Про роль преоптичної області та переднього гіпоталамуса у підтримці констант гомеостазу

Аналіз реакцій нейронів RPO і переднього гіпоталамуса у відповідь на температурні, глюкозні, осмотичні та пресорні стимули виявив різноманітні варіанти перебудови ФІА (різну тривалість реакції, напрямок, латентний період, перетворення часової структури та ін.), які віддзеркалюють характерні особливості аферентних входів до нейронів RPO і переднього гіпоталамуса, що активуються при змінах цих констант гомеостазу. Ми вважаємо, що різноманітність у нейронних реакціях можна пояснити і тим, що при коливаннях констант гомеостазу, в складній еферентній нейронній системі застосовуються такі форми перебудови ФІА нейрона, які можуть бути сприйняті ефекторними елементами-мішенями для встановлення гомеостатичного показника в межах кожної вісцеральної системи. Тобто в нейронах-ефекторах існують механізми, які чутливі до саме такої зміни частоти ФІА нейрона, і саме такому перетворенню часової структури (групуванню імпульсів, тривалості міжімпульсних інтервалів та ін.).

Відомо, що тип реакції нейрона у відповідь на коливання гомеостатичного показника є певним критерієм її специфічності. Тому, в ході роботи були дослідженні особливості реакцій нейронів RPO і переднього гіпоталамуса на різні зміни констант гомеостазу.

Отримані результати доводять, що механізми терморегуляції в яких беруть участь нейрони RPO і переднього гіпоталамуса розрізняються залежно від величини (генералізованості) стимулу і напрямку температурного зсуву. При реакціях організму на різноспрямовані локальні температурні коливання, перш за все включаються реципрокні механізми (Boulant J.A., 1980; Nakayama Т., 1985; Kobayashi S., 1989; Hissa R.,1990; Казаков В.Н. та ін., 1992), які відображаються на протилежних змінах параметрів ФІА термосенситивних нейронів у відповідь на нагрівання та охолодження.

Виявлене нами превалювання активаційних короткострокових реакцій глюкосенситивних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса демонструють значну роль нейронів цих мозкових зон у регуляції метаболічного обміну організму (Oomura Y., 1980; Nakayama Т., 1984; Lenard L. та ін., 1991). Саме ці нейрони відповідають всім критеріям детекторних елементів із високим ступенем специфічності реакцій на зміну рівня глюкози при оцінці енергетичного потенціалу.

Аналіз реакцій на коливання осмотичного статусу показує, що механізми осморегуляції, в яких беруть участь нейрони RPO і переднього гіпоталамуса при гіпер- і гіпоосмії дещо розрізняються, але за більшістю не є реципрокними. Схожі реакції на різноспрямовані осмотичні впливи свідчать про єдині механізми підтримки нормосмії. Відмінності в реакціях (зокрема, в зміні часової структури ФІА) виявляють механізми, завдяки яким, один і той же нейрон селектує підвищення або зниження осмотичного тиску (Baker M.A., Doris P.A., 1982; Bourque C.W. та ін., 1994, 1997). Можливо, реакції, які ми спостерігали на нейронах RPO і переднього гіпоталамуса є віддзеркаленням конвергенції на досліджуваних нейронах різних видів аферентних сигналів від циркумвентрикулярних органів , які, у свою чергу, мають гіпер- та гіпоосмічні детектори (Saad W.A. та ін., 1987; McAllen R.M., 1990; Zardetto-Smith F.M. та ін., 1993; Thunhost R.L., 1998).

Відомо, що в системі центральної регуляції артеріального тиску провідну роль відіграють катехоламінергічні системи. (Bealer S.L., Proctor K.G., 1987; Behbehani M. M., Da Costa Gomez T. M., 1996). За нашими даними, вплив цих нейромодуляторів (модульований фенілефрином) на нейрони RPO і переднього гіпоталамуса є більш ефективним чинником зміни частоти їх ФІА, і в значно меншому ступені _ перетворення часової структури. Тривалий латентний період реакцій нейронів RPO і переднього гіпоталамуса при експериментальному підвищенні артеріального тиску, характеризує складний аферентний шлях, який опосередкований ланцюгом елементів (до складу яких належать гальмівні інтернейрони) під час надходження інформації до нейронів RPO і переднього гіпоталамуса (Bealer S.L., 1988, 2000; Gutman M.B. та ін., 1985; Camargo L.A.та ін., 1984; Manning J.W. та ін., 1985).

Таким чином, виявлена нами різноманітність реакцій цих нейронів у відповідь на зміни констант гомеостазу демонструє не стільки специфічність нейронів, обумовлену участю в регуляції якоїсь конкретної вісцеральної (термо-, глюко-, осмо-, пресорної) системи, скільки відмінності у формах реалізації регуляторних механізмів.

І знову виникає головне питання: чи є нейрони RPO і переднього гіпоталамуса специфічними до вісцеральних стимулів? Традиційно вважається, що відповідь регуляторного нейрону на зміну показника і обумовлює специфічність цього нейрону. Але ж нами виявлено, що переважна більшість (81%!) нейронів RPO і переднього гіпоталамуса є полісенсорними, тобто чутливі до двох, трьох і чотирьох різномодальних вісцеральних стимулів, і тільки 19% нейронів відповідають на стимули в межах однієї модальності. Така поліспеціфічність нейронів, яка заснована на їх полісенсорності до кількох гомеостатичних змін, на наш погляд, і є однією з найважливіших властивостей нейронів RPO і переднього гіпоталамуса, що забезпечують взаємодію механізмів вісцеральної регуляції при підтримці гомеостазу. Існування нейронів, специфічність яких полягає в однаковій чутливості до кількох вісцеральних стимулів обумовлена тим, що в організмі ніколи не відбувається ізольовано зміна тільки одного гомеостатичного показника.

