CC BY
43
УДК 612.172.2
ОСОБЕННОСТИ ЭФФЕКТОВ АДРЕНЕРГИЧЕСКОЙ ДИСРЕГУЛЯЦИИ В ОТНОШЕНИИ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА И ПЕРЕКИСНЫХ ПРОЦЕССОВ У НЕЛИНЕЙНЫХ КРЫС НА ФОНЕ ВВЕДЕНИЯ АЛЬФА-ТОКОФЕРОЛА
© 2013 Е.В. Курьянова, Д.Л. Теплый
Астраханский государственный университет
Поступила в редакцию 30.09.2013
Введение а-токоферола (10 мг/кг массы тела) потенцирует рост вариабельности кардиоинтервалов во всех спектральных диапазонах при блокаде р1-адренорецепторов (атенолол, 2 мг/кг 7 дней), но способствует повышению напряженности сердечного ритма при блокаде синтеза катехоламинов (альфа-метилтирозин, 180 мг/кг 3 дня). Снижение каталазной активности и интенсивности пере-кисных процессов крови и тканей, вызванное блокадой адренергических влияний, на фоне приема а-токоферола выражено слабее. Предполагается, что в основе модулирующего действия а-токоферола на эффекты блокады р1-адренорецепторов и блокады синтеза катехоламинов лежат его мембранстабилизирующие свойств, которые могут потенцировать ускоренное формирование сен-ситизации тканей к катехоламинам.
Ключевые слова: а-токоферол, блокада, в1-адренорецепторы, синтез катехоламинов, сердечный ритм, перекисное окисление липидов, каталазная активность
Применение витаминов-антиоксидантов (а-токоферол и др.) в комплексной терапии сердечно-сосудистых, неврологических и др. заболеваний требует продолжения исследований их эффектов в связи с тем, что эти вещества, в частности, а-токоферол (а-ТФ) проявляют как анти-оксидантные, так и неантиоксидантные свойства [7, 8, 11, 12, 14, 15, 17]. Ранее нами были показаны существенные изменения вариабельности сердечного ритма (ВСР) половозрелых крыс в результате введения а-ТФ, выявлены особенности типологической структуры группы крыс, длительно получавшей а-ТФ [6].
Цель работы: изучение влияния а-ТФ на характер и выраженность эффектов блокады ад-ренергических механизмов регуляции на ВСР и некоторые показатели свободнорадикального гомеостаза организма животных.
Материал и методы исследования. Эксперименты проведены на нелинейных крысах-самцах 3,5-4 месячного возраста, из которых 43 особи развивались на обычной диете (группа
Курьянова Евгения Владимировна, доктор биологических наук, доцент кафедры физиологии и морфологии человека и животных. E-mail: [email protected] Теплый Давид Львович, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой физиологии и морфологии человека и животных. E-mail: [email protected]
контроль), а 42 особи получали а-ТФ per os в дозе 10 мг/кг м. т. на 2-3-й, 5-6, 10-11, 14-15-й неделях жизни ежедневно (группа ТФ) при соблюдении «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 г. №755). В эксперимент брали животных, у которых в исходном состоянии ВСР была представлена преимущественно HF-волнами (более 38% от суммарной мощности спектра) средней мощности (3,5-10 мс2) [5]. Блокаду периферических р1-адренорецепторов (БАР) вызывали атенололом («Pliva», Хорватия) в дозе 2 мг/кг м.т. в течение 7 дней у 15 самцов контрольной группы и 13 самцов группы а-ТФ. Блокаду синтеза катехоламинов (БСК) создавали введением а-метилтирозина («Sigma», США) в дозе 180 мг/кг м.т. в течение 3 дней 13 самцам группы контроля и 12 самцам группы а-ТФ. В группе контроля 15 и в группе а-ТФ 17 особей получали инъекции физиологического раствора и служили внутренним контролем. Все препараты вводили внутрибрюшинно в одни и те же часы ежедневно.
