Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 10
1.1. Структурно-функциональная организация дыхательного центра 10
1.2. Роль нейропептидов в регуляции дыхания 18
1.3. Современные представления о центральных хеморецепторах
и их роли в регуляции дыхания 29
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследований 38
2.1. Экспериментальные животные. Наркоз 38
2.2. Операционная подготовка 38
2.3. Микроинъекции биологически активного вещества в структуры мозга 40
2.4. Регистрация паттерна дыхания крысы 41
2.5. Регистрация биоэлектрической активности инспираторных мышц 42
2.6. Исследование инспираторно-тормозящего рефлекса Геринга-Брейера 42
2.7. Исследование вентиляторной реакции на гиперкапнию 43
2.8. Статистическая обработка данных 44
2.9. Вещества, использованные в работе 44
ГЛАВА 3. Реакции внешнего дыхания и биоэлектрической активности инспираторных мышц на микроинъекции бомбезина в различные функционально-специфические отделы дыхательного центра 45
3.1. Реакции на микроинъекции бомбезина в область ядра солитарного тракта 45
3.2. Реакции на микроинъекции бомбезина в комплекс Бетцингера 62
3.3: Реакции на микроинъекции бомбезина в область комплекса пре-Бетцингера 75
3.4. Реакции на микроинъекции бомбезина в ростральный отдел вентральной дыхательной группы 95
3.5. Реакции на микроинъекции бомбезина в каудальный отдел вентральной дыхательной группы 100
3.6. Сравнительный анализ респираторных реакций на микроинъекции бомбезина в различные функционально-специфические отделы дыхательного центра 103
ГЛАВА 4. Влияние микроинъекций бомбезина в ядро солитарного тракта на инспираторно-тормозящий рефлекс Геринга-Брейера 107
ГЛАВА 5. Влияние микроинъекций бомбезина в различные хемочувствительпые ядра продолговатого мозга и моста на вентиляторную чувствительность к гиперкапнии 112
5.1. Влияние микроинъекций бомбезина в ядро солитарного тракта на вентиляторную чувствительность к гиперкапнии 113
5.2. Влияние микроинъекций бомбезина в ретротрапециевидное ядро на вентиляторную чувствительность к гиперкапнии 120
5.3. Влияние микроинъекций бомбезина в голубое пятно на вентиляторную чувствительность к гиперкапнии 127
5.4.Сравнительная характеристика выраженности респираторного ответа на гиперкапнию при микроинъекциях бомбезина в различные хемочувствительные ядра продолговатого мозга и моста 134
ГЛАВА 6. Обсуждение результатов 137
Выводы 153
Список литературы 154
Приложение 189
- Структурно-функциональная организация дыхательного центра
- Реакции на микроинъекции бомбезина в область ядра солитарного тракта
- Реакции на микроинъекции бомбезина в каудальный отдел вентральной дыхательной группы
- Влияние микроинъекций бомбезина в ядро солитарного тракта на вентиляторную чувствительность к гиперкапнии
Введение к работе
В последние десятилетия появилось большое количество работ, выполненных с использованием новых экспериментальных методик, позволивших получить факты,, которые привели к; существенному пересмотру имеющихся представлений о механизмах генерации дыхательного ритма, пониманию его клеточных основ (Rekling, Feldman, 1998; Smith et ah, 2000; Del Negro et al.,.2001).- Темне менее, проблема физиологической и нейрохимической организации центральных механизмов регуляции дыхания остается одной из актуальных в современной нейрофизиологии.
Исследование нейрохимических механизмов регуляции дыхания является приоритетным, поскольку именно на них, главным образом, базируются сложные функциональные взаимоотношения различных типов нейронов, входящих в состав дыхательного центра; В процессы нейрохимической регуляции дыхания оказываются непосредственно вовлечёнными многочисленные нейромедиаторы и нейромодуляторы, особое место среди которых занимают нейропептиды. Интерес к данной группе веществ; в= немалой степени обусловлен перспективами их медицинского применения в качестве средств; идентичных или близких по природе к эндогенным регуляторам организма (Юїимов, 1986; Ашмарин, Каменская, 1988; Ашмарин и соавт., 1999; Гомазков, 1995).
