Введение к работе
Актуальность проблемы. Процессы, происходящие при подавлении кислородного обмена в нейронах представляют одну из наиболее актуальных медико-биологических проблем,поскольку часто приводят к глубокому нарушению функций организма. Благодаря многочисленным исследованиям в настоящее время получены важные данные о механизмах гипоксического повреждения различных отделов нервной системы. Но ряд принципиально важных вопросов,среди которых-дли-тельность и механизмы переживания нейронов в условиях гипоксии; причины гетерогенной ранимости нейронов при гипоксии; возможности постгипоксического восстановления нейронов - остаются еще нераскрытыми (Акопян Н.С,1989; Иванов К.П.,1990; Kcgure - 19Є5; Lee et al,19S6; и др).
Исследование гипоксии нейронов во многом затрудняется сложностью выбора соответствующей экспериментальной модели, так как для более полной сценки повреждения нервных клеток при экстремальных воздействиях, необходимо всестороннее знание структурно-функциональных особенностей нейронов в обычных, не связанных с гипоксией условиях (Самойлов М.О.,1979-1935; Иванов К.П.,1990; . Квитницкий-Рыжов Ю.Н.,1991; и др.).
Требованиям, предъявляемым к такой модели,во многих отношениях удовлетворяет сетчатка позвоночных животных различных видов по следующим причинам (Косолапов 0.0..1Э81; Ames,1981-1983; Bowling, 198Э; и др.):
сетчатка является одним из наиболее глубоко и всесторонне исследованных нервных центров в условиях "нормы";
в эволюционном плане сетчатка достаточно консервативна,что позволяет корректно сопоставлять данные, полученные у представителей различных видов животных;
особенности сетчатки дают возможность проводить экспериментальные исследования с использованием различных методов.
В немногочисленных работах,выполненных с моделированием гипоксии сетчатки теплокровных животных In vivo (Llnsenmeier,1983-1989; Yancey, 1989 и др.), а также in Yitro (Лютов В.П.,1989) разрабатывались вопросы, связанные с угнетением окислительного метаболизма сетчатки, реакцией
сосудистой системы и пигментного эпителия сетчатки, нарушением ионного обмена и механизмами подавления потенциалов сетчатки. Одиночные исследования сетчатки холоднокровных показали устойчивость фоторецепторов к аноксии (Капуста Н.В., Зак П.П., Островский М.А., Скалацкий О.М., 1990; Капуста Н.В., Эак П.П., Островский М.А.,1990; 1993; и др.), участие тормозных процессов при гипоксии сетчатки (Сафина З.М.Юсупов Р.Г, I9S9; Юсупов Р.Г., Сафина З.М., 1988), а также динамику S- потенциалов при гипоксии (Fatechand et al., 1965).
Но такие важные теоретические и практические положения, как различная ранимость палочек и колбочек при аноксии; различия в реакции на кислородное голодание между фоторецепторами и нейронами сетчатки; возможность восстановления активности фото-рецепторов и нейронов сетчатки в постгипоксическом периоде; взаимосвязь между электрофизиологическими и ультраструктурными изменениями при аноксии в этих работах по существу не затрагивались.Вместе с тем, сравнение результатов, полученных на сетчатке теплокровных и холоднокровных животных может дать дополнительную ценную общебиологическую информацию при исследовании механизмов гипоксического переживания нейронов. Немаловажным в настоящее время также представляется доступность экспериментальных животных, простота и экономичность их содержания, возможность сбора достаточно большого массива данных.
Таким образом, дальнейшая разработка проблемы гипоксии сетчатки с использованием новых экспериментальных моделей является актуальным и перспективным медико - биологическим направлением, представляющим как теоретический, так и практический интерес.
Цель работы - исследовать динамику суммарных потенциалов и ультраструктуру изолированной перфузируемой сетчатки при аноксии и реоксигенации.
Задачи. I. Изучить динамику суммарного изолированного рецепторного потенциала палочек и колбочек при аноксии и реоксигенации изолированной сетчатки лягушки.
-
Исследовать динамику b и й - волн палочковой и колбочко-вой электроретинограммы при аноксии и реоксигенации изолированной сетчатки.
-
Оценить различия между динамикой суммарных потенциалов
юторецепторов при блокаде передачи в наружном оинаптнчэском :лое и динамикой основных волн электрорэтинограммы в ходе анок-:ии и реоксигенации; выяснить причины различий.