ЭКГ регистрировали у бодрствующих нефиксированных животных на аппаратно-программном комплексе «Варикард» («Рамена», Россия) с помощью миниатюрных электродов-
1827
зажимов при местном обезболивании лидокаи-ном [5, 6]. Данные обрабатывали в компьютерной программе «ИСКИМ 6» («Рамена», Россия) на отрезках ЭКГ из 300 интервалов R-R. Рассчитывались частота сердечных сокращений (ЧСР), индекс напряжения на основе формулы Баевско-го [1] при ширине класса гистограммы 7,8 мс: ИН=(50/7,8)*(АМо/(2*Мо*ДХ))*1000, абсолютную мощность волн в диапазонах: НР (0,9-3,5 Гц), LF (0,32 -0,9 Гц), ^Р (0,17-0,32 Гц), нормированные мощности спектров (НР%, LF%, УЬР%), индекс централизации ГС (ГС= (LF+VLF)/HF). ВСР анализировали до начала введения, через 1 ч после последнего введения атенолола, через 1,5 ч после последнего введения альфа-метилтирозина.
Интенсивность свободнорадикальных процессов в плазме крови, гомогенатах миокарда и печени оценивали по содержанию ТБК-реактив-ных продуктов (ТБК-РП, нмоль/л плазмы или /500 мг сырого веса ткани) [10]. Каталазную активность (КАТ) плазмы крови (мккат/л), эритроцитов (мккат/мл эр. массы), гомогенатов миокарда и печени (мккат/г ткани) определяли по методике [4]. Результаты обработаны с
использованием ранжирования, ^теста в программе Statistica 6.0.
Результаты исследования и их обсуждение. Блокада БАР почти не изменила ЧСР у самцов крыс, но вызвала тренды к снижению мощности волн НР (на 20%, р<0,1) и росту LF и УЬР-волн (на 20-25%, р<0,1), что привело к повышению 1С почти в 2 раза (р<0,05) (табл. 1). Доля НР-волн в спектре снизилась с 59% до 48% (р<0,05). Общая напряженность СР, оцениваемая по величине ИН, изменилась мало, но в сравнении с животными, получавшими физиологический раствор, оказалась выше (р<0,05). У самцов с БАР на фоне приема а-ТФ, произошло снижение ИН (р<0,05) при значительном усилении мощности НР- (на 316%, р<0,01), LF- (на 229%, р<0,001) и УЬР-волн (на 176%, р<0,001). Из-за сильного роста НР-волн, 1С снизился (р<0,05). Доля НР-волн в спектре выросла с 60% до 69% (р<0,1). То есть, на фоне приема а-ТФ блокада БАР сопровождалась усилением парасимпатических влияний при сильной активации структур автономного и центрального контуров регуляции.
Таблица 1. Изменения параметров ВСР при введении блокатора БАР и блокатора синтеза ка-техоламинов у самцов нелинейных крыс, получавших и неполучавших а-токоферол
Показатели Контроль а-токоферол
препараты до введения после введения препараты до введения после введения
ЧСР, уд/мин физ.р. (15) 318,4±9,6 322,5±8,4 физ.р. (17) 317,9±5,2 313,9±5,9
БАР (15) 323,3±6,4 313,6±6,0 БАР (13) 316,2±6,2 309,4±6,0
БСК (13) 325,8±6,7 303,8±5,2 * БСК (12) 323,8±4,7 318,6±8,1
ИН, отн.ед. физ.р. (15) 28,6±3,2 31,8±2,5 физ.р. (17) 26,2±4,2 25,9±1,5
БАР (15) 36,8±3,3 43,4±4,5 # БАР (13) 26,6±2,3 16,6±2,6 *
