Введение к работе
Актуальность исследования. В конце XX века сформировалось направление фундаментальных исследований, связанное с изучением эндотелийзависимых факторов регуляции тонуса сосудов Было выявлено, что эндотелий участвует в формировании системных гемодинамических реакций, регулирует местный сосудистый тонус, являясь конечным звеном его нейрогенной и гуморальной регуляции (Постнов Ю В , Бойцов С А., 2006, Wei СМ, 1987, Lerman A, Rodeheffer R J, 1994) Функциональная перестройка эндотелия при воздействии стрессорных факторов заключается в изменении сбалансированной секреции веществ, регулирующих тонус сосудов (Соболева ГН., 1997, Затейщиков ДА, 2000, Ольбинская Л.И, 2001, Шестакова MB, 2001, Гельцер Б.И, 2004, Шляхто ЕВ, 2004, Ющук ЕН, 2005, Воробьева А В , 2006) В настоящее время в механизмах внутриклеточной регуляции тонуса кровеносных сосудов установлена важная роль эндотелина-1 (Vanhoutte Р М, 1993), который является самым мощным из известных вазоактивных эндотелиальных факторов с констрикторными свойствами (Патарая С А, 2000, Гомазков О А, 2001, Омельянович ДА., 2006, Yanagisawa М, 1988, La М, 1995, Schiffiin Е L, 1998)
Ответ на стрессирующий фактор зависит от различных механизмов, которые формируют функционирующие в организме стресс-лимитирующие и стресс-реализующие системы (Меерсон ФЗ, 1989, Пшенникова МГ, 2000) Одной из стресс-лимитирующих систем организма является система опиоидных пептидов В исследованиях, посвященных изучению опиоидергической модуляции сосудистого тонуса, авторами в основном рассматривается влияние опиоидных пептидов на центральные механизмы регуляции этих изменений Вопрос о влиянии опиоидов на периферический сосудистый тонус остается недостаточно исследованным В литературе имеются лишь единичные данные, касающиеся модуляции опиоидами периферического сосудистого тонуса (Хромова А В , 2002, Saunders W S , 1985, Randich А, 1993, Robertson J D, Willingham T, 1993)
Учитывая, что в эндотелии кровеносных сосудов обнаружены различные типы опиатньгх рецепторов (Stefano G В, 1998), можно предположить, что опиоидные пептиды могут реализовывать стресс-лимитирующие эффекты на сердечно-сосудистую систему через эндотелиальные факторы
В отечественной и зарубежной литературе работ, в которых исследовалось бы участие эндотелиальных вазоактивных систем в опиоидергической модуляции сосудистого тонуса, крайне мало (Командресова Т М, 2006) Вместе с тем, имеются данные о взаимосвязи как опиоидных пептидов, так и эндотелина-1 с биологически активными веществами, такими как катехоламины, ангиотензин и др, в регуляции сосудистого тонуса (Павленко В С , 1984, Пшенникова М Г, 1987, Маслов Л Н, 2005, Fuder Н, 1986, Rosen MR, 1995) Эти факты свидетельствуют о возможном участии эндотелина-1, как эндотелиального фактора, в механизмах опиоидергической регуляции периферического сосудистого тонуса Однако
вопрос о роли эндотелина-1 в механизмах опиоидергическои регуляции периферического сосудистого тонуса в условиях острого стресса не исследован Вместе с тем, для введения опиоидных пептидов в практику профилактики и коррекции стрессорных изменений гемодинамики необходимо знание тонких механизмов опиоидергическои модуляции периферического сосудистого тонуса в условиях острого стресса
Цель и задачи исследования. Цель исследования - изучить роль эндотелина-1 в механизмах влияния активации опиатных рецепторов на стрессобусловленные изменения тонуса периферических кровеносных сосудов
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи
Выявить участие опиоидергическои системы в регуляции периферического сосудистого тонуса и эластичности сосудов различного диаметра в условиях острого стресса
Выявить участие эндотелина-1 в изменениях периферического сосудистого тонуса на фоне острого стресса
3. Установить взаимосвязь опиоидергическои системы и эндотелина-1 в регуляции периферического сосудистого тонуса на фоне острого стресса путем блокады и активации ц-, 8- и к- опиатных рецепторов.
