У инфантильных крыс как сосудистый, так и хронотропный эффекты стресса более выражены по своей интенсивности, чем у половозрелых особей, что свидетельствует, во-первых, о неэкономном режиме функционирования сердечно-сосудистой системы (ССС) при стрессе на ранних этапах онтогенеза, и во-вторых, о совершенствовании механизмов адаптации ССС к стрессу с возрастом. У старых крыс по сравнению с половозрелыми самцами отмечается миокардиальная рефрактерность к стрессу на фоне усиления гипертензивных реакций, что рядом авторов [8, 12] рассматривается как проявление стрессорной дезадаптации ССС на поздних этапах онтогенеза.
В наших предыдущих работах было показано, что изменения базального уровня артериального давления (АД) в онтогенезе сопряжены с возрастными особенностями устойчивости к развитию артериальной гипертензии (АГ) [1]. Повышенные показатели АД, наблюдаемые у инфантильных, и особенно, у старых крыс по сравнению с половозрелыми особями, сочетаются со сниженной устойчивостью к развитию АГ, что свидетельствует об узком диапазоне приспособительных возможностей ССС на начальных и поздних этапах онтогенеза.
Механизмы возрастных особенностей устойчивости к развитию АГ мало изучены. В настоящее время активно обсуждается вопрос о возрастных изменениях в кардиоваскулярной стресс-реактивности как об общем неспецифическом проявлении адаптационных и резервных возможностей ССС [8, 12]. В частности, существует предположение, что возрастные изменения в кардиоваскулярной стресс-реактивности являются прямым отражением устойчивости к развитию сосудистых заболеваний, включая АГ [10, 11].
Важно отметить, что исследования в этой области крайне малочисленны и носят, в основном, феноменологический характер без системного изучения механизмов, лежащих в основе возрастных особенностей кардиоваскулярной чувствительности к стрессу и устойчивости к развитию АГ. Для решения указанной проблемы были проведены эксперименты по изучению изменений в онтогенезе кардиоваскулярной стресс-реактивности.
Цель работы – изучение возрастных особенностей структуры кардиоваскулярной стресс-реактивности.
Материалы и методы исследования
Исследования выполнены на 29 самцах белых беспородных крыс. Все экспериментальные процедуры проводились в соответствии с принципами Хельсинской декларации о гуманном отношении к животным. Регистрацию гемодинамических параметров – среднего артериального давления (ср.АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) у бодрствующих крыс осуществляли на компьютерно-вычислительном комплексе для прямой регистрации кровяного давления у мелких животных (PowerLab/400 ML 401, ID Instruments, 2002, Австралия) с программным обеспечением Chart 4, оснащенным датчиками кровяного давления (MLT0699, PowerLab, ID Instruments). С этой целью за сутки до экспериментов животным вживлялся полиэтиленовый катетер в аорту через левую ветвь сонной артерии под общей нембуталовой анестезией (0,40 мг/кг, ip). Кардиоваскулярная стресс-реактивность изучалась у инфантильных (n = 9, 6-недельный возраст, масса 50–70 г) и старых (n = 10, 24–30-месячный возраст, масса 340–380 р.) крыс по сравнению с половозрелыми особями (n = 10, 5-7-месячный возраст, 220-270 г) в условиях 60-минутного иммобилизацинного стресса.
Статистическая обработка экспериментальных данных осуществлялась с помощью пакета программ Statistica 5.0. Различия считались достоверными при р < 0.05. Данные представлены как среднее ± стандартная ошибка среднего.
Результаты исследования и их обсуждения
Результаты исследования показали, что инфантильные крысы по сравнению с половозрелыми особями более чувствительны к стрессу по показаниям ср.АД и ЧСС. Так, у инфантильных крыс по сравнению с половозрелыми особями на фоне более высоких базальных значений ср.АД (122 ± 8 против 102 ± 2, p < 0,05) наблюдалось более значительное увеличение данного параметра при стрессе (рис. 1).
Рис. 1. Изменение среднего артериального давления (ср.АД, %) у инфантильных () и половозрелых () крыс при стрессе и после его отмены. p < 0,05 относительно:
* – базальных значений, † – половозрелых крыс
Так, амплитуда стресс-индуцированных гипертензивных реакций у инфантильных крыс превышала таковую у зрелых самцов в 1,4 раза (p < 0.05). При этом у крысят гипертензивные реакции наблюдались на протяжении всего стресса и в течение 60 мин после его отмены, в то время как у половозрелых особей достоверно высокие значения ср.АД регистрировались лишь в первые 15 мин наблюдения, после чего данный показатель постепенно возвращался к базальным значениям. Интенсивность хронотропных эффектов стресса была также более выражена у молодых крысят по сравнению со зрелыми особями (24–34 % против 7–22 %, p < 0,05). Однако восстановление исходного ритма сердечных сокращений происходило быстрее у инфантильных крыс по сравнению с половозрелыми животными (рис. 2). Отметим, что базальные значения ЧСС практически не различались между значениями инфантильных и половозрелых крыс (369 ± 8 и 381 ± 9 уд./мин).
