Функциональная регуляция адренорецепторов артерий при симпатолизисе в работающих мышцах на норэпинефрин при холодовой адаптации

V.N. Ananev1, , G.V. Ananev2, , O.V. Ananeva3, ,

Введение. Люди, подвергаясь воздействию холодной окружающей среды, демонстрируют ряд адаптаций. Первичные адаптации включают: а) гиперметаболические, б) изоляционные и в) привычные реакции [2]. Изоляционная адаптация характеризуется большей степенью сужения кожных сосудов, что приводит к снижению температуры кожи и уменьшению потери тепла периферией [2, 4, 9].

Гиперметаболическая или изоляционная адаптация может произойти после длительного и сильного воздействия холода, что приводит к усилению механизмов защиты от холода, таких как усиление термогенеза и сужение периферических сосудов соответственно [20]. При адаптации к холоду определены функциональные зоны воздействия холода, которые иллюстрируют, подвержен ли человек риску снижения физической работоспособности или травм в холодную погоду [11]. Определение и оценка холодной среды для всего тела описаны в Международном стандарте ISO 11079 «Эргономика тепловой среды – определение и интерпретация холодового стресса при использовании требуемой изоляции одежды (IREQ) и локальных эффектов охлаждения» [8]. При холоде организму приходится защищаться с помощью центральных меха- низмов терморегуляции, таких как сужение сосудов кожи, которое уменьшает передачу тепла к коже, и индуцированный холодом термогенез, который увеличивает выработку тепла телом [6].

Есть связь между воздействием холода и зимней смертностью, вызванной сердечными заболеваниями, но хорошо известно, что адекватный режим холодной акклиматизации оказывает благотворное влияние [18]. Так, в опытах на крысах Wistar животные подвергались воздействию холода 4 недели при t = 8 °C в течение 24 ч/сут. Получено, что инфаркт миокарда, индуцированный коронарной окклюзией в течение 20 мин с последующей 3-часовой реперфузией, был снижен до 30 % после холодовой адаптации [17, 18].

Показано, что в адаптации к холоду важную роль играет норадреналин, выделяющийся из симпатических нервных окончаний. В ходе акклимации калоригенный эффект норадреналина усиливается. Катехоламины стимулируют несократительный термогенез в бурой жировой ткани, в белой жировой ткани и скелетных мышцах [14]. Сердечно сосудистая система распределяет кислород и питательные вещества по организму за счет симпато-лизиса (активной рабочей гиперемии), что имеет решающее значение для переносимости физической нагрузки [5, 9, 10].

Механизмы симпатолизиса, увеличивающие кровоток при физической нагрузке мышц, остаются не до конца понятыми. Было показано несколько медиаторов функционального симпатолиза, включая АТФ и оксид азота, хотя относительный вклад каждого из этих медиаторов остается неясным. Сужение сегментов бедренной артерии под действием агониста α1-адренорецепторов, метоксамина, было ослаблено у тренированных мышей по сравнению с не тренированными мышами [3, 7]. Исследование роли оксида азота (NO) как модулятора функционального симпатоли-за обсуждалось в литературе [19]. Изучение влияния мышечной гиперемии при ходьбе в течение 15 недель, по 153 минуты в неделю, на артериальное давление у 5763 участников в 22 странах в возрасте от 16 до 84 лет показало, что ходьба снижает систолическое артериальное давление и в меньшей степени – диастолическое [12]. Функциональный сим-патолизис был продемонстрирован у многих видов животных (мыши, крысы, хомяки, кошки, собаки и человек) в различных экспери- ментальных условиях [15]. При гипертонии ее лечение влияет на функциональный симпато-лизис у пациентов и легко улучшает его [16].

Анализ литературных источников показал, что механизмы усиления кровотока в работающих мышцах в виде симпатолизиса изучены еще не полностью. Встречаются работы, описывающие симпатолизис у человека и животных [1, 5, 7, 12, 19] при комфортных температурах внешней среды, но нет ни одной публикации о механизмах симпатолизиса после 30 дней холодовой адаптации, чему и посвящено наше исследование.