К настоящему времени доказана способность некоторых неиропептидов вызывать разнообразные изменения дыхания при системном введении. Использование в экспериментах in vivo, микроинъекций неиропептидов непосредственно в структуры дыхательного центра позволило оценить роль функционально-различных его отделов в реализации респираторной активности целого ряда неиропептидов: тиролиберина, опиоидных пептидов, агонистов мю-, дельта- и каппа-рецепторов, тахикининов, холецистокинина (Инюшкин, 1997, 2003; Haji et al., 2000; Mellen et al., 2003). При этом было получено большое количество новых данных об особенностях центральных респираторных эффектов нейропептидов. В частности, продемонстрирована ведущая роль нейронов дорсальной дыхательной группы и комплекса пре-Бётцингера в реализации респираторных влияний большинства веществ данного класса.. Активно изучаются мембранные механизмы, лежащие в основе этих эффектов, исследуется значение нейропептидов в формировании патологических типов паттерна дыхания (Armstead, 1995; Ramirez, Richter, 1996; Carpentier et ah, 1996, 1998; Mazzone, Geraghty, 1999; Okada et ah, 2001).
Высказано мнение о существовании особой группы пептидергических механизмов, обусловливающих соответствующую уровню специфической и неспецифической афферентации тонкую регуляцию деятельности дыхательного. центра (Инюшкин, 1997, 2003). При этом есть все основания считать, что в реализации этих механизмов, наряду с уже исследованными, принимают активное участие и другие нейропептиды, обладающие выраженной респираторной активностью. К таким пептидам относится и бомбезин, широко распространенный в центральной нервной системе.
Несмотря на то, что ранее в отдельных работах было продемонстрировано наличие дыхательных эффектов у бомбезина (Niewoehner et al:, 1983; Holtman et al., 1983; Hedner et al., 1985), механизмы центральной респираторной активности данного пептида остаются совершенно неисследованными: При этом данные иммуногистохимических и ауторадиографических исследований показывают, что в структурах бульбарного дыхательного: центра находится большое количество; тел и терминален нейронов, содержащих бомбезин и специфические бомбезиновые рецепторы (King et al., 1989; Riche et al., 1990; Lynn et al., 1996, 1997). Эти данные косвенно указывают на возможность непосредственного участия бомбезина в функциональных механизмах дыхательного центра. Цель и задачи исследования. Целью работы явилось изучение роли и основных физиологических механизмов участия бомбезина в регуляции: дыхания;
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. Провести сравнительный анализ респираторных эффектов бомбезина при: его локальном, введении в различные функционально-специфические отделы дыхательного центра.
2.. Выявить специфические особенности реакций: паттерна дыхания и биоэлектрической;активности инспираторных мышц; на локальное введение бомбезина в структуры дыхательного центра.
3. Изуч ить участие бомбезина в реализации инспираторно-тормозящего рефлекса Реринга-Брейера на уровне ядра солитарного тракта.
4. Исследовать влияние микроинъекций бомбезина в различные хемочувствительные ядра продолговатого мозга и моста на вентиляторную чувствительность к гиперкапнии:
Научная: новизна работы. В настоящей работе впервые проведено сравнительное исследование респираторных эффектов, возникающих при локальном воздействии широкого диапазона концентраций бомбезина, на различные отделы дыхательного центра. Продемонстрирована ведущая роль области ядра солитарного тракта-и комплекса пре-Бетцингера в реализации респираторных влияний- данного нейропептида. Установлено, что конкретные особенности дыхательных реакций определяются не только действием бомбезина, но и функциональными свойствами отдела: дыхательного центра, подвергающегося воздействию..
Установлена зависимость изменений различных параметров паттерна дыхания и биоэлектрической активности наружных межреберных мышц и диафрагмы от концентрации пептида в рабочем растворе. Впервые продемонстрирована эффективность бомбезина при его- применении в ультра-малых дозах. Эти данные в совокупности со сведениями о распределении эндогенного бомбезина в структурах продолговатого мозга подтверждают гипотезу об участии изучаемого пептида в регуляции дыхания на уровне бульбарного дыхательного центра.
