Участие оксида азота в механизмах влияния провоспалительного цитокина ИЛ-1β на гиперкапнический вентиляционный ответ

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.33910/2687-1270-2020-1-2-101-107

Ключевые слова:

цитокин, интерлейкин-1бета, гиперкапния, респираторный хеморефлекс, дыхание, вентиляция, NO-синтаза

Аннотация

Целью данного исследования было выяснение роли нитрергических механизмов в способности основного провоспалительного цитокина ИЛ-1β оказывать влияние на паттерн дыхания и чувствительность респираторной системы к гиперкапнии. Эксперименты проводились на трахеостомированных наркотизированных крысах. Гиперкапнический вентиляторный ответ оценивался методом возвратного дыхания гипероксически-гиперкапнической газовой смесью до и после церебровентрикулярного введения ИЛ-1β. Для выявления участия оксида азота в вентиляционных эффектах ИЛ-1β использовался неспецифический ингибитор NO-синтазной активности L-NAME.

Установлено, что при экзогенном повышении церебрального уровня ИЛ-1β наблюдается достоверное увеличение вентиляции легких на фоне снижения вентиляционной чувствительности к гиперкапнии. Прирост вентиляционного ответа на гиперкапнический стимул уменьшается почти в два раза на 40 мин действия цитокина. При предварительном введении L-NAME респираторные эффекты ИЛ-1β не проявляются. Сделан вывод об участии оксида азота в модуляции рефлекторных механизмов регуляции дыхания в условиях воспаления, при активации иммунной системы и повышении в организме уровня провоспалительных цитокинов.

Библиографические ссылки

ЛИТЕРАТУРА

Александров, В. Г., Александрова, Н. П., Туманова, Т. С. и др. (2015) Участие NO-ергических механизмов в реализации респираторных эффектов провоспалительного цитокина интерлейкина-1-бета. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, т. 101, № 12, с. 1372–1384.

Данилова, Г. А. (2014) Роль провоспалительного цитокина интерлейкина-1бета в хеморецепторных механизмах регуляции дыхания. Диссертация на соискание степени кандидата биологических наук. СПб., Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН, 147 с.

Мюльберг, А. А., Гришина, Т. В. (2006) Цитокины как медиаторы нейроиммунных взаимодействий. Успехи физиологических наук, т. 37, № 1, с. 18–27.

Aleksandrova, N. P., Danilova, G. A. (2010) Effect of intracerebroventricular injection of interleukin-1-beta on the ventilatory response to hyperoxic hypercapnia. European Journal of Medical Research, vol. 15, suppl. II, pp. 3–6. PMID: 21147611. DOI: 10.1186/2047-783x-15-s2-3

Aleksandrova, N. P., Danilova, G. A., Aleksandrov, V. G. (2015) Cyclooxygenase pathway in modulation of the ventilatory response to hypercapnia by interleukin-1β in rats. Respiratory Physiology & Neurobiology, vol. 209, pp. 85–90. PMID: 25511383. DOI: 10.1016/j.resp.2014.12.006

Brenman, J. E., Bredt, D. S. (1996) Nitric oxide signaling in the nervous system. Methods in Enzymology, vol. 269, pp. 119–129. PMID: 8791642. DOI: 10.1016/s0076-6879(96)69014-4

Сhurchill, L., Taishi, P., Wang, M. et al. (2006) Brain distribution of cytokine mRNA induced by systemic administration of interleukin-1β or tumor necrosis factor α. Brain Research, vol. 1120, no. 1, pp. 64–73. PMID: 17022949. DOI: 10.1016/j.brainres.2006.08.083

Gosselin, L. E, Barkley, J. E, Spencer, M. J. et al. (2003) Ventilatory dysfunction in mdx mice: Impact of tumour necrosis factor-alpha deletion. Muscle & Nerve, vol. 28, no. 3, pp. 336–343. PMID: 12929194. DOI: 10.1002/mus.10431

Graff, G. R., Gozal, D. (1999) Cardiorespiratory responses to interleukin-1β in adult rats: Role of nitric oxide, eicosanoids and glucocorticoids. Archives of Physiology and Biochemistry, vol. 107, no. 2, pp. 97–112. PMID: 10650342. DOI: 10.1076/apab.107.2.97.4344

Hofstetter, A. O, Saha, S., Siljehav, V. et al. (2007) The induced prostaglandin E2 pathway is a key regulator of the respiratory response to infection and hypoxia in neonates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 104, no. 23, pp. 9894–9899. PMID: 17535900. DOI: 10.1073/pnas.0611468104

Olsson, A., Kayhan, G., Lagercrantz, H., Herlenius, E. (2003) IL-1β depresses respiration and anoxic survival via a prostaglandin-dependent pathway in neonatal rats. Pediatric Research, vol. 54, pp. 326–331. DOI: 10.1203/01. PDR.0000076665.62641.A2

Paxinos, G., Watson, C. (1982) The rat brain in stereotaxic coordinates. Sydney: Academic Press, VII, 12 p., 71 bl. pl.

