Введение к работе
Развитие адаптационного процесса, его направленность и особенности, охватывающие физиологические, психологические, экологические и социальные аспекты деятельности человека, являются одной из наиболее актуальных проблем современной медико-биологической науки. Постоянная изменчивость внешней среды во многом определяет динамичность, многогранность и пластичность приспособительных реакций, в связи с чем большое внимание уделяется изучению фундаментальных основ адаптации (Анохин П.К., 1970, 1975; Деряпа Н.Р., 1977; Слоним А.Д., 1979; Казначеев В.П., 1980, 1987; Меерсон Ф.З., 1981, 1987; Медведев В.И., 1982, 1984; Горизонтов П.Д., 1983; Панин Л.Е., 1983; Фурдуй Ф.И., 1986; Агад-жанян Н.А., 1987, 1991; Гаркави Л.Х. и др., 1990; Кулинский В.И., 1992). В последние годы сформировалось новое научное направление — адаптационная медицина, изучающая механизмы приспособления организма к внешней среде и разрабатывающая на этой основе методы профилактики и лечения заболеваний (Меерсон Ф.З., 1991, 1993).
Ведущая роль в процессах формирования устойчивости организма к действию как экзогенных, так и эндогенных раздражителей принадлежит нейро-эндокринной системе, ее гормонам и медиаторам (Лишшак К., Эндреци Э., 1967; Селье Г., 1972, 1979; Юдаев Н.А., 1976; Виру А.А., 1980, 1981; Меерсон Ф.З., 1981; Панин Л.Е., 1983; Кассиль Г.Н., 1983; Розен В.Б., 1984; Васильев В.Н., Чугунов B.C., 1985; Фурдуй Ф.И., 1986; Филаретов А.А., 1987; Кулинский В.И., 1992; Држевецкая И.А., 1994).
Индивидуальные особенности реактивности нейроэндокринной системы, как и целого организма, зависят не только от наследственных факторов, но и от условий их формирования в раннем онтогенезе. Организм более чувствителен к неблагоприятным влияниям среды в пре- и раннем постнатальном периодах онтогенеза, когда происходит быстрое развертывание генетической программы и бурное развитие головного мозга. В это время даже относительно слабые воздействия, не вызывающие видимых морфологических повреждений, нередко сопровождаются длительными, а порой и постоянными нарушениями нейроэндокринных и нейрохимических механизмов стрессорной реактивности (Do'rner G., 1986; Науменко Е.В. и др., 1990).
В течение внутриутробного развития и в раннем постнатальном онтогенезе выделяют так называемые критические периоды, когда
чувствительность организма к различным внешним воздействиям чрезвычайно высока (Светлов П.Г., 1978; Аршавский И.А., 1982), а следовые реакции закрепляются на длительное время. В эти периоды происходит преобразование деятельности различных систем органов на иные уровни лабильности, обеспечивающие адаптацию к новым условиям среды. Критические периоды развития, когда неблагоприятные воздействия среды могут индуцировать необратимые изменения функций мозга, связаны с созреванием процессов клеточного метаболизма и с уязвимостью регуляторных метаболических цепей (Эндреци Е. и др., 1990).
По данным Аршавского И.А. (1982; 1993), именно в раннем пост-натальном возрасте обнаруживается реакция новорожденного организма на холод типа физиологического стресса, которая завершается фазой избыточного восстановления пластических и энергетических резервов, что сочетается с повышением адаптивных возможностей организма по отношению к действию некоторых других факторов. Эта реакция представляет собой пример создания нового фенотипа или того, что принято обозначать адаптивной модификацией (Шмальгаузен И.И., 1982).
На этапе раннего постнатального развития наблюдается такая форма ранней памяти, как импринтинг (запечатлевание). Имеются многочисленные данные о важной роли импринтинга в формировании поведенческих характеристик развивающегося организма (Слоним А.Д., 1976; Хорн Г., 1988). Важно отметить, что импринтинг в равной мере может охватывать как двигательные (поведенческие) реакции, так и вегетативные функции (Слоним А.Д., 1979). В ряде работ была показана возможность запечатле-вания температуры среды у животных в критические периоды раннего онтогенеза — "холодовый" импринтинг, как частный случай "вегетативного" импринтинга (Понугаева А.Г., 1973; Слоним А.Д., 1976). Кратковременные охлаждения животных сказываются на проявлении стресс-реакции и адаптивных возможностей не только в раннем онтогенезе, но и во взрослом возрасте (Фурдуй Ф.И., 1986). В отечественной литературе накоплен значительный материал о за-печатлевании терморегуляционных механизмов в процессе закаливания молодняка сельскохозяйственных животных (Рогаль И.Г., 1955; Степура В.Д., 1975; Радченков В.П. и др., 1988). Интерес к действию холодового фактора в раннем онтогенезе обусловлен тем, что температура среды ниже термоиндифферентной зоны является специфическим для раннего возраста стрессом, с которым организм встречается сразу после рождения и может сталкиваться на протяжении всей жизни.
