Глутаматергическая модуляция рефлекторных механизмов регуляции кардиореспираторной системы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.03.01, кандидат биологических наук Буй Тхи Хыонг

• Буй Тхи Хыонг
• кандидат биологических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Буй Тхи Хыонг

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Обзор литературных источников ^

1.1. Бульбарный контроль кардиореспираторной системы

1.1.1. Структурно-функциональная организация ядра ^ ^ солитарного тракта

1.1.2. Рефлексы Геринга-Брейера

1.1.3. Барорефлекс

1.1.4. Хеморецепторные реакции

1.2. Общая характеристика глутаматэргической системы

1.2.1. Типы глутаматных рецепторов

1.2.2. Важнейшие функции глутаматных рецепторов

1.2.3. Распределение глутаматных рецепторов в ЦНС

1.3. Глутаматэргические механизмы кардиореспираторного ^ контроля.

Глава 2. Объект и методы исследования

2.1. Хирургическая подготовка животного к эксперименту

2.2. Регистрация активности кардиореспираторной системы

2.3. Методы тестирования рефлекторных реакций

2.4. Введение растворов в мозг

2.5. Экспериментальный протокол и обработка данных

Глава 3. Характеристика базовых паттернов активности и состояния 62 рефлекторных механизмов кардиореспираторной системы.

3.1. Артериальное давление, частота сердечных сокращений ^2 и барорефлекс.

3.2. Паттерн внешнего дыхания и рефлексы Геринга- ^ Брейера.

3.3. Реакции систем дыхания и кровообращения на гипоксическую стимуляцию.

3.4. Обсуждение

Глава 4.

Кардиоваскулярные эффекты активации глутаматэргических механизмов.

75

4.1. Влияние церебровентрикулярных микроинъекций Glu

и NMDA на артериальное давление и частоту

сердечных сокращений.

4.2. Изменение барорефлекторной чувствительности

4.3. Обсуждение

Глава 5. Респираторные эффекты активации глутаматергических g^

механизмов.

5.1. Влияние Glu и NMDA на паттерн дыхания

5.2. Влияние Glu и NMDA на состояние рефлексов Геринга çq Брейера.

5.3. Обсуждение

Глава 6. Глутаматергическая модуляция кардиореспираторных ^

эффектов гипоксии

6.1. Влияние Glu на кардиоваскулярный компонент ^ хеморефлекса

6.2. Влияние Glu на респираторный компонент ^ хеморефлекса

6.3. Обсуждение

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

114

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

115

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Глутаматергическая модуляция рефлекторных механизмов регуляции кардиореспираторной системы»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы.

Изучение роли различных медиаторных систем в регуляции деятельности кардиореспираторной системы, является одной из фундаментальных проблем современной нейрофизиологии и физиологии висцеральных систем. Установлено, что важную роль в регуляции висцеральных функций играют глутаматэргические механизмы (Vardhan et al, 1993; Tsuchihashi et al, 1993, 1994; Bongianni et al, 2002.). Глутаматные рецепторы различных типов обнаружены во многих областях центральной нервной системы (Fagg et al, 1983; Young et al, 1991; Сергеев и др., 1999). Высокая плотность глутаматных рецепторов отмечается в тех структурах продолговатого мозга, которые участвуют в рефлекторном контроле кардиореспираторной функции. К ним относится ядро солитарного тракта, в котором заканчиваются первичные афференты от механо- и хеморецепторов кардиореспираторной системы (Chiang, Hwang, 1990; Vardhan et al, 1993; Mizusawa et al, 1994; Braga et al, 2006), а также вентролатеральная область продолговатого мозга (Gatti et al., 1986; Lawing et al., 1987; Chiang et al, 1990; Vardhan et al, 1993; Tsuchihashi et al, 1994; Mizusawa et al, 1994; Bongianni et al, 2002; Braga et al, 2006). Изменение уровня глутамата в этих структурах, введение в них антагонистов и агонистов глутаматных рецепторов, приводит к изменениям параметров дыхания и кровообращения (Taiman, 1989; Bonham, McCrimmon, 1990; Kazemi, Hoop, 1991; Goren et al, 2000; Resstel, Correa, 2006; Hehre et al, 2008). Эти данные позволяют полагать, что глутаматэргические механизмы могут участвовать в модуляции таких базовых рефлекторных реакций кардиореспираторной системы, как рефлексы Геринга-Брейера, барорефлекс, а также хеморефлекторные реакции. Установлено, что повышение уровня глутамата в нервной ткани и цереброспинальной жидкости наблюдается при гипоксии, выраженной ишемии и травмах головного мозга. В этих условиях происходит изменение дыхательного ритма и формирование патологических паттернов дыхания (Сафонов, 2006), а также нарушение функций системы кровообращения (Сухова, Ноздрачёв, 2008). Можно предположить, что активация различных групп глутаматных рецепторов, которая происходит при повышении церебрального уровня глутамата,

оказывает модулирующее влияние на рефлекторные механизмы, осуществляющие контроль кардиореспираторной функции и вызывает функциональные изменения в работе кардиореспираторной системы.

Однако до настоящего времени отсутствуют прямые экспериментальные данные относительно влияния повышенного церебрального уровня глутамата на основные рефлекторные механизмы, участвующие в регуляции частоты и глубины дыхания, а также в поддержании стабильного уровня системного артериального давления. Между тем, изменение силы этих рефлексов под влиянием глутамата, содержащегося в ликворе, может быть важным фактором, определяющим состояние систем дыхания и кровообращения как в норме, так и при развитии патологических изменений, которые сопровождаются повышением церебрального уровня глутамата. Отсутствуют экспериментальные данные о том, какие именно группы глутаматных рецепторов вовлечены в процессы, реализующие влияние церебрального глутамата на функции кардиореспираторной системы.

Цель и задачи исследования

Цель настоящего исследования состояла в экспериментальной проверке гипотезы, согласно которой уровень церебрального глутамата является фактором, определяющим состояние рефлекторных механизмов, контролирующих деятельность кардиореспираторной системы. Предполагалось, что это влияние реализуется путём активации разных групп глутаматных рецепторов.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- характеризовать базовые паттерны активности и состояние рефлекторных механизмов регуляции кардиореспираторной системы анестезированной крысы;

- изучить влияние церебровентрикулярных микроинъекций глутамата и его миметика ІМ-метил-О-аспартата на систему кровообращения и величину барорефлекторной чувствительности;

- изучить влияние глутамата и Ы-метил-О-аспартата на паттерн дыхания и состояние объёмно-зависимой обратной связи в системе дыхания;

- исследовать процесс глутаматергической модуляции кардиореспираторных эффектов гипоксической гипоксии.

Научная новизна работы.

Впервые получены систематические экспериментальные данные, характеризующие динамику активности кардиореспираторной системы анестезированной крысы при повышении церебрального уровня глутамата. Установлено, что ответ кардиореспираторной системы на кратковременное повышение церебрального уровня глутамата является развивающимся во времени, двухфазным процессом. Впервые установлено, что церебровентрикулярные введения глутамата и его миметика М-метил-О-аспартата приводят к изменению параметров, характеризующих силу рефлексов Геринга-Брейера, величину барорефлекторной и хеморефлекторной чувствительности. Определена роль рецепторов ЫМБА-типа в этом процессе. Таким образом, гипотеза, согласно которой повышение церебрального уровня глутамата оказывает влияние на состояние кардиореспираторной системы путём модуляции её рефлекторных механизмов, впервые получила прямое экспериментальное подтверждение.

Теоретическая и практическая значимость.

Результаты, полученные при выполнении настоящей работы, расширяют и дополняют существующие представления о роли глутаматэргических механизмов в управлении функциями внутренних органов. Они представляют интерес для физиологов, работающих в области нейрофизиологии и физиологии висцеральных систем. Их следует учитывать в клинической практике при анализе механизмов нарушений происходящих в висцеральной сфере при гипоксии, ишемии головного мозга и черепно-мозговых травмах. Результаты исследования могут быть использованы в лекционных курсах по нейрофизиологии и физиологии висцеральных систем.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Церебральный уровень глутамата является фактором, оказывающим регулирующее влияние на состояние кардиореспираторной системы.

2. Одним из механизмов, реализующих это влияние является модуляция ряда рефлексов, что проявляется в изменении силы объёмно-зависимой обратной связи в системе дыхания, барорефлекторной и хеморефлекторной чувствительности.

3. Глутаматергическая модуляция рефлекторных механизмов кардиореспираторной системы является сложным, развивающимся во времени процессом, в который вовлечены разные группы глутаматных рецепторов, в том числе рецепторы NMDA-типа.

Апробация работы.

Результаты исследования прошли апробацию на VIII Межвузовской конференции молодых учёных «Герценовские чтения» (Санкт-Петербург, 13-16 апреля 2008 г.); XXI Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 19-25 сентября 2010 г.); Конференции молодых учёных, посвященной 85-летию со дня основания Института физиологии им. И.П. Павлова РАН (Санкт-Петербург, 21-22 декабря 2010 г.); XI Межвузовской конференции молодых учёных «Герценовские чтения» (Санкт-Петербург, 29-31 марта 2011 г.); XII Межвузовской конференции молодых учёных «Герценовские чтения» (Санкт-Петербург, 2 - 6 апреля 2012 г.); VIII Международном междисциплинарном конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии» (Судак, Украина, 2-12 июня 2012 г.); VIII Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 220-летию со дня рождения академика К.М.Бэра «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Санкт-Петербург, 25-28 сентября, 2012 г.); XII Всероссийской школе-семинаре с международным участием «Экспериментальная и клиническая физиология дыхания» (Санкт-Петербург, 25 февраля - 1 марта 2013 г.).

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 11 публикациях, 4 статьи опубликованы в ведущих рецензируемых журналах РФ рекомендованных ВАК.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, описания основных экспериментальных методик, четырёх глав, содержащих результаты собственных экспериментальных исследований и их обсуждение, общего заключения и списка использованной литературы. Объём диссертации составляет 125 страниц печатного текста, включая 4 таблицы и 29 рисунков.

Список использованной литературы содержит описание 154 источников, в том числе 131 зарубежной работы.

ч Глава 1.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Как известно, глутамат-анион L-глутаминовой кислоты является одним из важнейших возбуждающих нейромедиаторов (Болдырев, 2005). Роль глутаматэргических механизмов исключительно многообразна, что объясняется разнообразием типов глутаматных рецепторов, которые обеспечивают сложный ответ нейронов на разнообразные физиологические и биохимические стимулы (Vardhan et al, 1993; Bongianni et al, 2002). При этом глутаматные рецепторы широко распространены в центральной нервной системе, включая структуры продолговатого мозга, которые участвуют контроле кардиореспираторной функции (Mizusawa et al, 1994; Сергеев и др., 1999; Braga et al, 2006). С другой стороны глутамат постоянно присутствует в межклеточной жидкости и ликворе в количествах, необходимых для нормального функционированния нейронов (Hawkins, 2009), имеются указания на то, что изменение церебрального уровня глутамата может приводить к изменениям в состянии кардиореспираторной функции (Chiang et al, 1986; Philippu, 1988).

Цель настоящего обзора состояла в том, чтобы сформулировать пригодную для экспериментальной проверки рабочую гипотезу относительно возможных механизмов, посредством которых изменение церебрального уровня глутамата может влиять на механизмы управления кардиореспираторной функцией.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

дать представления о структурно-функциональной организации бульбарного уровня контроля кардиореспираторной системы обратив особое внимание на бульбарные рефлекторные механизмы обеспечивающие регуляцию функций дыхания и кровообращения;

охарактерировать особенности глутаматэргической системы, описать типы глутаматных рецепторов, их локализацию и функции;

изучить имеющиеся данные о возможном участии глутаматэргических механизмов в кардиореспираторном контроле;

оценить уровень церебрального глутамата в норме и эффекты его изменения в экспериментальных условиях;

на этой основе определить направление собственных экспериментальных исследований, сформулировав рабочую гипотезу и задачи собственных экспериментальных исследований.

1.1. Бульбарный контроль кардиореспираторной системы.

Бульбарный уровень регуляции вегетативных функций характеризуется наличием ряда рефлекторных механизмов, реализующих принцип объёмно-зависимой обратной связи в висцеральных системах. Эти безусловные рефлексы запускаются рецепторами растяжения, локализованными в стенках полых органов, и замыкаются в пределах продолговатого мозга. К ним относятся, в частности, рефлексы Геринга-Брейера в респираторной системе, кардиоваскулярный барорефлекс, а также ваго-вагальные гастроинтестинальные рефлексы. Предполагается, что изменение силы объёмно-зависимой обратной связи приводит к перестройкам паттерна поведения висцеральных систем, которые наблюдаются в условиях стресса.

Вместе с тем, установлено, что под действием ряда стрессоров, таких как травмы, инфекции или иммобилизация происходит изменение церебрального уровня различных нейромедиаторов и цитокинов. Возможно, что изменение церебрального уровня эндогенных биологически активных веществ является модулирующим фактором, влияющим на рефлекторные механизмы регуляции вегетативных функций и поведение висцеральных систем в условиях стресса.

1.1.1. Структурно-функциональная организация ядра солитарного

тракта

Известно, что нервные структуры, участвующие в управлении функциями висцеральных систем входят в так называемую центральную автономную сеть мозга (Benarroch, 1993). Эта сеть включает лимбическую и инсулярную кору, подкорковые ядра (миндалину и ядро ложа конечной полоски), гипоталамус, околоводопроводное серое вещество, парабрахиальный комплекс моста, ядро одиночного тракта и структуры вентролатеральной части продолговатого мозга. Из вышеперечисленных структур особый интерес для целей нашего исследования представляет ядро солитарного тракта (п. tractus solitarius, NTS), в которое поступает висцеро-сенсорная информация от рецепторов сердечно-сосудистой и дыхательной

систем: механорецепторов легких и дыхательных путей, центральных и периферических хеморецепторов, барорецепторов. Здесь же замыкаются и рефлекторные дуги многих вегетативных рефлексов, в том числе рефлексов Геринга-Брейера (Trippenbach, 1995; Lawrence, Jarrott 1996; Poon, 2004) и барорефлекса (Seller, liiert, 1969; Kubo , Kihara, 1988; Leone, Gordon, 1989).

Ядро солитарного тракта (NTS) представляет собой тяж нервных клеток вытянутый в рострокаудальном направлении и расположенный в дорсомедиальной части продолговатого мозга. По своей структуре NTS разделяют на различные уровни и отделы, внутри которых выделяют значительное число подъядер. В медио-латеральном направлении оно делится волокнами одиночного тракта на латеральный и медиальный отдел. В рострокаудальном направлении NTS разделяют на ростральный, промежуточный и каудальный уровни. Ростральный уровень прослеживается от спинального ядра тройничного нерва до края четвертого желудочка, далее промежуточный - до уровня задвижки, и затем каудальный - вплоть до места перехода продолговатого мозга в спинной. Кроме того, внутри NTS на разных ростро-каудальных уровнях выделяют различные подъядра, которые представляют собой группы нейронов, отличающиеся по форме, размерам и полярности клеток, интенсивности их окраски по Нисслю, а также по функциям и связям (Herbert et al., 1990). В вентролатеральном отделе ядра одиночного тракта идентифицирована дорсальная группа респираторных нейронов, входящая в состав бульбопонтинного дыхательного механизма (Long, Duffin, 1986; Ezure, Tanaka, 2000).

Экспериментальные исследования с использованием метода ретроградного транспорта пероксидазы хрена показали, что ядро одиночного тракта получает сенсорные проекции практически от всех внутренних органов, кроме тазовых (Kalia, Mesulam, 1980b). Интероцептивная и вкусовая афферентация к NTS поступает по волокнам блуждающего, языкоглоточного, лицевого и тройничного нервов. Афферентные волокна данных черепно-мозговых нервов входят в NTS на разном уровне и, следуя в составе одиночного пучка, достигают отдельных специализированных или частично перекрывающихся субъядер. Именно поэтому, ядро солитарного тракта рассматривается как основной коллектор вкусовой и висцеросенсорной

информации, поступающей в центральную нервную систему по ветвям блуждающего, языкоглоточного, лицевого и тройничного нервов (Ноздрачев, 1983; Zee, Kinney, 2003; Tork et al, 1990).

