Введение к работе
Актуальность исследования. Развитие заболеваний сердечно-сосудистой системы в последние годы рассматривается с позиций широкого спектра расстройств нейрогормональной регуляции. В этой связи все большее внимание уделяется изучению роли серотонина (5-НТ) в патогенезе атеросклероза [Vanhoutte P. et al., 1986; Cote F. et al., 2004], легочной гипертензии [Launay J.M. et al, 2002; Мустафин A.A., 2007], ишемической болезни сердца [Puri V.K. et al., 1990; Vikenes K. et al., 1999], хронической сердечной недостаточности (XCH) [Кириллова В.В., 2009]. В постнатальном онтогенезе в сердечно-сосудистой системе млекопитающих происходит ряд морфофункциональ-ных изменений, отличающихся у разных видов животных и связанных с темпами созревания организма. Оптимальной моделью изучения таких изменений в организме человека являются крысы. Исследование механизмов регуляции сократимости миокарда в постнатальном онтогенезе крыс позволяет понять, как происходят соответствующие изменения в организме человека, а также моделировать патологические процессы и разрабатывать новые способы их коррекции. Однако возрастные особенности серотониновой регуляции сократимости миокарда крыс не исследованы.
В настоящее время наиболее изученной является адренергическая регуляция сократимости миокарда [Brodde О-Е. et al., 2006]. Эффекты катехолами-нов на миокард реализуются через а- и Р-адренорецепторы (АР) [Brum Р.С. et al, 2006; Brodde О-Е. et al, 2006]. На ранних этапах постнатального развития млекопитающих адренергическая иннервация миокарда незрелая [Robinson R.B., 1996]. В связи с этим важным представляется оценка соотношения роли серотониновой и адренергической регуляции миокарда в онтогенезе.
В миокарде млекопитающих методом полимеразно-цепной реакции обнаружены мРНК, а методом иммуногистохимии - серотониновые рецепторы двух типов - 5-НТ2 и 5-НТ4 [Kaumann A.J. et al., 1991; Brattelid Т. et al., 2007; Jaffre F. et al, 2009]. 5-НТ2в-рецепторы необходимы для нормального развития сердца в эмбриональном периоде [Nebigil C.G. et al, 2003]. У крыс в мо-
дели ХСН и у больных людей выявлена реализация положительного ино-тропного действия 5-НТ через 5-НТ2а- и 5-НТ2в-рецепторы [Qvigstad Е. et al., 2005; Birkeland J.A.K. et al, 2007; Кириллова B.B., 2009]. Доказана реализация положительного инотропного и хронотропного действия 5-НТ через 5-НТ4-рецепторы на миокард человека [Kaumann A.J. et al, 1996] и взрослых млекопитающих [Qvigstad Е. et al, 2005; Birkeland J.A.K. et al, 2007]. Однако нет данных о функциональной активности 5-НТ2- и 5-НТ4-рецепторов в миокарде крыс в постнатальном онтогенезе, отсутствуют данные о соотношении регуляторных влияний, реализуемых этими рецепторами.
Цель и задачи исследования
Целью данного исследования явилось изучение влияния агонистов серо-тониновых рецепторов на сократимость миокарда в постнатальном онтогенезе крыс.
В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:
Изучить влияние серотонина на амплитудно-временные характеристики сокращения миокарда правого предсердия и правого желудочка крыс в постнатальном онтогенезе.
Исследовать влияние серотонина на сократимость миокарда правого предсердия и правого желудочка крыс в постнатальном онтогенезе после предварительной блокады ai- и ргадренергических рецепторов.
Оценить влияние агониста 5-НТ2-рецепторов на сократимость миокарда крыс в постнатальном онтогенезе.
Оценить влияние агониста 5-НТ4-рецепторов на сократимость миокарда крыс в постнатальном онтогенезе.
Объект и методы исследования. Эксперименты проводились на полосках миокарда правых предсердия и желудочка крыс-самцов линии Wistar шести возрастных групп - 3, 7, 14, 21, 49 и 100 дней (общее количество крыс -246). Для получения результатов исследования был использован тензометри-ческий метод исследования сократимости полосок миокарда in vitro с последующей статистической обработкой.
Достоверность полученных данных и их научная новизна. Достоверность полученных данных достигалась использованием достаточного и представительного объема экспериментальных исследований, конкретной постановкой и решением поставленных задач с использованием математического анализа и статистического метода. Достоверность различий оценивали по критериям Манна-Уитни и Уилкоксона.
Впервые показано положительное инотропное действие серотонина на миокард предсердий и желудочков крыс в постнатальном онтогенезе, повышающееся по мере взросления животного. Серотонин уменьшает общую длительность сокращения миокарда предсердий и желудочков крыс 7, 14, 21, 49 и 100 дней за счет укорочения обеих фаз сокращения.