Положения, выносимые на защиту.
1. Модуляция показателей периферического сосудистого тонуса на фоне блокады и активации опиатных рецепторов в условиях острого стресса свидетельствует об участии опиоидергическои системы в регуляции тонуса сосудов при стрессе Наибольший протективный эффект на стрессобусловленную вазоконстрикцию, связанный преимущественно с изменением эластичности крупных сосудов на протяжении всего периода эксперимента, наблюдался при активации \х- опиатных рецепторов и при сочетанной активации и- и 5-опиатных рецепторов При селективной активации 8-опиатных рецепторов был выявлен протективный эффект, начиная с 15-й мин стрессирования, в то время как при активации к-опиатных рецепторов наблюдался кратковременный протективный эффект только на 15-й мин эксперимента Данные протективные эффекты связаны с равнозначным изменением эластичности крупных и мелких кровеносных сосудов
2 Неселективная блокада эндотелиновых рецепторов приводила к протективному эффекту на стрессобусловленную вазоконстрикцию, который связан преимущественно с изменением эластичности крупных кровеносных сосудов. При этом гемодинамические изменения были менее выраженными по сравнению с контролем, что свидетельствует об участии эндотелина-1 в механизмах регуляции периферического сосудистого тонуса в условиях острого стресса
3. Увеличение стрессобусловленного роста периферического сосудистого тонуса в условиях неселективной блокады опиатных рецепторов связано преимущественно со снижением эластичности сосудов мелкого диаметра Блокада опиатных рецепторов приводила к резкому увеличению уровня эндотелина-1 Активация всех типов опиатных рецепторов в условиях острого
стресса сопровождалась снижением уровня продукции эндотелина-1 в плазме крови экспериментальных животных Наибольшее снижение уровня эндотелина-1 на 66,32% было выявлено на фоне селективной активации ц-опиатных рецепторов при помощи DAGO При сочетанной активации ц- и 5-опиатных рецепторов даларгином уровень эндотелина-1 уменьшался на 28,50% Селективная стимуляция 8-опиатных рецепторов при помощи DSLET приводила к незначительному уменьшению уровня эндотелина-1 (на 24,35%) Активация к-опиатных рецепторов при помощи динорфина Амз не приводила к достоверным изменениям уровня эндотелина-1, концентрация которого уменьшалась лишь на 18,35% Эти факты свидетельствуют о роли эндотелина-1 в механизме протективного действия активации опиатных рецепторов на стрессобусловленный рост периферического сосудистого тонуса через изменение работы эндотелия кровеносных сосудов, направленное на уменьшение синтеза вазоконстрикторных факторов
4 Наиболее тесная связь с эндотелином-1 выявлена у селективного агониста ц-опиатных рецепторов DAGO, т к при совместном действии DAGO и неселективного блокатора эндотелиновых рецепторов PD 145,065 наблюдался незначительный суммарный протективный эффект, в то время как при совместном действии даларгина и PD 145,065 наблюдался ярко выраженный суммарный протективный эффект, что свидетельствует о том, что протективный эффект даларгина связан не только со снижением уровня эндотелина-1, но и с действием других эндотелиальных факторов
Научная новизна исследования. Впервые выявлено участие эндотелина-1 в стрессобусловленном увеличении периферического сосудистого тонуса, связанное с изменением эластичности крупных кровеносных сосудов
Впервые установлено участие эндотелина-1 в протективном эффекте активации ц-, 5- и к-опиатных рецепторов на стрессобусловленную вазоконстрикцию Установлено, что эндогенные опиоиды сдерживают выброс эндотелина-1 в условиях острого стресса Выявлено, что наиболее тесно с эндотелином-1 связан протективный эффект селективной активации ц-опиатных рецепторов DAGO, который обусловлен изменением эластичности крупных сосудов
Результаты данного исследования будут способствовать расширению представлений о клеточных механизмах влияния стресс-лимитирующей системы опиоидных пептидов и стресс-реализующей системы эндотелина-1 на периферический сосудистый тонус