В плане структурно-функциональной организации в NTS выделяют вкусовую, общевисцеральную и респираторную зоны. Установлено, что большая часть афферентных висцеральных волокон, имеющих отношение к регуляции кровообращения и дыхания, проходят в составе блуждающего и языкоглоточного нервов. Информация от рецепторов сердечно-сосудистой системы поступает в каудальное медиальное и ростральную часть комиссурального субъядра NTS (Herbert et al, 1990). В некоторых нейрофизиологических исследованиях на кошках и собаках с регистрацией активности отдельных нейронов было установлено, что активность нейронов дорсомедиальной области NTS сбоку от задвижки синхронизируется с сердечным ритмом (Fussey et al, 1967; Humphrey, 1967). Стимуляция этой же области вызывала замедление ЧСС и гипотензию. (Calaresu et al, 1965). Кроме того, было установлено, что повреждение NTS в районе 1мм ростральнее задвижки приводит к отмене всех рефлексов, вызванных изменением артериального давления и частоты сердечных сокращений в ответ на электрическую стимуляцию синокаротидного нерва или на естественную стимуляцию каротидных баро- и хеморецепторов (Seller, liiert, 1969; Miura, Reis, 1972). Это позволяет сделать вывод о том, что дорсомедиальная область NTS может участвовать в реализации барорефлекса, который является важным нервным механизмом поддержания стабильного уровня артериального давления. Данные полученные Seller и liiert (1969) в экспериментах на кошках показали, что нейроны, активированные при электрической стимуляции нерва каротидного синуса, находятся исключительно в ядре солитарного тракта на уровне задвижки. Позднее эти результаты были также подтверждены в работах других авторов (Calaresu et al, 1965; Miura, Reis, 1972). Было показано, что синусный нерв проводит сигналы от каротидных барорецепторов к языкоглоточному нерву в верхней части шеи, а затем к пучку одиночного тракта, который оканчивается в NTS. Именно поэтому, эти авторы пришли к выводу, что дорсомедиальная часть ядра солитарного тракта на уровне, ростральнее задвижки, является областью нейронов второго

порядка в барорецепторной рефлекторной дуге. Эти нейроны, в свою очередь, связаны с интернейронами ретикулярной формации вентролатеральных отделов продолговатого мозга, которые известны как «бульбарный вазомоторный центр» (Цирлин, 2003). Клетки вентролатеральных отделов продолговатого мозга проецируются к симпатическим преганглионарным нейронам спинного мозга, регулирующим сердечный ритм и кровяное давление. Установлено, что структуры NTS, имеющие отношение к регуляции дыхания располагаются главным образом в его вентролатеральной части на промежуточном и каудальном уровне (Herbert et al, 1990). В вентролатеральном субъядре содержится дорсальная группа респираторных нейронов, состоящая преимущественно из инспираторных нейронов (96%) и входящая в состав бульбопонтинного дыхательного механизма (Long, Duffin, 1986, Ezure, Tanaka, 2000). Среди инспираторных нейронов дорсальной респираторной группы (ДРГ) различают а-инспираторные (1а), р-инспираторные (1(3) и Ритр-нейроны (Р-клетки). Клетки 1а являются бульбоспинальными нейронами. Они тормозятся при раздувании лёгких, и активизируются импульсами от центральных и периферических хеморецепторов. Они формируют нисходящие проекции к спинальным мотонейронам, управляющим дыхательными мышцами. Клетки ip и Р-клетки являются интернейронами, передающими импульсы от механорецепторов лёгких к бульбарному дыхательному центру и дыхательным структурам варолиева моста. Их активация вызывает торможение а-инспираторных нейронов и активацию экспираторных нейронов. В составе рефлекторной дуги рефлексов с механорецепторов лёгких ip и Р-клетки выступают в роли нейронов второго порядка. Причём, Ip входят в дугу инспираторно-тормозящего рефлекса Геринга-Брейера, а Р-клетки - в дугу экспираторно-облегчающего рефлекса (Hayashi et al, 1996; Bonham et al, 2006; Kubin et al, 2006; Takakura et al, 2007). Эти рефлексы реализуют объёмно-зависимую обратную связь в системе дыхания (Widdicombe, 2006).

Функции ядра солитарного тракта в регуляции деятельности висцеральных систем обеспечиваются многочисленными нейромедиаторами и нейропептидами. Установлено, что в реализации влияний из ядра солитарного тракта участвуют субстанция Р, ГАМК, глутамат, энкефалины.

1.1.2. Рефлексы Геринга-Брейера

В системе управления легочной вентиляцией важным звеном является механорецепторный вход в центральный дыхательный механизм. Механорецепторный контур регуляции дыхания обеспечивает обратную связь между центральным звеном (дыхательными нейронами, расположенными в продолговатом мозге) и эфферентными звеньями дыхательной системы, осуществляющими вентиляцию лёгких (респираторными мышцами). Эта система обратных связей определяет соответствие между легочной вентиляцией и потребностями организма в обмене газов, а также обеспечивает автоматический выбор оптимального, наиболее экономичного паттерна дыхания в соответствии с механическими свойствами лёгких и стенок грудной полости, что выражается в зависимости частоты и глубины дыхательных движений от объёма лёгких. Зависимость деятельности дыхательного центра от изменений объема легких была впервые установлена в 1868 году немецким физиологом Э. Герингом и австрийским врачом И. Брейером. Были описаны 2 рефлекса, связанных с увеличением объёма лёгких. Во-первых, раздувание легких при вдохе может его преждевременно прекратить (инспираторно-тормозящий рефлекс Геринга-Брейера). Во-вторых, раздувание легких при выдохе задерживает наступление следующего вдоха, удлиняя фазу экспирации (экспираторно-облегчающий рефлекс Геринга-Брейера). Данные рефлексы, оказывая влияние на длительность дыхательных фаз, лежат в основе рефлекторной саморегуляции дыхания и заключаются в торможении или стимуляции вдоха в соответствии с раздражением механорецепторов лёгких в конце вдоха или выдоха.

В настоящее время по физиологическим особенностям, локализации и по рефлексам, вызываемым раздражением, различают три группы механорецепторов легких (Бреслав, Глебовский 1981; \¥1с1сИсотЬе, 2006): медленноадаптирующиеся рецепторы воздухоносных путей; быстроадаптирующиеся рецепторы (ирритантные рецепторы расположенные в слизистой бронхов) и 1-рецепторы легких (юкстаальвеолярные рецепторы капилляров). Быстроадаптирующиеся механорецепторы (или ирритантные рецепторы, рецепторы спадения легких, кашлевые рецепторы) составляют около трети механорецепторов легких и отвечают на раздражение короткой

пачкой импульсов. Импульсы быстроадаптирующихся рецепторов проводятся тонкими миэлинизированными волокнами блуждающего нерва. Эти рецепторы локализованны в слизистой оболочке трахеи и бронхов. Они являются полимодальными и реагируют на разнообразные механические, химические раздражения и возбуждаются также при ряде патологических состояний. Их раздражение вызывает возникновение защитных реакций в виде чихания и кашля.

.[-рецепторы (юкста-капиллярные рецепторы) расположены в интерстиции альвеол и респираторных бронхов, в непосредственной близости от капилляров. .[-рецепторы обладают постоянной тонической активностью, генерируя в среднем 3 импульса в секунду вне связи с дыхательным ритмом. Импульсы от .[-рецепторов проводятся тонкими, обычно безмякотными, С нервными волокнами с малыми скоростями и низкими амплитудами потенциалов действия, .[-рецепторы стимулируются при застое крови в малом круге кровообращения, при повреждении ткани, отёке лёгких.

Медленноадаптирующиеся рецепторы расположены в мышечном слое стенок воздухоносных путей (МАРвп). Импульсация от МАРвп передается по толстым миелинизированным волокнам блуждающего нерва на нейроны дорсальной дыхательной группы со средней скоростью проведения нервных импульсов от 14 до 59 м/с. Медленноадаптирующиеся механорецепторы информируют дыхательный центр, прежде всего, об изменении объема легких. Поэтому традиционным и наиболее широко распространенным названием этих рецепторов является "рецепторы растяжения легких". Вместе с тем изменение объема легких не является непосредственной причиной изменения потоков импульсов, поступающих от медленноадаптирующихся рецепторов растяжения в продолговатый мозг. Увеличения импульсации медленноадаптирующихся рецепторов происходит вследствие сокращения гладкой мышцы стенок трахеи и бронхов (Федин и др., 1997). Частота импульсов возрастает во время вдоха, т. е. при раздувании легких. При спокойном дыхании к концу вдоха она составляет 50 - 100 имп/с. Различают низкопороговые рецепторы ("объемные"), которые информируют дыхательный центр об объеме легких, и высокопороговые ("скоростные"), информирующие о скорости изменения объема легких. Кроме того, выделяют

рецепторы растяжения с линейной и нелинейной зависимостью частоты разрядов от объема легких. Однако общее количество импульсов от рецепторов всех типов, поступающее в дыхательный центр за единицу времени в статических условиях имеет линейную зависимость, т.е. пропорционально объему легких (Жданов, 1976). Это говорит о том, что основной функцией медленноадаптирующихся рецепторов растяжения является информация дыхательного центра об объеме легких. Именно МАРвп опосредуют инспираторно-тормозящий рефлекс Геринга-Брейера, действие которого выражается в том, что при достижении легкими во время вдоха определенного порогового объема центральная инспираторная активность резко тормозится и вдох сменяется выдохом (Бреслав, Глебовский 1981; НауазЫ, е1 а1., 1996; КиЫп & а1., 2006; ВопЪаш & а1., 2006).

Установлено, что возбуждение медленноадаптирующихся рецепторов возникает или усиливается при возрастании объема легких в пределах дыхательного объёма. Частота потенциалов действия в их афферентных волокнах увеличивается при вдохе и снижается при выдохе. Чем больше и быстрее растягиваются лёгкие, тем больше частота импульсов, посылаемых медленноадаптирующимися рецепторами растяжения в дыхательный центр, тем раньше обрывается вдох. Известно, что импульсация от медленноадаптирующихся рецепторов проводится в дыхательный центр по крупным миелиновым волокнам блуждающих нервов. В области корней легких ветви блуждающих нервов образуют сплетение, которое продолжается по ходу бронхов до мельчайших их разветвлений. В нем содержатся эфферентные (симпатические, парасимпатические) и афферентные проводники. Число афферентных волокон в легочных ветвях блуждающего нерва дает приблизительное представление о количестве рецепторов легких. Вблизи продолговатого мозга блуждающий нерв становится плоским и распадается на ряд филаментов. Афферентные волокна, связанные с рецепторами растяжения легких заканчиваются в ядре одиночного пучка, где они контактируют с нейронами дорсальной дыхательной группы, образуя первый синапс рефлекторной дуги, обеспечивающей функционирование рефлексов с медленноадаптирующихся рецепторов (КиЫп е1 а1., 2006; ВопЬат е1 а1, 2006). Афференты медленноадаптирующихся механорецепторов

образуют синапсы на телах так называемых Pump-клеток, которые являются нейронами второго порядка в рефлекторной дуге рефлексов Геринга-Брейера (Bonham et al, 1990; Seifert E„ Trippenbach, 1998).

Наибольшее влияние активность медленноадаптирующихся рецепторов воздухоносных путей оказывает на длительность вдоха. При нормальном вдохе МАРвп возбуждаются, импульсы от них по афферентным волокнам

блуждающего нерва поступают в дыхательный центр. На протяжении вдоха

\

активность МАРвп постепенно растет. Как только она достигает определенного порога, центральная инспираторная активность затормаживается и вдох сменяется выдохом, при котором рецепторы растяжения неактивны. Рефлекс торможения вдоха при растяжении легких называется инспираторно-тормозящим рефлексом Геринга - Брейера. Он обеспечивает смену вдоха и выдоха и поддерживает активность нейронов дыхательного центра. Этот рефлекс контролирует глубину и частоту дыхания, предотвращает перерастяжение легочной ткани. Рефлекс Геринга - Брейера является примером механизма саморегуляции по принципу отрицательной обратной связи: чем глубже и чем резче происходит вдох, тем скорее он сменяется выдохом. После перерезки блуждающих нервов этот рефлекс не осуществляется, и дыхание становится редким и глубоким.

Импульсы от рецепторов растяжения и другие влияния, тормозящие вдох, действуют не прямо на генератор инспираторной активности, а опосредованно - через группу дыхательных нейронов - Ритр-нейроны (Р-клетки). Р-клетки имеют моносинаптические связи с медленноадаптирующимися рецепторами растяжения воздухоносных путей (Averiii et al, 1984; Kubin et al, 2006). Они активируются при увеличении объема легких и тормозятся во время перехода от вдоха к выдоху. Уровень активности Р-клеток полностью определяется объемом легких. Кроме того, эти клетки моносинатически связаны с Iß нейронами в ДРГ (Averiii et al, 1984). В отличие от ß-инспираторных нейронов (Iß) Ритр-нейроны не получают возбуждающие импульсы от а-инспираторных нейронов (1а), т.е. на эти дыхательные нейроны не оказывает влияние генератор инспираторной активности. (Kubin et al, 2006). Предполагается, что механизм торможения и прерывания вдоха состоит во взаимодействии 1а с Iß нейронами дорсального

дыхательного ядра. Нейроны 1(3 получают возбуждающие импульсы во-первых, от МАРвп через Р-клетки и, во-вторых, от 1а нейронов. В тоже время сами Щ нейроны, оказывают тормозящее действие на 1а нейроны, снижая таким образом центральную инспираторную активность и способствуя прерыванию инспирации. Необходимым условием торможения инспираторной активности является достаточно высокая частота импульсов от МАРвп.

Импульсная активность рецепторов растяжения оказывает влияние не только на длительность вдоха, но и на длительность выдоха. При увеличении объема легких сверх функциональной остаточной емкости активация рецепторов приводит к удлинению выдоха. Короткое раздувание легких в начале выдоха также удлиняет его. Однако раздувание легких в конце вдоха уже не влияет на его длительность. Рефлекс удлинения выдоха при раздувании легких называется экспираторно-облегчающим рефлексом Геринга - Брейера. Возможным механизмом этого рефлекса является активация экспираторных нейронов с затухающим паттерном активности - Е-ёесгетегИн^ нейронов (Е-ёес) (НауавЫ е1 а1, 1996; КиЫп е1 а1, 2006). Исследования данного рефлекса выявило, что Е-ёес нейроны возбуждаются при раздувании лёгкого или стимуляции блуждающего нерва. Раздувание легких продлевает период активности этих нейронов обеспечивая, таким образом, потенциальный механизм продления выдоха (НауаэЫ е1 а1, 1996). Кроме того, выявлено, что Р-клетки, имеют моносинаптические связи с Е-ёес нейронами, являясь наиболее вероятными кандидатами на роль интернейронов (АуегШ е1 а1, 1984). Предполагается, что МАРвп через Р-клетки возбуждают экспираторные Е-ёес. нейроны в дыхательном центре, которые в свою очередь тормозят инспираторную активность, продлевая фазу экспирации (Такакига е1 а1, 2007).

Таким образом, инспираторно-тормозящий и экспираторно-облегчающий рефлексы Геринга-Брейера представляют собой независимые рефлекторные механизмы, имеющие самостоятельное значение в регуляции дыхательной периодики. Их рефлекторные дуги различны, и обусловлены свойствами центральных структур, участвующих в реализации этих рефлексов.

1.1.3. Барорефлекс

Основная функция барорефлекса состоит в поддержании стабильного уровня артериального давления. Барорефлекторная реакция проявляется в снижении частоты сердечных сокращений (ЧСС) при повышении артериального давления (АД) и, напротив, в учащении сердцебиений при понижении АД. Барорефлекс, поддерживающий стабильный уровень артериального давления является важным механизмом реализации отрицательной обратной связи в системе кровообращения. Афферентным звеном этого механизма являются барорецепторы, расположенные в рефлексогенных зонах, центральное звено представлено нейронными структурами продолговатого мозга (ядро одиночного тракта и сосудодвигательный центр), эфферентная часть включает блуждающий нерв и симпатические вазоконстрикгорные нервы, эффекторными органами являются сердце и сосуды.