БСК (13) 26,4±3,3 15,6±2,8 *, ### БСК (12) 28,9±3,9 55,8±5,5 ***,###
НР, мс физ.р. (15) 7,9±0,9 8,1±1,1 физ.р. (17) 7,2±0,8 6,1±0,7
БАР (15) 7,6±0,9 6,1±0,6 БАР (13) 9,0±1,5 37,7±3,8 ***, ###
БСК (13) 7,4±0,7 15,6±1,8 ***, ### БСК (12) 10,9±1,8 6,0±0,6 *
мр2 мс физ.р. (15) 2,8±0,3 2,9±0,5 физ.р. (17) 2,6±0,2 3,0±0,4
БАР (15) 2,4±0,4 3,0±0,4 БАР (13) 3,1±0,5 10,2±1,6 ***, ###
БСК (13) 5,6±0,6 6,9±0,6 ### БСК (12) 3,9±0,4 2,2±0,3 **
УЬР, 2 мс физ.р. (15) 3,1±0,4 3,1±0,3 физ.р. (17) 3,3±6,2 2,7±0,3
БАР (15) 2,8±0,3 3,4±0,4 БАР (13) 2,9±0,4 8,0±0,6 ***, ###
БСК (13) 4,4±0,46 4,6±0,8 БСК (12) 3,5±0,5 1,1±0,2 ***###
1С, отн.ед физ.р. (15) 0,7±0,06 0,8±0,09 физ.р. (17) 0,8±0,07 0,9±0,09
БАР (15) 0,7±0,09 1,4±0,25 *, # БАР (13) 0,7±0,05 0,5±0,07 **, ##
БСК (13) 1,5±0,05 0,8±0,06 * БСК (12) 0,9±0,06 0,5±0,04 *, ###
Примечание: p<0,05, p<0,01, p<0,.001 - *, **, *** - по сравнению со значением показателя до введения препарата; #, ##, ### - по сравнению с крысами, получавшими инъекции физ. раствора
1828
БСК снизила ЧСР на 6-7% (р<0,05) и ИН (на 41%, р<0,05) (табл. 1). Снижение напряженности СР определялось ростом мощности НР-волн (на 110%, р<0,001). Доля этих волн в спектре ВСР увеличилась с 43% до 58%, соответственно, доля медленных волн сократилась. 1С стал ниже исходного почти в 2 раза (р<0,05). В сравнении с контролем ИН оказался ниже в 2 раза при почти 2-кратном усилении НР и LF-волн (р<0,001). Очевидно, БСК сопровождалась повышением парасимпатических влияний и увеличением вклада автономного контура регуляции в формирование вариабельности кардиоин-тервалов. БСК у крыс, получавших а-ТФ, не вызвала значимого урежения ЧСР, но сопровождалась ростом ИН почти вдвое (р<0,001). Напряженность СР определялась снижением мощности волн спектра, особенно ""ЬР (на 69%, р<0,001), а также LF (на 44%, р<0,001) и НР (на 45%, р<0,05).
В связи с некоторым увеличением доли ИБ-волн в спектре (с 60% до 65%) уменьшение доли ""ЬР с 18 до 11% 1С стал ниже исходного (р<0,05). То есть, на фоне а-ТФ БСК сопровождалась повышением напряженности СР, но с повышением доминирующей роли автономного контура в вариабельности СР. Блокада БАР снизила активность каталазы в плазме крови (в 2,5 раза, р<0,001), а также уровень продуктов ПОЛ и каталазную активность в миокарде и печени крыс (р<0,001) (табл. 2). На фоне приема а-ТФ блокада БАР привела к росту концентрации ТБК-РП в плазме крови (в 2 раза, р<0,001) (табл. 2). Остальные показатели ПОЛ у животных были ниже, чем в группе БАР (р<0,01), что можно объяснить антиоксидантным действием а-ТФ. Каталазная активность плазмы крови и эритроцитов, миокарда и печени была ниже, чем у крыс группы а-ТФ (р<0,05 - р<0,001), то есть эффект атенолола проявился и на фоне приема антиок-сиданта, но в меньшей мере.
