CC BY
32
experimental gastroenterology
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ «ЦЕНТРА ГОЛОДА» ЛАТЕРАЛЬНОГО ГИПОТАЛАМУСА НА МИОЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВОДНО-ЖЕЛУДОЧНОГО СФИНКТЕРА И ЖЕЛУДКА У КРОЛИКОВ В УСЛОВИЯХ ГОЛОДА И НАСЫЩЕНИЯ
Кромин А.А., Зенина О.Ю.
ГБОУ ВПО «Тверская медицинская академия» Минздравсоцразвития России
Кромин Александр Александрович
E-mail: [email protected]
РЕЗЮМЕ
Цель исследования: провести сравнительный анализ паттернов миоэлектрической активности пище-водно-желудочного сфинктера (ПЖС) и желудка при электростимуляции латерального гипоталамуса (ЛГ) у кроликов в условиях голода и насыщения.
Материал и методы. Регистрацию миоэлектрической активности ПЖС и желудка проводили в условиях свободного поведения у кроликов, подвергнутых суточной пищевой депривации или накормленных до опыта, с помощью хронически имплантированных электродов в процессе электростимуляции ЛГ в отсутствие пищи. Одновременно с помощью web-камеры регистрировали поведенческую деятельность животных. Раздражение ЛГ производили стимулятором STM-100C (США) с помощью предварительно имплантированных биполярных нихромовых электродов. Автоматический анализ временных параметров миоэлектрической активности осуществляли программой AcqKnowledge (США), а статистическую обработку данных — программой Statistica 6. Достоверность различий оценивали по U-критерию Манна-Уитни (р < 0,05).
Результаты. Раздражение «центра голода» ЛГ у голодных и сытых животных вызывает появление непрекращающегося поискового поведения, что свидетельствует о восходящих активирующих влияниях пищевого мотивациогенного центра на кору головного мозга, а также оказывает нисходящие стимулирующие влияния на деятельность нейронов центрального генератора паттерна глотания и мышц ПЖС, однотипно проявляющиеся в импульсной активности мышц ПЖС в виде регулярной генерации пачек пиковых потенциалов с бимодальными распределениями межимпульсных интервалов. Усиление естественной пищевой мотивации в процессе электростимуляции ЛГ у кроликов, подвергнутых суточной пищевой депривации, отражается в структуре временной организации медленной электрической активности мышц тела и антрального отдела желудка сменой бимодальных распределений периодов медленных электрических волн на распределения трехмодального типа, характерные для двухсуточной пищевой депривации животных. Переход от состояния насыщения к состоянию голода, обусловленный электрораздражением ЛГ у предварительно накормленных кроликов, проявляется сменой мономодальных распределений периодов медленных электрических волн, генерируемых мышцами тела и антрального отдела желудка, на распределения бимодального типа, типичные для суточной пищевой депривации животных. Перестройка структуры временной организации медленной электрической активности мышц тела и антрального отдела желудка в процессе электростимуляции ЛГ обусловлена нисходящим тормозным влиянием пищевого мотивационного возбуждения на деятельность миогенного пейсмекера малой кривизны желудка.
Заключение. Пищевой мотивациогенный центр ЛГ оказывает не только восходящие активирующие влияния на кору больших полушарий и тем самым формирует поисковое поведение животных в отсутствие пищи, но и нисходящие стимулирующие влияния на деятельность нейронов глотательного центра и мышц ПЖС, а также тормозное воздействие на миоэлектрическую и сократительную активность желудка. Ключевые слова: «центр голода» латерального гипоталамуса; электростимуляция; пищеводно-желу-дочный сфинктер; желудок; голод; насыщение
m
OJ
SUMMARY
Objective: to conduct a comparative analysis of patterns of myoelectrical activity of the gastro-esophageal sphincter (GES) and stomach during the process of electrostimulation of the lateral hypothalamus (LH) in rabbits under the conditions of hunger and satiety.
Material and methods: registration of myoelectrical activity of the GES and stomach was performed under the conditions of free behavior in rabbits subjected to daily food deprivation or fed before the experiment, using chronically implanted electrodes in the process of stimulation of LH in the absence of food. At the same time using the web-camera the behavioral activity of the animals was recorded. Stimulation of LH was produced with stimulant STM-100C (USA) with pre-implanted bipolar nichrome electrodes. Automatic analysis of temporal parameters of myoelectrical activity was carried out by the program AcqKnowledge (USA), and statistical processing of the data by the program Statistica 6. Reliability of differences was assessed by the U-Mann-Whitney test (p < 0.05).