Так, виявлення глюко-термосенситивних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса (їх більшість локалізувалася в передньому гіпоталамусі), які реагували на підвищення рівня глюкози крові активаційними реакціями й інтенсивним перетворенням часової структури, свідчить про те, що ці нейрони належать до системи регуляції метаболічного обміну й термогенезу. Таким чином, контроль енергоресурсів і термогенезу одними і тими ж регуляторними елементами цілком пояснює анорексію під час лихоманки, а також забезпечує посилення відчуття голоду при переохолодженні.

Наявність глюко-осмосенситивних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса доводить належність цих елементів до механізмів енергозабезпечення, які пов'язані з механізмами регуляції водно-електролітного обміну. Практично всі ці нейрони локалізовані в передньому гіпоталамусі, і найбільш суттєва перебудова ФІА спостерігається у відповідь на гіпоосмію плазми. Таке поєднання конвергентних властивостей дає підставу пояснити причетність цих нейронів до системи осморегуляції, як компонента питної поведінки під час прийому їжі.

Ряд дослідників (Matsumura K. та ін., 1985; Koga H. та ін., 1987, Osaka T. та ін., 1995; Yamamoto H. та ін., 2002; Whyte D.G., Johnson A.K., 2005) відзначали наявність у термосенситивних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса реакцій на коливання артеріального тиску. Наші дані підтверджують, що нейрони переднього гіпоталамуса, які залучені до регуляції кардіоваскулярного гомеостазу, реагують і на температурні стимули. Різні варіанти тривалості реакції, їх спрямованостей показують неоднозначну картину взаємодії двох цих регуляторних систем. Всі реакції пресо-термосенситивних нейронів складалися тільки в зміні частоти ФІА. Можливо, механізми регуляції, які відображаються перетворенням часової структури ФІА нейрона, у цьому випадку не активуються. Дослідники намагаються пояснити модуляцію кардіоваскулярних реакції при зміні температури як реакцію нейронів RPO і переднього гіпоталамуса на підвищення концентрації біологічно активних речовин (нейропептиду GLP-1; білка теплового шоку с-Fos; бомбезину; нейропептиду Y та ін.), а також впливом симпатичної нервової системи (Myers R.D. та ін., 1996; Li X.L. та ін., 2002; Нikiji K. та ін., 2004; Kelley A.E. та ін., 2005). У будь-якому випадку, описані кардіорефлекси (зокрема зміна артеріального тиску), при тепловому ударі; вегетативні температурні прояви при адреналіновому стресі; гіпотермія й відчуття холоду при падінні артеріального тиску, як результат гострої крововтрати, показують взаємодію пресо- і терморегуляції на рівні нейронів переднього гіпоталамуса.

Подальший аналіз конвергентних властивостей нейронів RPO і переднього гіпоталамуса показав, що практично чверть досліджених нейронів відкликаються на надання трьох різномодальних вісцеральних стимулів. При цьому, у половини всіх трисенсорних нейронів зареєстровані реакціі на зміну температури, підвищення рівня глюкози й осмотичні коливання. Локалізувалися ці нейрони в основному в RPO (з максимальною концентрацією в LPO), а всі нейрони, зареєстровані в передньому гіпоталамусі, локалізувалися в HL.

Ми вважаємо, що провідна роль цих трисенсорних нейронів полягає в забезпеченні метаболічного балансу за рахунок термогенезу і обмінних процесів, що відображаються на водно-сольовій рівновазі, оскільки, для 2/3 цих нейронів серед всіх термостимуляцій найбільш ефективним було охолодження: як локальне, так і генералізоване, і така ж кількість нейронів реагувала на гіпер- і гіпоосмію. Цікавим фактом є та обставина, що реакції цих нейронів на вказані стимули полягали тільки в зміні частоти імпульсації й у жодного нейрона не спостерігалося перетворення часової структури ФІА. Можна припустити, що однією з форм управління в поєднаній системі термо-глюко-осморегуляції може бути висока частотна залежність (як позитивна, так і негативна) інтенсивності постсинаптичних ефектів. У будь-якому випадку, така конвергенція сигналів на нейронах RPO і переднього гіпоталамуса розкриває об'єднаний механізм управління трьох найважливіших гомеостатичних констант: рівня глюкози, температури і осмотичного тиску для забезпечення і підтримки енергетичного статусу організму, що є однією з найважливіших позицій із погляду життєзабезпечення. Наприклад, в стані хронічного стресу, викликаного стомленням і неспанням, пригнічуються процеси метаболічного обміну, що приводить до зниження температури тіла і переохолодження. При цьому через недолік глюкози підвищується апетит, підвищується рівень кортизолу в плазмі, що викликає зміну білкового складу плазми, водночас в мозку знижується рівень лептину - регулятора апетиту, і все це викликає потребу в їжі.

Такий стан організму, обґрунтований взаємодією регуляторних систем формує харчову мотиваційну поведінку і, як правило, веде до вживання їжі, що компенсує метаболічні зміни. Проте вживання їжі (навіть такий фізіологічний акт), вимагає до взаємодії термо-, глюко- і осмосенситивних нейронів, які залученні до компенсації усіх цих констант, або ж активації трисенсорних термо-глюко-осмосенситивних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса, що є більш природним при необхідній одночасній регуляції вказаних вісцеральних функцій.

Абсолютно унікальні властивості, з нашої точки зору, мають 13% зареєстрованих нейронів, у яких виявлена реакції на всі чотири різномодальні види вісцеральних стимулів. У RPO полісенсорних елементів було зареєстровано удвічі більше, ніж у зонах переднього гіпоталамуса. Третина полісенсорних нейронів була виявлена в зоні, прилеглій до SO, що підкреслює в їх функціональній діяльності провідну роль осмотичного статусу. Тим більш, всі нейрони реагували на коливання осмотичного гомеостазу, а половина нейронів реагувала водночас і на гіпер-, і на гіпоосмію плазми. Серед усіх температурних стимулів найбільш ефективне перетворення ФІА цих нейронів викликало локальне охолодження. Реакції на різні види температурних і осмотичних стимулів, в межах своєї модальності у нейронів RPO і переднього гіпоталамуса в більшості випадків розрізнялися за спрямованістю або типом перебудови ФІА і мали взаємодоповнюючий характер.

