Роль физиологических и средовых факторов в обеспечении половых различий в кардиоваскулярной чувствительности к стрессам человека и животных (28.12.2009)

Автор: Игошева Наталия Борисовна

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 научных работ, в том числе в рекомендованных ВАК РФ -13.

Декларация личного участия автора. Экспериментальные исследования выполнялись автором лично, либо при его непосредственном участии в коллективных работах (Проект Минобразования России-РД 02-1.4.261 и Программа «Фундаментальные исследования и высшее образование»). В совместных публикациях вклад автора составил 50-100%.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 297 страницах текста, содержит введение, 6 глав, заключение, выводы и библиографический список, включающий 133 отечественных и 336 иностранных источника. Работа иллюстрирована 65 рисунками и 19 таблицами.

Основные положения, выносимые на защиту

Благоприятная стрессорная динамика кардиоваскулярных реакций в сочетании с высокой скоростью восстановительных процессов обуславливают более эффективную в женском организме адаптацию ССС к психоэмоциональным стрессам.

Половые различия в кардиоваскулярной стресс-реактивности у человека обеспечиваются разной у мужчин и женщин ролью психоэмоциональных факторов в реализации стрессорных реакций. У женщин изменения показателей гемодинамики и вегетативного гомеостаза при стрессах имеют более дифференцированный характер, и в большей степени зависят от психоэмоционального статуса и знака переживаемых эмоций.

Половые различия в чувствительности ССС к стрессорным воздействиям у крыс опосредуются через вегетативные механизмы регуляции, за счет более выраженных в женском организме модулирующих влияний симпатической и парасимпатической систем на сердечный ритм в покое и при стрессе.

Половые гормоны играют принципиальную роль в обеспечении половых особенностей кардиоваскулярной стресс-реактивности. В раннем онтогенезе у крыс половые гормоны оказывают программирующие влияния на процессы половой дифференцировки мозга, детерминируя «мужской» или «женский» тип стресс-реактивности ССС. У взрослых животных модулирующие влияния эстрогенов и андрогенов осуществляются через вегетативный уровень регуляции и направлены на ограничение кардиоваскулярной активности в условиях покоя и стресса.

Стресс, действующий в раннем онтогенезе, оказывает долговременные и зависимые от пола влияния на кардиоваскулярную стресс-реактивность, вызывает морфофункциональные изменения в нейропептидергических механизмах регуляции ССС.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В исследованиях на людях приняли участие 391 студент Саратовского госуниверситета (204 девушки и 187 юношей) в возрасте 17-23 лет. В качестве стрессорных воздействий, близких к средовым ситуациям и адекватных социо-биологическим особенностям человека использовали несколько моделей: шумовое воздействие, сочетание шума с умственным напряжением, решение задач в условиях дефицита времени, а также сдача экзамена. Для выяснения роли эмоционального состояния в реализации ССС реакций на стресс, исследовали показатели гемодинамики и вегетативного гомеостаза у студентов обоего пола во время сдачи экзамена. В зависимости от знака переживаемых эмоций все участники были разделены на следующие группы: 1- студенты, неудовлетворенные полученной оценкой; 2 – студенты, удовлетворенные результатами экзамена. Для учета личностных психологических особенностей студентов использовался опросник Дж.Тейлор, адаптированный Н.Г.Норакидзе (Норакидзе, 1975). На основании результатов тестирования были сформированы группы: девушки и юноши с высоким, средним и низким уровнем личностной тревожности .

Измерение систолического и диастолического артериального давления (САД, ДАД) осуществлялось по методу Короткова. Регистрировался ЭКГ – сигнал во II стандартном отведении и последовательность кардиоинтервалов (R-R интервалов) с помощью цифрового кардиографа VDC-804 (Волжские передовые технологии, Россия). Для оценки состояния вегетативной нервной системы (ВНС) использовали методы математического анализа вариабельности ритма сердца (ВРС) (Баевский и др., 1996). Вычислялись следующие показатели ВРС: стандартное отклонение R-R интервалов (СО), вариационный размах (?Х), амплитуда моды (АМо), автокорреляционная функция (АКФ), мощность высокочастотных (ВЧ) и низкочастотных (НЧ) колебаний длительности R-R интервалов (программа «Кардионет», Волжские передовые технологии, Россия).

В исследованиях на животных использовали половозрелых самок и самцов беспородных крыс (n=320) и крыс линии Sprague-Dawley (n=100). Эксперименты выполнялись в соответствии с принципами Хельсинской декларации о гуманном отношении к животным. В качестве эмоционального стресса (ЭС) использовали ограничение движения животных в плексиглазовом пенале в течение 30 минут. Воздействие эмоционально-болевого стресса (ЭБС) моделировали с использованием жесткой иммобилизации животных продолжительностью 60 мин. Комбинированное воздействие иммобилизации и прерывистого звука силой 100 дБ в течение 120 минут (Романова, 1989) применяли для изучения влияния тяжелого стресса. В качестве модели пренатального стресса использовали сочетанное воздействие иммобилизации беременных самок, интенсивного освещения и повышенной температуры (Ward et al., 1984).

Для исследования половых особенностей вегетативных механизмов регуляции ССС анализировали кардиоваскулярные эффекты атропина сульфата (0,2мг/100г веса) и пропранолола (0,1 мг/100г веса) в покое и при иммобилизационном стрессе. Исследования роли половых гормонов в обеспечении половых различий в кардиоваскулярной стресс-реактивности проводились на гонадэктомированных самках и самцах, а также на неонатально андрогенизированных самках крыс. Оперативное удаление половых желез выполняли под нембуталовым наркозом (45 мг/кг) по методу Я.Д. Киршенблата (1969). Маскулинизация мозга проводилась путем подкожного введения тестостерона пропионата (1мг) новорожденным самкам крыс в область головного мозга.

