Влияние внутриутробной хронической интоксикации этанолом на метаболизм гамма-аминомасляной кислоты в тканях различных структур центральной нервной системы трехмесячных кроликов
Патогенез внутриутробной интоксикации этанолом центральной нервной системы и всего организма. Комплексное исследование широкого диапазона вредного влияния алкоголя на состояние здоровья самого злоупотребляющего алкогольными напитками и его потомства.
Рубрика | Медицина |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 25.03.2018 |
Размер файла | 27,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Влияние внутриутробной хронической интоксикации этанолом на метаболизм гамма-аминомасляной кислоты в тканях различных структур центральной нервной системы трехмесячных кроликов
Мамедова И.А.
В комплексе медико-биологических проблем последних десятилетий особое место занимает исследование широкого диапазона вредного влияния алкоголя на состояние здоровья как самого злоупотребляющего алкогольными напитками, так и на здоровье его потомства, отрицательного воздействие на благосостояние семьи и общества.
В настоящее время установлено, что этанол, независимо от сроков беременности, быстро переходит через гемато-плацентарный барьер. Алкоголь, употребляемый беременными, оказывает как прямое, так и опосредованное тератогенное и фетотоксическое действие на плод. Тяжёлыми последствиями алкоголизма женщины являются гибель зародыша на ранних этапах эмбриогенеза, высокая перинатальная заболеваемость и смертность, рождение детей с задержкой перинатального развития, различные врождённые аномалии, метаболические и функциональные нарушения, дефекты развития ЦНС, в частности, прогрессирующая психическая неполноценность [4].
Одно из важнейших мест в формировании признаков алкогольной интоксикации занимают изменения под влиянием этанола функционирования нейромедиаторов головного мозга [12]. ГАМК-ергическая система, по мнению большинства авторов, играет значительную роль в развитии алкоголизма, так как является одной из основных точек приложения этанола при возникновения его психотропных эффектов [3].
В эмбриогенезе плацентарных млекопитающих различают два критических периода: первый - на начальный стадии развития, когда зародыш только начинает продвигаться по яйцеводу, второй период совпадает со стадиями развития, когда зародыш вступает в период основного органогенеза [6]. В эти критические периоды развития ЦНС насыщена различными клеточными, тканевыми и митохондриальными изменения, которое до сих пор остаются малоизученными. Несмотря на признание факта ранимости нейронов структур головного мозга в эмбриональном и плодном периодах, отсутствуют сведения о том, на какой стадии пренатального развития под действием экстремального фактора внешней среды, в частности при алкогольной интоксикации, возникают патологические изменения в нервной системе и как они проявляются в постнатальном онтогенезе человека и животных.
Таким образом, кроликов, получавших внутриутробно хроническую алкогольную интоксикацию изучение различных параметров ГАМК-системы в головном мозге необходимым для выяснения механизмов пренатальной действия этанола в мозге.
Материалы и методы
Исследования выполнены на кроликов, полученных от взрослых самок, в соответствии с биоэтическими принципами и нормативными документами, рекомендованными. Двух половозрелых самок подсаживали к самцу, далее фиксировали срок беременности - определяли наличие сперматозоидов в вагинальном мазке самки, при этом первым днем беременности считался день обнаружения сперматозоидов в вагинальном мазке.
Экспериментальные животные были разделены на следующие группы: 1) контрольная группа - интактные животные; 2) опытная группа № 1 - самки, подвергавшиеся хронической интоксикации 3,5 г/кг дозой этанола, и их потомство, 3) опытная группа № 2 - самки, подвергавшиеся хронической интоксикации 5,6 г/кг дозой этанола, и их потомство.
Хроническую интоксикацию 3,5 г/кг и 5,6 г/кг дозой этанола проводили на 1-10-е сутки. Беременности введением этанола один раз в день (внутрибрюшинно) в течение 10 дней.
Отделы мозга (кора больших полушарий головного мозга, мозжечок, ствол мозга и гипоталамус) анализировали у интактных и опытных трех месячных крольчат. Сразу после декапитации животных извлеченный мозг помещают на лед. Ткань мозга обрабатывали согласно методу Робертса [8] в модификации [9].
