Введение к работе
Актуальность проблемы: Холод является одним из естественных факторов среды, воздействующих на человека. Ведущая роль в процессах формирования адаптации организма к действию факторов среды, одним из которых является холод, принадлежит нейроэндокринной системе (Розен В.Б., 1984; Филаретов А.А., 1987; Држевецкая И.А., 1994; Божко А.П. и др., 1994; Hangalapura B.N. et al., 2004; Wan R. et al., 2004; Козырева T.B., 2005; Баженов Ю.И. и др., 2006; Александрова Н.В. и др., 2006). Большинство работ посвящено изучению развития адаптационного звена в ответ на длительное воздействие стресс-индуцирующего фактора (Шмидт Ю.Д., 2003; Venditti P. et al., 2004; Козырева Т.В., 2005; Каленова Л.Ф. и др., 2005; Ахалая М.Я. и др., 2006; Maeda, Т., 2007; Shevchuk N.A., 2007), тогда как многие параметры начинают изменяться с первых минут воздействия.
Установление факта мгновенного реагирования на действие стрессоров со стороны нейроэндокринной системы (Белякова Е.И, 2005; Белякова Е.И. и др., 2005, Поздняков О.Г. и др., 2005) делает актуальным изучение ранних изменений параметров функционального состояния желез внутренней секреции.
Адаптация к условиям среды, связанная с серией периодических воздействий стрессирующего фактора, распространена в окружающем мире гораздо шире, чем одномоментный перевод организма в новые условия на длительный срок (Le Blanc J., 1992; Bittel J., 1992). Постоянный интерес к данной проблеме и ее актуальность связаны с тем, что холод является одним из естественных факторов среды, воздействующих на человека.
При холодовой адаптации развитие несократителыюго термогенеза включает участие гормонов щитовидной железы, коры и мозгового слоя надпочечников. Гормоны щитовидной железы имеют большое значение при холодовой адаптации (Lauberg P. et al., 2005), являясь основными модуляторами энергетического метаболизма и термогенеза (Bagchi N. et al., 1973; Frane L. et al., 1990; Jansen M. et al., 1994; Silvestri E. et al., 2005).
Молекулярной основой, обеспечивающей несократительный термогенез у адаптированных к холоду животных, является активация свободнорадикального окисления в митохондриях калоригенных органов и тканей (Venditti Р., 2004). Холодовая адаптация повышает устойчивость к стрессам (Божко А.П. и др., 1994; Rintamaki Н., 2006), при этом происходит стимуляция параметров антиокислительной защиты (Selman С. et al., 2000; Январева И.Н. и др., 2001; Ахалая М.Я. и др., 2006; Heise К. et al., 2007; Sinha S. et al., 2009). Важная роль в становлении механизма холодовой адаптации отводится симпатоадреналовой и надпочечниковой системам (Козырева Т.В., 2005).
Адаптационные возможности различаются у животных разного возраста, так как в процессе онтогенеза происходит формирование и становление механизмов адаптации (Bozhkov A.I. et al., 2006; Ravi Kiran T. et al., 2006), однако возрастной аспект адаптации представлен в литературе недостаточно.
Необходим комплексный подход к изучению ранней ответной реакции со стороны щитовидной железы и надпочечников у животных разных возрастных групп в условиях адаптации к периодическому охлаждению.
Цель исследования - проанализировать морфофункциональное состояние и свободнорадикальный гомеостаз щитовидной железы и надпочечников половозрелых и неполовозрелых самцов крыс на ранних этапах холодового воздействия в условиях адаптации к периодическому охлаждению.
Задачи исследования: 1. Определить уровень тироксина, трийодтиронина и кортикостерона в плазме крови половозрелых и неполовозрелых самцов крыс на ранних этапах холодового воздействия в условиях адаптации к периодическому охлаждению и сопоставить результаты с динамикой уровня свободнорадикальных продуктов и антиоксидантних ферментов;
Проследить динамику морфофункционального состояния щитовидной железы и надпочечников самцов крыс на ранних этапах холодового воздействия в условиях адаптации и выявить возрастные особенности гистоструктурных перестроек эндокринных органов;
Исследовать динамику уровня малонового диальдегида, скорости спонтанного и аскорбатзависимого перекисного окисления липидов в щитовидной железе и надпочечниках на ранних этапах холодового воздействия у половозрелых и неполовозрелых самцов крыс при адаптации к периодическому охлаждению;
Выявить динамику каталазной активности в щитовидной железе и надпочечниках половозрелых и неполовозрелых самцов крыс на ранних этапах холодового воздействия в условиях адаптации к периодическому охлаждению.