Получены новые данные о влиянии бомбезина на специфическую афферентацию, поступающую в ядро солитарного тракта от рецепторов растяжения легких. Экспериментально доказано, что изменения, глубины дыхания при микроинъекции; нейропептида в данную область дыхательного центра обусловлены модуляцией им инспираторно-тормозящего рефлекса Геринга-Брейера.
Впервые проведен сравнительный анализ влияний бомбезина на вентиляторную чувствительность к гиперкапнии в условиях Qгo микроинъекций в различные хемочувствительные ядра продолговатого мозга и моста и установлено, что бомбезин способен усиливать выраженность реакции дыхания; на гиперкапнию. Показано, что в основе данного модулирующего эффекта пептида лежит его непосредственное действие на уровне центральных хеморецепторов, расположенных, прежде всего, в области ядра солитарного тракта и голубого пятна.
Теоретическое и практическое значение работы. Полученные сведения о характере и особенностях реакций внешнего дыхания и биоэлектрической активности инспираторных мышц на микроинъекции бомбезина в различные функционально-специфические структуры, дыхательного центра; имеют существенное значение в плане развития и: конкретизации теоретических представлений о пептидергических механизмах регуляции дыхания. Данные о роли бомбезина; в деятельности дыхательного центра важны для понимания; нейрохимических закономерностей респираторного ритмогенеза и регуляции паттерна дыхания, особенностей формирования и обработки специфической механо- и хемоафферентации, поступающей в дыхательный центр.
Результаты работы имеют также практическое значение для нейрофармакологии и медицины и могут быть использованы - при создании; лекарственных препаратов на основе бомбезина и его аналогов. для эффективной фармакологической коррекции нарушений дыхательной функции центрального генеза. Основные положения, выносимые на защиту:
1. Микроинъекции 10"13-10"4 М бомбезина в различные функционально специфические отделы дыхательного центра оказывают дозозависимое стимулирующее действие на дыхание.
2. Среди структур дыхательного центра наиболее важную роль в реализации респираторных регулятори ых влияний бомбезина играют нейроны ядра солитарного тракта и комплекса пре-Бетцингера.
3: Важным механизмом реализации респираторных эффектов бомбезина на уровне дорсальной дыхательной группы является повышение им чувствительности нейронов ядра солитарного тракта к специфической механоафферентации, поступающей по блуждающим нервам, что проявляется в угнетении инспираторно-тормозящего рефлекса Геринга-Брейера.
4.Бомбезин способен модулировать уровень центрального респираторного хемочувствительного драйва в условиях его микроинъекций в различные хемочувствительные ядра продолговатого мозга и моста и, тем самым, изменять выраженность вентиляторного ответа на гиперкапнию.
Апробация работы. Материалы работы доложены и обсуждены:
• на Всероссийской конференции с международным участием "Достижения биологической функциологии и их место в практике образования" (Самара, 2003);
• на-VIII Международной конференции "Центральные и периферические механизмы вегетативной нервной системы", посвященной памяти О.Г. Баклаваджяна (Донецк, 2003);
• на III Всероссийской конференции с международным участием "Механизмы функционирования висцеральных систем", посвященной 175-летию со дня рождения Ф.В. Овсянникова (Санкт-Петербург, 2003); на IX Всероссийской школе-семинаре с международным участием "Экспериментальная и клиническая физиология дыхания" (Репино, 2004);
на XI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов-2004" (Москва, 2004);
на VII Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей "Человек и его здоровье" (Санкт-Петербург, 2004);
на XIX съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Екатеринбург, 2004);
на XXVII, XXVIII и XXIX научных конференциях молодых ученых и специалистов Самарского государственного университета (Самара, 2002, 2003, 2004).
