мансийск, 2006.
71-й Республиканской итоговой научной конференции студентов и молодых ученых БГМУ с международным участием. - Уфа, 2006.
72-й Республиканской итоговой научной конференции студентов и молодых ученых БГМУ с международным участием. - Уфа, 2007.
I Международной научной конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды». - Челябинск, 2006.
VI Сибирском физиологическом съезде, Барнаул, 2008.
II Международной научной конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды». - Челябинск, 2008.
Работа выполнена на кафедре нормальной физиологии (зав. кафедрой — д.м.н., профессор А.Ф. Каюмова) Башкирского государственного медицинского университета (ректор - член-корр. РАМН, д.м.н., профессор В.М. Тимербулатов).
По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, одна из них в издании, рекомендованном ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы «Материал и методы исследования», главы «Собственные данные», обсуждения полученных результатов, выводов, списка литературы и приложения.
Диссертация изложена на 149 страницах машинописного текста, включает 8 таблиц, 23 рисунка. Указатель литературы включает 241 источников отечественной и 64 источников зарубежной литературы (всего 305).
Вегетативная регуляция сердечного ритма
Изменение ритма сердца - универсальная оперативная реакция целостного организма в ответ па любое воздействие внешней среды. Однако традиционно измеряемая средняя частота сердечных сокращений отражает лишь конечный результат многочисленных регуляторных влияний на аппарат кровообращения, характеризует особенности уже сложившегося гомеостатического механизма (Баевский P.M., 1984; Котельников с соавт., 2002).
Анализ вариабельности сердечного ритма (ВРС) - это современная методология и технология исследования и оценки состояния регуляторных систем организма, в частности, функционального состояния различных отделов вегетативной нервной системы (Баевский P.M., 1984; Котельников с соавт., 2002; Вариабельность сердечного ритма...Рекомендации, 1999).
О вариабельности ритма сердца традиционно судят по длительности RR интервалов ЭКГ, хотя более правильным будет рассматривание длительности РР-интервалов, так как именно начало зубца Р как раз и является началом нового сердечного цикла, связанного с возбуждением синусового узла. Склонность к оценке RR-интервалов связана с тем, что зубец R, особенно во втором стандартном отведении, наиболее легко выделить из ЭКГ-сигнала при компьютерной обработке, в силу того, что он является наибольшим по амплитуде. Для регистрации ВРС кроме ЭКГ можно использовать и другие методы, записывающие циклы сердечных сокращений (реографию, плетизмографию, допплерографию магистральных артерий, эхокардиографию) (Баевский P.M., 1984; Котельников с соавт., 2002; Вариабельность сердечного ритма...Рекомендации, 1999).
ВРС отчетливо видна при графическом представлении последовательности длительностей RR-интервалов за определенный временной промежуток. В данном случае по оси ординат откладывается длительность RR-интервалов. Если по оси абсцисс откладывается номер кардиоинтервала, то она называется кардиоинтервалограммой, если время — кардиоритмограммой (или ритмограммой). Кардиоинтервалограмма по предложению Жемайтите Д. изображается в виде столбиковых диаграмм, а ритмограмма традиционно представляется в виде кривой. Существуют свои особенности построения ритмограммы, связанные с тем, что по оси абсцисс откладывается время в секундах, а RR-интервалы имеют неодинаковые длительности, несоответствующие целой секунде. Для решения этой проблемы дискретные значения RR-интервалов принимаются за опорные точки. Точки последовательно откладываются по оси абсцисс, а затем проводится переоцифровка полученной кривой с постоянным шагом времени. В результате этих манипуляций получается весьма наглядная и удобная для оценки ритмограмма (Жемайтите Д., 1982, 1989; Жемайтите Д. с соавт., 1999).
В настоящее время существует много методов количественного анализа вариабельности ритма сердца. Их можно разбить на две основные группы: методы анализа во временной области и методы анализа в частотной области. Все методы, как правило, базируются на результатах измерения RR интервалов между последовательными QRS комплексами нормального синусового ритма (так называемые NN-интервалы) и реализуются на отфильтрованных ритмограммах (Баевский P.M., 1984; Михайлов В.М., 2000).