Взаємозв'язок водно-сольового балансу і кардіоваскулярного контролю, який забезпечують структури RPO, зокрема SO, у підтримці об'єму циркулюючої крові цілком зрозумілий. Причетність цих же елементів до регуляції метаболічного статусу і процесів термогенезу свідчить про те, що в RPO і передньому гіпоталамусі існують нейрони, які одночасно здатні оцінювати стан енергетичного потенціалу в сукупності з життєво важливим показником гемодинаміки - об'ємом циркулюючої крові. І провідну роль в цьому забезпеченні мають нейрони RPO.

Таким чином, виявлено, що основні популяції цих полісенсорних нейронів складають: термо-глюкосенситивні, термо-пресосенситивні, глюко-пресосенситивні; термо-глюко-осмосенситивні, термо-глюко-осмо-пресосенситивні елементи, діяльність яких формує взаємодію центральних механізмів регуляції констант гомеостазу.

Проведене дослідження розкриває сутність та біологічне значення функціонального зв'язку різних механізмів регуляції вегетативних функцій на рівні RPO і переднього гіпоталамуса для підтримки гомеостазу.

Невеличка кількість (менш 20%!) моносенсорних нейронів в RPO і передньому гіпоталамусі демонструє практичну відсутність у цих областях мозку (особливо в RPO) специфічних нейронів, які забезпечують окрему регуляцію однієї вісцеральної системи.

Таким чином, треба ще раз підкреслити, що переважна більшість в RPO і передньому гіпоталамусі полісенсорних нейронів обумовлена тим, що в організмі не відбувається ізольовано зміна тільки одного гомеостатичного показника, тому коливання будь-якої константи гомеостазу неодмінно викликає зрушення інших гомеостатичних параметрів, і саме цей факт переконливо доводить, що механізми підтримки різних констант гомеостазу включаються водночас й виконуються поєднано.

Проведене дослідження конвергентних властивостей нейронів і виявлення комбінацій стимулів, до яких однаково були чутливі досліджуванні нейрони, доказує наявність в RPO і передньому гіпоталамусі полісенсорних (поліспецифічних) елементів. Але виявлення поліспецифічності нейронів RPO і переднього гіпоталамуса взагалі надає зовсім новий погляд на поняття „специфічності”, як властивості регуляторних нейронів. Ми вважаємо, що саме ці функціональні особливості нейронів RPO і переднього гіпоталамусу та їх діяльність під час зрушення будь-якої константи гомеостазу і визначають механізм центральної регуляції гомеостазу, який забезпечує підтримку констант гомеостазу і динамічний фізіологічний баланс при змінах навколишнього середовища.

Встановлений механізм регуляції гомеостазу, заснований на взаємодії різних регуляторних систем, завдяки діяльності поліспецифічних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса надає підставу у клініці розробляти більш ефективні шляхи лікування, які повинні бути спрямовані не тільки на встановлення зрушеної константи (або констант) однієї вісцеральної системи, а також здійснювати паралельний вплив на інші вегетативні функції й вісцеральні системи організму.

ВИСНОВКИ

1. У дисертаційній роботі розв'язана важлива наукова проблема - розкрито сутність та біологічне значення функціональної взаємодії механізмів регуляції різних вегетативних функцій на рівні RPO і переднього гіпоталамуса, яка обумовлена тим, що в організмі не відбувається ізольовано зміни тільки одного гомеостатичного показника, й коливання будь-якої константи гомеостазу неодмінно викликає зрушення інших гомеостатичних параметрів; що треба враховувати у клініці при розробці шляхів лікування багатьох захворювань, які супроводжуються порушенням гомеостатичних показників.

2. Виділено три типи ФІА нейронів RPO і переднього гіпоталамуса залежно від особливостей їх часової структури, які значно відрізнялися один від одного. Перший тип ФІА характеризувався безперервною і відносно рівномірною імпульсацією, зі схожими за тривалістю міжімпульсними інтервалами (МІІ). Другий тип ФІА нейронів відрізнявся неритмічністю імпульсації з великими і маленькими МІІ. Третій типом ФІА характеризувався нерівномірністю генерації імпульсів, які спорадично виникали частіше або рідше. Кількість фоновоактивних нейронів знаходилася у прямої кореляції з розміром кожної області: в латеральній преоптичній області - було зареєстроване 12,8% всіх нейронів, в медіальній - 13,8%, в області BNST - 8,5%, в області супраоптичного ядра - 6,4%, в перівентрикулярній області - 9,5%, в передньому латеральному гіпоталамусі - 32% нейронів, в передньому дорсальному - 17%.

3. У відповідь на зміни констант гомеостазу і кортикальні подразнення, виявлені різноманітні реакції нейронів RPO і переднього гіпоталамуса, що полягають в достовірній перебудові їх ФІА: перетворенні часової структури та коливанні частоти імпульсації. Виділені монофазні реакції у вигляді короткочасного коливання частоти, що виникає безпосередньо під час стимуляції, і реакції, які проявляються у коливанні частоти в період післядії (через 15-30с після закінчення стимуляції). У відповідь на осмотичні та температурні стимули виявлена особлива форма нейронних реакцій, що полягала у перетворенні часової структури ФІА нейрона, яке не супроводжувалося коливанням частоти імпульсації.

4. Співставлення реакцій нейронів RPO і переднього гіпоталамуса у відповідь на зміни гомеостатичних констант в фізіологічних межах та на електричні подразнення зон неоархіпалеокортекса виявило надто ефективний тонічний вплив кори головного мозку на нейрони, що забезпечують регуляцію гомеостазу. Кількість нейронів, які перетворюють часову структуру ФІА у відповідь на зміни констант гомеостазу, складала 25%, а у відповідь на електричні подразнення кортикальних зон - 34%. Достовірне коливання частоти у відповідь на вісцеральну стимуляцію зареєстровано у 72% нейронів, а на електричне подразнення неоархіпалеокортекса - у 95% нейронів. Проведене зіставлення реакцій термо-, глюко-, осмо-, пресосенситивних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса у відповідь на різні види електричних кортикальних стимулів не виявило значущих відмінностей у кількості реакцій, співвідношенню їх типів та особливостей, і довело, що тонічний вплив кортикальної аферентації на центри термо-, глюко-, осмо- і пресорегуляції є неспецифічним.