Методы и организация исследования. Эксперименты провели на кроликах (2,5–3,5 кг) под наркозом (гексенал в/в 30 мг/кг) при в/в гепарина (1000 ед./кг). В опытах было четыре серии (группы кроликов). Контрольная серия – 20 кроликов (N1), 15 кроликов при симпато-лизисе (N2). На фоне 30 дней адаптации к холоду при ежедневном охлаждении по 6 ч при температуре –10 °С было проведено 2 серии опытов. Одна серия (N3) – после холода у 15 животных, другая серия (N4) – на фоне холодовой адаптации при симпатолизисе. Основу метода составило искусственное кровообращение задней конечности кролика с помощью перфузионного насоса постоянной производительности через бедренную артерию, с перевязкой всех анастомозов [1, 13]. Введение 8 доз от 0,5 до 30 мкг на 1 кг массы животного норэпинефрина (NE) в русло перфузируемой насосом артерии вызывало повышение давления за счет активации а1-адренорецепторов (а1-AR). Увеличение давления в бедренной артерии регистрировалось датчиком давления MPX5100DP (фирмы «Моторола») и через аналогово-цифровой преобразователь (на базе ADS1286) вводилось и записывалось постоянно в компьютер. Одновременно проводилась аналоговая запись перфузионного давления на выходе насоса на самописец Line Recorder TZ4620. Для моделирования симпа-толизиса (рабочей мышечной гиперемии) через игольчатые электроды сокращали мышцы конечности при частоте 5 Гц, при напряжении 10 В (L = 5 мс).

Для выяснения механизмов фармакодинамики и фармакокинетики NE при действии его на а1-AR артерий проведен анализ в двойных обратных координатах Lineweaver–Burk, где по данным доза-эффект таблицы и рис. 1 экспериментальные точки соединяли прямой методом наименьших квадратов [1, 13] до пе-

Активность а1-адренорецепторов (М ± m, мм рт. ст.) артерий конечности кролика на 8 доз норэпинефрина в четырех сериях опытов: в контроле (N1) – 20 кроликов, при симпатолизисе (N2) – 15 кроликов, 30 дней холодовой адаптации (N3) – 15 кроликов, при симпатолизисе на фоне 30 дней холодовой адаптации (N4) – 15 кроликов Activity of α1-adrenergic receptors (M ± m, mmHg) in response to 8 doses of norepinephrine in a series of experiments: control (N1) 20 rabbits, sympatholysis (N2) 15 rabbits, 30-day cold adaptation (N3) 15 rabbits, sympatholysis and 30-day cold adaptation (N4) 15 rabbits

Серия Experiment	Доза, мкг/кг (Y) Dose, mcg/kg	0,5 (Y)	1,0 (Y)	2,0 (Y)	5,0 (Y)	10 (Y)	15 (Y)	20 (Y)	30 (Y)
N1	Контроль (N1) Control (N1) (М1 ± m1) mmHg	65 ± 2,1	94 ± 1,7	122 ± 3,5	148 ± 4,2	159 ± 4,6	163 ± 5,1	165 ± 4,2	167 ± 4,5
N2	Симпатолиз Sympatholysis (М2 ± m2) mmHg	3 ± 0,12*	6 ± 0,14*	11 ± 0,3*	26 ± 0,8*	45 ± 1,2*	60 ± 1,8*	71 ± 1,1*	88 ± 1,7*
N3	Холод 30 дней 30-day cold adaptation (М3 ± m3) mmHg	51 ± 2,1*	75 ± 1,7*	97 ± 3,5*	117 ± 4,2*	126 ± 4,6*	130 ± 5,1*	132 ± 4,2*	133 ± 4,5*
N4	Холод 30 дней При симпатолизе 30-day col adaptation + Sympatholysis (Sym) (М4 ± m4) mmHg	2 ± 0,12* ▲	3,8 ± 0,14* ▲	7,3 ± 0,3* ▲ ■	16,6 ± 0,8* ▲ ■	29 ± 1,2* ▲ ■	38,3 ± 1,8* ▲ ■	46 ± 1,1* ▲ ■	57 ± 1,7* ▲ ■

Примечание. * - p < 0,01 изменения достоверны к контролю (N1); ▲ - p < 0,01 изменения достоверны к Холод 30 дней (N3); ■ - p < 0,05 изменения достоверны к Симпатолизис (N2).

Note. * - p < 0.01 changes are significant compared to control animals (N1); ▲ - p < 0.01 changes are significant compared to a 30-day cold adaptation (N3); ■ - p < 0.05 changes are significant compared to sympatho-lysis (N2).

ресечения с осью ординат и абсцисс. Это позволило определить максимальное количество активных адренорецепторов (Pm), что соответствовало возбуждению 100 % a1-AR, так же по этому графику находили чувствительность (1/K) a1-AR к NE. Обратная величина (1/К) равна дозе (К) NE, вызывающей 50 % от максимального (Pm) сокращения артерий. Полученные данные статистически обработаны по Стьюденту.