Для разделения свободных аминокислот (ГАМК, Глу и Асп) методом электрофореза на бумаге [7] применяли буферную смесь: вода-ледная уксусная кислота - пиридин (44:8:1) при рН 3,5. Аминокислоты разделяли при напряжении 350 В и сила тока 12,5 мА в течение 4 ч.
Активность ГДК в нервной ткани определяли известным методом, предложенным И.А. Сытинским и Т.Н. Пряткиной [10]. Активность фермента ГАМК-Т определяли по методу Н.С.Ниловой [5] и выражали в микромолях Глу, образовавшейся на 1 г свежей ткани за 1 ч. Все эксперименты проводили согласно «Правилам работы с использованием экспериментальных животных». Полученные данные были статистически обработаны непараметрическим методом Манна-Уитни для независимых выборок [2].
Результаты и их обсуждения
Результаты проведенных исследований, показали, что у 3-х месячных крольчат в контроле содержание ГАМК составляет в кора больших полушарий мозга 2,24±0,066, в мозжечке 1,74±0,039, в стволе мозга, 2,12±0,038, в гипоталамуса 2,62±0,039 мкмоль/г (табл. 1). У кроликов, перенесших пренатальную хроническую интоксикации 3,5 г/кг дозы этанола наблюдается выраженные нарушения обмена ГАМК. При этом содержания ГАМК возрастает: в кора больших полушарий мозга - 20%, в мозжечке - 22%, в стволе мозга 31%, в гипоталамуса - 26%.
Содержание свободной Глу у 3-х месячных крольчат в тканях избранных структур ЦНС после внутриутробного воздействия хронической интоксикации 3,5 г/кг дозы этанола снижается. Таким образом, в контроле содержание свободной Глу в ткани коры больших полушарий головного мозга составляет - 4,87±0,082, мозжечке - 4,17±0,064, стволе мозга - 4,65±0,066, в гипоталамуса - 4,94±0,03 мкмоль/г. У 3-х месячных кроликов, перенесших пренатальную хроническую алкогольную интоксикацию (3,5 г/кг) содержания Глу в кора больших полушарий мозга - 12%, в мозжечке - 7%, в стволе мозга 10%, в гипоталамуса - 7% уменьшается. При этом содержание свободной Асп в тканях исследованных структур ЦНС также уменьшается: в кора больших полушарий мозга - 21%, в мозжечке - 14%, в стволе мозга 14%, в гипоталамуса - 15%.
У 3-х месячных кроликов, получавших внутриутробно хроническую алкогольную интоксикацию высокой дозой алкоголя (5,6 г/кг), содержание ГАМК увеличивается в ткани больших полушарий головного мозга - 28%, в мозжечке - 34%, в стволе мозга - 42%, гипоталамуса - 38% по сравнение контрольными показателями. Содержание свободной Глу в тканях изучаемых структур головного мозга после внутриутробного воздействия хронической интоксикации этанола (5,6 г/кг), в отличие от уровня ГАМК адекватно снижается (в кора больших полушарий мозга - 18%, в мозжечке - 11%, в стволе мозга 15%, в гипоталамуса - 12%). При этом содержание свободной Асп в тканях избранных структур ЦНС также уменьшается (в кора больших полушарий мозга - 15%, в мозжечке - 18%, в стволе мозга 19%, в гипоталамуса - 20%).
