WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

МИЛЛЕР

Наталья Всеволодовна

ВЛИЯНИЕ гравитационной РАЗГРУЗКИ

НА РЕАКЦИЮ СЕРДЕЧНОГО РИТМА У ОБЕЗЬЯН,

ВЫЗВАННУЮ СТИМУЛЯЦИЕЙ ОТОЛИТОВ

14.00.32 Авиационная, космическая и морская медицина

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации – Институте медико-биологических проблем РАН

Научный руководитель: кандидат биологических наук

Бадаква Анатолий Михайлович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Виноградова Ольга Леонидовна

доктор биологических наук, профессор

Шульговский Валерий Викторович

Ведущая организация: ГНИИИ военной медицины МО РФ

Защита диссертации состоится «___» __________ 2008 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д002.111.01 в ГНЦ РФ – Института медико-биологических проблем РАН по адресу: 123007, Москва, Хорошевское шоссе, д. 76 А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ – ИМБП РАН.

Автореферат разослан «____» _____________ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор биологических наук Левинских М.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Многочисленные исследования последних лет, проведенные как в экспериментах на животных, так и в исследованиях с участием человека, свидетельствуют об участии вестибулярной системы в регуляции кровообращения (Yates, Miller, 1998; Ray, Hume, 1998; Radtke et al, 2003). Показано существование прямого распространения возбуждения от вестибулярных рецепторов к эффекторам вегетативной нервной системы (обзоры: Yates, 1992; 1996 a; 1996 b).

Адаптивное торможение вестибулярных структур в условиях невесомости может вызывать уменьшение участия вестибулярного входа в компенсаторных реакциях кровообращения на постуральные возмущения в послеполетный период, в том числе быть одним из факторов, влияющих на послеполетную ортостатическую устойчивость.

Основной массив данных, связанных с изучением вестибуло-вызванных сердечно-сосудистых рефлексов, получен на наркотизированных кошках. Изучались главным образом реакции, связанные с воздействием вестибулярной стимуляции на активность симпатического отдела вегетативной нервной системы. Возможное влияние вестибулярного раздражения на сердце, опосредуемое парасимпатическими структурами, оценивалось как ничтожное (Yates, 1992; Yates, Kerman, 1998; Yates et al., 2000). Вместе с тем снижение парасимпатических влияний на сердце является наиболее срочной компенсаторной реакцией при переходе в ортостатическое положение (Осадчий, 1982). Поэтому исследование реакции сердечного ритма (СР) на кратковременную стимуляцию отолитов у бодрствующих обезьян, физиологические реакции которых близки к наблюдаемым у человека, в норме и в условиях гравитационной разгрузки является актуальной задачей.

Цель работы

Оценить влияние гравитационной разгрузки на реакцию СР, вызванную стимуляцией отолитов, у бодрствующих обезьян.

Задачи исследования

  1. Охарактеризовать изменения СР у обезьян в ответ на кратковременную стимуляцию отолитов.
  2. Определить влияние длительной антиортостатической гипокинезии (АНОГ) на реакцию СР у обезьян, вызванную стимуляцией отолитов.
  3. Оценить изменения реакции СР на стимуляцию отолитов у обезьян в космическом полете (КП) и после его завершения.
  4. Сопоставить изменения реакции СР в КП и после его завершения с динамикой ответа вестибулярных нейронов на стимуляцию отолитов у обезьян в КП.

Научная новизна

Впервые обнаружено существование коротколатентного рефлекторного учащения СР на стимуляцию отолитов, имеющего парасимпатическую природу.

Впервые показана линейная зависимость изменения величины интервала R-R ЭКГ (RR) в ответ на кратковременную стимуляцию отолитов от его начального уровня (RR0), следствием которой является уменьшение влияния кратковременной стимуляции отолитов на СР с ростом исходной ЧСС (ЧСС0).

Впервые показано, что длительная АНОГ у обезьян вызывает уменьшение влияния кратковременной стимуляции отолитов на СР.

Впервые охарактеризованы изменения реакций СР в ответ на стимуляцию отолитов у обезьян в течение КП, а также после его завершения, и показана связь этих изменений с динамикой возбудимости вестибулярных нейронов.

Научно-практическая значимость

Разработанные методические приемы тестирования реакции СР в ответ на кратковременную стимуляцию отолитов позволяют оценивать участие отолитовой системы в регуляции кровообращения.