Results: stimulation of «hunger center» of LH in hungry and satiated animals causes appearance of continuous searching that testifies to ascending activating effects of food motivatiogenic center of the brain cortex, as well as exerts descending stimulating effects on neurons activity of the central generator pattern of deglutition and GES muscles, one and the same type of which are manifested in impulse activity of the GES muscles as a kind of regular generation of peak potentials bursts with bimodal distributions of interspike intervals. Strengehing of natural food motivation during electrical stimulation of LH in rabbits undergone daily food deprivation is reflected in the structure of temporal organization of slow electrical activity of the muscles of the body and antrum of the stomach by changing bimodal distributions of periods of slow electrical waves for threemodal distributions characteristic of two-day food deprivation of the animals. Change from the state of satiety to the state of hunger which is due to LH electrostimulation in pre-fed rabbits is manifested in the change from monomodal distributions of the periods of slow electrical waves, generated by the muscles of the body and antrum of the stomach to the distributions of bimodal type, typical for daily animals deprivation of food. Restructuring of the temporal organization of slow electrical activity of muscles of the body and gastric antrum in the process of electrical stimulation of LH is due to the descending inhibitory influence of food motivational excitation on the activity of myogenic pacemaker of small curvature of the stomach.
Conclusion: food motivatiogenic center of LH not only has the ascending activating influence on the cerebral cortex, and these forms searching behavior of the animals when food is absent, but also has descending stimulating effect on neurons activity of the center of the deglutition and GES muscles, as well as inhibitory influence on myoelectrical and contractile activity of the stomach.
Keywords: «hunger center» of the lateral hypothalamus; electrostimulation; gastro-esophageal sphincter; stomach; hunger, satiation
В здоровом организме строго координированная сократительная деятельность пищеводно-желу-дочного сфинктера (ПЖС), создающая оптимальные условия для однонаправленного пассажа содержимого из нижнего сегмента пищевода в желудок, определяется особенностями функциональной организации глотательного центра продолговатого мозга [1-5]. В свою очередь, моторная функция желудка, обеспечивая адекватную механическую обработку пищевого содержимого, завершающуюся образованием желудочного химуса и его эвакуацией в двенадцатиперстную кишку, осуществляется за счет автоматических сокращений, параметры которых изменяются под воздействием импульсной активности нейронов дорзального вагального комплекса [6-10].
Известно, что деятельность нейронов центрального генератора паттерна глотания и дорзального вагального комплекса продолговатого мозга находится под нисходящим модулирующим влиянием «центра голода» латерального гипоталамуса (ЛГ) [2; 3; 9-11], который наряду с этим оказывает восходящие активирующие влияния на лимбические
структуры и кору головного мозга и тем самым формирует поисковое и пищедобывательное поведение [12]. Различные отделы коры, в свою очередь, оказывают нисходящие влияния на нейроны «центра голода» ЛГ, а через них — на вегетативные, соматические и эндокринные функции [12-14]. В случае перенапряжения и истощения нейронов коры головного мозга подкорковые центры положительно индуцируются и освобождаются от ее регулирующего влияния, что отражается в первую очередь на гипоталамусе, где образуется застойный очаг возбуждения. В свою очередь, это обусловливает изменения кровообращения, секреторной и моторной функций эзофагогастродуоденальной зоны, что способствует возникновению эзофа-гита, хронического гастрита и язвенной болезни [15-18].
Дискоординация моторной функции ПЖС и желудка может быть причиной нарушения процессов физической и химической обработки пищи, что создает предпосылки для развития функциональных, воспалительных и эрозивно-язвенных поражений в эзофагогастродуоденальной зоне [19-21]. В связи
с этим особое значение приобретает изучение центральных механизмов регуляции моторной функции ПЖС и желудка.
Исходя из вышеизложенного, представляется актуальным изучение влияния раздражения гипота-ламического «центра голода» на миоэлектрическую активность (МЭА) ПЖС и желудка в состояниях голода и насыщения.
Цель исследования — провести сравнительный анализ паттернов МЭА ПЖС и желудка при электростимуляции Л Г у кроликов в условиях голода и насыщения.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Регистрацию МЭА ПЖС, малой кривизны (МК), тела и антрального отдела желудка (АОЖ) осуществляли в условиях свободного поведения у 3 кроликов породы шиншилла с помощью хронически имплантированных электродов [22] в процессе электростимуляции ЛГ. Одновременно с помощью здеЬ-камеры регистрировали поведенческую деятельность животных. Раздражение ЛГ производили у кроликов в отсутствие пищи на протяжении одного часа стимулятором STM 100С (США) в двух сериях опытов: у подвергнутых суточной пищевой депривации (1-я серия) и предварительно накормленных животных (2-я серия). Использовали следующие параметры электростимуляции: частота 20-30 Гц, длительность импульса 0,2 мс, напряжение 2-2,5 В. Автоматический анализ временных параметров МЭА ПЖС, МК, тела и АОЖ осуществляли программой AcqKnowledge (США), а статистическую обработку данных — программой Statistica 6. Достоверность различий оценивали по ^-критерию Манна-Уитни (р < 0,05).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Проведенные исследования показали, что раздражение «центра голода» ЛГ у кроликов, подвергнутых суточной пищевой депривации или накормленных до опыта, в отсутствие пищи вызывает появление непрекращающегося поискового поведения, что свидетельствует о существенном повышении интенсивности пищевой мотивации не только у голодных, но и у сытых животных. Тем самым наши данные подтверждают представления [12] о восходящих активирующих влияниях пищевого мотивациоген-ного центра ЛГ на лимбические структуры и кору головного мозга и их роли в организации поискового поведения. Наряду с восходящими активирующими влияниями на кору головного мозга электростимуляция ЛГ у голодных и сытых кроликов оказывает нисходящие стимулирующие влияния на деятельность нейронов центрального генератора паттерна глотания, о чем свидетельствует появление во время непрекращающегося поискового поведения животных регулярной генерации пачек пиковых
потенциалов (ПП) мышцами ПЖС (рис. 1, 2 на цветной вклейке).
