Фотоперіодичний компонент механізмів адаптації до гострої гіпоксії

Таблиця 7. Вплив мелатоніну на активність Na⁺, K⁺-ATФази і 5'-нуклеотидази в передньому мозку ювенільних щурів за гострої гіпобаричної гіпоксії та різної довжини світлового періоду (M±m, n = 7).

Примітки. Тут і далі в наступних таблицях:

_** зміни вірогідні в порівнянні з показниками у тварин після гіпоксії без введення мелатоніну за тих же умов освітлення, р<0,05;

^*** зміни вірогідні відносно даних у тварин при введенні мелатоніну без дії гіпоксії за відповідних досліду умов освітлення, p<0,05;

інші умовні позначення такі ж, як і в табл. 1.

У гіпокампі мелатонін знижував рівень цГМФ, що узгоджується з даними літератури для інших структур головного мозку (Pozo D. et al., 1997). Застосування мелатоніну перед моделюванням кисневої недостатності попереджало зростання рівня цГМФ, яке спостерігалось за гіпоксії, як у гіпокампі, так і в габенулярному комплексі. Для габенулярного комплексу єдиною причиною зміни концентрації цього нуклеотиду вважають зміну рівня утворення CO і, відповідно, активності гем-оксигенази (Verma A. et al., 1993). Тому зменшення вмісту цГМФ у цій структурі переднього мозку вказує на те, що мелатонін запобігає активації гем-оксигенази за гострої гіпоксії.

Дослідження прооксидантно-антиоксидантної рівноваги в структурах переднього мозку показало (табл. 8), що мелатонін за гострої гіпоксії попереджав інтенсифікацію ліпідної пероксидації, зменшуючи вміст малонового альдегіду та інших продуктів пероксидного окиснення ліпідів особливо помітно за умов постійного світла, одночасно збільшуючи вміст ендогенного антиоксиданту відновленого глутатіону. При цьому найвищі рівні відновленого глутатіону та найнижчі - малонового альдегіду зареєстровані за постійної темряви. Одночасно мелатонін попереджував інактивацію антиоксидантних ферментів, посилюючи активність глутатіонпероксидази за звичайних умов та за постійного освітлення, а в постійній темряві залишаючи активність ферменту на високих рівнях. Аналогічно мелатонін підвищував активність глутатіонредуктази і глюкозо-6-фосфатдегідрогенази. Однак інтенсивність білкової пероксидації під дією мелатоніну у корі великих півкуль зменшувалась тільки за звичайного освітлення, а за постійного світла залишалась високою і дещо зростала за постійної темряви. При цьому у гіпокампі вміст продуктів окиснювальної модифікації білків навіть збільшувався за звичайного освітлення, але не змінювався при постійному світлі і зменшувався в темряві. Отже, мелатонін, як у нормоксичних, так і у постгіпоксичних тварин, зменшував інтенсивність пероксидного окиснення ліпідів та посилював активність антиоксидантних систем, в першу чергу за рахунок ферментів глутатіонової системи, що підтверджує його високі антирадикальні протекторні властивості (Reiter R., 1995). Особливо помітно він зменшував інтенсивність ліпідної пероксидації при постійному освітленні. Хоча при цьому мелатонін не завжди ефективно захищав білкові молекули, іноді навіть посилюючи інтенсивність окиснювальної модифікації білків нейронів, що можна пояснити меншою розчинністю мелатоніну у водному середовищі (Daniels W. et al., 1996) та зміною активності серотонінергічної системи головного мозку під впливом мелатоніну (Trentini G. et al., 1985). Останнє припущення підтверджує зареєстрований нами факт зменшення вмісту серотоніну після введення мелатоніну у фронтальній ділянці кори. У інших досліджених структурах переднього мозку, а також у надниркових залозах і в сім'яниках щурів мелатонін теж усував інтенсифікацію пероксидного окиснення ліпідів та протидіяв інактивації антиоксидантного захисту нейронів, що виникали за гострої гіпобаричної гіпоксії.