Структурно-функциональная организация дыхательного центра
Дыхательный центр является регулятором дыхания, состоящим из трех функциональных блоков — хеморецептора, автогенератора дыхательной ритмики и механорегулятора, работа которых обеспечивается нейронами продолговатого мозга (Сергиевский и со авт., 1993). В настоящее время общепринятым является положение о том, что дыхательный ритм у млекопитающих животных генерируется в области продолговатого мозга. В 60-80-е годы XX века с помощью микроэлектродной техники было установлено, что нейроны с паттерном активности, синхронным с фазами дыхательного цикла, сосредоточены в дорсомедиальной и вентролатеральной областях продолговатого мозга и образуют так называемые дорсальную и вентральную дыхательные группы (Euler, 1986; Long, Duffin, 1986; Saether et al., 1987; Zheng et ah, 1991, 1992a, 1992b; Сергиевский и соавт., 1993; Глебовский, 1994; Bianchi et al., 1995; Меркулова, 1998, 2001; Инюшкин, Меркулова, 1998; Пятин, Никитин, 1998). Нейронные элементы, входящие в состав данных структур дыхательного центра, отличаются значительным морфологическим и функциональным многообразием. В основе их классификации лежат различные признаки. Дыхательные нейроны подразделяют на несколько групп по направлению аксонных проекций (Bianchi et al., 1995), по реакциям на раздражение механорецепторов легочной ткани (Davies et al., 1987; Kalia, Richter, 1988a, 1988b; Kubin, Davies, 1995), no соответствию электрической активности респираторных нейронов, фазам дыхательного цикла (Сафонов и соавт., 1980; Ballantyne, Richter, 1986; Lawson et al., 1989; Schwarzacher et ah, 1991; Zheng et al., 1991, 1992a, 1992b; Сергиевский и соавт., 1993)..
Активность дыхательных нейронов при внутри- и внеклеточной регистрации обычно сопоставляют с суммарной импульсной активностью эфферентных волокон диафрагмального нерва, отражающей возбуждение диафрагмальных мотонейронов (Phr). В дорсальной и вентральной дыхательной группах продолговатого мозга обнаружены следующие основные типы респираторных нейронов (Richter et al., 1986): ранние инспираторные (Early-I), которые разряжаются с максимальной частотой в начале фазы вдоха (Inspiration); полные инспираторные с постоянной или с постепенно нарастающей активностью в течение фазы вдоха (I-Aug); поздние инспираторные, максимальная частота разрядов которых приходится на конец инспирации (Late-І); постинспираторные (Post-I), которые имеют максимальный разряд в начале фазы выдоха (Post insp-Ei); экспираторные с постоянной или постепенно нарастающей активностью (E-Aug), которую они проявляют во вторую (активную) часть фазы выдоха (Ег); преинспираторные (Pre-І), имеющие максимум активности непосредственно перед началом вдоха (рисЛ).
Основная: масса сведений о локализации и свойствах дыхательных нейронов получена в экспериментах на кошках и кроликах (Bianchi et al., 1995). Исследования, выполненные на крысах,, показали; что дыхательный центр данных животных имеет, в целом, аналогичное строение. Дорсальная дыхательная группа включает в себя симметричные области продолговатого мозга, расположенные в вентролатеральной.части п. tractus solitarii. У кошек здесь расположены преимущественно инспираторные нейроны (96%) и лишь около 4% нейронов относятся к экспираторному типу (Berger et al., 1984; Berger, 1997). Важным типом инспираторных нейронов дорсальной дыхательной группы являются бульбоспинальные премотонейроны инспираторных мышц. Кросскорреляционный анализ фазовых соотношений активности инспираторных нейронов ядра солитарного тракта и контралатерального диафрагмального нерва показал, что между инспираторными нейронами одиночного пучка и диафрагмальными мотонейронами преобладают моносинаптические связи (Ellenberger, Feldman, 1988; Portillo, Nunez-Abades, 1992; de Castro et al:, 1994; Dobbins, Feldman, 1994). Вместе с тем, организация DRG крыс несколько отличается от строения ее у кошек (Portillo, Nunez-Abades, 1992; Dobbins, Feldman, 1994; de Gastro et al., 1994; Tian, Duffin, 1998). В области ядра солитарного тракта крыс зарегистрировано крайне небольшое количество бульбоспинальных нейронов, и, следовательно, DRG крыс в гораздо меньшей степени участвует в передаче респираторного драйва к мотонейронам спинного мозга. Тем не менее, ядро: солитарного тракта остается важным звеном для интеграции многочисленных афферентов, модулирующих респираторный паттерн.