Как известно, иннервация сердца осуществляется как симпатическими, так и парасимпатическими нервными волокнами. Парасимпатические эфферентные нервные волокна подходят к сердцу в составе блуждающего нерва. Волокна блуждающего нерва проходят через околосердечные ганглии и заканчиваются в предсердиях, на синоатриальном узле, а также в других структурах проводящей системы сердца. Сигналы, приходящие по волокнам блуждающего нерва, снижают возбудимость структур сердца, уменьшают сократимость сердечной мышцы и частоту сердечных сокращений. Сигналы, поступающие к сердцу по симпатическим эфферентным нервным волокнам, напротив, увеличивают возбудимость структур сердца, усиливают проводимость возбуждения, сократимость сердечной мышцы и частоту сердечных сокращений.

Раздражение барорецепторов вызывает рефлекторные изменения деятельности сердца и тонуса сосудов. Барорецепторы являются механорецепторами, которые воспринимают степень и скорость растяжения сосудистой стенки происходящее при повышении давления в сосуде. Они представляют собой свободные терминали аксонов афферентных нейронов, ветвящихся в стенках артерий. Большая часть барорецепторов расположена в сосудистых рефлексогенных зонах дуги аорты (аортальные тельца) и в области разветвления сонной артерии (каротидные тельца). Афферентная

информация от барорецепторов аортальных телец по чувствительным волокнам блуждающего нерва и от каротидных телец по чувствительным волокнам языкоглоточного нерва поступает в продолговатый мозг в область ядра одиночного тракта и в вышерасположенные отделы центральной нервной системы, участвующие в регуляции артериального давления. Раздражение барорецепторов при повышении давления крови в сосудах усиливает афферентный поток нервных импульсов, поступающий от барорецепторов в продолговатый мозг, что приводит к рефлекторному повышению тонуса ядер блуждающих нервов, вызывая замедление сердечных сокращений. Кроме того, снижается тонус сосудосуживающего центра. В результате сосуды внутренних органов расширяются и артериальное давление падает. Таким образом, возбуждение барорецепторов при повышении давления крови способствует падению артериального давления. С другой стороны, понижение давления ведёт к менее интенсивному раздражению барорецепторов. Влияние депрессорных и синокаротидных нервов на артериальное давление ослабевает, работа сердца усиливается, сосуды суживаются, и артериальное давление нормализуется. Этот способ регуляции артериального давления по принципу отрицательной обратной связи поддерживает артериальное давление на стабильном уровне.

Замыкание афферентной и эфферентной дуг барорефлекса происходит на уровне продолговатого мозга. Афферентные волокна блуждающего и языкоглоточного нерва, по которым передается импульсация от барорецепторов, оканчиваются в дорсомедиальной части ядра одиночного тракта. Здесь они образуют синапсы на телах вторичных афферентных нейронов барорецепторной рефлекторной дуги (Calaresu, Pearse, 1965; Fussey et al, 1967; Humphrey, 1967; Seller, liiert, 1969). Посредством интернейронного аппарата импульсация от этих нейронов ядра одиночного тракта передается на преганглионарные парасимпатические нейроны моторного ядра вагуса и двойного ядра. Это вызывает усиление парасимпатической иннервации сердца и как следствие снижение частоты сердечных сокращений.

Кроме того, прямую иннервацию из ядра солитарного тракта получают и нейроны вазомоторной зоны сосудодвигательного центра, расположенного в ростральной вентролатеральной части продолговатого мозга. Бульбарный

сосудодвигательный центр состоит из прессорной и депрессорной частей. Раздражение прессорной части вызывает повышение артериального давления посредством увеличения сердечного выброса и периферического сопротивления. Раздражение депрессорной части вызывает противоположный эффект - расширение артерий и снижение давления. Предполагается, что аксоны катехоламинсодержащих клеток ядра солитарного тракта образуют на сомах адренергических нейронов сосудодвигательного центра синапсы, медиатором в которых является ГАМК (Ross, Ruggiero at al., 1984). Поэтому усиление импульсации от барорецепторов вызывает торможение этих адренергических нейронов и понижение тонуса прессорной части сосудодвигательного центра, в результате чего снижается активность симпатических сосудосуживающих нервов, ослабляется симпатическая стимуляция сердца и снижается артериальное давление. Кроме того выделена и третья часть сосудодвигательного центра, которая оказывает своё ингибирующее действие на деятельность сердца через идущие к сердцу волокна блуждающего нерва. Повышение активности этих волокон приводит к уменьшению сердечного выброса и соответственно снижению артериального давления. Влияния, идущие от бульбарного сосудодвигательного центра приходят к нервным центрам симпатической части вегетативной системы, расположенным в боковых рогах грудных сегментов спинного мозга, где образуются сосудосуживающие центры, регулирующие тонус сосудов отдельных участков тела.

Ядро солитарного тракта и все описанные структуры ствола мозга координируются нейронами коры больших полушарий и вазомоторными нейронами гипоталамуса, оказывающими выраженное влияние на эффекторные сердечно-сосудистые ответы.

1.1.4. Хеморецепторные реакции.

Хеморефлексы играют решающую роль в регуляции вентиляции легких. Кроме того, они участвуют и в регуляции параметров сердечнососудистой системы - артериального давления и частоты сердечных сокращений.

Хеморецепторами называются рецепторы, реагирующие на изменение химического состава окружающей среды. Хеморецепторы являются

периферическим элементом сенсорных систем, они воспринимают и преобразуют химические сигналы в нервные импульсы, распространяющееся в центральные структуры сенсорной системы. Традиционно хеморецепторы системы дыхания разделяют на 2 группы: центральные и периферические. Такое разделение основано, прежде всего, на локализации этих образований. Так, центральные хеморецепторы расположены в центральной нервной системе — на вентральной поверхности продолговатого мозга, а периферические — в области бифуркации общих сонных артерий и в области дуги аорты. Центральные и периферические хеморецепторы реагируют на различные химические стимулы, обеспечивая возможность поддерживать адекватный уровень кислорода, двуокиси углерода и кислотно-основного равновесия крови, цереброспинальной жидкости и внеклеточной жидкости мозга.

Центральные (медуллярные, бульварные) хеморецепторы воспринимают изменения парциального давления углекислого газа и кислотно-щелочного состояния спинномозговой жидкости и внеклеточной жидкости мозга, а, следовательно, и в артериальной крови, снабжающей мозг. Они расположены в хемочувствительных зонах вентральной поверхности продолговатого мозга. Именно благодаря их действию, обеспечивается поддержание постоянства химизма внутренней среды - внеклеточной жидкости, к которому так требовательны клетки мозга.

Центральные хемочувствительные нейроны локализуются на вентролатеральной поверхности продолговатого мозга, в области, где из ствола мозга выходят корешки подъязычного нерва. Уже в 60-х годах 20 века выделили 3 основные зоны скопления хеморецептивных клеток (Бреслав, Глебовский, 1981): М-зона, расположенная латеральнее пирамидных трактов и каудальнее нижней границы моста; Ь-зона — медиальнее корешков подъязычного нерва; зона Б, располагающаяся между вышеперечисленными зонами. Хемочувствительные структуры, представленные типичными нейронами, залегают на глубине от 8 до 500 мкм от поверхности мозга. При локальном повышении концентрации Н+ внеклеточной жидкости М и Ь зон _увеличивается__активность инспираторных нейронов и падает активность экспираторных нейронов ретикулярной формации продолговатого мозга.

Снижение концентрации Н+ дает обратный эффект (Бреслав, Глебовский, 1981). Промежуточная зона Б обладает особыми свойствами. Она нечувствительна к концентрации Н+' но при её блокировании холодом или коагуляции исчезают эффекты возбуждения зон МиГ Очевидно, в этой зоне залегают афферентные пути, связывающие медуллярные хеморецепторы с дыхательным центром.

Хемочувствительные клетки способны возбуждаться при увеличении концентрации углекислого газа в окружающих их жидких средах - в крови, цереброспинальной жидкости и внеклеточной жидкости мозга, а также при изменении рН, и увеличивать импульсацию, поступающую в дорсальную респираторную группу дыхательного центра. Важно отметить, что в результате современных исследований с применением рН-чувствительных электродов (Менакер, 2008) было уточнено, что возбуждение хемочувствительных нейронов происходит именно при повышении концентрации ионов водорода во внеклеточной жидкости мозга, а не в крови или спинномозговой жидкости, как считалось ранее (Уэст, 1988). Медуллярные хеморецепторы очень чувствительны к изменению химизма омывающей их жидкости. Даже незначительный сдвиг рН (на 0,01) вызывает незамедлительную реакцию в виде изменения вентиляции легких. Показано, что у человека снижение рН ликвора на 0,01 вызывает рост минутной вентиляции легких на 4 л/мин. Однако, хотя центральные хеморецептивные зоны являются столь чувствительными, их латентный период действия при изменениях внутренней газовой среды несколько больше, чем у периферических хеморецепторов. По-видимому, это связано, прежде всего, со временем, затраченным на диффузию углекислого газа через гемато-энцефалический барьер, поскольку прямое раздражение хеморецептивных зон вызывает вентиляторную реакцию в течение 3 секунд (Бреслав, Глебовский, 1981). Установлено, что центральные хеморецепторы оказывают более сильное влияние на деятельность дыхательного центра, чем периферические. Они занимают решающее место в реакциях респираторной системы на гиперкапнию и ацидоз. Именно бульбарные хеморецепторы "обусловливаютповышение-инспираторной-акгивности-дыхательного-центра.и увеличение легочной вентиляции в таких условиях.

Периферические или артериальные хеморецепторы возбуждаются при снижении напряжения 02, росте напряжения С02 и концентрации Н+ в крови. При этом основным стимулом для периферических хеморецепторов является снижение напряжения кислорода в артериальной крови. Артериальные хеморецепторы представлены каротидными и аортальными тельцами, выполняющими сходные функции. Однако аортальные тельца, по сравнению с каротидными, физиологически менее значимы в обеспечении регуляции дыхания во время гипоксии, а у некоторых животных, в том числе у крыс, а также у человека, вообще не было выявлено какого-либо участия этих структур в механизмах регулирующих дыхание. Основными компонентами синокаротидной зоны являются каротидные тельца, локализованные в области бифуркации общей сонной артерии, между внутренней и наружной сонными артериями (Бреслав, Глебовский, 1981).

Каротидное тело представляет собой гломус, заключенный в соединительнотканную капсулу в которой находятся 2 типа клеток: клетки I типа - основные, эпителиального происхождения, и клетки II типа - мелкие, интерстициальные поддерживающие, гомологичные глиальным клеткам нервной системы. Основные клетки (I типа) иннервируются ветвями нерва Геринга, или синусного нерва (ветвь языкоглоточного нерва), в состав которого входят и афференты барорецепторов синокаротидной зоны. Помимо этого, каротидное тело иннервируется и некоторыми другими парасимпатическими и симпатическими волокнами, например, постганглионарными сосудодвигательными волокнами верхнего шейного узла. Вероятнее всего, такой иннервацией объясняется высокая чувствительность каротидного тела, а также предполагается, что вышеназванные волокна участвуют в регуляции кровоснабжения хеморецепторов (Бреслав, Глебовский, 1981; Бреслав, Ноздрачев, 2005). Основным структурным компонентом, реагирующим на изменение химизма артериальной крови, являются гломусные клетки I типа, которые при возбуждении увеличивают афферентную активность синусного нерва. Афференты каротидного тела оканчиваются в дорсальной респираторной группе продолговатого мозга на инспираторных нейронах1а, п6вышая, при-

возбуждении каротидного тела, инспираторную активность дыхательного центра.

В условиях нормоксии афференты каротидного тела сохраняют тоническую активность. При дыхании смесью с повышенным содержанием кислорода, когда напряжение кислорода артериальной крови достигает 170200 мм.рт.ст., тоническая активность каротидного тела снижается, вплоть до полного ее исчезновения при дыхании 100% кислородом. Наибольшую активность клетки каротидного тела проявляют при снижении напряжения кислорода артериальной крови ниже 75 мм.рт.ст. (Бреслав, Ноздрачев, 2005). Так, при падении напряжения кислорода ниже 60 мм.рт.ст., активность каротидного тела возрастает экспоненциально (Менакер, 2008). Активность хеморецепторов синокаротидной зоны увеличивается также при повышении [Н+] и напряжения С02 в артериальной крови до порогового уровня - 20-30 мм.рт.ст., но дополнительный вклад в увеличение минутной вентиляции при гиперкапнии афферентная импульсация этой хеморецепторной зоны не вносит. Увеличение легочной вентиляции во время гиперкапнии и ацидоза обусловлено прежде всего центральными хеморецепторами.

Аортальные тела, наряду с каротидными тельцами, реагируют на изменение напряжения кислорода, а также на снижение кислородной емкости крови, но их реакции на гиперкапнию и ацидоз выражены очень слабо, либо вообще не проявляются. Важно, что в аортальной хеморецепторной зоне локализованы также барорецепторы, которые принимают непосредственное участие в регуляции артериального давления и работы сердца. Такая тесная связь барорецепторов как в синокаротидной, так и в аортальной зонах, с хеморецепторами системы дыхания, еще раз указывает на активное взаимодействие дыхательной системы с кровообращением. Особенно это выражено при гипоксии, когда частота сокращений сердца сопряжена с дыхательным ритмом. По-видимому, такое взаимодействие двух систем (кровеносной и дыхательной) может быть обусловлено межнейронными связями проекций хеморецепторов и барорецепторов в ядре одиночного тракта мозгового ствола (Miura, Reis, 1972).

Вентиляторная реакция на гипоксию.

В отличие от гиперкапнической стимуляции дыхания, обусловленной центральными и периферическими хеморецепторами, действие гипоксического стимула на дыхание опосредовано исключительно артериальными хеморецепторами, причем в первую очередь, рецепторами синокаротидной зоны. Аналогично гиперкапничекой стимуляции дыхания, гипоксия также приводит к увеличению центральной инспираторной активности и росту вентиляции легких, препятствующему гипоксемии артериальной крови. Как правило, увеличение минутной вентиляции легких начинает регистрироваться у человека при снижении парциального давления 02 альвеолярного газа до 95-90 мм. рт. ст. Реакции системы дыхания на гипоксическую стимуляцию сопровождаются увеличением дыхательного объема, снижением длительности вдоха и выдоха, а, следовательно, и увеличением частоты дыхания, с самого начала действия гипоксической смеси. Высказываются предположения, что такой компонент паттерна дыхания, как частота дыхания, модулируется при гипоксии не вагальным механизмом обратной связи, а прямым действием на ритмообразующие структуры центрального генератора паттерна дыхания (Бреслав, Глебовский, 1981). Однако еще раз отметим, что по своему вкладу в регуляцию дыхания гипоксический стимул значительно уступает гиперкапническому: при физиологической денервации артериальных хеморецепторов, вентиляция легких снижается всего лишь на 10-20 %. В нормальных условиях гипоксический стимул регулирует легочную вентиляцию лишь совместно с гиперкапническим стимулом. Гипоксический стимул намного слабее гиперкапнического и вызывает гораздо меньшее увеличение легочной вентиляции. Ряд исследователей показал, что гипоксический паттерн отличается от гиперкапнического более постоянным укорочением инспираторной фазы, в то время, как экспираторная укорачивается под действием обоих стимулов.

