Введение к работе
Актуальность. Феномены стресса и адаптации к нему являются одной из проблем, стоящих перед современной физиологией и медициной. Несмотря на большое количество исследований и публикаций, посвященных различным аспектам изучения данной проблемы, в литературе до настоящего времени все еще нет исчерпывающих сведений, содержащих целостное представление о стрессе как физиологическом процессе, о механизмах его возникновения, формирования, стрессустойчивости; кроме того не выработаны подходы к профилактике негативных последствий стресса.
В 1936 году H. Selye, выдвинув теорию об адаптационном синдроме, показал, что при любом стрессовом состоянии в организме возникает трехфазный процесс. При этом в условиях стресса основные сдвиги в регулирующих гомеостаз организма системах возникают со стороны эндокринных органов: гипоталамуса, гипофиза и надпочечников (Селье Г., 1960).
Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система образует ось стресс-системы, а основными ее гормонами являются глюкокортикоиды (ГК). В настоящее время появились дополнительные сведения, свидетельствующие о существовании единой саморегулирующейся системы, лимитирующей чрезмерную стресс-реакцию. В ее структуру включаются ГАМК-, опиоидергическая и моноаминоксидазная системы, а также субстанция Р, нейропептид Y и локальные компоненты, представленные простагландинами, аденозином и антиоксидазными системами (Пшенникова М.Г., 2001).
Однако известно, что при любом виде стресса как остром, так и хроническом (включая инфекционный) происходит уменьшение размеров тимуса, преимущественно за счет снижения количества тимоцитов, а в ряде случаев наблюдается жировое перерождение этого органа (Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П., 2005; Ивановская Т.Е., Леонова Л.В., 1989; Пшенникова М.Г., 2001; Селье Г., 1960; . et al., 2011; . et al., 2009; . et al., 2008; Hammar J.A., 1936). При этом ни тимус, ни продуцируемые им полипептиды в число компонентов указанной системы не включаются, хотя известно, что между тимусом и гипоталамо-гипофизарной-надпочечниковой системой существуют теснейшие связи (Кемилева З., 1984; Фабрис Н., 1980; Ярилин А.А., Беляков И.М., 1996; . et al., 2010; Jordan J., 1981; Martin J., 1984; . et al., 2007).
Из гормонов периферических эндокринных желез основная роль в регуляции деятельности тимуса принадлежит ГК (Гюллинг Э.В., Самбур М.Б., 1986; Martin J., 1984; Pierpaoli W. et al., 1977; . et al., 2011; . et al., 2011 и др.). Доказательством послужили эксперименты с экстрактом тимуса, адреналэктомией и тимэктомией (Кемилева З., 1984; Поповичи Д., Сэхляну В., 1969; Comsa J., 1938). Имеются указания об ингибиторном влиянии тимических факторов полипептидной природы на адренокортикальную функцию надпочечников (Алиев М.Г., Курбанов Т.Г., 1987). Основываясь на опубликованных данных можно полагать, что тимус является весьма важным органом не только иммунной, но и стресс-лимитирующей системы.
Все это делает проблему анализа роли полипептидов тимуса в регуляции стресса актуальной не только для физиологии, фармакологии, но и в целом для медицины.
Цель исследования
Целью работы явилось изучение влияния полипептидов тимуса на формирование эмоционального стресса и участие их в деятельности стресс-лимитирующей системы.
Задачи исследования
-
Исследовать уровень сывороточной тимической активности, являющейся показателем функциональной деятельности тимуса, в парах мать-дитя при родовом стрессе.
-
Проанализировать влияние полипептидного препарата тимуса тактивина на ориентировочно-исследовательское поведение и двигательную активность животных. Сравнить полученные результаты с действием эталонного анксиолитического препарата диазепама и классического ноотропного препарата пирацетама.
-
Проанализировать поведение животных под действием полипептидного препарата тимуса тактивина в тестах на тревожность. Сравнить полученные результаты с действием эталонного анксиолитического препарата диазепама и классического ноотропного препарата пирацетама.