На регулярный характер генерации пачек ПП ПЖС в процессе электростимуляции ЛГ у голодных и сытых кроликов указывают мономодальные распределения периодов пачкообразной ритмики ПП. Регулярная генерация пачек ПП обусловлена небольшой вариабельностью продолжительности пачек ПП и межпачковых интервалов, о чем свидетельствуют мономодальные распределения временных интервалов (рис. 3).
Регулярная генерация пачек ПП мышцами ПЖС никогда не отмечается в процессе поискового поведения, формирующегося на основе потребности организма в питательных веществах, а является характерным признаком естественного результативного пищедо-бывательного поведения [23]. Возникающая в процессе электростимуляции ЛГ у голодных и сытых животных в отсутствие пищи непрерывная регулярная генерация пачек ПП и связанная с ней регулярная фазная сократительная активность ПЖС фактически имитирует деятельность мышц ПЖС во время акта еды. Поэтому такую реакцию мышц ПЖС и мотонейронов глотательного центра в процессе раздражения ЛГ в отсутствие пищи следует рассматривать с позиций теории функциональных систем как реакцию опережающего типа [12].
Наряду с общими закономерностями отражения искусственно вызванной и искусственно усиленной мотивации голода в импульсной активности ПЖС нами выявлены модулирующие влияния состояний голода и насыщения на временные параметры пачкообразной спайковой активности ПЖС в условиях раздражения ЛГ, специфичные для каждого исходного состояния. Причем основные различия импульсной активности ПЖС в процессе электростимуляции ЛГ у сытых и голодных животных в отсутствие пищи касаются частоты генерации пачек ПП. Раздражение «центра голода» ЛГ у предварительно накормленных животных в отсутствие пищи обусловливает достаточно постоянную частоту генерации пачек ПП ПЖС на протяжении всего опыта, тогда как у кроликов, подвергнутых суточной пищевой депривации, ее изменения носят двухфазный характер (рис. 1, 2). Причем обе фазы имеют примерно одинаковую продолжительность (около 30 минут).
Повышение уровня естественной пищевой мотивации, возникающее у голодных животных в течение первых 30 минут (в 1-ю фазу) электрораздражения ЛГ, проявляется в спайковой активности ПЖС в виде непрерывной регулярной генерации пачек ПП (рис. 1) с частотой 3,69 цикл/мин. Длительность периодов пачкообразной ритмики ПП составляет в среднем 16,26 с (при стандартном отклонении (СО) — 3,69 с) (табл. 1). Регулярный характер генерации пачек ПП ПЖС в процессе
Б >
ст
Б о
1_ с
0£ Щ о
Н1Ё
21
I- £
и
га
I. Б
га
х
*
га
I-
х ш 2 5 а ш с и
V
т
1-Л
Рис. 3. Гистограммы распределения продолжительности пачек ПП (А), межпачковых интервалов (Б) и периодов пач-кообразной ритмики ПП (В), генерируемых мышцами ПЖС в процессе электрораздражения ЛГ в отсутствие пищи, у кроликов, подвергнутых суточной пищевой депривации в первую (1) и вторую (2) фазы электростимуляции ЛГ и у предварительно накормленных животных (3).
По оси абсцисс — продолжительность пачек ПП, межпачковых интервалов и периодов пачкообразной ритмики ПП, с; по оси ординат — абсолютная частота временных интервалов.
ол
поискового поведения у голодных кроликов сохраняется также в заключительную (30-минутную) фазу электростимуляции ЛГ (рис. 1), однако частота ее существенно возрастает по сравнению с величиной этого показателя в 1-ю фазу электрораздражения (р < 0,05) (табл. 1), что свидетельствует о существенном повышении уровня пищевой мотивации у животных, подвергнутых пищевой депривации, в процессе длительной электростимуляции ЛГ. Значения периодов пачкообразной ритмики ПП ПЖС составляют в среднем 7,09 с (при СО — 1,42 с), что соответствует частоте 8,46 цикл/ мин. Повышение частоты генерации пачек ПП ПЖС во 2-ю фазу электрораздражения ЛГ обусловлено статистически значимым уменьшением длительности межпачковых интервалов (р < 0,05) (табл. 1), благодаря чему она становится сопоставимой со значениями этого показателя в процессе
естественного результативного пищедобыватель-ного поведения животных [23].