-
Исследовать ультраструктуру изолированной сетчатки при іноксии различной длительности; сопоставить электрофизиологичес-ие и электронномикроскопические данные.
-
Провести сравнительный анализ собственных данных с рэ-ультатами исследования гипоксии на других моделях сетчатки.
Научная новизна. Впервые показаны различия в динамике мэж-у палочковым и колбочковыгл суммарным изолированным рецепторним отонциалом при аноксии изолированной сетчатки лягушки.
Новыми являются результаты исследования различий в динамике і'ІРП и основных волк ЭРГ палочек и колбочек при аноксии и реок-игенации; даішне подтверадают высказанное ранее положение 5 участии нейронного торможения в динамике электрической гашности сетчатки при аноксии.
Впервые получены совместные электронномикроскопические и эйрофизиологические данные об изолированной сетчатке лягушки эй аноксии различной продолжительности.
Научно-практическая значимость. Полученные данные являют-і фундаментальными, конкретизируют знания о механизмах реагиро-іния сетчатки на кислородную недостаточность.
Результаты экспериментов показывают необходимость учета ра-)ты нейронных сетей при анализе электрической активности ітчатки в состоянии пшоксии.
Сведения о динамике изменений суммарной электрической ак-вности изолированной сетчатки в ходе аноксии и реоксигенации тут найти применение в электрофизиологической диагностике и огнозе при таких угрожающих зрению состояниях, как тромбозы и болии сосудов увеального тракта, отслойки сетчатки, глаукома, абетичэская ретинопатия и другие заболевания зрительной систе-. Представленные данные могут быть использованы также в даль-йших нейрофизиологических, патофизиологических, нейроофтальмо-гических исследованиях.
Апробация работы. Материалы исследований обсуждались на конференции по проблемам патогенеза, современных методов диагностики и лечения сердечно - сосудистых заболеваний (Уфа, 1983), на II Всесоюзной конференции с международным участием по проблемам хронобиологии и хрономедицины (Уфа, 1985), на конференции по актуальным проблемам физиологии, биохимии и фармакологии функциональных систем (Уфа, 1985), на XII конференции патофизиологов Урала (Пермь,1936), на конференции по возрастным проблемам патологии (Уфа, 1988), на заседаниях Башкирского отделения физиологического общества России (Уфа, 1984-1988), на заседаниях общества патофизиологов РБ (Уфа, 1993 - 1994), межкафедральных и межлабораторных конференциях (Уфа, 1993-19Э4).
На защиту выносятся следующие положения:
-
В динамике палочкового и колбочкового суммарного изолированного рецепторного потенциала при аноксии имеются различия; более устойчива палочковая система, что объясняется, очевидно, внутриклеточными механизмами адаптации фоторецепторов.
-
ЭРГ и СИРІІ существенно различаются между собой по скорости подавления при аноксии и уровню восстановления- при реоксигенации. Скорость угнетения ЗРГ при аноксии выше, и при реоксигенации происходит ее восстановление в отличие от ОИРП.
-
Блокада передачи в наружном синаптическом слое сетчатки вызывает нарушение межнейронных связей и механизмов нейронной адаптации, что и является причиной необратимости подавления СИРП при аноксии. Снижение ЭРГ происходит, по-видимому, наряду с прямым действием аноксии - в результате усиления нейронного торможения в сетчатке при аноксии, что сникает метаболические потребности клеток и защищает их от повреждения, способствуя восстановлению ЭРГ при реоксигенации, т. е. в кратковременной адаптации сетчатки к аноксии участвуют механизмы нейронного торможения.
-
Данные электронной микроскопии хорошо согласуются с нейрофизиологическими: после кратковременной аноксии и реоксигенации при восстановленной ЭРГ ультраструктура сетчатки сходна с контролем. Продолжительная аноксия приводит к полному необратимому подавлению электрической активности сетчатки, при этом развиваются грубые ультраструктурные повреждения.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, спи-'К ко тори приведен в ксще автореферата.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 107 раницах, состоит из введения, обзора литературы, главы атериалы и методы исследования", 3 глав собственных исследова-й, обсуждения, заключения, выводов. Диссертация содержит 21 сунок,14 микрофотографий, 3 таблицы; библиография состоит из 2 источников, из них ПО - отечественные и 142 - иностранные.
