Возрастные, половые и типологические особенности механизмов регуляции сердечного ритма и свободнорадикальных процессов у нелинейных крыс (26.12.2011)

Автор: Курьянова Евгения Владимировна

3) Проанализировать закономерности возрастных изменений, половые особенности и выраженность типологических различий параметров свободнорадикального гомеостаза нелинейных крыс.

4) Провести комплексное исследование реакции на острый стресс по параметрам вариабельности сердечного ритма и свободнорадикального гомеостаза с учетом возрастных, половых особенностей и дать типологическую оценку стресс-индуцированным изменениям.

5) Изучить влияние длительного приема антиоксиданта – альфа-токоферола на проявление возрастных, половых и типологических особенностей регуляции сердечного ритма и интенсивности процессов пероксидации липидов у нелинейных крыс в условиях спокойного бодрствования и острого напряжения.

6) Исследовать роль периферических ?1- и ?1-адренорецепторов в формировании вариабельности сердечного ритма, модуляции процессов пероксидации и антиоксидантной защиты у крыс разного пола и возраста в состоянии спокойного бодрствования и острого стресса.

7) Выявить роль центральных моноаминергических систем в формировании волн сердечного ритма, изменении процессов перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты нелинейных крыс с учетом половых, возрастных и типологических особенностей и функционального состояния организма.

8) Определить возможности модуляции ?-токоферолом эффектов блокады и стимуляции периферических адренорецепторов, центральных моноаминергических систем в отношении регуляции сердечного ритма, процессов перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты у крыс разного пола и возраста.

Научная новизна. Новизна исследования заключается в разработке представлений о факторной структуре ВСР и взаимосвязях механизмов регуляции сердечного ритма и свободнорадикальных процессов, представленных в виде «концептуальной модели факторов, определяющих вариабельность сердечного ритма» и «гипотетической модели функциональных взаимосвязей механизмов регуляции сердечного ритма и свободнорадикальных процессов».

Разработан новый способ определения типа регуляции СР на основе математического анализа спектральных и статистических параметров ВСР бодрствующих нелинейных крыс. Предложена формула типа регуляции, представляющая собой новый способ описания состояния регуляторных систем и отслеживания его изменений при экспериментальных воздействиях.

Впервые реализован типологический подход к анализу параметров ВСР и свободнорадикального гомеостаза у нелинейных крыс разного возраста и пола, позволивший выявить типологические особенности процессов пероксидации и антиоксидантной защиты, получить новые данные о вариантах реакции на острый стресс.

С применением типологического подхода показано участие регуляторных влияний через периферические ?1- и ?1-адренорецепторы в формировании амплитуды волн всех частотных диапазонов спектра ВСР.

Получены новые данные о ведущей роли центральных катехоламинергических систем в формировании VLF-волн спектра ВСР, что подтверждает их центральнонервное надсегментарное происхождение.

Впервые подробно исследовано влияние длительного приема антиоксиданта ?-токоферола на регуляцию сердечного ритма в норме и при изменениях функциональной активности адренергических механизмов регуляции. Показана принципиальная возможность модулирующего влияния ?-токоферола на общее состояние нервных механизмов регуляции сердечного ритма, на эффекты блокады и стимуляции адренергических нервных механизмов.

С применением блокады периферических ?1-адренорецепторов, блокады синтеза катехоламинов выявлена значимая роль адренергических механизмов в поддержании фонового уровня и формировании стресс-индуцированных изменений интенсивности перекисного окисления липидов и активности каталазы крови и тканей.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методологические подходы к регистрации и анализу вариабельности сердечного ритма у нелинейных крыс демонстрируют преимущественно нервную природу колебаний длительности кардиоинтервалов в низкочастотных диапазонах, позволяют выявить возрастные, гендерные и типологические особенности регуляции сердечного ритма и их сопряженность с интенсивностью свободнорадикальных процессов. Возраст, половая принадлежность и тип регуляции представляют собой факторы, определяющие состояние регуляторных систем, интенсивность перекисных процессов и мощность антиоксидантной защиты.

2. Типы регуляции сердечного ритма необходимо характеризовать, учитывая активность уровней системы регуляции на основе нормированных мощностей спектров ВСР и состояние симпато-парасимпатических отношений на основе абсолютной мощности волн доминирующего диапазона спектра и параметров вариационной пульсометрии. Типологический подход к исследованию позволяет выявить зависимости между напряженностью сердечного ритма и интенсивностью процессов пероксидации липидов в условиях фоновой активности, при моделировании стресса и адренергической дисрегуляции.

