Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Действие блокаторов кальциевых и калиевых каналов возбудимых мембран на пресинаптическое торможение спинномозговых рефлексов



министерство здравоохранения российской федерации

российский государственный медицинский университет

ДЕЙСТВИЕ БЛОКАТОРОВ КАЛЬЦИЕВЫХ И КАЛИЕВЫХ КАНАЛОВ ВОЗБУДИМЫХ МЕМБРАН НА ПРЕСИНАПТИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ СПИННОМОЗГОВЫХ РЕФЛЕКСОВ

14.00.16 — патологическая физиология 03.00.13 — физиология человека и животных

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

На правах рукописи

ПОЛИКАРПОВА

Дина Альфредовна

УДК 612.8.011 :612:833.7

' Москва

Су (-/ 1992

Работа выполнена в Российском государственном медицинском университете.

Научный руководитель доктор медицинских наук, профессор Ю. С. Свердлов.

Консультант

доктор биологических наук, профессор В. М. Смирнов.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук В. М. Позин, кандидат медицинских наук С. Н. Кожечкин.

Ведущее учреждение — Московский медицинский стоматологический институт имени Н. А. Семашко.

Защита диссертации состоится « . . . » . . . 1992 г.

в «... » часов на заседании специализированного совета К-084.14.06 РГМУ по адресу: 117437, Москва, ул. Островитянова, дом 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « . . . »..... 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета доцент

Т. Е. Кузнецова

Е...ШУЛ -

' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

»-■тдел | хертдц^'..-! >

"""" * Актуальность работы определяется, во-перввд, слабой изученностью механизмов пресинаптического торможения, которому отводят важную роль в координационных механизмах спинного мозга. Согласно современным пред тавлениям, синаптическоз торможение в центральной нервной система осуществляется с помощью по крайней мэрэ двух механизмов - посгсинаптлческдго а пресинаптического. В основа постсшаптическогЬ ториогания лека? изменения ионной проводимости постсинаптичвской мембраны. В основе пресинаптического - уменьшение выброса нейропередатчика из пресшаптических оконча-аий центральных нейронов. В то время, как клеточные механизмы постсинаптического торможения представляются .достаточно ясными, мэханизш пресинаптического тормокения,- в. частности, механизмы йресргнаптического торможения спинномозговых ро^ексов, изучены {файно слабо. Так, до сих пор дискутируется вопрос о причинной связи тормоаэнйя с длительной деполяризацией центральных окончаний афферентных волокон в спинном мозга. Остается не ясным вопрос о роли калия в возникновении деполяризации первичных афферентов. Активно оосувдается вопрос о связи пресинаптического тормокения с изменения!,'л кальциевой проводимости пресинаптической мембраны афферентных. терлиналей в спинном мозге.

Недостаточное понимание процессов пресинаптического тор-ковения обусловлено рядом обстоятельств, среди которых на первое место елэдует поставить методические трудности экспериментального исследования функций пресинаптических терминалей в целом спинном

мозге, что делает невозможным, в частности, исследование влияния изменений ионного состава внеклеточной среда на развитие преси-наптйческого торможения.

Во-вторих, актуальноеть работы определяется необходимостью изучения патофизиологических механизмов нервных рас/

стройств при микроэлемангозах» в частности при ыонганозах и баритовая, частота которых посгоящо увеличивается.

Цель и задачи работы.

Цель настоящей работы состояла в изучении рода ионое кальция и калия в механизмах нрэсдоаптического торможения моноои-наптических рефлексов спинного мозга млекопитающих.

Е соответствий с поставленной целью в задачи исследоваши

входило:

. - Изучение влияния ионов-Олокаторов кальциевых каналов -кобальта, марганца - на временной ход пресинаптнческого торможения моносинаптических рефлексов сшитого мозга кошки.

- Изучение влияния конов-блокаторов кальциевых каналов т амплитуду и временной ход деполяризации первичных афферентных во' локон, вызываемой раздражением, афферентных нервов.

- Исследование влияния Слокаторов калиевых каналов -. ио нов бария, 4-амиЕогшридана, тетраэтиламмония - на временной хо пресшаптичэского тормодания 'моносинаптических рефлексов.

- Исследование влияния веществ-блокаторов калиевых кана лов на развитие деполяризации первичных афферентов.

Научная новизна работы определится тем, что Епервыэ дл изучения нейротоксических эффоктов ионов марганца, кобальта, бе рия, тетраэтиламмония и 4-вмийопирйдана применялся метод перфузр

центрального канала спинного мозга взрослой кошки in vivo. Благодаря этому была получены новые данные о природе пресинаптичеснто торможения и деполяризации первичных афферентов.

Научно-практическое значение работы:

1. Показано, что перфузия центрального канала спинного мозга взрослой кошки m vivo искусственной спинномозговой жидкостью, контролируемого состава может служить эффективным методом экспериментального исследования ионных механизмов пресинаптичес-кого торможения спинномозговых рефлексов и механизмов действия различных металлов на координационные механизмы спинного мозга.

2. Установлено, что в механизмах пресинаптического торможения ведущая роль принадлежит са-зависимнм синаптическим процессам.