Результаты исследования и их обсуждение. В контрольной группе кроликов (N1) на все дозы NE происходило дозозависимое увеличение перфузионного давления (см. таблицу и рис. 1). Так, на дозу NE 0,5 мкг/кг ПД в русле бедренной артерии на выходе насоса увеличилось до 65 ± 2,1 мм рт. ст., на дозу NE 5 мкг/кг ПД увеличилось до 148 ± 4,2 мм рт. ст., а доза 30 мкг/кг вызвала увеличение ПД до 167 ± 4,5 мм рт. ст. Анализ реакций доза-эффект в контрольной группе кроликов (N1) в двойных координатах Lineweaver–Burk показал, что максимальная возможная реакция (Pm) при возбуждении 100 % a1-AR артерий равна Pm = 172 мм рт. ст. Эта величина определяется экстраполяцией прямой данных опытов конт- роля (N1) на ось ординат (рис. 2), где при пересечении с ней получаем 1/Pm = 0,0058 – обратная величина Pm, откуда Pm = 172 мм рт. ст. При экстраполяции прямой точек опыта в контроле (N1) до пересечения с осью абсцисс (см. рис. 2, требуется увеличение масштаба графика) получаем величину чувствительности рецепторов к NE (1/К), обратная величина которой (К) является дозой NE, вызывающей 50 % от максимальной реакции (Pm). Мы получили, что К = 0,833 мкг/кг NE, соответственно, чувствительность взаимодействия NE c а1-адрено-рецепторами артерий конечности была равна 1/К = 1,2 1/мкг·кг.

Исследование результатов доза-эффект NE на артерии кроликов группы (N2) на фоне симпатолизиза (рабочей мышечной гиперемии) при электростимуляции мышц показало значительное увеличение кровотока в работающих мышцах за счет снижения реактивности а1-AR артерий к NE. Эти данные были опубликованы нами в журнале [1]. Но там не было анализа реактивности артерий к NE при симпатолизисе при кинетическом анализе результатов в двойных обратных координатах Lineweaver–Burk (см. рис. 2).

Рис. 1. Увеличение перфузионного давления в бедренной артерии в 4 группах кроликов на 8 доз норэпинефрина в контрольной группе животных (N1), кроликов при симпа-толизисе (N2), животных после 30 дней холодовой адаптации (N3), животных после 30 дней холодовой адаптации при симпатолизисе (N4). Ось абсцисс: доза норэпинефрина в мкг/кг (Y). Ось ординат: увеличение перфузионного давления (мм рт. ст.). Все различия величин опытов при симпатолизисе (N2) и контроле (N1) достоверны (P < 0,01). Все различия величин опытов при симпатолизисе на фоне 30 дней холода (N4) и после 30 дней холода (N3) достоверны (P < 0,01). Данные опытов при симпатолизисе на фоне 30 дней холода (N4) и симпатолизисе (N2) достоверны при дозах норэпине ф рина от 2 мкг/кг до 30 мкг/кг (P < 0,05) Fig. 1. Comparative Analysis of Norepinephrine-Induced Perfusion Pressure Changes in Rabbits Across Different Conditions: Control Group (N1); Sympatholysis Group (N2); Cold Adaptation Group (N3); Combined Condition Group (N4). X-Axis: Norepinephrine dose administered (mcg/kg); Y-Axis: Increase in perfusion pressure (mm Hg); Statistical Significance: differences are significant between the sympatholysis group (N2) an d the control group (N1) (P < 0.01); differences are significant between the combined condition group (N4) and the cold adaptation group (N3) (P < 0.01); differences are significant for experime n ts involving sympatholysis w ith or without cold adaptation (N2 and N4) at norepinephrine doses ranging from 2 μg/kg to 30 μg/kg (P < 0.05)

Анализ результатов опытов (N2) в координатах Lineweaver–Burk показал (см. рис. 2), что при симпатолизисе уменьшается достоверно (P < 0,05) прессорная реакция артерий в работающей мышце за счет уменьшения чувствительности (1/К) а1-AR в 34,29 раза с 1/К = 1,2 в контроле (N1) – до величины 1/К = 0,035 при симпатолизисе (N2). Количество же активных а1-адренорецепторов (Pm) в контрольной группе (N1) и при симпатолизисе (N2) не изменилось и составляло Pm = 172 мм рт. ст. в обеих этих группах (см. рис. 2).

Анализ результатов изменения адренореактивности артерий к NE у кроликов после 30 дней холодовой адаптации (N3) показал, что на все дозы NE от 0,5 мкг/кг до 30 мкг/кг прессорное действие достоверно (P < 0,05) было меньше, чем в контрольной группе (N1) без воздействия холода (см. таблицу и рис. 1). Анализ механизмов уменьшения реактивности a1-AR артерий к NE после 30 дневной холодовой адаптации в координатах Lineweaver– Burk (см. рис. 2) показал, что после холодовой адаптации (N3) уменьшилось количество активных (Pm) a1-AR в 1,255 раза (снизилось на 20,34 %) с Pm = 172 мм рт. ст. в контроле до Pm = 137 мм рт. ст. после холода (N3) (P < 0,05). Но чувствительность а1-адреноре-цепторов к NE в контрольной группе (N1) и после холодовой адаптации (N2) не изменилась и была одинакова, 1/К = 1,2 (К = 0,833 мкг/кг).