Дослідження рівнів гормонів стресу (табл. 9) підтвердило модуляторні властивості мелатоніну (Арушанян Э. Б. и др., 1993) і залежність його дії від характеру освітленості: рівень кортикостерону підвищувався за звичайного освітлення і постійної темряви, однак знижувався за постійного освітлення, тобто тоді, коли спостерігалась висока активність систем реалізації стресу (Ф.З. Меерсон, 1991). Одночасно рівень пролактину, який обмежує прояви стресу (Е.А. Юматов, 1995), підвищувався саме за умов постійного світла. Таким чином, мелатонін є тим гормоном організму, що зменшує пошкодження клітин за гострої гіпоксії, володіючи різноспрямованою нейропротекторною і антиоксидантною діями як знешкоджувач вільних радикалів і активатор систем антиоксидантного захисту, так і як модулятор нейроендокринної активності і регулятор метаболічних процесів.

Таблиця 8. Вплив мелатоніну та гострої гіпобаричної гіпоксії за різних умов освітлення на стан прооксидантно-антиоксидантної рівноваги в передньому мозку ювенільних щурів (M±m, n = 7).

Примітка. Умовні позначення такі ж, як і в табл. 1 і 7.

Таблиця 9. Вплив мелатоніну на рівень кортикостерону і пролактину в плазмі крові ювенільних щурів за гострої гіпобаричної гіпоксії та різної довжини світлового періоду (M±m, n = 7).

Примітки: ^{^} зміни вірогідні порівняно з даними у інтактних тварин за тих же умов освітлення, р<0,05;

інші умовні позначення такі ж, як і в табл. 1 і 7.

Порівняння впливу мелатоніну і епіталаміну на компенсаторні реакції нейронів переднього мозку щурів за гострої гіпоксії. Зрівняння антиоксидантних властивостей мелатоніну і пептидного препарату з пінеального комплексу епіталаміну за окисного стресу, викликаного гострою гіпоксією, показало більшу ефективність дії епіталаміну. При цьому вміст продуктів ліпідної пероксидації, зокрема малонового альдегіду, більш виражено зменшувався як в корі, так і, особливо, у гіпокампі. У останній структурі переднього мозку епіталамін найпомітніше усував інтенсифікацію утворення малонового альдегіду, яка виникала за гострої гіпоксії. Вміст продуктів окиснювальної модифікації білків нейтрального характеру у гіпокампі не тільки не збільшувався, на відміну від дії мелатоніну, а зменшувався. При цьому у плазмі крові епіталамін виражено зменшував вміст продуктів білкової пероксидації за всіх трьох умов освітлення, особливо за постійної темряви. Отже, епіталамін, ефективніше, ніж мелатонін, захищав організм від генерації вільних радикалів.

Сукупність отриманих даних дозволила сформулювати таку концепцію участі фотоперіоду, яка опосередкована дією гормонів шишкоподібного тіла, в негайній адаптації організму до гострої гіпоксії:

- тривалість фотоперіоду (попередня і поточна) істотно і часто протилежно змінює адаптаційну спроможність організму;

- одне з важливих місць у всій системі антигіпоксичного (а також антистресового) захисту організму займає шишкоподібне тіло, яке, в залежності від попередніх і поточних впливів оточуючого середовища та конкретного стану організму, справляє модулюючий вплив на різні рівні стрес-реалізуючих і стрес-лімітуючих систем;

- реалізація антигіпоксичного захисту шишкоподібним тілом здійснюється за участю гормонів індольної і пептидної природи, дія яких подібна, але не тотожня;

- індольний гормон шишкоподібного тіла мелатонін має більш виражений, ніж пептидні гормони, модуляторний вплив на стрес-лімітуючі, зокрема серотонінергічну і аденозинергічну, і, частково, стрес-реалізуючі (глутаматергічну, гіпоталамо-гіпофізарно-адренокортикотропну) системи головного мозку;

- пептидні гормони шишкоподібного тіла володіють суттєвими метаболічними впливами, що дозволяє пінеальним пептидам краще, ніж мелатоніну, протидіяти вільнорадикальній інактивації ферментів та пероксидному руйнуванню білків.