Важно отметить, что гипоксия, помимо стимулирующего действия на артериальные хеморецепторы, угнетающе действует на центральные структуры системы дыхания. Как правило, при прогрессирующей гипоксии выделяют два этапа реакций дыхательной системы на гипоксию: первый, который характеризуется увеличением легочной вентиляции, и второй -

характеризующийся ее снижением (Бреслав, 1984). Второй этап, по-видимому, связан с угнетающим действием гипоксического стимула на центральные структуры дыхательной системы, а также с вымыванием двуокиси углерода, то есть ослаблением гиперкапнической стимуляции дыхания, вследствие гиперпноэ, вызванного увеличением вентиляции при гипоксии (Бреслав, 1984; Колчинская 1994; Бреслав, Ноздрачев,2005). В связи с этим, снижение артериального напряжения кислорода ниже критического уровня, влечет за собой преобладание угнетающего воздействия на центральные структуры, регулирующие дыхание. По-видимому, такое угнетение клеток дыхательного центра и бульбарных хеморецепторных структур может быть связано с кислородным голоданием этих клеток (Бреслав, Глебовский, 1981), а также с другими факторами, например, с изменением функционирования ростральных вентролатеральных отделов моста. В таких случаях наблюдается значительное снижение легочной вентиляции, вплоть до полной остановки дыхания.

Дыхание гипоксической газовой смесью вызывает снижение напряжения кислорода в артериальной крови, что приводит к возбуждению периферических хеморецепторов. Эффект стимуляции артериальных хеморецепторов, который проявляется, в частности, при электрическом раздражении центрального конца перерезанного синусного нерва, состоит в увеличении дыхательного объема и укорочении экспираторной фазы. При дыхании гипоксической смесью сначала также происходит умеренное увеличение легочной вентиляции главным образом за счёт учащения дыхания, а затем вентиляция постепенно снижается (Neubauer et al, 1990). Механизм действия афферентной импульсации синокаротидных хеморецепторов заключается в возбуждении инспираторных нейронов и задержке выключения вдоха, т.е. оказывает на центральные структуры действие, противоположное импульсации рецепторов растяжения легких (Сафонов, Ефимов, 1987). В результате происходит увеличение частоты и глубины дыхания. Установлено, что активность хеморецепторов каротидного тела находится в обратной зависимости от напряжения кислорода омывающей его крови. Эта зависимость носит гиперболический характер. По мере увеличения степени гипоксии гиперпноэ сменяется ослаблением дыхания и его остановкой из-за

ослабления окислительных процессов в мозге, в том числе в нейронах дыхательного центра.

Ряд исследований показал, что особенно сильным стимулом для центрального дыхательного механизма является сочетание гиперкапнии с гипоксемией (асфиксия). Это объясняется тем, что интенсификация окислительных процессов в организме сопряжена не только с увеличением поглащения из крови 02, но и с обогащением её С02 и кислыми продуктами обмена. Эти сдвиги требуют увеличения объёма вентиляции лёгких (Бреслав, Ноздрачёв, 2005). Артериальная гипоксия может возникать во время пребывания на большой высоте, где парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе понижено.

Реакция сердечно-сосудистой системы на гипоксию.

Системы дыхания и кровообращения функционально взаимосвязаны, так как являются звеньями единой системы транспорта газов. Эта тесная взаимосвязь выражается в том, что артериальные хеморецепторы участвуют в регуляции не только вентиляции, но и циркуляции крови. Причём установлено, что каротидные хеморецепторы в большей степени участвуют в регуляции легочной вентиляции, аортальные - преимущественно в регуляции сердечно-сосудистой системы (Бреслав, Ноздрачёв, 2005). При выключении синокаротидных хеморецепторов ослабевает сердечно-сосудистая реакция на гипоксию, а после выключения аортальных хеморецепторов указанная реакция вообще исчезает.

Влияния гипоксии на кровообращение могут быть как возбуждающими так и тормозными. Известно, что перфузия сосудов гипоксической кровью приводит к их расширению. Реакция расслабления периферических сосудов при гипоксии очень ярко выражена у крыс (Marshall 1987; Przybylski, 1982). Однако значительная вазодилятация наблюдается только в том случае, если Р02 падает ниже 40 mm Hg. При нормальном атмосферном давлении это произойдёт в том случае, если содержание 02 во вдыхаемой газовой смеси составляет не более 5-6%. Следует отметить также, что не все кровеносные сосуды в равной степени подвержены влиянию гипоксического стимула. В условиях гипоксии в наибольшей степени расслабляются коронарные и церебральные сосуды. Местный эффект гипоксии в виде расслабления стенки

сосудов наиболее ярко проявляется в том, что двусторонняя перерезка синусного нерва приводит к резкому падению артериального давления в ответ на гипоксический стимул. Локальная вазодилятация и кардиодепрессивное действие гипоксии (Krasney, Koehler, 1977; Walsh et al, 1978; Saini, Somani 1979) часто перекрывает нейрогенную вазоконстрикцию и кардиоакселерацию и препятствует развитию прессорных ответов (Przybylski, 1982).

При гипоксии гипотензивному эффекту вазодилятации препятствуют эффекты активации артериальных хеморецепторов, возбуждение которых имеет два основных эффекта: перераспределение кровотока и повышение артериального давления (Kontos et al 1970). Прямые эксперименты на животных показали, что повышение артериального давления во время стимуляции хеморецепторов связано, прежде всего, с увеличением периферического сопротивления, кроме того, имеет место заметное инотропное влияние на миокард, то сеть усиление сердечных сокращений (Cálvelo et al, 1970). Оба этих эффекта являются следствием усиления симпатического драйва к сосудам и к сердцу. Следует, вместе с тем, иметь в виду, что вазоконстрикторный эффект гипоксии, реализующийся путём активации хеморецепторов может иметь место только в определённых частях кровяного русла, в то время как в других частях наблюдается вазодилятация. Так, вазоконстрикция сосудов скелетных мышц может сопровождаться вазодилятацией сосудов кожи (Cálvelo 1970; Heistad et al, 1975).

Важнейшим фактором, оказывающим влияние на кардиоваскулярные ответы, является уровень активности рецепторов растяжения лёгких и центрального генератора паттерна дыхания, которые оказывают влияние на активность симпатических и парасимпатических сердечных эфферентов (Daly, 1983, Spyer, 1981; Trzebski, 1983). Хеморецепторный рефлекс кардиореспираторной системы наряду с кардиоваскулярным компонентом имеет и респираторный компонент, проявляющийся в виде гипервентиляции, вследствие повышения ЧД и ДО. Гипервентиляция приводит к усиленной стимуляции рецепторов растяжения лёгких, а их импульсация способна модулировать прямой кардиоваскулярный ответ на хеморецепторную стимуляцию. Так, обычным эффектом хеморецепторного рефлекса является

брадикардия. Однако если при этом происходит рост вентиляции, то последствия активации рецепторов растяжения лёгких перекрывают этот эффект и в результате происходит рост ЧСС (De Burgh et al, 1962). Поэтому при обсуждении кардиоваскулярных эффектов гипоксии следует учитывать взаимодействие афферентных потоков от артериальных хеморецепторов и рецепторов растяжения лёгких. (Korner et al, 1969). Известно, что рефлекторные влияния с рецепторов растяжения лёгких тормозят симпатические преганглионарные нейроны (Lipski et al, 1977) и активность вагусных эфферентов сердца (Daly, 1983; Trzebski, 1983). В тоже время установлено, что у крыс в условиях общей анестезии влияние рецепторов растяжения лёгких на циркуляцию незначительны (Marshall, 1987; Marshall, Metcalfe, 1988).

Установлено, что некоторые факторы могут потенцировать кардиоваскулярные эффекты хеморецепторного драйва. Подъём артериального давления и, соответственно, усиление активности барорецепторов подавляет хеморецепторный рефлекс, а падение артериального давления его усиливает (Heistad et al, 1975а). Во время системной гипотензии гипервентиляция в ответ на стимуляцию периферических хеморецепторов значительно больше, чем при нормальном давлении. Гипотензия потенцирует как васкулярный так и вентиляторный ответ на хеморецепторную стимуляцию. Вазоконстрикция в мышцах во время хеморецепторной стимуляции существенно усиливается при системной гипотензии (Heistad, 1975b). Предполагается, что взаимодействие афферентных потоков от барорецепторов и хеморецепторов, следствием которого является изменение кардиоваскулярного и вентиляторного ответов на гипоксию происходит на уровне продолговатого мозга в ядре солитарного тракта и парамедианном ретикулярном ядре (Heistad, Abbot, 1975а). Считается, что симпатические и парасимпатические эффекты гипоксии могла бы оказывать также. Однако следует обратить внимание на то, что в экспериментах с фиксацией артериального давления было показано, что в условиях общей анестезии влияние на гипоксический ответ импульсации от барорецепторов дуги аорты и каротидного синуса пренебрежимо мало (Fukuda et al, 1989).

Системная гипоксия вызывает одновременную активацию обоих отделов автономной нервной системы, каждый из которых оказывает противоположное влияние на сердце. Поэтому изменения сердечного ритма и АД в условиях гипоксии являются результатом многих сложных взаимодействий и сильно отличаются у разных животных и в разных экспериментальных условиях. Эксперименты на кошках, собаках и кроликах показали, что в условиях гипоксии возрастает активность симпатических и парасимпатических эфферентов (Dorward et al 1987; Koizumi et al, 1983; Kollai, Koizumi 1979; Kollai, Koizumi 1981; Trzebski, Kubin, 1981). Однако ответы кардиоваскулярной системы во многом зависят от уровня гипоксии. Так, в экспериментах на анестезированных, искусственно вентилируемых кроликах было показано, что умеренная гипоксия уменьшает активность сердечных симпатических эфферентов, а жёсткая гипоксия и асфиксия усиливает их (Iriki, 1972). Установлено, что у крыс ответ автономной нервной системы зависит от типа хеморецептоного стимула (гипоксический или гиперкапнический). Рефлекторные изменения ЧСС и АД не соответствуют в точности активности автономных нервов. Циркуляторные ответы в значительной мере модифицируются местными перферическими влияниями гипоксии на сердечно-сосудистую систему. Кроме того, существуют видовые особенности и зависимость от условий анестезии (Korner et al, 1968; Daly, 1983).

Таким образом, хеморецепторные рефлексы участвуют в регуляции как вентиляции, так и циркуляции крови, обеспечивая тесную связь систем кровообращения и дыхания в подержании газового и кислотно-основного гомеостаза организма. В регуляции АД участвуют хеморецепторные рефлексы, начинающиеся как от периферических, так и от центральных хеморецепторов. Значительную роль в регуляции кровообращения играют рефлексы с сосудистых хеморецепторных зон. От артериальных хеморецепторов возбуждение по волокнам синокаротидного нерва (нерв Геринга — часть языкоглоточного нерва) и аортальной ветви блуждающего нерва достигают чувствительных нейронов ядра одиночного тракта продолговатого мозга, а затем переключаются на нейроны сосудодвигательного центра и вызывает повышение его тонуса. В результате

сосуды суживаются и давление повышается. Острая гипоксия и гиперкапния, которые развиваются при многих патологических состояниях, таких как ишемия мозга, приводят к возбуждению центров продолговатого мозга - либо в результате прямого действия на ретикулярную формацию, либо вследствие раздражения внеклеточными ионами водорода хеморецепторных областей вентральной поверхности ствола мозга (зоны М и L). Результатом возбуждения центральных хеморецепторных зон является сужение сосудов и повышения давления. Усиление хеморецепторной стимуляции, вызывая вазоконстрикцию скелетных мышц, вместе с тем способствует рефлекторной дилатации сосудов сердца и мозга, что обеспечивает адекватное распределению коронарного и церебрального кровотока (Heistad et al, 1975).

Установлено, что повышение артериального давления кореллирует со степенью гипоксии в том случае, когда определяющим фактором является стимуляция артериальных хеморецепторов (Малкин, Гиппенрейтер, 1977). Вместе с тем, высокая степень острой гипоксии может вызвать прогрессирующее падение артериального давления. Причиной этого является прямое угнетающее влияние гипоксии на вазомоторный центр, результатом которого является снижение минутного объема сердца и расширение периферических сосудов (Иванов и др., 1983).

Периферические хеморецепторы принимают участие и в регуляции работы сердца. Было показано, что возрастание частоты сердечных сокращений находится в прямой зависимости от снижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе и оксигенации артериальной крови. Денервация каротидных хеморецепторов приводит к резкому ослаблению гемодинамических реакций на гипоксию и к нарушению сопряженности с дыхательными реакциями (Sagawa et al, 1997; Roche et al, 2002). Взаимодействие гемодинамических и дыхательных реакций наблюдается не только при снижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, но и в условиях гемической гипоксии (уменьшение кислородной емкости крови) при анемиях, карбоксигемоглобинемии, метгемоглобинемии, гипероксии, что связано с различной степенью стимуляции артериальных хеморецепторов (Иванов и др., 1983).

1.2. Общая характеристика глутаматэргической системы.

1.2.1. Типы глутаматных рецепторов.

Известно, что глутамат-анион Ь-глутаминовой кислоты является одним из возбуждающих нейромедиаторов, наиболее распространённых в центральной нервной системе млекопитающих. До середины 80-х годов прошлого века были известны только ионотропные мембранные глутаматные рецепторы - каналы, через которые глутамат реализует свои эффекты. Их разделили на 2 класса: NN10А-глутаматные рецепторы и не-КМЭА-глутаматные рецепторы (Бау1е8, \Vatkins, 1982). В дальнейших исследованиях было показано, что глутамат может активировать фосфолипазу С, что приводит к образованию инозитолфосфата и диацилглицерола в нейронах, как это происходит при активации некоторых рецепторов, сопряженных с в-белками (81аёесгек е1 а1., 1985). В результате поиска рецептора, опосредующего подобный эффект глутамата, был обнаружен белок, в настоящее время известный как метаботропный глутаматный рецептор подкласса 1а (т01иК.1а). Данный белок принадлежит к III группе семейства рецепторов, сопряженных с в-белками (Ноиашеё е1 а1, 1991). В настоящее время установлено, что в ЦНС млекопитающих существуют семейства как ионотропных, так и метаботропных глутаматных рецепторов, различающихся по происхождению, структуре и механизму действия.

Ионотропные глутаматные рецепторы представляют собой лиганд-активируемые ионные каналы, расположенные на постсинаптической мембране глутаматергических синапсов. Эти рецепторы осуществляют быструю передачу сигнала в мозге и периферических органах. Они обладают ионной селективностью, а их активация глутаматом приводит к деполяризации нейрона и повышению вероятности генерации потенциала действия.

Выделяют четыре типа ионотропных рецепторов в зависимости от чувствительности к действию их селективных лигандов: ИМБА, АМРА, каинатный и Ь-АР4. Эти названия рецепторы получили от соответствующих селективных агонистов: Ы-метил-Б-аспартата (ИМБА), альфа-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазол-пропионовой кислоты (АМРА), каиновой кислоты (К) и Ь-2-амино-4-фосфорномасляной кислоты (Ь-АР4). Рецепторы

NMDA регулируют транспорт Na, К, и Са. В смешанном катионном токе, входящем через открытый канал NMDA-рецептора (ток Na и Са) наиболее значительная доля принадлежит ионам кальция. Рецепторы AMP А и каинатный - регулируют транспорт Na и К. Кроме того, в зависимости от молекулярной структуры открытый канал АМРА-рецептора может быть проницаемым или непроницаемым для ионов Са.