Научно-практическая значимость исследования. Результаты исследования расширят представления об участии эндотелия в механизмах регуляции опиоидными пептидами периферического сосудистого тонуса и внесут определенный вклад в понимание сущности этих механизмов Результаты исследования могут быть использованы в программе обучения студентов медицинских ВУЗов и биологических факультетов университетов в курсе физиологии сердечно-сосудистой системы Полученные данные могут быть использованы для разработки фармакологических препаратов и методов коррекции стрессобусловленных изменений периферического сосудистого
тонуса, связанного с эндотелиальной дисфункцией кровеносных сосудов Наиболее перспективным для разработки пептидных препаратов, регулирующих периферический сосудистый тонус в условиях острого стресса, является селективный агонист ц- опиатных рецепторов DAGO
Материалы диссертационного исследования используются в преподавании курса физиологии сердечно-сосудистой системы Северного государственного медицинского университета на кафедре нормальной физиологии (акт внедрения от 08 02 2007), Поморского государственного университета имени MB Ломоносова на кафедре биологии и экологии человека (акт внедрения от 20.06.2007), Коми филиала Кировской государственной медицинской академии на кафедре нормальной физиологии (акт внедрения от 15 06 2007)
Диссертационное исследование выполнено в ГОУ ВПО «Северный
государственный медицинский университет» Федерального агентства по
здравоохранению и социальному развитию на кафедре медицинской биологии
с курсом медицинской генетики при поддержке грантов РФФИ и
администрации Архангельской области «Огшоидергическая модуляция
стрессобусловленных изменений гемодинамики» № 03-04-96175,
«Эндотелиальные механизмы опиоидергической модуляции
стрессобусловленной вазоконстрикции» № 05-04-97530, гранта областного конкурса «Молодые ученые Поморья» «Роль эндотелина-1 в опиоидергической модуляции стрессобусловленной вазоконстрикции» № 03-26
Апробация результатов исследования. Основные результаты исследования представлены и обсуждены на совместном заседании кафедры медицинской биологии с курсом медицинской генетики и проблемной комиссии по физиологии и восстановительной медицине СГМУ (2005, 2006, 2007), IV и V молодежных научных конференциях «Физиология человека и животных* от эксперимента к клинической практике» (г Сыктывкар, 2005, 2006), IX и X Международных школах - конференциях молодых ученых «Биология - наука XXI века» (г Пущине, 2005,2006), I съезде физиологов СНГ (г Сочи, 2005), научно-практической конференции «Новая технологическая платформа биомедицинских исследований (биология, здравоохранение, медицина)» (г Ростов-на-Дону, 2006), II Российско-китайской Международной научно-практической конференции «Фундаментальная фармакология и фармация - клинической практике» (г Пермь, 2006), Ш Международной научно-практической школе-конференции «Актуальные вопросы инновационной деятельности в биологии и медицине» (г. Москва, 2006), Всероссийской конференции с международным участием «Академическая наука и ее роль в развитии производительных сил в северных регионах России» (г Архангельск, 2006), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные аспекты жизнедеятельности человека на Севере» (г Архангельск, 2006), XII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Молодые ученые в медицине» (г Казань, 2007), Молодежной научно-практической конференции студентов и молодых ученых Северного государственного медицинского университета с
международным участием (г Архангельск, 2007), XX съезде физиологов России (г Москва, 2007), молодежной научной конференции «Экология -2007» (г. Архангельск, 2007).
По теме диссертации опубликовано 22 печатные работы, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора научной литературы, раздела, посвященного материалам и методам исследования, глав, содержащих результаты собственных исследований и их обсуждение, заключения и выводов Работа содержит 12 таблиц и 27 рисунков Библиографический указатель содержит 339 наименований, из которых 173 публикация отечественных авторов и 166 иностранных
