Введение к работе
т_у 5_л_ь_н_о 2_!_ь д__" н_2_?_ _E__5__T_S определяется
тем, что она посвящена изучению молекулярных механизмов защиты сердца при адаптации к кратковременным стрессорным воздействиям и к периодической гипоксии, что является необходимой основой для разработки методов адаптационной профилактики и терапии.
В последнее десятилетие установлено, что адаптация к повторным кратковременным стрессорным воздействиям и адаптация к периодической гипоксии обладают выраженным кардиопротекторным эффектом. Этот эффект состоит в том, что адаптированные животные приобретают повышенную резистентность к ишемическим и реперфузионныи аритмиям, к нарушению сократительной функции сердца и сосудов при инфаркте миокарда . Под влиянием адаптации у них исчезали нарушения электрической стабильности при постинфарктном кардиосклерозе [Ф.З.Меерсон, М.Г.Пшенникова, 1988; Ф.З.Меерсон 1991J. Эта адаптационная защита мохет быть объяснена активацией нейро-эндокринных стресс-лимитирующих систем, блокирующих стресс-реакцию, которая сопровохдает стрессорное и ишемическое повреждение миокарда [Walles, Cohen, 1984; Fuder, 1985; Ф.З.Меерсон, М.Г.Пшенникова, 1992]. Вместе с тем установлено, что кардиопротектор-ный эффект адаптации к стрессу в полной мере сохраняется на изолированных сердцах адаптированных хивотных. Эти сердца обладают повышенной
2+ устойчивостью к реперфузионному и Са парадоксу, токсическим концентрациям катехоламинов, а такхе к термичесхому повреждению [Heerson F.Z., 1991], однако степень их резистентности при этих двух видах адаптации различна. Выяснилось таххе, что элементы саркоплазматичес-кого ретикулума (СПР) и митохондрии изолированные из сердец адаптированных к стрессу хивотных, обладают повышенной резистентностью к. ауто-лизу, а ядра кардиоцитов отличаются высокой резистентностью к повреждающему действию экзогенной одноцепочечной ДНК, активирующей нуклео-протеазы. Комплекс этих адаптационных сдвигов был обозначен профессором Ф.З.Меерсоном как феномен адаптационной стабилизации структур (ФАСС) [Ф.З.Меерсон, 1990]. При изучении молекулярного механизма ФДСС было установлено, что его развитие сопровождается многократным увеличением содерхания в миокарде хит-шок белков (HSP) с молекулярным весом 71-72 КД, [Ф.З.Меерсон, И.Ю.Малышев, 1989] обладающих, как известно, цитопротекторным действием. При адаптациия организма к периодической гипоксии такхе наблюдалось формирование ФАСС, но выраженность этого феномена и степень накопления HSP в миокарде были менее значительны, чем при адаптации к стрессу [Heerson F.Z. et all, 1991].
Однако, при всей значимости проблемы адаптационной защиты сердц целый ряд вахных вопросов о молекулярных механизмах формирования кар диопротекторного эффекта адаптации остается открытым. Так, неизвестн обладает ли адаптация к кратковременным стрессорным воздействиям спо собностью защищать сократительную функцию сердца и аппарат энергети ческого обеспечения от острой тяхелой гипоксии и последующей реокси генации и, в чем конкретно вирахается этот перекрестный защитны; эффект. Не изучено современными методами состояние рецепторного аппа
рата, в частности, количество и афинность (3-, СХ-, мускариновых рецеп
„ 2+ торов, а такхе количество потенциал-зависимых Са каналов при адапта
ции к повторным стрессорным воздействиям и периодической ГИПОКСИИ. Ці выяснено играет ли роль в развитии ФАСС и защитных эффектов адаптаци; ИТФ-ДЛГ каскад регуляции и его ключевой Фермент фосфолипаза С. Мехд: тем весьма вероятно, что именно активация этого каскада через систем; протеинкиназы С приводит к генетической индукции [Hoalic J.H. et al 1909], накоплению HSP и формированию ФАСС. Наконец, до последнего вре мени не сделано сопоставление состояния рецепторного аппарата сердца і ИТФ-ДЛГ регуляторного каскада при обоих видах адаптации, а такхе кар диопротекторных эффектов этих видов адаптации по такому важному критерию, как резистентность изолированного сердца к реперфузионному пара доксу. Кроме того остается неясным состояние локальных стресс лимитирующих систем сердца, в частности, системы простагландинов (ПГ при этих видах адаптации, а такхе их роль в защитных перекрестны: эффектах адаптации. Данные исследования направлены на решение эти: вопросов.
