Автореферат и диссертация по медицине (14.00.53) на тему:ВОЗРАСТНЫЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ ЭПИТАЛАМИНА НА ПОВЕДЕНИЕ КРЫС ПРИ ГИПОКИНЕЗИИ И ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ



На правах рукописи

РУДЕНКО Татьяна Николаевна

ВОЗРАСТНЫЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ ЭПИТАЛАМИНА НА ПОВЕДЕНИЕ КРЫС ПРИ ГИПОКИНЕЗИИ И ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ

14.00.53. - геронтология и гериатрия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург - 2004

Работа выполнена на кафедре медико-педагогических дисциплин Ростовского государственного педагогического университета МО РФ

Ндучный руководитель:

доетор биологических наук, профессор Арупонян Александр Вартановяч

Няучкыр консультант:

кандидат биологических наук, доцент Лисенко Алла Викторовна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Чалисова Наталия Иосифовна

доктор биологических наук Зыбина Наталия Николаевна

Ведущее научное учреждение:

Научно-исследовательский институт MÓ3rá РАМН (Москва)

Защита диссертация состоится « »_' 2004 года в «_» часов

на заседании специалнзнрованного Совета Д 601.001.01 в Санкт-Петербургском институте биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН (197110, Санкт-Петербург, пр. Динамо, .3),

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского института биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН

Автореферат разослан « »_2004 года

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат биологических наук 1 Козина Л.С,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы

Управление поведением организма в экстремальных условиях является одной ш актуальных проблем современной биологии и медицины, причем особое значение придается возрастным особенностям поведенческих реакций на внешние воздействия [Кор куш ко О.В., Ярошенко Ю.Т., 2002]. Поведение во всей сложности его проявлений является продуктом непрерывных взаимоотношений организма с окружающей средой, поэтому существует тесная взаимосвязь поведенческих реакций со сдвигами гомеостаза, ускоренным старением и гибелью клеток при неблагоприятных внешних воздействиях [Хавинсон В.Х, и соавт., 1999].

Ускоренное старение, характерное зля большинства представителей современной человеческой популяции, обусловлено истощением адаптационных резервов организма в онтогенезе, протекающем в неблагоприятных природных условиях, при несбалансированном питании, возрастании психоэмоционального напряжения, информационных перегрузок и ограничении двигательной активности [Хавинсон В.Х,, Морозов ВТ., 2001], Систематические и оптимальные по продолжительности и интенсивности физические нагрузки способствуют повышению адаптационных возможностей организма и замедлению возрастных нарушений структуры и функции органов и тканей [Коркушко О.В., Ярошенко Ю.Т., 1996], тогда как чрезмерные приводят к развитию стрссс-реакций [Вовк С.И., 2001]. Часто повторяющиеся стрессовые ситуации в значительной мере способствуют развитию преждевременного старения (Фролькис В.В. и соавт., 1998], К общим нарушениям при стрессе и старении относят изменения поведения, ухудшение памяти, работоспособности, адаптивных возможностей и репродуктивных способностей [Хавинсон В.Х., 1996],

Важнейшими механизмами развития патологических состояний, связанных с возрастной инволюцией или стресс-индуцированным повреждением жизненно важных органов, являются изменение интенсивности процессов с вободнораяикалъного окисления [Harman D., 1992], нарушение синтеза и секреции регуляторньис пептидов, а также ослабление чувствительности к ним клеток-мишеней [Eriwander R. et al., 1999]. Именно поэтому современный период развития биологии и медицины характеризуется значительной концентрацией усилий в области создания биорегуляторов на основе пептидов, обладающих антиоксидантными свойствами, изучением возрастных особенностей их эффективности [Лшмарнн И.[ I. и соавт., 1997; Хавинсон В.Х. и соавт., 2003).

Цитомедины, представляющие собой комплексные пептидные препараты, выделенные из различных органов и тканей, с молекулярной массой, в большинстве случаев не превышающей 10 кД, обладают высокой биологической активностью, включая влияние на репродуктивную, нейроэндокринную, иммунную систему, увеличение продолжительности жизни экспериментальных животных и антястрессорные свойства (Хавинсон В.Х., Кветной И.М. и соавт., 2003J. Однако их влияние на структуру поведенческих реакций и механизмы такого влияния остаются малоизученными. |

ШКМСХА

Ф" "Cl ¡•«»•»■Ч.ч^ /nftSÏKiypW

Цель II задачи исследования

Целью работы явилось изучение механизмов влияния комплексного подипептидного препарата эпифиза эпиталамина на формирование поведения в интактных условиях, при гшюккнезин и физической нагрузке у крыс разного возраста, а также разработка биохимических основ его использования для повышения устойчивости организма и коррекции поведенческих сдвигов в условиях экстремальных воздействий.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи исследования:

1. Изучить влияние эпиталамина на основные формы поведения иктактных и подвергнутых воздействию гипокинезии и физической нагрузки (плавание) животных с высоким уровнем тревожности

2. Исследовать влияние препарата на активность компонентов антноксидантной защиты с одновременной оценкой функционального состояния мембран коры головного мозга и форменных элементов крови по изменениям параметров системы свободнорадикального окисления (СРО).

3. Выявить тип адаптационной реакции по соотношению форменных элементов белой крови в условиях нормально функционирующего организма и после'введения эпиталамина перед началом гипокинезии или плавания.

