Главная » 2014»Август»17 » Скачать Роль нейротрансмиттеров и нейромодуляторов нейронов зоны А5 в регуляции активности дыхательного центра в препаратах мозга бесплатно
22:40
Скачать Роль нейротрансмиттеров и нейромодуляторов нейронов зоны А5 в регуляции активности дыхательного центра в препаратах мозга бесплатно
Роль нейротрансмиттеров и нейромодуляторов нейронов зоны А5 в регуляции активности дыхательного центра в препаратах мозга новорожденных крыс in vitro
Диссертация
Автор: Алексеева, Александра Сергеевна
Название: Роль нейротрансмиттеров и нейромодуляторов нейронов зоны А5 в регуляции активности дыхательного центра в препаратах мозга новорожденных крыс in vitro
Справка: Алексеева, Александра Сергеевна. Роль нейротрансмиттеров и нейромодуляторов нейронов зоны А5 в регуляции активности дыхательного центра в препаратах мозга новорожденных крыс in vitro : диссертация кандидата медицинских наук : 03.00.13 / Алексеева Александра Сергеевна; [Место защиты: ГОУВПО "Самарский государственный медицинский университет"] Самара, 2006 174 c. :
Объем: 174 стр.
Информация: Самара, 2006
Содержание:
Введение
Глава 1 Обзор литературы
11 Проблема дыхательного центра в современной нейрофизиологии
12 Структурно-функциональная организация дыхательного центра у новорожденных животных (in vitro)
121 Особенности электрической респираторной активности в бульбоспи-нальном препарате новорожденных крыс in vitro
122 Характеристика дыхательных нейронов у новорожденных животных in vitro
123 Синаптические связи между дыхательными нейронами и их роль в генерации дыхательного ритма
124 Механизмы генерации активности дыхательного центра у новорожденных животных in vitro
13 Роль А5 зоны моста в модуляции активности дыхательного центра
131 Структурно-функциональная организация зоны А5 у взрослых животных
132 Структурно-функциональная организация зоны А5 у новорожденных животных
Глава 2 Материалы и методы исследования
21 Экспериментальные животные
22 Экспериментальная модель изолированного понто-бульбоспинального препарата мозга новорожденных крыс in vitro
23 Изучение влияния норадреналина на генерацию дыхательного ритма в препаратах мозга новорожденных крыс in vitro
24 Изучение влияния глутамата на генерацию дыхательного ритма в препаратах мозга новорожденных крыс in vitro
25 Изучение влияния оксида азота (NO) на генерацию дыхательного ритма в препаратах мозга новорожденных крыс in vitro
26 Изучение роли структур моста в регуляции активности дыхательного центра в препаратах мозга новорожденных крыс in vitro
261 Эксперименты с поперечной перерезкой
262 Эксперименты с изолированной перфузией
27 Изучение участия медиаторов и модуляторов нейронных структур зоны А5 в регуляции активности дыхательного центра в понто-бульбоспинальных препаратах новорожденных крыс in vitro
271 Эксперименты с микроинъекциями
272 Гистологический контроль места микроинъекций
28 Обработка и анализ данных
Глава 3 Возрастные особенности норадренергической модуляции респираторной активности в понто-бульбоспинальных препаратах новорожденных крыс in vitro
31 Возрастная динамика респираторной активности в понто-бульбоспинальных препаратах новорожденных крыс in vitro
32 Влияние норадреналина на генерацию дыхательного ритма в понто-бульбоспинальных препаратах новорожденных крыс in vitro
33 Участие структур моста в реализации модулирующего влияния норадреналина на генерацию дыхательного ритма в препаратах мозга новорожденных крыс in vitro
34 Роль агонистов адренорецепторов в регуляции влияния нейронов зоны А5 на генерацию дыхательного ритма в понто-бульбоспинальных препаратах новорожденных крыс in vitro