Ц_е_л_ь Р_5_5__1_У ~ изучить влияние адаптации к кратковре
менним стрессорным воздействиям и адаптации к периодической гипоксиі на молекулярные механизмы регуляции сердца, а именно, на состояниі рецепторного аппарата и связанных с ним внутриклеточных регуляторны: каскадов, а такхе оценить значение этих изменений в формировании кар диопротекторных эффектов этих видов адаптации в условиях целого организма и на изолированном сердце.
В рамках этой общей цели решали следующие з_а_д_а_ч_и:
-
Как влияет адаптация к кратковременным стрессам и адаптация і периодической гипоксии на сократительную функцию и аппарат энергообеспечения сердца при острой аноксии и последующей реоксигенации в уело виях целого организма?
-
Как меняется состояние рецепторного аппарата сердца в процесс! формирования адаптации к стрессу и адаптации к периодической гипоксии'
-
Какова динамика формирования ФАСС в сердце при адаптации і
стрессу и адаптации к периодической гипоксии?
-
Какую роль в формировании ФАСС в сердце при обоих видах адаптации играют изменения активности ИТФ-даг регуляторного каскада кардиоцитов?
-
Как влияет адаптация к кратковременным стрессам и адаптация к периодической гипоксии на состояние стресс-лимитирутощей системы прос-тагландинов в сердце и какова роль этой системы в перекрестных кардио-протекторных эффектах данных видов адаптации?
П_а_у_ч_н_а_я но ви зна р а_б_о_т_ы. Впервые показано, что
при адаптации к кратковременным стрессорным воздействиям развивается перекрестный кардиопротекторный эффект, заключающийся в повышении ус-тойчивости сердца к острой аноксии и последующей реоксигенации в условиях целого организма. Показано, что перекрестный кардиопротекторный эффект адаптации к кратковременным стрессорным воздействиям более выражен, чем известной кардиопротекторный эффект адаптации к периодической гипоксии.
Установлено, что"при адаптации к кратковременным стрессам в рецеп-торном аппарате сердца развивались три сдвига, которые могут играть существенную роль в кардиопротекторном эффекте адаптации: десенситиза-
ция О. -адренорецепторов, увеличение плотности М-холинергических рецеп-
2+ торов и уменьшение числа потенциал-зависимых Са -каналов.
Впервые выявлено, что через 15 дней адаптации к кратковременным стрессорным воздействиям развивается активация фосфоинозитидного обмена в сердце, играющая важную роль в формировании ФЛСС. Исчезновение активации этого внутриклеточного каскада регуляции к 30 суткам адаптации к стрессу сопровождается значительной редукцией ФЛСС.
Показано, что через 20 дней адаптации к периодической гипоксии развивается существенное увеличение плотности М-ходинорецепторов, а также Р~ и & -адренорецепторов в сердце и повышение ответов аденилат-цикдазы на стимуляцию изопротеренолом и фторидом натрия. Это объясняет известные данные о повышении адренореактивности на раннем этапе адаптации к периодической гипоксии. Некоторое снижение степени адренореактивности через 40 дней адаптации крыс к гипоксии при повышенной плотности М-холинергических рецепторов может играть важную роль в кардиопротекторном эффекте длительной адаптации к гипоксии.
Обнаружено, что на 20 день адаптации к периодической гипоксии активность инозитолфосфатного цикла регуляции внутриклеточных функций в миокарде снижена. Активация ИТФ-ДАГ касхада регуляции развивается только через 40 дней после начала адаптации к периодической гипоксии, что соответствует известному кардиопротекторному эффекту длительной
адаптации к гипоксии и доказанному наличию многих компонентов ФДСС нг этом этапе адаптации.
Впервые показано, что адаптация к кратковременным стрессорним воздействиям обеспечивает увеличение содерхания протекторного простаглан-дина Е в миокарде, предупрехдает наблюдающееся в контроле падение при аноксии и реоксигенации отношения простациклин/тромбоксан (ПГ1_/ТХЛ„), а даже' напротив, вызывает значительное увеличение этого соотношения. Лдаптация к периодической гипоксии активизирует стресс-лимитирующую систему вызывает накопление протекторных ПГЕ и ПП„, а такхе увеличение отношения ПГЕ/nrFp- в плазме крови и в сердце. Показано, что активация системы ПГ играет вахную роль в ограничении стресс реакции и предупрехдении стрессорных и гипоксических поврехдений сердца.