Таблица 2. Особенности параметров свободнорадикального гомеостаза при блокаде БАР и блокаде синтеза катехоламинов у самцов нелинейных крыс, получавших и
неполучавших а-токоферол
Показатели Контроль а-токоферол
группы значения группы значения
ТБК-РП в плазме крови, нмоль/л К (10) 3,17±0,29 ТФ (11) 1,74±0,18 ***
БАР (8) 3,26±0,27 ТФ+БАР (7) 3,31±0,27 ллл
БСК (7) 3,28±0,23 ТФ+БСК (6) 2,32±0,29 *, #
каталазная активность плазмы, мккат/л К (10) 46,4±4,1 ТФ (11) 60,6±5,5
БАР (8) 19,4±3,7 *** ТФ+БАР (7) 33,7±2,4 *, лл, °°
БСК (7) 61,1±5,5 * ТФ+БСК (6) 46,2±6,1
каталазная активность эритроцитов, мккат/мл эр.массы К (10) 222,8±7,9 ТФ (11) 232,6±4,7
БАР (8) 197,4±9,7 ТФ+БАР (7) 120 4±9 8 *** ллл °°°
БСК (7) 142,5±7,3 *** ТФ+БСК (6) 213,0±12,3 ###
ТБК-РП в гомогена-тах миокарда, нмоль/500 мг ткани К (10) 1,03±0,09 ТФ (11) 0,34±0,04 ***
БАР (8) 0,28±0,018 *** ТФ+БАР (7) 0,32±0,027 ***
БСК (7) 0,40±0,015 *** ТФ+БСК (6) 0,49±0,041 ***, л
каталазная активность гомогенатов миокарда, мккат/г ткани К (10) 16,7±0,7 ТФ (11) 7,9±0,5 ***
БАР (8) 3,8±0,6 *** ТФ+БАР (7) 5,9±0,3 ***, л, °°
БСК (7) 2,45±0,3 *** ТФ+БСК (6) 7,1±0,5 ***, ###
ТБК-РП в гомогена-тах печени, нмоль/500 мг ткани К (10) 2,03±0,22 ТФ (11) 0,34±0,05 ***
БАР (8) 0,42±0,026 *** ТФ+БАР (7) 0,32±0,027 ***, л, °
БСК (7) 0,70±0,018 *** ТФ+БСК (6) 0,36±0,026 ***, ###
каталазная активность гомогенатов печени, мккат/г ткани К (10) 264,1±5,2 ТФ (11) 218,4±9,0 ***
БАР (8) 182,4±13,8*** ТФ+БАР (7) 190,2±7,1 ***, л
БСК (7) 171,7±7,6 *** ТФ+БСК (6) 197,4±6,5 ***, ##
Примечание: р<0.05, р<0.01, р<0.001 - *, **, *** - - по сравнению со значением у контрольных крыс; л, лл, ллл _ По сравнению с крысами группы ТФ; °°° - по сравнению с крысами группы БАР; #, ##, ### - по сравнению с крысами группы БСК
1829
БСК привела к значительному (в 2-3 раза) падению уровня ТБК-РП в миокарде и печени, а также каталазной активности этих тканей (в 6,7 и 1,5 раза, р<0,001). Каталазная активность плазмы крови, напротив, повысилась (на 31,6%, р<0,05). При моделировании БСК у крыс, получавших а-ТФ, уровень ТБК-РП в миокарде оказался выше, чем у крыс группы а-ТФ (р<0,05), но в целом все показатели пероксидации липидов были ниже контрольных величин. Каталазная активность крови была близка контрольной. В миокарде и печени активность каталазы была ниже контрольной, хотя и отклонялась в меньшей мере, чем в эксперименте только с БСК.
Итак, согласно представлениям о взаимодействии симпатических и парасимпатических механизмов регуляции [9], блокада адренергиче-ских влияний должна приводить к смещению вегетативного баланса в сторону преобладания парасимпатических влияний. Это, согласно представлениям Р.М. Баевского и соавт. [1], проявляется в повышении общей вариабельности СР и снижении ИН, а также в усилении HF-волн и снижении централизации управления. Анализируя полученные результаты, можно видеть, что перечисленные изменения ВСР проявились в условиях БСК и оказались слабо выраженными при БАР, за исключением снижения IC. Полагаем, что меньший эффект блокады БАР и больший эффект блокады синтеза катехоламинов был обусловлен тем, что катехоламины могут влиять на ритм сердца через разные подтипы адренорецепторов [3].
