Интегративная физиология

К 95-летию Владимира Михайловича Покровского — создателя представлений о ведущей роли мозгового уровня в иерархической системе ритмогенеза сердца в целостном организме

Ирина Леонидовна Чередник — 2024-07-01

3 ноября 2023 года исполнилось 95 лет профессору кафедры нормальной физиологии Кубанского государственного медицинского университета Владимиру Михайловичу Покровскому, заслуженному деятелю науки России, доктору медицинских наук, заведующему кафедрой с 1973 по 2021 г. В. М. Покровский показал, что формирование ритма сердца в целостном организме осуществляется иерархической системой, включающей мозговой и внутрисердечный уровни. Использованные оригинальные подходы и методы для исследования системы ритмогенеза сердца раскрывают талант исследователя. Предложенная В. М. Покровским залповая стимуляция эфферентных структур блуждающих нервов явилась адекватной экспериментальной моделью для изучения нервных влияний на сердце в организме. Стимуляция симпатических сердечных нервов выявила их модулирующее влияние на феномен синхронизации вагусного и сердечного ритмов. Предложенная методика получения сердечно-дыхательного синхронизма у всех людей, способных управлять дыханием в такт стимулятора с определенной частотой, показала, что при этом в продолговатом мозге в эфферентных ядрах блуждающих нервов формируются сигналы, поступающие к синоатриальному узлу, и сердце начинает сокращаться с частотой этих сигналов. Центральный генератор обеспечивает адаптивные реакции сердца в естественных условиях, подавляя внутрисердечный генератор, который поддерживает насосную функцию сердца тогда, когда центральная нервная система находится в состоянии глубокого торможения. При двусторонней одномоментной блокаде проведения возбуждения по блуждающим нервам в эксперименте у собак получена кратковременная остановка сердца — преавтоматическая пауза. Переход от центрального ритмовождения к автоматии синоатриального узла сопровождался снижением частоты сердечных сокращений, что свидетельствовало о проявлении принципа градиента автоматии. При моделировании снижения степени доминантности центрального уровня ритмогенеза у собак регистрировали нарастание электрокардиографических проявлений синдрома слабости синусового узла, при этом фиксировали уменьшение сечения очага первоначального возбуждения в синоатриальной области сердца.

Вступительная статья редакции

Людмила Павловна Филаретова — 2024-07-01

Применение метода атомно-силовой микроскопии для исследования ответов механочувствительных каналов Piezo1 фибробластов сердца

Максим Миндигалеевич Халисов — 2024-07-01

Установлено, что Jedi2, активатор механочувствительных каналов Piezo1, влияет на рост эксплантатов сердца эмбриональной ткани. Зависимость изменения индекса площади от концентрации действующего агента описывается уравнением Хилла (Кd ≈ 20 мкМ, коэффициент Хилла — 1,6). Концентрация Jedi2, равная 10 мкМ, была выбрана для химической активации механочувствительных каналов Piezo1 в исследовании с помощью метода атомно-силовой микроскопии, поскольку она не влияла на рост эксплантатов сердца. На основании полученной зависимости стимул–ответ для механического воздействия со стороны зонда атомно-силового микроскопа при исследовании влияния Jedi2 на фибробласты была выбрана сила 3 нН, не приводящая к изменению жесткости клеток в ответ на механическую стимуляцию. В отличие от малых сил (1–5 нН), при больших силах стимуляции (6–7 нН) наблюдалось резкое увеличение модуля Юнга фибробластов. Исследование с помощью атомно-силовой микроскопии показало, что Jedi2 вызывает увеличение жесткости фибробластов — модуль Юнга клеток после воздействия исследуемого вещества (68 ± 7 кПа, n = 33) растет по сравнению с контролем (37 ± 4 кПа, n = 29). Эффект воздействия Jedi2 усиливается со временем: в рамках рассмотренного периода максимальное влияние на механические характеристики фибробластов достигается спустя более двух часов воздействия вещества. Мы предполагаем, что наблюдаемый при воздействии Jedi2 и силе стимуляции 3 нН рост жесткости фибробластов связан с вызванным модуляцией работы каналов Piezo1 сдвигом порога запуска ответа клеток в сторону меньших сил.

