Введение к работе
Актуальность темы. Коацапцил об антвдоцацептивяых системах мозга являетоя одной из ваянейшях теоретических обобщений данных, полученных в процеосе изучения центральных механизмов регуляции боли. Открытие эндогенных механизмов регуляцаи болевой аффзрентаг.ш явилось неоявдаяшм, но вполне логическим результатом нейрофизиологических, нейрофармакологических и нейрохимических исследований функций центрального серого вещества (Ц2В) и некоторых других структур отвода головного мозга. В результате этих исследований были выявлены новые механизма стакулядаоияой, нар-тотаческой, рефлекторной д других форм анальгезии (стрессовой, гигоюткчаской, чраэкожно-стиыулядаоняой), которые коренным образом изменили традиционные представления о природе этих явлений (Баклавадаян и др., 1976,1986,1990; Голанов, Калюжный, 1978; Лямадский,'1976,1986; Melzack, WaXX, 1965; HeXXon et aX., 1984).
Однако, в настоянеє время неизвестно, как в естественных условиях эта системы обеспечиваэт регулядао нопдцепциа, какова доля каждой из этих структур в модуляция болевой аффарентацан я какие существуют функциональные связи ыздду различным! антяноцицептивнымя систе-мака. на разных уровнях ЦНС.
Представленная работа была посвящена изучении функциональной организации одной из основных аятаноцацептивных стругтур, каким являет~ оя гипоталамус.
Актуальным является вопрос об особенностях разных областей гипо-талачуса в реализации антяноцицептивных эффектов, особенностей ях нейронной организации, природы и путей гипоталамаческого контроля но-цацентиваой афферєнтащи.
Дель и задачи исследования. Целью настояцей работы било исследование нейрональных механизмов гипоталашческого контроля болевой чузотвительяости. В конкретаыа задача проводимых нами экспериментов входило:
-
Изучать ишягзе разных областей гипоталамуса на аайроннуо ак-тавность ядра тройничного нерва,(ЯШ), установить пута я природу воздействия гипоталамуса на болевую'аффереятапив.
-
Установить сравялтвдьяуо эффективность автяяодяцзптив..ого действия разанх областей гипоталамуса а выявать ах удельное значение я формаровашш анальгезия.
3. Исследовать взаимосвязь нейронных пояудяцай ЦЗВ а гапоталаку-са, участвующих в модуляции, болевой аффэреатацаи. ,. 4. Провести нейрофазяологачаскай а нейрофаркакологачзский аяааяэ аятявноотд нейронных популяцай разных областей гяпоталамуоа нрд веря-
ферическом, соматическом (болевом и неболевом) раздражениях и с^чму-ладиях центральних структур.
-
Идентифицировать нейроны разных областей гилоталамуіа, вовле-ченнце в *олеэую а$ферент; дай.
-
Изучить особенности влияния агонистов и антагонистов опиагных рецепторов на активность нейронов гипоталамуса.
Научная новизна рг.боти. в работе рпервые выявлена значимость разных областей гипоталамуса в модуляции болевой афЬэрентации как на сегментарном, так и надсегментарном уровнях. В результате анализа проведанных исследований дана функциональная характеристика нейронных популяций гипоталамус.
Установлено тормозящее влияние задней и медиальной областей гипоталамуса на проведение болевой импульс алии, в тс время как показано облегчающее действие передней и латеральной областей гипоталамуса на проведение болевой адврецтавди. На основании этих данных высказывав--ся прод:юло;;:ен„е о сущест-оэанди в гипоталамусе, наряду с ангиноцаїгп-тивяой системой, механизма облегчения проведения болавой афферонтахии.
Показано торможен?* активности поцицвптизкых и конвергентных нейронов в отзет на болевое раздражение и усилен. J активности прод:еяу-точных (спонтанноактяьнкх) нейронов при действии морена и фонтаняла Доказана ояиатная природа торможения б левой афферентация.
Впервые нами идентифицированы в гипоталамусе следующие типы нейронов:
-
Ноцицептивные нейроны, активирующиеся только на болевые раздражения, отвечающие при этом фазными ответами яла тоническим усилением фоновой активности.
-
Два вида конвергентных нейронов, т.е. реагирущих как.на болевые, так и на неболавьэ раздражения: а) конвергентные нейроны, реагирующие на болевые и неболевыа периферические ра;драхания фазными ответам:! или тоническим усилением схояозой активности; б)конвергентаыв нейроны, реагирующие : тк нейроны типа "а" на периферические стимулы, а такие на электрическое раздражение ЦЗВ и "шют&іамуса.