' Научна» новизна работы. Ппервые установлено, что изменения в структуре поведения и интенсивности СРО в ответ на воздействие гипокинезии скорее развиваются у молодых крыс, но сравнсншо со старыми. При плавании, напротив, стресс-реакция быстрее развивается у старых животных. Скорость восстановительных процессов после офаннчения подвижности или интенсивной физической нагрузки у старьк крыс была меньше, чем у молодых. Влияние эпиталамина на поведение животных осуществлялось через модуляцию интенсивности СРО и активности ферментов антно ксидангной зашиты. Антистрессорное влияние эпиталамина на основные формы поведения, систему СРО и адаптивные возможности ор(аннзма у молодых животных Было более выражено в условиях истощающей фичической нагрузки, тогда как у старых - при действии гипокинезии.

Основные ппложежш, выносимые на защиту:

]. Введение, эпиталам и на повышает резистентность организма, способствуя развитию состояния «преадаптации» у интактных крыс разного возраста путем развития первой стадии реакции тренировки - ориентировки, что сопровождается увеличением продолжительности поведенческого сна и релаксированного бодрствования и уменьшением реализации всех «активных» форм поведения.

2. Повышение под влиянием эпиталамина адаптивных возможностей организма к действию гипокинезии и физической нагрузки сопровождается специфическими перестройками в реализации основных форм поведения, системе перекисного окисления диишюв и формуле «белой« крови в зависимости от возраста животного,

3. Влияние эпиталамина на структуру повеления крыс разного возраста в условиях стрессорного воздействия тесно связано с его эффектом на интенсивность СРО и активность элементов системы шггиоксидатиой защиты, причем наиболее существенные корреляционные взаимосвязи показателен СРО и форм поведения

обнаружены для активности СОД, МДЛ, светосуммы и высоты быстрой вспышки хемнлюы инесцекции.

Теоретическое и практическое значение. Результаты исследования э шпалами на, расширяют наши представления о молекулярных механизмах действия цтомединов и способствуют пониманию взаимосвязи их антнстрессорного и геропротекторного эффекта с влиянием на характер поведения. Полученные данные дополняют ранее известные факты о роли пептидов в механизмах формирования адаптационной стратегии организма н возможности повышения эффективности адаптивного ответа у животных с высоким уровнем тревожности. Полученные в данной работе новые факты о роли свободнорадикальиых процессов в реализации поведенческих эффектов этгталамина являются основанием для эффективное применения препарата при управлении поведением организмов с высоким уровнем тревожности на различных этапах онтогенетического развития.

Материалы работы использую гея при чтении лекций и проведении практических занятий в Ростовском государственном университете и Ростовском государственном педагогическом университете но общей и возрастной физиологии.

Апробация работы. Материалы диссертшшн докладывались на конференции «Актуальные проблемы валеологии, воспитания учащихся в условиях новой концепции физкульту рного образования» (Нальчик, 2002), на конференции «Обмен веществ при адаптации и повреждении» (Ростов-на-Дону, 2003), По материалам диссертации опубликовано 5 печатных рабог.

Структура и объем диссертации. Диссертация coctoitt из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, разделов, содержащих результаты собственных исследований, обсуждения полученных результатов и выводов. Библно!рафнческий указатель диссертации содержит 205 источников, нз них 157 работ отечественных и 48 рабог зарубежных авторов, Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы и 14 рисунков.

МАТЕ РИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводились на 280 беспородных белых крысах-сампах разного возраста (3 месяца и 14-16 месяцев), содержащихся на стандартном рационе в условиях вивария. С помощью тестов "открытого поля" и вынужденного плавания отб1фали животных с высоким уровнем тревожности, отличающихся наибольшей чувствительностью к внешним воздействиям [Буреш Л. и соавг., 1991; Лрушаняп Э.Б., 1990]. Животных помешали в индивидуальные экпериментальные камеры (40 х 50 х 50 см). Наблюдения за поведением проводили непрерывно в дневное (естественное освещение) и ночное (фотофонарь) время в всссние-летний период. Каждая серия экспериментов начиналась в 9 часов утра после 3 суток адаптации в экспериментальной камере, и данные, полученные в течение третьих суток адаптации, принимали за контроль.

Были поставлены следующие серии экспериментов:

1. Моделирование 24-часовой гипокинезии крыс разного возраста в пеналах из оргстекла (Федоров И.В, 1987].

2. Животных равного возраста помешали в условия вынужденною 30-минутного плавания при температуре воды 28-30'С ¡Усик С.В., Ленкова Н.В., 1981; Лысенко А.В. и соавт., 1997].

3. Введение молодым или старым крысам эпиталам и на ежедневно в течение 5 дней через каждые 24 часа (последняя инъекция за сутки до дскапиташш)

4. Введение эпигаламина крысам разного возраста ежедневно в течение 5 суток, последняя инъекция перед началом гипокинезии

5. Введение эпиталам и на крысам разного возраста ежедневно в течение S суток, последняя инъекция перед началом плавания

6. В качестве контрольных животных использовали молодых и старых крыс, которым по тон же схеме вводили 0,9% NaCl,

Эниталамин (предоставленный директором Института биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН, Санкт-Петербург, член-корр. РАМН В.Х. Хавннсоном) вводили внугрибрюшинно в 9 часов утра в дозе 0,15 мг/кг массы. До1а препарата и интервалы времени для изучения его действия отработаны в предыдущих исследованиях [Малинин В.В., 2001].

