Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 8
РАЗДЕЛ I
Современные представления о морфофункциональной ор
ганизации гистогематических барьеров и роли биологиче
ски активных веществ в их регуляции 16
1.1. Проблемы и перспективы методов исследования функций
гистогематических барьеров 17
-
Общие принципы структурной организации гистогематических барьеров 24
-
Структурнофункциональные особенности гематоэнцефа-лического барьера 29
-
Морфофункциональные особенности гематотестикулярно-
го барьера 31
1.5. Функции гистогематических барьеров 34
1.5.1. Защитная функция гистогематических барьеров 35
1.5.2. Регуляторная и транспортная функции гистогематиче
ских барьеров 37
1.6. Роль биологически активных веществ в регуляции прони-
цаемости гистогематических барьеров 39
-
Влияние гормонов на функции гистогематических барьеров 40
-
Влияние антиоксидантов на проницаемость гистогематических барьеров 41
РЕЗДЕЛ II
Общая характеристика условий экспериментов и методов
исследования 45
Глава 1. Характеристика объекта и условий экспериментов . . .
Глава 2. Характеристика методов исследований 49
РАЗДЕЛ III
Сравнительная характеристика влияния природного и синтетического антиоксидантов на перекисное окисление ли-пидов и функции гистогематических барьеров нейроэндок-
ринных центров 55
Глава 1. Обзор литературы 52
1.1. Особенности структурнофункциональной организации
гистогематических барьеров органов и тканей нейроэн-
докринной системы 55
1.2. Роль антиоксидантов в регуляции проницаемости гистоге-
матического барьера гипоталамуса 57
Глава 2. Результаты исследования 59
-
Влияние витамина Е и ионола на перекисное окисление липидов и защитную функцию гистогематических барьеров гипоталамо-гипофизарной системы 59
-
Влияние витамина Е и ионола на регуляторную функцию
гистогематических барьеров гипоталамо-гипофизарной
системы 62
2.3. Исследование роли гонад в модификации действия антиок-
сидантов на перекисное окисление липидов и проницае
мость гистогематических барьеров гипоталамо-
гипофизарной системы 65
Глава 3. Обсуждение результатов 72
РАЗДЕЛ IV
Влияние витамина Е на перекисное окисление липидов на
разных этапах постнатального онтогенеза 79
Глава 1. Обзор литературы 79
1.1. Вклад свободнорадикального окисления в старение орга-
4
низма 79
1.2. Органная и тканевая специфичность системы про- и анти-
оксидантов 83
1.3. Возрастные изменения обеспеченности организма антиок-
сидантами и их роль в процессе старения 86
Глава 2. Результаты исследования 90
2.1. Возрастные изменения содержания общих липидов и холе-
стерина крови интактных животных и после введения ви
тамина Е 90
2.2. Влияние витамина Е на содержание продуктов перекисно-
го окисления липидов у животных разных возрастных
групп 92
2.3. Перекисная резистентность эритроцитов при введении ви-
тамина Е животным на разных этапах постнатального он
тогенеза 98
2.4. Активность каталазы плазмы крови в условиях введения
витамина Е животным разных возрастных групп 100
Глава 3. Обсуждение результатов 102
РАЗДЕЛ V
Тканевые и половые особенности проницаемости гистоге
матических барьеров у животных разных возрастных групп 107
Глава 1. Обзор литературы 107
1.1. Тканевые особенности морфофункциональной организации
гистогематических барьеров 108
1.2. Общие принципы изменений функций гистогематических
барьеров в онтогенезе ПО
1.2.1. Особенности морфофункциональной организации гисто
гематических барьеров у новорожденных ПО
1.2.2. Структурнофункциональные изменения гистогематиче-
ских барьеров в динамике возрастной инволюции 114
Глава 2. Результаты исследования 117
2.1. Общая характеристика проницаемости гистогематических
барьеров у животных разного пола в постнатальном онто
генезе 117
2.2. Возрастные изменения проницаемости гистогематических
барьеров ЦНС и нейроэндокринных центров 122
-
Возрастная динамика проницаемости гистогематических барьеров желез внутренней секреции 125
-
Половые и возрастные особенности проницаемости гисто-
гематических барьеров некоторых периферических орга
нов и тканей 129
Глава 3. Обсуждение результатов 135
РАЗДЕЛ VI
Влияние витамина Б на проницаемость гистогематических
барьеров разных органов и тканей в постнатальном онто
генезе 146
Глава 1. Обзор литературы 146
1.1. Влияние биологически активных веществ на процессы ста- 146
рения и продолжительность жизни
1.2. Роль витамина Е в регуляции проницаемости барьерных
