Актуальность проблемы. Морфофункциональные закономерности стрессорного повреждения организма и его структур представляют значительный интерес для анатомов, гистологов, физиологов и клиницистов. На сегодняшний день можно утверждать, что, не смотря на несомненные достижения в изучении данной проблемы, она все-таки очень далека от своего окончательного разрешения, особенно в плане изучения адаптации к стрессу нервной системы и её структурных компонентов.
В индустриально развитых странах человек постоянно подвергается воздействию различных стрессорных факторов разнообразной природы. В сочетании с другими этиопатогенетическими факторами это приводит к усугублению течения патологии центральной нервной системы. В частности, по данным статистики, в течение последних десятилетий, среди ведущих медицинских и социальных проблем на первые позиции выходят цереброваскулярные заболевания.
В рамках анализа указанной проблемы, следует отметить, что патогенез цереброваскулярных заболеваний и стрессорных расстройств, несмотря на ряд особенностей, имеет многие общие звенья. В частности, сложный многокомпонентный характер повреждения, напряжение симпатоадреналовых механизмов ауторегуляции, чрезмерная активация процесса перекисного окисления липидов, что приводит к церебральной гипоксии, апоптозу и некрозу нейроцитов.
Цель работы: Изучить изменение клеточных мембран головного мозга при действии экстремальных факторов
Материалы и методы исследования
Эксперименты проведены на 180 взрослых беспородных белых крысах обоего пола массой 200–300г. Животные до и после эксперимента содержались в условиях вивария. Первоначально провели определение индивидуально-типологических особенностей (ИТО) поведения в тестах «открытое поле» (ОП) и «эмоциональный резонанс» (ЭР). После чего крыс разделили на 3 группы, условно обозначенных как «сильный», «промежуточный» и «слабый» типы ВНД.
О состоянии прооксидантной системы клеточных мембран судили по содержанию промежуточных (диеновые коньюгаты, ДК) и конечных (малоновый диальдегид, МДА, или ТБК-активные) продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в супернатантах гомогенатов головного мозга. Полученные величины выражали в нмоль/мг белка.
О состоянии защитной системы клеточных мембран судили по активности каталазы (АК) (первичное звено) и общей протеолитической активности (ОПА – вторичное звено) супернатантов гомогенатов головного мозга. АК выражали в гН2О2/мг белка. Уровень ОПА гомогенатов головного мозга определяли по методике. Калибровочную кривую строили с использованием аминокислоты фенилаланин (ФЕН) и полученные данные выражали в мкгФен/мл/час. Полученные данные обрабатывали статистически с использованием компьютерной программы Microsoft Excel и изменения считали достоверными при p£ 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
О состоянии клеточных мембран мы судили по соотношению прооксидантной и защитной систем клеточных мембран левого и правого полушарий головного мозга крыс. При этом в контрольных экспериментах у крыс с разными типами ВНД нами были получены следующие результаты, обобщенные в рис. 1.
Рис. 1. Контрольные показатели, отражающие состояние прооксидантной и защитной систем мембран головного мозга у крыс: МДА – малоновый диальдегид; ДК – диеновые коньюгаты; АК – активность каталазы; ОПА – общая протеолитическая активность; ЛП – левое полушарие; ПП – правое полушарие
Как видно из представленной диаграммы 1, у крыс «сильного» типа отмечались минимальные концентрации малонового диальдегида и диеновых коньюгатов, но максимальные активности каталазы и протеаз в микросомах, как левого, так и правого полушарий головного мозга. При этом установлена латерализация в содержании, как МДА, так и ДК у крыс всех типов ВНД: большие концентрации продуктов липопероксидации выявлены в левом полушарии, активность каталазы выше в правом полушарии, а протеаз, наоборот, в левом.
При 2-недельной затравке крыс пестицидом у них отмечалось выраженное увеличение интенсивности липопероксидации в тканях головного мозга. Так, содержание промежуточных продуктов – диеновых коньюгатов в супернатанте гомогената левой половины головного мозга у крыс «сильного», «промежуточного» и «слабого» типов ВНД повышалось, по сравнению с контролем, на 17,6 %, 14,5 % и 18,8 % (во всех случаях р<0,05), что показано на рис. 2. Концентрация диеновых коньюгатов в супернатантах гомогенатов правого полушария головного мозга под влиянием длительного поступления в организм крыс пестицида повышалась на 20,6 %, 22,2 % и 25,0 % (во всех случаях р<0,01), что видно из рис. 2.