Пренатальное влияние буспирона в модели гипоксического стресса на пространственное обучение, память и физиологический ответ у взрослых самцов и самок крыс

Ирина Павловна Буткевич — 2024-07-01

Влияние анксиолитика и антидепрессанта буспирона (агонист серотонинергического 5-HT1A рецептора), используемого для лечения тревожно-депрессивного состояния женщин во время беременности, на адаптивное поведение потомства является вопросом дискуссии. Изучение внутриутробного влияния сочетания буспирона и гипоксии, имеющего место в неонатальной клинике, на когнитивную сферу и стрессорный ответ, особенно у взрослых разнополых особей, важно для неонатологов в прогностическом аспекте. Мы впервые исследовали эффект хронического введения буспирона, умеренной острой нормобарической гипоксии и их взаимодействия в пренатальный период развития на пространственное обучение, память и реактивность гипоталамо-гипофизарно- адренокортикальной системы (ГГАКС), а также массу тела у взрослых самцов и самок крыс. Каждый пренатальный фактор в отдельности не ухудшил способность к пространственному обучению и память у крыс обоего пола. Взаимодействие буспирона и гипоксии ослабило выявленное улучшенное влияние гипоксии на пространственное обучение у самцов и эффективность пространственной долговременной памяти у самок, что сочеталось у последних со снижением стрессорного ответа кортикостерона в плазме крови. У самцов во влиянии пренатальных воздействий не было обнаружено изменений в эффективности пространственной памяти и реактивности ГГАКС. У крыс обоего пола совместное действие пренатальных факторов снизило эффективность пространственной долговременной памяти по сравнению с эффективностью пространственной памяти в первый день тестирования. Пренатальный буспирон вызвал снижение массы тела у крыс обоего пола. Обнаруженный половой диморфизм в действии пренатальных факторов на когнитивную сферу и реактивность ГГАКС у взрослых крыс может указывать на различные изменения нейрональной пластичности в областях гиппокампа, участвующих в пространственном обучении и памяти, в зависимости от половой принадлежности.

О влиянии мутации white на обучение и память у дрозофилы при действии теплового шока

Екатерина Александровна Никитина — 2024-07-01

С 1910 года генетические исследования с привлечением мутанта white Drosophila melanogaster сыграли фундаментальную роль в современной биологии. Бурное развитие такие эксперименты получили после разработки методов трансформации зародышевой линии, позволивших создавать трансгенные линии дрозофилы, что существенно расширило возможности исследования многих биологических процессов, в том числе и поведения. Ген white характеризуется плейотропным действием, затрагивающим не только зрение, но и другие важные аспекты жизнедеятельности, включая различные формы поведения, обучения и памяти. Сопоставляя результаты наших предыдущих работ, направленных на изучение способности к обучению и формированию памяти у мутанта w ¹¹¹⁸в интактном контроле и при действии теплового шока на имаго, с настоящей работой, нацеленной на анализ влияния на эти процессы стадиеспецифичных температурных воздействий, можно констатировать сохранность процессов обучения и памяти у мутанта w¹¹¹⁸как в интактном контроле, так и при действии теплового шока на различных стадиях онтогенеза в парадигме условно-рефлекторного подавления ухаживания. Это важно учитывать при выборе методических подходов при планировании поведенческих экспериментов с привлечением трансгенных линий на генетическом фоне white.

Функциональное состояние артерий и сосудов микроциркуляторного русла на ранней стадии метаболического синдрома у самцов и самок крыс

Инна Анатольевна Царева — 2024-07-01

Изучены механизмы дилатации артерий и сосудов микроциркуляторного русла молодых самцов и самок крыс линии Вистар при раннем моделировании метаболического синдрома (МС) фруктозной нагрузкой (FrDR — fructose diet rat). Потребление крысами раствора фруктозы сопровождалось изменениями биохимического состава плазмы крови: гипергликемией, повышением концентрации триглицеридов, снижением уровня ХС-ЛПВП и увеличением концентрации мочевой кислоты. Кровоток в микроциркуляторном русле (МЦР) кожи крыс FrDR был снижен (у самцов — на 11%, у самок — на 8%, у овариогистероэктомированных самок — на 24%), повышены нейрогенный и эндотелийзависимый тонусы сосудов МЦР. В брыжеечных артериях крыс, получавших фруктозу, сократительная реакция на фенилэфрин была повышена, а ацетилхолин- и нитропруссид-индуцированные дилатации были ослаблены: максимальные изменения были обнаружены у овариогистерэктомированных самок и у самцов. Ингибирование продукции NO сопровождалось значительным уменьшением амплитуды дилатации артерий, при этом величина остаточной дилатации артерий самцов и самок крыс FrDR была достоверно больше по сравнению с крысами контрольных групп. Таким образом, потребление фруктозы крысами в раннем возрасте довольно быстро приводит к развитию признаков МС, в т. ч. к артериальной гипертензии (АГ). Изменения биохимического состава крови и АГ были более выражены у самцов крыс и овариогистерэктомированных самок. У крыс FrDR ослаблена NO-опосредованная дилатация брыжеечных артерий, при этом увеличилась амплитуда EDH- опосредованной дилатации.

