Участие нейронов голубобатного места в регуляции мозгового кровообращения Бойченко, Евгений Анатольевич

Введение к работе

Актуальность исследования

Независимость циркуляторно - метаболического гомеостаза головного моэга при изменении функциональной активности его ткани, сдвигах системной гемодинамики и химического состава крови обеспечивается деятельностью сложного механизма, основанного на си-нергическом взаимодействии нескольких регуляторних контуров - МИ-огенного. нейрогенного и гуморально - метаболического [Москаленко и др.1976; Москаленко 1975; Демченко 1983; Ыитагвария, 1983; Москаленко и др.,1988]. Особое место среди них занимают механизмы нейрогенного контроля мозгового кровотока. Обладая значительными потенциальными возможностями к регуляции, используя в качестве входных воздействий возмущения как физической, так и химической природы, данный вид регулирования в принципе может полностью обеспечить поддержание мозгового кровотока на необходимом уровне [Москаленко, 19881-.

Вопрос о ролл голубоватого места (ГЦ) в структуре нейрогенного звена регуляции церебрального кровотока стоит практически с момента выделения нейрогенного механизма в самостоятельный регуляторний контур. Присутствие в иннервирукщем аппарате мозговых артерий окончаний нейронов ГУ [Mitchol ot al.,1975;Itakura et al.,1977; Do la Torre.1977; Белова и др..19801 говорит в польау несомненного участия этого образования в процессах регуляции мозгового кровоїока. однако не вполне ясен сам механизм участия ГЫ в контроле сосудистой подвижности [Ralchle et al.,1975; Da la Torre. 1977; Abraham ot al..1979; Katayara et al.,1981 и др.]. Поскольку при изучешш влияния голубоватого места на церебральную гемодинамику получены неоднозначные, а порой и противоречивые данные о том. что стимуляция ГЫ вызывает с одной стороны усиление кровотока в некоторых областях мозга и увеличение проницаемости капилляров мозга, в то хе время повреждение этой структуры не .сказывается на проницаемости капилляров для воды и не приводит к изменению микроциркуляции [Ralchel et al.,1975; Hartman et al., 1979; lioCulloch ot al.. 1982; Roddy ot al.. 1986 и др.]. Поэтому, несмотря на то, что сам факт адренергической иннервации церебральных сосудов в настояне время не вызызает сомнений, и среди источников адренергических волокон сосудов головного мозга доказано наличие терминалой от нейронов голубоватого места, роль этой

- 2 -структуры в системе регуляции церебрального кровотока по прежнему остается под вопросом [Busija. 1084; Белова и др..1980].

Поскольку исследования В.В.Журавлев, А.И.Шушлиной, Н.Н. Ша-маева и др. [Шумилина, 1961; Шумилина, Рычкова, 1978; Дуравлев. Шаыаев, 1981; Журавлев и др., 1985; йуравлев, 1986; Шаыаев, 198В и др. 3 показали, что в специфической структуре импульсной активности отражаются процессы согласования в акцепторе результата действия, то наиболее перспективным направлением для выяснения ^: вопроса о роли нейронов голубоватого места в регуляции мозгового кровообращения является изучение реорганизации паттерна активности нейронов locus coeruleus (LC). в моделированных условиях церебрального кровотока.

На основании вышеизложенного, основной целью настоящей работы являлось изучение нейрофизиологических механизмов, отражающих вовлечение голубоватого места в систему регуляции тонуса пиальиых артерий.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи :

1. Изучить активность нейронов голубоватого места в норме и в условиях острых геыоциркуляторных нарушений. .

2. Исследовать динамику сосудистых реакций шальных артерий в условиях острых гемоциркуляторных нарушений. ''--

3. Исследовать состояние тонуса пиалышх артерий в норме и в условиях гемоциркуляторных нарушений при подведении к нейронам голубоватого места клонидина. .-..'-*..

