Введение к работе
Актуальность проблемы. «Существенной связью животного организма с окружающей средой, писал И.ГТ.Павлов, - является связь через известные химические вещества, которые должны поступать в состав данного организма, что есть связь через пищу».
Однако пища принципиально отличается от всех других факторов внешней среды: в процессе поглощения она превращается из внешнего во внутренний фактор, и более того, ее элементы трансформируются в энергию физиологических функций и структурные элементы живого тела. Именно поэтому влияние пищи является определяющим в обеспечении оптимального роста и развития живого организма, адаптации к воздействию различных агентов внешней среды (Слоним Д.А., 1976).
Основой адаптивных процессов является энергообеспечение организма для поддержания функционирования его системы в экстремальных условиях. Качественная характеристика нового стационарного уровня определяется сбалансированностью экзергониче-ского каталитического пути Эмбден-Мейергофа-Кребса и эндоерго-нического анаболического пути гексозомонофосфатного шунта (Теодореску Экзарку И., 1973). При неадекватной адаптивной реакции (гиперкатаболизме) в сочетании с гипоанаболизмом энергообеспечение системы осуществляется за счет протеолиза с последующим вовлечением аминокислот в процесс глюконеогенеза. Синтезированная в данных условиях АТФ расходуется на активные функциональные и химические процессы, что приводит к снижению фосфатного потенциала с последующей активацией пути Эмбдена-Мейергофа-Кребса.
Нарушение гомеостаза, вызванное факторами внешней и внутренней среды, или сигнал о возможности подобного нарушения через высшие уровни регуляции активируют ответственные за адаптацию системы высшие регуляторные центры организма -гипоталамус (Меерсон Ф.З., 1987). Такое положение гипоталамуса среди образований ЦНС тесно связано с эволюционно обусловленным единством нервных и гормональных механизмов регуляции функций гомеостатических систем организма - энергетических, водно-солевых, температурных, иммунобиологических и т.д. (Акмаев И.Г., 1979; Алешин Б.В., 1987; КорневаЕА., 1986).
В настоящее время можно считать доказанным, что высокий уровень энергетического обмена - характерная черта нервной ткани. Установлена тесная связь между интенсивность энергетического обмена и функциональной активностью головного мозга (Balazs, Machiyama V., Hammound B.L. et al., 1970; Sutherland E.,1966). Также известно, что около 70% всей поступающей глюкозы утилизируется этим органом, составляющим всего 2% массы тела (Ньюсхолм Э., Старт К., 1977).
Известно также о связи катехоламинов с окислением энергетического субстрата - мигохондриалыюго сукцината (Kvet-nansky R., 1980). Модулирующая функция катехоламинергических систем мозга в регуляции адаптации, обучения и активации ЦНС (Kondrashova M.N., Mironove G.P., Sirota T.V. et al.,1980) может проявлятся на митохондриальном уровне в регуляции активности сукцинатдегидрогеназы ( Окон Е.Б., Семенова Т.Н., 1986).
Есть единичные сведения о том, что эндогенные пептиды, по-видимому, вмешиваются и в процессе энергетического сбалансирования, связанные с потреблением пищи: с одной стороны, они стимулируют аппетит, с другой - расходы энергии, что приводит к ожирению (Mandenoff A., Tameron F., Apfelbum М., Margules D.L.,1982). В условиях голодания, например, р-эндорфин действует как гормон, консервирующий ресурсы энергии, стимулируя высвобождение аіітидиуретического гормона тем самым вызывает задержку воды и понижает температуру и т.д. Мет-энкефалин и (3-эндорфин существенно влияют на потреболение пищи и воды глю-корегуляцию (Клуша В.Е., Аббисова Н.А, Кукайн Э.М. и др., 1983).
Установлено, что |3-липотропин, как предшественник многочисленных пептидов (Акил X., Уотсон С, Бергер Ф., Бергас Дж., 1981), оказывет влияние на процессы обмена веществ в организме, вызывая, в частности увеличение содержания в крови неэстерифици-рованных жирных кислот, гипергликемию, гиперкальцемшо и другие эффекты. Это свидетельствует о том, что эндогенные пептиды участвуют в адаптивно-компенсаторных реакциях глюкоосморецепторов, т.е. в механизме адаптивоног реагирования и рационального расходования энергетического субстрата и регуляции ионного гомеостаза в организме. Вместе с тем, действие (3-липотропина на «пищевое и питьевое» поведение животных практически не изучена (Nikoladis S., Nicholson Charles, 1988). С этих позиций пищевая и питьевая моти-
вация является очень хорошей моделью для изучения роли гипоталамических моноаминергических и пептидергических систем в регуляции энергетического и ионного гомеостаза в организме.
Основная задача данной диссертационной работы заключается в том, чтобы выявить каким образом гипоталамические ка-техоламинергические и пептидергические нейронные механизмы, вовлеченные в регуляцию энергетического и ионного гомеостаза, участвуют в реализации центральных механизмов пищевого и питьевого поведения.
Цель п задачи исследования. Целью диссертационной работы является изучение роли моноаминов и эндогенных пептидов в регуляции центральных механизмов пищевой и питьевой мотивации в норме, при различных сроках пищевой и питьевой депривации и после ее отмены.
В задачи работы входило:
-
Изучение общих и специфических особенностей действий р-ЛПТ и |3-эндорфина на пищевые и питьевые показатели в норме и в условиях пищевой депривации.
-
Определение содержания катехоламина в гипоталамусе и глюкозы в крови животных при 1,2,3,5 и 7 суточной пищевой и питьевой депривации и на фоне 1,3,5,15 и 30 суточного восстановления пищевого и питьевого режима.