структур организма 149
Глава 2. Результаты исследования 154
2.1. Роль витамина Е в регуляции проницаемости гистогемати
ческих барьеров нейроэндокринной системы у животных
разных возрастных групп 154
-
Влияние витамина Е на проницаемость гистогематических барьеров нервных и нейроэндокринного центров ... 154
-
Влияние витамина Е на проницаемость гистогематиче-
ских барьеров желез внутренней секреции 159
2.2. Изменение проницаемости гистогематических барьеров некоторых периферических органов и тканей в условиях
введения витамина Е на разных этапах онтогенеза 168
Глава 3. Обсуждение результатов 205
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ... 224
ВЫВОДЫ 233
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 236
Перечень использованных сокращений
АОА - антиокислительная активность ГГБ - гистогематический барьер ГТБ - гематотестикулярный барьер ГЭБ - гематоэнцефалический барьер ПОЛ - перекисное окисление липидов СРО - свободнорадикальное окисление
Введение к работе
Актуальность темы. Для нормального функционирования клеток, тканей и органов необходимо постоянное поступление в них веществ из крови и выведение продуктов метаболизма. Эти процессы регулируются целым комплексом структур, образующих своего рода барьер между кровью и тканью. Основным свойством этих барьеров, называемых гистогематическими, является селективная проницаемость (Штерн Л.С, 1961, 1963). Изучение проницаемости разных веществ через ГГБ различных тканей организма ведется с конца 19 века, когда Паулем Эрлихом было впервые установлено, что кислые красители, в отличие от основных, не проникают в мозг кролика. В начале 20 века были открыты области повышенной проницаемости барьеров в срединном возвышении гипоталамуса, гипофизе, эпифизе. Такие зоны позднее были названы пусковыми. Они оказались связанными с процессами образования гормонов и гормональной регуляцией функций организма.
В 20-х годах прошлого столетия академик Л.С. Штерн на основании изучения гематоэнцефалического барьера создала стройное общефизиологическое учение о гистогематических барьерах, наметив основные подходы и направления в изучении их структуры и функций.
Учение о барьерах прошло трудный и тернистый путь. Было время, когда концепция ГЭБ пользовалась повышенным интересом у исследователей, а были и такие времена, когда ее считали мифом. В настоящее время проблемы исследования ГГБ приобретают все большее значение для физиологии и медицины.
Вместе с тем, при достаточно высокой разработанности проблемы гематоэнцефалического барьера, существенно влияющего на гомеостаз и процессы, осуществляемые ЦНС, изучение вопросов
9 проницаемости ГГБ других органов и тканей, в особенности органов нейроэндокринной системы носит фрагментарный и противоречивый характер.
В последние десятилетия отечественными и зарубежными исследователями уделяется большое внимание изучению роли антиок-сидантов в регуляции различных функциональных систем организма человека и животных, исследуются природа и механизм окисления в биосистемах и роль антиоксидантов как факторов, повышающих резистентность как отдельных органов, так и всего организма к неблагоприятным воздействиям (Эмануэль Н.М., 1976; Теплый Д.Л., 1979, 1983; Bell E.F., Filter L.J., 1981; Сергеев П.В., 1984; Amatuni V.G. et al., 1989; Сейфулла Р.Д., Борисова И.Г., 1990; Горбань Е.Н., 1991; Капралов А.А с соавт., 1993; Hiramatsu М. et al., 1993; Кирпатовский В.И. с соавт., 1996; Sumien N., 2003; Gazzanelli G., 2004; Ribalta J., et al., 2004).
Как известно (Dutte G.G. et al., 1991; Губский Ю.И. с соавт., 1994; Сторожок Н.М. с соавт., 1996; Bergamini Е, 2004), антиокси-данты, ингибируя процессы перекисного окисления липидов, способны стабилизировать биомембраны, модулировать их структуру и функциональную активность, что играет важную роль в регуляции проницаемости веществ через мембранные структуры.
Среди веществ, способных регулировать проницаемость клеточных мембран, являющихся важным компонентом структурных элементов ГГБ и играющих важную роль в обеспечении гомеостаза, особый интерес представляет витамин Е (а-токоферол), обладающий антиокислительными и особенно антирадикальными свойствами, а также являющийся универсальным компонентом клеточных мембран (Иванов И.И, 1978; Бурлакова Е.Б. с соавт., 1982; Wozny Е. et al., 1985; Хохлов А.П. с соавт., 1989; Поберезкина Н.Б., 1991).