Среди методов анализа во временной области можно выделить два направления: статистические методы, основанные на оценке различных статистических характеристик последовательности RR интервалов, и геометрические методы, заключающиеся в оценке формы и параметров гистограммы распределения RR интервалов. Распространен анализ как коротких (5-10 минут), так и длительных (сутки) участков ритмограммы.
В данное время для клинических исследований при короткой записи ЭКГ рекомендуется пользоватся нижеперечисленными показателями. RRNN — средняя длительность интервалов R-R. Этот показатель отражает конечный результат многочисленных регуляторных влияний на синусовый ритм сложившегося баланса между парасимпатическим и симпатическим отделами вегетативной нервной системы. SDNN - стандартное отклонение величин нормальных интервалов R-R. Анормальные интервалы их анализа исключаются. Стандартное отклонение один из основных показателей вариабельности сердечного ритма, характеризующий состояние механизмов регуляции. Он является интегральным показателем, с помощью которого можно оценить ВРС в целом и зависит от влияния на синусовый узел симпатического и парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Увеличение или уменьшение этого показателя свидетельствует о смещении вегетативного баланса в сторону преобладания одного из отделов вегетативной системы Коэффициэнт вариации - По физиологическому смыслу не отличается от SDNN, но позволяет учитывать влияние ЧСС. RMSSD — квадратный корень из среднего квадратов разностей величин последовательных пар интервалов NN. NN50 (мс) - количество пар соседних интервалов NN, различие между которыми при исследовании ВРС человека превышает 50 мс pNN50% - процент последовательных интервалов NN, различие между которыми превышает 50 мс. Значения показателей RMSSD, NN50, pNN50% определяются преимущественно влиянием парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и в норме являются отражением синусовой аритмии, связанной с дыханием (Михайлов В.М., 2000; Баевский P.M., 1984, 2002). Под геометрическими методами анализа подразумевают оценку плотности функции распределения RR интервалов гистограммным методом и её анализ. Гистограммы можно анализировать для участков наблюдения различной длительности. При анализе коротких (100 - 500 интервалов RR) записей выделяют несколько типов гистограмм: 1. Нормальная гистограмма. В состоянии покоя у здорового человека распределение величин RR интервалов близко к нормальному распределению. 2. Асимметричная гистограмма. Асимметрия обычно наблюдается при переходных состояниях ритма и указывает на нарушение стационарности процесса вариабельности ритма сердца. 3. Эксцессивная гистограмма. Характеризуется очень узким основанием и заостренной вершиной, что говорит о малой изменчивости RR 1 интервалов. Регистрируется при выраженном стрессе и патологических состояниях организма. 4. Амодальная гистограмма. При амодальном распределении невозможно выделить моду, т.е. наиболее вероятное или доминирующее значение интервала R-R. Подобная гистограмма характерна, например, для фибрилляции предсердий, частой политопной экстрасистолии, множественных артефактов. 5. Многовершинная гистограмма. При этом типе кардиоинтевалы распределяются так, что есть несколько выраженных, близких по высоте столбиков на гистограмме, каждый из которых мог бы считаться основным, т.е. претендовать на звание моды. Подобная гистограмма характерна для мерцательной аритмии, экстрасистолии, перемежающемся ритме (Баевский P.M., 1984; Михайлов В.М., 2000). При визуальном рассмотрении ритмограмм легко заметить, что изменение длительностей RR-интервалов происходит с определенной периодичностью. Это свидетельствует о существовании волновой модуляции сердечного ритма. Выделяется несколько типов волн в ритмограмме: короткие (s-волны) с периодом колебаний от 2,5 до 9 с, средние (т-волны), имеющие период колебаний от 10 до 20 с, и длинные (1-волны), возникающие с периодом 30-90 с.
Современное представление о происхождении сверхмедленных физиологических процессов головного мозга
В последние годы фундаментальными исследованиями установлена роль сверхмедленных физиологических процессов (СМФП) головного мозга в координации деятельности различных функциональных систем, а также в регуляции нормальных и патологических состояний организма (Аладжалова Н.А., 1979; Илюхина В.А. с соавт., 1986). Экспериментальными исследованиями подтверждена связь СМФП с процессами нейросекреции и гуморальной регуляции вегетативных и висцеральных функций организма (Алексанян З.А., 1967; Глебова Н.Ф., Данилова Л.И., 1976).