Научная новизна

Использованный в работе системный анализ показал, что в условиях острых гемоциркуляторных нарувений у нейронов голубоватого места происходит реорганизация паттерна нейронной активности сходная с нейронными механизмами формирования доминирующих ыоти-вационных состояний в ЩЮ.

Впервые показано, что формирование в условиях гемоциркуляторных нарушений периодической структуры импульсного потока, представленной отдельными импульсными последовательностями состоявши из пачек импульсов в которых доминируют межспайковые интервалы в диапазоне 10-30 мс и отдельных спайков о доминированием межимпульсных интервалов в диапазоне 100-200 мс, отражает процессы вовлечения нейронов голубоватого места в регуляцию тонуса пи-

альных артерий.

Научно - практическая значимость работы.

Работа имеет теоретическое и практическое значение. Полученные данные расширяют представление о центральном звене регуляции мозговой гемодинамики и могут Сыть использованы в неврологии и акгионеврологии при фармакологической коррекции гемодиначических нарушений церебральной гемодинамики.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации представлены на межвузовских научных конференциях 1991. 1993 гг. /Владивосток/, на заседании физиологического общества им. Павлова /Владивосток, 1993/. на заседании проблемной комиссии по морфологии, биохимии и физиологи /Владивосток. 1993/. на совместном заседании лаборатории общей физиологии функциональных систем, лаборатории физиологии эмоций. лаборатории физиологии мотиваций НИИ нормальной физиологии им.П.К.Анохина. РАШ /Носква. 1993/.

Структура и обьеы диссертации Диссертационная работа изложена на 146 страницах машинописного текста и состоит из взедевия. обзора литературы, описания методик экспериментов, результатов исследований, их обсуждения, выводов. Библиографический указатель содержит 93 отечественных и 191 иностранных работ. Текст содержит 8 таблиц и 21 рисунков.

Для реиения оставленных аадач использовались следующие методы : регистрация импульсной активности нейронов LC у лрыс. исследование динамики сосудистого тонуса пнальных артерий методой прижизненной бномикроешпга. введение кдонидина в LC методой микро-иньекцнй в ыозговуп ткань. Экспериментальные данные получены на 300 лабораторных крысах обоего пола. Всего в наших экспериментах 'была исследована активность 95 нейронов LC и в 204 наблюдениях проанализированы ва8оыоторкш реакции пнальных артерий диаметром юнее 100 шш.

В работе использована модель геыоциркуляторных нарушений, вызванных окклюзией обшей сонноЯ артерші. . Подготовительный этзл.сб^й для всех серий зкспериыэнтов, включал наркотизацию яи-

- 4 -ботного (тиопекгала - натрия 80 мг/кг, в/0) и взятие на мягкую лігатуру общей сонной артерии. После фиксации в стореотаксическоы аппарате производили регистрация физиологических параметров до и поело пережатия общей сонной артерии.

Работа состояла из нескольких серий экспериментов.

1-я серия - регистрация импульсной активности нейронов LC до и после пережатия общей сонной артерии на стороне пережатия (ип-сидатерально) или (контрлатерально).

Внеклеточная регистрация импульсной активности производилась одноканальними стеклянными микроэлектродами. заполненными 2.5 11 раствором NaCl. В схеме регистрации нейронной активности непосредственно к микроэлектроду подключался предварительный усилитель, собранный на базе микросхемы К140УДЗА но тішу наинвертирую-щего усилителя с входным сопротивлением 150 МСМ. Комплоте электрофизиологической аппаратуры включал также усилитель биопотенциалов и осцилограф ("Hodicor", Венгрия).Запись электрической активности нейронов, а также момент пережатия артерии и введение препарата производились на магнитную ленту студийного магнитофона "Яуза". Введение ыикроэлектродов осуществлялось, в стереотаксичес-ком аппарате типа ЫВ 4101 ("Венгрия"), согласно координатам сте-реотаксического атласа EPellegrlno et al.,19831.

2-я серия - исследование динамики диаметра пиальных артерий до и после пережатия общей сонной артерии на ипси- или контрлате-ральной стороне.