Таблица 1. Влияние внутриутробной хронической интоксикации этанолом (3,5 г/кг и 5,6 г/кг в течение 10 дней) на содержание ГАМК, Глу и Асп (мкмоль/г) в тканях структур ЦНС 3-х месячных кроликов (M±m, n=5)
Структуры мозга |
Опыты |
Показатели |
ГАМК |
Глу |
Асп |
|
Кора больших полушарий |
Контроль |
M±m |
2,24±0,066 |
4,87±0,082 |
2,78±0,041 |
|
3,5 г/кг |
M±m |
2,69±0,058*** |
4,29±0,086** |
2,20±0,05*** |
||
% |
120 |
88 |
79 |
|||
5,6 г/кг |
M±m |
2,87±0,062*** |
3,99±0,078*** |
2,36±0,065*** |
||
% |
128 |
82 |
85 |
|||
Мозжечок |
Контроль |
M±m |
1,74±0,039 |
4,17±0,064 |
2,64±0,03 |
|
3,5 г/кг |
M±m |
2,12±0,041*** |
3,88±0,07* |
2,27±0,059*** |
||
% |
122 |
93 |
86 |
|||
5,6 г/кг |
M±m |
2,33±0,054*** |
3,71±0,047*** |
2,16±0,031*** |
||
% |
134 |
89 |
82 |
|||
Ствол мозга |
Контроль |
M±m |
2,12±0,038 |
4,65±0,066 |
2,52±0,028 |
|
3,5 г/кг |
M±m |
2,78±0,066*** |
4,19±0,058*** |
2,17±0,052*** |
||
% |
131 |
90 |
86 |
|||
5,6 г/кг |
M±m |
3,01±0,058*** |
3,95±0,067*** |
2,04±0,04*** |
||
% |
142 |
85 |
81 |
|||
Гипоталамус |
Контроль |
M±m |
2,62±0,039 |
4,94±0,03 |
3,14±0,06 |
|
3,5 г/кг |
M±m |
3,3±0,064*** |
4,59±0,077** |
2,67±0,037*** |
||
% |
126 |
93 |
85 |
|||
5,6 г/кг |
M±m |
3,62±0,062*** |
4,35±0,075*** |
2,51±0,03*** |
||
% |
138 |
88 |
80 |
* - p<0,05; ** - p<0,01; *** - p<0,001.
Результаты следующих серий опытов показали, что внутриутробного хронического воздействия 3,5 г/кг дозы этанола активность ГДК в изучаемых структур головного мозга повышается (табл. 2). Это повышение в ткани коры больших полушарий составляет 17 %, в мозжечке - 20%, в стволе мозга - 22%, в ткани гипоталамуса 15%. Активность фермента ГАМК-Т в указанных условиях в тканях коры больших полушарий головного мозга, мозжечка, ствола мозга и гипоталамуса по сравнение с контролем понижается на 8, 12, 12 и 10%, соответственно.
Выявлено, что у трех месячных кроликов, получавших внутриутробно хроническую интоксикацию высокой дозой этанола (5,6 г/кг) активность фермента ГДК в изучаемых структур головного мозга по сравнение с контролем повышается (в ткани больших полушарий головного мозга - 26%, в мозжечке - 29%, в стволе мозга - 33%, гипоталамуса - 24%). Активность фермента ГАМК-Т в указанных условиях в тканях коры больших полушарий головного мозга, мозжечка, ствола мозга и гипоталамуса по сравнение с контролем наоборот понижается на 13, 20, 18 и 15%, соответственно.
Таблица 2. Влияние внутриутробной хронической интоксикации этанолом (3,5 г/кг и 5,6 г/кг в течение 10 дней) на активность ферментов ГДК (мкмоль ГАМК/г·ч) и ГАМК-Т (мкмоль Глу/г·ч) в тканях структур ЦНС 3-х месячных кроликов (M±m, n=5)
Структуры мозга |
Опыты |
Показатели |
ГДК |
ГАМК-Т |
|
Кора больших полушарий |
Контроль |
M±m |
59,4±1,96 |
91,4±1,69 |
|
3,5 г/кг |
M±m |
69,5±1,51** |
84,1±1,39** |
||
% |
117 |
92 |
|||
5,6 г/кг |
M±m |
74,8±1,4*** |
79,5±1,29*** |
||
% |
126 |
87 |
|||
Мозжечок |
Контроль |
M±m |
85,6±1,8 |
95,8±1,72 |
|
3,5 г/кг |
M±m |
102,7±0,93*** |
84,3±1,53** |
||
% |
120 |
88 |
|||
5,6 г/кг |
M±m |
110,4±1,88*** |
76,6±1,63*** |
||
% |
129 |
80 |
|||
Ствол мозга |
Контроль |
M±m |
36,8±1,69 |
84,3±1,01 |
|
3,5 г/кг |
M±m |
44,9±1,12** |
74,2±1,54*** |
||
% |
122 |
88 |
|||
5,6 г/кг |
M±m |
48,9±1,96** |
69,1±1,55*** |
||
% |
133 |
82 |
|||
Гипоталамус |
Контроль |
M±m |
42,2±1,67 |
101,6±2,13 |
|
3,5 г/кг |
M±m |
48,5±1,06* |
91,4±1,74** |
||
% |
115 |
90 |
|||
5,6 г/кг |
M±m |
52,3±1,67** |
86,4±1,51*** |
||
% |
124 |
85 |
* - p<0,05; ** - p<0,01; *** - <0,001.