Введенский Н.Е. и Ухтомский А.А. (1951) первые поставили вопрос о существовании второй формы нервной активности - стационарном возбуждении, отражающемся в медленных длительных потенциалах. Исследования Русинова B.C. (1962) показали, что периодические и апериодические сдвиги постоянного потенциала имеют большое значение в функциональной деятельности коры. Многие авторы отмечают, что не только ток действия, но и медленный длительный потенциал отражает активное физиологическое состояние (Русинов B.C., 1962; Hufschmidt A. et al., 1990; HaschkeW., 1991).
Динамические (распространяющиеся с той или иной скоростью) сдвиги постоянного потенциала определяются внутрикорковыми механизмами. Некоторые авторы предполагают, что характер и последовательность электротонических влияний на соседние области из каждого участка коры, охваченного волной распространяющейся депрессии, соответствует влияниям из калийного очага (Илюхина В.А., 1982).
Известно, что электрические процессы в большей степени являются механизмами нервной деятельности. Превращение энергии клеточного метаболизма в специфическую функцию нейрона обусловливает ионные и молекулярные сдвиги. Они сопровождаются появлением электрического потенциала и изменением электрических констант ткани - ее электропроводящих и диэлектрических свойств. По мнению Н.А. Аладжаловой (1974), в доминировании той или иной области мозга в поведенческом акте играет роль не только ранжирование импульсной активности - первостепенное значение приобретает медленно формирующаяся координация функциональных структур мозга, создающая базу для облегчения или блокирования функциональных связей. В эту координацию вносят свой вклад сверхмедленные электрические процессы в головном мозге.
С развитием форм жизни возникает разделение живых структур на тех, у которых очень медленные (сверхмедленные) колебания электрического потенциала проявляются в обычных условиях жизнедеятельности, и на других у которых этот процесс возникает только в очень специфических условиях (хроническая денервация, химические воздействия) с последующим быстрым затуханием. К структурам первого типа относятся ряд гладких мышц и некоторые нервные клетки в ганглиях беспозвоночных. К структурам второго типа можно отнести скелетные мышцы, нервные волокна и некоторые виды нервных клеток. При микроэлектродных исследованиях нейронов выделены и описаны синаптические и несинаптические формы медленных колебаний медленных электрических потенциалов, являющиеся основой генерации импульсной активности нейронов (Русинов B.C. с соавт., 1969). В работе Hecht с соавторами (Hecht, Pesohel, 1964) показано, что у крыс в условном рефлексе бегства латентный период МЭП колеблется в декаминутном и минутном диапазоне. Паск Г.В. (1962) обнаружил, что внимание человека колеблется с декаминутным периодом. Выявлены медленные колебания при статистическом анализе ЭЭГ на больших эпохах анализа, которые можно соотнести с психической функцией (Артемьев Е.Ю., Мешалкин Л.Д.,1968; Chartrian G.E. et al. 1964).
Достоверным фактом считается наличие фонового градиента постоянного потенциала в коре (Goldring S., O Leary J.L.,1951). Как показали исследования ряда авторов (Caspers Н., 1964; Kawamura Н., Sawyer С.Н., 1964; Wurtz R.H. et al, 1964, Wurtz R.H., 1967) на исходные (фоновые) градиенты уровня постоянного потенциала влияют различные факторы: сон, изменения рН крови, введение в организм фармакологических препаратов. По данным Швец Т.Б. (1960, 1980, 1986), при меньших силах раздражителя преобладают поверхностно-положительные, при больших — поверхностно-отрицательные поля постоянного потенциала в коре. Это объясняется, как считают Goldring S., O Leary J.L. (1951, 1957) алгебраической суммацией ряда постоянного потенциала с противоположными знаками. Что является источниками этих полей - остается до сих пор неясным.