5. Вивчена перебудова ФІА вісцеросенситивних нейронів у відповідь на деякі зміни констант гомеостазу. Виявлено, що реактивність та форма перебудови ФІА у нейронів RPO і переднього гіпоталамуса розрізнялися залежно від величини (генералізованості) і напрямку температурного стимулу, що свідчить про різні механізми терморегуляції які забезпечуються цими нейронами. У відповідь на локальне нагрівання і на генералізоване охолодження виявлена однакова реактивність (26%) нейронів RPO і переднього гіпоталамуса, а на локальне охолодження реагувало 33% нейронів. Нейронів, які перетворювали часову структуру ФІА без зміни частоти, зареєстровано при локальному охолодженні в 3 рази більше ніж при локальному нагріванні, або при генералізованому охолодженні. Співвідношення активаційних та гальмівних короткочасних реакцій у відповідь на всі температурні стимули було схожим. А реакції в післядії значно відрізнялися: у відповідь на локальні стимули (нагрівання та охолодження) переважали гальмівні реакції, а на генералізоване охолоджування - активаційні.

6. Виявлено, що введення в кровотік ізотонічного розчину глюкози викликає у нейронів RPO і переднього гіпоталамуса найвищу реактивність (50%). Більшість нейронів, що реагують на гіперглікемію, відповідають критеріям детекторних елементів із високим ступенем специфічності реакцій: на підвищення рівня глюкози переважно реєструвалися активаційні реакції, короткострокових активаційних відповідей було зареєстроване в п'ять разів більше, ніж гальмівних. У кожного п'ятого глюкосенситивного нейрона RPO і переднього гіпоталамуса у відповідь на гіперглікемію зареєстровано перетворення часової структури ФІА.

7. Різна реактивність нейронів RPO і переднього гіпоталамуса при зміні осмотичного статусу, і різні формі перебудови ФІА свідчать про то, що механізми осморегуляції, в яких беруть участь ці нейрони при гіпер- і гіпоосмії розрізняються, і контроль нормосмії полягає у більш складній взаємодії осморегуляторних елементів. Виявлено, що на гіперосмію плазми реагували 37% нейронів, на і 33% на гіпоосмію. В умовах гіперосмії часова структура ФІА перетворювалася у 16% нейронів, а в умовах гіпоосмії - у 31% (!) нейронів. При гіперосмії активаційних монофазних відповідей було в чотири, а при гіпоосмії в два рази більше, ніж гальмівних. Активація і гальмування у післядії на нейронах RPO і переднього гіпоталамуса в умовах коливання осмотичного тиску було схожим.

8. Реактивність нейронів RPO і переднього гіпоталамуса у відповідь на підвищення системного артеріального тиску складала 43%. Виявлено, що серед усіх вісцеральних стимулів, зміна саме цієї константи гомеостазу викликала перетворення часової структури ФІА у найменшої (1,4%) кількості досліджуваних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса. Більшість нейронів реагувала на підвищення артеріального тиску реакціями в післядії, що характеризує складний багатоелементний аферентний шлях (можливо із залученням гальмівних інтернейронів). Активація і гальмування частоти ФІА у нейронах при підвищенні артеріального тиску реєструвалося практично в рівному ступені.

9. Виявлено, що переважна більшість 81% нейронів RPO і переднього гіпоталамуса були полісенсорними, тобто чутливі до двох, трьох і чотирьох різномодальних вісцеральних стимулів, і тільки 19% нейронів відповідали на стимули в межах однієї модальності. Бісенсорних нейронів було зареєстровано в 1,5 раза більше у передньому гіпоталамусі ніж в RPO. Три- і тетрасенсорних елементів було зареєстровано в RPO в два рази більше, ніж у передньому гіпоталамусі. Тетрасенсорні нейрони складали 13% від усіх полімодальних і виявлялися в основному в RPO, особливо в зоні, прилеглій до супраоптичного ядра. Моносенсорні нейрони, які реагували на термо-, глюко-, осмотичні стимули були зареєстровані в основному, у латеральному гіпоталамусі, що демонструє практичну відсутність в RPO детекторних нейронів, які забезпечують окрему регуляцію будь-якої однієї вісцеральної константи.

10. Аналіз конвергентних властивостей бісенсорних нейронів показав, що для цих елементів найефективнішими були такі комбінації стимулів: зміна температури і підвищення рівня глюкози; зміна температури та артеріального тиску; коливання осмотичного тиску та підвищення рівня глюкози. Кількість нейронів, які відповідають саме на ці комбінації стимулів була однакова і складала по 8,7%. Трисенсорні нейрони реагували головним чином (56%) на зміну температури, підвищення рівня глюкози і осмотичні коливання, при цьому майже всі ці клітини були зареєстровані в RPO. На інші комбінації вісцеральних стимулів, реагувало в 3-4 рази менше трисенсорних нейронів.

11. Взаємодія механізмів управління константами гомеостазу на рівні RPO і передньому гіпоталамусі забезпечується функціонуванням в цій області мозку особливих, з точки зору вісцеральної специфічності, елементів. Наявність нейронів, специфічність яких полягає в однаковій чутливості до кількох вісцеральних стимулів обумовлена тим, що в організмі не відбувається ізольовано зміна тільки одного гомеостатичного показника, і коливання будь-якої константи гомеостазу неодмінно викликає зрушення інших гомеостатичних параметрів. Встановлений механізм центральної регуляції констант гомеостазу надає підставу у клініці розробляти більш ефективні шляхи лікування багатьох захворювань, які повинні бути спрямовані не тільки на встановлення зміненої константи (або констант) однієї вісцеральної системи, а здійснювати паралельний вплив на інші вегетативні функції й вісцеральні системи організму.