Проведенные исследования выявили тот факт, что после внутриутробного хронического воздействия этанола компоненты системы ГАМК больше всего претерпевают изменения в ткани мозжечка и ствола мозга. Вероятно, что эти изменения связаны с выполняемыми сложными физиологическими и биохимическими функциями и численностью ергических нейронов в этих структурах ЦНС.
Особенно, интересен факт, указывающий на разнонаправленную изменчивость общей активности ГДК и ГАМК-Т. Как видно из полученных данных при внутриутробном хроническом воздействии различных дозы этанола увеличение содержание ГАМК происходит с одной стороны за счет усиление синтез ГАМК, с другой стороны за счет уменьшение ее поглощение тканями исследованных структур головного мозга 3-х месячных кроликов.
При внутриутробном введении относительно малый дозы (3,5 г/кг) наблюдается слабовыраженные изменения в содержании и активности компонентов обмена ГАМК у 3-х месячных кроликов во всех исследованных структур головного мозга по сравнение большой дозы (5,6 г/кг). Особую роль в формировании неврологической картины внутриутробном отравления этанолом играют разнонаправленные нарушения в глутамат- и ГАМК-ергических системах головного мозга. По современным представлениям, именно эти аминокислоты являются основными нейротрансмиттерами мозга в обеспечении баланса практически всех возбуждающих и тормозных процессов в организме [1]. На основе выше сказанному можно говорит, что при внутриутробном интоксикации этанола в головном мозге возникает дисбаланс между стимулирующими и тормозными медиаторными системами, в первую очередь ГАМК, глутаматергической.
Считается экспериментально обоснованным, что ряд поведенческих эффектов этанола обусловлен активацией ГАМКергической системы, в основе которой, как известно, лежит индукция поступления в нейроны ионов Cl-, опосредуемого стимуляцией комплекса ГАМК-рецептор/ионный канал [11].
Во внутриутробном периоде этанол влияет на экспрессию широкого спектра белков и на процесс миграции нейронов, в результате чего нарушается количественный и качественный нейронный состав в различных областей головного мозга плода. Вероятно, что этанол оказывает воздействие на белковые структуры ферментов обмена ГАМК или же взаимодействует с их коферментом - пиридоксаль-5-фосфатом.
Многочисленные механизмы вносят свой вклад в разрушительные эффекты воздействия алкоголя на плод, особенно на развивающийся мозг. Плацента - сложный полифункциональный орган, полноценность деятельности которого зависит от многих факторов. Развивающийся плод и плацента как единое целое бурно реагируют на любые отрицательные воздействия, не свойственные нормальному, заложенному природой механизму развития.
Под влиянием алкоголя происходят активация функции плаценты, повышение в ней уровня компенсаторно-приспособительных и метаболических процессов. ГАМК при внутриутробной действия этанола очень активно выполняет свои компенсаторно-адаптивные функции, оказывая на многие системы мозга сильное тормозящее влияние, что особенно проявляется при систематических пренатальной воздействиях этанола.
На основании полученных результатов и данных литературы можно сделать заключение, что фетальный алкогольный синдром как внешние нарушения глутамат- и ГАМК-эргической влияние передачи сигналов на развитие головного мозга.
