Роль нейрональной NO-синтазы в реализации респираторных эффектов провоспалительного цитокина ФНО-α

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.33910/2687-1270-2021-2-2-157-164

Ключевые слова:

цитокины, ФНО-α, гипоксия, хеморефлекс, дыхание, вентиляция, нейрональная синтаза оксида азота

Аннотация

В наших предыдущих работах было показано, что повышение системного или церебрального уровня провоспалительных цитокинов оказывает модулирующее влияние на рефлекторные механизмы регуляции дыхания. Целью настоящей работы явилось исследование возможного участия нейрональной синтазы оксида азота (nNOS) в механизмах реализации влияний повышенного системного уровня провоспалительного цитокина фактор некроза опухоли — альфа (ФНО-α) на гипоксический вентиляционный ответ. Для достижения этой цели на наркотизированных уретаном крысах были проведены эксперименты с внутривенным введением ФНО-α на фоне действия селективного ингибитора nNOS 7-нитроиндазола. Гипоксический вентиляционный ответ оценивался методом возвратного дыхания гипоксической газовой смесью до и после внутривенного введения ФНО-α. Установлено, что при экзогенном повышении системного уровня ФНО-α наблюдается достоверное снижение вентиляционной чувствительности к гипоксии. На фоне предварительного внутрибрюшинного введения 7-нитроиндазола респираторные эффекты ФНО-α не проявляются. Сделан вывод о возможности участия ФНО-α в модуляции периферического хеморефлекса не только в патологических, но и в нормальных физиологических условиях, посредством активации конститутивных изоформ NOS в гломусных клетках каротидных тел, что позволяет обеспечить срочную реакцию системы дыхания на повышение уровня провоспалительных цитокинов в циркуляторной системе. Полученные данные способствуют конкретизации путей влияния системного воспаления на респираторную функцию.

Библиографические ссылки

Aleksandrov, V. G., Aleksandrova, N. P., Tumanova, T. S. et al. (2015) Uchastie NO-ergicheskikh 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 — Russian Journal of Physiology, vol. 101, no. 12, pp. 1372–1384. (In Russian)

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 and Neurobiology, vol. 209, pp. 85–90. https://www.doi.org/10.1016/j.resp.2014.12.006 (In English)

Aleksandrova, N. P., Danilova, G. A., Aleksandrov, V. G. (2017) Interleukin-1beta suppresses the ventilatory hypoxic response in rats via prostaglandin-dependent pathways. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology, vol. 95, no. 6, pp. 681–685. https://www.doi.org/10.1139/cjpp-2016-0419 (In English)

Aleksandrova, N. P., Klinnikova, A. A., Danilova, G. A. (2020) Cyclooxygenase and nitric oxide synthase pathways mediate the respiratory effects of TNF-α in rats. Respiratory Physiology and Neurobiology, vol. 284, article 103567. https://www.doi.org/10.1016/j.resp.2020.103567 (In English)

Brenman, J. E., Bredt, D. S. (1996) Nitric oxide signaling in the nervous system. Methods in Enzymology, vol. 269, pp. 119–129. (In English)

Gauda, E. B., Shirahata, M., Masona, A. et al. (2013) Inflammation in the carotid body during development and its contribution to apnea of prematurity. Respiratory Physiology and Neurobiology, vol. 185, no. 1, pp. 120–131. https://www.doi.org/10.1016/j.resp.2012.08.005 (In English)

Graff, G. R., Gozal, D. (1999) Cardiorespiratory responses to interleukin-1beta in adult rats: Role of nitric oxide, eicosanoids and glucocorticoids. Archive of Physiology and Biochemistry, vol. 107, no. 2, pp. 97–112. https://www.doi.org/10.1076/apab.107.2.97.4344 (In English)

Herlenius, E. (2011) An inflammatory pathway to apnea and autonomic dysregulation. Respiratory Physiology and Neurobiology, vol. 178, no. 3, pp. 449–457. https://www.doi.org/10.1016/j.resp.2011.06.026 (In English)

Höhler, B., Mayer, B., Kummer, W. (1994) Nitric oxide synthase in the rat carotid body and carotid sinus. Cell Tissue Research, vol. 276, no. 3, pp. 559–564. https://www.doi.org/10.1007/BF00343953 (In English)