35 Обсуждение результатов
Глава 4 Роль глутаматергической системы в регуляции влияния нейронов зоны А5 на генерацию дыхательного ритма в понто-бульбоспинальных препаратах новорожденных крыс in vitro
41 Влияние глутамата на генерацию дыхательного ритмогенеза в понто-бульбоспинальных препаратах новорожденных крыс in vitro
42 Участие глутамата в регуляции влияния нейронов зоны А5 на генерацию дыхательного ритма в понтобульбоспинальных препаратах новорожденных крыс in vitro
43 Роль NMD А рецепторов в регуляции влияния нейронов зоны А5 на генерацию дыхательного ритма в понтобульбоспинальных препаратах новорожденных крыс in vitro
44 Роль non-NMDA рецепторов в регуляции влияния нейронов зоны А5 на генерацию дыхательного ритма в понтобульбоспинальных препаратах новорожденных крыс in vitro
45 Обсуждение результатов
Глава 5 Роль оксида азота (NO) в модуляции влияния нейронов зоны А5 на генерацию дыхательного ритма в понто-бульбоспинальных препаратах новороиеденных крыс in vitro
51 Влияние NO на активность дыхательного центра в понтобульбоспинальных препаратах новорожденных крыс in vitro
52 Участие структур моста в реализации модулирующего влияния NO на генерацию дыхательного ритма в препаратах мозга новорожденных крыс in vitro
53 Участие NO в модуляции дыхательного ритмогенеза нейронами зоны А5 в понто-бульбоспинальных препаратах новорожденных крыс in vitro
54 Обсуждение результатов
Введение:
Актуальность проблемы. Дыхательный ритм у новорожденных животных генерируется сетью нейронов вентролатеральных отделов продолговатого мозга (Smith et al., 1991; Onimaru, 1995; Onimaru et al., 1987, 1996, 1997, 1998; 2003; Ballanyi et al., 1999; Thoby-Brisson et al., 2000; Thoby-Brisson and Ramirez, 2001; Mellen et al., 2003). Механизмы генерации и регуляции дыхательного ритма формируются у плодов поздних сроков гестации (Di Pasquale et al., 1992, 1994; Greer et al., 1992; Bissonnette et al., 1997; Kobayashi et al., 2001; Пятин и Мирошниченко, 2001; Onimaru and Homma, 2002; Pagliardini et al., 2003; Liu and Wong-Riley, 2004; Greer et al., 2006), и продолжают интенсивно созревать после рождения (Denavit-Saubie et al., 1994; Liu and Wong-Riley, 2002; Мирошниченко, 2002). При этом в нейронах дыхательного центра изменяется активность ионных каналов, происходит активная экспрессия мембранных рецепторов, формируются межнейрональные контакты (Paton and Richter, 1995; Greer et al., 1992; Hilaire and Duron, 1999; Vlasic et al., 2001; Liu and Wong-Riley, 2002; Onimaru and Homma, 2002; Elsen and Ramirez, 2005). Известно, что для нормального функционального созревания дыхательного центра в эмбриогенезе ключевую роль играет норадренергическая модуляция, доказательством чему служат различные мутации, нарушающие нормальное развитие норадренергических зон ствола мозга и приводящие к формированию дыхательной недостаточности ранней гибели новорожденного потомства (Dauger et al., 2001; Huang et al., 2005; Qian et al., 2001; Shirasawa et al., 2000; Viemari et al., 2004). Модулирующее влияние норадренергических структур ствола мозга на дыхательный центр имеет место и в раннем постнатальном периоде развития. В частности, спонтанно активные норадренергические нейроны зоны А5 (Huangfu and Guyenet, 1997) оказывают тоническое тормозное влияние на генератор дыхательного ритма в понто-бульбоспинальных новорожденных мышей и крыс in vitro (Errchidi et al., 19906 1991; Hilaire et al., 2004). При этом неизвестно, изменяются ли норадренергические механизмы контроля активности дыхательного центра в течение первых суток жизни млекопитающих животных.