С другой стороны, при изучении вопросов формирования устойчивости организма к пониженной температуре среды в первые дни жизни встает проблема изменения его резистентности к действию других, ранее индифферентных факторов. В настоящее время имеются факты, свидетельствующие о развитии патологических процессов на отдаленных этапах постнатального онтогенеза, причины которых закладываются в моменты внутриутробного или раннего постнатального развития (Цирельников Н.И., 1980, 1991; Кобозева Н.В., Гуркин Ю.А., 1986; Шаляпина В.Г., 1986; Резников А.Г., 1982, 1989; Акмаев И.Г., 1993). Одной из причин является то, что любые факторы, нарушающие гормональный баланс в период онтогенетического формирования функциональных систем, перестраивают программу их развития и на длительный срок оставляют последствия в виде доклинических форм патологии или генетически недетерминированных заболеваний (Шаляпина В.Г., 1991; Бриндак О.И. и др., 1992). По мнению Дё'рнера Г. и др. (1990), аномальные уровни гормонов и нейромедиаторов, обусловленные отклонениями в психо-социальном статусе и природных условиях среды, во время критических периодов развития мозга могут играть роль "тератогенов" и приводить к постоянным физиологическим и психологическим нарушениям функций в последующей жизни. Многие нарушения репродуктивной функции, иммунитета, метаболизма и переработки информации, обозначаемые до сих пор как идиопатические, неизбежные, первичные или врожденные, могут быть в ряде случаев объяснены дисфункцией психофизиологических процессов на пре- или ранних постнатальных этапах онтогенеза.
Механизмы импринтирования вегетативных приспособительных реакций при кратковременных охлаждениях в период функциональной незрелости нейро-гормональных систем (первые дни после рождения) остаются во многом неясными. Мало изучено влияние холода в раннем онтогенезе на формирование устойчивости взрослого организма к действию других факторов среды. Не выявлены те структурно-функциональные уровни, на которых реализуются процессы запечатлевания в раннем постанатальном периоде. Решение данной проблемы имеет существенное значение в связи с ролью импринтинга в формировании фенотипических, не только положительных, но и негативных, изменений физиологических функций взрослого организма.
Целью настоящего исследования было выявление механизмов гормональной регуляции, лежащих в основе повышенной устойчивости
к холоду взрослых животных, подвергавшихся в раннем постнаталь-ном онтогенезе кратковременным охлаждениям, и оценка их патофизиологической значимости в формировании фенотипических изменений, сопровождающих явление адаптации организма к какому-либо одному фактору среды. Задачи исследования:
-
Определить устойчивость к холоду, а также перекрестную резистен і Уюсть взрослых животных, подвергавшихся в раннем периоде постнатального онтогенеза кратковременным охлаждениям.
-
Изучить функциональное состояние различных звеньев эндокринной регуляции: гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной, симпато-адреналовой и гипофизарно-тиреоидной систем, островково-го аппарата поджелудочной железы у взрослых крыс, испытавших в первые дни жизни кратковременные воздействия холодом, в условиях термокомфорта и в динамике долговременной адаптации к холоду.
3. Исследовать отдельные биохимические параметры,
регулируемые адаптивными гормонами, у животных вышеуказанных
экспериментальных групп.
4. Определить возможность моделирования состояния "холодово
го" импринтинга путем различных воздействий в раннем постна-
тальном онтогенезе.
5. Провести сравнительное изучение параметров эндокринной
регуляции у взрослых крыс разных линий и животных, испытавших
воздействия холодом в раннем онтогенезе.
В работе впервые выявлены и описаны нейро-гормональные механизмы, лежащие в основе повышенной устойчивости к холоду взрослых животных, подвергавшихся в первые дни жизни кратковременным охлаждениям. Обнаружено, что одной из основных причин является стабильная адаптивная модификация как центральных, так и периферических звеньев гипоталамамо-гипофизарно-адрено-кортикальной (ГГАКС) и симпато-адреналовой систем (САС), гормоны и медиаторы которых участвуют в регуляции процессов физической и химической терморегуляции. Она проявляется на разных уровнях: физиологических показателей целостного организма, функциональных систем, активности отдельных ферментов и лежит, по-видимому, в основе такого явления, как "вегетативный" импринтинг.
Изменения в этих нейро-гормональных системах взаимосвязаны и усиливают друг друга, что согласуется с представлением о
физиологических эффектах их гормонов и медиаторов как компонентах единой системной приспособительной реакции. Общий принцип адаптивной перестройки заключается в резервировании регуляторных компонентов с целью поддержания постоянной готовности реагирования на охлаждение, при этом первая, неспецифическая фаза стресса быстро замещается на специфические механизмы поддержания температурного гомеостаза.
Впервые показано, что формирование "адаптивных" реакций организма к действию различных факторов в раннем онтогенезе проявляется у взрослых животных как специфичными перестройками, относящимися только к охлаждениям и повышающими устойчивость к холоду с одновременным снижением физической выносливости, так и стрессорной негативной модификацией физиологических и гормональных параметров, вызывающей снижение резистентности крыс всех экспериментальных групп к гипоксии.
Обнаружено, что крысы Вистар, подвергавшиеся в первые дни постнатального развития кратковременным охлаждениям, во взрослом возрасте проявляют сходство по сниженной устойчивости к гипоксии, функциональному состоянию и реактивности ГГАКС и САС с крысами линии Август, обладающими, по литературным данным, более узким диапазоном нормы реакций, чем животные Вистар.
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ
Полученные фундаментальные знания раскрывают новые закономерности формирования фенотипических изменений в нейро-гормо-нальной регуляции процессов приспособления организма к действию внешних факторов на разных этапах онтогенеза и являются важным шагом в изучении эпигеномных механизмов модификации адаптивных программ реагирования на меняющиеся условия среды. Разработанные представления могут быть использованы для выявления механизмов образования патологических состояний на ранних этапах онтогенеза и разработки оздоровительных мероприятий для новорожденных и детей с целью предупреждения негативных последствий, проявляющихся как "плата" за адаптацию в критические периоды постнатального развития.
Полученные результаты положены в основу двух лекций для студентов Новосибирского государственного аграрного университета, которые изданы в качестве учебных пособий.