Способность ионотропных глутаматных рецепторов регулировать проницаемость ионных каналов определяются их молекулярной структурой. Все они являются тетрамерами. Управляемый глутаматом ионный канал образован двумя парами субъединиц. В NMDA-рецепторе субъединицы одной пары взаимодействуют с двумя молекулами глутамата, а субъединицы другой пары - с глицином. Глицин выступает в роли комедиатора. Образования комплекса NMDA-рецептора с глицином недостаточно для активации рецептора, но оно в сто раз повышает вероятность того, что взаимодействие этого комплекса с глутаматом приведёт к открытию ионного канала. Необходимым условием для входящего тока катионов через открытый канал активированного NMDA-рецептора является деполяризация нейрона. При деполяризации мембраны нейрона, создаются условия для диссоциации ионов магния, которые блокируют канал NMDA-рецептора при потенциале покоя. АМРА-рецептор формируют также четыре субъединицы, при этом основные свойства рецептора тоже зависят от того, какие это субъединицы. Если он состоит из субъединиц первого, третьего или четвёртого типов, тогда при открытии этот канал будет проницаем для кальция. Если же в тетрамер входит пара субъединиц второго типа, то канал становится непроницаемым для кальция. Рецепторы NMDA-типа и АМРА-типа функционально взаимосвязаны, и поэтому они часто располагаются на постсинаптической мембране одного и того же синапса. Глутамат, освобождающийся из пресинаптической терминали, активирует вначале АМРА рецепторы, которые обеспечивают быструю и кратковременную деполяризацию постсинаптической мембраны. Затем начинают функционировать соседние NMDA-рецепторы, обладающие более медленной кинетикой. NMDA- и АМРА-рецепторы могут быть вовлечены в разные по функции межнейронные связи. При этом АМРА-рецепторы участвуют в передаче быстрых пусковых

сигналов, запускающих генерацию потенциалов действия в постсинаптическом нейроне. Роль NMDA-рецепторов состоит в модуляции возбудимости нейрона как более медленной деполяризацией, так и повышением внутриклеточной концентрации ионов Ca.

Ионотропные синаптические рецепторы обладают тремя трансмембранными доменами (Ml, МЗ и М4), и одной внутримембранной петлей М2, отвечающей за характеристики проницаемости поры канала. N-конец рецептора находится снаружи клетки, тогда как С-конец расположен в цитоплазме (Hollmann et al, 1994; Bennett, Dingledine, 1995). Трансмембранная топология ионотропных глутаматных рецепторов схожа с топологией калиевых каналов, но отличается от строения каналов никотиновых рецепторов.

Глутаматные рецепторы обладают латеральной подвижностью, т.е. могут перемещаться вдоль поверхности мембраны клетки и могут быть обнаружены вне синаптической области. Например, NMDA-рецепторы, могут перемещаться из синапса во внесинаптическую мембрану и обратно (Tovar, Westbrook, 2002). Благодаря высокой аффинности к эндогенному агонисту, эти рецепторы способны связывать глутамат в более низких концентрациях, чем АМРА-рецепторы (Patneau, Mayer, 1990). AMP А рецепторы также обладают латеральной подвижностью (Sheng, Nakagawa , 2002). Эти рецепторы могут активироваться за счет внесинаптической диффузии глутамата. Внесинаптические АМРА рецепторы обнаружены в мозжечке, а также в гиппокампе (El-Husseini, Schnell, Dakoji, 2002).

Метаботропные глутаматные рецепторы (mGluR), в отличие от "быстродействующих" ионотропных, обеспечивают медленную реакцию на глутаматергические сигналы. Они расположены как на пре-, так и на постсинаптической мембране глутаматергических синапсов. Метаботропные рецепторы, структурно не связаны с ионными каналами и не обеспечивают активации ионных каналов. Они связаны с G-белками в нейрональной мембране. Взаимодействие mGluR с соответствующими лигандами модифицирует работу ионотропных глутаматных рецепторов посредством изменения клеточного метаболизма. Функция этих рецепторов реализуется в более длительном временном интервале от сотен миллисекунд до минут.

Метаботропные рецепторы активируются более низкими концентрациями глутамата, чем основные ионотропные АМРА-рецепторы (Pin, Duvoisin, 1995).

Метаботропные глутаматные рецепторы состоят из семи трансмембранных доменов и связаны с G-белком, который опосредует большинство из эффектов активации этих рецепторов. Сами рецепторы состоят из двух субъединиц: субъединица на внешней стороне мембраны (собственно рецептор) узнает и связывает глутамат, внутримембранная субъединица взаимодействует с G-белком (Kunishima, 2000). Активация рецептора медиатором приводит к диссоциации G-белка, его субъединицы приобретают способность внутриклеточно модулировать состояние того или иного ионного канала или такая модуляция происходит в результате активации системы вторичных мессенджеров. Вторичные мессенджеры (вторичные посредники) - сигнальные молекулы, которые образуются при активации метаботропных рецепторов. Они влияют на активность протеинкиназ, которые способны фосфолирировать и дефосфорилировать белки клетки, в том числе и белки ионных каналов, изменяя, таким образом, их проницаемость. В качестве вторичных мессенджеров могут выступать циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ), фосфоинозитидная система, простагландины, оксид азота. Метаботропные рецепторы представлены восемью различными белками, которые делятся на три группы в зависимости от того, какие вторичные мессенджеры они включают в работу. Рецепторы группы I (mGluRl и mGluR5) связаны с регуляцией кальций-зависимых реакций. Рецепторы группы II (mGluR2 и mGluR3 ) и III (mGluR4, mGluR6, mGluR7 и mGluR8) - с циклическими нуклеотидами.

Рецепторы группы I обычно расположены на постсинаптической мембране вокруг синаптической щели (Baude et al, 1993). Они связаны через G-белок с фосфолипазой С, а их активация приводит к увеличению инозитолтрифосфата и диацилглицерола. Предполагается, что метаботропные глутаматные рецепторы группы I участвуют в генерации медленных ВПСП в некоторых гиппокампальных интернейронах (van Hooft, Giuffrida et al, 2000). При этом активация этих рецепторов приводит к увеличению частоты разрядов и ритмической активности в этих клетках. Метаботропные

глутаматергические рецепторы групп II и III располагаются пресинаптически на глутаматергнческих терминалях. Они снижают через G-белки активность аденилатциклазы и модулируют высвобождение нейропередатчика, выступая в роли ауторецепторов (Dietrich et al, 1997, 2002; Kew et al, 2001). Метаботропные глутаматные рецепторы участвуют в регуляции активности ионотропных рецепторов.

1.2.2. Важнейшие функции глутаматных рецепторов.

Глутаматные рецепторы опосредуют в ЦНС эффекты глутамата -одного из медиаторов, обеспечивающих передачу возбуждения между нейронами. Несмотря на то, что разные типы глутаматных рецепторов отвечают на один и тот же медиатор, они неоднородны и выполняют разные функции. Активация ионотропных глутаматных рецепторов сопровождается генерацией возбуждающего постсинаптического потенциала (ВПСП), тогда как метаботропные глутаматные рецепторы регулируют величину и длительность этого ответа.

Важнейшими функциями ионотропных глутаматных рецепторов является узнавание молекулы медиатора, образование селективных ионных каналов, возможность воспринимать модулирующие влияния, взаимодействовать с другими мембранными белками. Эти рецепторы по характеру своего ответа являются "быстрыми", так как их активация измеряется миллисекундами. Они отвечают за быструю передачу сигнала в мозге и периферических органах. Домены глутаматсвязывающих белков образуют ионный канал, избирательно пропускающий ионы. Активация рецептора "глутаматом приводит к открытию канала рецептора для одновалентных катионов Na+ и К+, а при активации NMDA рецепторов еще и для двухвалентных катионов Са . Ионные каналы глутаматных рецепторов имеют участок (сайт) для связывания с глутаматом, его агонистами и конкурентными антагонистами. Установлено, что узнающий сайт глутаматного рецептора имеет клешневидную структуру, образованную внеклеточно расположенными N-концом и N-петлей полипептидной цепи рецептора. Связывание на короткое время узнающего участка с глутаматом приводит к изменению конформации, которое распространяется на домен ионного канала и способствует переходу его в открытое для потоков ионов

состояние, что обеспечивает генерацию электрического потенциала. В связи с разными функциями рецептора, у него может быть несколько сайтов связывания. Например, ЫМБА-рецептор включают в себя по меньшей мере пять различных участков, имеющих фармакологическое и регуляторное значение: сайт специфического связывания медиатора, сайт специфического связывания коагониста (глицина), аллостерические модуляторные сайты, расположенные как на мембране (полиаминовый), так и в ионном канале данного рецептора (сайты связывания двухвалентных катионов М§2+) и фенциклидиновый сайт - участок связывания неконкурентных антагонистов. Поэтому наряду с термином ЫМОА-рецептор, используют термин ИМБА-рецепторно-ионофорный комплекс, который подчеркивает сложность его строения и различные возможности регуляции его функций.

При высвобождении из пресинаптического окончания глутамат взаимодействует с ионотропными рецепторами, при этом наиболее активными являются каинатные рецепторы. Они открывают ионные каналы для поступления Ка+ внутрь клетки и формируют возбуждающий потенциал. Аналогичную роль выполняют АМРА-рецепторы. Деполяризация мембраны, вызванная возбуждающим потенциалом, приводит к открытию КМБА-зависимых ионных каналов для ионов Иа+ и Са2+. Роль ММБА-рецепторов состоит в модуляции возбудимости нейрона как более медленной деполяризацией, так и повышением внутриклеточной концентрации ионов Са2+. Перевозбуждение ЫМОА-рецепторов приводит к массированному открытию кальциевых каналов и мощному притоку ионов Са2+ в клетку. Резкое увеличение внутриклеточной концентрации Са2+ лежит в основе так называемой эксайтотоксичности ЫМОА-рецепторов и может иметь негативные функциональные последствия. Установлено, что в условиях гипоксии, ишемии, при инсультах головного мозга происходит деполяризация нейронов. Снижение мембранного потенциала глутаматергических нервных терминалей создает условия для несинхронизированного избыточный выхода глутамата в синаптическую щель. Это приводит к гиперактивации постсинаптических глутаматных рецепторов, и, как следствие, к массированному поступлению ионов кальция внутрь нейрона через открывающиеся потенциал зависимые Са2+ каналы и через каналы ММОА-

рецепторов. Ионы Са2+ в основном накапливаются не в цитоплазме, а в митохондриях. Повышенное содержание Са2+ в митохондриях ведет к образованию свободных радикалов, активации протеинкиназ, фосфолипаз, NO-синтазы, протеаз и эндонуклеаз, а также подавляет синтез белка. В результате активации NO-синтазы образуется окись азота (N0), которая при взаимодействии с супероксидным радикалом превращающается в пероксинитрит (0N00 ), оказывающий прямое повреждающее действие на нейроны. Поэтому длительное деполяризующее действие глутамата на постсинаптическую клетку может привести к её гибели.

Гипотезу эксайтотоксической смерти нейронов впервые выдвинул Olney в 1994 г., установив в экспериментальных исследованиях, что некоторым возбуждающим нейротрансмиттерам, в том числе глутамату и, возможно, аспартату свойственна цитотоксичность. При их взаимодействии с перевозбужденными постсинаптическими рецепторами развиваются дендросоматические поражения. Условия, создающие такое перевозбуждение, характеризуются повышенным выделением медиатора и/или уменьшением его повторного захвата. По мнению автора, теория эксайтотоксичности могла бы объяснить гибель нейронов при различных заболеваниях головного мозга, в том числе и при ишемическом инсульте. В настоящее время установлено, что для животных с экспериментальным инсультом характерно повышенное содержание глутамата во внеклеточной жидкости. Показано также, что при разрушении глутаматергических структур или при введении антагонистов глутаматных рецепторов уменьшается повреждение нейронов. Обнаружено, что распределение чувствительных к ишемии клеток практически совпадает с распределением глутаматных NMDA-рецепторов (исключением являются клетки Пуркинье коры мозжечка, чувствительные к ишемии, но не несущие NMDA-рецепторов). Б локаторы NMDA-рецепторов уменьшают гипогликемическую энцефалопатию вызванную инсультом, эпилепсией и болезнью Паркинсона (Jansen et al, 2003; Suzuki et al, 2003). Установлено, что при распространенной гипоксически-ишемической энцефалопатии активируются другие ионотропные глутаматные рецепторы (АМРА-рецепторы и каинатные рецепторы). Показано, что NMDA-

эксайтотоксичность является преобладающим механизмом глутамат-индуцированной эксайтотоксичности (Lee et al, 1999).

Кроме того имеются данные о нейротоксических свойствах глутамата,

связанных с активацией АМРА-рецепторов и каинатных рецепторов,

приводящей к изменению проницаемости постсинаптической мембраны для

ионов К+ и Na+, усилению входящего тока ионов Na+ и кратковременной

деполяризации постсинаптической мембраны, что в свою очередь вызывает

усиление притока ионов Са2+ в клетку через каналы NMDA-рецептора и

потенциал-зависимые каналы. Поток ионов натрия сопровождается входом в

клетки воды и ионов СГ, что приводит к набуханию апикальных дендритов и

лизису нейронов. Роль АМРА/каинатной эксайтотоксичности может

увеличиваться за счет увеличения концентрации внеклеточных протонов Н+,

которое замедляет восстановление внутриклеточного кальциевого гомеостаза

(McDonald, Althomsons, 1998). Кроме того механизм усиления вклада АМРА-

рецепторов и каинатных рецепторов в повреждение мозга может быть связан

2+ 2+

с увеличением экспрессии Са - и Zn -проницаемых АМРА-рецепторов в ответ на ишемию (Hollmann, Heinemann, 1994).

Кроме ионотропных рецепторов в процессе эксайтотоксичности участвуют и метаботропные глутаматные рецепторы, активирующие внутриклеточный метаболизм. Они играют важную роль в регуляции внутриклеточного кальциевого тока, вызванного активацией NMDA-рецепторов при мозговой ишемии, и выполняют модуляторные функции, индуцируя долговременные изменения в деятельности клетки. Эти рецепторы не влияют на функционирование ионных каналов, но стимулируют образование двух внутриклеточных посредников - диацилглицерин и инозитол-1,4,5-трифосфата (IP3), принимающих участие в процессах ишемического каскада. Диацилглицерин, активирует протеинкиназу С, которая блокирует калиевые каналы. Подавление К-каналов удерживают деполяризацию мембраны, тем самым препятствуя связыванию магния с NMDA-рецепторами и поддерживая их сродство к медиатору. IP3 вызывает выброс ионов кальция из эндоплазматического ретикулума, вследствие чего повышается внутриклеточная концентрация ионов кальция. Метаботропные глутаматные рецепторы на пресинаптической мембране регулируют

высвобождение глутамата. Рецепторы II и III групп подавляют высвобождение глутамата, а рецепторы I группы стимулируют этот процесс. Таким образом, токсический эффект NMDA может быть вызван избыточным возбуждением метаботропных глутаматных рецепторов, регулирующих работу ионотропных рецепторов глутамата.

1.2.3. Распределение глутаматных рецепторов в структурах ЦНС.

Распределение глутаматных рецепторов в структурах ЦНС изучено в основном с помощью методов рецепторного связывания меченых лигандов и авторадиографического анализа. В качестве лигандов используются либо наиболее селективные и активные агонисты, либо меченые антагонисты. В последнее время применяется иммунохимический метод, который позволяет изучать детальную региональную, клеточную и ультраструктурную локализацию отдельных субъединиц рецепторов. В настоящее время установлено, что глутаматные рецепторы присутствуют практически во всех отделах ЦНС, так как глутамат является не только основным возбуждающим нейромедиатором, но и предшественником других аминокислот. Известно, что глутамат-анион L-глутаминовой кислоты является наиболее распространённым среди всех возбуждающих нейромедиатров в центральной нервной системе. Установлено, что глутаматергические механизмы представлены примерно в 40% нервных клеток ЦНС (Бодырев, 2005). Вместе с тем распределение глутаматных рецепторов в пределах ЦНС заметно варьирует. Высокая плотность глутаматных рецепторов обнаружена во фронтальной коре, гипкокампе, прилежащем ядре и стриатуме, между которыми существуют тесные иерархические связи. Кроме того, установлено уменьшение количества рецепторных участков связывания L-глутамата в структурах мозга в ряду: лобная кора - теменная кора - затылочная кора -полосатое тело - гиппокамп - средний мозг - гипоталамус - мозжечок -продолговатый мозг (Fagg, Foster, 1983; Youong et al, 1991). Для цели нашего исследования наиболее интересным является присутствие глутаматных рецепторов в структурах, касающихся регуляции дыхания и кровообращения. Это, прежде всего нервные структуры продолговатого мозга, который занимает промежуточное положение в иерархии регуляторов центральной нервной системы.

1.3. Глутаматэргические механизмы кардиореспираторного контроля.