Спонтанная активность норадренергических нейронов зоны А5 у взрослых животных in vivo полностью подавляется активацией расположенных на их поверхности а2-адренорецепторов (Andrade et al., 1982; Byrum et al., 1984). Помимо адренорецепторов нейроны зоны А5 взрослых млекопитающих содержат в своей мембране ГАМКв рецепторы (Burman et al., 2003), а также 8-опиоидные рецепторы (Arvidsson et al., 1995) и NK рецепторы, чувствительные к субстанции Р и нейромедину К (Chen et al., 2000). Показано, что активность нейронов зоны А5 у взрослых животных может усиливаться под влиянием глутамата или М-метил-О-аспартата (Huangfu et al., 1991, 1992; Koshiya and Guyenet, 1994; Maiorov et al., 1999; Dawid-Milner et al., 2001). Показано, что норадренергические нейроны зоны А5 новорожденных крыс также содержат на своей поверхности а2-адренорецепторы, активация которых вызывает гиперполяризацию данных нейронов (Huangfu et al., 1997, а и б). Тем не менее, не ясно, участвует ли адренергический механизм модуляции активности нейронов зоны А5 в регуляции их тормозных влияний на генератор дыхательного ритма у новорожденных крыс in vitro и меняется ли он на протяжении нескольких первых суток жизни. Известно, что базовый уровень спонтанной активности нейронов различных отделов ЦНС, в том числе и пейсмейкерных нейронов дыхательного центра, регулируется эндогенно высвобождающимися возбуждающими аминокислотами, действующими через разные типы рецепторов (Ge and Feldman, 1998; Flint et al., 1999; Garaschuk et al., 2000; Shao et al., 2003; Okada et al., 2003). Однако до настоящего времени открытым остается вопрос о том, может ли глу-тамат контролировать базовый уровень активности нейронов зоны А5 и, как следствие, регулировать степень выраженности их тонического тормозного влияния на генератор дыхательного ритма у новорожденных животных. Известно, что эндогенный и экзогенный оксид азота вызывает торможение дыхательного ритма в препаратах мозга новорожденных крыс in vitro, содержащих мост (Volgin et al., 2000; Пятин с соавт., 2001). Не исключено, что тормозное влияние оксида азота на дыхательный ритмогенез у новорожденных животных реализуется через нейроны зоны А5. Тем не менее, этот вопрос до настоящего времени также остается открытым.
Цель исследования. Изучить роль глутаматергической системы нейронов зоны А5 и модуляторов их активности в регуляции дыхательного ритмоге-неза у новорожденных крыс in vitro.
Основные задачи исследования.
1. Изучить особенности проявления спонтанной ритмической активности дыхательного центра в понто-бульбоспинальных препаратах новорожденных крыс в период от рождения до 4-х суток.
2. Установить возрастные особенности влияния норадреналина на стволовые нейронные сети, генерирующие дыхательный ритм и модулирующие ритмическую активность дыхательного центра на раннем этапе его развития.
3. Изучить роль NMDA и non-NMDA подтипов глутаматных рецепторов в механизме модуляции дыхательного ритмогенеза нейронами зоны А5 у новорожденных крыс.
4. Установить модулирующую роль монооксида азота (NO) в механизме тормозного тонического влияния нейронов зоны А5 на процесс генерации активности дыхательного центра мозга новорожденных крыс в течение первых 4 суток после рождения.
Научная новизна. В ходе исследования установлено, что структурно-функциональное развитие дыхательного центра у новорожденных крыс в течение первых четырех суток жизни сопровождается увеличением частоты и уменьшением вариабельности генерируемого дыхательного ритма, а также повышением относительной мощности среднечастотных осцилляций инспиратор-ных залпов. Впервые показано, что тормозное влияние нейронов зоны А5 на генератор дыхательного ритма снижается на 3 сутки жизни новорожденных крыс, что может иметь ключевое значение для постнатального развития дыхательного центра.
Выявлено, что активация адренорецепторов нейронов зоны А5 в препаратах мозга новорожденных крыс in vitro приводит к ослаблению их тормозного влияния на дыхательный центр.
Впервые показано, что стимуляция спонтанно активных нейронов зоны А5 глутаматом усиливает их тоническое тормозное влияние на генератор дыхательного ритма в изолированных понто-бульбоспинальных препаратах новорожденных крыс, при этом активирующее влияние глутамата на нейроны зоны А5 обусловлено его действием на NMDA и non-NMDA рецепторы, при ведущем участии non-NMDA подтипа рецепторов. Впервые установлено, что глутама-тергический механизм регуляции активности нейронов зоны А5 модулирует не только частоту дыхательного ритмогенеза, но также вариабельность генерируемого ритма, и спектральные параметры инспираторных залпов.