Iturriaga, R. (2001) Nitric oxide and carotid body chemoreception. Biological Research, vol. 34, no. 2, pp. 135–139. https://www.doi.org/10.4067/s0716-97602001000200019 (In English)

Klinnikova, A. (2018) The effect of pro-inflammatory cytokine TNF–α on lung ventilation and hypoxic chemoreception. Pathophysiology, vol. 25, no. 3, p. 228. https://www.doi.org/10.1016/j.pathophys.2018.07.146 (In English)

Lam, S.-Y., Tipoe, G. L., Liong, E. C., Fung, M.-L. (2008) Chronic hypoxia upregulates the expression and function of proinflammatory cytokines in the rat carotid body. Histochemistry and Cell Biology, vol. 130, no. 3, pp. 549–559. https://www.doi.org/10.1007/s00418-008-0437-4 (In English)

Li, Y.-L., Li, Y.-F., Liu, D. et al. (2005) Gene transfer of neuronal nitric oxide synthase to carotid body reverses enhanced chemoreceptor function in heart failure rabbits. Circulation Research, vol. 97, no. 3, pp. 260–267. https://www.doi.org/10.1161/01.res.0000175722.21555.55 (In English)

Moya, E. A., Alcayaga, J., Iturriaga, R. (2012) NO modulation of carotid body chemoreception in health and disease. Respiratory Physiology and Neurobiology, vol. 184, no. 2, pp. 158–164. https://www.doi.org/10.1016/j.resp.2012.03.019 (In English)

Nakamori, T., Morimoto, A., Murakami, N. (1993) Effect of a central CRF antagonist on cardiovascular and thermoregulatory responses induced by stress or IL-1β. American Journal of Physiology — Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, vol. 265, no. 4, pp. R834–R839. https://www.doi.org/10.1152/ajpregu.1993.265.4.R834 (In English)

Sitdikova, G. F., Yakovlеv, A. V., Zefirov, A. L. (2014) Gazomediatory: ot toksicheskikh effektov k regulyatsii kletochnikh funktsii i ispol’zovaniyu v klinike [Gas mediators: From toxic effects to the regulation of cellular functions and clinical application]. Byulleten’ sibirskoj meditsiny — Bulletin of Siberian Medicine, vol. 13, no. 6, pp. 185–200. (In Russian)

Tanaka, K., Chiba, T. (1994) Nitric oxide synthase containing neurons in the carotid body and sinus of the guinea pig. Microscopy Research and Technique Journal, vol. 29, no. 2, pp. 90–93. https://www.doi.org/10.1002/jemt.1070290205 (In English)

Valdés, V., Mosqueira, M., Rey, S. et al. (2003) Inhibitory effects of NO on carotid body: Contribution of neural and endothelial nitric oxide synthase isoforms. American Journal of Physiology — Lung Cellular and Molecular Physiology, vol. 284, no. 1, pp. L57–L68. https://www.doi.org/10.1152/ajplung.00494 (In English)

Wang, X., Wang, B.-R., Duan, X.-L. et al. (2002) Strong expression of interleukin-1 receptor type I in the rat carotid body. Journal of Histochemistry and Cytochemistry, vol. 50, no. 12, pp. 1677–1684. https://www.doi.org/10.1177/002215540205001213 (In English)

Wang, X., Zhang, X.-J., Xu, Z. et al. (2006) Morphological evidence for existence of IL-6 receptor alpha in the glomus cells of rat carotid body. Anatomical Record, The Part A: Discoveries in Molecular, Cellular, and Evolutionary Biology, vol. 288A, no. 3, pp. 292–296. https://www.doi.org/10.1002/ar.a.20310 (In English)

Watanabe, T., Tan, N., Saiki, Y. et al. (1996) Possible involvement of glucocorticoids in the modulation of interleukin- 1-induced cardiovascular responses in rats. The Journal of Physiology, vol. 491, no. 1, pp. 231–239. https://www.doi.org/10.1113/jphysiol.1996.sp021211 (In English)

Опубликован

2021-06-28

Выпуск

Раздел

Экспериментальные статьи