Данные о влиянии гравитационной разгрузки на реакции СР в ответ на стимуляцию отолитов, полученные на обезьянах, могут быть использованы в качестве теоретической основы для проведения дальнейших исследований участия вестибулярной системы в быстрых хронотропных реакциях сердца и разработки методов прогностической оценки послеполетной ортостатической неустойчивости у человека.

Основные положения, выносимые на защиту

  1. Кратковременная стимуляция отолитов у обезьян вызывает учащение СР, которое имеет рефлекторный характер и определяется уменьшением парасимпатических влияний на сердце.
  2. Гравитационная разгрузка уменьшает участие отолитовой системы в быстрых хронотропных реакциях сердца.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены: на заключительном российско-американском симпозиуме «Медико-биологические исследования по программе «Наука-НАСА» (Хантсвилл, США, 1997); на международном симпозиуме по исследованию приматов в космосе в рамках ХI конференции «Космическая биология и авиакосмическая медицина» (Москва, 1998; 2 доклада); на 13 международном симпозиуме «Человек в космосе» (Санторини, Греция, 2000); на российской конференции «Организм и окружающая среда» (Москва, 2000; 3 доклада); на 23 международной конференции по гравитационной физиологии (Стокгольм, Швеция, 2002 г.).

Диссертация апробирована на заседании секции «Космическая физиология и биология» Ученого совета ГНЦ РФ - ИМБП РАН.

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора, описания методик, результатов исследования, обсуждения, выводов и списка цитируемой литературы. Список цитируемой литературы включает 186 источника, из которых 38 опубликованы в отечественных изданиях, 148 – в иностранных. Материал диссертации иллюстрирован 33 рисунками и 1 таблицей.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа проведена на 29 обезьянах-самцах macaca mulatta возрастом 3-5 лет, массой 4-6 кг в рамках комплексных программ: контракта «Россия-НАСА» (NAS-15-10110), исследования влияния длительной АНОГ на физиологические системы обезьян и исследований на биоспутнике №11.

Операционная подготовка животных включала: 1) подкожное вживление электродов для отведения ЭКГ и сигналов реопневмограммы (РПнГ) (Гуревич, 1982) всем животным; 2) установку на черепе (9 животных) армированного металлом акрилового кольца (Сирота и др., 1992) для фиксации головы, монтажа предусилителя сигналов нейрональной активности (НА) и крепления защитного колпака с датчиком скорости поворота головы; 3) установку на черепе металлических канюль (4 обезьяны) для введения микроэлектродов (Сирота и др., 1992).

Все хирургические процедуры и экспериментальные манипуляции с животными были одобрены Биоэтической комиссией ГНЦ РФ - ИМБП РАН.

Проведено три серии экспериментальных исследований.

В первой серии исследовали влияние кратковременной стимуляции отолитов на реакцию СР. В первой части, проведенной на 8 обезьянах с жестко фиксированной головой, для стимуляции отолитов по направлению интерауральной линии использовали затухающие колебания четырехштанговых качелей с начальным скачком ускорения 0,16 и 0,08 g. Вторая часть первой серии исследований проведена на 20 обезьянах. Животное фиксировали в ложементе кресла, не ограничивая движения головы и конечностей; кресло устанавливали в полетной капсуле. Для стимуляции отолитов использовали последовательность из 30 одиночных циклов вертикального перемещения кресла с начальным скачком ускорения 0,08 g. Регистрировали сигналы ЭКГ, РПнГ и позиции кресла.

Во второй серии, проведенной на 10 из 20 животных первой серии, исследовали влияние 30-суточной АНОГ (-6) на реакцию СР, вызванную стимуляцией отолитов. Обезьяны были протестированы через 1 и 7 сут после завершения АНОГ таким же образом, как и во второй части первой серии исследований.

Третья серия исследования проведена на 2 обезьянах в автоматическом режиме в КП на биоспутнике. В нечетные сутки (начиная с 3 сут) тестировались реакции СР на восемь предъявлений одного цикла колебания ложемента вдоль продольной оси тела животного. В четные сутки осуществлялось тестирование ответа вестибулярных нейронов на последовательность 40 синусоидальных колебаний кресла с обезьяной вдоль ее продольной оси с частотой 1,67 Гц. Через сутки после завершения КП тестирование реакции СР осуществляли на четырехштанговых качелях.

Регистрировали: сигналы ЭКГ и РПнГ - при тестировании реакций СР; нейрональную активность (НА) популяции нейронов и вертикальную скорость поворота головы - при тестировании ответа вестибулярных нейронов в КП; сигналы позиции и ускорения качелей с животным – во всех сериях исследований.