Наведена концепція вказує на необхідність подальших досліджень місця і ролі гормонів шишкоподібного тіла, а також інших структур фотоперіодичної системи головного мозку в реалізації реакцій організму на гіпоксію.

Висновки

Порушення фотоперіодичності за збільшення фотофази посилює чутливість нейронів переднього мозку і всього організму щурів до гострої гіпоксії, зміщує прооксидантно-антиоксидантну рівновагу в бік активації вільнорадикального окиснення макромолекул із погіршенням антиоксидантного захисту та підсилює активність гормональних стрес-реалізуючих механізмів за участю кортикостерону і послаблює активність стрес-лімітуючих механізмів за участю пролактину.

Умови постійної темряви підвищують стійкість нейронів переднього мозку до гострої гіпоксії, частково компенсують порушення прооксидантно-антиоксидантної рівноваги, що виникають за окисного стресу, посилюють інтенсивність вільнорадикальної окиснювальної модифікації білків у нейронах кори великих півкуль та гіпокампа, хоча зменшують її в плазмі крові.

Мелатонін збільшує тривалість життя щурів за гострої гіпобаричної гіпоксії, нормалізуючи рівні циклічних нуклеотидів і серотоніну в структурах переднього мозку щурів, усуває інактивацію Na⁺, K⁺-АТФази нейронів, попереджуючи інтенсифікацію пероксидного окиснення ліпідів та протидіючи зменшенню антиоксидантного захисту, особливо виражено при постійній темряві, що вказує на антигіпоксантні властивості мелатоніну.

За введення мелатоніну посилюється окиснювальна модифікація білків у клітинах переднього мозку, зокрема кори великих півкуль і гіпокампа.

Мелатонін попереджає зростання рівня цГМФ у габенулярному комплексі головного мозку щурів за гострої гіпоксії, що вказує на зменшення індукції гем-оксигенази та утворення оксиду вуглецю (ІІ) в цій структурі при гострій кисневій недостатності.

Мелатонін за гострої гіпоксії і (або) постійної темряви посилює утворення аденозину в передньому мозку за зростання активності 5'-нуклеотидази.

Мелатонін справляє модулюючий вплив на гормональні системи адаптації до гострої гіпоксії в залежності від характеру фотоперіоду: на фоні постійного світла посилює активність стрес-лімітуючих систем за участю пролактину і обмежує активність стрес-реалізуючих систем за участю кортикостерону, а на фоні постійної темряви діє навпаки.

Пептидні гормони шишкоподібного тіла у складі епіталаміну ефективніше, ніж мелатонін, захищають нейрони переднього мозку від окисного стресу, який виникає за гострої гіпоксії, підсилюючи антиоксидантний захист як ліпідів, так і білків, особливо в темряві. Нейропротекторний вплив епіталаміну залежить від тривалості фотоперіоду.

При гострій гіпоксії виникає функціональна активація пінеалоцитів за участю неадренергічних механізмів їх регуляції. Епіталамін сприяє підвищенню функціональної активності шишкоподібного тіла за гострої гіпоксії. Стимулюючий пінеалоцити вплив епіталаміну не опосередкований адренергічною іннервацією і пов'язаний з активацією цГМФ-залежного внутрішньоклітинного механізму.

Фотоперіодичні компоненти хроноперіодичної системи, зокрема індольні (мелатонін) і пептидні гормони шишкоподібного тіла, беруть участь у координації механізмів адаптації організму до гострої гіпоксії.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Заморський І.І., Ходоровський Г.І. Вплив руйнування латерального ядра перегородки мозку на фотоперіодичні зміни репродуктивної системи самців щурів // Физиол. журн. - 1993. - Т. 39, № 2 - 3. - С. 3 - 7.

Заморський І.І. Інтенсивність пероксидного окислення ліпідів за різного освітлення // Бук. мед. вісник. - 1998. - Т. 2, № 1. - C. 108 - 112.