Нами доказано, что при симпатолизисе у кроликов (N4) после холода сокращение артерий было намного меньше, чем у к роликов (N3) с холодовой адаптацией без симпатоли-зис а (см. таблицу и рис. 1) (P < 0,05). Например, доза (NE) 0,5 мкг/кг увеличила давление в артерии после холода (N3) на 51 м м рт. ст., а при симпатолизисе и холоде (N4) только на 2 мм рт. ст., что было в 25,5 раза меньше, чем без симпатолизиса. При д озе (NE) 1 мкг/кг после холода (N3) давление артерий бедренной артерии увеличилось на 75 м м рт. ст., а при симпатолизисе после холода (N4) увеличилось только на 3,8 мм рт. ст., что было в 19,7 раз меньше. На все другие дозы норэпинефрина на фоне холода при симпатолизисе (N4) прессорная реакция была меньше, чем

Рис. 2. Увеличение перфузионного давления в бедренной артерии в 4 группах кроликов на 8 доз норэпинефрина в контрольной группе животных (N1), кроликов при симпатолизисе (N2), животных после 30 дней холодовой адаптации (N3), животных после 30 дней холодовой адаптации при симпатолизисе (N4) в двойных обратных координатах Lineweaver–Burk. Ось абсцисс: доза норэпинефрина в обратной величине 1/(мкг/кг). Ось ординат: перфузионное давление в обратной величине 1/(мм рт. ст.)

Fig. 2. Comparative Analysis of Norepinephrine-Induced Perfusion Pressure Changes in Rabbits Across Different Conditions in Lineweaver–Burk plots (double reciprocal plots): Control Group (N1); Sympatholysis Group (N2); Cold Adaptation Group (N3); Combined Condition Group (N4). X-Axis:

Norepinephrine dose administered 1/(mcg/kg); Y-Axis: Increase in perfusion pressure 1/(mm Hg)

после холода (N3) (см. таблицу). При дозе (NE) 30 мкг/кг после холода (N3) (см. таблицу) давление выросло на 133 мм рт. ст., а при симпатолизисе на фоне холода (N4) увеличилось только на 57 мм рт. ст., то есть было в 2,33 раза меньше (см. рис. 1).

Наши результаты исследования о снижении а1-адренореактивности при симпатолизисе согласуются с данными исследований [1, 7]. Но в этих работах не исследовался симпатоли-зис после 30 дней адаптации к холоду. Мы не нашли ни одной работы, где авторы анализировали бы эффекты симпатолизиса в двойных обратных координатах Lineweaver–Burk.

Полученные нами данные об увеличении кровотока и снижении а1-адренореактивности артерий при симпатолизисе согласуются с результами работ авторов [7, 12, 16], которые показали, что занятие спортом способствует снижению системного давления за счет сим-патолизиса.

В данных литературы мы не нашли работ о проявлении симпатолизиса после холодовой адаптации, как и анализа взаимодействия лиганд рецептор в двойны х обратных координат а х Lineweaver–Burk. Поэтому на ш и данные представляют как практический методический интерес, так и раскрывают фундамент а льные механизмы изменений при х олодовой адаптации.

Заключение. Исследование показало, что симпатолизис как механизм увеличения кровотока в работающих мышцах осуществляется за счет уменьшения чувствительности (1/К) а1-адренорецепторов артериальных сосудов как при комфортной температуре, так и после 30 дней холодовой адаптации при –10 °С. При сравнении симпатолизиса без холода и симпатолизиса после 30 дней холодовой адаптации впервые получено, что на фоне холода симпатолизис достоверно гораздо более выражен за счет снижения количества активных а1-адренорецепторов, при одинаковой чувствительности a1-AR. При симпатолизисе на фоне 30 дней холодовой адаптации количество А1-AR было Pm = 111 мм рт. ст., а без холода при симпатолизе а1-AR – Pm = 172 мм рт. ст., т. е. было меньше в 1,55 раза. Чувствительность а1-AR при симпатолизисе (1/К) и при симпа- толизисе на фоне 30 дней холодовой адаптации была одинакова и составила 1/К = 0,035 (К = 28,5 мкг/кг). Полученные данные показывают, что кровоток в работающих мышцах после 30 дней холодовой адаптации при сим-патолизисе более выражен, чем в мышцах без холодовой адаптации.