-
Изучить влияние полипептидов тимуса на формирование у животных пищевых условных рефлексов. Сравнить полученные результаты с действием эталонного анксиолитического препарата диазепама и классического ноотропного препарата пирацетама.
-
Изучить влияние полипептидов тимуса на формирование у животных оборонительных условных рефлексов. Сравнить полученные результаты с действием эталонного анксиолитического препарата диазепама и классического ноотропного препарата пирацетама.
-
Исследовать динамику восстановления реакции избегания у подопытных животных под влиянием полипептидов тимуса на фоне эмоционального стресса, вызванного обратимыми функциональными нарушениями памяти. Сравнить полученные результаты с действием эталонного анксиолитического препарата диазепама и классического ноотропного препарата пирацетама.
-
Исследовать с помощью метода радиолигандного связывания ex vivo влияние тактивина на экспрессию ГАМКА-рецепторов в гипоталамусе крыс.
-
Исследовать изменения распределения ГАМК и моноаминов (норадреналина, серотонина, дофамина и их метаболитов) под влиянием тактивина во фронтальной коре и структурах промежуточного мозга крыс в условиях эмоционального стресса.
Научная новизна
Впервые сформулировано положение об участии тимуса в реализации родового стресса.
Впервые на основании комплекса проведенных исследований установлено, что только у здоровых рожениц с неотягощенным анамнезом при физиологически протекающей беременности имеет место адекватная реакция организма на родовой стресс в виде повышения уровня сывороточной тимической активности (СТА).
Помимо этого впервые установлено, что у рожениц, беременность которых протекала в условиях ремиссии хронических соматических или гинекологических заболеваний и/или на фоне осложненного течения данной беременности токсикозом, угрозой прерывания или других осложнений беременности, выявлено статистически значимое снижение уровня СТА по сравнению со здоровыми роженицами. Данный факт может косвенно указывать на избыточную продукцию надпочечниками гормонов стресса у данной группы беременных, что способствует снижению функциональной активности тимуса.
Установлено, что у здоровых новорожденных детей уровень СТА не зависел от стояния здоровья матери и уровня ее сывороточной тимической активности.
В эксперименте на животных впервые показано, что полипептидный препарат тимуса тактивин оказывает мнемотропный эффект, сопоставимый с действием классического ноотропного препарата пирацетама, что выражается в ускорении выработки пищевых и оборонительных условных рефлексов.
На моделях нарушения памяти было также впервые показано, что полипептиды тимуса (тактивин) улучшают воспроизведение реакции избегания в условиях эмоционального стресса. Установлены ноотропные и стресс-лимитирующие эффекты препарата тимуса и обоснована возможность предупреждения с его помощью негативных последствий стрессовых воздействий на организм животных.
Впервые проанализированы нейрохимические механизмы действия полипептидного препарата тимуса (тактивина) на различные структуры мозга на фоне эмоционального стресса. Установлено, что на фоне эмоционального стресса, вызванного обратимым функциональным нарушением реакции избегания, под действием тактивина статистически значимо увеличивается концентрация серотонина и норадреналина в гипоталамусе и фронтальной коре. Положительный эффект указанного препарата при эмоциональном стрессе заключается в изменении соотношения баланса серотонин/норадреналин в пользу первого. Участие ГАМК-ергической системы в реализации стресспротекторного действия тимических пептидов не установлено.
Проведенные исследования позволили разработать новую гипотетическую модель работы стресс-лимитирующей системы, которая учитывает стресспротекторные свойства полипептидов тимуса.
Практическая значимость
Полученные результаты существенно расширяют имеющиеся представления о роли полипептидов тимуса (тактивина) в регуляции центральной нервной системы и позволяют углубить фундаментальные знания об адаптации организма в условиях стресса.
Установленный факт мнемотропного и стресспротекторного действия полипептидного препарата тимуса тактивина (разрешенного к применению в клинической практике как иммунотропного препарата), предупреждающего развитие негативных последствий эмоционального стресса у животных, позволяет рекомендовать его для дальнейших исследований в клинической практике для коррекции различных когнитивных расстройств и изучения профилактического стресспротекторного действия препарата у человека, подвергающегося выраженным стрессогенным воздействиям.
