Введение к работе
Актуальность исследования. Механизмы эмоционального стресса и стрессорных нарушений физиологических функций являются актуальной медико-биологической проблемой. Известно, что в реализацию стрессорных реакций вовлечены центральные механизмы, нейрохимическим субстратом которых являются норадренергическая, холинергическая, дофаминергическая, серотонинергическая и ангиотензинергическая нейромедиаторные системы. Различные виды эмоционального стресса (иммобилизация, ограничение подвижности, изоляция) сопровождаются повышением уровня ангиотензина II в мозге и усилением экспрессии АТ1 рецепторов, а блокаторы рецепторов ангиотензина II устраняют стресс-индуцированные нарушения ряда физиологических функций (J.M.Saavedra et al., 2005, 2011).
Стресс-реакция сопровождается изменениями функций иммунной системы, причем, в процесс вовлекаются структурно-функциональные элементы как врожденного, так и адаптивного иммунитета (Е.А.Корнева, 1990; S.K.Sundar, 1990; В.В.Абрамов, 1991; E.M.Sternberg, 1995; Г.Н.Крыжановский, 1997; D.Wrona, 1999; И.Г.Акмаев, 2001; F.Eskandari, 2003). Одним из клеточных компонентов врожденной иммунологической резистентности являются макрофаги, в том числе макрофаги легких. Альвеолярные макрофаги (АМ) – это полифункциональные клетки, которые, с одной стороны, участвуют в механизмах неспецифической защиты от инфекционных агентов, клиренсе альвеолярной поверхности от инородных частиц и «отработанного» сурфактанта, а с другой стороны, осуществляют секрецию цитокинов (ИЛ-1, ФНО), ферментов, в том числе фосфолипаз, оксида азота, активных форм кислорода, способных индуцировать острое или хроническое повреждение легких (В.В.Ерохин, 2000).
При стрессе в системе мононуклеарных фагоцитов происходят количественные и качественные изменения (T.Kumae, 2003; В.А.Назаров, 2007; C.G.Leandro, 2007), однако, исследованию механизмов стрессорных влияний на АМ посвящены единичные работы. Выводы о влиянии стресса на функции АМ противоречивы. С одной стороны, стресс стимулирует секрецию цитокинов, активных форм кислорода, супероксид-аниона этими клетками (E.Broug-Holub, 1996, 1998), с другой стороны – стресс ослабляет фагоцитарную функцию АМ (C.G.Leandro, 2007). Следует подчеркнуть, что вышеупомянутые эксперименты были проведены в условиях острого стресса, тогда как влияние хронических, повторяющихся стрессорных воздействий на функции АМ исследовано недостаточно.
Нейрогуморальная регуляция функций иммунных клеток при стрессе включает в себя центральные и периферические звенья. Согласно классическим представлениям, в механизмах стрессорной реакции участвуют две основные системы – гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая и симпато-адреналовая (М.Г.Пшенникова, 2000). Установлено, что выход на периферию стресс-система имеет также через блуждающий нерв, описан паравентрикуловагусный путь, через который могут быть реализованы эффекты центральных стресс-реализующих структур (И.Г.Акмаев, 1999; М.Г.Пшенникова, 2000). Не исключено, что в механизмах стресс-опосредованных изменений активности АМ, как основных клеточных компонентов неспецифической резистентности легких, определенную роль также может играть блуждающий нерв.
Блуждающий нерв является смешанным нервом: в его состав входят афферентные (более 75%) и эфферентные волокна. Общепризнано, что эффекторная функция n. vagus реализуется при участии холинергических механизмов. В настоящее время широко обсуждается противовоспалительный эффект парасимпатической нервной системы и, в частности, блуждающего нерва, в механизмах изменений иммунологической реактивности организма (П.Ф.Забродский, 1993, 1995; Kevin J.Tracey, 2007). В основном, его связывают с н-холинорецепторами (7nAChR, 4nAChR, 2nAChR) фагоцитирующих клеток. Известно также, что блокада м-холинорецепторов АМ (особенно М3 подтипа) подавляет секрецию этими клетками факторов хемотаксиса для нейтрофилов и ограничивает воспалительный процесс при хронической обструктивной болезни легких (F.Bhling, 2007; G.Vacca, 2011).
Афференты блуждающего нерва передают в ствол мозга механо- и хемочувствительные сигналы, на основе которых осуществляется автономная, эндокринная, и поведенческая регуляция гомеостаза. Присутствие в определенной доле чувствительных терминалей блуждающего нерва (10-30%) везикул, содержащих нейропептиды, в основном субстанцию Р, кокальцигенин, нейропептид А (В.А.Золотарев, А.Д.Ноздрачев, 2001), делает актуальным исследование локальной «эффекторной функции» этих окончаний. При стрессе усиливается выделение тахикининов, содержащихся в терминалях капсаицинчувствительных кожных афферентов (L.K.Singh, 1999; R.A.Joachim, 2006). В ряде работ описаны стресс-индуцированные изменения легочного сурфактанта, обусловленные влиянием капсаицинчувствительных афферентов n.vagus (В.Л.Исаева, 2004, 2005; И.Г.Брындина, 2006). Доказано активирующее влияние субстанции P (in vitro) на поглотительную и бактерицидную функции АМ, а также секрецию провоспалительных цитокинов (E.Boichot, 1993; M.Murris-Espin, 1995; S.Brunelleschi, 1996; C.Bardelli, 2005; N.N.Sun, 2007). Показано, что капсаицин при системном или периневральном применении существенно ограничивает локальные висцеральные проявления стресс-реакции: язвообразование в желудке, повреждения гепатоцитов и дегенеративные изменения мочевого пузыря (A.Sugitani et al., 1992; N.Erin et al.; 2000, F.Ercan et al., 2001). Характер участия капсаицинчувствительных афферентных волокон в регуляции активности альвеолярных макрофагов в условиях стресса не изучен.