3. Представлвш данные в пользу гипотезы, свидетельствующей об отсутствии прямой связи между деполяризацией первичшх афферентов ипресинаптическим торможением моносинрптичегких рефлексов. '

4. Впервые показано, что нейротоксигеское действие таких распространенных 'микроэлементов как. марганец, кобальт и ионы ба-оия связаны с изменения!,1¡и пресшаптического торможения спинномозговых рефлексов.

• : , i'

i- Апробация работы , Результата исследования были представлены на 1 Республиканской конференции модод$$ ученых "Молекулярные и клаточные механизмы адяпташ! в норме и патологии" /Москва,1986/, меккафед-ральной конференции 2 НОЛШИ'им. Н.ИлТирогова /1986,1991/

з

. Публикации

По теме диссертации опубликовано 3 научные работы и 1 находится в печати-

Структура vi объем работы

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, раздела собственных исследований, обсуждения раз. льтатов, выводов и

списка, литературы из 260 нашзяоваш? Работе кзлорка ка 152

j '

страницах машинописного текста, включая 3 таблиод и 35 рисунков,

МАТЕРИАЛУ И М£ТОДЫ ' Эксперименты проведена на 110 кошках..Животным под афир-ным наркозом делали трахэотада и в трахаю вставляли дыхательную канюлю. Производив! катетеризация; подкхшюй веш бедра. , После ¿того кошек'наркотизировали ялорзлозой iSO от/кг внутривенно Ь Обнажаж люмбосакраяьшй отдел сшшюго козгг путей ламшэктомии ' no3eoif?job сегментов ц-о,/ Передаю коревзш согкэцтов l0 я з£ с

левой стороны перевязывали интрэдуралшо V ь^стс ;црз0ОД2£йя сет

1 ' I

твердой мозговой; ОбОЙОЧИЙ Я ПВрОСОКаЛН BBCTJÄfcSSe &

вогл1 заднего корейка сепгзста или t7 o-jcsssjrgiosaisj сучк: волокон и перерезали его из расстошая около 20 toi от к^го- Спинной мозг перерезали еэ урогнэ шедаэшйго peöpa. На левой задней конечности отпрея'арироЕЗЯи я изророз&ш дасталшэ.варввдз Ееточки мышц и кокныа нерш.

Из операционной водзк пзрздасша в ззргацрдзггцук) Ksispy и фиксировали в стерео^акшгчзшм стаже. Края коша разрезов на cm»i» и на задней конечности прякувсаза и растягивали в стороны лигатурами так. чтобы образовать явд раздашшх бассейна. Одни -

над обнаженным спинным мозгом, другой - в области левой подколенной ямы. Оба бассейна заполняли теплым вазелиновым маслом. Температура масла, покрывавшего спинной мозг, поддерживалась в течение

всего опыта на уровне 36-38°0 с помощью миниатюрного нагревателя.

х

Для перфузии- центрального канала спинного мозга мы использовали метод, разработанный B.C.Свердловым и соавт. (1979, 1981). Пэрфузнониая канюля, вводимая в цьятральный канал сгашгого мозга, соединялась с помощью хлорвиниловых трубочек и Т-образного крана с двумя сосудами, один из которых содержал стандартную спинномозговую жидкость, а другой - спинномозговую щд-кость измененного состава. Уровень жидкости в сосуде был вше уровня спинного мозга на 10-15 см. Скорость поступления жидкости в канал рашялась 0,1-0,3 tu/mm. Концевую нить <<jiium terminale) перерезали на том участка, гда ее наружный диаметр равнялся 1-2 мм. Культю концевой нити втягивали внутрь полиэтиленовой воронки в которой собирался перфузат, удаляемый с помощью тощсой канкуш, соединенной о водоструйным насосом.

" Состав нормальной-искусственной спинномозговой шдкости

(ИСШ). (И,ЮЛЬ/Л)! NaCl-133,5Î I СаС12-1,2&; NàHC03-20,9; Î (NH2>2C0-2,t7î KC1-3,3S; MgU2-l,16; NaH2P04-0,33; ГЛЮКОЭа-3,39

pH»7,4

'•' Центральные культи перерезанных нзрвшх стролов помещали на биполярные серебряные проволочные электроды о межэлектродным расоюящем около 10 мм. Для раздрайвния.нервов применяли одиночные и= рптшадскиэ элэкгричэскиа прямоугольные импульсы длитель-йостью 0,1 мо от электронного стимулятора фирмы /ivar, снабженного иа выходах изолирующими радиочастошыми приставками. Силу раз-

дрвжапцих стимулов дозировали в пороговых единицах. Пороговую величину раздражающих стимулов определяли по появлению Потенциалов действия входящего в мозг афферентного залпа, который отводили от дорсальной поверхности мозга.

Отведение потенциалов от волокон дорсального корешка сегмента l6 или l? осуществляли с помощью биполярных платиновых проволочных электродов. Вентральные корешки сегментов l6 или l7 располагали качадцй на двух проволочных платиновых, электродах для монофазного отведения потенциалов действия. Потенциалы . поверхности мозга отводили с помощью серабрянного игольчатого электрода, который контактировал с дорсальной поверхностью сегменте l6 или , тотчас мадиальнее места-входа в мозг во. окон вадшк корешков или по средней линии. Относительный влзктрод укрепляли в мышцах спины.

Электроды для отведения потенциалов вентрального корешка дорсальной поверхности мозга и проволочные электроды длй, отведения потенциалов дорсального корешка соединяли со входом усилителя переменного тока фирмы oiea. Потенциалы регистрировались на'кинопленку при покадровой или непрерывной протяжке пленки.