Выявлено, что блокада а\- и ргадренорецепторов модулирует влияние серотонина на амплитудно-временные характеристики сокращения миокарда. Блокада ai- и Рі-адренорецепторов в раннем постнатальном периоде приводит к увеличению, а у взрослых животных - к снижению положительного инотропного эффекта серотонина на миокард.
Установлено, что в постнатальном онтогенезе крыс эффекты серотонина на миокард реализуются через 5-НТ2- и 5-НТ4-рецепторы. Оба типа рецепторов функционируют в миокарде крыс с периода новорожденности до взрослого состояния. Однако на ранних этапах постнатальной жизни 5-НТ2-рецепторы играют ведущую роль в регуляции инотропной функции сердца.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные результаты расширяют представления о роли серотонина и различных типов серотони-новых рецепторов в регуляции сократимости миокарда в постнатальном онтогенезе крыс. Проведенные исследования свидетельствуют об участии 5-НТ2- и 5-НТ4- рецепторов в регуляции инотропной функции сердца. Результаты экспериментов на 3-, 7- и 14-дневных животных свидетельствуют о наличии важных особенностей серотониновых регуляторных механизмов сократимости сердца на раннем этапе постнатального онтогенеза в условиях незрелости адренергической иннервации. Полученные данные необходимо
использовать для правильной трактовки результатов фармакологических и физиологических исследований функций сердечно-сосудистой системы крыс в зависимости от их возраста. Наши результаты представляют безусловный интерес для фармакологов, изучающих влияние различных препаратов на инотропную функцию с использованием крыс в качестве экспериментальных животных. Материал исследований представляет интерес для специалистов по возрастной и нормальной физиологии, фармакологии и кардиологии.
Внедрение результатов работы в практику. Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических занятий на кафедре нормальной физиологии ГБОУ ВПО «Казанский ГМУ» Министерства здравоохранения и социального развития РФ и кафедре анатомии, физиологии и охраны здоровья ФГАОУ ВПО «Казанский федеральный университет».
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
В постнатальном онтогенезе серотонин оказывает положительное ино-тропное действие на миокард предсердий и желудочков крыс.
5-НТ2- и 5-НТ4-рецепторы участвуют в регуляции инотропной функции миокарда в постнатальном онтогенезе крыс, однако в период новорож-денности преобладают влияния, реализуемые 5-НТ2-рецепторами.
Личный вклад соискателя. Диссертант участвовал в планировании, постановке цели и задач исследования. Подбор и анализ литературы, проведение экспериментов, их компьютерная обработка, создание базы данных, статистическая обработка полученного материала проводились непосредственно соискателем. Научные положения и выводы диссертации базируются на результатах собственных исследований автора.
Сведения об апробации результатов диссертации. Основные положения работы доложены на V Общероссийском съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Казань, 2004); XIX съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Екатеринбург, 2004); VII Всероссийской конференции «Нейроэндо-кринология - 2005», посвященной 80-летию А.Л. Поленова (Санкт-
7 Петербург, 2005); X, XII Всероссийских научно-практических конференциях «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2005, 2007); 79, 80 студенческих конференциях (Казань, 2005, 2006); I съезде физиологов СНГ (Сочи, Дагомыс, 2005); IV Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 80-летию Института физиологии им. И.П. Павлова РАН "Механизмы функционирования висцеральных систем" (Санкт-Петербург, 2005); Всероссийской научной конференции "Физиология сердца", посвященной 70-летию проф. Абзалова Р.А. (Казань, 2005); IX Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2006); Всероссийской научно-практической конференции «Электрокардиология: история, достижения и перспективы развития» (Казань, 2006); XX съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Москва, 2007); Школе-конференции по физиологии возбудимых систем «Самойловские чтения» (Казань, 2007); X юбилейной Всероссийской научной конференции с международным участием «Физиологические механизмы адаптации растущего организма» (Казань, 2010).
Исследования, проведенные в рамках диссертационной работы, поддержаны грантами РФФИ № 04-04-49055 «Роль серотонина в регуляции функций сердца в постнатальном онтогенезе», 07-04-01350 «Клеточно-молекулярные механизмы регуляции инотропной функции миокарда 5-НТ2 и 5-НТ4 рецепторами в онтогенезе и при врожденных пороках сердца» и грантом «Ведущая научная школа НШ - 1383.2003.4.
Сведения о публикациях по теме диссертации. Основное содержание диссертации отражено в 23 научных работах, из которых 1 опубликована в научном рецензируемом журнале, определенном Высшей аттестационной комиссией для опубликования основных результатов диссертаций. Общий объем публикаций составляет 2,6 усл. печатных листа, в том числе авторский вклад - 1,4 усл. печатных листа.
Структура диссертации, её объём. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов собствен-
ных исследований, их обсуждения, выводов, списка литературы, включающего 202 источника, из которых 17 отечественных и 185 на иностранном языке. Работа изложена на 147 страницах машинописного текста, иллюстрирована 13 рисунками, 16 таблицами.