Инспираторные нейроны дорсальной группы по характеру их ответа на раздувание легких подразделяют на два типа: 1« и Ip (Bianchi et al;, 1995). Ip-нейроны возбуждаются во время увеличения легочного объема, а 1а-инспираторные нейроны тормозятся при раздражении рецепторов растяжения легких, что соответствует инспираторно-тормозящему рефлексу Геринга-Брейера (Bonham, McCrimmon, 1990; Bonham et al., 1993; Miyazaki et al., 1998, 1999; Ezure, Tanaka, 2000a). Кроме этого в последнее время в области ядра солитарного тракта обнаружена еще одна группа инспираторных нейронов, избирательно реагирующих только на откачивание воздуха из легких, так называемые 1т-нейроны (Ezure, Tanaka, 2000b).
Вентральная респираторная группа соответствует по топографии п. ambiguus,. п; retroambigual і s, п. paraambiguali s и п. retrofacialis и структурно-функционально подразделяется на три отдела: каудальный (cVRG), центральный (iVRG) и ростральный (rVRG) (Bianchi et аЦ 1995; Feldman,Smith, 1995; Haji et al., 2000). Однако на сегодняшний день многие исследователи подразделяют вентральную! респираторную группу только на- два: отдела — каудальный и ростральный, выделяя отдельно комплексы Бетцингера и пре-Бетцингера.
Реакции на микроинъекции бомбезина в область ядра солитарного тракта
Роль ядра солитарного тракта в центральной кардио-респираторной хеморецепции, установлена Goates et al: (1993), которые в опытах на интактных крысах и кошках показали, что фокальный ацидоз этого региона стимулирует вентиляцию лёгких и повышает артериальное давление. Однако в опытах in vitro наличие в; ядре солитарного тракта хемочувствительных нейронов обнаружил еще: в начале 80-х годов, XX столетия Miles (Miles, 1983), эти данные были впоследствии подтверждены Dean et al. (1990). Электрофизиологические исследования поперечных срезов мозга новорожденных и взрослых крыс выявили, что около одной трети протестированных, нейронов солитарного комплекса являются СОз/Н+— возбудимыми, то есть деполяризуются с постепенн ым нарастанием частоты разрядов в ответ на увеличение концентрации С02 с 5 до 7, 10 или 15%. Из этих нейронов только 25 % сохраняли свою хеморецепторную функцию в условиях химической синаптической блокады. Таким образом, хемосенситивность является І внутренним свойством лишь некоторой части нейронов солитарного комплекса (Dean et al., 1997; Huang et al., 1997).