Стагасхичаская обработка результатов была произведена, по методу Стрелкова, разработанному во '2 ШЛГШ им.Шрогова.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Исследовании пре син яптического торможения.моносинаптических рефлексов при перфузии центрального канала нормальной спинномозговой жидкостью.

Во время перфузии центрального канала нормальной спинно-

мозговой жидкостью залпы афферентных импульсов, вызванные раздражением нервов сгибателей коленного сустава poet, ыаеш-»emitendinoaue <pbst> четырьмя стимулами (280/с) максимальной силы для афферентных волокон группы i приводили к глубокому и продолжительному (до 300 мс. и более) угнетению максимальных рефлекторных моносинаптических разрядов, которые возникали в вентраль • ных корешках в ответ на раздражение нервов-разгибателей голеностопного сустава п. gastrocnemius. Глубина и временной ход тормо-кения позволяют считать его результатом пресинаптического тормозящего действия залпов импульсов в афферентных волокнах группы i (а,б) сгибателей на моносинаптичаские разряды <Eccie3, Schmidt, Willis, 1962! Rudomin, 1933). В TO ГЭ ВрбМЯ В ТвЧв}>,№ Первых 4060 MC после ПОСТУШШИЯ В МОЗГ импульсов В n-post. nir.epa-seinitendinoeus <pbst> тормокенш коносинаптических разрядов могло быть обусловлено также и поетсинаптичвским тормозящим действием импульсов в афферентах флексорного рефлекса на мотоиейроны разгибателей поскольку' стимулы максимальной силы для афферентных волокон группы I оказываются всегда свврхпороговыми для мышечных аф-ферентов Группы Л (Hunt, Perl, 196,0).

Согласно, распространенному ВЗГЛЯДУ iEccles, Schmidt, Ulllis, 1962;schraidt,197t; Rudomin, *983), пресинаптическов TOp-MOJüeiiiia спинномозговых рефлексов связечо с деполяризацией центральных окончаний аф&зрентшпс волокон внутри спинного мозга, не-посредсгвешшм выражением которой являются длительные негативные электротонические потенциалы дорсальных корешков, возникающие вслэд за поступлением в мозг тормозящих залпов афферентных импульсов.

В специальных предварительных, исследованиях было обнаружено, что непрерывная, длительная (двух-четырехчасовая) перфузия мозга МСШ стандартного состава не оказывала существенного влияния на временной ход преа шптического торможения моносинаптичес-ких рефлекторных разрядов мотоаейроцов икроножной мышцы, тагсхе как й на амплитуду и временной, ход электротонических ..потенциалов дорсальных корешков, вызван^ стимуляцией афферентных нервов

Действие блокатороз кальциевых каналов возбудимых мембран на пресинаптическое торможение спинномозговых рефлексов.

Первоначально наш била использована бескальциев'я спин-кзмозговзя жидкость, содержащая хлорид, ыаргаща - 1,5 ммоль/л. При непрврывной перфузии центрального канала бескалыдае-вой спинномозговой жидкостью с -содержанием ионов марганца мп++ 1,6 ммоль/л черег 1,6 часа после начала поступления ионов марганца в спинной мозг обнаруживали угнетение злактротояических потенциалов дорсальных корешков. Спустя 1,5-2 часа непрерывной перфузии наблюдали угнетение пресинаптического тормояения ыоносшацти-ческих рчфлексов. Когда концентрацию мп++ в ИСМЖ увеличивали до 2,5-3 толь/л (25 опытов) падение амплитуда электротонического лотенциала происходило уке з первые 5-10 минут посла начала перфузии. При &тш, перфузия центрального канала бескальциевой ИСМЖ, содержащей хлорид марганца в концентрации 2,5-3 ммоль/л, приводила г ослабление тормозящего действия афферентных залпов в нервах сгибателей на тестирующие' тюсинаптические . рефлексы

,->• gastrocnemius ЧврЭЗ 5-16 МИНУТ ОТ НаЧЭЛЭ ПврфузИИ "МЭргаНЦвВОЙ

ИСШГ. Угнетение торможения достигало максимума через 30-40 метут непрерывной перфузии центрального канала.

По результатам экспериментов были,построены графики изменения глубхшы пресинаптического торможения под влиянием "марганцевой ИСМЖ" с концентрацией ионов марганца 2,5-3 ммоль/л. Пример графика, иллюстрирующего угнетение пресинаптического торможения приведен на рис 1А.

В большинстве опйтов угнетение торможения не было связано о изменениями амплитуды тестирующих мошсинаптических разрядов.

Следующая серия экспериментов была посвящена исследовании действия ионов кобальта - других блокаторов кальциевых каналов возбудимых мембран.

Результата перфузпи центрального канала бескальциевой ИСМЖ, содержащей хлорид кобальта в концентрации 6 мМ/л (1С опытов) оказались сходными с результатами перфузии центрального канала ИСМЖ, содержащей хлорид маргвг/ца в концентрации 2,5-3 ммоль/л. Ионы кобальта, как и коны маргавд? вызывали обрати?,гае угнетение длительного пресинаптического тормокешш ыоностшапти-

ческого разряда П.gastrocnemius ВЫЗЫВавМОГО СТИНУЛЯЦИОЙ п.poet, biseps-aemitendinosus <PBST>. УПЮТЭНИв ТОрМОДОНИЯ СспроВОЗДЭЛОСЬ

обрати?;шм угнетением потенциалов дорсальных корешков, вызываемых тормозяидоии. афферентными залпами <рпзт>.