Глутаматергическая система играет важную роль в осуществлении центрального контроля висцеральных систем. Высокий уровень содержания глутаматных рецепторов в ядрах продолговатого мозга, и особенно в ядре солитарного тракта, которое рассматривают как место расположения сети нейронов, генерирующих дыхательный ритм, а также локус первичных проекций импульсаций от механорецепторов легких и артериальных хеморецепторов, показывает, что глутаматергические механизмы имеют непосредственное отношение к центральной регуляции кардиореспираторной функции. Это доказывается тем, что локальная аппликация глутамата, его миметиков и блокаторов различных типов глутаматных рецепторов к структурам нервной системы, участвующим в кардиореспираторном контроле, приводит к существенным изменениям параметров дыхания и кровообращения. (Taiman, 1989; Kazemi, Hoop, 1991; Gören et al, 2000; Resstel, Correa, 2006; Hehre et al, 2008 и др.). Так в экспериментах на кошках глутаматные рецепторы были обнаружены в тех областях вентральной поверхности продолговатого мозга, которые известны как места расположения дыхательного и бульбарного вазомоторного центра (Gatti et al, 1986; Lawing et al, 1987; Tsuchihashi, Averiii, 1993; Tsuchihashi et al, 1994; Bongianni et al, 2002). При микроинъекции L-глутаминовой кислоты в интермедиальную зону, расположенную на вентральной поверхности продолговатого мозга и примыкающую к ростральной части зоны М происходило повышение артериального давления и увеличение дыхательного объема, тогда как при инъекции в каудальную зону наблюдалось снижение артериального давления (Gatti et al, 1986). Введение глутамата в медиальную зону вентральной поверхности продолговатого мозга вызывало также увеличение активности диафрагмального нерва, а в латеральную зону -снижение активности диафрагмального нерва с одновременным подъемом артериального давления (Lawing et al, 1987). Кроме того, эксперименты группы японских исследователей показали, что микроинъекции в ростральную вентролатеральную часть продолговатого мозга селективных агонистов метаботропных и ионотропных глутаматных рецепторов вызывали сердечно-сосудистые ответы у крыс, и могли привести к гипертонии. Данные

результаты свидетельствуют о наличии не только ионотропных, но и метаботропных глутаматных рецепторов в ростральной вентролатеральной части продолговатого мозга и их участии в регуляции кровообращения (Tsuchihashi, Averiii, 1993; Tsuchihashi et al, 1994).

Как известно, важнейщим висцеральным центром продолговатого мозга является ядро солитарного тракта, представляющее собой мощный коллектор висцеросенсорной информации, поступающей в него по ветвям блуждающего и языкоглоточного нервов. В вентральной части ядра солитарного тракта располагается дорсальная группа респираторных нейронов. Кроме того, дорсомедиальная часть ядра солитарного тракта на уровне, ростральнее задвижки, является областью вторичных нейронов барорецепторной рефлекторной дуги. Установлено, что глутаматные рецепторы в ядре солитарного тракта присутствуют в большом количестве (Vardhan et al, 1993; Braga et al, 2006; Chiang et al, 1990; Mizusawa et al, 1994 и др.), их активация глутаматом или его агонистами вызывала различные кардиореспираторные ответы. Это подтверждается работами многих исследователей, которыми показано, что локальные микроинъекции глутамата в различные участки ядра солитарного тракта приводят к изменениям активности диафрагмального нерва и частоты дыхания (Chiang et al, 1990), увеличению вентиляции легких (Vardhan et al, 1993; Mizusawa et al, 1994). Наблюдались и реакции со стороны системы кровообращения (Taiman, 1989; Vardhan et al, 1993; Bongianni et al, 2002; Almado, Machado, 2005). Кроме того, присутствие рецепторов в ядре солитарного тракта обнаружено по эффектам, вызванным при микроинъекций в это ядро блокаторов различных глутаматных рецепторов (кинуреновая кислота, МК 80, АР5) (Mizusawa et al, 1994; Braccialli et al., 2008; Costa-Silva et al, 2010; Alex et al, 2008; Joao et al, 2010). Помимо ионотропных рецепторов в ядре солитарного тракта локализуются и метаботропные рецепторы глутамата. Функции этой группы рецепторов внутри нервной системы отличаются исключительным разнообразием. При их активации может происходить повышение и понижение возбудимости нейронов, потенциация или торможение выделения глутамата в глутаматэргических синапсах, облегчение посттетанической потенциации и посттетанической депрессии, они принимают участие в развитии процессов экзайтотоксичности (Ozawa et al,

1998; Conn, 2003). Предполагается, что в ядре солитарного тракта метаботропные рецепторы расположены на пресинаптических терминалях, образованных первичными афферентами (Sekizawa Bonham, 2006; Raab et al, 2007). Установлено, что введение в это ядро блокатора метаботропных рецепторов глутамата MCPG уменьшает инспираторный драйв. Напротив, введение транс-ACPD, вещества, которое является агонистом метаботропных глутаматных рецепторов, вызывает усиление активности диафрагмального нерва (Braga et al, 2006).

Как уже отмечалось, в ядре солитарного тракта расположены вторичные нейроны висцеральных рефлекторных дуг. Прямыми экспериментами было доказано, что микроинъекции миметиков глутамата в область ядра одиночного тракта, содержащего pump-клетки, имитировало рефлексы Геринга-Брейера. Напротив, введение в ту же область блокаторов глутаматных рецепторов приводило к изменениям дыхательного ритма, которые напоминают изменения, развивающиеся при уменьшении афферентного притока от медленноадаптирующихся рецепторов растяжения лёгких (Bonham, McCrimmon 1990; Bonham et al, 1993). Показано, что введение NMDA в ядро одиночного тракта приводит к падению артериального давления, брадикардии и ослаблению барорефлекса (Kubo, Kihara, 1988; Leone, Gordon, 1989), а введение в это ядро кинуреновой кислоты, которая является NMDA-антагонистом, устраняет эффекты NMDA (Taiman, 1989). Опираясь на эти экспериментальные данные можно сделать вывод о том, что глутаматные рецепторы локализуются на нейронах второго порядка рефлекторной дуги рефлексов кардиореспираторной системы и участвуют в модуляции данных рефлексов.

Наличие глутаматных рецепторов в структурах центрального регулятора дыхания и кровообращения является мишенью для глутамата, который действует в синапсах нейронной сети этих структур как возбуждающий нейромедиатор. Высвободившийся в синаптические щели глутамат связывается с пост- либо пресинаптическими глутаматными рецепторами. Это приводит к открытию ионных каналов, что изменяет поляризацию мембран нервных клеток и модулирует их импульсную активность. Таким путём глутамат может оказывать влияние на

функционирование механизмов, обеспечивающих нервный контроль кардиореспираторной функции. Повышение церебрального уровня глутамата, происходящее при гипоксии, ишемии, инсультах головного мозга, может оказывать модулирующее или повреждающее действие на центральные механизмы, осуществляющие контроль кардиореспираторной функции. Избыток глутамата вызывает гипервозбуждение глутаматных рецепторов в ЦНС, что запускает процессы эксайтотоксичности и приводит к нарушениям характера дыхания и кровообращения в патологических условиях.

Таким образом, присутствие глутаматных рецепторов разных типов в бульбарных структурах, принимающих непосредственное участие в регуляции дыхания и кровообращения, широкий спектр эффектов, вызванных при их активации, свидетельствуют об участии глутаматергических механизмов в регуляции этих важных висцеральных функций.

Участие глутаматергических механизмов в регуляции деятельности дыхательной системы подтверждается рядом исследований. В частности, выявлено их участие в процессах формирования и передачи респираторного драйва. Так установлено, что введение глутамата в структуры, входящие в состав центрального генератора паттерна дыхания, приводит к изменениям его параметров, повышает уровень вентиляции (Bonham, McCrimmon, 1990; Kazemi, Hoop, 1991; Hehre и др., 2008). Показано, что введение глутамата в медиальную и латеральную зоны вентральной поверхности продолговатого мозга вызывает изменение активности диафрагмального нерва (Lawing et al, 1987). Как известно, диафрагмальный нерв образован аксонами диафрагмальных мотонейронов спинного мозга. Мотонейроны спинного мозга получают стимулы от инспираторных нейронов дыхательного центра и передают их через диафрагмальный нерв к мышечным волокнам диафрагмы, являющейся основной инспираторной мышцей. Реакции диафрагмального нерва, наблюдаемые при введении глутамата в структуры дыхательного центра, свидетельствуют об изменениях активности инспираторных нейронов дыхательного центра и управляемых ими мотонейронов спинного мозга, что лежит в основе формирования и перестройки паттерна дыхания. Изменение активности инспираторных нейронов происходит в результате активации локализованных на них глутаматных рецепторов при их связывании с

глутаматом, высвобождающемся в синаптическую щель. Это приводит к открытию ионных каналов, что изменяет поляризацию мембран нервных клеток и модулирует их импульсную активность. Изменение центральной инспираторной активности под действием глутамата вызывает изменение электрической активности диафрагмы и силы её сокращений. Таким образом, глутамат принимает непосредственное участие в передаче респираторного драйва к мотонейронам спинного мозга (Chiang, Hwang, 1990; Böhmer et al, 1991; Bongianni et al, 2002; Braccialli et al, 2008; Costa-Silva et al, 2010). Кроме того, были исследованы роли различных типов глутаматных рецепторов в этом процессе. Микроинъекции антагонистов NMDA- и АМРА-рецепторов в вентральные рога спинного мозга на уровне сегментов СЗ-С5 приводили к снижению активности диафрагмального нерва, что указывает на участие рецепторов обоих подтипов в процессе передачи респираторного сигнала к диафрагмальным мотонейронам (Böhmer et al, 1991). Введение в ядро солитарного тракта антагонистов метаботропных рецепторов глутамата MCPG уменьшает инспираторный драйв. Напротив, введение транс-ACPD, вещества, которое является агонистом метаботропных глутаматных рецепторов, вызывает усиление активности диафрагмального нерва (Braga et al, 2006). Таким образом, опираясь на результаты многочисленных исследований можно сделать вывод о том, что глутамат участвует в регуляции формирования и передачи респираторного драйва к мотонейронам дыхательных мышц, в этом процессе принимают участие и ионотропные и метаботропные глутаматные рецепторы.

Имеются и данные, которые доказали, что глутаматные рецепторы принимают активное участие в дыхательном ритмогенезе (Bongianni et al, 2002). При этом важную роль играют NMDA-рецепторы, которые вовлечены в ограничение длительности фазы инспирации (Колесникова, 2010). Установлено, что NMDA-рецепторы вовлекаются в работу центрального механизма выключения инспирации, так как после введения антагонистов NMDA-рецепторов в различные группы респираторных нейронов продолговатого мозга и моста, и также после их системного введения у ваготомированных животных развивается состояние апноэ (Foutz et al, 1989; Bongianni et al, 2002; Almado et al, 2005). Формирование апнейстического

дыхания после введения антагонистов NMDA-рецепторов является результатом периодического затруднения «выключения» вдоха и перехода от фазы вдоха к фазе выдоха (Тарасова, 2007). Известно, что смена фаз дыхательного цикла осуществляется бульбопонтинным дыхательным механизмом или, как его ещё называют, генератором паттерна дыхания. Предполагается, NMDA-механизм регуляции центрального механизма выключения инспирации функционирует на понтинном уровне, поскольку животные с интактным вагусом не демонстрировали каких-либо изменений функции внешнего дыхания при системном введении антагонистов NMDA-рецепторов (Foutz et al, 1989).

Как известно, в обычных условиях генератор паттерна дыхания находится под контролем рефлексов, реализующих объёмно зависимую обратную связь в системе дыхания (Widdicombe, 2006). Испираторно-тормозящий рефлекс Геринга-Брейера прерывает вдох в тот момент, когда импульсация от медленно адаптирующихся механорецепторов дыхательных путей (МАРВдп) достигает некоторой пороговой величины. Экспираторно-облегчающий рефлекс регулирует длительность выдоха в зависимости от уровня импульсации поступающей от МАРВдп во время выдоха. Вследствие действия этого рефлекса окклюзия верхних дыхательных путей в конце вдоха, а также искусственное раздувание легких во время выдоха приводит к значительному удлинению выдоха и так называемому вагусному апноэ. Вместе с тем, существуют доказательства наличия глутаматергических синапсов, образованных афферентными волокнами медленноадаптирующихся рецепторов дыхательных путей на нейронах, входящих в состав дуги рефлексов Геринга-Брейера (Miyazaki et al, 1999; Kubin et al, 2006). Можно предполагать, что глутамат регулирует бульбопонтинный дыхательный механизм выключения вдоха посредством влияния на уровень центральной инспираторной активности и состояние объёмно-зависимой обратной связи в системе дыхания.

Глутаматергические механизмы участвуют также в хеморецепторном контуре дыхания. Установлено, что величина вентиляторного ответа на гипоксию зависит от уровня эндогенного глутамата в ядре солитарного тракта, содержащего дорсальную группу респираторных нейронов (Hehre et

al, 2008). Кроме того, было доказано участие глутамата в гипоксической гипервентиляции. Известно, что вентиляционный ответ на гипоксию имеет двухфазной характер (Neubauer et al, 1990; Hehre et al, 2008). Гипоксия вызывает вначале умеренное увеличение вентиляции, а затем постепенно ее снижает. Начальное усиление дыхания обусловливается раздражением каротидных рецепторов вследствие недостатка кислорода и является приспособительной реакцией, направленной на повышение транспорта О2 к тканям. При значительных степенях гипоксии, когда напряжение 02 в тканях головного мозга значительно снижается, наступает вторая депрессорная фаза, которая определяется центральными эффектами гипоксии. Обнаружено, что в состоянии гипоксии и при выраженной ишемии головного мозга происходит повышение уровня глутамата в нервной ткани и цереброспинальной жидкости. Это явление обусловлено тем, что стимуляция периферических хеморецепторов, которые имеют проекции в ядре солитарного тракта, ассоциируется с высвобождением глутамата в данной структуре, а также в других областях мозга, связанных с регуляцией легочной вентиляции, в частности в структурах вентральной поверхности ствола мозга (Mizusawa et al, 1994; Paula, Branco, 2004). Высвободившийся глутамат способствует поддержанию интенсивной вентиляции в ответ на гипоксическую стимуляцию, оказывая модулирующее влияние на центральный генератор паттерна дыхания. В опытах на крысах было обнаружено увеличение как вентиляции, так и внеклеточной концентрации глутамата в ядре солитарного тракта во время стимуляции периферических хеморецепторов гипоксической смесью 10% 02. В таких же условиях увеличение вентиляции или внеклеточной концентрации глутамата у крыс с денервированным каротидным телом не наблюдалось. Результаты таких опытов также показали, что, несмотря на увеличение вентиляции при гиперкапнии, никакого ответа со стороны глутамата к предъявлению гиперокси-гиперкапнического стимула (10% С02, 30% 02) в обеих группах животных не наблюдалось (Mizusawa et al, 1994). С другой стороны, было установлено, что локальное введение блокаторов ионотропных и метаботропных глутаматных рецепторов, таких как МК 801, кинуреновой кислоты, MCPG в кудальую часть ядра солитарного тракта или их церебровентрикулярное введение снижает вентиляционный

ответ на гипоксию. Причём снижение вентиляции происходит в основном за счёт уменьшения дыхательного объема (Mizusawa et al, 1994; Paula, Branco, 2004). Таким образом, можно сделать вывод о том, что глутаматергические механизмы вовлечены в реализацию реакции гипоксической гипервентиляции.

Предполагается, что вторая фаза ответа дыхательной системы на

--гипоксию связана с высвобождением и накоплением тормозных медиаторов, в

частности, ГАМК, и нейромодуляторов в респираторных структурах ствола мозга (Neubauer et al, 1990), а также с активацией NMDA-рецепторов понтийнного глутаматергического механизма (Coles et al, 1998).

