Введение к работе
Актуальность исследования. В конце XX столетия было установлено, что оксид азота (NO) является одним из универсальных и необходимых регуляторов клеточного метаболизма (L. J. Ignarro, 1990; R.F. Furchgott, D. Jothianandan, 1991). Выяснилось, что этот газ, молекула которого является короткоживущим и легко подвергающимся химическим трансформациям свободным радикалом, непрерывно ферментативно продуцируется в организме млекопитающих, оказывая воздействие на различные физиологические и патофизиологические процессы. Изучение роли NO позволило установить, что оксид азота - газообразный мессенджер, выступающий в роли универсального модулятора разнообразных функций организма, включая регуляцию дыхания, поддержания сердечно-сосудистого гомеостаза, иммунного статуса организма, активности макрофагов, экспрессии генов, пластичности нервной ткани, памяти, высвобождения нейротрансмиттеров (S. Moncada, R.M.G. Palmer, E.A. Higgs, 1991; T.M. Dawson, S.H. Snyder, 1994; Х.М. Марков, 1996). Оксид азота выполняет роль нейромодулятора в центральной нервной системе и в нервно-мышечных синапсах (А.В. Гурин, 1997; А.Х. Уразаев, А.Л. Зефиров, 1999; Г.Ф. Ситдикова, А.Л. Зефиров, 2006).
Открытие разнообразных физиологических ролей оксида азота в организме привело к широкому изучению и применению химических соединений, являющихся донорами или ингибиторами оксида азота (В.Г. Граник, Н.Б. Григорьев, 2002; Колосов Ю.А., Муляр А.Г., Гасанов М.Т. и др., 2006).
Экзогенные доноры оксида азота используются и для создания модельных систем, на которых изучаются эффекты влияния NO (Л.Л. Гудков, К.Б. Шумаев, Е.И. Каленикова и др., 2007). Такие модели упрощают имеющуюся в организме систему взаимодействия оксида азота с клетками, так как при использовании экзогенных доноров NO система оказывается независимой от NO-синтаз и их регуляции, и в этом случае отсекаются эффекты других сигнальных веществ.
Одним из классов гетероциклических соединений, производные которого проявляют NO-донорские свойства, являются фуроксаны (В.Г. Граник, 2003). Эти соединения представляют большую ценность тем, что в организме происходит их медленная трансформация, что позволяет избежать развития нитратной толерантности (А. Sankaranarayanan, 2003).
При этом остается актуальным изучение приспособительных нитроксидергических реакций целостного организма на поступление экзогенных доноров оксида азота. Выявление физиологических эффектов соединений фуроксанового ряда на различные системы организма позволит дать комплексное представление о роли оксида азота без учета влияния активности ферментов (NO-синтаз), а также раскроет пути дальнейшего исследования их в роли корректоров состояния нитроксидергической системы, послужит основой для создания новых биологически активных средств.
Цель и задачи исследований. Целью исследования явилось изучение комплексной нитроксидергической реакции организма на внутрижелудочное введение соединений бензофуроксанового ряда.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
1. Определить динамику изменения количества оксида азота в крови белых крыс при нагрузке бензофуроксанами в зависимости от пола и возраста.
2. Изучить физиологические эффекты бензофуроксанов на систему неспецифической резистентности организма.
3. Определить динамику изменения количества эритроцитов и гемоглобина крови при длительном поступлении бензофуроксанов в организм белых крыс.
4. Изучить физиологические эффекты бензофуроксанов на деятельность сердца и функциональное состояние кровеносных сосудов.
5. Определить динамику изменения ферментов сыворотки крови, а также некоторых конечных и промежуточных продуктов обмена веществ: белкового - общего белка, белковых фракций, мочевины, мочевой ксилоты, креатинина, углеводного - глюкозы, липидного - триглицеридов и холестерина, минерального - кальция и фосфора при длительном поступлении бензофуроксанов в организм белых крыс.
7. Изучить болевую чувствительность белых крыс при нагрузке бензофуроксанами.
8. Изучить поведенческие и условнорефлекторные реакции белых крыс при нагрузке бензофуроксанами.
Научная новизна исследования. Впервые изучена комплексная физиологическая реакция организма на введение соединений бензофуроксанового ряда и установлено, что смесь 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана, 5,7-дихлор-6-нитробензофуроксана и 5,7-дихлор-4-нитробензофуроксана (тримиксан); 4-хлор-6,7-фуроксанобензофуразан (хлофузан); 5,7-бис(4-гидроксифениламино)-4,6-динитробензофуроксан (фениксан) оказывают выраженный эффект на нитроксидергическое состояние организма.
Впервые раскрыта динамика изменения количества метаболитов оксида азота, эритроцитов и гемоглобина, ферментов, конечных и промежуточных продуктов обмена веществ (белкового, углеводного, липидного и минерального) в крови крыс при длительном поступлении бензофуроксанов в организм. Определена ответная реакция системы неспецифической резистентности на введение в организм бензофуроксанов в дозах понижающих или повышающих количество метаболитов оксида азота в плазме крови. Установлено, что тримиксан в дозе, приводящей к снижению оксида азота в организме, способствует снижению показателей системы неспецифической резистентности, а нагрузка бензофуроксанами в дозе 1 мг/кг сопровождается повышением лизоцимной и бактерицидной активности сыворотки крови.