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Казаков В.Н. Преоптическая область (связи, структурно-функциональная организация, механизмы интегративной деятельности) / В.Н. Казаков, П.Я. Кравцов, Л.В. Натрус. - Донецк: Лебедь, 2006. - 125 с. Автором особисто досліджено та описано структурно-функціональні зв'язки кортикальних зон із нейронами преоптичної області й проаналізована конвергентна ємність нейронів, як основа механізмів інтегративної діяльності нейронів преоптичної області.

2. Казаков В.Н. Физиологические основы функциональных методов исследований: Пособие для студентов высших медицинских учебных заведений / В.Н. Казаков, Б.Б. Ивнев, Л.В. Натрус. - Донецк: Вебер, 2007. - 182 с. Автором описано особисто розроблений та застосований статистичний метод дослідження імпульсації нейронів мозку, заснований на критеріальній оцінці рівня значущості розрізнення.

3. Кравцов П.Я. Механизмы влияний филогенетически гетерогенных отделов коры головного мозга на нейроны гипоталамуса / П.Я. Кравцов, Л.В. Натрус, А.В. Терещенко // Архив клин. и экспер. медицины. - 2000. - Т.9, №1. - С. 14-18. Автором визначено два типи впливів (екстрений та тонічний) різних кортикальних зон на нейрони переднього гіпоталамуса.

4. Convergence of cortical impulses to hypothalamic neurons dealing with the temperature homeostasis control / L.V. Natrus, P.Ya. Kravtsov, A.V. Tereshenco, N.V. Prokofieva, B.G. Popov // Basic and Applied Thermophysiology; Ed. V.N. Gourin. - Minsk: Polibig, 2000. - P. 203-208. Автором виявлено конвергенцію аферентних впливів до термосенситивних нейронів гіпоталамуса.

5. Synaptic effects of Nitric Oxide upon cortico-preoptic connections / S. Sherbakov, V. Andreeva, P. Kravtsov, A. Tereshchenko, L. Natrus, E. Gaidarova, I. Kuznetsov // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. - 2001. - Т.2, №14. - С. 26-32. Автором визначено перебудову функціональних взаємовідношень між нейронами гіпоталамуса при введенні оксиду азоту.

6. Оценка реактивности осмосенситивных нейронов переднего гипоталамуса на кортикальные стимуляции в условиях функциональной нагрузки на осморегулирующую систему / В.Н. Казаков, П.Я. Кравцов, И.Э. Кузнецов, Л.В. Натрус, Е.В. Гайдарова, А.В. Терещенко // Архив клин. и экспер. медицины. - 2002. - Т.11, №1. - С. 34-39. Автором виявлено перебудову фонової імпульсації осмосенситивних нейронів під впливом кортикальної стимуляції.

7. Морфофункциональная характеристика гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной системы при гипотермии / В.Н. Казаков, Е.В. Гайдарова, В.И. Соболев, Н.И. Шевченко, Л.В. Натрус // Запорожский медицинский журнал. - 2002. - №3 (13). - С. 43-46. Автором обґрунтовано зміни структурно-функціональних властивостей нейронів при довготривалому термічному впливі, які віддзеркалюються на діяльності нейронів, причетних до регуляції вегетативних функцій.

8. Апарат штучної вентиляції легень на пневмоелементах для дрібних лабораторних тварин / В.М. Казаков, Л.В. Натрус, О.В. Гайдарова, О.В. Терещенко, В.І. Дегтярьов // Фізіологічний журнал. - 2003. - Т.49, №4. - С. 88-93. Автором обґрунтовано використання апарата ШВЛ, заснованого на пневмоелементах, що усуває генерацію електричних полів, які перешкоджають проведенню електрофізіологічного експерименту.

9. Участь кори великих півкуль у регуляції функцій нейронів гіпоталамуса / В.М. Казаков, П.Я. Кравцов, Л.В. Натрус, О.В. Гайдарова, О.В. Терещенко, В.Ф. Андреєва, О.С. Щукіна, Т.О. Шевченко // Буков.медичний вісник. - 2003. - Т.7, №1-2. - С. 52-54. Автором виявлено реакції у відповідь на еволюційно гетерогенні кортикальні впливи гіпоталамічних нейронів, які можуть брати участь у вегетативній регуляції.

10. Новий метод аналізу імпульсної активності нейронів мозку / В.М. Казаков, Л.В. Натрус, О.В. Гайдарова, О.В. Терещенко, В.Г. Гур'янов, А.А. Віслий // Фізіологічний журнал. - 2004. - Т.50, №4. - С. 100-107. Автором запропоновано та застосовано статистичний метод дослідження ФІА нейронів, який засновується на критеріальній оцінці рівня значущості розрізнення.

11. Натрус Л.В. Изменение структуры импульсной активности нейронов преоптической области гипоталамуса при температурном воздействии на организм // Український медичний альманах. - 2004. - Т.7, № 5. - С. 111-114.

12. Пути взаимодействия нервной, эндокринной и иммунной систем в регуляции функций организма / В.Н. Казаков, М.А. Снегирь, А.Г. Снегирь, Е.В. Гайдарова, Б.Б. Ивнев, Л.В. Натрус // Архив клин. и экспер. медицины. - 2004. - Т.13, №1-2. - С. 3-11. Автором обґрунтовано значення аферентних входів до нейрона гіпоталамуса та транснейрональних медіаторів, як факторів, що можуть модулювати фонову активність клітини.

13. Натрус Л.В. Исследование механизмов регуляции пищевого поведения на основе модуляции параметров импульсной активности гипоталамических нейронов // Питання експер та клін. медицини: Зб.наук.пр., присвячена 75-річчю ДонДМУ. - Донецьк, 2005. - Вип.9, Т.2. - С. 252-258.

14. Натрус Л.В. Роль кортикофугальных влияний на структуру импульсной активности нейронов переднего гипоталамуса // Архив клин. и экспер. медицины. - 2005. - Т.14, № 2. - С. 194-197.

15. Натрус Л.В. Исследование механизмов гипоталамической регуляции функций на основе анализа импульсной активности нейронов переднего гипоталамуса // Нейронауки: теоретичні та клінічні аспекти. - 2005. - Том.1, № 2. - С. 35-40.