Заморский И.И., Мыслицкий В.Ф., Пишак В.П. Латеральное ядро перегородки мозга: морфологическая и функциональная организация, роль в формировании хроноритмов // Успехи физиол. наук. - 1998. - Т. 29, № 2. - С. 68 - 87.

Заморський І.І. Фотоперіодичні зміни інтенсивності пероксидного окислення ліпідів в сім'яниках щурів за гострої гіпоксії // Бук. мед. вісник. - 1998. - Т. 2, № 3 - 4. - C. 103 - 109.

Вплив мелатоніну на інтенсивність пероксидного окислення ліпідів в головному мозку щурів за гострої гіпоксії / І.І. Заморський, І.Ю. Сопова, К.І. Павлуник, Т.В. Ігнатюк // Там же. - C. 109 - 113.

Заморський І.І. Вплив фотоперіоду на рівень пролактину та кортикостероїдів за гострої гіпоксії // Медичні перспективи. - 1998. - Т. 3, № 4. - С. 9 - 11.

Заморський І.І. Вплив мелатоніну та різного фотоперіоду на виживання щурів за гострої гіпоксії // Одеський мед. журн. - 1998. - № 6 (50). - С. 23 - 25, 73 - 74.

Заморський І.І., Мещишен І.Ф., Пішак В.П. Фотоперіодичні зміни системи глутатіону мозку за гострої гіпоксії // Укр. биохим. журн. - 1998. - Т. 70, № 6. - C. 69 - 75.

Заморський І.І., Пішак В.П., Ткачук С.С. Роль неадренергічної регуляції в реакції шишкоподібного тіла на гостру гіпоксію // Бук. мед. вісник. - 1998. - Т. 2, № 4. - С. 123 - 127.

Вплив мелатоніну та гострої гіпоксії на інтенсивність пероксидного окислення ліпідів в корі головного мозку щурів за постійної темряви / І.І. Заморський, І.Ю. Сопова, К.І. Павлуник, В.П. Чичеба // Там же. - С. 127 - 131.

Заморський І.І. Вплив руйнування латерального ядра перегородки мозку на фотоперіодичні зміни андрогенної функції сім'яників щурів // Ендокринологія. - 1998. - Т. 3, № 2. - С. 156 - 162.

Ткачук С.С., Заморський І. І., Бойчук Т. М. Вплив пренатального стресу на динаміку вікових змін естрадіолзв'язуючої системи гіпоталамусу самок щурів // Педіатрія, акушерство та гінекологія. - 1998. - № 1 (додаток). - С. 187 - 188.

Заморський І.І. Вплив мелатоніну та гострої гіпоксії на інтенсивність пероксидного окислення ліпідів в корі головного мозку щурів за різної довжини фотоперіоду // Бук. мед. вісник. - 1999. - Т. 3, № 1. - С. 153 - 157.

Заморський І.І., Пішак В.П. Вплив епіталаміну за гострої гіпоксії на вміст циклічних нуклеотидів і серотоніну в шишкоподібному тілі щурів // Медичні перспективи. - 1999. - Т. 4, № 1. - С. 19 - 21.

Заморський І.І., Пішак В.П. Вплив мелатоніну та епіталаміну на вміст серотоніну в структурах переднього мозку щурів за гострої гіпобаричної гіпоксії // Експерим. та клін. фізіологія і біохімія. - 1999. - № 1. - С. 11 - 15.

Заморський І.І. Вплив мелатоніну за гострої гіпоксії на прооксидантно-антиоксидантну рівновагу в надниркових залозах щурів // Бук. мед. вісник. - 1999. - Т. 3, № 2. - C.160 - 162.

Заморський І.І. Вплив мелатоніну й епіталаміну на стан окислювально-антиоксидантної рівноваги в передньому мозку щурів за гострої гіпоксії // Одеський мед. журн. - 1999. - № 4 (54). - С. 31 - 33, 87 - 88.

Заморський І.І., Пішак В.П., Мещишен І.Ф. Вплив мелатоніну на фотоперіодичні зміни системи глутатіону мозку за гострої гіпоксії // Фізіол. журн. - 1999. - T. 45, № 4. - C. 69 - 76.