Полученные результаты.показывают, чтЬ как просинапткчес-коэ торможение моносинаптических рефлексов, так и деполяризация первичных аффорентов, осуществляются о помощью механизмов, связанных с активацией кальциевых каналов. В то же время они не поз-

воляют сделать окончательный вывод о существовании причинной связи между деполяризацией первичных афферентов и пресиналтическим торможением.

К настоящему времани накопилось большое количество данных в пользу гипотезы, указывающей что деполяризация первичных, аф^-рзтов возникают под влиянием 7-аминомаслянно** кислоты (ГМК), высвобождаемой в аксо-аксоннух синапсах, образованных на термина-лях первичшх афферентных волокон аксонами специальных тормозных интернейронов дорсального рога. Поэтому при обсуждении полученных результатов необходимо учитывать то обстоятельство, что ионы кобальта и марганца способны на только блокировать кальциевый ток, . НО И,согласно последним данным литературы {А.Капвко, Н.ТасГиЬапа, 1936>, ослаблять шстсшаятическов действие ГАМК, взаимодействуя О- ГАМКд рецепторами. Таким образом можно предполоаагаь, что в реализации пресшаатйческого торможения ГАМКд рецепторы играют важную роль.

Проведение нами исследования влияния ионов - блокаторов кальциевых каналов - ионов кобальту и мартена на электрические потенциалы спшшиго мозга млекопитающих представляв определенный интерес при оосуаденип механизмов нервных расстройств, сопровождающих отравления данныщ макроэлементами. Для мангавоза харак-терш тязкелыо расстройства двигательной активности, дизартрия, спасгико-паратическаа. походка. Сухокильнш рефлексы, как правило повышены. Токсическое действие кобальта также проявляется пора» шем нервной система: у больных отмечается тремор конечностей нарупешш сенсорной и моторной хронаксии (Авццн 1991).

Возможно, что одним из ыех^шзмов повреждения ^ервиог

ю

контроля скелетных мишц при кобальтовом токсикозе и манганозе является угнетение пресинаптического торможения в спинном мозге í

Действие блокаторов калиевых каналов возбудимых мембран на

пресинаптическое торможение спинномозговых рефлексов.-

Цель дальнейшего исследования заключалась з проверке. калиевой гипотезы происхоздешш деполяризации первичзшх аффэрентоз

(ДПА) (Barron, Matthew, 1938| Vyklicky et al., 1972, Lsvy, 19ÖO

>, которая возродилась с появлением калий-селективны:: электродов. Исследования с помощью калий-селективных электродов показали, что прибытие в спинной мозг синхрогаюго залпа афферентных импульсов сопровождается увеличешгем концентрации ионов калия тю внеклеточном веществе спинного мозга.

Метод перфузии центрального канала спинного мозга дал нам новую возможность проверить калийную гипотезу происхождения депо-ляризащш первичных вфферентов in vivo, используя такие блокаторы калиевых каналов как ионы бария, тетраэтиламмония, 4-аминопиридина.

Действие ионов бария на электрическую активность спинного мозга изучали в двух сериях экспериментов (45 опытов). В одной серии центральный канал спинного мозга кошки перфузировали '/СШ, которая была лишена ионов са++, но содержала хлорид бария в в концентрации от 1 до 3 ммоль/л. В другой - применяли спинномозговую жидкость, стандартного состава, к которой добавляли хлорид бария в концентрации от 1 до 5 ммоль/л.

100.00 Щ

0.00

моек

0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00

100 00

0.00 -

0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00

моек

и

г*

100.00 3 •

4-АМР

0.00 4

мсек

0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00

«сек

0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00

Рисунок 1. Действие блокаторов кальциевых и калиевых ка налов возбудимых мембран на пресинаптическое торможение моноси наптических рефлексов..

По оси абсцисс - время в мс между первым обуславливающим и проверочным раздражениями; по оси ординат - амплитуда проверочных ответов в % от контрольной величины.

4 - амплитуда проверочных ответов при перфузии центрального канала спинного мозга нормальной спинномозговой ¡хидкостью. о - амплитуда проверочных ответов при перфузии центрального канала спинномозговой жидкостью, содержащей тот или гаюй блокатор ионных каналов (указаны для каждой записи).

А- спустя 30 минут от начала перфузии центрального канала ИСШ, содержащей 2,5 ммол.ъ/л хлорида марганца.

Б- спустя 30 минут от начала перфузии центрального канала ИСМЖ, содержащей 2 ммоль/л хлорида бария.

В- спустя 60 минут от начала перфузии центрального канала ИСШ, содержащей 0,1 I,моль/л 4-аминотфидина.

Г- спустя 26 минут от начала перфузии центрального канала ИСМЖ, содержащей 20 тюль/л твтраэтиламмония.

Наиболее существенным следствием перфузии центрального канала бескальциевой ИСШ, содержащей ионы за++<2-3 ммоль/л> с5ыло увеличение амплитуды электротонических потенциалов дорсальных корешков, вызываемых раздражением нервов рззт. Увеличение обнаруживалось спустя 15-20 минут после начала применения "бариевой ИСМЖ" и достигала максимума спустя 22-30 минут непрерывной перфузии.