REFERENCES

Aleksandrova, N. P., Danilova, G. A. (2010) Effect of intracerebroventricular injection of interleukin-1-beta on the ventilatory response to hyperoxic hypercapnia. European Journal of Medical Research, vol. 15, suppl. II, pp. 3–6. PMID: 21147611. DOI: 10.1186/2047-783x-15-s2-3 (In English)

Aleksandrova, N. P., Danilova, G. A., Aleksandrov, V. G. (2015) Cyclooxygenase pathway in modulation of the ventilatory response to hypercapnia by interleukin-1β in rats. Respiratory Physiology & Neurobiology, vol. 209, pp. 85–90. PMID: 25511383. DOI: 10.1016/j.resp.2014.12.006 (In English)

Alexandrov, V. G., Alexandrova, N. P., Tumanova, T. S. et al. (2015) Uchastie NOergicheskikh mekhanizmov v realizatsii respiratornykh effektov provospalitel’nogo tsitokina interlejkina-1-beta [Participation of NO-ergic mechanisms in realization of respiratory effects of pro-inflammatory cytokine interleukin-1-beta]. Rossijskij fiziologicheskij zhurnal im. I. M. Sechenova, vol. 101, no. 12, pp. 1372–1384. (In Russian)

Brenman, J. E., Bredt, D. S. (1996) Nitric oxide signaling in the nervous system. Methods in Enzymology, vol. 269, pp. 119–129. PMID: 8791642. DOI: 10.1016/s0076-6879(96)69014-4 (In English)

Churchill, L., Taishi, P., Wang, M. et al. (2006) Brain distribution of cytokine mRNA induced by systemic administration of interleukin-1β or tumor necrosis factor α. Brain Research, vol. 1120, no. 1, pp. 64–73. PMID: 17022949. DOI: 10.1016/j.brainres.2006.08.083 (In English)

Danilova, G. A. (2014) Rol’ provospalitel’nogo tsitokina interlejkina-1beta v khemoretseptornykh mekhanizmakh regulyatsii dykhaniya [The role of the pro-inflammatory cytokine interleukin-1 beta in the chemoreceptor mechanisms of respiration regulation]. PhD dissertation (Biology). Saint Petersburg, Pavlov Institute of Physiology of the Russian Academy of Sciences, 147 p. (In Russian)

Gosselin, L. E, Barkley, J. E, Spencer, M. J. et al. (2003) Ventilatory dysfunction in mdx mice: Impact of tumour necrosis factor-alpha deletion. Muscle & Nerve, vol. 28, no. 3, pp. 336–343. PMID: 12929194. DOI: 10.1002/ mus.10431 (In English)

Graff, G. R., Gozal, D. (1999) Cardiorespiratory responses to interleukin-1β in adult rats: Role of nitric oxide, eicosanoids and glucocorticoids. Archives of Physiology and Biochemistry, vol. 107, no. 2, pp. 97–112. PMID: 10650342. DOI: 10.1076/apab.107.2.97.4344 (In English)

Hofstetter, A. O, Saha, S., Siljehav, V. et al. (2007) The induced prostaglandin E2 pathway is a key regulator of the respiratory response to infection and hypoxia in neonates. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 104, no. 23, pp. 9894–9899. PMID: 17535900. DOI: 10.1073/pnas.0611468104. (In English)

Mulberg, A. A., Grishina, T. V. (2006) Tsitokiny kak mediatory nejroimmunnykh vzaimodejstvij [Cytokines as mediators of neuroimmune interactions]. Uspekhi fiziologicheskikh nauk, vol. 37, no. 1, pp. 18–27. (In Russian)

Olsson, A., Kayhan, G., Lagercrantz, H., Herlenius, E. (2003) IL-1β depresses respiration and anoxic survival via a prostaglandin-dependent pathway in neonatal rats. Pediatric Research, vol. 54, pp. 326–331. DOI: 10.1203/01.PDR.0000076665.62641.A2 (In English)

Paxinos, G., Watson, C. (1982) The rat brain in stereotaxic coordinates. Sydney: Academic Press, VII, 12 p., 71 bl. pl. (In English)

Опубликован

2020-06-05

Выпуск

Раздел

Экспериментальные статьи