По нашему мнению, усиление пищевой мотивации, вызванное длительным раздражением ЛГ у голодных кроликов в отсутствие пищи, обусловливает постепенное повышение возбудимости нейронов центрального генератора паттерна глотания, что создает оптимальные условия для увеличения частоты генерации пачек потенциалов действия мотонейронами глотательного центра и мышцами ПЖС. Результаты исследований соответствуют данным, полученных в работах [24; 25], в которых установлено, что электростимуляция ЛГ оказывает не только нисходящие активирующие влияния на деятельность нейронов центрального генератора паттерна глотания, но и облегчает глотательный рефлекс, вызванный раздражением верхнего гортанного нерва. Тем самым пищевое мотивационное
Таблица 1
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СПАЙКОВОЙ АКТИВНОСТИ ПЖС У КРОЛИКОВ, ПОДВЕРГНУТЫХ СУТОЧНОЙ ПИЩЕВОЙ ДЕПРИВАЦИИ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАКОРМЛЕННЫХ ДО И В ПРОЦЕССЕ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ «ЦЕНТРА ГОЛОДА» ЛГ В ОТСУТСТВИЕ ПИЩИ
Показатели Межимпульсные интервалы импульсной активности Межимпульсный интервал внутри пачки ПП Продолжительность пачки ПП Межпачковый интервал Период пачкообразной ритмики ПП
Состояние голода до электростимуляции ЛГ Состояние голода в процессе электростимуляции ЛГ(1-я фаза)
n 1596 46360 572 572 572
M 1,36 0,04 3,21 13,20 16,26
Me 1,08 0,02 3,03 12,64 15,80
a 0,86 0,07 1,27 3,99 3,69
m 0,02 0,001 0,05 0,17 0,15
кв. 25% 0,67 0,02 2,14 10,24 13,68
кв. 75% 1,82 0,04 4,14 16,03 18,78
Состояние голода в процессе электростимуляции ЛГ(2-я фаза)
n — 27591 432 432 432
M — 0,05 3,16 3,93 7,09
Me — 0,02 3,09 3,55 6,92
a — 0,08 0,91 1,22 1,42
m — 0,001 0,04 0,06 0,07
кв. 25% — 0,01 2,40 3,11 6,17
кв. 75% — 0,04 3,80 4,56 7,76
Состояние насыщения до электростимуляции ЛГ Состояние насыщения в процессе электростимуляции ЛГ
n 1446 65124 1001 1001 1001
M 1,30 0,05 2,96 11,63 14,59
Me 1,14 0,02 2,86 10,79 13,71
a 0,68 0,09 1,13 4,55 4,61
m 0,02 0,001 0,04 0,14 0,15
кв. 25% 0,74 0,02 2,01 8,30 11,13
кв. 75% 1,72 0,03 3,75 14,56 17,22
Б >
ст
So L != Oi
0£ gj CT
HJË
9 £
h £
и
ID
L
Б
ID
X
*
ID h X Ш
S s a ш с и
s/
m
п — количество временных интервалов; М — среднее, Ме — медиана, а — стандартное отклонение, т — ошибка среднего; кв. — квартили 25% и 75%, с.
возбуждение настраивает нейроны глотательного центра на действие пищевого подкрепления.
Возникающая в условиях электрораздражения ЛГ у сытых животных регулярная генерация пачек ПП ПЖС характеризуется сравнительно низкой частотой, которая не меняется на протяжении всего опыта. Длительность периодов пачкообразной ритмики ПП в процессе электростимуляции ЛГ
у сытых кроликов в отсутствие пищи составляет в среднем 14,59 с (при СО — 4,61 с) (табл. 1), что соответствует частоте 4,11 цикл/ мин. Вместе с тем частота регулярной генерации пачек ПП ПЖС, возникающей в начале электростимуляции «центра голода» ЛГ у накормленных животных, была значительно выше, чем у голодных кроликов (р < 0,05),
OJ
что, по нашему мнению, отражает резкий переход от состояния насыщения к состоянию голода под влиянием раздражения пищевого гипоталамиче-ского центра.
Согласно представлениям К.В. Судакова [12], электрораздражение ЛГ у предварительно накормленных животных вызывает искусственную
пищевую мотивацию по триггерному принципу, доводя возбудимость нейронов «центра голода» до критического уровня. Несмотря на быстрый переход от состояния насыщения к состоянию голода, возникающий у накормленных животных сразу после начала электрораздражения пищевого гипоталамического центра, о чем свидетельствует
со
Рис. 4. Гистограммы распределения периодов МЭВ и пачкообразной ритмики ПП, генерируемых мышцами МК (11), тела (2) и АОЖ (3) у кроликов, подвергнутых суточной пищевой депривации, до (А) и в процессе электростимуляции ЛГ в отсутствие пищи (Б); у предварительно накормленных животных до (В) и в процессе электрораздражения ЛГ в отсутствие пищи (Г).
По оси абсцисс — значения периодов МЭВ и пачкообразной ритмики ПП, с; по оси ординат — абсолютная частота периодов МЭВ и пачкообразной ритмики ПП
появление непрекращающегося поискового поведения и непрерывной регулярной генерации пачек ПП в ПЖС, состояние насыщения оказывает противодействие повышению уровня пищевого мотива-ционного возбуждения в процессе раздражения ЛГ. Этим можно объяснить сравнительно низкую частоту регулярной генерации пачек ПП в ПЖС у накормленных кроликов, которая не меняется на протяжении всего периода электростимуляции ЛГ.