Цель исследования – выяснение роли капсаицинчувствительных афферентных волокон блуждающего нерва в реализации стресс-опосредованных влияний на фагоцитарную и кислород-зависимую бактерицидную функции альвеолярных макрофагов.
Задачи исследования:
1) оценить поглотительную и бактерицидную функции альвеолярных макрофагов при хроническом эмоциональном стрессе, индуцированном ограничением подвижности животных в тесных клетках-пеналах или внутрижелудочковым введением ангиотензина II;
2) выявить эффекты колхициновой блокады аксонального транспорта в блуждающем нерве или истощения депо нейропептидов в его капсаицинчувствительных афферентах на функции альвеолярных макрофагов при хроническом эмоциональном стрессе;
3) изучить влияние блокады холинергических нейромедиаторных механизмов атропином на поглотительную и бактерицидную функции альвеолярных макрофагов в условиях хронического эмоционального стресса.
Научная новизна. Установлено активирующее влияние блуждающего нерва на клеточное звено системы неспецифической резистентности легких в условиях хронического эмоционального стресса. Доказана ведущая роль капсаицинчувствительных пептидергических афферентов блуждающего нерва в механизмах стресс-индуцированной активации поглотительной и бактерицидной функций альвеолярных макрофагов.
Практическая значимость. Повышение активности альвеолярных макрофагов можно расценивать как один из механизмов адаптации респираторного аппарата к стрессу. С другой стороны, необходимо учитывать, что активация альвеолярных макрофагов в условиях продолжительного эмоционального напряжения может индуцировать повреждение легочной ткани.
Полученные данные могут послужить теоретической базой для разработки профилактических и лечебных мер, уменьшающих негативное воздействие эмоционального стресса на легочные компоненты системы естественной резистентности организма, путем направленного фармакологического воздействия на центральные ангиотензинергические структуры или пептидергические механизмы, реализуемые при участии капсаицинчувствительных афферентов блуждающего нерва.
Положения, выносимые на защиту:
1. Хронический эмоциональный стресс, вызванный ограничением подвижности животных или активацией центральных стресс-реализующих ангиотензинергических структур, сопровождается повышением поглотительной и бактерицидной функций альвеолярных макрофагов.
2. Колхициновая блокада аксонального транспорта в блуждающем нерве и истощение депо нейропептидов в его капсаицинчувствительных афферентах ограничивают стресс-индуцированную активацию альвеолярных макрофагов.
3. В реализации активирующего влияния блуждающего нерва на поглотительную и бактерицидную функции альвеолярных макрофагов при стрессе ведущую роль играют его капсаицинчувствительные афферентные волокна.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на VI межвузовской научной конференции молодых ученых «Актуальные медико-биологические проблемы» (Ижевск, 2006); IV Российской конференции «Нейроиммунопатология» (Москва, 2006); научно-практической конференции, посвященной юбилею кафедры патофизиологии (Ижевск, 2007); XVI Всероссийской научно-практической конференции «Нейроиммунология» (Санкт-Петербург, 2008); IX Российской конференции иммунологов Урала, посвященной 90-летию проф. Л.Я. Эберта (Челябинск, 2011); на совместном заседании кафедр нормальной физиологии, патофизиологии, биохимии, биологии и экологии человека, микробиологии, иммунологии и вирусологии, клинической биохимии и лабораторной диагностики ФПК и ПП ГБОУ ВПО ИГМА Минздрава России; на заседании кафедры нормальной физиологии ГБОУ ВПО СамГМУ Минздрава России.
Декларация личного участия автора. Автором самостоятельно проведен анализ литературы по профилю диссертационного исследования. Автор участвовала в проведении всех серий экспериментов, лично осуществляла забор материала, определение функций АМ, биохимические исследования, полностью провела статистическую обработку данных. Доля личного участия в совместных публикациях составляет 70%.
Публикации результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 17 работ, из них 3 – в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов докторских и кандидатских диссертаций.
Внедрение результатов исследования. Материалы диссертации включены в лекционные курсы по нормальной физиологии и патофизиологии Ижевской государственной медицинской академии.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 172 страницах машинописи и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, главы из трех подглав собственных исследований, обсуждения результатов исследования, выводов и списка литературы. Работа содержит 27 таблиц и 19 рисунков. Библиографический указатель содержит 355 источников, из которых 153 работы отечественных и 202 работы зарубежных авторов.
