Влияние СО2 и рН омывающего раствора на следовые потенциалы миелинизированных нервных волокон Валкина, Ольга Николаевна

Введение к работе

Актуальность проблемы. Следовые потенциалы играют важкую роль в деятельности нервной системи. Следовая деполяризация и следовая гиперполяриэадия влияют на возбудимость, проведение ритмического возбуждения. С ними связано возникновение тетанизи-рованного одиночного ответа (Введенский Н.Е., 1386), экзальтаци-онной и субнормальной фаз следовых изменений возбудимости ( ^Ег-}*?nger I.,Gaaaar Н. , ^т937; Lorente de No , 1947).

До сих пор нет единого мнения относительно природы происхождения следовой деполяризации (СД) < Shanes A.,et al. _tj95o;

ivee H. ,1961; PrankeaJiaeuser В.. Hodgkln A. ,I956;Berg-man J. , 1973; Каталнмов Л.Л., I974;Barret E., Barrett J., 1932) и пооттетанической гиперполяризации (ІТГГ) ( Erlanger Т., Gasaer Н. , 1937; Ritchie J., Straua H. , 1957; Connelly C, 1959; Mevea H. , 1961; Gago P., КцЪЪагй J. ,1966; Naked ima S., Takahaalii K. , 1966;' Bergman J. , 1973; Storm J. , 1989). Мнения исследователей противоречивы и не охватывают всей совокупности имеющихся экспериментальных данных. Отчасти это связано с тем, что исследованию подвергались лиыЬ отдельные, часто различные коййенты следовых потенциалов., Кроме того, у разных типов

НерЕНЫХ ВОЛОКОН МОГУТ ИМеТЬ МЄСТО НЄ ВСЄ ИЗ ОПИСанНЫХ К0МП0НЄН"

тов следовых потенциалов, а лишь некоторые из них. Причем, длительность одного и того же компонента на различных объектах может колебаться в широких пределах.

Одним из сильнодействущих фактеров, изменяющих функциональные свойства возбудимой мембраны, яйшется COg. В ряде работ ( Lorente de No , 1947; Ноіяшз О. .1962; Кагалымов Л.Л.,1975) показано значительное влияние COj и изменения рН омывающего ,(рН₀) раствора на следовые потенциалы нервного ствола. Однако механизм действия COg и рН₀ на следовую деполяризацию и поеттатани-ческуп гиперполчриэашш до сих пор не выяснен.

В последнее время интерес к COg повышается в связи с выявлением исключительно важного значения углекислоты в деятельности различных физиологических систем. COg» как одному из основных конечных продуктов окисленич, принадлежит важное месі о среди гу-меральнчх факторов в регуляции сосудистого тонуса, дыхательного центра,состояния ШС. COg участвует в образовании йікарбонатной

буферной системы и внутриклеточной буферной емкости. Словом, СОо характеризуется как важный фактор, управляющий через нейро-гуыоральнне механизмы многими физиологическими процессами и обес-ггчиваюций сохранение гслеостоза и адаптацию к различным условиям внешней и внутренней среды.

При пропускании СОр значительно увеличивается количество ионов Н⁺ как в омывающем растворе, так и в цитоплазме нервного волокна ( Caldwoll Р. , 1958). Изменение внутриклеточного рН (рН_ч ) окайывает значительное влияние на. функции нервных клеток: сдвьг в щелочную или кислую стороны может изменять ионные проводимости, клеточные взаимодействия, метай^-одическую активность клеток мозга { Roos A,, Boron ї?. , 1981; ИогЗу W. , 1984). В большинстве работ изучение pH_i - регулирующих процессов проводили с помогаю pR^ - чувствительных микрозльктродов ( Chomas R., I~74; Boron W. , De Weor ^. , 1976; Hussall J. , 1978). На мие-минизированных нервных волокнах подобных исследований до настоящего времени не было, поскольку поперечное сечение волокон Сот 0,3 до 10 ыкм) не позволяет вводить в них рЛ^- чувствительный микроэлектрод.

Цель и задачи исследования

Цель работы заключалась в исследовани»і механизма действия СОр и рН омывающего раствора на следовые потенциалы миелишпирс— ванных нервных волокон. Для достижения этого были поставлены следующее задачи:

'. Изучить влияние различных (Ь%, 50. I005S) концентраций COg на СД и ПТГ миелинизированных нервньл волокон.

1. Исслєдов&їь влияние на следовые потенциалы сдвига рН омывающего раствора в кислую и щелочную стороны.

2. Изучить влияние рН омываидего раствора и СОр на рН цитоплазмы.