3. Периферические ?1- и ?1-адренорецепторные структуры участвуют в формировании амплитуды волн всех частотных диапазонов спектра ВСР. Центральные катехоламинергические системы специфически участвуют в формировании VLF-волн спектра ВСР и отвечают за повышение централизации управления сердечным ритмом.

4. Взаимосвязи регуляции сердечного ритма и механизмов про-и антиоксидантного баланса реализуются через участие адренергических нервных влияний в поддержании фонового уровня пероксидации и каталазной активности крови и тканей, обеспечении их изменений в условиях стресса и адаптации, через модулирующее влияние ?-токоферола на свободно-радикальный гомеостаз и на активность нервных механизмов регуляции сердечного ритма при естественном функционировании адренергического канала и при моделировании снижения и усиления его функциональных возможностей.

Теоретическая и практическая значимость.

Теоретическое значение заключается в выявлении определяющих факторов (возраста, пола и типа регуляции) и взаимосвязей регуляции сердечного ритма и интенсивности свободнорадикальных процессов. Разработаны две концептуальные модели, первая из которых отражает факторы, определяющие вариабельность кардиоинтервалов. Вторая модель представляет взаимосвязи механизмов регуляции сердечного ритма и интенсивности свободнорадикальных процессов.

Данные о роли периферических адренорецепторов в формировании амплитуды волн всех частотных диапазонов СР и специфическом участии центральных катехоламинергических систем в формировании VLF-волн ВСР позволяют более обоснованно использовать значения абсолютных мощностей волн для оценки характера симпато-парасимпатических отношений, а мощности VLF-волн – для характеристики активности катехоламинергических компонентов надсегментарного уровня регуляции.

Разработанный и апробированных в ходе настоящего исследования типологический подход к анализу ВСР и интенсивности процессов свободнорадикального окисления показал свою эффективность в получении новых знаний об изучаемых функциях. Принципы определения и формула типа ВСР могут применяться в практике лабораторных исследований на нелинейных крысах, а также в работе с другими объектами исследования.

Разнообразие вариантов нормы – типов регуляции, а также вариантов реакции на стресс среди нелинейных крыс расширяет представления о биологической индивидуальности особей и свидетельствует о необходимости учета этого фактора при проведении экспериментальных исследований с использованием лабораторных животных.

Выявленные взаимосвязи механизмов регуляции сердечного ритма и свободнорадикального гомеостаза расширяют и дополняют теоретические знания о функционировании регуляторных систем и эффектах ?-токоферола на разных уровнях организации живого организма, что имеет важное значение для клинической и экспериментальной практики.

Показана принципиальная возможность модулирующего влияния альфа-токоферола на эффекты блокады и стимуляции адренергических механизмов регуляции в отношении сердечного ритма и свободнорадикальных процессов. Это имеет важное теоретическое и практическое значение для областей медицины, спортивной физиологии, где находят применение антиоксиданты и средства, влияющие на адренергические механизмы регуляции.

Материалы диссертации включены в курс «Физиология человека и животных» и магистерские программы «Современные аспекты нейрогормональной регуляции функций», «Механизмы регуляции сердечной деятельности», «Методы экспериментальной физиологии и функциональной диагностики» Астраханского государственного университета.

Апробация работы. Результаты исследования представлены и обсуждены на секционных заседаниях Международной научной конференции «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2006), Международной научной конференции «Свободные радикалы, антиоксиданты и старение» (Астрахань, 2006, 2011), Международном конгрессе студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива –2007» (Нальчик, 2007), Международной научно-практической конференции «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования» (Астрахань, 2007), IX Всероссийской научно-теоретической конференции «Физиологические механизмы адаптации растущего организма» (Казань, 2008), I и II Съездах физиологов СНГ «Физиология и здоровье человека» (Дагомыс, 2005; Кишинэу, 2008); на XIX и XXI съездах Физиологического общества им. И.П. Павлова (Екатеринбург, 2004; Калуга, 2010); VI и VII Всероссийских конференциях с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем» (С.-Петербург, 2008, 2009), Международном и IV, V Всероссийских симпозиумах «Вариабельность сердечного ритма: Теоретические аспекты и практическое применение» (Ижевск, 2003, 2008, 2011); 5-, 6- и 7-м международном междисциплинарном конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии» (Судак, Крым, Украина, 2009, 2010, 2011), 2- и 3-м Научно-практическом симпозиуме «Свободнорадикальная медицина и антиоксидантная терапия» (Волгоград, 2009, 2010) и др.