При обработке сигнала ЭКГ последовательность интервалов R-R преобразовывали путем линейной интерполяции в регулярную последовательность отсчетов с шагом времени 50 мс (огибающую интервалограммы) и усредняли реакции интервала R-R за несколько предъявлений стимула синхронно с его началом. Динамику СР представляли в виде изменения длительности интервала R-R или в виде изменения ЧСС.

При обработке сигнала РПнГ изменение электрического сопротивления грудной клетки, связанного с дыхательным циклом, относили к базовому сопротивлению грудной клетки (Бадаква, 1989).

Сигнал НА оцифровывали с частотой 40 кГц, выделяли спайки отдельных нейронов с помощью оконного дискриминатора и строили внутристимульные гистограммы (Волошин, 1987): период стимула разбивали на фиксированное количество отрезков постоянной длительности (бинов), определяли среднее за 10 циклов стимула количество спайков, попадающих в каждый бин, и представляли его в виде частоты импульсов в секунду.

При анализе модуляции активности нейронов отолитовым стимулом использовали аппроксимацию внутристимульных гистограмм гармоническими функциями с основной и кратными частотами стимула методом наименьших квадратов (Schor et al., 1984). Т.к. стабилизация движений глаз и головы во время линейных перемещений осуществляется при взаимодействии отолитовых и зрительных сигналов, и отолитовый вход, отвечающий на ускорение, преобладает в области высоких частот, а зрительный вход, отвечающий на скорость, преобладает в области частот ниже 0,75 Гц (Borel, Lacour, 1992), то для исключения участия зрительного входа в модуляции НА первая гармоника была разложена на составляющие, соответствующие ускорению (sint) и скорости (cost):

A1sin(t+) = А sin(t) + B cos(t), где A= A1sin и B= A1cos,

что позволило выделить модуляцию НА, соответствующую ускорению кресла, и характеризовать динамику возбудимости вестибулярных нейронов в КП изменением коэффициента A.

Полученные данные статистически обрабатывали, используя критерии Стьюдента и Фишера. В случае повторных измерений применяли поправку Бонферони. Критический уровень достоверности принимали равным 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние кратковременной стимуляции отолитов на реакцию сердечного ритма

Начальное движение качелей с ускорением 0,16 g вызывало у обезьян быстрое укорочение интервала R-R и последующее более медленное его возвращение к начальному уровню (рис. 1). В ряде случаев в динамике интервала R-R наблюдалась вторая волна его уменьшения. Укорочение интервала R-R при неизменном или даже углубленном дыхании сопровождалось уменьшением или исчезновением его дыхательной вариативности, что свидетельствует о снижении парасимпатических влияний на сердце в ответ на стимуляцию отолитов.

Рис.1. Пример реакции интервала

R-R и дыхания у обезьяны в ответ на стимуляцию отолитов при движении качелей с начальным ускорением 0,16 g.

Сверху вниз: интервалограмма, РПнГ, ускорение качелей и метка времени (1 с). Вертикальная линия показывает начало стимуляции.

Однако движение с начальным ускорением 0,16 g, как правило, сопровождалось длительными периодами выраженной двигательной активности животного, что затрудняло получение достаточного для усреднения количества данных в течение даже нескольких экспериментальных дней. Движение качелей с начальным ускорением 0,08 g вызывало менее выраженные начальные изменения СР (рис. 2), но гораздо реже сопровождалось двигательными артефактами. При многократном повторном предъявлении стимула этой величины реакция СР не угасала и была хорошо воспроизводима.

Тестирование реакции СР в ответ на стимуляцию отолитов с начальным ускорением 0,08 g у 8 обезьян, представленной в виде

Рис. 2. Усредненные реакции СР, представленные динамикой ЧСС (M±m), у обезьяны при движении качелей с начальными значениями ускорения 0,16 g (А) и 0,08 g (Б). Вертикальные линии – начало стимуляции. * - P<0,05

динамики ЧСС (рис. 3), показало, что быстрое и достоверное начальное увеличение ЧСС, сменяющееся более медленным ее уменьшением, наблюдалось у всех животных. Более медленное повторное учащение СР, после которого ЧСС вновь постепенно возвращалась к престимульному уровню, наблюдалось только у 4 из 8 обезьян (левая панель) и требует отдельных исследований.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»