Міністерство охорони здоров’я України
Донецький національний медичний університет ім. М. Горького
НАТРУС Лариса Валентинівна
УДК 612.826.4
Про роль преоптичної області та переднього гіпоталамуса у підтримці констант гомеостазу
14.03.03 - нормальна фізіологія
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора медичних наук
Донецьк – 2007
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Донецькому національному медичному університеті ім.М.Горького Міністерства охорони здоров’я України
Науковий консультант: академік АМН України, доктор медичних наук, професор
Казаков Валерій Миколайович,
завідувач кафедри фізіології,
ректор Донецького національного
медичного університету ім.М.Горького
Офіційні опоненти:доктор медичних наук, професор
Йолтухівський Михайло Володимирович,
професор кафедри фізіології Вінницького
національного медичного університету ім. М.І.Пирогова;
доктор медичних наук, професор
Шандра Олексій Антонович,
завідувач кафедри нормальної фізіології Одеського
державного медичного університету;
·
· доктор біологічних наук, професор
Лях Юрій Єремійович,
завідувачкафедримедичноїбіофізики,
медичної апаратури та клінічної інформатики
Донецького національного медичного
університету ім.М.Горького.
Захист відбудеться “12” грудня 2007 р. об 11.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11.600.01 у Донецькому національному медичному університеті ім.М.Горького (83003, Донецьк, пр.Ілліча,16).
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Донецького національного медичного університету ім.М.Горького (83003, Донецьк, пр.Ілліча,16).
Автореферат розісланий “10” листопада 2007 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради
д.мед.н., професор Д.О. Ластков
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Під час життєдіяльності в організмі постійно відбувається коливання гомеостатичних констант у вузьких фізіологічних межах, але при цьому, підтримка гомеостазу забезпечує вільне і незалежне від зовнішніх умов існування організму. Стійке відхилення будь-якого гомеостатичного показника викликає патологічний стан. У більшості випадків, навіть найсучасніші терапевтичні розробки і схеми лікування, які направлені на відновлення зміненого гомеостатичного показника, не призводять до відновлення фізіологічного балансу. Тому проблема лікування величезної кількості захворювань, що супроводжуються порушенням вегетативних функцій, є надто актуальною.
Доведено, що одним із головних диригентів у забезпеченні динамічної постійності внутрішнього середовища організму є еволюційно стара структура переднього мозку - преоптична область (RPO) і тісно взаємозв'язані з нею ядра переднього гіпоталамуса. Різні аспекти дослідження фізіологічних механізмів на клітинному рівні на цей час продовжують залишатися актуальними. Найінформативнішим підходому цьому випадку є аналіз зміни параметрів фонової імпульсної активності (ФІА) нейронів головного мозку.
Відомо, що RPO і передній гіпоталамус – ключові структури, що забезпечують регуляцію функцій травлення, терморегуляцію, забезпечення водно-сольового метаболізму, кардіоваскулярного контролю, репродуктивної і материнської поведінки, регуляції ендокринної системи, циклу сон-неспання та інших важливих вегетативних функцій. Але є дані про те, що при дослідженні реакцій нейронів RPO і переднього гіпоталамуса у відповідь на будь-який вісцеральний стимул виявлені реакції цих нейронів також і на зміни інших параметрів вегетативної сфери.
Так, наприклад, у роботах Boulant J.A., Silva N.L. (1980,1987) виявлено ефективний вплив нетермічних стимулів (статевих стероїдів, коливання осмотичного тиску і глюкози) на термосенситивні нейрони RPO. За даними Matsumura K. та ін. (1985) 73% термосенситивних нейронів RPO змінювали ФІА при зміні артеріального тиску. Osaka T. та ін. (1995) успішно тестували нейрони переднього гіпоталамуса на різні осмотичні та кардіоваскулярні стимули. За даними Koga Н. та ін. (1987) навіть незначне падіння артеріального тиску (до 15 мм.рт.ст.), яке може бути викликане кровотечею або введенням вазоактивних речовин у шлуночки мозку, викликало збудження 53% теплосенситивних і гальмування 45% холодосенситивних нейронів RPO. При цьому 70% нетермосенситивних нейронів не реагували навіть на більш значуще падіння артеріального тиску (30 мм.рт.ст.). У роботах Hori Т. та ін. (1988) показано, що у відповідь на осмотичністимули реагували 60% термосенситивних нейронів і 12% нетермосенситивних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса. Whyte D.G., Johnson A.K. (2005) в експерименті спостерігали модуляцію кардіоваскулярних реакцій (зміну артеріального тиску, частоту серцевих скорочень, периферичного опору) при тепловому ударі.