Для регистрации сигналов артериального давления (АД) и введения фармакологических препаратов крысам имплантировали катетеры в бедренную артерию и вену (Мурашев, Медведев, Давыдова 1992). Непрерывная регистрация параметров гемодинамики осуществлялась с помощью датчика (Coulbourn Instruments, СШA) и измерительного комплекса PowerLab/400 ML401 (ADInstruments, Австралия). Запись суточных показателей ССС и двигательной активности производили с помощью имплантированных в брюшную аорту крыс радиотелеметрических датчиков (Data Science International, США) и измерительного комплекса (Dataquest IV, США). При тестировании чувствительности сердечного компонента барорефлекса (Kent et al., 1972) регистрировали частоту сердечных сокращений (ЧСС) и среднее АД (ср.АД) при внутривенном болюсном введении фенилэфрина (1, 2, 4 мкг/кг) и нитропруссида (5, 10, 20 мкг/кг). Исследования сосудистой функции на артериях брыжейки проводили с использованием миографа (Danish Myotechnology, Дания), согласно протоколу (Mulvany, Halpern, 1977). Регистрировали степень напряжения сосудистой стенки при действии норадреналина (10-6-10-8 М), фенилэфрина (10-5-10-9 М), нейропептида У (10-6-10-9 М), добутамина (10-5-10-9 М), ацетилхолина (10-5-10-9 М) и оксида азота (10-4-10-7М).

В экспериментах с использованием тяжелого стресса степень повреждения миокарда оценивали с помощью гистологических и гистохимических методов. Гормональную чувствительность определяли по степени увеличения концентрации кортикостерона в плазме крови радиоиммунным методом (IDS, Великобритания). При исследовании метаболизма биогенных аминов измеряли содержание изатина в крови и тканях крыс методом обращенно-фазовой жидкостной хроматографии высокого разрешения. В экспериментах in vitro тестировали цитотоксические эффекты изатина на модели культуры человеческих дофаминергических нейронов SH-SY5Y. Жизнеспособность клеток оценивали по стандартному МТТ тесту. Апоптоз клеток определяли методом проточной цитометрии на лазерном анализаторе FACScan Cytometer (Becton. Dickinson, США).

Выделение РНК и синтез кДНК выполняли согласно протоколу производителей (Promega, Великобритания). Количественное определение экспрессии гена, кодирующего рецептор нейропептида У 1 Типа (НПУ У1), проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием наборов TaqMan и прибора ABI PRISM 7000 (Applied Biosystems, Великобритания).

Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью пакета программ Statistica 5.0, а также Graphpad Prism 2.01. Различия считались достоверными при Р<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Реакции сердечно-сосудистой системы юношей и девушек на стрессорные воздействия в зависимости от вида стресса и психоэмоционального состояния испытуемых

В исследованиях на людях изучали влияние стрессов на ССС с использованием разнообразных стрессорных воздействий, близких к средовым ситуациям и адекватных социо-биологическим особенностям человека. Проведенные исследования позволили выявить несколько закономерностей. Показано, что у юношей и девушек реактивность ССС в значительной степени зависела от вида стрессорного воздействия. Так, шумовой стресс, не влияя на ЧСС, сопровождался нестабильными и кратковременными изменениями АД. Достоверное увеличение ЧСС и АД наблюдалось при более сильных воздействиях – умственном напряжении (девушки: ЧСС - 130%, САД - 112%, юноши: ЧСС - 123%, САД -114%); умственном напряжении в сочетании с шумом (девушки: ЧСС - 120%, САД - 113%; юноши: ЧСС - 127%, САД - 116%); во время экзамена (девушки: ЧСС -129%, САД -111%; юноши: ЧСС - 133%, САД - 113%). Отметим, что амплитуда увеличения ЧСС и АД была практически одинаковой при умственных стрессах, однако длительность этих изменений увеличивалась по мере нарастания эмоционального напряжения. Наиболее продолжительные кардиоваскулярные реакции наблюдались у юношей и девушек в ситуации экзаменационного стресса.

Результаты опытов выявили достоверное влияние пола испытуемых на активность ССС в покое и при стрессах. При этом половые различия в базальных значениях ЧСС носили факультативный характер и отличались ограниченной воспроизводимостью между экспериментами (табл.1). Противоречивые данные относительно половых различий в базальных и стрессорных значениях ЧСС встречаются и в литературе (Steptoe, Lundwall, Cropley, 2000; Carrillo et al., 2001; Kelly et al., 2004). В качестве причин несовпадения результатов рассматривают использование разных по силе и модальности стрессоров (Matthews et al., 1991; Morris-Prather et al., 1996), а также влияние фазы полового цикла (Tanaka et al., 2003; Sato, Miyake, 2004;) на вегетативные механизмы регуляции ССС у женщин.

Таблица 1

Базальные показателей гемодинамики у юношей и девушек при различных стрессорных воздействиях

Показатели Испытуемые Шумовое

воздействие Умственный

стресс Умственный

стресс +

шум Экзамен

ЧСС уд/мин юноши

девушки 66,2 ±5,2?

75,1 ± 6,4 74,2± 9,2

78,0±8,3 74,2±10,7

80,1 ±9,6 77,2 ±8,1

72,7 ±9,3

мм рт.ст. юноши

девушки 116,4±11,7?

103,5 ± 10,1 106,7±8,4

105,3 ±17,1 119,1±11,1?

102,2 ±9,8 123,1± 8,5


загрузка...