Литература
внутриутробный интоксикация алкоголь потомство
1. Курбат М.Н., Лелевич В.В. Обмен аминокислот в головном мозге //Нейрохимия. - 2009. № 1 (26). С. 29-34.
2. Лакин Г.Ф. Биометрия // М., изд-во «Высшая школа», 1990, 325 с.
3. Лелевич С.В. Молекулярные механизмы формирование алкогольной и морфиной интоксикации: Автореф. диссертация на соискание ученой степени д.м.н: - Минск, 2015. - 47 с.
4. Малахова Ж.Л., Шилко В.И., Бубнов А.А. Фетальный алкогольный синдром у детей раннего возраста, М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2012. - 164 с.
5. Нилова Н.С. Аммиак и ГАМК-трансаминазная активность ткани головного мозга // Докл. АН СССР, 1966, (2). С. 483-486.
6. Пучков В.Ф. Учение П.Г. Светлова о критических периодах развития и его значение для современной эмбриологии // Морфология, 1993, № 11 (105), С. 147-158.
7. Dose K. Die anwendung der hochspannungspherographic dei der guantitativen totalanigse von protein hydrolysaten // Mitteiling Biochem. - 1957. - Bd. № 2(329). P. 416-419.
8. Robert E., Frankel S. Gamma-aminobutyric acid in brain: its formation from glutamic acid // J.Biol., Chem., 1950, №1(187). P. 55-63.
9. Shatunova N.F., Sytinsky I.A. On the intracellular localization of glutamate decarboxylase and gamma-amonibutyric acid in mammalian brain // J. Neurochem. - 1964. (11). P. 701-708.
10. Sytinsky I.A., Priyatkina T.N. Effect of certain drugs on gamma-aminobutyric acid system on central nervous system // Biochem. Pharmacol., 1966, № 1(115). P. 49-57.
11. Toso L., Johnson A., Bissell S. et al. Understanding the mechanism of learning enhancement: NMDA and GABA receptor expression // American Journal of Obstetrics & Gynecology, 2007, № 3(197). P. 267-277.
12. Ward R.J., Lallemand F., De Witte P. Biochemical and neurotransmitter changes implicated in alcohol-induced brain damage in chronic or `binge drinking' alcohol abuse // Alcohol Alcoholism., 2009, № 2(44). P. 128-135.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Особенности реакций организма на спиртные напитки и скорость разрушения алкоголя в крови. Развитие экзогенных психозов и алкоголизма при хронической интоксикации. Возникновение склероза сосудов и повышение кровяного давления под влиянием алкоголя.
реферат [29,5 K], добавлен 09.11.2010Методы исследования функции центральной нервной системы. Рефлексы человека, имеющие клиническое значение. Рефлекторный тонус скелетных мышц (опыт Бронджиста). Влияние лабиринтов на тонус мускулатуры. Роль отделов ЦНС в формировании мышечного тонуса.
методичка [34,3 K], добавлен 07.02.2013Электрический компонент возбуждения нервных и большинства мышечных клеток. Классическое исследование параметров и механизма потенциала действия центральной нервной системы. Функции продолговатого мозга и варолиевого моста. Основные болевые системы.
реферат [22,9 K], добавлен 02.05.2009Роль центральной нервной системы в интегративной, приспособительной деятельности организма. Нейрон как структурная и функциональная единица ЦНС. Рефлекторный принцип регуляции функций. Нервные центры и их свойства. Изучение видов центрального торможения.
презентация [7,2 M], добавлен 30.04.2014Основные вопросы физиологии центральной нервной системы и высшей нервной деятельности в научном плане. Роль механизмов работы мозга, лежащих в основе поведения. Значение знаний по анатомии и физиологии ЦНС для практических психологов, врачей и педагогов.
реферат [20,9 K], добавлен 05.10.2010Изучение связей между электрофизиологическими и клинико-анатомическими процессами живого организма. Электрокардиография как диагностический метод оценки состояния сердечной мышцы. Регистрация и анализ электрическй активности центральной нервной системы.