Т_е о_р е_т_и_ч_е_с_к_о_е з_н 5_3_е_н_и_е Р_5_Ё__Т_У определя
ется тем, что в ней впервые показана роль изменений рецепторного аппа
рата и активации внутриклеточного инозитолтрифосфат-диацилглицерол
регуляторного каскада в формировании феномена адаптационной стабилиза
ции структур и адаптационной защиты сердца. Сопоставлен характер изме
нений рецепторного аппарата сердца в динамике развития адаптации »
двум различным факторам внешней среды, что имеет принципиально вахнос
значение для понимания молекулярных механизмов кардиопротекторногс
эффекта адаптации.
П_р а_к т_и ч_е_с_к_о_е з_н_а_ч_е_н_и_е Р_5_б_о_т_ы определяете!
тем, что она обеспечивает теоретическое обоснование для раэработк» наиболее адекватных и эффективных методов защиты сердца с помощы адаптации к кратковременным стрессам и периодической гипоксии.
Результаты работы внедрены в учебный процесс в 5 медицинских вузах. Материалы исследований нашли отрахение в монографиях F.Z.Heerson. Adaptive Protection of the Heart: Protecting Againsl Stress and Ischenic Damage. CRC Press. - Boca Raton, 1990; Ф.З.Меерсої "Основы адаптационной защиты сердца" Медицина, 1992г.; Ф.З.Меерсон М.Г.Пшенникова "Адаптационная защита организма: основные механизмы ] использование для профилактики и терапии." ВИНИТИ РАН, Москва,-1992.
П_о_л о_х е н_и я^ в_ы_н_о_с_и_м_ы_е н_а э_а_щ_и_т_у:
1. При адаптации к кратковременным стрессорным воздействиям форми руется кардиопротекторный эффект, проявляющийся как в повышении устой чивости сердца к острой аноксии и последующей реоксигенации в условия целого организма, так и в резистентности изолированного сердца к ише мическим и реперфузиошшм поврехдениям. Этот перекрестный эффект адап тации к стрессу более ярко вырахен, чем прямой кардиопротекторны эффект адаптации к периодической гипоксии на изолированном органе и
условиях целого организма.
-
Развитие адаптационной стабилизации структур сердца при адапта-дии животных к кратковременным стрессорным воздействиям и к периодической гипоксии сопровождается активацией внутриклеточного инозитол-грифосфат-диацилглицерол регуляторного каскада в сердце, что свиде-гельствует о важной роли этого молекулярного механизма внутриклеточной эегуляции в формировании этого феномена. Снихение активности ИТФ-ДАГ регуляторного каскада обусловливает отсутствие ФАСС на 20 день адапта-дии к гипоксии и редукцию ФАСС к 30 суткам адаптации к стрессу.
-
При адаптации к кратковременным стрессорным воздействиям в сердце развивается десенситизация СХ -адренорецепторов, увеличение плотнос-
ги М-холинергических рецепторов и уменьшение числа потенциал-зависимых
, 2+
'а -каналов, что мохет играть существенную роль в кардиопротекториом
эффекте адаптации.
4. Адаптация к кратковременным стрессорным воздействиям и адаптация
< периодической гипоксии обеспечивают увеличение содержания ПГЕ или
іростациклина в миокарде и предупреждают снихение соотношения
1П_/ТХА2 или nrE/nrF_a, т.е. простагландинов протекторного типа к
юврехдающим, развивающееся обычно при острой гипоксии и стрессе, что
іграет вахную роль в ограничении стресс реакции и предупреждении
;трессорных и ишемических поврехдений сердца.
А п_р_о_б_а_ц_и я_ р а б о т ы. Материалы диссертации долохепи и збсуждены на: Всесоюзной конференции "Центральные и периферические механизмы регуляции Физиологических функций" (Москва, 1990); Международном конгрессе "Aspects biochinique et physiologique de la fatigue nusculaire." (Creteil, France. 1990); 6-й Ростовской областной научно-ірактической школе-семинаре "Механизмы адаптации животных и растений к экстремальным факторам" (Ростов- на-Дону, 1990); Всесоюзной конферен-дии "Физиология и биохимия медиаторных процессов" (Москва, 1990); IV Всесоюзном симпозиуме "Кровообращение в условиях высокогорной и экспериментальной гипоксии" (Душанбе, 1990); на Мехдународном конгрессе іатофизиологов "Constituent congress international society for patho-pysiology" (Moscow, 1991).
С_т_р_у_к_т_у_р_а Д_и_с_с _р_т_а_ц_и_и. Диссертационная работа
:остоит из введения, обзора литературы, характеристики эксперименталь-шх моделей и методов исследования, четырех глав собственных исследо-заний с обсуждением полученных результатов, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 193 страницах, содерхит 33 рисунка и 22 габлицы. Список литературы включает 342 источника, из которых 117 эпубликовано в отечественных и 225 в зарубежных изданиях.