Таким образом, у половозрелых крыс реакции ССС при стрессе менее выражены как по амплитуде (ср.АД и ЧСС), так и по длительности (ср.АД) по сравнению с инфантильными особями, что свидетельствует о менее интенсивном и более экономном режиме функционирования ССС в условиях стресса у зрелых особей по сравнению с крысятами. Аналогичные результаты были получены в наблюдениях за школьниками. Так было показано, что у старшеклассников 12–16 лет гипертензивные и хронотропные реакции в условиях школьного стресса были выражены в меньшей степени, чем у детей 7–8 лет, что позволило авторам сделать вывод о совершенствовании адаптивных механизмов ССС с возрастом [2].
У старых крыс по сравнению с половозрелыми особями наблюдалось снижение хронотропных и усиление гипертензивных эффектов стресса. Так, несмотря на примерно одинаковые базальные значения пульса у старых крыс и половозрелых самцов (398 ± 8 и 381 ± 9 уд./мин) в первой группе животных стресс не сопровождался достоверным увеличением ЧСС (рис. 3). В восстановительном периоде у старых особей регистрировалась даже брадикардия. На фоне более высокого уровня ср.АД в покое у старых животных по сравнению с половозрелыми самцами (133 ± 4 мм рт. ст. против 102 ± 2 мм рт. ст., p < 0,05) при стрессе у первых отмечались более выраженные гипертензивные реакции как по амплитуде, так и по длительности, чем у вторых. Так, стресс-индуцированная амплитуда увеличения ср.АД у старых крыс превышала в 1,5 раза (p < 0,05) таковую у поволовозрелых животных. При этом восстановление данного параметра у старых особей происходило в 2 раза медленнее, чем у половозрелых крыс (рис. 4).
Рис. 2. Изменение частоты сердечных сокращений (ЧСС, %) у инфантильных () и половозрелых () крыс при стрессе и после его отмены. p < 0,05 относительно:
* – базальных значений, † – половозрелых крыс
Рис. 3. Изменение частоты сердечных сокращений (ЧСС, %) у старых ()
и половозрелых () крыс при стрессе и после его отмены. p < 0,05 относительно:
* – базальных значений, † – половозрелых крыс
Рис. 4. Изменение среднего артериального давления (ср.АД, %) у старых ()
и половозрелых () крыс при стрессе и после его отмены. р < 0,05 относительно:
* – базальных значений, † – половозрелых крыс
Снижение хронотропной реактивности к стрессу отмечается у пожилых людей [5] и рассматривается рядом авторов как отражение общебиологического процесса старения [12], связанного со снижением скорости обменных процессов во всех органах и тканях [3, 4].
Повышение сосудистой чувствительности к стрессу на поздних этапах онтогенеза отражает возрастные перестройки как регуляторных механизмов [7], так и морфофункциональных свойств сосудов [13], что выражается в снижении эндотелий-зависимой вазорелаксации [6] и повышении сосудистой чувствительности к вазоконстрикторным факторам [13].
Заключение
В целом, результаты исследования показали, что кардиоваскулярная стресс-реактивность изменяется с возрастом. У инфантильных крыс как сосудистый, так и хронотропный эффекты стресса более выражены по своей интенсивности, чем у половозрелых особей, что свидетельствует, во-первых, о неэкономном режиме функционирования ССС при стрессе на ранних этапах онтогенеза, и во-вторых, о совершенствовании механизмов адаптации ССС к стрессу с возрастом. У старых крыс по сравнению с половозрелыми самцами отмечается миокардиальная рефрактерность к стрессу на фоне усиления гипертензивных реакций, что рядом авторов [8, 12] рассматривается как проявление стрессорной дезадаптации ССС на поздних этапах онтогенеза.
Таким образом, результаты изучения хронотропных и сосудистых эффектов стресса у крыс разного возраста свидетельствуют о том, что кардиоваскулярная стресс-реактивность является индикатором состояния ССС, наглядно отражая диапазон ее приспособительных возможностей, и в частности, устойчивость к развитию АГ.
Работа была поддержана Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы (Соглашение № 14.B37.21.0853).