-
Изучение морфологических особенностей гипоталамических ядер латерального, вентромедиального, латеральной преопти-ческой области в супраоптическом и параветрикулярном ядре гипоталамуса при 1,2,3,5 и 7 суточной пищевой и питьевой депривации и на фоне 1,3,5,15 и 30 суточного восстановления питьевого и пищевого режима.
Научная новизна. Впервые исследована взаимосвязь моноаминергических и пептидергических систем гипоталамуса в регуляции центральных механизмов при различных уровнях пищевого и питьевого поведения. Изучен уровень потребления твердых и жидких метаболитов в норме и при различных сроках пищевой депривации.
Полученные результаты позволяют в определенной степени обоснованно высказать предположение о роли моноаминергических и пептидергических систем гипоталамуса в регуляции гли-когомеостаза при различных сроках пищевой и питьевой депривации и при ее отмене.
Сравнительный анализ результатов действия р-ЛПТ и Р-эндорфина на пищевое и питьевое поведение накормленных и де-привированных пищей крыс показали, что пептиды оказывают специфическое влияние, в основном вызывают повышение пищевой и питьевой активности у насыщенных животных, а у голод-ных-наоборот, подавляют ее. Видимо, такой механизм направлен на сохранение соотношения твердых и жидких субстратов в тканях организма, необходимое для нормального течения гомеостаза.
Результаты исследований свидетельствуют о том, что при различных сроках пищевой и питьевой депривации и восстановления режима питания и питья подопытных животных, наиболее выраженное нейрохимические и морфологические изменения в случае пищевого поведения наблюдается в нейронных организациях ЛЯ, ВМЯ и ПВЯ гипоталамуса, а в случае питьевой в ЛПО, ПВЯ и СОЯ гипоталамуса. Если ЛЯ и ЛПО гипоталамуса вовлечены в регуляцию нейрофизиологических процессов, то ВМЯ, СОЯ и ПВЯ - более ответственны за регуляцию нейрохимических процессов, составляющих основу взаимотношений моноаминергиче-ских и пептидергических систем гипоталамуса, ответственных за гормональный механизм пищевого и питьевого поведения.
На уровне гипоталамических ядер функция адреналина направлена на регуляцию внутриклеточных механизмов энергообеспечения и энергозатрат, функция норадреналина направлена на регуляцию нервных механизмов пищевого и питьевого поведения. Функция дофамина и серотонина направлена на реализацию центральных механизмов с отрицательной обратной связью. Но реализация этих механизмов осуществляется непосредственным системообразующим участием пентидергических систем гипоталамических ядер.
Теоретическая и практическая значимость исследования. Полученные данные позволяют значительно расширить теоретические представления о роли и взаимоотношениях пептидергических и моноаминергических систем гипоталамуса в регуляции центральных механизмов пищевого и питьевого поведения и о роли гипоталамо-надпочечниковой и гипоталамо-поджелудочной систем в формировании и в реализации функций различных уровней пищевой и питьевой функциональных систем, направленных на уравновешивание механизмов энергообеспечения, энерготрат и ионного гомеостаза организма.
Практическая значимость данного исследования заключается в том, что эта работа открывает перспективные возможности применения опиоидных пептидов для коррекции центральньгх механизмов регуляции питания при ряде заболеваний, проявляющихся в нарушении энергетического и ионного баланса в организме.
Основные положения, выносимое в защиту.
-
Изучение влияния внутрижелудочкового введения Р" ЛПТ И Р" эндорфина у накормленных крыс показало, что количество потребляемой пищи и воды увеличивается, а также количество суточного диуреза и масса тела у животных сохраняется на высоком уровне.
-
Изучение влияния внутрижелудочкового введения р-ЛПТ и Р-эндорфина у крыс в условиях пищевой депривации показало, что количество потребляемой пищи и воды снижается, суточный диурез и масса тела тоже уменьшается.
-
Изучение содержания сахара в крови, адреналина и норадрена-лина в гипоталамусе у белых крыс при 1,2,3,5и 7 - суточной пищевой и питьевой депривации и на фоне 1,3,5,10 суточного восстановления пищевого и питьевого режима показало, что 1-3 содержание глюкозы, норадреналина и адреналина повышается, в 5-7 сутки существенно снижается, а 15 сутки восстанавителыюго режима содержание изучаемых показателей стабилизируется.
-
Изучение морфологических особенностей гипоталамуса показало, что после 1-3 суточной пищевой депривации характерные морфологические изменения наблюдаются в наружно-латеральной, перифорникальной зоне латерального ядра и преоптическая область, с продлением сроков пищевой и питьевой депривации морфологические изменения наблюдается в мелко- и крупноклеточной части вентромедиального, супра-оптического и паравентрикулярного ядра гипоталамуса.
-
После отмены пищевой и питьевой депривации на 7-15 сутки восстановлиается мелко- и крупноклеточная часть вентро-медиалного супраоптического, паравентрикулярного ядра, на 30 сутки восстанавливаются наружно-латеральная и перифор-никальная зона латерального ядра и преоптическая область гипоталамуса.
Апробация работы. Материалы диссертации изложены и доложены на:
-
На научной-практической конференции, посвященной 100-летию академика А.Гасанова, Бакы, 2000.
-
26-С1 Ulusal Turkiya fizioloji bilimlar derneyi. Bski эЬэг, Turkiya,2000.
-
На научной-практической конференции, посвященной 100-летию академика З.М.Мамедова, Баку, 2003.
-
На Семинаре НАН-а Института Физилогии им. А.Й.Караева, 2004.
Структура и объем диссертации. Работа изожена на 175 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 3 глав, обсуждения полученных данных, выводов и списка использованной литературы, включающего261 источника, из которых 141 на русском и 120 на английском языках. Диссертация содержит 9 таблиц и 24 рисунка.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, список которых приведен в автореферате.