' Поведенческий континуум в естественном цикле «активность-покой» состоял из 8 форм поведения: R1 — поведенческий сон, К2 -горизонтальная л оком о горная активность, КЗ - вертикальная локомоторная активность, R4 — питье воды, R5 — потребление шипи, Кб - ратные виды мелкой двигательной активности (топтание па месте, вздрагивание, принюхивание, поворот головы, движение хвостом и т.д.), R7 - груминг, R8 - релаксированное бодрствование. Длительность Rl, R4 - R8 оценивали в минутах и процентах ог времени наблюдения. Количественный у<1ет R2 и R3 осуществлялся путем подсчета пройденных животным пронумерованных клеток (10 х 10 см) пола (40 х 50 см) или числа стоек в единицу времени, а затем подсчитывали количество времени, затраченного на горизонтальную и вертикальную локомоиию [Verbitzky I:., 1993]

Интенсивность СРО оценивали в коре головною мозга, плазме крови и эритроиитарном лнзатс но следующим параметрам: активность супероксиддисмутазы (СОД) [Winteibom К. et al., 1975], каталазы [Королюк М.А. и соавг., 1988], церулоплазмина (ЦП) (Колб В.Г., Камышников В.С., 1982], количество малонового диальдегада (МДА) [Стальная И.Д., Гарншвили Т.Г„ 1977], суммарная пероксидазная активность (СИЛ) [Покровский А.А., 1969], уровень внеэритроци тарного гемоглобина (ВЭГ) [Меньшиков В,В., 1987], Интенсивность НгО^-люминолзалиснмой хемилюминссцеиции (ХЛ) определяли по светосумме свечения за 100 секунд (Sm) и высоте (Н) быстрой вспышки (Шестаков В.А, и соавг., 1972). Фиксацию мазков крови проводили раствором эогинметиленового синею по Маю - Грюнвальду, окраску - по Романовскому - Гнмзе [Меньшиков В.В., 1987}. Количество форменных элементов в лейкоцитарной формуле выражали в процентах о г общего числа лейкоцитов.

Полученные в экспериментах результаты подвергали статистической обработке [Лакин Г,Ф., 1990]. Анализ данных проводился в среле интегрированных пакетов статистических программ «Slalktica» версия 5.5а. Использовали /-критерий Стьюлента для независимых выборок и корреляционный анализ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Влияние эпиталилнша на поведение и man адаптационной реакции у крыс разного возраста При изучении типа плантационной реакции по соотношению элементов лейкоцитарной формулы установлено (рис,1), что введение эпиталамина .ita.i(H>Mti и старьт крысам с высоким уровнем тревожности повышает резистентность ортанизма, способствуя формированию состояния «прсадэлтацнн» путем развития первой стадии реакции тренировки - ориентировки.

Для стадтш ориентировки характерно повышение количества се г менто ядерных нейтрофнлов, смешение числа лимфоцитов до нижней половины зоны нормы (45-60%) при неизменном количестве эозинофюов, моноцитов и палочкоядерных нейтрофнлов. При такой реакции действующий раздражитель в ос при н и мается как слабый, а повышение резистентности происходит при незначительны* сдвигах метаболизма и развитии в Ц11С превентивного торможения [Гаркави Л.Х. и соавт., 1990], что согласуется с обнаруженным» нами изменениями в структуре поведения животных после введения эпиталачина.

Учитывая тип ответной реакции организма на введение э пи тала ми на (определенный по формуле «белой» крови), изменения продолжительности основных форм поведения молодых и старых крыс, зарегистрированные нами после 5-кратного введет« изучаемого препарата, можно признать адаптивными Наблюдаемое у крыс обеих возрастных групп увеличение iгродолжитсльности поведенческого сна и релаке про ванного бодрствования согласуется с данными о развитии на стадии ориентировки в ЦНС торможения с преобладанием в ЭЭГ медленных дельта-волн [Гаркави Л.Х. и соавт., 19901,

С развитием торможения и усилением влияния эпифиза на деятельность сунрахиазматических ядер гипоталамуса и етриагума может быть связано и наблюдаемое уменьшение реализации всех «активных» форм поведения (R2-R7) после введении □ питал амина как у молодых, так и у старых животных. Особенно важным эффектом введения эпнтадамина нам представляется преимущественное уменьшение продолжительности мелкой двигательной активности и грумипга, реализация которых более выражена именно у «высокотрсвожних» животных (Батуев А.C.t 19S6; Новиков В С, и соавт., 1995).

Однако необходимо отметить и возрастные особенности влияния эпигаламина на структуру поведения крыс с высоким уровнем тревожности.

1. 1£сли у молодых крыс продолжительность сна после введения эпнтадамина увеличивалась и в дневной, ив ночной период, то у старых - только ночью.

2. Если вертикальная локомоторная активность у молодых была снижена на протяжении практически всего эксперимента (включая первые сутки после окончания инъекций), то у старых на третьи сутки после окончания инъектш препарата в ночное время она достоверно увеличивалась.

3. Снижение продолжительности мелкой двигательной активности было более выражено у молодых крыс на протяжении практически всего эксперимента и только к его окончанию становилось равнозначным у молодых и старых крыс.

4. Продолжительность груминга снижалась только у старых крыс, причем лишь в дневной период.