В работе Эзрохи В. Л. показана физиологическая значимость внеклеточного поля в модуляции и синхронизации нейрональной активности, что обусловлено действием электрического поля, возникающего во время продленного потенциала действия (Kawamura Н., Sawyer С.Н., 1964; Эзрохи В.Л., 1974). По данным Adrian A., Mancia М., Michelse К. (1957) и Goldring S. (1958) медленные изменения, регистрируемые с коры головного мозга, зависят от афферентного притока и состояния ретикулярной формации (Griton D.L. et al., 1973). Обобщая данные, полученные в собственных исследованиях, B.C. Русинов (1969) делает вывод о том, что в ответ на приток афферентной импульсации в коре, как в проекционной зоне, так и в других областях возникают поля постоянного потенциала, различные как по происхождению, так и по направлению. При относительно слабых стимулах преобладают позитивные поля, и большое количество сдвигов происходит в специфических областях; с усилением стимула перевес получают негативные сдвиги, и большое количество сдвигов происходит в передних областях головного мозга. Оценка этого мнения с позиций современных достижений в области изучения сверхмедленных электрических процессов головного мозга позволяет предположить следующее: в экстремальных условиях перемещение фокуса сдвигов уровня постоянного потенциала (VIИ1) в передние отделы коры обусловлены необходимостью поиска, включения и формирования новых, адекватных данному случаю, программ адаптации. В этом, безусловно, участвуют лобные доли больших полушарий (Русинов B.C., 1969). Рассмотренные данные сравнительной физиологии показывают, что сверхмедленные колебания потенциала (СМКП) встречаются в определенном ряду живых структур, и поэтому факт их обнаружения в значительной степени идет параллельно изучению чувствительности этих структур к действию химических факторов среды.
Сверхмедленные колебания потенциала мозга усиливается с возникновением определенных химических градиентов в нервной ткани и в этом аспекте отражает деятельность медленной управляющей (или регулирующей) системы, которая обеспечивает глобальную перестройку уровня активности в связи с деятельностью механизмов, поддерживающих устойчивость и гомеостазис. Уровень относительно стабильного функционирования является параметром состояния зон мозговых структур. В количественном выражении он определяется величиной омега-потенциала, в милливольтах (мВ). Устойчивость этого уровня во времени определяется временем сохранения исходных значений омега-потенциала, является количественной мерой устойчивости или динамичности состояния исследуемых образований мозга. Также был обнаружен «оконный эффект»: удержание близких значений потенциала от 1 до 10, от 11 до 20, от 21 до 30... от 101 до ПО и т. д. Эти факты легли в основу нормирования шкалы УОСФ зон мозговых структур с шагом 10 мВ, что позволяет дифференцировать состояния этих структурно-функциональных элементов, при которых они физиологически неадекватны, проявляют эту активность в отношении конкретного вида деятельности или полифункциональны (Илюхина В.А., Сычов А.Г., 1982; Валеева Л.А. с соват., 2002).
Характеристика действия различных доз ПХБ на общее состояние крыс в подостром и восстановительном периодах
Общее состояние животных оценивалось по следующим признакам: аппетит, внешний вид (состояние шерстки, наличие или отсутствие геморрагии на носу, ушах, цианоза конечностей и хвоста, опухолей), а также степень двигательной активности.
В норме крысы обладают отличным аппетитом, высокой степенью двигательной активности, густой блестящей шерсткой, для здорового животного характерно отсутствие геморрагии, цианоза, опухолей, отеков.
Адекватность поведения оценивалась по поведению животных в клетке (игровая деятельность, «социальное» поведение) и при взятии на руки. Учитывались следующие формы поведения крыс во время регистрации показателей: пассивное поведение (замирание), наличие пассивно-оборонительных реакций (писк, избегание, шипение, подергивание хвостом) и активно-оборонительных реакций (попытки укусить, вырваться).
В норме взаимодействие крыс друг с другом в клетке с установленной иерархией характеризовалось высокой долей «мягких», ритуализованных элементов, таких как принудительные чистки, и низким уровнем «жестких» элементов взаимодействия (выпады, боксирование). Проявления прямой агрессии для животных не были характерны.
При взятии на руки и во время регистрации показателей нормой считалось спокойное отношение к экспериментаторам и условиям эксперимента.
Первые признаки интоксикации обнаруживались в группе 1/2 ЛД5о уже в первую неделю введения токсиканта. У животных снижался аппетит, ухудшалось состояние шерстки, также снижалась двигательная активность, поведение крыс во время эксперимента становилось неадекватным, вплоть до проявления агрессии. При наблюдении за поведением животных в клетке было выявлено, что в подостром периоде воздействия ПХБ ритуализованные демонстрации (боковые стойки, принудительные чистки, боксирование) были замещены на прямые агрессивные контакты, зачастую влекущие за собой причинение физического ущерба партнеру в конфликтной ситуации.
