В настоящее время основной причиной формирования соматических и неврологических нарушений, наблюдаемых у ребенка с момента рождения, считается развитие антенатальной гипоксии, возникающей вследствие нарушения маточно-плацентарного кровообращения (МПК). Недостаток кислорода вызывает нейромедиаторный дисбаланс, нарушение процессов возбуждения ‒ торможения в нервной системе, и в первую очередь это относится к системе биогенных аминов (БА) стволовых и корковых структур, контролирующей интегративную деятельность головного мозга и обеспечивающей согласование большинства компонентов центральных нервных механизмов [9]. Аминергические системы мозга играют важную нейротрофическую и морфогенетическую роль в созревании ЦНС [13]. Различные экспериментальные и клинические исследования, показывают, что действие гипоксии в сроки активной дифференцировки аминергических нейронов приводит к отставанию в физическом развитии, вызывает изменения в двигательной, психо-эмоциональной сферах, проявление вегето-висцеральной дисфункции [2, 4].
Цель исследования – определить содержание биогенных аминов в головном мозге и печени плодов и новорожденных крысят, развивавшихся в условиях нарушенного маточно-плацентарного кровообращения.
Материал и методы исследования
Экспериментальная модель нарушения маточно-плацентарного кровообращения была воспроизведена на белых беспородных беременных крысах по методике М.М. Вартановой [2]. На 16–17 сутки беременности крысам выполнялась перевязка не менее одной трети преплацентарных сосудов одного из рогов матки, который в дальнейшем считался опытным. Новорожденные крысята исследовались на 2-е сутки после рождения. Плоды извлекались из матки на 21–22 день беременности, в сроки, соответствующие концу периода гестации. Для определения содержания БА в головном мозге и печени плоды и новорожденные были разделены на 2 группы. В первую группу включались плоды и новорожденные крысята, развивавшие в условиях нарушения маточно-плацентарного кровообращения (опытная группа). Вторая группа состояла из плодов и новорожденных крысят, развивавшихся без нарушения маточно-плацентарного кровообращения (контрольная группа).
Определение содержания адреналина (А), норадреналина (НА), дофамина (ДА), серотонина (СН) в гомогенатах головного мозга и печени плодов и новорожденных крысят было выполнено методом иммуноферментного анализа.
Для статистической обработки использовались общепринятые методики параметрической и вариационной статистики. Достоверность различий рассчитывалась по критерию Стьюдента.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты исследования показали, что в головном мозге плодов нарушение МПК вызвало достоверное увеличение содержания СН и КА, при этом уровень НА и ДА повысился в большей степени по сравнению с А (табл. 1). В головном мозге новорожденных крысят повышение содержания А и НА сопровождалось снижением концентрации ДА. Уровень СН достоверно не изменился (табл. 1).
Таблица 1
Содержание биогенных аминов в головном мозге плодов и новорожденных крысят (пг/мл, М ± m)
|
Плоды |
Новорожденные крысята |
|||
|
Опыт (n = 12) |
Контроль (n = 11) |
Опыт (n = 12) |
Контроль (n = 11) |
|
|
Адреналин |
2,640 ± 0,10* |
2,466 ± 0,08 |
0,980 ± 0,079** |
0,784 ± 0,13 |
|
Норадреналин |
173,253 ± 26,67* |
122,305 ± 17,92 |
199,273 ± 14,31* |
173,923 ± 11,80 |
|
Дофамин |
226,381 ± 22,87* |
156,107 ± 30,14 |
249,090 ± 10,97* |
280,074 ± 16,71 |
|
Серотонин |
7,79 ± 1,16** |
6,16 ± 2,47 |
8,506 ± 1,83 |
7,894 ± 1,49 |
Примечания: *достоверные различия по сравнению с контролем p ≤ 0,05; ** достоверные различия по сравнению с контролем p ≤ 0,01.
Выявленные изменения БА в головном мозге плодов и новорожденных крысят, развивавшихся при нарушении МПК, соответствуют имеющимся данным, что адаптация животных к гипоксии проявляется активацией НА- и СТ-ергической систем [6]. В ответ на сниженное содержание кислорода в развивающемся мозге экспрессируется гипоксией индуцируемого фактора-1α (HIF-1α), который играет важную роль в адаптивных механизмах клеток не только путем активации их пролиферации и дифференцировки, усиления ангиогенеза, но и за счет интенсификации синтеза нейротрансмитеров. HIF-1α активирует промоторные области и фосфорилирование ключевых ферментов синтеза БА – тирозингидроксилазы и триптофангидроксилазы 1, а также изменения уровня рецепторов нейромедиаторов [10, 14]. Полученные нами данные свидетельствуют, что длительная антенатальная гипоксия приводит к увеличению содержания основных вазоактивных аминов: НА и СН. Известно, что активация 5НТ1В рецепторов сосудистой стенки влечет за собой прямое или опосредованное сокращение гладких миоцитов и ингибирование эндотелиальной NO-синтазы (еNOS) [15]. Прирост уровня НА, вызывающего двухфазную вазоконстрикцию [8], в условиях повышенной проницаемости сосудистой стенки, влекущей за собой расширение венулярного отдела, полнокровие и отек, приводит к улучшению оксигенации ткани. Влияние СН на метаболизм ЦНС направлено на снижение потребления мозгом глюкозы, поглощения кислорода, лактатов и неорганических фосфатов [7], что вызывает смещение рН в кислую сторону. Метаболический ацидоз, являясь сильнейшим стрессором для клетки, обладает нейропротективным действием и способствует активации аминергических нейронов мозга и биосинтеза в них медиаторов [3]. Однако чрезмерная активация синтеза возбуждающих и сосудосуживающих нейромедиаторов может явиться фактором, усугубляющим развитие гипоксии, вследствие еще большего ухудшения кровоснабжения.