Заморський І.І. Вплив гострої гіпоксії за різної довжини фотоперіоду на інтенсивність окиснювальної модифікації білків плазми крові щурів // Бук. мед. вісник. - 1999. - Т. 3, № 3. - С. 195 - 198.

Пішак В.П., Заморський І.І. Вплив епіталаміну в умовах гострої гіпоксії та різної тривалості фотоперіоду на активність маркерних ферментів плазматичних мембран у передньому мозку щурів // Медичні перспективи. - 1999. - Т. 4, № 3, ч. 1. - С. 3 - 6.

Заморський І.І., Пішак В.П. Вплив мелатоніну за гострої гіпоксії на стан прооксидантно-антиоксидантної рівноваги у гіпокампі щурів на фоні різної довжини фотоперіоду // Укр. мед. альманах. - 1999. - Т. 2, № 3. - С. 40 - 43.

Заморський І.І. Вплив гострої гіпоксії за різної довжини фотоперіоду на вміст циклічних нуклеотидів у корі головного мозку щурів // Вісник Вінницького держ. мед. ун-ту. - 1999. - Т. 3, № 2. - С. 267 - 269.

Пішак В.П., Заморський І.І. Вплив епіталаміну за різної довжини фотоперіоду та гострої гіпоксії на вміст циклічних нуклеотидів у корі головного мозку щурів // Галицький лікар. вісник. - 1999. - Т. 6, ч. 4. - С. 91 - 92.

Заморський І.І. Вплив різної довжини фотоперіоду на активність маркерних ферментів плазматичних мембран в передньому мозку щурів за гострої гіпоксії // Бук. мед. вісник. - 1999. - Т. 3, № 4. - С. 165 - 168.

Заморський І.І., Пішак В.П., Мещишен І.Ф. Вплив мелатоніну та епіталаміну на активність маркерних ферментів плазматичних мембран клітин переднього мозку щурів за умов гострої гіпоксії // Укр. биохим. журн. - 1999. - Т. 71, № 6. - С. 33 - 36.

Заморський І.І., Пішак В.П., Мещишен І.Ф. Вплив епіталаміну на інтенсивність окиснювальної модифікації білків плазми крові щурів за гострої гіпоксії та різної довжини фотоперіоду // Ліки. - 1999. - № 5 - 6. - С. 83 - 86.

Заморський І.І., Пішак В.П. Вплив епіталаміну на стан прооксидантно-антиоксидантної рівноваги в передньому мозку щурів за різної довжини фотоперіоду на фоні гострої гіпоксії // Укр. науково-медичний молодіжний журн. - 1999. - № 3. - С. 13 - 16.

Пішак В.П., Заморський І.І. Вплив гострої гіпобаричної гіпоксії на вміст циклічних нуклеотидів в окремих структурах переднього мозку щурів // Медична хімія. - 2000. - Т. 2, № 1. - С. 25 - 28.

Заморський І.І., Пішак В.П., Ходоровський Г.І. Вплив мелатоніну на рівень кортикостерону і пролактину в плазмі крові щурів за різної довжини фотоперіоду та гострої гіпоксії // Ендокринологія. - 2000. - Т. 5, № 1. - С. 22 - 28.

Заморський І.І., Пішак В.П. Стан пероксидного окиснення білків у корі великих півкуль та гіпокампі головного мозку щурів за дії гострої гіпоксії та різної довжини фотоперіоду // Бук. мед. вісник. - 2000. - Т. 4, № 1. - C. 174 - 179.

Заморский И.И., Пишак В.П. Роль неадренергической регуляции в реакции шишковидного тела крыс на острую гипоксию и введение эпиталамина // Вопр. мед. химии. - 2000. - Т. 46, вып. 1. - С. 28 - 35.

Моделювання впливу перегородки мозку на статеву систему старих самців щурів в залежності від пори року / В.І. Ясінський, Л.М. Крещук, С.Ф. Харченко, І.І. Заморський, І.Д. Шкробанець // Актуальні питання використання лабораторних тварин в медико-біологічних дослідженнях: Матеріали наук.-практич. конф. - Чернівці, 1992. - С. 272 - 274.