Устойчивые сочетания поведенческих актов у высокоэнтропийных и низкоэнтропийных крыс в процессе адаптации к условиям «открытого поля»

Ирина Васильевна Червова — 2024-07-01

Работа посвящена изучению процессов поведенческой адаптации животных как элементу копинг-стратегии. Исследовательское поведение имеет определенную структуру, предполагающую наиболее эффективный сценарий адаптации животного к стрессогенной ситуации, создаваемой в искусственных условиях эксперимента (открытое поле). Энтропия поведения как мера упорядоченности или неупорядоченности поведения в «открытом поле» предполагает различные варианты присутствия и чередования поведенческих актов. Поведенческие акты «локомоция» и «неподвижность» имеют специфический характер динамики включения в поведенческий сценарий у низкоэнтропийных и высокоэнтропийных животных. Учет отдельно взятых поведенческих актов не является достаточным критерием для определения особенностей существующих в конкретно заданной популяции животных определенных копинг-стратегий. Для этого необходимо учитывать конкретные сочетания поведенческих актов в ходе экспериментальных серий. Такой устойчивой вариативной группой является сочетание некоторых поведенческих актов относительно друг друга. Вариации между поведенческими актами «груминг» и «обнюхивание» с другими актами, включенными в анализ поведения в соответствии с методикой И. Ю. Забродина, приобретают различный вид у животных, включенных в группы, различающиеся по показателю энтропии. Исследование вероятностного присутствия тех или иных поведенческих актов у крыс, отличающихся по показателю энтропии поведения, показывает наличие поведенческих диад, маркеров, характерных для высокоэнтропийных или низкоэнтропийных животных.

В. А. Энгельгардт и его роль в развитии современной биохимической науки во второй половине XX века

Нина Соломоновна Парфенова — 2024-07-01

В статье рассказывается о замечательном ученом Владимире Александровиче Энгельгардте, руководившем отделом биохимии Института экспериментальной медицины АМН СССР с 1944 по 1952 год и лабораторией биохимии животной клетки в Физиологическом институте им. И. П. Павлова АН СССР с 1944 по 1950 год. Представлены его наиболее значимые исследования, обогатившие отечественную и мировую науку. Прослеживается становление В. А. Энгельгардта как ученого, от врача в Красной армии во время Гражданской войны до академика, основателя Института молекулярной биологии. Описаны исследования В. А. Энгельгардта и его сотрудников в отделе биохимии ИЭМ, которые заложили основы современной молекулярной биологии. Известность и мировое признание В. А. Энгельгардт получил в 1930-е годы за открытие процесса окислительного фосфорилирования с участием АТФ. В начале 1940-х годов, вместе с М. Н. Любимовой, он открыл, что мышечный белок миозин обладает АТФ-азной активностью. За эту работу они были номинированы на Нобелевскую премию по физиологии или медицине. Отражена роль Энгельгардта в сохранении научных исследований, связанных с наследственностью, в условиях пагубного влияния известной сессии ВАСХНИЛ 1948 года. Ему пришлось работать в небывало трудное для жизни страны и отечественной науки время, но он явился эталоном высочайшей нравственности и поэтому выстоял несмотря ни на что.

Зависимость величины RMSSD кардиоинтервалограммы от специализации тренировочного процесса, этапа годичного цикла подготовки и других факторов (обзор)

Денис Анатольевич Катаев — 2024-07-01

Исследования вариабельности сердечного ритма (ВСР) широко востребованы в спорте, так как раскрывают механизмы адаптации человека к двигательной активности. Статья касается сведений о RMSSD, т. е. квадратном корне из среднего квадрата разностей величин последовательных пар интервалов NN (RMSSD) у спортсменов. Данные литературы и результаты наших исследований позволяют заключить, что у спортсменов величина RMSSD зависит от спортивной специализации (особенно она высока у спортсменов, тренирующих выносливость, в том числе у лыжников-гонщиков, а минимальна у спортсменов, развивающих силу (пауэрлифтинг)). Она также зависит от уровня спортивного мастерства (максимальна у элитных спортсменов), от объема и интенсивности тренировочных нагрузок (возрастает с ростом объема аэробных нагрузок). У элитных лыжников величина RMSSD относительно стабильна: в подготовительном периоде она максимальна, а в соревновательном периоде снижается, что мы объясняем формированием тревожности. Она также стабильна на протяжении каждого мезоцикла, т. е. учебно-тренировочного сбора (УТС). У элитных лыжников на протяжении всего сезона стабилен и тип вегетативной регуляции, который, согласно классификации Н. И. Шлык, относится к автономному типу, или ваготонии. Постулируется, что у элитных лыжников по мере роста их спортивного мастерства формируется антиапоптическая система, одним из компонентов которой является ненейрональный ацетилхолин (НН-АХ). Предполагается, что величина RMSSD может отражать наличие синтеза ненейронального АХ, а ее снижение у элитных лыжников — следствие торможения этого синтеза, что может быть причиной перетренированности.