На фоне приема а-ТФ эффекты БАР и БСК в отношении ВСР оказались измененными. Так, введение блокатора БАР вызывало значительный рост вариабельности ритма, усиление мощности всех волн и ослабление централизации управления. Данные о повышении парасимпатических влияний на сердце при длительном приеме а-ТФ показаны некоторыми авторами [14, 15]. Потенцирование холинергических эффектов введением а-ТФ могло быть вызвано усилением выходящих токов К+ и ослаблением входящих Na+ и Са2+-токов, как показано в работе [8]. При БСК на фоне приема а-ТФ, напротив, произошло снижение ВСР, ослабление всех волн спектра, что указывает на повышение активности прес-сорных механизмов регуляции. Возможной причиной такой парадоксальной реакции, по нашему мнению, является ускоренное развитие сен-ситизации тканей к катехоламинам, дефицит которых создавался блокадой их синтеза. Благодаря своим мембранстабилизирующим свойствам [7, 17], а-ТФ способен снизить подвижность адренорецепторов в мембранах, тем самым
потенцировать «временную фиксацию» адренер-гической реакции.
Исследование параметров перекисного окисления липидов (ПОЛ) и каталазной активности крови и тканей крыс выявило существенное их снижение при блокаде адренергических влияний. Эти факты согласуются с результатами других авторов [13, 16] и свидетельствуют, что адренергические влияния необходимы для поддержания фонового уровня процессов ПОЛ, а также для регуляции (или модуляции) каталаз-ной активности крови и тканей. На фоне приема а-ТФ эффекты блокады БАР и особенно БСК в отношении каталазной активности крови и тканей, в меньшей мере - уровня ТБК-РП ослаблены. Полагаем, что в качестве одной из причин такого эффекта лежит также мембранстабилизи-рующие свойства а-ТФ [7, 17], влияющие на проницаемость мембран, афинность мембранных рецепторов к лигандам и активность мем-браносвязанных ферментов [2].
Выводы:
1. При моделировании адренергической ди-срегуляции нарастание вариабельности кардио-интервалов, свидетельствующее о преобладании парасимпатических влияний и структур автономного контура в регуляции сердечного ритма, выражено сильнее при блокаде синтеза катехо-ламинов, нежели при блокаде БАР.
2. Блокада адренергических механизмов регуляции снижает интенсивность перекисных процессов и каталазную активность эритроцитов, миокарда и печению.
3. На фоне введения а-токоферола изменяются эффекты блокады адренергических механизмов на регуляцию сердечного ритма, на интенсивность ПОЛ и каталазную активность крови и тканей.
4. Модулирующее влияние а-токоферола может быть вызвано его влиянием на физико-химические свойства мембран, что способно потенцировать развитие сенситизации тканей к ка-техоламинам в условиях их дефицита.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Баевский, Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем: методические рекомендации / Р.М. Баевский, Г.Г. Иванов, Л.В. Чирейкин и др. // Вестник аритмологии. 2001. №24. С. 1-23.
2. Белоконева, О.С. Роль мембранных липидов в регуляции функционирования рецепторов нейроме-диаторов / О.С. Белоконева, С.В. Зайцев // Биохимия. 1993. Т.58, №11. С. 1685-1708.
3. Зиятдинова, Н.И. Селективная блокада а1-адренорецепторов вызывает противоположные изменения хронотропии сердца крыс разного возраста / Н.И. Зиятдинова, А.Л. Зефиров, Т.Л. Зефиров //
1830
Бюлл. эксперим. биол. и мед. 2011. Т. 152. №7. С. 22-24.
4. Королюк, М.А. Метод определения активности ка-талазы / М.А. Королюк, Л.И. Иванова, И.Г. Майорова, В.Е. Токарев // Лаб. дело. 1988. №1. С. 16-18.
5. Курьянова, Е.В. К вопросу о применении спектральных и статистических параметров вариабельности сердечного ритма для оценки нейровегета-тивного состояния организма в эксперименте // Бюлл. СО РАМН. 2009. Т. 140, №6. С. 30-37.
6. Курьянова, Е.В. Особенности типов регуляции сердечного ритма нелинейных крыс при длительном приеме а-токоферола // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т.13, №1(7). С. 1729-1733.
7. Меньщикова, Е.Б. Окислительный стресс. Проок-сиданты и антиоксиданты / Е.Б. Меньщикова, В.З. Ланкин, Н.К. Зенков и др. - М.: Фирма «Слово», 2006. 556 с.