По материалам диссертации опубликовано 50 работ, из них 1 монография, 17 статей в журналах, рекомендуемых ВАК РФ для публикации материалов докторских диссертаций.

Обоснованность научных положений и выводов. Научные положения и выводы диссертации отражают результаты исследований, проведенных автором на кафедре физиологии и морфологии человека и животных Астраханского государственного университета с 2003 по 2010 годы. Результаты получены с помощью современных компьютерных программ регистрации, первичного анализа и статистической обработки данных. Личный вклад автора в получение научных данных, изложенных в диссертации, состоит в теоретическом обосновании проблемы, определении направления исследований, организации и проведении экспериментов, обработке и анализе результатов, разработке концептуальных представлений о факторной структуре и механизмах регуляции сердечного ритма, их взаимосвязях с параметрами свободнорадикального гомеостаза.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 320 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, 5 глав результатов собственных исследований, заключения и выводов. Список цитированной литературы включает 527 источников, в том числе 292 иностранных. Диссертация иллюстрирована 34 таблицами и 47 рисунками.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа выполнена на кафедре физиологии и морфологии человека и животных Астраханского государственного университета в рамках научного направления по изучению влияния биоантиоксидантов на функциональные системы организма. Часть исследований проведена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ по программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)» (Проведение фундаментальных исследований в рамках тематических планов, проект 1.3.08.).

Эксперименты проведены на нелинейных белых крысах (самцах и самках, n=1110), из которых – 380 неполовозрелые животные в возрасте 3-х дней, 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-недель и 730 половозрелые крысы в возрасте 15 недель или 3,5 месяцев. Исследования выполнены в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 г. № 755). Животные содержались в стандартных условиях вивария (Западнюк И.П. и соавт., 1983). Все эксперименты (7 серий) проведены в весенне-летний период.

Регистрацию ЭКГ у крысят и половозрелых крыс проводили на аппаратно-программном комплексе «Варикард» (ИВНМТ «Рамена», Россия) во II стандартном отведении при помощи миниатюрных электродов-зажимов и разъемного электродного устройства (Савин В.Ф., 1988) под местной анестезией лидокаином (0,05 мл 0,5% раствора в/кожно). ЭКГ, зарегистрированные в состоянии спокойного бодрствования у интактных животных и животных, получавших физиологический раствор, расценивались как исходные (фоновые или контрольные).

Преобразование рядов R-R-интервалов в кардиоинтервалограмму (КИГ) и математическая обработка проводились в программе «ИСКИМ6» (ИВНМТ «Рамена», Россия). Точность измерения составляла 1 мс. Для анализа ВСР брали непрерывные фрагменты из 300 (у половозрелых крыс) и 400 (у неполовозрелых крыс) RR-интервалов, что соответствовало 55-60 сек. Главным критерием выбора являлась стационарность колебаний RR-интервалов на анализируемом фрагменте.

Анализ ВСР выполнялся методами статистического анализа, вариационной пульсометрии по Р.М.Баевскому (1984, 2001), спектрального анализа. Рассчитывали ЧСР (уд/мин), SD (мс), RMSSD (мс), Мо (мс), ?Х (мс), АМо (%) при ширине класса гистограммы 7,8 мс, индекс вегетативного равновесия (ИВР, отн. ед., ИВР = АМо / ?Х), индекс напряжения (ИН, отн. ед.) по формуле Р.М. Баевского (1968) с учетом шага гистограммы 7,8 мс: ИН = (50/7,8) х (АМо/2 х ?Х х Mo) х 1000. Спектральный анализ ВСР проводили методом быстрого преобразования Фурье в диапазонах HF, LF и VLF (табл. 1).

Таблица 1

Границы частотных диапазонов, в которых выполнялся

спектральный анализ ВСР крыс разных возрастов

Возраст HF, Гц LF, Гц VLF, Гц


загрузка...