Научная новизна. В работе впервые исследована динамика свободнорадикальных процессов и морфофункционального состояния щитовидной железы и надпочечников в течение 15-ти, 30, 45, 60 и 90 минут холодового воздействия у самцов крыс разного возраста. Выявлены особенности морфофункционального состояния щитовидной железы у животных, адаптированных к условиям холодового воздействия и динамики этих изменений при остром охлаждении. Впервые обнаружено, что активация морфофункционального состояния щитовидной железы в ответ на холодовое воздействие зависит от его длительности и различается у адаптированных к периодическому воздействию самцов крыс более ранним проявлением.
Показано, что холодовое воздействие приводит к разнонаправленным
изменениям интенсивности процессов перекисного окисления липидов: у
адаптированных животных происходит интенсификация, у
неадаптированных - снижение уровня липопероксидации как в ткани щитовидной железы, так и в ткани надпочечников независимо от возраста.
Впервые установлено, что морфофункциональное состояние надпочечников отличается у адаптированных и неадаптированных к периодическому охлаждению животных. Показано, что у адаптированных самцов крыс обеих возрастных групп реакция коры надпочечников на острое холодовое воздействие снижена.
Впервые обнаружены возрастные закономерности изменения уровня гормонов щитовидной железы и надпочечников в динамике холодового воздействия в условиях адаптации. Выявлено, что ответная реакция и щитовидной железы и надпочечников начинается в ранний период холодового воздействия (после 15 мин охлаждения), тогда как снижение уровня гормонов щитовидной железы в крови в результате их поступления в ткани-мишени происходит раньше, чем гормонов надпочечников.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Ранняя реакция щитовидной железы и надпочечников на острое
охлаждение заключается в изменении концентрации гормонов в крови и в
морфологических изменениях этих желез, которые обнаруживаются уже на
15 минуте воздействия;
2. В результате 20-ти дневного трехчасового периодического
охлаждения самцов крыс формируются компенсаторно-приспособительные
механизмы функционирования щитовидной железы и надпочечников,
которые выражаются в гистоструктурной перестройке органов и изменении
уровня кортикостерона в крови;
3. Адаптационная стратегия имеет ряд принципиальных различий в
зависимости от возраста: неспецифические компоненты ответной реакции
преобладают у неполовозрелых самцов крыс, а в реакции половозрелых
животных на периодическое охлаждение проявляются специфические
(тиреоидные, свободнорадикальные, антиоксидантные) механизмы.
Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследований позволяют углубить существующие представления о физиологических механизмах регуляции и временной динамике адаптивных
процессов при стрессе в зависимости от возраста. Полученные данные углубляют представления о формировании компенсаторно-приспособительных механизмов при периодическом охлаждении, важны для понимания роли щитовидной железы и надпочечников в регуляции адаптационных процессов. Теоретическая значимость работы состоит в обнаружении существенных различий динамики ответной реакции организма на действие острого стресса у адаптированных и неадаптированных животных.
Материалы исследований используются в учебном процессе при чтении лекционных курсов «Физиология человека и животных», «Биохимия», «Экологическая физиология», «Экология человека» в Астраханском государственном университете.
Апробация работы. Результаты исследования доложены и обсуждены на итоговой научной конференции АГПУ им. СМ. Кирова (Астрахань, 1999); VII итоговой научной конференции молодых ученых и студентов СГМА (Ставрополь, 1999); Международной научной конференции «Свободные радикалы, антиоксиданты и старение», посвященной 75-летию академика РАЕН, д.б.н., профессора Д.Л. Теплого (Астрахань, 2006); V1I1 и IX Международных научных конференциях «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2005; 2006); XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2009); VI Сибирском физиологическом съезде (Барнаул, 2008); конференции молодых ученых «Биомедицинские технологии, мехатроника и робототехника». По теме диссертации опубликовано 14 работ, в т.ч. 3 из них - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования и обсуждения результатов собственных исследований, заключения и выводов. Общий объем диссертации - 162 страницы, 30 таблиц и 26 рисунков.