На сегодняшний день еще неизвестно, могут ли образовываться, электрические И: химические синапсы между хемочувствительными нейронами ядра солитарного тракта и голубого пятна. Однако выяснено, что нейроны голубого пятна посылают проекции к ядру солитарного тракта (Dobbins, Feldman,, 1994), тогда как нейроны последнего направляют свои проекции не к голубому пятну, а скорее к окружающим его областям (Aston Jones et al., 1995). Если нейроны различных хемосенситивных областей все же связаны между собой подобными щелевыми контактами, то стимуляция только одной из фракций хеморецепторов в пределах этой сети активировала бы целый ансамбль взаимодействующих СОг-чувствительных нейронов из разных регионов. Это предположение может объяснить, почему фокальный ацидоз одной хемосенситивной области, содержащей лишь часть центральных хеморецепторов, вызывает рост легочной вентиляции, составляющий.69% от максимального респираторного ответа, возникающего при стимуляции всех центральных хеморецепторов (Coates et al., 1993; Nattie,, 2001). Еще одним дискуссионным вопросом центральной хеморецепции является проблема механизма передачи сигналов, которым хемосенситивные нейроны отвечают на увеличение концентрации СОг. На сегодняшний день предложены различные модели, подчеркивающие важность изменений внеклеточного рН, внутриклеточного рН (рНі) и: ССЬ, однако наиболее распространенной является гипотеза; которая предполагает, что увеличение концентрации С02 или Н сопровождается стабильным? снижением внутриклеточного рН, ингибированием; ЬҐ-каналов и, как следствие, деполяризацией нейрона и ростом частоты разрядов (Ritucci et al., 1998; Putnam, 2001). Использование современных методик in vivo и in vitro сделало возможным одновременное измерение внутриклеточного рН и уровня мембранного потенциала,- что позволяет подвергнуть экспериментальной проверке данную гипотезу. Исследование регуляции; внутриклеточного рН хемочувствительных. нейронов на интактном мозге является чрезвычайно сложной задачей. Отдельные эксперименты in vivo по измерению рНі клеток, возбуждающихся под действием СОг, были выполнены на наркотизированных кошках (Ballanyi et al., 1994), однако большинство подобных работ проводилось in vitro на переживающих срезах мозга (Luckermann et ah, 1997), отдельных нейронах (Smith et al., 1998) или культурах нейронов (Diarra et al., 1999). Поскольку гипотеза центральной хемочувствительности опирается на положение, что изменения рНі служат непосредственным: сигналом на увеличение внеклеточной концентрации СОг, то хемосенситивные нейроны, вероятно, должны иначе реагировать на подкисление среды, чем другие клетки. Предполагается, что в ответ на гиперкапнию внутренняя среда большинства клеток подкисляется с последующим восстановлением исходного уровня рНі, что позволяет поддерживать внутриклеточный гомеостаз, в то время как в хеморецепторных клетках; рНі остается пониженным (Putnam, Roos, 1997). Для проверки данной гипотезы в экспериментах на срезах мозга новорожденных крыс исследовали регуляцию рНі; в отдельных нейронах из хемосенситивных и нехемосенситивных областей (Ritucci et aL, 1998). При повышении концентрации ССЬ в суперфузате с 5 до 10 % уровень рНі в хеморецепторных нейронах ядра солитарного тракта закономерно снижался, и. не имел тенденции к восстановлению на фоне гиперкапнии, однако возвращался к прежнему уровню при снижении концентрации СОг вновь до 5%. Схожие изменения внутриклеточного рН в ответ на гиперкапническии ацидоз наблюдали у хемочувствительньгх нейронов из области вентральной дыхательной группы (Wiemann, Bingmann; 2001), ядер шва (Bouyer et al., 2000) и ретротрапециевидного ядра (Erlichmann et al:, 2000). Интересно, что подобное явление описано также для периферических хеморецепторных клеток: каротидного тела (Buckler et al;, 1991), вкусовых рецепторов, отвечающих за восприятие кислоты (DeSimone et аІ., 2001) и хемосенситивных нейронов ганглия улитки Helix aspersa (Goldstein et al., 2000).
Реакции на микроинъекции бомбезина в каудальный отдел вентральной дыхательной группы
Выше (в разделе ЗЛ) нами были описаны респираторные реакции, возникающие на микроинъекции lO -lO"!4 М бомбезина в ядро солитарного тракта. Одним из наиболее выраженных эффектов бомбезина при его локальном воздействии на данную область был рост легочной вентиляции за счет увеличения дыхательного объема: Согласно данным литературы в область ядра солитарного тракта по блуждающим нервам направляется поток афферентных импульсов от медленноадаптирующихся; рецепторов растяжения легких, моносинаптически активирующий І(3і и Р-клетки (Berger, Dick, 1987; Bonham, McCrimmon,- 1990) и, инициирующий инспираторно-тормозящий рефлекс Геринга-Брейера. Передача- сигнала с первичных, афферентов на нейроны второго порядка в дуге данного рефлекса осуществляется с: помощью «классического» нейромедиатора глутамата через АМРА-рецепторы (Bonham et al., 1993; Haji et al., 2000), однако, имеются сведения о том, что многие нейропептиды могут изменять чувствительность- дыхательного центра к данной афферентации и, таким образом, модулировать инспираторно-тормозящий рефлекс Геринга-Брейера (Меркулова, Инюшкин, 1995). В связи с этим можно предположить, что в. основе изменений дыхания при воздействии бомбезина на ядро солитарного тракта: также может лежать модуляция этим нейропептидом инспираторно-тормозящего рефлекса Геринга-Брейера..