Выявлены отрицательный хронотропный, инотропный эффекты изученных бензофуроксанов в виде 0,01% концентрации и положительный инотропный эффект 0,00001 % тримиксана, 0,001 % раствора фениксана на изолированном сердце лягушки. Установлен вазодилятаторный эффект изученных соединений.
Изучены поведенческие реакции организма при поступленнии бензофуроксанов и выявлено повышение исследовательской активности в поведенческих моделях "открытое поле" и приподнятый крестообразный лабиринт.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Соединения фуроксанового ряда - тримиксан, хлофузан, фениксан оказывают выраженный эффект на функциональное состояние нитроксидергической системы организма, зависящий от дозы бензофуроксанов: в малых (1 мг/кг) - стимулирующий, а в больших (10 мг/кг) - угнетающий.
2. Однократная нагрузка бензофуроксанами (1 мг/кг), повышающими образование S-нитрозотиолов в 2 и более раза (тримиксан и хлофузан), способствует повышению факторов гуморального иммунитета. На многократную нагрузку бензофуроксанами в дозе 5 мг/кг организм белых крыс отвечает преимущественно снижением факторов неспецифической резистентности, а в дозе 1 мг/кг - повышением ЛАС при неизменности остальных факторов.
3. Бензофуроксаны в высоких концентрациях оказывают отрицательный инотропный и хронотропный, в малых - положительный инотропный эффект на деятельность сердца и стойкий вазодилятаторный эффект периферических кровеносных сосудов.
4. Соединения бензофуроксанового ряда оказывают проноцицептивный эффект и способствуют повышению исследовательской активности белых крыс при внутрижелудочном введении в организм в дозе
1 мг/кг.
Теоретическая и практическая значимость.
Результаты исследований дополняют известное и вносят новое в представление о состоянии нитроксидергической системы организма. Установленные факты о высокой лабильности нитроксидергической системы в зависимости от пола и возраста животных позволяют научно обоснованно организовывать эксперименты и создавать оптимальные условия для грамотной интерпретации полученных результатов. Выявленные закономерности изменения нитроксидергического состояния в норме и под влиянием нагрузок, связанных с фиксацией, внутрижелудочным введением различных веществ, расширяют наши представления о ряде положений возрастной физиологии животных, состоянии клеточного и гуморального иммунитета, сердечно-сосудистой деятельности и позволят разработать эффективные способы их коррекции.
Физиолого-биохимические и поведенческие изменения в организме крыс под влиянием бензофуроксанов служат основой для создания нового класса соединений, влияющих на нитроксидергическую систему и через нее на функциональные системы, обеспечивающие гомеостаз.
Результаты исследований внедрены в учебный процесс в ФГОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана», ФГОУ ВПО «Ульяновская сельскохозяйственная академия».
Апробация результатов исследования.
Основные результаты диссертационной работы доложены на научно-производственной конференции, по актуальным проблемам агропромышленного комплекса (Казань, 2003, 2004, 2006); Всероссийской конференции физиологов, повященной 100-летию доктора биологических наук, профессора Е.Н. Павловского (Казань, 2004); Всероссийской научно-практической конференции «Особенности физиологических функций животных в связи с возрастом, составом рациона, продуктивностью, экологией и этологией» (Казань, 2006); I съезде физиологов СНГ (Сочи, 2005); конференции молодых ученых и специалистов КГАВМ (Казань, 2006); Всероссийской дистанционной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные проблемы устойчивого развития агропромышленного комплекса России» (пос. Персиановский, 2009); VII Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 160-летию со дня рождения И.П. Павлова «Механизмы функционирования висцеральных систем», (Санкт-Петербург, 2009); конференции, посвященной 90-летию Московской государственной академии ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина «Актуальные проблемы ветеринарной медицины» (Москва, 2009); IV Съезде физиологов Урала (Екатеринбург, 2009); Международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию со дня основания кафедры физиологии животных ФГОУ ВПО «Московская ветеринарная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина» и присвоению ей имени профессора Голикова Александра Николаевича (Москва 2010); XXI съезде физиологического общества имени И.П. Павлова (Калуга, 2010); расширенном заседании кафедры физиологии и фармакологии ФГОУ ВПО «КГАВМ имени Н.Э. Баумана».
Публикации результатов исследования.
По материалам диссертации опубликовано 24 работы (из них 14 в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ).
Структура и объем диссертации.
Диссертация объемом 262 страницы состоит из введения, обзора литературы, изложения объектов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Список цитируемой литературы включает 386 названий, из них 127 отечественных и 259 иностранных авторов. Диссертация содержит 108 рисунков и 16 таблиц.