Другим следствием перфузии центрального 'канала ИСМЖ листанной ионов Ся+, но содержащей ионы оа+ в концентрации 2-3 ммоль/л было появление спонтанной центрифугальной импульсной ак-

тнвноста в дорсальных и в вентральных корейках спинного мозга. Зозкжювение такой активности в вентральных корешках приводило к существенным колеоангям амплитуда проверочных моносинантичес-ких разрядов и препятствовало тестированию 1фесинаптического торможения консскнаптичеоких рефлексов.

Следующая серия экспериментов била посвящена изучению действия ионов бария на просинантическое торможение ыоносшапти-ческих рефлексов к деполяризаций первичшх афферентов в условиях перфузии центрального канала спшшого мозга кошки спинномозговой :.о:дкостью нормального состава (кальций с«++в пределах физиологи-ч«»окс2 юрш 1,26 ммэль/я ), содержащей, кроме того, различные концентрации хлорида бария от 1 до 5 ммоль/л. Какднй опыт начинали с перфузии центрального канала нормальной Cf.SK, которая продолжалась обычно 30-60 минут. Далее через центральный канал пропускал: спинномозговую жидкость, содержащую хлорид бария в заданной концентрации, -поело чего вновь переходили на перфузию мозга нормальной С.ЧЖ. Бремя пропускания хлорида бария колебалось от 30 до 90 минут.

Перфузия центрального канала_ пояснично-кростцового отдела спинного мозга ИСМЖ, содержащей хлорид бария в концентрации 1,55,0 шоль/л вызывала обратимое зависящее от дозы увеличение глубины и продолжительности пресиналтического тормоаения моносинап-тических рефлекторных разрядов мотонейронов икроножной мышцы. Усиление тормозящего действия афферентных залпов при интервале 100 мсек между первым кондиционирующим и тестирующими стимулам^ при использовании ИСМЖ, содержащей ионы бария в концентрации 2,0; 3,0; 5,0 шоль/л; составило соответственно: 50,6 ± 14,02%; 74,42±

24,2% и 48 - 9,94% <м ^ ш>.

По результатам экспериментов били построенн графики изменений глубшш пресчнаптичеикого торможения, происходящих при перфузии центрального канала спинного мозга ИСШ, содержащей различные концентрации ва*+. Из графика, представленного на рисунке 1Е видно, в частности, что при длительной перфузии центрального канала сшитого мозга ИСШ, содержащей хлорид бария (2 моль/л) наступало существенное усиление прескнаптического тормокеиия.

Усиление торможения сопровождалось увеличением амплитуды электротонических потенциалов дорсальных корешков соответствующих согкентов, вызываемых раздражением афферентных нервов задней конечности. Однако, при длительней перфузии центрального канала спинного мозга спинномозговой жидкостью, содераа^ей хлорид бария наступало угнетение электротонического потенциала дорсальных ко-реиков, вызванных раздражением рвзт, хотя интенсивность пр&синап-тического тормозкения не менялась.

Сопоставление временного хода прасинаптического торможения поносшшптических рефлексов к'деполяризации первичных аффе-рентов, вызванной поступлением в мозг тормозящих залпов импульсов, при перфузии центрального канала спинномозговой кидкостыо, содержащей хлорид бария в концентрации'от 1 до 5 ммоль/л,' показало, что в целом ряде случаев мэзду этими явлениями тлеются рас-хоздения. Минималыше эффективные концентрации ионов бария (1,5 ммоль/л) вызывали заметное усиление прасинаптического торможения, не оказывая влияние на злектротонический потенциал дорсальных корешков. Когда концентрация хлорида бария в спинномозговой жидкости составляла 2 ммоль/л, то в 7 опытах из 25 усиление электрото-

кического потенциала на 10-20 минут отставало от усиления преси-яаптического торыокекия. Когда доза хлорида бария в спинномозговой жидкости составляла 3-5 ммоль/л, то длительная перфузия центрального канала такой жидкостью во есэх случаях пр1Шодила к угнетению электрогонических.потенциалов дорсальных корешков, однако, при.этом, пресинаптическое торможение ке только сохранялось, а даже превышало исходную величину.

Эти обстоятельства свидетельствует в пользу гипотезы об отсутствии прямых причинно-следственных связей между пресинапти-ческим торможением монооинаптических рефлексов и деполяризацией первичных аф$ерентов.

При перфузии центрального канала спинномозговой жидкостью, содержащей хлорид бария в концентрации 3-5 ммоль/л через 5-10 минут от начала перфузии появляется спонтанная центри-фугальная импульсная активность в дорсальных и вентральных корешках. Спонтанная активность раньше возникает в дорсвльных корешках, и позднее на 5-6 минут в вентральных корешках. Максимальная частота возникновения спонтанных потенциалов в дорсальных корешках обнаруживалась на 10-20 минуте от начала перфузии и колебалась б разных опытах от 3 до 30 имп в секунду. Максимальная амплитуда потенциалов в разных опытах была от 0,7 до 1,8 мв. Латентное время появления судорожных разрядов в дорсальных корешках' при перфузии центрального канала спинного ыозга ИСМЖ, содержащей ва++ в концентрации 3 - б шоль/л в разных опытах колеблется от 10 до 42 минут.