16. Модуляция импульсной активности нейронов переднего гипоталамуса как функциональная основа гипоталамических механизмов регуляции / В.Н. Казаков, Л.В. Натрус // Нейрофизиология/Neurоphysiology. - 2005. - Т.37, №5/6. - С. 463-475. Автором співставлено перебудову фонової імпульсної активності нейронів преоптичної області та переднього гіпоталамуса у відповідь на зміни констант гомеостазу та серійні кортикальні подразнення.

17. Натрус Л.В. Изменение параметров фоновой импульсной активности нейронов преоптической области и переднего гипоталамуса при повышении артериального давления // Архив клин. и экспер. медицины. - 2006. - Т.15, № 2. - С. 130-135.

18. Натрус Л.В. Зміни реакції нейронів гіпоталамуса у відповідь на фізіологічні коливання констант гомеостазу // Фізіологічний журнал. - 2006. - Т.52, № 3. - С. 57-63.

19. Натрус Л.В. Особливості реакцій нейронів переднього гіпоталамусу на електричну стимуляцію кори головного мозку у кішок // Фізіологічний журнал. - 2006. - Т.52, № 6. - С. 63-70.

20. Натрус Л.В. Исследование механизмов регуляции водно-солевого гомеостаза на основе анализа импульсной активности нейронов переднего гипоталамуса в условиях изменения осмолярности плазмы крови // Нейронауки: теоретичні та клінічні аспекти. - 2006. - Т.2, №1-2. - С. 56-62.

21. Натрус Л.В. Модуляция импульсной активности нейронов переднего гипоталамуса кошки при экспериментальных сдвигах осмолярности плазмы крови // Нейрофизиология/Neurоphysiology. - 2006. - Т.38, №1. - С. 40-46.

22. Фоновая импульсная активность нейрона / В.Н. Казаков, Л.В. Натрус. Университетская клиника. - 2006. - Т.2, №1-2. - С. 45-50. Автором описано типи фонової імпульсної активності нейронів преоптичної області та переднього гіпоталамуса які виявлені за допомогою критеріальній оцінки.

23. Пат. 3092 UA, МКИ 7 А 61В 5/0484. Спосіб дослідження структури імпульсної активності нейронів / В.М. Казаков, Л.В. Натрус, О.В. Гайдарова, В.Г. Гур'янов, О.В. Терещенко, А.А. Віслий; Донецький державний медичний універсітет ім. М.Горького. - № 2004010376; Заявл. 17.01.04; Опубл. 15.10.04, Бюл. № 10. - С.1-4.

24. Пат. 68719 А UA, МКИ 7 А 61 М 16/12. Пристрій для штучної вентиляції легень дрібних лабораторних тварин у електрофізіологічному експерименті / В.М. Казаков, Л.В. Натрус, О.В. Гайдарова, О.В. Терещенко, В.І. Дегтярьов; Донецький державний медичний універсітет ім. М.Горького. - № 2003109030; Заявл. 06.10.03; Опубл. 16.08.04, Бюл. № 8. - С. 1-6.

25. Изучение интегративной деятельности нейронов гипоталамуса как подкоркового центра терморегуляции / Л.В. Натрус, П.Я. Кравцов, А.В. Терещенко, Е.В. Гайдарова // Вопросы здравоохранения Донбасса. - Донецк, 2000. - С. 85-91.

26. Morphofunctional changers of the neuroendocrinal system in hyperthermia / V.N. Kazakov, E.V. Gaidarova, P.Ya. Kravtsov, L.V. Natrus, A.V. Tereshchenko // Acta Physiological Hungarica. - 2002. - Vol.89, №1-3. - P.313.

27. Использование систем пневмоавтоматики в очистительных и электрофизиологических установках / В.И. Дегтярев, Л.В. Натрус, А.В. Белай, А.В. Гирейко // Вісник Донбаської державної акад. будівн. і архітект. - 2003. - Т.4, №41. - С. 48-52.

28. Влияние оксида азота на фоновую импульсную активность нейронов гипоталамуса / В.Н. Казаков, Е.В. Гайдарова, Л.В. Натрус, А.В. Терещенко, И.Э. Кузнєцов, Н.В. Прокофьева // Пурины и монооксид азота: Ювілейна конференція присвячена 50-річчю з дня заснування Інституту фізіології Національної академії наук Білорусі. Мінськ, 7-8 жовтня 2003. - Минск, 2003. - С. 58-61.

29. Оригинальный метод исследования структуры фоновой импульсной активности нейронов мозга / Л.В. Натрус, А.А. Вислый // Проблемы нейрокибернетики: ХIV міжнародна конференція з нейрокібернетики. Ростов-на-Дону, 2005. - Ростов-на-Дону, 2005. - Том 1. - С. 7-10.

30. Modification of interaction between structures of limbic system and neurons of hypothalamus under influence of nitric oxide / V. Kazakov, E. Gaydrova, L. Natrus, A. Tereschencо // Chinese Journal of pathophysiology. - 2006. - V.22, №13 (Suppl). - P. 525-526.

31. Реакція осмосенситивних нейронів гіпоталамуса на температурні стимули при осмотичному навантаженні / В.М. Казаков, О.В. Гайдарова, І.Е. Кузнєцов, Л.В. Натрус, А.В. Терещенко // Історія та сучасні досягнення фізіології в Україні: Зб.наук. пр. - Київ, 2001. - С. 66-67.

32. Реакция гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем на экстремальное нагревание и охлаждение / В.Н. Казаков, Е.В. Гайдарова, Н.И. Тарапата, Л.В. Натрус, О.С. Щукина // XIII з'їзд фізіологічного товариства ім. Павлова. Казань, 25-28 вересня 2001. - Казань, 2001. - С. 348-349.