-
Нейроны, фоновая активность которых тонически тормозится в ответ 'на болевой стимул.
f , Интернейроны, не реагирующие на ноцицептивные раздражения, но активирующиеся при воздействии опиатных агонистов или при раздражении мозговых структур.
5. Нейроны, реагирующие только на неболевыв раздражения.
Впрвцб было установлено топографическое распределение вышеописанных нейронов в разных областях гипоталамуса.
Основные положения. Выносимые на задитуг
-
Установлено лгадудврувщеэ влияние разных областей гипоталамуса в проведении болзвой ефферентацаи, а таюе определены нисходящие пути, посредством которых они реализуются.
-
Гипоталамус нудо причислить к анальгетяческим системам мозга, так как установлено, что некоторые его области несут антпноцяцеп-тизнуэ функцию.
-
Определено, что гипоталачзческая модуляция болевой аффорента-цаи осуществляется как опаатнкл, так в неоплатным механизмами.
-
Установлено значение различных типов нейронов гипоталамуса в регуляции проведения болевой дмлульсациа.
Теоретическая и практическая ценность работы. В работе развивается оригинальное представление о характере нейронной организации анти-ноцицептявной системы гипотапамуса, имоюцее ключевое значение для объяснения нейрофизиологических механизмов боля а анальгезии. В связи с этим представляет значительный интерес исследование места и роли гипоталамуса в антикоцацевтивной системе ствола мозга. Полученные элоктрофазаологячзские и иейрофармакологические результат углубляют наша знания о функциональной организаций разных областей гипоталамуса о налачзя в нем специфических ноцицептввиах а конвергентних неі-ронов, которые играют вааную роль в проведении л кодудява болевой айерента-цаа.
Следует особо отметить исследования по изучению взаимовлияния гипоталамуса с некоторыми структурами ствола головного мозга, через которое обуславливаются действия механизмов гипоталамической анальгезии.
Развиваемые в работе теоретические представления о функциональной организации штиноцицептиваых систем гипоталамуса и ее роль в модуляции болевой аффереатацаи могут иметь практачеокоа значение при выбора рациональных методов леченая болевых синдромов различного ге-неза.
Апробация работы. Материалы диссертации доложена на: Всесоюзной конференции, посвященной 100-летио со дня роаденияИ.СБеритаавиди (Тбилиси, IS85), Всесоюзной'конференции, посвященной 50-<азти^і Института физиология им.И.СБераташвила АН ГСС? (Тбилиси, IS86), Всесоюзном съезда Физиологического общества им.И.Л.Павлова (Кишинев, 1937)..
Публикации. Основные положения дисоертацяа изложены в 7 печатных работах.
Структура я объем диссертации. Даооертацая состоит из введеаия#
оптоаная катодов исследования, результатов исследования и ях обе- вде-ния, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на стр.Аняияодиеного текста, включает . рис. Список литературы содержат источников, из них отечественных и иностранных ,
Была проведены острые (на коаках) и хронические (на белых крысах) эксперименты.
Острые опыты проводились под легким яеыбуталовыгл (10-15 кг/кг внутриперитонеально) аля ;:-оралозным (45 мг/кг внутривенно наркозом и на обаздвягеяных тубокурарином кепках. Трахеотомия, пневмоторакс и все оперативные вмешательства (отсасызаыае разных "Участков мозга, стереотаксяческое погружение глубинных электродов и др.) осуществлялись под эфирным наркозом. Края опзрадяонных ран и точка фиксации пропатнзаліісь ь,5%-нал рагтюром новокаина.
Для болевого раздражениг применялась стимуляция зубной пульпы, в основном, верхних клыгзз с обеих сторон. В зубах с помочью стоматологической бормашины просверливалась маленькие отверстия с противоположных сторон. Розовые точки на два полости рассматривались как показатели того, что толщина прослойка дентина .а дно полости составляла около 0,2-0,1 им. Проволока кз констаятановой стали, изолированные на всем протяжении, за исключением коачакоз.длддой 0,2-0,5 мм вводились в эти полости и закреплялись серебряной амальгамой. Изоляция и флксапдя раздраааадах электродов осуществлялась с помощью садатвердепзей пластмассы Норакркд-65. Стимуляция пульпы зуба проводилась прямоугольными импульсами тока с помощью сїицглятора ЭСУ-2. Препарирование подглаз--ничного нерва проводилось под навяны краем орбиты. Сташуляпдя подглазничного нерва осуществлялась биполярными накладными электродами с кек-полюсным расстоянием. 2-3 мы.