Заморський І.І., Олійник І.Ю., Ясінський В.І. Стан фотоперіодичних змін в сім'яниках після їх денервації // ХIY з'їзд Українського фізіологічного товариства ім. І.П. Павлова: Тези допов. - Київ, 1994. - С. 214.

Заморський І.І., Ткачук С.С. Участь вегетативної іннервації сім'яників у передачі впливів руйнування латерального ядра перегородки мозку при різних умовах освітлення // Там же. - С. 42.

Заморський І.І., Ясінський В.І. Морфологічні зміни сім'яників ювенільних щурів після руйнування латерального ядра перегородки мозку в різних умовах світлового утримання // Актуальні питання морфогенезу: Матер. наук. конф., присвяченої 100-річчю з дня народження М.Г. Туркевича. - Чернівці, 1994. - С. 65 - 66.

Заморський І.І., Ясінський В.І. Зміна гормоноутворюючої функції сім'яників при руйнуванні латерального ядра перегородки мозку в умовах постійної темряви // Молоді науковці - охороні здоров'я: Тези допов. ювілейної конф. - Чернівці, 1994. - С. 43.

Роль латерального ядра перегородки мозку та шишкоподібного тіла в механізмах становлення фотоперіодичних змін в чоловічих статевих залозах / І.І. Заморський, І.Ю. Олійник, І.О. Євтушенко, В.М. Ходоровський // Хірургічні проблеми і екологія: Матеріали симпозіуму з міжнародною участю, 5-6 жовтня, 1995. - Чернівці, 1995. - С. 76.

Заморский И.И. Характер антигонадотропной функции шишковидного тела после разрушения латерального ядра перегородки мозга // Патофизиология органов и систем (Экспериментальные и клинические аспекты): Тезисы докладов I Российского Конгресса по патофизиологии с международным участием. 17-19 октября 1996 г., Москва. - М.: РГМУ, 1996. - С. 174.

Патофізіологія - наука інтегративна / В.Ф. Мислицький, О.Л. Кухарчук, І.І. Заморський, М.Д. Перепелюк, Ю.Є. Роговий, Л.О. Філіпова, О.В. Бойко // Шляхи оптимізації навчального процесу. - Вид. 3. - Чернівці, 1997. - С. 54 - 55.

Заморський І.І. Фотоперіодичні зміни інтенсивності перекисного окислення ліпідів у корі головного мозку: Матеріали XV з'їзду Укр. фізіол. тов. (Донецьк, 12-15 травня 1998 р.) // Фізіол. журн. - 1998. - Т. 44, № 3. - С. 32.

Заморський І.І. Вплив гострого стресу за умов десинхронізації циркадних ритмів на синтез аденозину в корі головного мозку: Матеріали XV з'їзду Укр. фізіол. тов. (Донецьк, 12-15 травня 1998 р.) // Там же. - С. 32 - 33.

Заморський І.І. Мелатонін збільшує термін життя щурів за гострої гіпоксії: Матеріали Пленуму Тов. патофізіологів України, присвяченого 90-річчю від дня народження чл.-кор. АМН СРСР, проф. М.Н. Зайка. (Чернівці, 20-22 травня 1998 р.) // Фізіол. журн. - 1998. - Т. 44, № 4. - С. 75 - 76.

Заморський І.І. Стан перекисного окислення ліпідів в сім'яниках щурів за гострої гіпоксії: Матеріали Пленуму Тов. патофізіологів України, присвяченого 90-річчю від дня народження чл.-кор. АМН СРСР, проф. Зайка М. Н. (Чернівці, 20-22 травня 1998 р.) // Там же. - С. 76.

Заморский И.И., Бойко А.В., Мыслицкий В.Ф. Влияние мелатонина на выживаемость крыс при острой гипоксии // Гіпоксія: деструктивна та конструктивна дія: Матеріали Міжнародної конференції та Приельбруських Бесід, присвячених 50-річчю наукової діяльності та 80-річчю з дня народження д.м.н., проф. А.З. Колчинської. Київ 10-12 червня, Терскол 6-12 серпня. - К., 1998. - С. 80 - 81.