После прекращения затравки состояние животных улучшалось на вторую неделю восстановительного периода. В группе животных, получавших токсикант в дозе 1/20 ЛД5о, изменения общего состояния крыс и их поведения носили волнообразный характер. Но общая тенденция ухудшения состояния крыс к четвертой неделе затравки сохранялась. В восстановительном периоде постепенно наблюдалось улучшение внешнего вида, аппетита животных, поведение подопытных крыс вновь приобретало адекватный характер на третьей неделе восстановительного периода.
В группе животных, получавших токсикант в дозе 1/40 ЛД5о, внешние проявления интоксикации появлялись позже на третьей неделе подострого периода и носили не такой выраженный характер, как в группах животных, получавших ПХБ в больших дозах (1/2 ЛД5о и 1/20 ЛД5о). Более заметно изменялось поведение животных, причем неадекватное поведение (как в клетке, так и при взятии на руки) продолжалось и после прекращения введения токсиканта на протяжении всего восстановительного периода (до четвертой недели включительно).
Таким образом, на основании полученных нами данных, можно сделать заключение о том, что степень выраженности интоксикации в подостром периоде прямо зависит от дозы введенного в организм ПХБ. Наиболее выраженные и более ранние проявления интоксикации наблюдались в группе крыс, получавших ПХБ в дозе 1/2 ЛД5о- В группах животных, подвергнутых воздействию меньших доз ПХБ (1/20 ЛД5о и 1/40 ЛД5о) проявления интоксикации носили менее выраженный характер и проявлялись позже во времени. В восстановительном периоде происходит улучшение состояния во всех группах экспериментальных животных (1/2 ЛД50, 1/20 ЛД5о и 1/40 ЛД50), но полного восстановления общего состояния не происходило. Кроме того, нарушения структуры поведения в группе крыс, получавших ПХБ в дозе 1/40 ЛД5о, носили более выраженный и пролонгированный характер, чем в группах крыс, получавших ПХБ в больших дозах (1/20 ЛД5о и 1/40 ЛД5о).
Общая характеристика электрокардиограмм крыс, получавших различные дозы ПХБ в подострый и восстановительный периоды
При наблюдении за общим состоянием животных во всех экспериментальных группах был выявлен цианоз конечностей, хвоста и мордочки. Как известно, цианоз может быть вызван различными нарушениями, как в системе крови, так и изменением состояния сердечнососудистой системы. В работах некоторых авторов было показано, что цианоз, при воздействии ПХБ, возникает из-за развития гемолитической анемии и нарушения эритропоэза (Гайсина А.Ф., 2002; Богданова А.В., 2004; Каримов P.P., 2007). В то же время, цианоз может возникнуть и при нарушении гемодинамической функции сердца, но в доступной нам литературе сведения о динамике нарушений деятельности сердца под воздействием диоксинподобных веществ не встречались.
Поэтому, целью данного исследования был анализ электрокардиограмм экспериментальных животных, получавших различные дозы ПХБ в подостром и восстановительном периодах.
Исследование проводилось в следующие сроки - 1 сутки, 3-, 7-, 9-, 11-, 14-, 16-, 18-, 21-, 23-, 25-, 28-е сутки подострого периода, в восстановительном периоде с 29 по 59 сутки (29-, 31-, 33-, 36-, 39-, 41-, 43-, 46-, 48-, 50-, 53-, 55-, 57-е сутки) утром и вечером. В зависимости от дозы, введенного ПХБ животные подразделялись на три группы: 1-я группа - доза вводимого препарата составила 1/40 ЛД50, 2-я группа- 1/20 ЛД50, 3-я группа -1/2 ЛД50, 4-я группа являлась контрольной.