Впервые показано, что нейроны зоны А5 принимают участие в модулирующем влиянии оксида азота на генерацию дыхательного ритма в понто-бульбоспинальных препаратах новорожденных крыс in vitro. При этом повышение содержания N0 в области нейронов зоны А5 усиливает их тоническое влияние на генератор дыхательного ритма.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные в работе данные значительно дополняют современные представления о процессах развития медиаторных и модуляторных механизмов регуляции дыхания у млекопитающих животных в раннем постнатальном периоде онтогенеза. Впервые показано, что норадренергическая модуляция дыхательного центра нейронами зоны А5 может играть ключевую роль в постнатальном созревании механизмов генерации и регуляции дыхательного ритма и определять специфику формирования ритма и паттерна респираторных залпов у новорожденных животных. Также впервые показаны механизмы регуляции активности нейронов зоны А5 и степени их тормозного влияния на дыхательный центр посредством глутамата и оксида азота.
Учитывая тот факт, что генетические аномалии, приводящие к нарушению эмбриогенетического развития норадренергических зон ствола мозга, оказываются несовместимыми с жизнью, можно утверждать, что полученные данные имеют фундаментальное значение для формирования представлений о роли генетических факторов в реализации программы развития центральных механизмов регуляции дыхания на ранних этапах онтогенеза.
Полученные нами данные имеют практическую значимость, в частности, для развития прикладных вопросов клинической физиологии дыхания в неона-тологии, в том числе при недостаточности дыхательной функции у новорожденных детей. Данные о закономерностях созревания активности дыхательного центра в ходе раннего постнатального периода позволяют разрабатывать эффективные методы и приемы коррекции таких жизненно опасных нарушений дыхания у новорожденных, как периодическое нерегулярное дыхание, идиопа-тические остановки дыхания во время сна, синдром внезапной смерти у новорожденных, синдром врожденной центральной гиповентиляции, и т.п.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Генерация дыхательного ритма у новорожденных крыс in vitro находится под тоническим тормозным влиянием нейронов зоны А5, которое регулируется глутаматергической системой ствола мозга преимущественно через поп-NMDA и, в меньшей степени, через NMDA рецепторы мембраны нейронов зоны А5.
2. Модулирующее тоническое тормозное влияние нейронов зоны А5 на процесс бульбарного дыхательного ритмогенеза в ранний период развития респираторной нейронной сети уменьшается при активации адренорецепторов мембраны нейронов зоны А5 и усиливается под влиянием монооксида азота.
3. Тоническое тормозное модулирующее влияние нейронов зоны А5 на дыхательный центр, контролируемое глутаматергической и адренергической системами ствола мозга, уменьшается на 3 сутки жизни новорожденных крыс.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Самарской областной студенческой научной конференции (Самара, 1998, 1999, 2000), Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2000), Втором Российском Конгрессе по патофизиологии с международным участием «Патофизиология органов и систем. Типовые патологические процессы» (Москва, 2000), VIII Всероссийской Школе-семинаре с международным участием «Экспериментальная и клиническая физиология дыхания» (Бологое, 2001), XVIII Съезде Физиологического Общества им. И.П, Павлова РАН (Казань, 2001), Всероссийской научно-практической конференции «Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные и клинические аспекты» (Новосибирск, 2002), III Международном конгрессе молодых ученых «Наука и человек» (Томск, 2002), Всероссийской конференции с международным участием «Достижения современной функциологии и их место в практике образования» (Самара, 2003), Международной конференции «Стресс и висцеральные системы» (Минск, 2005), Российской медико-биологической конференции молодых ученых «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2006).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, из них 7 в центральной печати, в том числе 2 в реферируемых журналах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, трех глав с изложением собственных результатов исследований, заключительного обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 303 источника, в том числе 26 отечественных и 277 зарубежных.