По нашему мнению, именно частота генерации пачек ПП ПЖС отражает степень повышения уровня пищевой мотивации у сытых и голодных животных в процессе электростимуляции ЛГ.
Результаты наших исследований подтверждают современные представления об особенностях функциональной организации глотательного центра продолговатого мозга [1-5] и свидетельствуют о том, что искусственно вызванная и искусственно усиленная раздражением ЛГ пищевая мотивация в отсутствие пищи оказывает нисходящее стимулирующее влияние на деятельность глотательного центра, повышает возбудимость нейронов центрального генератора паттерна глотания, настраивает их на подкрепляющие воздействия и запускает центральную программу глотания, которая однотипно проявляется у сытых и голодных кроликов в импульсной активности мышц ПЖС в виде регулярной генерации пачек ПП.
Нами установлено, что раздражение ЛГ у кроликов, подвергнутых пищевой депривации и предварительно накормленных до опыта в отсутствие пищи, вызывает не только появление непрекращающегося поискового поведения и непрерывной регулярной генерации пачек ПП мышцами ПЖС, но и сопровождается изменениями МЭА пейсмекерной зоны МК желудка, определяющей параметры медленной и спайковой активности других отделов желудка [23]. Как показали наши опыты, электростимуляция ЛГ у голодных и сытых кроликов оказывает однотипное влияние на медленную и спайковую электрическую активность мышц МК желудка: повышает степень дисперсии периодов медленных электрических волн (МЭВ) и пачкообразной ритмики ПП.
Усиление пищевой мотивации у голодных кроликов, вызванное электрораздражением ЛГ, обусловливает расширение диапазона колебаний периодов МЭВ и пачкообразной ритмики ПП, генерируемых мышцами МК желудка, за счет увеличения относительного количества сверхмедленных электрических волн (рис. 1). При этом средняя частота генерации МЭВ уменьшается с 3,73 до 2,89 цикл/ мин (табл. 2). Повышение уровня пищевой мотивации в процессе раздражения Л Г у кроликов, подвергнутых суточной пищевой депривации в отсутствие пищи, отражается в структуре временной организации медленной электрической активности (и пачкообразной ритмики ПП) мышц МК сменой мономодального распределения периодов МЭВ на распределение бимодального типа (рис. 4), что
обусловлено переходом регулярной генерации МЭВ на нерегулярный тип активности.
Изменения электрической активности мышц МК, возникающие под влиянием раздражения ЛГ у голодных кроликов в отсутствие пищи, определяют специфический характер перестройки временной структуры медленной и спайковой электрической активности мышц тела и АОЖ, проявляющейся сменой бимодальных распределений периодов МЭВ и пачкообразной ритмики ПП на распределения трехмодального типа (рис. 4), характерные для двухсуточной пищевой депривации. Описанные выше изменения МЭА тела и АОЖ обусловлены расширением диапазона колебаний периодов МЭВ за счет относительного увеличения количества сверхмедленных электрических волн. При этом средняя частота генерации МЭВ и пачек ПП уменьшается с 2,76 до 2,64 цикл/мин в теле и с 2,49 до 2,38 цикл/мин — в АОЖ (табл. 2).
Переход от состояния насыщения к состоянию голода, вызванный раздражением ЛГ у накормленных кроликов, обусловливает расширение диапазона колебаний периодов МЭВ и пачкообразной ритмики ПП, генерируемых мышцами МК желудка, за счет появления среди регулярных высокоамплитудных МЭВ низкоамплитудных МЭВ большой продолжительности (рис. 2). При этом средняя частота генерации МЭВ и пачек ПП уменьшается с 4,25 до 3,86 цикл/мин (табл. 2). Повышение уровня пищевой мотивации, возникающее в процессе раздражения ЛГ у сытых кроликов, отражается в структуре временной организации медленной электрической активности и пачкообразной ритмики ПП мышц МК сменой мономодального распределения периодов МЭВ на распределение бимодального типа (рис. 4), что обусловлено переходом регулярной генерации МЭВ на нерегулярный тип активности.
Описанные выше изменения электрической активности мышц МК, возникающие под влиянием раздражения ЛГ у сытых кроликов в отсутствие пищи, определяют специфический характер перестройки временной структуры медленной электрической активности мышц тела и АОЖ, проявляющейся в виде смены мономодальных распределений периодов МЭВ на распределение бимодального типа, характерные для суточной пищевой депривации. Средняя частота генерации МЭВ и пачек ПП в теле уменьшается с 4,25 до 3,57 цикл/мин, а в АОЖ — с 4,31 до 3,78 цикл/мин (табл. 2).