Общая динамика ЧСС в подостром и восстановительном периодах в вечернее время (дозы 1/40 ЛД50, 1/20 ЛД5о, 1/2 ЛД5о) Так, в группе крыс, получавших ПХБ в малой дозе (1/40 ЛД5о), в первые сутки наблюдалось повышение ЧСС (481±35,56 в утренние часы и 489±35,46 в вечернее время), а затем снижение к 7-м суткам эксперимента (428±81,07 в утренние часы и 386±62,59 в вечернее время) (значения достоверно отличались от контрольных), которое впоследствии вновь сменилось повышением ЧСС на 9-е сутки эксперимента (440±64,36 в утреннее время и 504±91,49 в вечерние часы). В дальнейшем скачкообразный характер динамики ЧСС в данной контрольной группе сохранялся. Можно отметить, что в последующее время наиболее резкое изменение в динамике ЧСС крыс, получавших ПХБ в дозе 1/40 ЛД50, наблюдалось в первую неделю восстановительного периода (29-е —36-е сутки эксперимента соответственно), как в утреннее время (471±35,32 на 29-е, 399±113,28 на 31-е, 363±100,13 на 33-и, 396±94,33 на 36-е сутки эксперимента), так и в вечерние часы (468±53,40 на 29-е, 325±100,49 на 31-е, 427±95,78 на 33-и, 421±69,158 на 36-е сутки эксперимента). Затем показатели ЧСС удерживались на новом уровне и в утренние и в вечерние часы, вплоть до 59-х суток эксперимента (462±64,25 в утренние часы и 453±23,47 в вечернее время).
В группе крыс, получавших ПХБ в дозе 1/20 ЛД5о, наиболее резкие изменения ЧСС в утреннее время наблюдались на 1-е сутки (412±140,58), в период с 9-х по 11 сутки (402±58,05 и 455±88,89 соответственно), на 31-е и 33-и сутки (456±134,38 и 405±70,19 соответственно), в дальнейшем динамика ЧЧС носила скачкообразный характер, с абсолютным минимумом значений на 55-е сутки (332±130,02). В вечернее время абсолютный минимум значений наблюдался на 29-е сутки эксперимента (341±122,89), с последующим повышением на 31-е сутки до 419±120,38. С 46-х по 48-е сутки также наблюдалось повышение ЧСС с 356±93,58 по 426±108,07 соответственно.
В группе крыс, получавших ПХБ в дозе 1/2 ЛД50, наиболее резкие изменения ЧСС наблюдались в утреннее время. Так, на 1-е сутки эксперимента в утренние часы наблюдалось уменьшение ЧСС (3 61± 120,07), которое впоследствии сменилось более высоким уровнем этого показателя (400±126,26). Максимальное значение ЧСС наблюдались на 18-е сутки эксперимента (450±46,55) , а абсолютный минимум наблюдался на 48-е сутки эксперимента (329±48,26). В вечерние часы, так же как и в утреннее время, периоды повышения ЧСС сменялись на периоды снижения данного показателя, но абсолютный максимум значений был зарегистрирован на 7-е сутки (484±84,50), а абсолютный минимум на 48-е сутки эксперимента (358±62,37).
Кроме того, анализ данных показал, что в восстановительном периоде (29-е - 59-е сутки эксперимента) и в утренние и в вечерние часы наблюдалось снижение показателей ЧСС по сравнению с контролем во всех экспериментальных группах (дозы 1/40 ЛД5о, 1/20 ЛД5о, 1/2 ЛД5о). Достоверность отличий экспериментальных групп животных от контрольной (р 0,05) представлена в приложении (таблицы 6 и 7)
Достаточно серьезные отклонения показателей ЧСС у крыс, получавших токсикант, от контрольной группы связаны с появлением нарушений ритма сердца, т.е. аритмий различного происхождения. В большинстве случаев наблюдалось появление синусовой аритмии, желудочковой экстрасистолии (примеры желудочковой экстрасистолии у животного, получавшего токсикант в дозе 1/2 ЛД5 на рис.5), синусовой брадикардии (исходные показатели животного, впоследствии получавшего токсикант в дозе 1/2 ЛД5о на рис.6, проявление брадикардии у данного животного на 55-е сутки эксперимента на рис.7), мерцательная аритмия (исходные показатели животного №4, получавшего токсикант в дозе 1/40 ЛД5о на рис.8, мерцательная аритмия, развившаяся у данного животного к 53-м суткам эксперимента - рис.9), а также аритмии, связанные с нарушением проводимости импульса (исходные показатели животного №2, получавшего токсикант в дозе 1/40 ЛД5о - рис.10, переход синусового ритма в мерцательную аритмию с развитием атриовентрикулярной блокады у животного, получавшего токсикант в дозе 1/40 ЛД5о на 41-е сутки эксперимента - рис. 11).