Известно, что для клиники острого отравления растворимыми солями бария (ваС12> характерно поражение центральной нервной

системы, появление клошшо-тонических судорог. Существует гипотеза, что возникновение судорожных разрядов связано с угнетением центрального торможения (Пагодаев 1986). Необходимо отметить,что в наши экспериментах не было обнаружено прямой зависимости между угнетением пресинаптического тормохения коносинаптических -рефлексов и возникновением судорожной активности в дорсальных и вентральных корешках спинного мозга. Напротив,' 'возникновение, су-дороязюй активности спинномозговых-нейронов при перфузии центрального канала ГССМЖ содержащей Ва++ сопровождалось усилением пресинаптического торможения моносшаптичоских рефлексов. Очевидно , нарушения торможения не играют существенной роли в возникновении судорог при бариевом токсикозе

В отличие от ионов бария, которые благагруюг са-завнсимие калиевые каналы возбудимых мембран, 4-гыянопкр:!Дин блозшрует все калиевые каналы, 1фоме са-завиав.шх калиевых каналов. Следующая серия экспериментов была посвящена исследованию действия 4-аминопиридина на пресинаптическоэ торможение коносинаптических рефлексов. Для решения данной задачи применили для перфузии центрального канала спинного мозга ИСМК, содергсащуэ 4-аминопиридин (4-АП) в концентрации 0,05 и 0,1 ммоль/л (15 опытов).

Когда перфузирувщую нормальную ЖШ заменяли стшномозго-вой падкостью, содержащей 4-АП в концентрации 0,05 ммоль/л, то через 40-60 минут перфузии обнаруживалось угнетение потенциалов дорсальных корешков, вызываемых раздражением нерва post, ыс«рь-«emitendinosue. Угнетение электротоничэсюга потенциалов дорсальных корешков прогрессировало по мере поступления 4-АП в центральный канал спинного мозга. Время полного угнетения электротоиичес-

кого потенциала, считая от момента их первоначального уменьшения, равнялось 60-90 минутам.

Начало угнетения электротонических потенциалов дорсалышх корешков совпадало по времени с возникновением единичных импульсных разрядов в дорсальных корешках спинного мозга. 3 ряде случаев вспышкам импульсных разрядов в дорсальных корешках соответствовали вспышки импульсных разрядов в вентральных корешках.

Замена ИСМЖ, содерзкащей 4-АП в концентрации 0,05 ммоль/л на нормальную спинномозговую жидкость сопровождалась восстановлением амплитуда электротонического потенциала и исчезновением спонтанной импульсной активности.

Повторные исследования пресинаптического торможения моно-синаптических разрядов мотонейронов m. gastrocnemius, вызванные раздракением нервов сгибателей коленного сустава post, biseps-seraitondinosue <рвзт>, во время перфузии центрального канала спинномозговой жидкостью .содержащей 4-АП в концентрации 0,05 ммоль/л показали, что в этой концентрации 4-АП-не оказывает заметного влияния на ход пресинаптического торможения (Рис.1В).

Перфузия центрального канала ИСМЖ, содерващэй 4-АП в концентрации 0,1 ммоль/л, шзывала сходные по характеру изменения электрической активности спинномозговых нейронов. Время начала спонтанных судорожных разрядов в дорсальных корешках спинного мозга сокращалось до 20-30 минут после начала перфузии. Частота спонтанных взрывов импульсной активности в дорсальных корешках возрастала до 144 импульсов в минуту. Одновременно усиливалась спонтанная центрифугальная импульсная активность и в вентральных корешках спинного мозга.

is

Как и в первой серии экспериментов угнетение электротонических потенциалов дорсальных корешков, не было связано с изменением кривой пресинаптического торможения тестирующих рефлексов. Несмотря на падение амплитуды элоктротокических потенциалов дорсальных корешков, пресинэптическое торможение не только не уменьшалось, но скорее, наблюдалась тенденция к его усилению, хотя • это усиление статистически не было достоверным.

Данные этих опытов противоречат гипотезе о прямой причинно-следственной связи мевду пресинаптическим торможением моно-синаптичесних рефлексов и деполяризацией первичных афферентов. Поскольку, 4-амино1шрй£ЯН блокирует все выходящие к4 токи, кроме ' выходящего к+ тока, который зависит от внутриклеточной концентрации ИОНОВ кальция (Kirach, Narahashi,1978. Alkon, 1984, КОТЛЯр, I98S), можно предположить что в генерации электротонических ~о-тендавлов дорсальных корешков» правде всего важны те калиевые токи, появление которых не зависит от внутрйклеточной концентрации ионов кальция.

друг,ш агентом, блокирующим калиевые токи возбудимых мембран являются ионы тетраэтилзммония (ТЭЛ). to использовали в ходе экспериментов ИСМЖ, содержащую тетразтиламмоний в концентрации 5 и 20 кмоль/л (8 опытов).

Когда концентрация тетраэтилйлчония в ИСШ составила 5 ммоль/литр, то через 30 минут от начала поступлештя ТЭА в центральный канал спинного мозга наблюдали постепенное увеличение электротонических потенциалов дорсальн х корешков, вызванных раздражением ШрБОВ post'. bi серs—seraitandinosus ЧвТЫрЬМЯ СТИМУЛаМИ (280/с) максимальной силы для афферентных волокон группы I. Мак-

сгмальное увеличение амплитуды элэктротоническог© потенциала колебалось от 200 до 245 в % от исходной величины.