Перед иммобиж ;апдёй животного тубокурарином ила запоздалом эффективность раздравзння афрагонтов зубами пульпы одиночными удараш или короткой серией импульсов тестировалась вызовом рефлекса открывания челюсти. 'После иммобилизации жавотнка переводились на искусствен-нов Д1 ашив. Постоянно регистрировалось системнее кровяное давление, ко-.орое поддерживалось в пределах І30-П0 км рт.с?., ректальная температура поддерживалась на уровне 36-37.
Доступ к продолговатому мозгу ДОЯ регистрации активности нейронов ині. аполярной и оральной частей ЯТН осуществлялся путем вскрытия
затылочной области черепа -. частичного отсасывания мозжечка, а при регистрации нейронов гипоталамуса я ЦЗВ проазводалось отсаснвание заднего полвса полушария. Отведение активности нейронов проазводалось внэ-клеточяо с помощьв стеклянных кикроэлектродов диаметром кончика 1-а мкм, заполненных 2 М раствором цитрата калия.
Для раздражения глубинных структур применялась биполярные элект-родн из константановой проволока диаметром їіОО—ііЬО мкм. Раздраконив гипоталамуса производилось кратковременной серией стимулов (2-6 В, 5 стимулов частотой 5О-10О/с). Внутривенно вводились опаатные агонис-ты иорфш и федтанил (0,1-1,1 мг/кг) я антагонист налоясон (0,2-1,2 мг/кг).
Электролитическое повреждение ДЯШ или ЦСВ осуществлялось с помощью пропускания через глубинные электроды постоянного тока 3-5 ик в течение 2-3 мин. (анод соединялся с активным электродом).
Для изоляция медиальных структур ствола ыэзга также производилась перерезка кедду дорсальным ядром шва (ДЯН!) и каудальной частью JCB в вентральном направлении (шпатель из нержавеющей стали плряпой 4-5 юл и толщиной 0,3-0,5 мм был направлен стереотаксачески).
Выклэчэаие коронарной извилины коры больоих полукарий производилось охлаждением (хлорэтил).
Рогастрацяя нейронной активности разных стволовых структур в хроническом эксперименте производилась на белых половозрелых крысах кассой 200-259 г. Операция проводилась под гексаналовым наркозом. Отводили активность яеГронов разных ядер гипоталамуса и ШВ. После трепала-кии над соответствувдей областью мозга б отверстие норакрилом йгяксирс— вадся "колодец" из органического стекла для послвдупцвго крепления механического иакромандпулятора. Для ограничения пульсации на дне колодца предварительно натягивалась пленка парафина.
Макроэдектроды изготовлялись из вольфрамовой проволока диамет-ром 200-250 мкм. Поело накаливания путем провэдеаня через них эдектра-чеокого тока, они щ-^дварятельно вытягивались с ломодью прибора МЭ-4. После этого кончики электродов опускались в 6^-яый раствор WaOH и токоа (0,1-0,2 мА) производилась ах заточка. Электроды, за исключением кончика, изолировались специальны?.! лаком. Сопротивление электродов равнялось примерно 2-5 кОы. Мгкроэлектроды кропились в макроманипуля-тор и погрузилась в мозг непосредственно перед началом эксперимента. При одном полном оборота диска манипулятора какроэлвзтрод перемещался вглубь на 500 мки. Оддн саг середеигат электрод на 50 мкм.
Внеклеточные потенциалы действия нейронов через 'кианатврный ка-
тодный повторитель подавались на усилители двухлучевого освдллотафа. Нейронная активность регистрировалась с экрана осциллографа на фотопленке, а а также на магнитной пленке и одновременно с электроэнцефалограммой на бумаге с помоізв четкрехканачьного амплитудного даскрима-натора. Запаса на магнитной пленке обрабатывались на анализаторе импульсов АЕ0ІЇС-І05.
Постстимульаыо гистограммы импульсной актизности нейронов строились го результатам 10 реализаций при ширине бина 10 мс. Статистическая обработка нейронных реакций осуществлялась на ЭВМ с использованием пакета стандартных программ для статистической обработки биологической инфзрмацаа.
По окончании опытов, под глубоким некбуталовыл наркозом производили маркировку точек расположения глубинных электродов путем пропускания постоянного тока 3 мк в течение 40 с. Животные умерщвлялись внутривенным введением летальной дозы нембутала, после чего люзг пер-фузаровался 10>-ным раствором форіалина, резали на замораживающем мікротоме.