Положения, выносимые на защиту
-
Сывороточная тимическая активность (интегральный показатель функциональной активности тимуса) в крови здоровых рожениц с неотягощенным течением беременности статистически значимо выше, чем у здоровых небеременных женщин детородного возраста, что является адекватной реакцией организма на родовой стресс. Установлен факт более низкого уровня СТА у рожениц с отягощенным анамнезом и/или с отягощенным течением беременности по сравнению со здоровыми роженицами с неотягощенным течением беременности, который может указывать на истощение компенсаторных возможностей организма.
-
Полипептидный препарат тимуса тактивин помимо иммунотропных свойств проявляет мнемотропный эффект на моделях оборонительных и пищевых условных рефлексов, ускоряя их выработку, что наиболее ярко проявляется на начальных этапах формирования памятного следа.
-
Полипептидный препарат тимуса тактивин снижает степень нарушения воспроизведения навыков при эмоциональном стрессе, вызываемом сбоем и пространственной переделкой реакции избегания, предупреждая негативные проявления эмоционального стресса, что может говорить о наличии у него стресс-протекторной активности.
-
Тактивин изменяет баланс моноаминергических систем мозга после сбоя реакции избегания и меняет соотношение серотонин/норадреналин в пользу первого, что лежит в основе его стресс-протекторного действия.
Внедрение в практику
Результаты исследования внедрены в учебный процесс кафедры фармакологии педиатрического факультета Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н.И. Пирогова Министерства Здравоохранения Российской Федерации, кафедры педиатрии медицинского факультета Российского университета дружбы народов и в научную работу лаборатории эволюции механизмов памяти кафедры высшей нервной деятельности Биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.
Апробация работы и публикации
Основные положения диссертации обсуждались на Международной конференции «Физиология и патология иммунной системы» и IV Международной конференции по иммунотерапии (Москва, 2008); VII съезде аллергологов и иммунологов СНГ и II Всемирном форуме по астме и респираторной аллергии (С-Петербург, 2009); Х и ХI Международном конгрессе «Здоровье и образование в ХХI веке» (Москва, 2009, 2010); Международном конгрессе по реабилитации в медицине и иммунореабилитации Всемирного форума педиатров (Дубай, ОАЭ, 2009); XVI и XVII Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2009; 2010); XIV Международном конгрессе по реабилитации в медицине и иммунореабилитации (Тель-Авив, Израиль, 2009); 5-ой Международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам» (Клязьма, 2010); XXI Съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010); Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 85-летию со дня основания Института физиологии им. И.П. Павлова РАН (С-Петербург, 2010); XV конгрессе педиатров России с международным участием «Актуальные проблемы педиатрии» (Москва, 2011); XVI Международном конгрессе по реабилитации в медицине и иммунореабилитации (Париж, Франция, 2011); II Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы стресса» (Витебск, Беларусь, 2011); VI Всемирном конгрессе по иммунопатологии и респираторной аллергии/VIII Конгрессе по аллергологии и иммунологии стран СНГ/V съезде иммунологов России (Москва, 2011); III Съезде физиологов СНГ (Ялта, Украина, 2011); V городской научно-практической конференции «Эндокринологические аспекты в педиатрии» (Москва, 2011).
Диссертация апробирована на совместном заседании кафедры фармакологии педиатрического факультета ГБОУ ВПО Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова Минздрава России, кафедры высшей нервной деятельности Биологического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и лаборатории молекулярной иммунологии и биохимии ФГБУН «НИИ Физико-химической медицины» ФМБА России.
По основным результатам диссертации опубликовано 53 работы, в том числе 18 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Результаты исследования вошли также в пособие для врачей «Иммунокоррекция тактивином в комплексном лечении часто болеющих детей».
Объем и структура диссертации.
Диссертации изложена на 220 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы (1-я глава), материалов и методов исследования (2-я глава), 5 глав результатов собственных исследований (3-7-я главы), обсуждения результатов (8-я глава), заключения, выводов, практических рекомендаций. Библиографический указатель включает 179 источника отечественной и 206 иностранной литературы. Работа проиллюстрирована 15 таблицами и 51 рисунками.