Изменения МЭА тела и АОЖ у предварительно накормленных кроликов, возникающие в процессе раздражения Л Г, можно объяснить нисходящим тормозным влиянием искусственно вызванного голодового мотивационного возбуждения на деятельность миогенного пейсмекера МК желудка, о чем свидетельствует появление среди регулярных
Б >
ст
Б о
1_ с
0£ Щ о
Н1Ё
21
I- £
и
га
I. Б
га
х
*
га
I-
х ш 2 5 а ш с и
V
т
о
№09/2012 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ
Таблица 2
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЖЕЛУДКА У КРОЛИКОВ, ПОДВЕРГНУТЫХ СУТОЧНОЙ ПИЩЕВОЙ ДЕПРИВАЦИИ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАКОРМЛЕННЫХ ДО И В ПРОЦЕССЕ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ «ЦЕНТРА ГОЛОДА» ЛГ В ОТСУТСТВИЕ ПИЩИ
Показатели МК Тело АОЖ
межимпульсный интервал внутри пачки ПП продолжительность пачки ПП межпач-ковый интервал период МЭВ и/или пачкообразной ритмики ПП межимпульсный интервал внутри пачки ПП продолжительность пачки ПП межпач-ковый интервал период МЭВ и/или пачкообразной ритмики ПП межимпульсный интервал внутри пачки ПП продолжительность пачки ПП межпач-ковый интервал период МЭВ и/или пачкообразной ритмики ПП
Состояние голода до / в процессе электростимуляции ЛГ
п 16857/15253 1218/1050 1218/1050 1218/1050 11710/11616 1152/1039 1152/1039 1152/1039 12450/12342 1195/1032 1195/1032 1195/1032
М 0,40/0,40 5,52/5,84 10,56/14,89 16,08/20,73 0,48/0,42 4,84/4,71 16,87/17,98 21,71/22,69 0,26/0,23 2,72/2,74 21,31/22,49 24,03/25,23
Ме 0,31/0,30 5,34/5,68 9,63/10,64 15,33/16,62 0,37/0,31 4,66/4,58 12,15/12,84 16,68/17,31 0,21/0,19 2,60/2,71 13,76/14,98 16,55/17,50
а 0,30/0,32 2,25/1,82 3,92/9,91 3,93/9,74 0,33/0,30 1,93/1,69 10,40/11,18 10,39/11,27 0,19/0,15 0,82/0,79 13,69/14,33 13,75/14,48
т 0,001/0,001 0,06/0,06 0,11/0,31 0,11/0,30 0,001/0,001 0,06/0,05 0,31/0,33 0,31/0,33 0,001/0,001 0,02/0,02 0,40/0,45 0,40/0,45
кв. 25% 0,51/0,18 6,68/4,65 11,99/7,85 18,14/14,49 0,26/0,24 3,37/3,38 9,63/10,15 14,64/14,69 0,15/0,14 2,18/2,21 10,12/11,98 12,91/14,74
кв. 75% 1,90/0,52 11,40/7,08 22,23/17,45 18,57/22,82 0,59/0,50 6,12/5,89 24,89/23,61 29,49/31,19 0,30/0,27 3,05/3,27 36,14/32,75 38,85/35,54
Состояние насыщения до / в процессе электростимуляции ЛГ
п 23212/22466 1340/1282 1340/1282 1340/1282 14168/11694 1020/1059 1020/1059 1020/1059 14584/11859 1124/1122 1124/1122 1124/1122
М 0,36/0,28 5,73/4,91 8,23/10,63 14,11/15,54 0,31/0,35 4,30/3,87 9,79/12,90 14,10/16,77 0,20/0,22 2,63/2,29 11,28/13,58 13,91/15,87
Ме 0,32/0,22 5,81/4,97 8,06/8,53 13,88/13,59 0,25/0,26 4,11/3,60 9,82/10,25 14,08/13,99 0,17/0,19 2,58/2,23 11,19/11,34 13,84/13,62
а 0,20/0,20 1,28/1,20 1,69/6,49 1,68/6,52 0,21/0,24 1,33/1,35 1,68/7,70 1,52/7,68 0,11/0,12 0,46/0,52 1,18/6,87 1,15/6,81
т 0,001/0,001 0,03/0,03 0,05/0,18 0,05/0,18 0,001/0,001 0,04/0,04 0,05/0,24 0,05/0,24 0,001/0,001 0,01/0,03 0,04/0,36 0,04/0,35
кв. 25% 0,21/0,15 5,06/4,14 7,24/7,50 13,06/12,41 0,21/0,21 3,40/2,89 8,58/8,94 13,23/12,72 0,13/0,14 2,25/1,94 10,48/10,46 13,18/12,77
кв. 75% 0,41/0,34 6,70/5,73 9,05/10,20 14,74/15,33 0,33/0,41 5,03/4,50 10,82/12,15 14,84/15,99 0,24/0,25 2,98/2,57 11,98/13,20 14,60/15,32
высокоамплитудных МЭВ низкоамплитудных МЭВ большой продолжительности, которые, распространяясь из области МК в дистальном направлении с декрементом, не достигают тела и/или АОЖ (рис. 2), что обусловливает нерегулярный характер генерации МЭВ мышцами дистальных отделов желудка. Аналогичные данные были получены нами при изучении влияния естественной пищевой мотивации на деятельность миогенного пейсмекера МК желудка в условиях суточной пищевой депривации животных [23].