В то же время практически не изучена роль антиоксидантов и, прежде всего, а-токоферола в регуляции проницаемости ГГБ желез внутренней секреции и ее изменения в процессе онтогенеза. Последнее обстоятельство важно еще и потому, что процесс старения обусловлен, в частности, угасанием функций эндокринных желез и ослаблением антиоксидантного статуса организма, что не может не отразится на функциональном состоянии как «центральных», так и «периферических» систем организма.
Имеющиеся литературные данные позволяют установить взаимосвязь между увеличением проницаемости ГЭБ с активацией пере-кисного окисления липидов и усилением защитной функции ГГБ разных отделов ЦНС под воздействием а-токоферола (Теплый Д.Л., 1979, 1983; Ерин А.Н., 1991; Вилков Г.А. с соавт., 1993). Вместе с тем, данных о влиянии а-токоферола на проницаемость ГГБ центральных и периферических органов на разных этапах онтогенеза научная литература практически не содержит.
Поскольку а-токоферол в клинических целях применяется, как правило, в дозах, превышающих физиологические (Munck I.A. et al., 1984; Сейфулла Р.Д., Борисова И.Г., 1990; Костюков Е.В. с соавт., 1991; Polidori М.С., 2003 и др.), исследование влияния его супрафи-зиологических доз на функции ГГБ разных органов и тканей имеет еще и практическое значение для фармакологии и медицины.
При использовании витамина Е в условиях эксперимента и клинике в большинстве случаев роль пола в реакции организма на воздействие антиоксидантами во внимание не принимается. Вместе с тем, существуют убедительные доказательства о различиях в действии а-токоферола на животных разного пола (Теплый Д.Л., 1983; Кондратенко Е.И., 1996, 2003). В связи с этим представляется важным изучение роли пола в исследованиях изменений функциональ- ного состояния ГГБ при нарушении антиоксидантного статуса организма.
В ряде работ (Донченко Г.В. с соавт., 1991; Капралов А.А. с соавт., 1993; Тупеев И.Р. с соавт., 1993; Gazzanelli G., 2004) отмечена способность витамина Е проявлять свойства, не связанные с его антиокислительной активностью, что определяет необходимость наряду с биоантиоксидантом (витамин Е) исследовать эффекты и синтетических антиоксидантов, в частности ионола, широко используемого в медицинской практике и исследуемого в качестве возможного геропротекторного средства, на функции ГГБ (Эмануэль Н.М., 1982).
В связи с этим, решение проблемы взаимосвязи возрастной динамики процессов перекисного окисления липидов с проницаемостью гистогематических барьеров разных органов и тканей у организмов разного пола и участия в этом процессе биоантиоксиданта а -токоферола представляет, таким образом, не только интерес для теоретической биологии и медицины, но и имеет глубокий практический интерес при решении проблем геронтологии.
Цель исследования - установить характер возрастных изменений перекисного окисления липидов и проницаемости гистогематических барьеров у животных разного пола и выявить особенности и закономерности влияния на данные процессы разных доз витамина Е.
Достижение поставленной цели осуществлялось путем решения следующих задач:
Сравнить влияние антиоксидантов разной природы на пере-кисное окисление липидов и проницаемость ГГБ.
Исследовать возрастные особенности перекисного окисления липидов и состояние клеточных мембран у животных разного пола и выявить эффекты разных доз витамина Е на данные процессы.
Изучить тканевые и половые особенности проницаемости ГГБ.
Выявить возрастную динамику изменений проницаемости ГГБ разных органов и тканей.
5. Исследовать особенности влияния разных доз витамина Е на проницаемость ГГБ у животных разных возрастных групп.
6. Сопоставить возрастные изменения интенсивности ПОЛ и проницаемости ГГБ у интактных животных и в условиях воздействия витамином Е.
Научная новизна. В результате проведенных экспериментов дана сравнительная характеристика влияния природного и синтетического антиоксидантов на проницаемость ГГБ органов нейроэндок-ринной системы. При этом установлены закономерности, свидетельствующие о зависимости барьерных функций от пола животных, природы и дозы антиоксиданта, а также от исследуемой ткани.
Впервые выполнено комплексное исследование возрастных и половых особенностей проницаемости ГГБ разных органов и тканей. Экспериментально доказано, что вне зависимости от возраста защитные свойства ГГБ наиболее сильно выражены в сердце и тканях головного мозга, а наименее - в эндокринных железах, легких и почках. В результате возрастной инволюции наиболее выраженные изменения проницаемости ГГБ происходят в эндокринных железах, печени,легких и почках.