Помимо локального внутримозгового действия БА оказывают системное адаптивное действие. Нарушения дыхательной деятельности, наблюдаемые у новорожденных, подвергшихся антенатальной гипоксии, может быть прямым следствием повреждающего действия кислородной недостаточности на ЦНС. СН как возбуждающий медиатор влияет на мотонейроны и элементы центральных генераторов паттернов движения, играет ключевую роль в контроле дыхания [11], включая так называемую гипоксическую дыхательную реакцию (HVR). Показано, что при гипоксии в коре головного мозга новорожденных крысят значительно увеличивается количество серотониновых рецепторов, что проявляется легочной вазоконстрикцией и гипертонией как адаптивный ответ на стресс [11].
В печени опытных плодов нарушение МПК вызвало повышение содержания А, ДА и снижение НА, СН, в то время как у новорожденных крысят произошло уменьшение концентрации А и НА, СН а уровень ДА достоверно не изменился (табл. 2).
Таблица 2
Содержание биогенных аминов в печени плодов и новорожденных крысят (пг/мл, М ± m).
|
Плоды |
Новорожденные крысята |
|||
|
Опыт (n = 12) |
Контроль (n = 11) |
Опыт (n = 12) |
Контроль (n = 11) |
|
|
Адреналин |
0,588 ± 0,088** |
0,43 ± 0,112 |
0,355 ± 0,19** |
0,7 ± 0,148 |
|
Норадреналин |
1,182 ± 0,376* |
2,386 ± 0,789 |
2,403 ± 0,752* |
5,972 ± 1,026 |
|
Дофамин |
5,51 ± 2,47* |
1,161 ± 0,458 |
31,831 ± 15,126 |
35,597 ± 7,561 |
|
Серотонин |
8,698 ± 1,558** |
11,092 ± 1,946 |
10,914 ± 1,657** |
13,072 ± 1,981 |
Примечания: * достоверные различия по сравнению с контролем p ≤ 0,05; ** достоверные различия по сравнению с контролем p ≤ 0,01.
Содержание КА в печени служит отражением их уровня в системном кровотоке, а соотношение ДА/НА может отражать силу гипоксического воздействия. Умеренная гипоксия приводит к увеличению активности тирозингидроксилазы (ТГ) и дофамин-β-гидроксилазы (ДβГ), а тяжелая – к её уменьшению [14]. Нами выявлено увеличение коэффициента ДА/НА в печени опытных плодов и новорожденных крысят, в то время как в головном мозге данный показатель достоверно не изменился во всех группах. Исходя из этого можно предположить, что головной мозг плодов и новорожденных крысят при нарушении МПК испытывает умеренную гипоксию, в то время как внутренние органы находятся в условиях тяжелой кислородной недостаточности. Данное явление служит подтверждением централизации кровообращения как компенсаторно-приспособительного механизма. Неблагоприятным следствием этого является снижение поступления оксигенированной крови в печень – орган, крайне чувствительный к гипоксии, что приводит к морфологическим и метаболическим изменениям. При всех нарушениях гомеостаза, в том числе и гипоксических, развивается гормональная адаптация гепатоцитов [5]: возрастает синтез многих ключевых ферментов, в результате чего ускоряется метаболизирование различных субстратов, в том числе БА. Инактивация аминов в печени происходит под влиянием моноаминоксидазы (МАО). Известно, что в физиологических условиях в печени экспрессируются оба изофермента МАО-А и МАО-Б, однако доминирующей формой является МАО-Б, субстратом которой служит дофамин. Однако гипоксический центральный печеночный некроз, приводящий к застою крови, вызывает, прямо или опосредованно, трансформацию функций большинства ферментов, обуславливая метаболические отклонения в организме. Возможно, выявленные изменения содержания БА в печени при гипоксии связаны с инверсией активности изоформ и преобладающим становится дезаминирование аминов под действием МАО-А, что может быть проявлением дезадаптации при долговременной гипоксии.
Выводы
1. Нарушение МПК в головном мозге и печени плодов и новорожденных крысят вызывает повышение содержания возбуждающих и сосудосуживающих медиаторов.
2. Увеличение коэффициента дофамин/норадреналин в печени при нарушении МПК указывает на тяжелую степень гипоксического воздействия.
3. Прирост концентрации серотонина при снижении маточного кровотока является компенсаторной реакцией, направленной на уменьшение потребления нейронами кислорода.
Рецензенты:
Слободин В.Б., д.м.н., профессор кафедры биохимии, ГБОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава России, г. Иваново;
Шниткова Е.В., д.м.н., профессор кафедры детских болезней лечебного факультета, ГБОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава России, г. Иваново.
Работа поступила в редакцию 29.12.2014.