3. Исследовать механизмы регуляции внутриклеточного рН в миели-низированных нервных волокнах.

4. Изучить влияние различных факторов, вызывающих изменение рН^ , на следовые потенциалы мнелинизированных нервных волокон.

Научная новизна

В работе впервые проведено систематическое изучение влияния HOg и рН окывемцего раствора на следовые потенциалы мие^чнизирован-ных нервных волокон с интакгныг,; перехватом.

Установлено, что увеличение концентрации СОр в окружающей нервное волокно среде до Ъ%, 50 и 100$ и снижение рН наружного раствора приводит к увеличении амплитуды и длительности следовой деполяризации. Обнаружен эффект малых и больших концентраций СОо на постгетаничеокую гиперполиризацию миелинизкрованнік нервных волокон.

Впервые установлено, что СОр вызывает быстрое и значительное снижение внутриклеточного рН миелинизирочанных нервных волоком. Изучено влияние ряда других факторов на pHj_ . Использование блока-торов ионных переносчиков позволило впервые длк миелинизированных нервних вологгон установить, іто регуляция рН.^ в них осуществляется "&⁺М*' и .''а⁺-НС0з"УС1^--Н⁺ ебменниками. более значительная роль принадлежит .^-( 003-/01--^ переносчику.

Установлена зэвиеимость метду деятельностью ионных обменни-ков и изменением поеттеганической гиперполяризации. На основании полуденных результатов высказано предположение о том. что влияние COg на ПГГ связано с изменением концентрации ионов Jfa⁺ вследствие . увеличения интенсивности работы Ка⁺Л1⁺ и N^,a⁺-HCOg~/CI~~H⁺ пере-носчлков.

Подотенк?, выносимы^ на защиту.

1. СОо прг-г всех изученных концентрациях (5%. 5055, 100$) оказывает
сднснапраа"енное действие а следовуо деполяризацию одиночних

' нервных волокон с "закрытым" перехватом, вызывая значительное увеличение ее амплитуды и длительности. Сходное, но слабое действие на следовую деполяризацию оказывает снижение рН₀. .

2. Влияние С0₂ на ПГГ зависит от его концентрации: увеличение со
держания СОо до 5$ вызывает значительное увеличение поеттэтани-
ческой гиперпеляризации, высокие концентрации СОо (5.0. 100)

- полное ее подавление.

3. CG., вызывает существенное (на 0,4-0,8 ед.) снижение внутриклеточного рН. Регуляция pHi миелинизированных нервных Йзлокон ."ягушки осуществляется электронейтральными 1Га⁺/Н⁺ и jfa -HC0g"V /Cl'-ii* обменниками.

4. Влияние СОо на поеттетсчическув гиперполяризацию связано с увеличением инутриклеточной концентрации ионов )Га⁺

-6--.

обусловленным активацией деятельности )fa"^f/4l⁺ и Ха'^|"-НС0з"/С1~-Н'^ обменников.

Научно-практическая значимость

Проведенные исследования позволяют углубить существующие представления об ионко—мембранных механизмах генерации возбуждения, природе следовых потенциалов, регуляции внутриклеточного рН миели-низированньос нервных волокон.

В работе исследуется влияние С0₂ и сН₀ на следовую деполяризацию, посттетешческую гиперполяризацию и внутриклеточный рН. Изучена роль рН_А -регулирующих (Ха⁺-Н⁺ и Ка⁺-НС0з~/С1"-Н⁺) систем нервного ствола и одиночных нервных волокон. Полученные результаты позволяют разрабатывать подходы для регулир>лцих воздействий на внутриклеточный рН.

Результаты проведенных исследований представляют практический интерес для клинической медицины, анестезиологии, фармакологии. Полученные результаты могут быть использованы в учетном процессе - & преподавании раздела "Ионно-мембрсшные механизмы генерации потенциала действия" курса физиологии человека и животных.

Реализация результатов исследования

Результаты настоящей работы включены в лекционный курс и спецкурс "Биологические мембраны" по физиологии человека для студентов Ульяновского государственного педагогического инстлтута. По материалам диссертации опубликованы 3 работы, результаты доложены на ежегодных вкутривузовских конференциях Ульяновского пединститута (1966-1992), конференции молодых ученых Казанского пединститута (1990), конференции молодых учеиых Самарского пединститута (IS92), Всесоюзной конференции (Новосибирск, 1986), Международной конференции по нейрофизиологии в Медицинской Академии Наук Германии (Г.Магдебург, 1989).

Структура и объем диссертации