Таким чином, залишається нез'ясованим питання про специфічність контролю, який здійснюється нейронами RPO і переднього гіпоталамуса над кожною з констант гомеостазу. Неясно, яким чином нейрони RPO і переднього гіпоталамуса, морфологічно однорідні, здатні регулювати цілий комплекс найважливіших функцій, направлених на підтримку гомеостазу. Не встановлено, як змінюється діяльність центральних ланок регуляції гомеостазу при різних вегетативних зрушеннях, і яка форма управління вегетативними функціями забезпечує відновлення фізіологічної рівноваги. Зовсім відсутні дані щодо функціональної взаємодії різних механізмів регуляції вегетативних функційпри підтримці констант гомеостазу на будь-якому рівні ЦНС, і в чому може полягати біологічне значення цієї взаємодії.
Дослідження механізмів регуляції, які використовуються в ЦНС, є надзвичайно корисним для інтерпретації процесів управління в біологічних системах взагалі, як у найдосконаліших саморегульованих комплексах. Розкриття механізмів центрального контролю гомеостазу має не тільки значну фундаментальну теоретичну значущість, але й найважливіше прикладне значення, відкриваючи можливість в клініці розробляти нові шляхи лікування багатьох захворювань, що супроводжуються порушенням гомеостатичних показників.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася як фрагмент теми: “Роль преоптичної області гіпоталамуса в механізмах інтеграції нервової, ендокринної та імунної систем при гіпертермії” (№ держреєстрації 0103U007881, 2003-2006 рр.). Дисертант була співвиконавцем роботи і вивчала зміну фонової імпульсації нейронів гіпоталамуса у відповідь на коливання температурних та нетемпературних вісцеральних стимулів.
Мета дослідження: вивчити перебудову фонової імпульсної активності нейронів RPO і переднього гіпоталамуса при змінах деяких констант гомеостазу і виявити взаємодію центральних механізмів регуляції різних вегетативних функцій.
Завдання дослідження:
1. Визначити локалізацію фоновоактивних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса й типи їх ФІА.
2. Виявити особливості реакцій нейронів RPO і переднього гіпоталамуса у відповідь на зміни констант гомеостазу та електричні кортикальні подразнення.
3. Порівняти реакцій нейронів RPO і переднього гіпоталамуса у відповідь на зміни констант гомеостазу та електричні кортикальні подразнення.
4. Виявити перебудову ФІА нейронів RPO і переднього гіпоталамуса при температурних впливах, підвищенні рівня глюкози крові, коливанні осмолярності плазми, підвищенні системного артеріального тиску.
5. Порівняти перебудову ФІА термо-, глюко-, осмо- та пресосенситивних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса у відповідь на електричну стимуляцію неоархіпалеокортекса.
6. Проаналізувати конвергентні властивості нейронів RPO і переднього гіпоталамуса відносно вісцеральних стимулів для розкриття форми управління гомеостатичними константами й виявлення взаємодії центральних механізмів регуляції різних вегетативних функцій і пропонування в клініці нового погляду на шляхи корекції порушень гомеостазу.
Об’єкт дослідження – нейрони RPO і переднього гіпоталамуса кішки.
Предмет дослідження – ФІА нейронів RPO і переднього гіпоталамуса та перебудова ФІА у відповідь на зміни констант гомеостазу та електричні кортикальні подразнення.
Методи дослідження – електрофізіологічний (реєстрація ФІА нейронів та подразнення кортикальних зон); морфологічний (гістологічна верифікація області відведення ФІА та зони подразнення); статистичні методи (визначення вірогідності розбіжностей досліджуваних показників).
Наукова новизна одержаних результатів.
Проведене дослідження розкриває сутність та біологічне значення функціонального зв’язку різних механізмів регуляції вегетативних функцій на рівні RPO і переднього гіпоталамуса для підтримки гомеостазу.
Вперше досліджено реакції кожного нейрона у відповідь на термо-, глюко-, осмо-, пресостимуляцію і виявлено невелику кількість моносенсорних нейронів в RPO і передньому гіпоталамусі й практичну відсутність в RPO детекторних специфічних нейронів, які забезпечують окрему регуляцію будь-якої однієї вісцеральної системи.
Вперше виявлено в RPO і передньому гіпоталамусі переважну більшість (81%) полісенсорних нейронів, тобто елементів, специфічність яких полягає в однаковій чутливості до кількох вісцеральних стимулів.
Вперше доведено, що існування полісенсорних нейронів, обумовлено тим, що в організмі не відбувається ізольовано зміна тільки одного гомеостатичного показника, і коливання будь-якої константи гомеостазу неодмінно викликає зрушення інших гомеостатичних параметрів.
Вперше визначено основні популяції полісенсорних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса, що складають термо-глюкосенситивні, термо-пресосенситивні, глюко-пресосенситивні; термо-глюко-осмосенситивні, термо-глюко-осмо-пресосенситивні елементи, діяльність яких формує взаємодію центральних механізмів регуляції констант гомеостазу.