33. Механизмы взаимоотношений неоархипалеокортекса с нейронами гипоталамуса как основа мотивационно-эмоционального поведения / В.Н. Казаков, Л.В. Натрус, Е.В. Гайдарова, А.В. Терещенко // Фундаментальные и клинические аспекты интегративной деятельности мезга: Міжнародні читання, присвячені 100-річчю з дня народження академіка Е.А. Асратяна. Москва; 2003. - М.: МаксПресс, 2003. - С. 110-112.

34. Изучение механизмов гипоталамической регуляции функций на основе анализа фоновой импульсной активности нейронов переднего гипоталамуса / Л.В. Натрус, В.Н. Казаков // I з'їзд фізіологів СНГ. Дагомис, Сочі, 19-23 вересня 2005. - Москва, 2005. - С. 72.

35. Кортикофугальні впливи на центральну регуляцію гомеостазу: дослідження патерну імпульсної активності нейронів переднього гіпоталамуса / В.М. Казаков, Л.В. Натрус, Н.В. Прокоф'єва, М.І. Тарапата, В.Ф.Андрєєва // XV з”їзд Українського фізіологічного товариства. Чернівці, 23-25 травня 2006. - Фізіологічний журнал.- 2006. - Т.52, №2. - С. 37.

36. Оригинальный метод статистической оценки перестройки паттерна импульсной активности нейронов гипоталамуса в ответ на электрическую стимуляцию коры головного мозга / В.Н. Казаков, Л.В. Натрус, П.Я. Кравцов, А.В. Терещенко, А.А. Вислый // IV з'їзд Українського біофізичного товариства. Донецьк, 19-21 грудня 2006. - Донецьк, 2006. - 56-57.

37. Исследование факторов, вызывающих перестройку импульсной активности нейронов переднего гипоталамуса кошек / В.Н. Казаков, Л.В. Натрус, А.В. Терещенко, П.Я. Кравцов, А.А. Вислый // Нейронаука для медицины и психологи: III Міжнародний міждисциплінарний конгрес. Судак, АР Крим, 12-20 червня 2007. - М.; МаксПресс, 2007. - С. 112-113.

Анотація

нейрон гетерогенний гомеостаз гіпоталамус

Натрус Л.В. Про роль преоптичної області та переднього гіпоталамуса у підтримці констант гомеостазу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора медичних наук за спеціальністю 14.03.03 - нормальна фізіологія. - Донецький національний медичний університет ім. М.Горького МОЗ України, Донецьк, 2007.

У дисертаційній роботі розв'язано важливу наукову проблему - розкрито сутність та біологічне значення функціональної взаємодії механізмів регуляції різних вегетативних функцій на рівні преоптичної області (RPO) і переднього гіпоталамуса.

Вивчення перебудови фонової імпульсної активності нейронів RPO і переднього гіпоталамуса при змінах деяких констант гомеостазу й дослідження конвергентних властивостей нейронів до вісцеральних стимулів, виявило практичну відсутність у цих областях мозку детекторних специфічних нейронів, які забезпечують окрему регуляцію будь-якої однієї вісцеральної системи. Вагоме превалювання (81%) в RPO і передньому гіпоталамусі полісенсорних нейронів, специфічність яких полягає в однаковій чутливості до кількох вісцеральних стимулів, переконливо доводить, що в організмі не відбувається ізольовано зміна тільки одного гомеостатичного показника, і коливання будь-якої константи гомеостазу неодмінно викликає зрушення інших гомеостатичних параметрів, а механізми підтримки різних констант гомеостазу включаються водночас і виконуються поєднано. Саме ці функціональні особливості нейронів RPO і переднього гіпоталамусу та їх діяльність під час зміни будь-якої константи гомеостазу і визначають механізм центральної регуляції вегетативних функцій, який забезпечує підтримку констант гомеостазу і динамічний фізіологічний баланс при змінах навколишнього середовища та надає підставу у клініці розробляти більш ефективні шляхи лікування багатьох захворювань. Терапія повинна бути спрямованою не тільки на встановлення зрушеної константи (або констант) однієї вісцеральної системи, а також здійснювати паралельний вплив на інші вегетативні функції й вісцеральні системи організму.

Ключові слова: конвергенція, полісенсорність, фонова активність, вісцеральні стимули, механізми регуляції.

Натрус Л.В. О роли преоптической области и переднего гипоталамуса в поддержании констант гомеостаза. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук по специальности 14.03.03 - нормальная физиология. - Донецкий национальный медицинский университет им. М.Горького МЗ Украины, Донецк, 2007.

В диссертационной работе решена важная научная проблема - раскрыта сущность и биологическое значение функционального взаимодействия механизмов регуляции различных вегетативных функций на уровне преоптической области (RPO) и переднего гипоталамуса.

Исследование перестройки фоновой импульсной активности (ФИА) нейронов RPO и переднего гипоталамуса в ответ на сдвиги некоторых констант гомеостаза и электрическую стимуляцию различных кортикальных зон позволило изучить деятельность нейронов, причастных к регуляции вегетативных функций.

Выявлено эффективное тоническое влияние коры головного мозга на нейроны RPO и переднего гипоталамуса и установлено, что бьльшее количество исследованных нейронов изменяют параметры ФИА в ответ на электрические раздражения зон неоархипалеокортекса, чем в ответ на сдвиги гомеостатических констант. Однако сопоставление особенностей реакций термо-, глюко-, осмо-, прессосенситивных нейронов в ответ на раздражение коры головного мозга и не выявило значимых отличий в характере и количестве реакций разных групп висцеросенситивных нейронов на кортикальную стимуляцию и показало неспецифическое влияние кортикальной афферентации на центры термо-, глюко-, осмо- и прессорегуляции.

Анализ реакций нейронов RPO и переднего гипоталамуса в ответ на разномодальные изменения констант гомеостаза показал способность данных клеток реагировать на каждый сдвиг гомеостаза специфической реакцией, которая выражается в различных вариантах перестройки ФИА нейрона и характеризует особенности механизмов поддержания этой константы в пределах каждой висцеральной системы.