МОЛОДЫЕ

СТАРЫЕ

К О Н Т Р О Л

ь

□ пя ося оэ ям ал

ОПЯ ИСЯ ОЭ ВМ ПЛ

э п и т

А Л А М И

н

ипя вэся оэ мм ал

шпя пся аэ вм рл

Рис,1. Лейкоцитарная формула ьрыс в от общего числа мйкоцитоя (А); ПЯ -шючкоидерные нейтрофиш, СЯ- сегмеитоядерпые нсйтрофилы, Э- эатнофшы, М - моноциты, Л'лимфоциты

5. Увеличение продолжительности релакснрованного бодрствования у старых крыс начиналось позже, чем у молодых, но сохранялось до конца эксперимента, и было несколько более выражено го сравнению с молодыми животными.

Уменьшение продолжительности потребления пищи на фоне введения эпиталамина было практически равнозначным у крыс обеих возрастных групп. Вероятно, такой эффект можег бьпь следствием обнаруженного снижения двигательной активности, а также может быть связан со способностью препарата (как и мела тонина) уменьшать температуру тела [Хавннсон В.Х., Голубев Л.Г., 20021.

Известно, 'гго [сроиротекторные свойства н влияние многих пептидных препаратов на структуру поведения и тип адаптационной реакиии тесно связаны с их воздействием на интенсивность свободнорадикального окисления и активность системы антноксидаютюй зашиты [Коркушко О.В. и соавт., 2002; Лысенко Л.В. и соавт., 2003].

Нами • установлено, что повышение резистентности организма и формирование- адаптивного поведения при введении эпнгаламина ннтактным крысам было, в частности, обусловлено его аитиоксидангными свойствами, что выражалось: ■> „■

у молодых снижением .образования продуктов перекненого окисления липндов (ПОЛ) в коре головного иочга и.плазме крови, на что указывало достоверное и довольно существенное уменьшение уровня МДА, светосуммы и высоты быстрой вспышки ' ХЛ, а также активацией СОД в мозге и эритроцитах;

у старых уменьшением показателя свегосу.чии ХЛ в плазме крови и снижением уровня МДА к коре головною мозга, а также увеличением окендазной активности цсрулоилазмина в плазме крови и активацией СОД в мозге.

Основные формы поведения и интенсивность про — и антиоксидаитных систем у крыс разного возраста при гипокинезии

У крыс разного возраста в условиях гипокинезии наблюдалась ответная реакция организма по типу стресса, однако скорость ее развития и продолжительность процессов восстановления, определенные по лейкощттарной формуле, в значительной степени зависели от возраста экспериментальных животных, а в каждой возрастной группе от продолжительности и вида воздействия.

Молодые крысы с высоким уровнем тревожности воспринимали 01раничеиие подвижности как чрезвычайное воздействие, и их лейкоцитарная формула уже через час соответствовала стадии тревоги острою стресса, через 0 часов — стадии резистентности, а через 24 часа появлялись признаки перехода стресс-реакции в стадию истощения.

При ограшпении подвижности у старых ьрыс но сравнению с молодыми развитие стресс-реакции происходило более медленно: только через 24 часа после начала гипокинезии лейкоцитарная формула свидетельствовала о развитии стадии

m

тревога острого стресса. Возможно, именно поэтому во время гипокинезии наибольшие сдвиги в реализации основных форм поведения отмечались у молодых животных (рис. 2). Запаздывание стресс-реакции у стареющих животных многие авторы связывают со снижением содержания п структурах мозга бишснных аминов (Папанова Е.Д., 1998) и уменьшением плотности адренорсиепгоров (Burnett F.et al., 1990). О большем латентном периоде развития стресс-рсакции у старых крыс свидетельствуют и результаты исследования активности про- н аншокендантных систем при 1Ж1окннезнн,

Если после окончания 24-часовой i ипокмнезин у молодых крыс наблюдается сдвиг равновесия в сторону интенсификации процесса Г10Л, то у старых отмечается преимущественная активация ферментов антиоксидактной защиты (кат ал азы к СОД). Это согласуется с представлениями других авторов о том, что в первую стадию острою стресса наблюдается ингнбирование ПОЛ, а активация происходит позже на фоне истощенно компонентов антиродикальной зашиты (Брин А.Н., ГУлясва Н,В„ 1994]. При гипокинезии нами установлено и повышение количества пробуждений, особенно у старых крыс, что можно объяснить увеличением вероятности спонтанной внутренней дескнхронизации, развивающейся в процессе старения [Ашофф Ю., 1984]. Скорость восстановительных процессов после гипокинезии у старых крыс также была меньше, чем у молодых, о чем en идете льствовало соотношение форменных элементов в лейкоцитарной формуле. Если через сутки после гипокинезии у старых крыс регнетрировалась реакция повышенной активации (по характеристикам близкой к стрессу), а через трое суток - реакция спокойной активации, то у молодых крыс через сутки после гипокинезии лейкоцитарная формула соответствовала реакции спокойной активации, а через трое суток - стадии ориентировки реакции тренировки.

Вероятно, более медленным развитием ответных реакции организма на воздействие гипокинезии объясняются более длительные изменения в структуре поведения старых крыс, сохраняющиеся даже по прошествии трех суток после окончания стрессорного воздействия. Так, на 1-е сутки после пшокинезни у молодых крыс при уменьшении продолжительности сна увеличивается реализация вертикальной и горизонтальной ло ком о tum, нише во го и литьевого поведения, что может быть компенсаторной реакцией па снижение времени мелкой двигательной активности и |румннга (рис. 2). На 3-й сутки после окончания стрессорного воздействия у молодых крыс больншново поведенческих изменении, вызванных гипокинезией, нормализуется. Но суммарно за 24 часа последнего дня эксперимента продолжительность труминга и мелкой двигательной активности остается сниженной, а релаксированного бодрствования повышенной (рис, 3).