В данной серии экспериментов, выполненной на 8 животных, изучали; влияние микроинъекций бомбезина в ядро солитарного тракта на проявление рефлекса. Поскольку в предыдущей главе ( раздел 3-1) было выявлено, что-максимальные респираторные реакции вызывает 10 7 М раствор бомбезина, то в настоящей серии экспериментов мы использовали именно эту концентрацию пептида.
Раздражение центрального отрезка правого блуждающего нерва в начале выдоха сверхпороговым током закономерно инициировало проявление инспираторно-тормозящего рефлекса Геринга-Брейера, что выражалось в удлинении экспираторной фазы соответствующего дыхательного цикла. Для выяснения зависимости выраженности рефлекса от интенсивности стимула определяли пороговую величину последнего. За пороговую принимали силу стимула, вызвавшую удлинение экспираторной фазы на 10-15% по сравнению с её исходной продолжительностью. В данных экспериментальных условиях пороговые значения действующего стимула колебались в пределах 1,25—4 В для разных животных (в среднем 2,65±0,31 В).
Раздражение блуждающего нервам током в 1,5-3 раза превышающим пороговый на фоне микроинъекций искусственной цереброспинальной жидкости приводило к прогрессивному росту продолжительности экспираторной фазы (ТЕМІ.) и, следовательно, нормализованной длительности выдоха (ТЕПОПП.)- Дальнейшее усиление воздействия на блуждающий нерв более чем в 3 раза по сравнению с порогом уже практически не приводило к дальнейшему удлинению- выдоха, что можно рассматривать как эффект ускользания: В целом зависимость значения ТЕПОПП. ОТ силы действующего тока оказалась S-образной (рис. 78).
Результаты проведенных экспериментов показали, что локальное введение бомбезина в область ядра солитарного тракта модулирует инспираторно-тормозящий рефлекс Геринга-Брейера. Ранее (в разделе 3.1) было показано, что пик дыхательных реакций на введение 10"7 М бомбезина в область ядра солитарного тракта приходится в большинстве опытов на 4 мин наблюдения. В связи с этим исследование рефлекса проводили через 4 мин. после микроинъекции 10 М раствора бомбезина» в данный участок дыхательного центра. Установлено, что стимуляция блуждающего нерва на фоне воздействия изучаемого пептида закономерно приводит к укорочению временного интервала от начала воздействия до появления последующего вдоха и, соответственно, к, уменьшению нормализованной длительности выдоха. Характерно, что в отдельных опытах под влиянием бомбезина происходило смещение пороговой величины стимула в сторону более высоких значений (в среднем 3,37 ± 0,38 В; р 0,05; t-тест). Первое статистически значимое изменение рефлекса было отмечено при увеличении порогового стимула в 2,5 раза. При этом нормализованная продолжительность выдоха уменьшалась с 12,90+1,13 (величина данного параметра, зарегистрированная на фоне микроинъекций искусственной цереброспинальной жидкости) до 8,88 ± 0,98 (р 0,05; t-тест); таким образом, в среднем уменьшение этого показателя составило 31,2% по отношению к контролю (рис. 78; 79, А).