Одновременно с увеличением електротоничес^ого потенциала, происходило и увеличение амплитуды моносинаптических рефлекторных разрядов в вентральных корешках. Максимальное увеличение амплитуда моносинаптических разрядов составляло около 50 %.

Когд^ перфузируюшую спинномозговую жидкость нормального состава заменяли на ИСМЖ, содержащую ТЭА в концентрации 5 ммоль/л, то наблюдали усиление тормозящего действия афферентных залпов в нервах сгибателей на тестирующий моносшаптические рефлексы п. gastrocnemius. УСИЛбНИб ТОрМОЖвНИЯ Обнаруживалась Через

10-15 минут после применение спинномозговой жидкости, содержащей теграэтиламмоний. По результатам экспериментов строили графики изменения глубины пресинаптического торможения под влиянием ТЭА. Из графика представленного на рисунке 1F видно, что татраэталам-моний вызывал существенное усиление пресинаптического торможения. Замена ИСМЖ содержащей ТЭА на нормальную приводила к постепенному восстановлению торможения тестирующих моносинаптических разрядов ' Время восстановления торможения равнялось 60-80 минутам. Восстановление торможения сопровоздалось восстановлением ' по?енциалов . дорсальных корешков.

Перфузия центрального канала ИСМЖ, содержащей ТЭА в концентрации Q0 ммоль/литр вызывала изменения прасинаптпческого торможения и злектротонического потенциала дорсальных' корешков качественно сходные с теми, которые обнаруживались при использовании спинномозговой жидкости, содержащей ТЭА в концентрации Б ¡.моль/л. Однако эти изменения наступали раньше и были более выра-

кенными.

Максимальное увеличение амплитуды электротоническсго потенциала в разных опытах колебалось от 245 до 275 в % к исходовй величине.

Замена ИСШ, содержащей ТЭА на нормальную с последующей перфузией цептралыюго канала в течение часа сопровождалась восстановлением потенциалов дорсальных корешков.

Характерным следствием перфузии центрального канала спинного мозга ИСШ, содержащей 20 ммоль/л ТЭА было появление через 15-20 минут от начала перфузии спонтанной центрйфугальной -импульсной активности в вентральных и в дорсальных корешках спинного мозга кошки. Максимальная частота возникновения спонтанны:: потенциалов обнаруживалась через 20-45 минут от начала перфузии и колебалась'в разных опытах от 3 до 30 импульсов в секунду'. Максимальная амплитуда потенциалов в разных опытах колебалась от 0,4 до 0,8 мв. . •

Таким образом, результаты пр веденных экспериментов показали, что те?раэтиламмоний в концентрации 5 и 20 мМ/л усилиЕЬет электротоничэские потенциалы дорсальных корешков. Усиление электротонических потенциалов дорсальных корешков сопровождается усилением пресинаптического тормозящего действия залпов афферентных импульсов в нервах сгибателей на монэсинаптические рефлекторные разряды мотонейронов разгибательных мышц.

Усиление пресинаптического торможения моносинаптических рефлексов под влиянием ионов тетраэлдаммония согласуется с гипотезой о синаптлческой природе пресинаптического торможения. Из-, вестно, что ТЭА, блокируя калиевые каналы, увеличивает продолжи-

тельность деполяризации мембраны првсинаптичееких терминалей, усиливает вход Ca"*"* в терминали, увеличивает выброс химического передатчика из пресинаптических-терминалей (Koketsu i958» Payton

Shand 1966; Tepper James, Sawyer Steven, Young Stephe, Grove«

Philip 19Q60- Следствием этого, по-видимому, является и увеличение. амплитуды моносинаптических рефлексов в ходе перфузии центрального канала спинного мозга спинномозговой жидкостью содержащей ТЭА.

Усиление синаптической активности спинномозговых нейронов обуславливает по-видимому и возникновеше судорожных разрядог в вентральных и дорсальных корешках спинного мозга' шш

(Bornard, Urbanz, Born jen 1990>.

Изменения пресинаптического торможения, происходящее по; влиянием ТЭА , согласуются с таковыми, происходящими под влияние! других исследованных нами блокаторов калиевых каналов (Ва++ 4 аминопиридин).- Вызываемые ТЭА измененешя потенциалов дорсальны кореиков отличаются от тех, что наблюдаются при гшиыенении 4 амлнопиридина и, отчасти, ионов ва++.

Действительно, как следует из результатов наших экспарк ментов, перфузия центрального канала ИСШ содержащей < аминопиридин сопровождается угнетением ЭТИ. Что se касается ионе ва+'ь> то поступление их в центральный канал спинного мозга, хо' и вызывает значительное первоначальное увеличение амплитуды 3TJ приводит затем - при достаточно продолжительной перфузии и дост точно высокой концентрации ионов ва++(Б ммоль/Л) - к подавлен ЭТП. Б то же вре^ во всех случаях перфузии центрального канз ИСШ, содержащей ТЭА в концентрации 6 и 2,0 ммоль/л наблюдали ли