Наблюдение за состоянием пиальных сосудов диаметром менее 100 мігм производилось с помощь» контактной микроскопии через "окно в черепе " с использованием капилляроскопа собственной конструкции. После перевязки общей сонной артерии диаметр сосудов регистрировался дискретно, с разным интервалом в разные сроки от момента окклюзии.Сразу после пережатия общей сонной артерии и до 60-й мин - каждые 10 сек, 60 - 120 мин - через 30 сек. Визуально оцененный показатель диаметра и сигнал отсчета времени регистрировались на магнитную ленту с последующим введением данных в ЭВМ и их оценкой.

Контролем в обеих сериях служили : состояние сосудистого диаметра и импульсной активности нейронов до момента пережатия об-цгй сонной артерии. Контрольное время составляло 15-30 мин наблюдения. Обиие сроки эксперимента составляли в среднем 120 мин. По окончании опита все животные забивались зфиром,извлеченный

-d-

мозг фиксировался в формалине, и в последующем, в серии фронтальных срезов, устанавливалась локализация кончика шкроэлектрода.

Обработка полученных данных ішела целью выделить характерные периода нейрональкой активности и динамики сосудистых реакций з ответ на перолсатие общей сонной артерия. Полученные результаты использовались для определения временных интервалов, в ісоторне следует вводить адрономиметик клояндин. и в зависимости от них определялось гюличестэо іюеледущих серий экспериментов. Экспери-ыента~гыю подобранная доза клонидина составила 1 шг, объем инфу-гируемого раствора 0.1 мкл. вреш ііккрсккфузии 40-60 сек.

3-я серия экспериментов была выполнена с введением клонидгаа непосредственно в структуру LC. Данная серия состояла из трех этапов :

4. Исследование диаметра пиальных артерий клеи- или контрлатерального полупария рри унилатерадьнсм введении клонидина в го-лубоватоо изето в отсутствии гемещфкуляторных нарушений.

5. Исследование диаметра пиалъкых артерий шеи- ми контрла-тергльного полугария з условиях гемоцнркуляторкых нарушений на фоне действия клонидина введенного в разные сроки от момента пе-рожатия обзой сонной артерий в ипсилатвральное ядро га.

6. Исследования диаметра пиальньсс артерий ипси- или коктрла-тораяьЕого полушария в условиях гогощгркуляторних нарушений на фояо действия клонидина введенного в разные сроки от момента пережатій обхея сояпоя артэрни а контргагеральнсэ ядро ГЫ.

О&эа концепция работы состояла в том.чтобы первыми двумя сериши оксперюаентов установить закономерности нейронной активности клетск LC. а зоелодуюцей серией виявить значение наблюдающейся в конкретний отрезок времени импульсной активности для состояния пналькой сосудистой сиотеиы.

Програма обработки нейронной активности Бключала вычисление стандартных статистических параметров Шещерскі!й.1С723, а так-жэ построение процентных гистограмм распределения ыэжимпульсных интервалов о кусочно-неравномерной гаалой времени (с шагом 10 ыс на отрезка от 0 до 100 ыс и 100 мо на отрезке от 100 до 1000 мо). Для оценки достоверности показателей импульсной активности и диа-ыотра пиазьшк¹ артерий в отдельных экспериментальных группах ис-пйЯьвоЕахсй критерій t - Стьюденга.

nporptaaa обработки вазомоторных реакций включала опредеде-ннэ Хйрагстэра оооудйотых реакций (даатадия или конотригашя) и

- б -

скорость изменений просвета сосудов (Z/мин) на основе приращения или убыли показателя диаметра пиалышх сосудов в X по отношению к исходному, а также оценку стабильности изменений диаметра пиаль-шх артерий, которая производилась на основе оригинальной методики, основанной на вычислении 2-й разностной производной функции (диаметр-время).

Обработку нейронной активности и сосудодвигательных реакций производили на персональном компьютере "Правец-16" (Болгария).