Поскольку двшатсльные реакции непосредственно направлены на уменьшение напряжения вегетативных юмеостатнруюших систем (кровообращения, дыхания и др.) и снижение отрицательного влияния иеспе пифических проявлений стресса [ Натусв A.C., 1986], перестройки повеления молодых крыс после гипокинезии можно считать адаптивными.

По эти vt же причинам продолжающаяся редукция верп шальной и горизонтальной локон о им л у старых крыс на протяжении трех суток после гипокинезии можег привести к срывам высшей нервной деятельности, особенно у организмов с высоким уровнен тревожности. ....

СУТКИ

1!:

ihic. 2. Реализация основных форм поведения в цикле бодрствование-сон во время гипокинезии (в И к коптро хмю иу уровню). А - маюдыс крысы, !> - старые крыш. Очередность сто 1640л в каждой из групп (день, ночь, сутки) слева направо: Л/, R2, R3, RJ, ад R6. R7, RS,

Л:

ДЕНЬ

НОЧЬ

СУТКИ

Б:

-60

ДЕНЬ

НОЧЬ

СУТКИ

Fue, 3, Реализация основных форм поведения в цикле Сюдрстеоаание-сон на третьи сутки теле окончания гипокинезии (в к контрольному уровню), А - молодые крысы, Л' - старые крысы. Очередность столбцов в каждой из групп (день, ночь, сутки) слева направо: Ri, R2, RJ, R4. R5, Кб. R7, Ш

Именно снижение двигательной инициативы является характерным последствием акинезии из-за повреждения механизмов интеграции эмощюнально-мотивационных и двигательных функциональных систем [Голубев В.Л., 1999].

В связи с этим увеличение продолжительности пищевого поведения и мелкой двигательной активности^ старых крыс на 1-е (рис. 2) и 3-й сутки (рнс. 3) после окончания обездвиживания (особенно в дневной период в 2.5 - 3 ран) может носить как компенсаторный характер, так и мотивировался определенным уровнем страха и выступать помехой защитной деятельности. Повышение времени труминга у старых крыс после обездвиживания, скорее всего, связано с ею защитной функцией: снижением общего уровня возбуждения. Кроме того, одним из последствий гипокинезии явилась инверсия цикла «актнвность-нокой», зарегистрированная у животных обеих возрастных групп и выражавшаяся не только в перераспределении различных форм двигательной активности между дневным н ночным временем суток, но и в увеличении продолжигельности сна ночью и его уменьшении днем. Такая инверсия может быть результатом описанных нами ранее сдвигов баланса моноаминов в отделах юловною мои а старых и молодых крыс и нарушений пиркадной ршмикк выброса серо тонина, который не только сам участвует в регуляции смены отдельных стадий сна и бодрствования, но и является метаболическим предшественником мелатоннна [Лысенко Л.В. и соавт,, 2001],

Таким образом, несмотря на то, что во время обездвиживания наиболее сильные поведенческие и метаболические нарушения регистрировались у молодых крыс, последствия гипокинезии оказались более тяжелыми для старых животных.

Такое утверждение можно сделать на основании более выраженных и продолжительных поведенческих' и'метаболических изменений у старых крыс. Это позволяет заключить, что молодые животные лучше, по сравнению со старыми животными, адаптировались к гипокинетическому стрессу.

Приспособительные возможности организмов в большой степени обеспсптаются высокой реактивностью ЦНС [Хайларлиу С.Х., 19841 в основном за счет изменения эффективности статической передачи [Воронин Л. Л., 1992], Снижение с возрастом пластических свойств нейрон&льных и глнальныч компонентов в совокупности с изменением активности про- и антиоксида!иных систем может быть причиной более сильных и длтельных нарушений структуры поведения у старых крыс,

Основные формы поведения и интенсивность про — и антиоксидантпых систем у крыс разного возраста при фмической нагрузке

В противоположность гипокинезии, многие авторы рассматривают систематическую и оптимальную по ирололжитедьиости и интенсивности физическую нагрузку как энтистрессорнмй фактор, способствующий повышению адаигашюнных возможностей организма н замедлению возрастных нарушений структуры и функции органов и тканей ЩесЫ м а1., 1973; Коркущко О.В., Яронгенко Ю.Т., 1996],

В нашем эксперименте после 30-минутного плавания у молодых и старых крыс наблюдалось развитие стресс-реакции. Лейкоцитарная формула молодых крыс сразу после плавания соответствовала стадии тревоги острого стресса, а у

старых указывала на нстошение глюкокортикоидноЙ функции коры надпочечннков, 'гго позволяет рассматривать данную нагрузку для старых крыс как истощающую.

Это подтверждалось и при наблюдении за повелением: у старых крыс во время плавания продолжительность активной горизонтальной локомоцин была в 2 раза меньше, чем у молодых; старые животные много раз тонули, у 90% нз них наблюдалось кровотечение из глаз и носа. Более тою, 10% старых животных, принимавших участие в эксперименте, потблн или сразу после окончания плавания или 10 минут спустя.