Усиление пищевой мотивации, вызванное раздражением ЛГ, отражается в структуре временной организации медленной электрической активности мышц тела и АОЖ у кроликов, подвергнутых суточной пищевой депривации, сменой бимодальных распределений периодов МЭВ на распределения трехмодального типа, характерные для двухсуточной пищевой депривации, а у накормленных животных — сменой мономодальных распределений периодов МЭВ на распределения бимодального типа, типичные для суточной пищевой депривации. Такая перестройка структуры временной организации медленной электрической активности мышц тела и АОЖ обусловлена нисходящим тормозным влиянием пищевого мотиваци-онного возбуждения на деятельность миогенного пейсмекера МК желудка, о чем свидетельствует понижение амплитуды МЭВ, а следовательно, и перистальтических сокращений, распространяющихся из области МК с декрементом (рис. 1, 2), что определяет нерегулярный характер и небольшую частоту перистальтических сокращений дистальных отделов желудка.
Результаты проведенных исследований указывают на то, что повышение уровня мотивации голода, вызванное раздражением ЛГ, оказывает нисходящее тормозное влияние на миоэлектриче-скую и сократительную активность желудка, что согласуется с данными других авторов [10; 26; 27]. Тормозное влияние пищевого мотивационного возбуждения на МЭА желудка обусловлено не только его ингибирующим воздействием на деятельность миогенного пейсмекера МК желудка, но и модулирующими влияниями на импульсную активность нейронов дорзального вагального комплекса [1; 9-11].
Усиление пищевой мотивации, возникающее под влиянием электростимуляции ЛГ, оказывает восходящие активирующие влияния на кору головного мозга [12], что проявляется в виде непрекращающейся поисковой деятельности голодных и сытых животных. Раздражение ЛГ оказывает также нисходящие разнонаправленные влияния на моторную деятельность ПЖС и желудка: стимулирующее на импульсную активность мышц ПЖС (а следовательно, и нейронов центрального генератора паттерна глотания) и тормозное — на миоэлектрическую и сократительную активность желудка. Дискоординация моторной деятельности ПЖС и желудка, обусловленная усилением пищевого мотивационного возбуждения, может являться причиной нарушения процессов физической и химической обработки пищи, что, в свою очередь, повышает вероятность развития гастроэзофагеальной рефлюксной болезни и эрозивно-язвенных поражений эзофагогастродуоденальной зоны.
ВЫВОДЫ
1. Повышение уровня пищевой мотивации в процессе электрораздражения «центра голода» ЛГ у голодных и сытых кроликов в отсутствие пищи однотипно отражается в паттернах поведенческой деятельности животных в виде непрекращающегося поискового поведения.
2. Электростимуляция «центра голода» ЛГ у голодных и сытых животных оказывает нисходящие стимулирующие влияния на деятельность нейронов центрального генератора паттерна глотания, что однотипно проявляется в импульсной активности мышц ПЖС в виде регулярной генерации пачек ПП. В свою очередь, состояния голода и насыщения оказывают модулирующие влияния на частоту генерации пачек ПП ПЖС в процессе раздражения ЛГ.
3. Усиление пищевой мотивации, возникающее под влиянием электрораздражения ЛГ у голодных и сытых животных оказывает нисходящее тормозное влияние на миоэлектрическую и сократительную активность желудка, которое обусловлено ингибирующим воздействием на деятельность ми-огенного пейсмекера МК желудка.
Б >
ст
Б о
1_ с
0£ Щ о
Н1Ё
21
I- £
и
га
I. Б
га
х
*
га
I-
х ш 2 5 а ш с и
V
т
ЛИТЕРАТУРА
1. Jean A. Control of the central swallowing program by inputs from the peripheral receptors // J. Auton. Nerv. Syst. — 1984. — Vol. 10,
№ 3-4. — P. 225-233.
2. Roman C. Controle nerveux de la deglutition et de la motricite
oesophagienne chez les Mammiferes // J. Physiol., Paris. — 1986. — Vol. 81, № 2. — P. 118-131.
3. Car A., Jean A., Roman C. Deglutition: physiologic and neurophysiology aspects // Rev. Laryngol. Otol. Rhinol. (Bord). — 1998. — Vol. 119, № 4. — Р. 219-225.
4. Miller A.J. The neurobiology of swallowing and dysphagia // Dev. Disabil. Res. Rev. — 2008. — Vol. 14, № 2. — P. 77-86.
5. Lang I.M. Brain stem control of the phases of swallowing // Dysphagia — 2009. — Vol. 24, № 3. — P. 338-348.
6. Папазова М. Электрофизиологическое изучение моторной деятельности желудка. — София: Болг. АН, 1970.
7. Богач П.Г. Двигательная деятельность желудка и механизмы ее регуляции // Физиология пищеварения. — Л.: Наука, 1974.
8. Климов П.К. Функциональные взаимосвязи в пищеварительной системе. — Л.: Наука, 1976.