Особого рассмотрения заслуживает вопрос о возможном участии в кардиореспираторном контроле глутамата, содержащегося в ткани мозга и в ликворе. Согласно современным воззрениям глутаматэргическая система обеспечивает множественный ответ нейрона на разнообразные физиологические и биохимические стимулы. Эта роль глутаматэргической системы мозга обусловлена функциональным разнообразием рецепторов глутамата, которые локализованы на нейронах многих структур центральной нервной системы. Установлено, что ионотропные глутаматные рецепторы, опосредуют деполяризацию мембраны синапса, т.е. формирование потенциала действия. Метаботропные глутаматные рецепторы, среди которых идентифицировано, по крайней мере, восемь форм, связаны с ативацией G-белков сигнального каскада в мембране нейрона и регуляцией величины и длительности потенциала (Гомазков, 2004). Для глутаматных рецепторов характерно многоплановое взаимодействие, а также функциональная сопряженность с другими медиаторными системами мозга, в том числе ГАМКэргической системой в осуществлении контроля физиологических процессов.

***

В нормальных условиях у здорового человека концентрация глутамата в разных частях мозга может достигать 10-12 мкМ, но его концентрация во внеклеточной жидкости составляет всего 0,5-2 мкМ (Graham et al, 2000; Vaccaro et al, 2007; Hawkins, 2009; Marcela et al, 2011). Содержание глутамата в цереброспинальной жидкости составляет около 4-5 мкМ (Гусев, Скворцова,

2001). Указанные концентрации глутамата поддерживается нейронами, астроцитами и гематоэнцефалическим барьером и являются необходимыми для оптимального функционирования мозга (Hawkins, 2009). Изменение внеклеточной концентрации глутамата приводит к нарушению нормального функционирования нейронов, что является причиной многих заболеваний мозга. Установлено, что в состоянии гипоксии и при выраженной ишемии головного мозга происходит повышение уровня глутамата в нервной ткани и цереброспинальной жидкости. Исследование содержания глутамата в ишемическом очаге, возникшем в результате кратковременной окклюзии сосудов мозга мышей, показало, что ишемия привела к резкому повышению тканевого уровня глутамата. В центре ишемического очага уровень глутамата вырос до 12 мкМ и более, на периферии 1,4 мкМ, при исходном уровне 0,3-0,5 мкМ (Wang et al, 2001). У больных в остром периоде ишемического инсульта (первые 6 часов) уровень глутамата в ликворе выростает в 8 раз по сравнению с контролем (Skvortsova et al, 2000). Установлено, что изменение внеклеточной концентрации глутамата, провоцируемой аноксической деполяризацией мембран нейрона, является исходным моментом патогенеза церебральной ишемии (Гомазков, 2004). При этом избыточный церебральный уровень глутамата запускает процессы эксайтотоксичности и приводит к развитию реакций ишемического каскада (Hossmann, 1999; Гусев, Скворцова, 2001). С другой стороны, установлено, что в условиях ишемии и гипоксии мозга наблюдаются изменение дыхательного ритма и формирование патологических паттернов дыхания (Сафонов, 2006), а также нарушение функций системы кровообращения (Сухова, Ноздрачёв, 2008). Разумеется, отчасти эти нарушения кардиореспираторной функции объясняются повреждением центральных структур, вовлечённых в процессы контроля дыхания и кровообращения.

Вместе с тем, выше были приведены данные, свидетельствующие о наличии значительного количества глутаматных рецепторов в структурах продолговатого мозга, участвующих в рефлекторном контроле кардиореспираторной функции. Опираясь на них, можно предположить, что активация различных групп глутаматных рецепторов в результате повышении церебрального уровня глутамата, оказывает не повреждающее, а

модулирующее влияние на центральные рефлекторные механизмы регуляции кардиореспираторной системы и вызывает функциональные изменения в работе этой системы. Это предположение подтверждается тем, что при вентрикулоцистернальной перфузии мозга растворами, содержащими 30-60 мкМ глутамата, происходит рост вентиляции и артериального давления (Chiang et al, 1986; Philippu, 1988). В тех же условиях глутаминсинтаза снижает как уровень эндогенного глутамата, так и вентиляцию (Hoop et al, 1988). Уменьшение вентиляции в тех же условиях вызывает и МК-801, селективный неконкурентный блокатор глутаматных рецепторов НМДА-типа (Ang et al, 1992).

Анализ имеющихся литературных источников, касающихся проблем влияния глутаматэргических механизмов на деятельность кардиореспираторной системы показывает, что, несмотря на значительное количество экспериментальных исследований, выполненных к настоящему времени, остаётся неясным, какие именно рефлекторные механизмы обеспечивают изменение функции дыхания и кровообращения при повышении церебрального уровня глутамата. Остаётся неясным ясным и то, какие типы глутаматных рецепторов реализуют влияние церебрального глутамата на эти рефлекторные механизмы.

Цель настоящего исследования заключалась в экспериментальной проверке рабочей гипотезы, согласно которой церебральный уровень глутамата является фактором, определяющим состояние рефлекторных механизмов, контролирующих деятельность кардиореспираторной системы. Для достижения этой цели следовало на нескольких экспериментальных моделях изучить эффекты церебровентрикулярных микроинъекций растворов глутамата и его миметика М-метил-Э-аспартата на параметры кардиореспираторной системы и рефлекторные механизмы механо- и хеморецепторной регуляции дыхания и кровообращения.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Все экспериментальные данные были получены в острых опытах выполненных на лабораторных крысах линии М^аг (самцы, вес 250-350 г, возраст 2-3 месяца, п=98). Эксперименты проводились в условиях общей анестезии (уретан, 1350 мг/кг, внутрибрюшинно). Глубина наркоза контролировалась по степени выраженности корнеального и болевого рефлексов. Температура тела животного поддерживалась на уровне 36,8-37,0 °С

2.1 Хирургическая подготовка животного к эксперименту.

При подготовке животного к эксперименту было необходимо обеспечить регистрацию параметров внешнего дыхания, электрической активности диафрагмы, артериального давления, частоты сердечных сокращений, а также условия для введения веществ в кровь и ликвор.

Поэтому, после достижения необходимой глубины наркоза животное фиксировали в положении на спине и прежде всего производили трахеостомию. Для этого по средней линии шеи от подбородочной области до грудины рассекали кожу и тупым способом расслаивали мышцы. Трахею выделяли и фиксировали лигатурами. Производился Т-образный разрез трахеи ниже гортани (разрезалось 1-2 хряща), в разрез вставляли полиэтиленовую трахеостомическую трубку, фиксировали её лигатурами, после чего накладывались кожные швы. Производился разрез кожи по средней линии внутренней поверхности бедра через паховую складку до средней линии живота. Мышцы бедра расслаивались тупым способом для того, чтобы найти нервно-сосудистый пучок, содержащий седалищный нерв, бедренную вену и артерию. Отпрепаровывались и фиксировались на> лигатурах бедренная артерия и бедренная вена. В эти сосуды устанавливали катетеры, которые представляли собой полиэтиленовые трубки (длина 20 см, наружный диаметр 0,2 мм, внутренний диаметр 0,1 мм) заполненные физиологическим раствором, содержащим гепарин в концентрации 2500 ЕД/мл. На разрез накладывались кожные швы. Для установки миографических электродов на диафрагму производили лапаротомию. Крючкообразные стальные электроды устанавливали на правой полусфере

Рисунок 2.1 Общий вид экспериментальной установки.

1 - устройство сбора данных, 2 - термоконтроллер, 3 - монитор компьютера, 4 -стереотаксический аппарат, 5 - манипулятор.

диафрагмы в ее реберной части, затем брюшину, мышцы и кожу зашивали послойно. Животное переворачивали спиной вверх и его голову фиксировали в стереотаксическом аппарате. На черепе размечали и просверливали отверстия для введения микроинъектора и раздражающего электрода. В прямой кишке устанавливали термодатчик и включали систему термостатирования животного.

2.2. Регистрация активности кардиоресиираториой системы.

К трахеостомической трубке присоединялась пневмометрическая трубка, подключенная к пневмотахометру МЫ41. Пневмометрическая трубка калибровалась при помощи аппарата искусственного дыхания для мелких животных. Артериальный катетер присоединялся к переходной камере, установленной на датчике давления. Камера, также как и катетер, предварительно заполнялась раствором гепарина. Датчик давления присоединялся к входу мостового усилителя МЬ224 и калибровался в мм рт. ст. при помощи манометра. Электромиографические электроды подключались к входу усилителя биопотенциалов МЫ35 (Рис. 2.1).

Пневмотахометр, мостовой усилитель и усилитель биопотенциалов представляли собой периферийные устройства аппаратно-программного комплекса РЬ3508 (производство АВ1п81шшеп15, Австралия). Перферийные

устройства: формировали сигналы, соответственно, пневмотахограммы, артериального давления и электромиограммы. Эти сигналы поступали на вход многоканального устройства сбора данных PowerLab8/35, которое работало под управлением персонального компьютера. Программная часть комплекса - пакет программ LabChart 7.0 - давала возможность наблюдать, регистрировать, и обрабатывать сигналы периферийных устройств. Обработка сигналов производилась в режиме on line. Рассчитывалось среднее ^ артериальное давление (АДср), частота сердечных сокращенй (ЧСС), объёмно-временные параметры дыхания, в том числе частота дыхания (ЧД), длительность вдоха (Т{) и выдоха (ТЕ), дыхательный объём (VT) и вентиляция (VE); производилась интеграция электромиограммы (ЭМГ) и определялась пиковая величина интегрированной ЭМГ диафрагмы (EDimax)-

Производили пробную запись регистрируемых процессов и после того, как температура тела животного стабилизировалась на уровне 36,8-37,0°С, приступали к эксперименту.

2.3. Методы тестирования рефлекторных реакций.

Тестирование барорефлекторной чувствительности.

Барорефлекторная реакция проявляется в том, что повышение артериального давления (АД) над некоторым стабильным уровнем приводит к снижению частоты сердечных сокращений (ЧСС), а понижение АД, наоборот вызывает увеличение ЧСС. Обычным методическим приёмом, который используется для экспериментального исследования барорефлекса, является внутривенное введение веществ, которые меняют тонус стенки кровеносных сосудов. Изменение тонуса стенки сосудов, в особенности концевых артериол, меняет величину их поперечного сечения. Это, в свою очередь, приводит к изменению периферического сопротивления кровяного русла и, следовательно, АД. Одним из веществ, применяемых для этой цели, является фенилэфрин, синтетический адреномиметический препарат. По сравнению с норадреналином и адреналином повышает артериальное давление менее резко, но действует более длительно. Поскольку фенилэфрин является стимулятором агадренорецепторов, то на Р-адренорецепторы сердца влияет мало. Вследствие этого при системном введении фенилэфрин вызывает сужение артериол и повышение артериального давления, но сердечный

ш тЬ* "ИР

г—,-----1---1---1-1-,-,-1---,-,-1-,---.-|---,-,-1-1---1-1-,-1-1-1-.-1-1-1---I-

н к ¿1 МО «ЙО ЗС *« и 31 8Я ПЗю .«от Н» ('" «а

л: __1 гЫ*^! -—-

Рисунок 2.2. Реакция сердечно-сосудистой системы на внутривенные инъекции возрастающих доз фенилэфрина.

1 -канал регистрации АД, 2 - канал регистрации АДсР, 3- канал регистрации ЧСС, 4- канал регистрации спирограммы.

выброс под влиянием этого вещества практически не меняется. Избирательность действия фенилэфрина делают его подходящим инструментом для тестирования барорефлекса.

В наших экспериментах раствор фенилэфрина вводился через катетер, установленный в бедренной вене. Для тестирования барорефлекса готовились растворы с содержанием фенилэфрина 0,001 мг/мл, 0,003 мг/мл, 0,01 мг/мл, 0,05 мг/мл и 0,1 мг/мл. Эти растворы получали, разбавляя исходный раствор (Мезатон, 10 мг/мл) физиологическим раствором. Объем вводимого раствора изменялся в зависимости от веса животного из расчёта 1 мл на 1 кг веса и изменялся в пределах от 0,25-0,35 мл. Таким образом, для тестирования барорефлекса использовались следующие дозы фенилэфрина: 0,001 мг/кг; 0,003 мг/кг; 0,01 мг/кг; 0,05 мг/кг и 0,1 мг/кг.

Пример. Животное весом 300 грамм. Раствор с концентрацией 0,03 мг/мл. Объём раствора 1 мл-0,3 кг=0,3 мл. Количество вещества в растворе 0,03 мг/мл-0,3 мл=0,009 мг. Доза 0,009 мг/0,3 кг=0,03мг/кг.

В ходе тестирования производилось последовательное введение возрастающих доз фенилэфрина, объём вводимого раствора оставался неизменным. Эффект фенилэфрина длился от 1,5 до 2 минут, очередная доза

Д АДср, mmHg

20 30 40 50 60 70 80

0 -

-20 -

| -40 -

2

>• -60 -

О о

5 -80 --100 --120 -

Рисунок 2.3. Построение прямой, аппроксимирующей зависимость величины изменения ЧСС от величины изменения АДср.

На график нанесены уравнение аппроксимирующей прямой и величина коэффициента аппроксимации. Величина я=-2,2539

фенилэфрина вводилась через 3-5 минут после того как АД и ЧСС возвращались к исходному уровню. В ответ на введение фенилэфрина происходило повышение АДср, которое было тем выше, чем больше была доза фенилэфрина (Рис. 2.2). Одновременно происходило падение ЧСС, которое было тем значительнее, чем больше была доза фенилэфрина и чем сильнее поднималось артериальное давление.

Результаты каждого эксперимента наносились на график в виде отдельных точек, по которым проводилась прямая, аппроксимирующая зависимость величины изменения ЧСС от величины изменения АДср (Рис. 2.3). Величина коэффициента аппроксимации изменялась в пределах от 0,81 до 0,998, то есть зависимость ЧСС от АДср с высокой степенью вероятности являлась прямолинейной. Величина угла между аппроксимирующей прямой и осью абсцисс тем больше, чем больше величина барорефлекторной чувствительности. Поэтому изменения барорефлекторной чувствительности оценивались по изменению коэффициента а в уравнении аппроксимирующей прямой у=ах-к.

Тестирование рефлексов Геринга-Брейера

Различают инспираторно-тормозящий (ИТР) и экспираторно-облегчающий (ЭОР) рефлексы Геринга Брейера. Эти рефлексы запускаются импульсацией от медленноадаптирующихся рецепторов, уровень активности которых зависит от степени растяжения лёгких. ИТР реализуется при высоком уровне импульсации и участвует в регуляции длительности вдоха, прерывая его. ЭОР реализуется при низком уровне импульсации и проявляется в удлинении выдоха.

В наших экспериментах окклюзия трахеи в конце выдоха фиксировала объём лёгких на уровне ФОБ, активность рецепторов

30 13

МЛС"1 о

•15 .30

0,1

МВ 0.0

- 0.1

Рисунок 2.4. Эффекты конечно-экспираторной окклюзии верхних дыхательных путей анестезированной крысы.

1, 2, 3 - соответственно пневмотахограмма, электромиограмма диафрагмы, интегрированная электромиограмма диафрагмы. Пунктирной линией отмечен момент окклюзии.

растяжения лёгких (РРЛ) при этом оставалась на низком уровне. Это приводило к отключению ИТР и удлинению очередного вдоха. Помимо увеличения Т1 наблюдался рост Ео1шах (Рис. 2.4). Эти изменения были тем больше, чем сильнее был ИТР. Поэтому в качестве показателей, характеризующих силу ИТР были использованы во-первых, длительность первого окклюзионного вдоха (Т1оисл) и, во-вторых, величина амплитуды интегрированной электромиограммы диафрагмы в первом окклюзионном

вдохе (Е01тах оккл). Обе величины нормировались, то есть выражалась в процентах к соответствующим величинам в последнем предокклюзионном дыхательном цикле.