Таким образом, в противоположность гипокинезии, при плавании стресс-реакция быстрее развивается у старых животных. Вероятно, это связано с тем, что старые крысы воспринимают истощающую физическую нагрузку, которая, безусловно, содержит в себе элемент гипоксии [Бобков Ю Г. и соавт,, 19S7] как системный стимул по классификации Herman J.P., Cull ¡nan W.E, [1997). Напротив, для молодых н гипокинезия, и плавание являются процесс нвными стимулами, не содержащими в себе немедленной угрозы для выживания [Sapolsky I*. et al., 1996; Лльперовнч Д.В. и соаяг,, 1999]. В пользу такою предположения свидетельствуют результаты исследования интенсивное™ процессов ПОЛ в тканях крыс разного возраста после физической нагрузки. Активация свободнораднкального окисления наблюдалась преимущественно в крови животных обеих возрастных труни, а степень интенсификации ПОЛ была значительно выше у старых крыс по сравнению с молодыми и сопровождалась более существенной (судя по уровню ВЭГ и СИЛ) лаСилизацней эритроцнтарных и лейкоцитарных мембран.

Незначительное накопление МДЛ в коре головного мозга молодых крыс при плавании сопровождалось активацией СОД и катал азы Умеренная активация ПОЛ в мозге может быть направлена на увеличение адаптивной пластичности нервной ткани [Maison M,, 1993], так как способствует появлению в мнкроокруженни интетральных мембранных белков лизоформ лииилов, обладающих летергентныч действием, что вызывает увеличение подвижности полипептидной цепи и повышение каталитической активности мембранное в я заипых ферментов [Архипенко Ю.В. н соавт., 1982].

Известно, 'гго при плавании интенсификация ПОЛ отмечается преимущественно в ыитохонарнальных мембранах [Лысенко A.B. и соапт., 19991. Поэтому на основании участия мнтермеднатов ПОЛ в сопряжении окисления н фосфор нл и ровання [Мажуль Л.М. н созвт., 1990] можно предположить, что наблюдаемые изменения направлены на улучшение снабжения нервной ткани кислородом в условиях преимущественной его поставки в работающие мышцы.

Умеренная активация ПОЛ в крови молодих нрис при физической нагрузке сопровождалась увеличением содержания церулонлазмина, повышением активности СОД в эритрощггах и каталазы в плазме крови и эритроцитах. В литературе описано [Волчегорский H.A. и соавт,, 1996] положительное влияние циркулирующих в крови липоиероксидов на гемодинамику спортсменов, а также наличие отрицательно» корреляции между уровнем всех циркулирующих продуктов ПОЛ и минимальным артериальным давлением и положительной связи с минутным объемом кровообращения и максимальным потреблением кислорода (МПК).

и

А:

ДЕНЬ НОЧЬ СУТКИ

Б:

Рис.4. Реализация основных форн почедснин н цикле бодрствовапис-сои на третьи сутки после окончания плавания (в % к контрольному уровню). А - молодые крысы, П- старые крысы. Очередность столбцов « каждой из групп (день, ночь, сутки) слева направо; III, 1(2, ЯЗ. П4, Н5, 1(6, Н7, ПН.

IS

Такие взаимосвязи свидетельствуют о вазодилагатирним эффекге лнлоперокендов, который наблюдается после кратковременного вазоконстрикторного действия продуктов ПОЛ на сосудистую стенку [Hodgson С. et al., 1977). Увеличение МПК считают показателем усиления аэробных возможностей организма и роста работоспособности, поэтому усиление ПОЛ в крови молодых крыс при плавании следует рассматривать как элемент срочной адаптации, а активацию аншокендантной системы как предупреждение превращения адаптивною эффекта стресса в повреждающий.

Интенсификация ПОЛ в тканях старых крыс при физической нагрузке сопровождалась активацией ферментов антнокендантион защиты, степень которой была недостаточной, что проявлялось в установленных нами более сильных и длительных нарушениях структуры повеления у старых крыс после физической нагрузки (рис.4).

Влияние эпиталамина на поведение крыс разного возраста и активность и активность их про — и антиоксидантных систем при гипокинезии и

физической нагрузке

Введение эпиталамина перед началом гипокинезии и плавания препятствовало развитию стресс-реашни и способствовало ее замене на менее расточительные в энергетическом и структурном плане (без повреждения) варианты резистентной стратегии адаптации: -у молодых крыс в условиях 24-часовой гипокинезии на фоне введения эпиталам и на развивалась наименее интенсивная разновидность резистентной стратегии адаптации - реакция тренировки и -лейкоцитарная формула соо1вс1с!вовала ее первой стадии - ориентировки, что свидетельствовало о переходе данного чрезвычайного раздражителя в разряд слабых. Поведенческим проявлением этого типа адаптационной реакции было преобладание сна н релакенрованного бодрствования в цикле бодрствование-сои при гипокинезии на фоне предварительного введения эпиталамина: -у старых крыс при гипокинезии на фоне введения эпитапамина лейкоцитарная формула соответствовала реакции первичной активации, то есть организм старых крыс после инъекций этггаламина отвечал на воздействие гипокинезии как на раздражитель средней силы. Умеренное физиологическое возбуждение в ЦНС, характерное для реакции активации, проявлялось и в изменении структуры поведения старых животных: во время ограничения подвижное!и в клетках-пеналах на фоне введения эпиталам ина значительно усиливалась мелкая двигательная активность; - при плавании на фоне введения эпиталам ина лейкоцитарная формула молодых крыс соответствовала стадии первичной активации, а у старых - реакции повышенной активации, которая по характеристикам близка к реакции стресса.