9. Grijalva C.V., Novin D. The role of the hypothalamus and dorsal vagal complex in gastrointestinal function and pathophysiology // Ann. N. Y. Acad. Sci. — 1990. — Vol. 597, P. 207-222.
10. Jiang C., Fogel R., Zhang X. Lateral hypothalamus modulates gutsensitive neurons in the dorsal vagal complex // Brain Res. — 2003. — Vol.
980, № 1. — P. 31-47.
11. ZhangX., Fogel R., Renehan W.E. Stimulation of the paraventricular nucleus modulates the activity of gut-sensitive neurons in the vagal complex // Am. J. Physiol. — 1999. — Vol. 277, № 1. — P. 79-90.
12. Судаков К.В. Доминирующая мотивация. — М.: РАМН, 2004.
13. Bhatia V., Tandon R.K. Stress and the gastrointestinal tract // J. Gastroenterol. Hepatol. — 2005. — Vol. 20, № 3. — P. 332-339.
14. KreierF. To be, or not to be obese — That's the challenge: A hypothesis on the cortical inhibition of the hypothalamus and its therapeutical consequences // Med. Hypotheses. — 2010. — Vol. 75, № 2. — P. 214-217.
15. Рысс С.М., Рысс Е.С. Язвенная болезнь. — Ленинград: Медицина, 1968.
16. Carmel P.W. Vegetative dysfunctions of the hypothalamus // Acta Neurochir. — 1985. — Vol. 75, № 1 — 4. — Р. 113-121.
17. Namiki T., EgawaM., Inoue S. et al. Gastric damage and body weight loss in LHA-lesioned rats: effects of cytoprotective geranylgeranylacetone // Am. J. Physiol. — 1994. — Vol. 266, № 2. — Р. 503-509.
18. Чернин В.В. Клинико-экспериментальные аспекты патогенеза, саногенеза и лечения язвенной болезни. — Тверь: Новинтех-Пресс, 1994.
19. Чернин В.В. Язвенная болезнь. — Тверь: РИЦ ТГМА, 2000.
20. Чернин В.В. Хронический гастрит.— Тверь: Триада, 2006.
21. Чернин В.В. Болезни пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки. — М.: МИА, 2010.
22. Кромин А.А., Игнатова Ю.П., Зенина О.Ю. Электромиографический биполярный серебряный шариковый электрод // Бюлл. Изобретения. Полезные модели. — 2006. — № 10, Ч. 3. — С. 809.
23. Зенина О.Ю., Кромин А.А. Отражение состояния голода и его изменения под влиянием приема пищи во временной структуре миоэлектрической активности пищеводно-желудочного сфинктера и желудка у кроликов // Эксперим. и клин. гастроэнтерол. — 2011. — №8. — С. 38-45.
24. Bieger D., Hockman C.H. Suprabulbar modulation of reflex
swallowing // Exp. Neurol. — 1976. — Vol. 52, № 2. — Р. 311-324.
25. Car A. La commande cortical de la deglutition. I Sa voie d'expression // J. Physiol., Paris. — 1973. — Vol. 66, № 5. — Р. 531-551.
26. Богач П.Г. Моторная деятельность тонкого кишечника // Физиология пищеварения. — Л.: Наука, 1974.
27. PengY., LinK.W. Inhibition of gastric myoelectric activity and gastric motility by microinjection of substance P into dorsal vagal nucleus in rats // Sheng Li Xue Bao. — 1999. — Vol. 51, № 5. — P. 557-563.
сы m
ИЛЛЮСТРАЦИИ К СТАТЬЕ
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ «ЦЕНТРА ГОЛОДА» ЛАТЕРАЛЬНОГО ГИПОТАЛАМУСА НА МИОЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПИЩЕВОДНО-ЖЕЛУДОЧНОГО СФИНКТЕРА И ЖЕЛУДКА У КРОЛИКОВ В УСЛОВИЯХ ГОЛОДА И НАСЫЩЕНИЯ
.Л /V
^ ух Ун
Г ■ ■л У4- -V--
Рис. 1. Миоэлектрическая активность ПЖС (А1, А2), МК (Б), тела (В) и АОЖ (Г) у кролика в условиях суточной пищевой депривации в отсутствие пищи до электростимуляции ЛГ (1), на 5-й минуте (2) и на 40-й минуте электростимуляции ЛГ (3). Д — отметка электростимуляции. Электромиограммы ПЖС на А1 и А2 записаны от одного электрода: на А1 при полосе пропускания частот 0,1-5000 Гц, на А2 — при полосе 0,05-5000 Гц. Записи миоэлектрической активности на Б, В, Г получены при полосе пропускания частот 0,05-5000 Гц. Внизу — отметка времени, 20 с; справа — калибровочные сигналы, мВ; слева внизу — поведение животного.
Рис. 2. Миоэлектрическая активность ПЖС (А1, А2), МК (Б), тела (В) и АОЖ (Г) у предварительно накормленного кролика в отсутствие пищи до электростимуляции ЛГ (1), на 5-й минуте (2) и на 40-й минуте электростимуляции ЛГ (3). Остальные обозначения как на рис. 1.