усиление ЭТИ. •

Мы можем предложить два объяснения указанных различий. Первое объяснение состоит в том, что использованные наш концентрации ТЭА были недостаточны^ для того, чтобы полностью блокировать калиевую проводимость возбудимых мембран, хотя степень этой блокады оказалась достаточной для того, чтобы усилить синаптичгс-кую активность спинномозговых нейронов. Второе "объяснение состоит в том, что механизм блокирующего действия ТЭА на калйевую проводимость отличен от такового действия ва++ и 4-ашношридина. В самом деле, ¿отя ТЭА обычно рассматривают как блокйтор всех, калиевых каналов, его действие на быстрый преходящий калиевый ток ( так называемый iA ток) оказывается .существенно слабее Нем действие 4-8Мпно1шридина. Если принять, что накопление ионов к+ во внеклеточном пространстве обусловлено прежде всего активацией iA тока, то тогда понятна, почему достаточно еффективные для усиления ишалппеской активности концентрации гонов ТЭА не оказывают подавляющего действия на амплитуду ЭТЦ, и, более того, приводит к их усилению.

Практические рекомендации.

При проведения исследований механизмов действия различных металлов на координационные механизмы спинного мозга рекомендуется использовать методику перфузии центрального канала спинного мозга взрослой кошен in vivo искусственной спинномозговой жидкостью контролируемого состава.

вывода

1. Метод длительной перфузии центрального канала пояснично-крестцовых сегментов спинного мозга взрослой кошкя m vivo искусственной спинномозговой жидкостью контролируемого состава может быть аффективно* использован для изучения ионных механизмов прёси-наптического'торможения спинномозговых рефлексов.

2. Перфузия центрального канала спинного мозга ИСМЖ содержащей ионы-блокаторы кальциевых каналов (ионы марганца или кобальта) вызывает обратимое угнетение прэоинаптического торможения моноси-наптических рефлекторных разрядов мотонейронов перфузируешх сегментов. Угнетение пресинаптического торможения сопровождается депрессией злектротонических потенциалов дорсальных корешков, вызываемых раздражением афферентных нервов. Как пресинаптическоо торможение, так и деполяризация первичных афферентов являются, каль-ций-защсимыми процессаш.

3. Перфузия центрального канала спинного мозга..ИСШ, содержащей такие блокаторы калиевых каналов как ионы бария или тетразтапам-мошш сопровождается обратимым усилением прэсинаптического торможения моносинантических реФчексов. Другой бх.окатор калиевая каналов - ¿наминопиридин - не оказывает влияния на временной ход и глубину пресинаптического торможения тестирующих рефлексов.

4..'• Вызываемое блокаторами калиевых каналов усиление пресинаптичаского торможения происходит' грубо параллельно с .усилением злектротонических потенциалов дорсальных корешков, вызываемых раздражением афферентных'нервов. Эти данные, как и данные, применения блокаторов кальциевых каналов хоросо

согласуются с гипотезой о сипаптическом • происхождении просинаптического ■тормокения и деполяризации первичных аффэрентов.

5. Продолжительная перфузия центрального канала ИСШ, содержащей хлорид бария в концентр ции превышающей минимальные эффективные концентрации в два и-более раз (3,0 - 5 О ммоль/л) приводит к .депрессии эяэктротояических потенциалов дорсальных корешков спинного Коггз в то время как прзсинаптичвское торможение моносинапти-чэтт. рс^шсссв остается усиленным.

» г

6. йпшмзяшгз вффзктавшз концентрации 4-амгоюшридина в перфу-зате (0,05 тшь/.ч) вызывают быструю первоначальную депрессию элоктротовичзскид потенциалов, не оказывая влияния на цресинапти-ческоэ торможение моносинаятических рефлексов.

7. Деполяризация центральных окончаний первичных афферентных волокон, вызываемая тормозящими залпами афферентных импульсов не является причиной пресинаптического торможения моносинаптическИх р5ф«гясов. В происхождении деполяризации участвуют механизмы,

с еривацией калиевых' каналов, чувствительшх к 4-гстгслиридаау и к конам бария.

3. Минимальные концентрации ионов марганца, кобальта, бария производят выраженное действие на рефлекторную активность спинного мозга. Это действие должно быть учтено при обсуждении мехзнизмов двигательных расстройств, характеризующих соответствующие микро-элемзнтозы человека.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Ахмедзянова (Поликарпова ^Д.А.

Действие ионов марганца и кобальта на пресашапт'тчеокое торможение . в спинном мозге // Сб. Молекулярные и плеточные механизмы адаптации в норме и'патологии: Труди i Республиканской конференции.-М.- 2-М0ЛГМИ. 1986.- С. 3-4.

2. Корнилов О.В., Ахмедзянова (Поликарпова) Д.А.

Влияние ионов марганца на судорожные разряда спинномозговых нейронов млекопитающих //Сб Гомеортаз. Его механизмы и коррекция.- I 1987.- С. 50-53.

3. Поликарпова Д.А., Свердлов B.C.

Угнетение потенциалов дорсальных корешков опинного мозга кошки i нами марганца и кобальта // Физиол. журнал СССР им. И.М.Сеченов • 1988.- Том 74.-' J6 Б.- С. 656-660.

4. Поликарпова Я.А.,Ручинская Т.Ю..Свердлов Ю.С.

К вопросу об участии ионов калия в реализации пресинаптическог . торможения моносинаптических рефлексов // Сб. Аллергия и иммуно патология в клинике и в эксперименте.,- М.-2 выпуск - 1992 (нахс ' дитсявпеч.> *