Влияние микроинъекций бомбезина в ядро солитарного тракта на вентиляторную чувствительность к гиперкапнии
Не вызвало достоверных изменений параметров биоэлектрической активности наружных межреберных мышц (рис. 90-92, А), в отличие от результатов, полученных при микроинъекциях пептида в ядро солитарного тракта (раздел 5Л) и ретротрапециевидное ядро (раздел 5.2), когда микроинъекции пептида сами по себе оказывали стимулирующее действие на дыхание. Тем не менее,, в условиях дыхания 5% гиперкапнической смесью в ответ на микроинъекции бомбезина \ в голубое пятно наблюдали увеличение амплитуды осцилляции в залпах и, соответственно, усиление суммарной биоэлектрической активности; Так, на- 5-й, 6-й- и 8-й мин эксперимента отмечали статистически- значимое превышение контрольного уровня суммарной биоэлектрической активности инспираторных мышц, при этом максимальный прирост данного показателя; составил 31,9% (на; 6-й; мин; р 0,05; t-тест) (рис. 90; Б). В этот же момент был зафиксирован пик реакции увеличения амплитуды залпа на ЭМГ инспираторных мышц — на 54,7% (р 0,05; t-тест) (рис. 91і, Б). Частота дыхания не претерпевала существенных изменений (рис. 92, Б). Повышение концентрации С02 во вдыхаемой газовой смеси до 15% на фоне микроинъекций 10" М бомбезина в голубое пятно приводило к более выраженному росту суммарной биоэлектрической активности, составившему уже на 3-й мин наблюдения; 43,6% (р 0,05; t-тест). В последующие 2 мин отмечали прогрессивное увеличение данного параметра и достижение максимального эффекта на 5-й мин опыта (71,4%, р 0,01; t-тест) (рис. 90, В). Эти изменения суммарной биоэлектрической активности осуществлялись, в большей степени, за счет роста амплитуды осцилляции в залпах активности (максимально на 109,1%, р 0,01; t-тест) (рис. 91, В). Динамика реакции была: в целом- аналогична описанной выше, однако статистически значимое превышение контрольного уровня регистрировали вплоть до- окончания эксперимента. При сравнении относительных величин прироста суммарной биоэлектрической активности через 4 мин после введения в голубое пятно искусственной цереброспинальной жидкости и 10" М бомбезина в условиях 5% гиперкапнии выявлено, что в контрольной группе значение данного параметра изменилось на 51,1% (с 41,08 ± 7,55 до 62,06 ± 3,78 отн. ед., р 0,01; парный t-тест), что сопоставимо с отклонениями в опытной группе 53,0% (с 50,92 ± 4,25 до 77,92 ± 6,76 отн. ед., р 0,05; парный t-тест). Поскольку увеличение суммарной биоэлектрической активности при воздействии пептида происходило на фоне более высоких исходных значений, то статистически достоверных различий между исследуемыми выборками не установлено (р 0,05; t-тест) (рис. 93, А). Однако уже на 8-й мин эксперимента разница между приростом суммарной биоэлектрической активности в контроле (52,1%; с 39,44 ± 5,44 до 59,99 ± 5,76 отн. ед., р 0,01; парный t-тест) и опыте (80,7%; с 42,46 ±4,38 до 76,73 ± 8,34 отн. ед., р 0,01; парный t-тест) оказалась статистически значимой (р 0,05; t-тест). На фоне дыхания 15% гиперкапнической смесью отмечали более значительную разницу между величиной интегрального показателя биоэлектрической активности наружных межреберных мышц после локального воздействия искусственной цереброспинальной жидкости и 10 Mi бомбезина (рис. 93 Б). Так, на 5-й мин: наблюдение прирост суммарной биоэлектрической активности в контрольной? группе составил: 98,8% (с.41,08 ±7,55 до 81,67 + 3,45 отн. ед.; р 0,01; парный t-тест), тогда как после микроинъекций пептида значение данного показателя стало больше исходного на 146,9% (с 50,92 ±4,25 до 125,75 ±8,57 отн. ед., р 0,01; парный t-тест), достоверно превышая» величину указанного параметра, биоэлектрической- активности в контроле (р 0,05; t-тест). Еще через 3 мин; эта разница несколько уменьшилась, однако по-прежнему оставалась = статистически значимой и составила 115,1% для контрольной группы, и 138,3% - для опытной (р 0,05; t-тест). Описанные выше особенности реакций; биоэлектрической активности наружных межреберных мышц хорошо прослеживаются; на ЭМГ, зарегистрированных в ходе одного из: экспериментов (рис. 94).