Изменение типа адаптационной реакции па фоне введения э питал амина нашло свое отражение и в более быстром восстановлении структуры поведения после стрессорного воздействия (рис, 5):

1, - к концу третьих суток после окончания гипокинезии >• молодых крыс.остается повышенной реализация поведенческого сна при нормализации доли релакенрованного бодрствования и остается сниженной продолжительность

мелкой двигательной активности. Нормализуется представленность труминга и потребления пиши, вероятно, за счет пониженной реализации вертикальной и горизонтальной ло ко могши;

2. - на третьи сутки после окончания тинокинезии все показатели поведенческой активности стар их крыс возвращались к уровню контроля, за исключением сниженной реализации . вертикальной локомоции и повышенной продолжительности мелкой двигательной активности;

3. - введение эпиталамнна способствовало восстановлению структуры поведения молодых крыс на третьи сутки после окончания физической нафузки за исключением сохранения повышенного уровня реализации пищевого поведения ночью и суммарно за 24 часа, тогда как днем продолжительность потребления пиши не отличалась от контроля;

4. - на третьи сутки после плавания на фоне инъекций эпиталам и на наблюдалось практически полное восстановление характера поведения старых крыс за исключением остающейся повышенной реализации релакс про ванною бодрствования.

Влияние эпиталамнна на поведение крыс разного возраста в условиях стрессорного воздействия было тесно связано с его влиянием на интенсивность ПОЛ и активность элементов системы антиокендантной защиты (рис, 6). Введение эпиталамнна перед гипокинезией способствовало нормализации интенсивности ХЛ в плазме крови молодых и коре головного мозга старых крыс. Содержание МДЛ в коре головною мозга крыс обеих возрастных трупп при гипокинезии на фоне шгьектшй з питала мина не только не увеличивалось (как при стрессе), но даже снижалось по сравнению с уровнем контроля. Введение эпиталамнна, не влияя на уровень ВЭГ и СИЛ в плазме крови старых крыс, препятствовало нарушению структуры и проницаемости мембран эритроцитов и лейкоцитов молодых крыс, судя по нормализации содержания ВЭГ и уменьшению СПА в их плазме крови но сравнению с показателями при гипокинезии без введения препарата,

Амтнстрес сорный (определенный по лейкоцитарной формуле), мембраностабилширующий (но уровню ВЭГ и СНА) и адамтогенный (по влиянию на структуру повеления) эффект э питал амина при шпокинеэш! был обусловлен следующими сдвигами в интенсивности антиокендантных процессов ло сравнению с показателями в условиях ограничения подвижности без введения препарата:

1. активацией перулоплазмина в плазме крови крыс обеих возрастных трупп;

2. повышением активности СОД в эритроцитах молодых крыс,

3. поддержанием активности кат ал азы и СОЛ в мозге крыс обеих возрастных трупп на высоком уровне (ниже, чем при стрессе, но выше по сравнению с уровнем контроля).

Введение эпиталамнна перед началом плавания способствовало возвращению до уровня контрольных величин показателей ХЛ в коре юловного мозга крыс обеих возрастных трупп, В плазме крови нормализация итенсивности ХЛ наблюдалась только у молодых крыс, а у старых достоверно снижалась по сравнению с уровнем при плавании, но оставалась выше ко! л рольных величин (рис.6).

Л:

МОЛОДЫЕ

СТАРЫ К

[□1 Ш аЗР4 В5 Р6 И7 Р8

□ 1 02 ОЭ 04 05 06 07 08

ДЕНЬ НОЧЬ СУТКИ

Б:

1ЙХ

1

день ночь сутки

то «о 10 4« 30 20 10 о -10 -10 -Ї0

ж,

,|- -

.-

"■и1 -1

день ночь

сутки

Рис, 5. Влияние эпитюсгцина на реаіизафію основных rfiop.il гкмеОснШ) в циніє Содрствошние-сон на третьи сутки после окончания гипокинезии (А) и таеания ДО, Очередность столбцов я гнітах (Лень, ночь, сутки) слева направо: I- НІ, 2 - ІЇ2, 3-Ю, 5-Ю, б-«б. 7-Ю, 8-М,

Рис.6. Влияние эттатиина на интгнтчтхть ЛОЛ (А, В) и мтмность антиоксидантной юи/нты (И, I") при гипокинезии (А, 1>) и пшьиниц (В, Г). Очередность стачСцоР^слека попрало) « А, И: Зт ХЛ в п.п»ис, Я ХЛ в >ч<тзче, 5т Лл в мозге, ¡1ХЛ в мозге, МДА, ВЭ!\ СИА; в !>./': ЦП, СОД (чо!г). СОД (зритрог/иты), ыипашм (тата), штаюза (мозг), катагаиг (зрнпцшчиты)

Кроме того, введение эпиталамина препятствовало накоплению МДЛ к ткани коры головного мозга старых и молодых животных, вызванного сгрессорной физической нагрузкой. Содержание ВЭГ при физической на(рузке на фоне инъекций этггаламина полностью возвращалось к уровню контрольных значений у молодых крыс и несколько уменьшалось у старых по сравнению с уровнем при плавании, Нарастание С ПА при плавании на фоне введения эпиталамина было также менее интенсивным ло сравнению со значениями, определенными у животных обеих возрастных групп при стрессорной физической нагрузке без предварительного введения препарата, однако у молодых и старых крыс уровень СПЛ еще превышал контрольные значения.