Концентрация конечного продукта липопероксидации – малонового диальдегида в супернатанте гомогената левой половины головного мозга у крыс «сильного», «промежуточного» и «слабого» типов ВНД при действии «Урагана-форте» повышалось, по сравнению с контролем, на 20,5 %, 24,3 % и 22,6 % (во всех случаях р<0,05), что показано на рис. 3. Концентрация ТБК-активных продуктов в супернатантах гомогенатов правого полушария головного мозга под влиянием длительного поступления в организм крыс пестицида повышалась на 21,8 %, 19,5 % и 17,7 % (во всех случаях р<0,01), что видно из рис. 3.
Рис. 2. Изменение содержания ДК в супернатантах гомогенатов головного мозга (нмоль/мг белка) у крыс «сильного» (1), «промежуточного» (2) и «слабого» (3) типов ВНД после интоксикации пестицидом УФ: ЛП – левое полушарие; ПП – правое полушарие
Рис. 3. Изменение содержания МДА (ТБК-активных продуктов) в супернатантах гомогенатов головного мозга (нмоль/мг белка) у крыс «сильного» (1), «промежуточного» (2) и «слабого» (3) типов ВНД после интоксикации пестицидом УФ: ЛП – левое полушарие; ПП – правое полушарие
Рис. 4. Динамика активности каталазы в супернатантах гомогенатов головного мозга (нмоль/мг белка) у крыс «сильного» (1), «промежуточного» (2) и «слабого» (3) типов ВНД после интоксикации пестицидом УФ: ЛП – левое полушарие; ПП – правое полушарие
В качестве основных показателей, отражающих состояние защитной системы клеточных мембран головного мозга, мы определяли активность одного из основных антиоксидантов ферментной природы – каталазы (защита первого уровня), основная функция которой – расщепление перекиси водорода, и общую протеолитическую активность (защита второго уровня), чья деятельность направлена на деградацию белков, конформационно измененных под влиянием оксидативного стресса различного генеза.
При 2-недельном пероральном поступлении в организм крыс пестицида у них было установлено подавление активности антиоксидантного фермента каталазы в тканях обоих полушарий головного мозга. Так, активность этого фермента в супернатанте гомогената левого полушария головного мозга у крыс «сильного», «промежуточного» и «слабого» типов ВНД снижалась, по сравнению с контролем, на 16,7 %, 17,4 % и 17,6 % (во всех случаях р<0,05), что можно видеть на рис. 4. Активность каталазы в супернатантах гомогенатов правого полушария головного мозга под влиянием длительного поступления в организм крыс «Урагана-форте» уменьшалась на 14,3 %, 16,7 % и 15,0 % (во всех случаях р<0,05), что показано на рис. 4.
Рис. 5. Динамика уровня общей протеолитической активности супернатантов гомогенатов головного мозга (мкгФен/мг белкач) у крыс «сильного» (1), «промежуточного» (2) и «слабого» (3) типов ВНД после интоксикации пестицидом УФ: ЛП – левое полушарие; ПП – правое полушарие
В проведенных экспериментах активность протеолитических ферментов в супернатанте гомогената левого полушария головного мозга у крыс «сильного», «промежуточного» и «слабого» типов ВНД под влиянием пестицида снижалась на 20,0 %, 22,1 % и 21,2 % (во всех случаях р<0,01), по сравнению с контролем, что показано на рис. 5. Уровень общей протеолитической активности супернатантов гомогенатов правого полушария головного мозга под влиянием длительного поступления в организм крыс пестицида уменьшался немного в меньшей степени – соответственно на 17,4 %, 15,9 % и 18,1 % (во всех случаях р<0,05), что видно из рис. 5.
Выводы. Проведенные исследования показывают, что 2-хнедельная затравка крыс гербицидом Ураган-форте» приводит к активизации прооксидантной системы мембран головного мозга. При этом накопление промежуточных продуктов липопероксидации – ДК было относительно большим в правом полушарии, а конечных продуктов – МДА, наоборот, в левом полушарии головного мозга.
Установлено, что 2-недельная затравка крыс гербицидом «Ураган-форте» приводит к подавлению активности, как первичной (каталаза), так и вторичной (общая протеолитическая активность) защитной систем мембран головного мозга. При этом нами не было выявлено значимых различий в уровне снижения активности каталазы тканей между левым и правым полушариями головного мозга, в то время как уровень общей протеолитической активности под влиянием гербицида снижалась более выражено в левом полушарии головного мозга.