Zamorsky I. The effect of melatonin on the activity of the brain 5'-nucleotidase in case of acute hypoxia: Abstr. III International Congr. of Pathophysiology (Lahti, Finland, 28 June - 3 July, 1998) // Pathophysiology. - 1998. - Vol. 5, suppl. 1. - P. 270.

Заморский И.И., Пишак В.П. Изменения активности гем-оксигеназы-2 при острой гипоксии и применении мелатонина // Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция: Материалы Второй Всероссийской конференции 5-7 октября 1999 г., Москва. - М.: БЭБиМ, 1999. - С. 28.

АнотаціЯ

Заморський І. І. Фотоперіодичний компонент механізмів адаптації до гострої гіпоксії. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора медичних наук за спеціальністю 14.03.04 - патологічна фізіологія. - Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ, 2000.

Дисертацію присвячено доказу участі фотоперіодичних механізмів у регуляції негайної адаптації щурів до гострої гіпобаричної гіпоксії, а також визначенню місця і ролі шишкоподібного тіла у цих механізмах. Встановлено, що збільшення фотофази підвищує чутливість тварин до гострої гіпоксії, погіршує антиоксидантний захист макромолекул та збільшує реактивність стрес-реалізуючих нейроендокринних систем; а подовження скотофази посилює стійкість до гіпоксії і покращує антиоксидантний захист ліпідів, хоча погіршує захист білків. Показано, що шишкоподібне тіло займає одне з важливих місць у всій системі антигіпоксичного захисту організму, здійснюючи такий захист в залежності від тривалості фотоперіоду за дії власних гормонів індольної (мелатонін) і пептидної (у складі препарату епіталаміну) природи.

Ключові слова: гостра гіпобарична гіпоксія, фотоперіод, шишкоподібне тіло, мелатонін, епіталамін.

ANNOTATION

Zamorsky I. I. Photoperiodic component of adaptation mechanisms to acute hypoxia. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree in medicine by speciality 14.03.04 - pathological physiology. - O. O. Bogomolets Institute of Physiology of National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 2000.

The thesis is devoted to the proof of the participation of photoperiodic mechanisms in the regulation of rats' instant adaptation to acute hypobaric hypoxia as well as the determination of the role of the pineal body in these mechanisms. It has been established that an increase of the photophase elevated the animals' sensitivity to acute hypoxia, deteriorated the antioxidant defence of macromolecules and enhanced the reactivity of stress-realizing neuroendocrine systems; while the prolongation of the scotophase increased resistance to hypoxia and improved the lipid antioxidant defence, although it deteriorated protein defence. It has been shown that the pineal body played one of the most important roles in the whole system of the antihypoxic defence of the organism, realizing such defence according to the duration of the photoperiod by means of the action of its hormones of indole (melatonin) and peptide (in the ingredients of the preparation epithalamin) nature.

Key words: acute hypobaric hypoxia, photoperiod, pineal body, melatonin, epithalamin.

АННОТАЦИЯ

Заморский И. И. Фотопериодический компонент механизмов адаптации к острой гипоксии. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук по специальности 14.03.04 - патологическая физиология. - Институт физиологии им. А. А. Богомольца НАН Украины, Киев, 2000.

Диссертация посвящена доказательству участия фотопериодических механизмов в регуляции срочной адаптации неполовозрелых крыс к острой гипобарической гипоксии, а также определению места и роли шишковидного тела в этих механизмах. В работе рассмотрена организация нейрофункциональной системы, воспринимающей фотопериод - фотопериодической системы головного мозга как части хронопериодической системы организма; сформулирована концепция участия фотопериода, опосредованного действием гормонов шишковидного тела, в адаптации организма к острой гипоксии.