презентация [225,3 K], добавлен 08.05.2014Классификация средств, влияющих на деятельность Центральной Нервной Системы человека, их разновидности и характер действия. Средства, угнетающие ЦНС: алкоголь и снотворное. Влияние этанола на печень. Механизм действия тетурама, преимущества и недостатки.
презентация [50,4 K], добавлен 07.10.2013Механизм передачи информации в вегетативной нервной системе. Лекарственные средства и фармакологические вещества, вызывающие в центральной нервной системе определенные эффекты: адренергические, антиадренергические, холинергические, холинолитические.
контрольная работа [39,9 K], добавлен 19.08.2009Основные функции центральной нервной системы. Структура и функция нейронов. Синапс как место контакта двух нейронов. Рефлекс как основная форма нервной деятельности. Сущность рефлекторной дуги и ее схема. Физиологические свойства нервных центров.
реферат [392,2 K], добавлен 23.06.2010Нервный центр — совокупность структур центральной нервной системы, координированная деятельность которых обеспечивает регуляцию отдельных функций организма. Патологические нарушения высшей нервной деятельности: истерия, неврастения, психастения.
реферат [33,9 K], добавлен 12.01.2013Структура центральной нервной системы. Наиболее распространенные заболевания. Болезнь Паркинсона, инсульт, мигрень. Заповеди здорового питания при повышенном артериальном давлении и уровне холестерина. Симптоматическое лечение последствий болезни.
реферат [19,9 K], добавлен 12.05.2013Гистологическая классификация опухолей и опухолевидных поражений центральной нервной системы. Особенности диагностики, анамнеза. Данные лабораторных и функциональных исследований. Основные методы лечения опухолей головного мозга. Суть лучевой терапии.
реферат [17,8 K], добавлен 08.04.2012Понятие и значение центральной нервной системы в обеспечении согласованной работы всех органов и систем тела. Сущность ряда общих закономерностей – принципов координации. Возбуждение механорецепторов дуги аорты при повышении артериального давления.
контрольная работа [27,0 K], добавлен 30.05.2015Нервная система как совокупность анатомически и функционально связанных между собой нервных клеток с их отростками. Строение и функции центральной и периферической нервной системы. Понятие миелиновой оболочки, рефлекса, функций коры головного мозга.
статья [350,8 K], добавлен 20.07.2009Общие понятия о вегетативной нервной системе. Проявление симпатических и парасимпатических функций вегетативной нервной системы. Особенности реакции симпатической нервной системы на различные типы раздражения. Влияние на органы человеческого организма.
реферат [361,8 K], добавлен 09.03.2016Особенности состояния высшей нервной деятельности. Получение материалов, характеризующих особенности высшей нервной деятельности, их изменения в связи с заболеванием туберкулезом. Воздействие на центральную нервную регуляцию физиологических функций.
реферат [27,0 K], добавлен 21.09.2010Инфекционные заболевания нервной системы: определение, виды, классификация. Клинические проявления менингитов, арахноидитов, энцефалитов, миелитов, полиомиелитов. Этиология, патогенез, принципы лечения, осложнения, уход и профилактика нейроинфекций.
презентация [1,1 M], добавлен 28.02.2017Основные отличия вегетативной от центральной нервной системы. Функционирование симпатической нервной системы. Функции ядер спинного мозга и ствола мозга, которые контролируются вегетативными центрами. Дуга вегетативного рефлекса, ее особенности.
презентация [12,9 M], добавлен 15.02.2014- Центральная нервная система. Спинной мозг - строение, топография. Головной мозг, отделы. Ствол мозга
Реакции организма на изменение различных условий внутренней и внешней среды. Строение центральной нервной системы. Отделы головного мозга. Болезни нервной системы. Проведение нервных возбуждений. Связь между чувствительными и двигательными нейронами.
презентация [3,6 M], добавлен 04.04.2016 Виды нервной ткани в организме: нейроны и нейроглии. Классификация нейронов по функциям: чувствительные, ассоциативные и двигательные. Характеристика периферической (соматической и вегетативной) и центральной нервной системы. Строение спинного мозга.
презентация [2,4 M], добавлен 07.04.2014