Анализ конвергентных свойств нейронов RPO и переднего гипоталамуса в отношении висцеральных стимулов выявил практическое отсутствие в RPO детекторных нейронов, которые обеспечивают регуляцию какой-либо одной висцеральной константы, поскольку только 19% нейронов отвечали на сдвиги гомеостаза в пределах одной модальности и были зарегистрированы в основном, в латеральном гипоталамусе.

Выявлено, что подавляющее большинство (81%) нейронов RPO и переднего гипоталамуса - полисенсорные, то есть чувствительные к двум и более разномодальным висцеральним стимулам. Бисенсорных нейронов было зарегистрировано в 1,5 раза больше в переднем гипоталамусе, чем в RPO и для этих элементов наиболее эффективными были такие комбинации стимулов: изменение температуры и повышение уровня глюкозы; изменение температуры и артериального давления; колебание осмотического давления и повышение уровня глюкозы. Наличие в RPO и переднем гипоталамусе бисенсорных термо-глюкосенситивных нейронов, которые обеспечивают контроль энергоресурсов и термогенез, объясняет усиление чувства голода при переохлаждении и анорексию во время лихорадки. Деятельность глюко-осмосенситивных нейронов обусловливает их причастность к системе осморегуляции, для обеспечения компонента питьевого поведения, и обусловливает жажду во время приема пищи. Существование прессо-термосенситивных нейронов определяет модуляцию кардиорефлексов (в частности изменение артериального давления) при тепловом ударе; вегетативные температурные проявления при адреналиновом стрессе; гипотермию и чувство холода при падении артериального давления в результате острой кровопотери и т. д.

Три- и тетрасенсорных элементов было зарегистрировано в RPO в два раза больше, чем в переднем гипоталамусе. Превалирование (56%) среди всех трисенсорных элементов термо-глюко-осмосенситивных нейронов позволяет RPO обеспечивать центральный контроль энергоресурсов и метаболического статуса за счет термогенеза и водно-электролитного обмена.

Тетрасенсорные нейроны составляли 13% от всех полимодальных и оказывались в основном в RPO, особенно в зоне, прилегающей к супраоптичного ядру, что подчеркивает ведущую роль осмотического статуса в их функциональной деятельности. Тем более, все нейроны реагировали на те или иные изменения осмотического гомеостаза, а половина нейронов реагировала одновременно и на гипер-, и на гипоосмию плазмы. Таким образом, выявлено, что в RPO и переднем гипоталамусе находятся нейроны, которые одновременно способны поддерживать состояние энергетического потенциала (за счет контроля метаболического статуса и процессов термогенеза) и жизненноважного показателя гемодинамики - объема циркулирующей крови.

Выявление в RPO и переднем гипоталамусе полиспецифичных элементов, вообще открывает совершенно новый взгляд на понятие „специфичности”, как свойства регуляторных нейронов. Но именно эти функциональные особенности нейронов RPO и переднего гипоталамусу и их деятельность при сдвиге какой-любой константы гомеостаза определяют механизм центральной регуляции вегетативных функций, который обеспечивает динамический физиологичный баланс при изменениях окружающей среды.

Значительное преобладание в RPO и переднем гипоталамусе полисенсорных нейронов, чувствительных одновременно к нескольким висцеральным стимулам, убедительно доказывает, что в организме не происходит изолированного сдвига одной константы, а изменение какой-либо константы влечет за собой непременное изменение других гомеостатических показателей. Поэтому, механизмы поддержания различных констант гомеостаза взаимосвязаны и включаются одновременно и сочетано.

Установленный механизм центральной регуляции констант гомеостаза позволяет в клинике разрабатывать более эффективные пути коррекции заболеваний, сопровождающихся сдвигом гомеостатических констант. Терапия, должна быть направлена не только на восстановление измененной константы (или констант) одной висцеральной системы, но и осуществлять параллельное воздействие на другие вегетативные функции и висцеральные системы организма.

Ключевые слова: конвергенция, полисенсорность, фоновая активность, висцеральные стимулы, механизмы регуляции.

Natrus L.V. About the role of region preoptic and rostral hypothalamus in maintenance of constants of homeostasis. - A manuscript.

Dissertation for the Doctor of Medical Science degree in a speciality 14.03.03 - Normal Physiology.-M.Gorky Donetsk national medical university Health Ministry of Ukraine, Donetsk, 2007.

An important scientific problem has been solved in the dissertation - the essence and biological significance of functional interaction of mechanisms of different vegetative function at RPO level and rostral hypothalamus.

The study of transformation of background impulsive activity of RPO neurons and rostral hypothalamus at the changes of some constants of homeostasis and research of convergent properties of neurons to the visceral stimuli, revealed practical absence of specific detector neurons in these brain regions which provide separate adjusting of any visceral system. Considerable prevalence (81%) in RPO and rostral hypothalamus of polysensitive neurons, the specificity of which lies in an identical sensitivity to a few visceral stimuli, convincingly proves that no changes of only one isolated homeostatic constant takes place in an organism. Oscillation of one constant of homeostasis certainly entails the change of other homeostatic parameters. The mechanisms of support of different constants of homeostasis are involved simultaneously and run concurrently. It is preciously these functional features of RPO neurons and rostral hypothalamus and their activity at the change of any constant of homeostasis define the mechanism of central adjusting of vegetative functions, which provides dynamic physiological balance at the changes of environment.

The determined mechanism of the central adjusting of constants of homeostasis allows to develop more effective ways in the treatment of different diseases, which should be directed not only on renewal of the changed constant (or constants) of one visceral system, but also to carry out parallel influence on the other vegetative functions and visceral systems of an organism.

Key words: convergence, polysensitive, background activity, visceral stimuli, mechanism of adjusting.

нейрон гетерогенний гомеостаз гіпоталамус

Здано до набору 08.11.2007 р. Підписано до друку 07.11.2007 р.

Формат 60х90 1/16. Папір друкарський. Друк офсетний.

Ум.друк.арк 2,0. Тираж 150 примірників. Замовлення - 5435

Видавництво ТОВ “Цифрова типографія”

м.Донецьк, вул. Челюскінцев, 291/А. тел. 381-15-22

Размещено на Allbest.ru