Установлено, что фотопериодические компоненты хронопериодической системы обеспечивают координацию механизмов адаптации организма к острой гипоксии. Нарушение фотопериодичности при увеличении фотофазы усиливает чувствительность нейронов переднего мозга и всего организма животных к острой гипоксии, смещает прооксидантно-антиоксидантное равновесие в сторону активации свободнорадикального окисления макромолекул с ухудшением антиоксидантной защиты липидов и белков, повышает реактивность стресс-реализующих нейроэндокринных систем с участием кортикостерона и ослабляет активность стресс-лимитирующих механизмов при участии пролактина. Удлинение скотофазы при постоянной темноте повышает устойчивость к острой гипоксии, частично компенсирует нарушения прооксидантно-антиоксидантного равновесия, возникающие при окислительном стрессе, вызванном острой гипоксией, хотя усиливает интенсивность свободнорадикальной окислительной модификации белков в нейронах коры больших полушарий и гиппокампа, однако уменьшает ее в плазме крови.

Показано, что шишковидное тело занимает одно из центральных мест во всей системе антигипоксической (а также антистрессовой) защиты организма, обеспечивая такую защиту в зависимости от продолжительности фотопериода с помощью собственных гормонов индольной (мелатонин) и пептидной природы, действие которых подобно, но не одинаково. Мелатонин увеличивает продолжительность жизни крыс при острой гипобарической гипоксии и ограничивает проявления стрессорных реакций на острую гипоксию, нормализуя уровни циклических нуклеотидов и серотонина в структурах переднего мозга крыс, модулируя нейроэндокринные механизмы адаптации к гипоксии, устраняя инактивацию Na⁺, К⁺-АТФазы нейронов, противодействуя ослаблению антиоксидантной защиты в организме и предупреждая интенсификацию пероксидного окисления липидов, особенно при постоянной темноте, что указывает на антигипоксантные свойства мелатонина. Однако при введении мелатонина усиливается окислительная модификация белков в клетках переднего мозга, в частности коры больших полушарий и гиппокампа. гіпоксія фотоперіод шишковидне тіло

Влияния мелатонина на нейроэндокринные механизмы адаптации к острой гипоксии носят модуляторный характер и зависят от характера фотопериода: при удлинении фотопериода мелатонин ограничивает активность стресс-реализующих механизмов с участием кортикостерона, а при укорочении - усиливает их. Действие мелатонина на активность стресс-лимитирующих механизмов с участием пролактина имеет противоположный характер: при постоянном освещении введение мелатонина повышает уровни циркулирующего пролактина.

Обнаружено, что мелатонин предупреждает увеличение уровня цГМФ в габенулярном комплексе головного мозга крыс при острой гипоксии. Это указывает на ингибирующее влияние мелатонина на повышающиеся при острой гипоксии активность гем-оксигеназы и образование оксида углерода (ІІ). Одновременно выявлено стимулирующее влияние мелатонина на активность 5-нуклеотидазы и, соответственно, на образование аденозина в переднем мозге в условиях острой гипоксии и (или) постоянной темноты, а также на активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, что содействует реактивации глутатионовой антиоксидантной системы.

Пептидные гормоны шишковидного тела в составе эпиталамина эффективнее, чем мелатонин, защищают нейроны переднего мозга от окислительного стресса, возникающего при острой кислородной недостаточности, усиливая in vivo антиоксидантную защиту не только липидов, но и белков плазмы крови и, в некоторой степени, нейронов головного мозга, в частности гиппокампа, особенно при постоянной темноте. Нейропротекторные влияния эпиталамина также зависят от продолжительности фотопериода.

Доказано, что при острой гипоксии возникает функциональная активация пинеалоцитов с участием неадренергических механизмов их регуляции. Эпиталамин содействует повышению функциональной активности шишковидного тела при острой кислородной недостаточности. Установлено, что стимулирующее пинеалоциты влияние эпиталамина не опосредовано адренергической иннервацией и связано с активацией цГМФ-зависимого внутриклеточного механизма.

Ключевые слова: острая гипобарическая гипоксия, фотопериод, шишковидное тело, мелатонин, эпиталамин.

Размещено на Allbest.ru