8. Сатыбалдина, Н.К. Влияние высоких и низких доз витаминов А и Е на возбудимость кардиомиоцитов лягушки / Н.К. Сатыбалдина, ВА. Фролов // Бюлл. эксп. биол. и мед. 1990. №6. С. 527-529.
9. Соловьева, А.Д. Методы исследования вегетативной нервной системы / А.Д. Соловьева, А.Б. Данилов, Н.Б. Хаспекова // В кн. Вегетативные расстройства: Клиника, диагностика, лечение. Под ред. А.М. Вейна. - М.:МИА, 2003. С. 44-102.
10. Стальная, М.Д. Метод определения малонового альдегида с помощью тиобарбитурововй кислоты / М.Д. Стальная, Т.Т. Гаришвили // В кн.: Современные методы в биохимии. - М.: Медицина, 1977. С. 66-68.
11. Теплый, Д.Л. Нейрофизиологические эффекты витамина Е - Астрахань, ООО «ЛЕОН», 2008. 310 с.
12. Azzi, A. Molecular mechanism of alpha-tocopherol action // Free Radic. Biol. Med. 2007. V.43, N.1. P. 1621.
13. Davidovic, V. Activities of antioxidant enzymes and monoamine oxidase-A in the rat interscapular brown adipose tissue: effects of insulin and 6-hydroxydopamine / V. Davidovic, R. Radojicic, G. Cvijic et al // Comp. Biochem. Physiol. Pharmacol. Toxicol. Endocrinol. 1997. V.117, N.2. P. 181-186.
14. Manzella, D. Chronic administration of pharmacologic doses of vitamin E improves the cardiac autonomic nervous system in patients with type 2 diabetes / D. Manzella, M. Barbieri, E. Ragno, G. Paolisso // Am. J. Clin. Nutr. 2001. V. 73. N. 6. P. 1052-1057.
15. Olatunji, L.A. Effects of chronic administration of vitamin E on haemodynamic responses to postural stress or cold pressor test in apparently healthy young men / L.A. Olatunji, A.O. Soladoye // Niger. Postgrad. Med. J. 2008. V. 15, N. 4. P. 225-228.
16. Pereira, B. Changes in the TBARs content and superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase activities in the lymphoid organs and skeletal muscles of adrenomedullated rats / B. Pereira, L.F. Costa-Rosa, E.J. Bechar et al. // Braz. J. Med. Biol. Res. 1998. V. 31, N. 6. P. 827-833.
17. Wang, X. Vitamin E and its function in membranes /X. Wang, P.J. Quinn // Prog. Lipid. Res. 1999. V. 38, N.4. P. 309-336.
FEATURES OF ADRENERGETIC DISREGULATION EFFECTS CONCERNING HEART RHYTHM VARIABILITY AND PEROXIDATION PROCESSES AT NONLINEAR RATS ON THE BACKGROUNDPHONE OF ALPHA-TOCOPHEROL
INTRODUCTION
© 2013 E.V. Kuryanova, D.L. Tepliy Astrakhan State University
a-tocopherolTOKO$epona introduction (10 mg/kg of body weight) potentiate the growth of cardiointervals variability in all spectral ranges at blockade p1-adrenoreceptors (atenolol to 2 mg/kg during 7 days), but promotes increase of intensity of heart rhythm at blockade of catecholamines synthesis (alpha metyltyro-sine, to 180 mg/kg during 3 days). Decrease in catalase activity and intensity of blood and tissues peroxi-dation processes, caused by blockade of adrenergetic influences, on the phone of a-tocopherol reception is expressed more weakly. It is supposed that at the base of modulating action of a-tocopherol on effects of p1-adrenoreceptors blocade and blockade the of catecholamines synthesis lie its membrane stabilizing properties which can potentiate the accelerated formation of tissue sensitization to catecholamines.
Key words: a-tocopherol, blockade, fij-adrenoreceptors, catecholamines synthesis, heart rhythm, lipids peroxidation, catalase activity
Evgeniya Kuryanova, Doctor of Biology, Associate Professor at the Department of Human and Animals Physiology and Morphology. E-mail: fyzevk@rambler. ru
David Tepliy, Doctor of Biology, Professor, Head of the Department Of Human and Animals Physiology and Morphology. E-mail: [email protected]
1831