Впервые показано, что половые особенности проницаемости ГГБ проявляются, в основном, после полового созревания. Установлено, что в органах, имеющих половые особенности проницаемости ГГБ, защитные свойства барьеров наиболее интенсивно выражены у самок (за исключением гонад, где наблюдается противоположная картина).
Получены новые сведения о возрастной динамике содержания различных продуктов ПОЛ разных классов и роли витамина Е как биоантиоксиданта в регуляции этого процесса.
Впервые исследованы и выявлены особенности влияния разных доз витамина Е на проницаемость ГГБ разных органов и тканей. Установлены закономерности и особенности взаимосвязи проницаемости барьеров с интенсивностью свободнорадикального окисления липидов, свидетельствующие о зависимости эффекта биоантиоксиданта на проницаемость ГГБ от вида ткани, пола и возраста животного.
Основные положения, выносимые на защиту:
Природные и синтетические антиоксиданты способны изменять функциональное состояние ГГБ, но степень и направленность их воздействия зависят от природы веществ, их дозы, вида ткани и пола животного.
Проницаемость ГГБ на разных этапах онтогенеза имеет выраженные тканевые и половые особенности.
Возрастные изменения проницаемости ГГБ согласуются с изменением общей интенсивности перекисного окисления липидов. При этом характер и степень их взаимосвязи зависит от типа ГГБ.
Эффект разных доз витамина Е на проницаемость ГГБ на разных этапах онтогенеза определятся видом ткани и полом животного.
Теоретическая и практическая значимость Результаты проведенных исследований позволяют расширить и углубить представления о возрастных изменениях функциональных систем организма, роли и механизмах действия антиоксидантов на проницаемость ГГБ разных органов и тканей, а также о зависимости степени и направленности эффектов антиоксидантов на функции ГГБ от пола и возраста животных.
Практическая ценность результатов исследования состоит в необходимости учета половых различий, тканевой специфичности и возрастных особенностей в изменении проницаемости ГГБ при использовании антиоксидантов в эксперименте и клинике. Обнаружены дозозависимые эффекты витамина Е на защитные свойства ГГБ разных тканей, имеющие различную направленность, в зависимости от пола и возраста животного.
Выявленные в работе закономерности в действии антиоксидантов на функции гистогематических барьеров животных разных возрастных групп могут быть использованы при изучении курсов физиологических дисциплин в вузах биологического и медицинского профиля, а также учтены при их использовании в геронтологии и гериатрии.
Материалы диссертации включены в курс лекций по физиологии Астраханского государственного университета, Астраханского государственного технического университета и Астраханской государственной медицинской академии.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на итоговых научных конференциях Астраханского государственного педагогического университета (1995 - 2001), Международной научной конференции «Структурные преобразования органов и тканей на этапах онтогенеза в норме и при воздействии антропогенных факторов» (Астрахань, 1996), Поволжской конференции «Эколого-биологические проблемы Волжского региона Северного Прикаспия» (Астрахань, 1996), Всероссийской научной конференции «Астраханский край: история и современность» (Астрахань, 1997), Международной школе «Современные проблемы теоретической биофизики» (Москва, 1998), XVII съезде Всероссийского физиологического общества им. И.П. Павлова (Ростов-на-Дону, 1998), V Всероссийской конференции «Нейроэндокринология-2000»
15 (Санкт-Петербург, 2000), Международной конференции «Экологические проблемы человека и общества» (Астрахань, 2000), VIII международной конференции «Циклы природы и общества» (Ставрополь, 2000), Международном симпоузиме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2001, 2003), Международной конференции молодых ученых и студентов (Самара, 2003), Международной конференции «Современные проблемы экспериментально и клинической медицины» (Таиланд, 2004), итоговой научной конференции Астраханского государственного технического университета (2005).
Результаты исследований опубликованы в журналах «Клиническая лабораторная диагностика», «Проблемы репродукции», «Успехи геронтологии», «Кардиолог», «Вестник Российского университета дружбы народов», «Вестник Астраханского государственного технического университета», «Естественные науки», «Успехи современного естествознания».
По результатам исследования издана монография «Роль витамина Е в регуляции проницаемости гистогематических барьеров на разных этапах постнатального онтогенеза».
Структура и объем диссертации
Диссертация построена по монографическому типу и состоит из введения, шести разделов основного текста (включающих обзор литературы, результаты и обсуждения собственных исследований), заключения, выводов и библиографического списка.
Общий объем диссертации 277 страниц с 33 таблицами и 72 рисунками. Список литературы включает 364 публикаций, в том числе 173 иностранных.