Торможение вызванное сгрессорной физической нагрузкой усиления процессов ПОЛ в тканях крыс разного возраста при плавании на фоне предварительных инъекций эпиталам ина было обусловлено:

1. у молодых активацией катал азы в гемолизате эритрошгтоп по сравнению с уровнем при плавании без предварительного введения препарата и сохранением повышенного содержания перулоплазмнна в плазме крови;

2. у старых усилением активности катал азы в коре больших полушарий головного мозга и сохранением повышенной активности фермента в гемолюате эритроцитов и увеличенного содержания иерулонлазчнна в плазме крови

Таким образом, на основании проведенного исследования можно заключить, что антнстрсссоркый эффект эпиталам ина более выражен при гипокинезии, особенно у старых животных. На это указывает не только тип адаптационной реакции (определенный по соотношению элементов в лейкоцнгарной формуле), мембраностабилизируюший эффект и уровень МДА, но н сохранившиеся на третьи сутки после окончания стрессорного воздействия адаптивные перестройки в характере повеления (пониженная реализация мелкой двигательной активности). Эффективность эпиталам ина в условиях физической нагрузки была ниже, ип стресс-протекторное действие лучше проявлялось у молодых животных, но сравнению со старыми животными.

ВЫВОДЫ

1. Введение эпнтал амина повышает резистентность организма, способствуя развитию состояния «преадаптаини» у интактных крыс разного возраста путем развития первой стадии реакции тренировки - ориентировки. Это сопровождается уменьшением реализации вертикальной и горизонтальной локомоторной активности и потребления пншн. На снижение уровня тревожности указывает увеличение продолжительности поведенческою сна и релаксирояанного бодрствования, сокращение времени, затраченного на мелкую двигательную активность и груминг.

2. Изменения в характере поведения н интенсивности НОЛ в о!вет на воздействие гипокинезии быстрее развиваются у молоды к крыс но сравнению со старыми. При плавании стресс-реакция быстрее развивается у старых животных. Восстановительные процессы после ограничения подвижности или интенсивной физической нагрузки протекали у старых крыс с меньшей скоростью, чем у молодых.

3. В условиях гипокинезии и физической нагрузки предварительное введение эпиталам ила препятствовало развитию стресс-реакции, способствуя ее замене на более эффективные и экономичные варианты резистентной стратегии адаптации. Об этом свидетельствует формула «белой» крови, стабилизация мембран эритроцитов и лейкоцитов (судя по величине НЭГ и СПА), снижение уровня продуктов ПОЛ, активация антиоксидантноЙ зашиты и пересіройки в реализации основных форм поведеній, специфичность и интенсивность которых зависела от возраста животного

4. Аитистрессорное влияние эпиталамина на основные формы поведения, систему ПОЯ н адаптивные возможности организма у молодых животных было более выражено в условиях истощающей физической нагрузки, тогда как у старых -при действии гипокинезии Влияние эпиталам и на на повеление животных осуществлялось через модуляцию интенсивное і и НОЛ и активности ферментов антиоксиданти ой защиты,

5. Полученные результаты позволяют рассматривать э питала мин в качестве перспективного препарата для управления поведенческими реакциями в условиях экстремальных воздействий на организм.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ 110 ТЕМЕ ДИСОСРТЛЦШ!

1. Взаимосвязь антиоксидантного и ai mi мутагенної о эффектов эп и галами на и коротких пептидов / Килинкарова H.H. Руденко Т.Н., Менд*ерицкая Л.Г.// Материалы 2-й конференции молодых ученых «Обмен веществ при адаптации и повреждении» - Ростов-на-Дону; РПМУ. 2003,- С, 54-5S.

2. Действие пирацетама на интенсивность свободнорадиьальных процессов как механизм реализации антнмутагенного н ангистрссспрнжо эффекта' Лысенко Л. В , Менджернцкий Л.М., Фатеева Л В, Руденко Т.Н, Менджерицкад Л.Г. // Нейрохимия -2003.-Т. 20, №2.- С. 127-132.

3. Применение пептидоа для коррекции структурно-функциональных нарушений при гипокинезии' Лысенко A.B., Килинклрова H.H., Руденко Т.Н, Фатеева ЛВ. МеігджерицкиЙ A.M. Ц Неііросимия- 2003.- Т. 20, №3,- С. 21ft - 227.

4. Цігтомедини и их роль в регуляции физиологических функпнП в шггогенсме/ Руденко Т.Н., Лысенко А.В, ЕлфимоваНК, //Наука и образование - 2003.-Л*;2- С, 247-252,

5. Эффективность иоотропов при физической нагрузке/ Лысенко Л,В, Ьондин I) И, Руденко Т.Н., Островская Р,У, // В сб; Актуальные проблемы валеолопш, воспитания учащихся в условиях новой концепшш физкультурного образования -Нальчик, изд-во КБГУ, 2002.- С. 100-101.

Руденко Т.Н, Возрастные аспекты влияния эпиталамина на поведение крыс при гипокинезии и физической нагрузке // Автореф. дне. канд. биол,

наук: 14.00.53. - СПб., 2004. -21с._

Формат60x84 1/8. Объем 1,0усл. п.л. Тираж 100 экз. Заказ 03-08. Бесплатно.

Подписано к печати 20,12.2003, Отпечатано с готового оригинал-макета Издательство «Система)».

f. 1552