Окклюзия ВДП на высоте вдоха приводила к тому, что активность РРЛ фиксировалась на высоком уровне и это приводило к существенному удлинению очередного выдоха (Рис. 2.5). Длительность этого окклюзионного выдоха (ТЕоккл), была тем больше, чем сильнее ЭОР. Поэтому, ТЕоккл> выраженная в процентах по отношению к длительности последнего выдоха перед окклюзией, служила для количественной оценки силы ЭОР

1 с

Рисунок 2.5. Эффекты конечно-инспираторной окклюзии верхних дыхательных путей анестезированной крысы.

Обозначения как на Рис. 2.4.

Тестирование хеморефлекторной реакции.

Хеморефлекторная реакция кардиореспираторной системы на гипоксический стимул тестировалась путём кратковременного (в течение 2,5 минут) предъявления гипоксической смеси (10% 02 в N2). В экспериментах с гипоксической смесью была использована клапанная коробка, которая позволяла разделить контур вдоха и контур выдоха, так что вдох осуществлялся из мешка, заполненного смесью, а выдох производился в атмосферу. Дыхание через клапанную коробку создаёт дополнительную нагрузку на систему дыхания и несколько меняет паттерн дыхания. Для того, чтобы выровнять условия дыхания воздухом и гипоксической смесью, начиная с 5 минуты эксперимента животное дышало атмосферным воздухом из мешка, подключенного к клапанной коробке. При этом каждые 10 минут

клапанная коробка переключалась на мешок с гипоксической смесью, которой животное дышало 2,5 минуты. Затем вновь подключался мешок с атмосферным воздухом.

Дыхание гипоксической смесью приводило к рефлекторному снижению АДср, увеличению ЧСС, учащению дыхания и увеличению дыхательного объёма (Рис. 2.5). Величина указанных параметров при дыхании смесью, выраженная в процентах к их величине при дыхании воздухом служила для количественной оценки хеморефлекторной чувствительности.

Рисунок 2.6. Схемы эксперимента с предъявлением газовых смесей.

1- мешок с атмосферным воздухом, 2- кран, 3- мешок с газовой смесью, 4- клапанная коробка, 5- пневмометрическая трубка, 6- объект, 7- пневмотахометр, 8- соединительный кабель.

2.4 Введение растворов в мозг.

Микроинъекции растворов глутамата (Glu) и N-метил-О-аспартата (NMDA) в боковые желудочки головного мозга производились при помощи шприца Гамильтона, соединённого с микроинъектором. Микроинъектор представлял собой стальную трубку с наружным диаметром 150 мкм, который погружался в правый боковой желудочек при помощи стереотаксического аппарата. Координаты кончика микроинъектора после погружения составляли 0,5 мм ростральнее уровня bregma, 1,5 мм латеральнее средней линии, 3,5-4 мм от поверхности черепа. Через микроинъектор вводилось 5 мкл раствора,

содержащего различные дозы глутамата и NMDA, скорость введения раствора составляла 1 мкл/мин.

2.5. Экспериментальный протокол и обработка данных.

Экспериментальный протокол.

Общая длительность эксперимента составляла 90-100 минут. В течение первых 40 минут производилась регистрация фоновой активности кардиореспираторной системы и тестирование рефлекторных реакций. На 41-й минуте приступали к введению раствора Glu или NMDA, причём в каждом эксперименте производилось однократное введение одной из исследуемых доз одного вещества. Регистрация всех параметров и

....... —1—I-.....

Г я ;;:;

W---

------ -------

-- -- 1

1 1

1 мин 4

: ......ii........ 1

г300

s

s

■3200

Рисунок 2.7. Эффекты гипоксической смеси. Два предъявления. 1, 2, 3, 4 - соответственно АДсР, ЧСС, ДО, ЧД.

тестирование рефлексов продолжались до конца эксперимента. В конце эксперимента животное усыплялось передозировкой анестетика и через микроинъектор в желудочек вводилось 50-100 мкл раствора бриллиантового зеленого. Мозг извлекался, и делались контрольные фронтальные срезы, проходящие через боковые желудочки.

Тестирование барорефлекторной чувствительности в ходе эксперимента производилось четыре раза. Первый тест проводили до

введения веществ, второй тест начинали сразу после введения вещества,

третий на 25-й минуте, четвертый на 45-й. Раствора фенилэфрина вводился в V

А.

возрастающих дозировках, интервал между введениями составлял 4-5 минут, этого времени было достаточно для того, чтобы регистрируемые параметры возвращались к своим исходным значениям. Вся процедура тестирования занимала 20-25 минут. Тестирование рефлексов Геринга-Брейера производилось до введения вещества каждые 10 минут, затем на 2-й, 5-й и 10-й минуте после начала введения вещества и далее каждые 10 минут до конца эксперимента. Тестирование хеморефлекторной чувствительности путём предъявления гипоксической смеси производилось каждые 10 минут в течение всего эксперимента.

Статистическая обработка данных.

Статистическая обработка полученных данных проводилась средствами пакета MS Excel. Вычислялась средняя величина регистрируемых параметров и ошибка среднего. Для оценки достоверности выявленных различий использовался однофакторный дисперсионный анализ. Различия считались достоверными при Р<0,05.

Заключение диссертации по теме «Физиология», Буй Тхи Хыонг

ВЫВОДЫ

1. Повышение церебрального уровня глутамата оказывает активирующее влияние на кардиореспираторную систему, вызывая увеличение АДср, ЧСС, ДО, ЧД и EDimax. Это доказывает, что церебральный уровень эндогенного глутамата является фактором, оказывающим влияние на механизмы кардиореспираторной регуляции.

2. Снижение барорефлекторной чувствительности, которая наблюдается при церебровентрикулярном введении глутамата и его миметика NMDA, сопровождается одновременным повышением ЧСС и АДср. Следовательно, одним из механизмов усиления активности кардиореспираторной системы при повышении церебрального уровня эндогенного глутамата является ослабление отрицательной обратной связи в системе регуляции артериального давления.

3. Церебровентрикулярное введение глутамата и NMDA приводит к усилению рефлексов Геринга-Брейера, а также росту ЧД и EDimax. Поэтому повышение церебрального уровня эндогенного Glu должно усиливать объёмно-зависимую обратную связь в системе дыхания, что способствует, в частности, укорочению вдоха и увеличению частоты дыхания

4. Сходство эффектов, которые оказывает введение Glu и NMDA на барорефлекс и рефлексы Геринга-Брейера указывает на то, что в реализации модулирующих влияний церебрального Glu на рефлекторные механизмы регуляции кардиореспираторной системы принимают участие глутаматные рецепторы NMDA-типа.

5. Активация глутаматэргических механизмов при повышении церебрального уровня глутамата приводит к ослаблению реакции кардиореспираторной системы на гипоксическую гипоксию, оказывая модулирующее влияние на рефлекторные механизмы хеморецепторной регуляции кардиореспираторной системы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эксперименты показали, что значения параметров, характеризующих активность кардиореспираторной системы анестезированной крысы и функциональное состояние её рефлекторных механизмов являются достаточно стабильными, не проявляя статистически значимых изменений в течение 80-90 минут регистрации. На этом стабильном фоне регистрируются характерные, хорошо воспроизводящиеся реакции на церебровентрикулярное введение Glu и его миметика NMDA. Стабильность основных параметров дыхания и кровообращения дала возможность при экспериментальных воздействиях получить достоверные данные об их изменениях и протестировать состояние рефлекторных механизмов, регулирующих дыхание и кровообращение.

Исследование влияния церебровентрикулярных микроинъекций Glu и NMDA на состояние системы кровообращения показало, что оба вещества оказывают выраженное возбуждающее действие на эту систему, повышая АДср и ЧСС, но динамика этих показателей отличалась. В отличие от быстроразвивающего роста АДср, который является обратимым процессом, увеличение ЧСС развивается медленным темпом и является необратимым. Как правило, ЧСС обычно оставалась несколько повышенной по сравнению с исходной величиной вплоть до конца эксперимента. Эти гипотензивный эффект и тахикардия совпадают с известными эффектами, которые наблюдаются при эндогенном повышении церебрального уровня Glu. Установлено, что повышение АД и увеличение ЧСС является следствием активации глутаматных рецепторов, которые обнаружены во многих структурах, участвующих в управлении автономными функциями. Вместе с тем, было обнаружено, что под влиянием Glu и NMDA происходит ослабление барорефлекторной чувствительности, которая является важным рефлекторным механизмом регуляции отрицательной обратной связи в системе регуляции артериального давления. Предполагается, что в основе однонаправленного изменения АДср и ЧСС при повышении церебрального уровня Glu и NMDA лежит ослабление отрицательной обратной связи в системе регуляции артериального давления, что приводит к тому, что на фоне растущего АД, ЧСС не снижается, а, напротив, растёт. Полученные нами результаты доказывают, что церебральный уровень эндогенного Glu является фактором, оказывающим модулирующее влияние на барорефлекторный механизм регуляции артериального давления, что определяет усиление активности системы кровообращения в условиях повышения его уровня. Сходство полученных эффектов Glu и NMDA на барорефлекс указывает на то, что в реализации модулирующих влияний церебрального Glu на барорефлекторный механизм принимают участие глутаматные ионотропные рецепторы NMDA-типа.

Церебровентрикулярные микроинъекции Glu и NMDA также оказывают выраженное возбуждающее действие на респираторную систему и состояние объёмно-зависимой обратной связи в системе дыхания, что проявлялось в увеличении ЧД, EDimax, ДО и усилении рефлексов Геринга-Брейера. Установлено, что величина и динамика изменений параметров дыхания под действием Glu и NMDA зависели от дозы вещества. Кроме того, было обнаружено, что не смотря на однонаправленность эффектов Glu и NMDA на паттерн дыхания и силу рефлексов Геринга-Брейера, динамика этих эффектов имеет существенные отличия. Так, в процессе изменения параметров дыхания под действием более высоких доз Glu отчётливо выделяются две фазы увеличения ЧД, EDimax, одна из которых развивается непосредственно на фоне введения вещества и приблизительно соответствует по продолжительности начальной реакции на введение NMDA. Затем развивается вторая фаза, значительно большая по амплитуде и продолжительности, чем первая. При изучении действия NMDA на паттерн дыхания вторая фаза не была обнаружена. Установлено, что усиление активности респираторной системы при повышении церебрального уровня Glu является следствием усиления активности центрального генератора паттерна дыхания и рефлекторных механизмов регуляции длительности дыхательных фаз, в основе которых лежат рефлексы Геринга-Брейера. Результаты тестирования изменения силы рефлексов Геринга-Брейера под действием Glu показали, церебровентрикулярные введения Glu и NMDA вызывали резкое усиление эффекта конечно-инспираторной и конечно-экспираторной окклюзии, причём эффекты Glu и NMDA носят двухфазный характер. Установлено, что при действии более высокой дозы Glu вновь проявляются две фазы изменения силы инспираторно-тормозящего рефлекса: ранняя, которая развивается на фоне введения вещества и отставленная, гораздо более длительная и большая по амплитуде. По сравнению с Glu существенной особенностью действия NMDA на инспираторно-тормозящий рефлекс было отсутствие ярко выраженного максимума во второй фазе. В случае экспираторно-облегчающего рефлекса на кривых, отражающих зависимость величины эффекта Glu от времени, также можно выделить две фазы: быструю, с ярко выраженным максимумом и более отставленную во время которой сила ЭОР поддерживается на уровне, превышающем фоновый. Итак, полученные нами экспериментальные данные указывают на то, что повышение церебрального уровня Glu является фактором, который оказывает возбуждающее влияние на респираторную систему и модулирует рефлексы Геринга-Брейера, усиливая объёмно-зависимую связь в системе дыхания. Это способствует перестройкам паттерна дыхания, укорачивая вдох и увеличивая частоту дыхания. При действии более высоких доз Glu эти эффекты приобретают сложный, двухфазный характер, что свидетельствуют о том, что модулирующее действие Glu на центральные рефлекторные механизмы, контролирующие респираторную функцию, может осуществляться разными путями, которые опосредуются разными типами рецепторов. Сопоставление динамики действия Glu и NMDA на разные показатели активности респираторной системы показывает совпадение во времени первой фазы ответа на Glu и ответа на NMDA. По-видимому, в реализации ранних эффектов церебрального Glu на систему дыхания, принимают участие рецепторы NMDA-типа. Можно полагать, что вторая, более медленная фаза является результатом активации метаботропных рецепторов Glu, расположенных в пределах ядра одиночного тракта.

Исследование влияния повышения церебрального уровня глутамата на кардиореспираторные эффекты гипоксической стимуляции показало, что церебровентрикулярное введение Glu приводит к характерным изменениям величины ответов кардиореспираторной системы на гипоксический стимул. Установлено, что уже в первые 3-5 минут после начала введения Glu происходит резкое уменьшение всех компонентов кардиореспираторного ответа на гипоксический стимул. В частности, резко ослабевают депрессорные ответы АД, уменьшается прирост ЧСС, ЧД и ДО. При этом ответ АД на предъявление гипоксического стимула постепенно к концу эксперимента восстанавливался, а реакции ЧСС, ЧД и ДО не восстанавливалась в полном объёме до конца эксперимента. Этот факт указывает на возможное двухфазное действие Glu: первая фаза проявляется в быстром исчезновении ответа на гипоксический стимул, а вторая - в пониженной реакции. Полученные результаты свидетельствуют о том, что повышение церебрального уровня Glu оказывает выраженное модулирующее влияние на хеморецепторную чувствительность кардиореспираторной системы анестезированной крысы. Этот эффект развивается в два этапа: на первом, раннем, этапе наблюдается резкое падение хеморецепторной чувствительности. Затем ответ кардиореспираторной системы на гипоксический стимул постепенно восстанавливается, но сохраняет качественные отличия от исходного ответа. Описанные нами эффекты церебрального Glu может быть реализоваться путём активации различных типов глутаматных рецепторов, часть из которых опосредует длительные изменения активности рефлекторных механизмов, осуществляющих хеморецепторный контроль функций кардиореспираторной системы. Возможно, что подобные реакции развиваются при повышении уровня эндогенного Glu и носят отчасти адаптивный характер, поскольку препятствуют снижению АД в условиях острой гипоксии.

Таким образом, результаты экспериментального исследования подтверждают выдвинутую гипотезу и доказывают, что уровень церебрального Glu является фактором, который определяет состояние рефлекторных механизмов, осуществляющих регуляцию деятельности кардиореспираторной системы. Это влияние реализуется путём активации разных групп глутаматных рецепторов, Важную роль в процессах модуляции рефлекторных механизмов играют рецепторы NMDA-типа.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Буй Тхи Хыонг, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров В.Г., Александрова Н.П. Респираторные эффекты локального раздражения инсулярной области коры головного мозга крысы // Российский физиол. журн им. И.М. Сеченова. - 1998. - Т. 84,- № 4.- С. 23-28.

2. Александрова Н.П. Относительный вклад мышц грудной клетки и диафрагмы в работу дыхания при инспираторной резистивной нагрузке // Физиол. журн. им. И.М. Сеченова. - 1993. - № 11.- С. 64-70.

3. Александрова Н.П. Александров В.Г., Иванова Т.Г. Влияние гамма-аминомасляной кислоты на инспираторно-тормозящий рефлекс Геринга-Брейера // Российский физиол. журн. им. И.М.Сеченова - 2008. - Т.94. № 12. -С. 1356-1364.

4. Болдырев А.А. Нейрональные рецепторы в клетках иммунной системы // Природа. - 2005.- № 7. - С. 15-19.

5. Бреслав И.С., Глебовский В.Д. Регуляция дыхания. Л. Наука. - 1981. -280с.

6. Бреслав И.С., Ноздрачёв А.Д. Дыхание: висцеральный и поведенческий аспекты. СПб.: Наука. - 2005. - 287 с.

7. Бреслав И.С. Паттерны дыхания. Л., - 1984.- 208 с.

8. Гусев Е.И., Скворцова В.И. Ишемия головного мозга // М.: Медицина, 2001.-328с: 40-69.

9. Жданов В. А. Анализ зависимости частоты разрядов рецепторов растяжения легких кошки от легочного объема // Физиол. журн. СССР.- 1976. -Т. 62. - № 11.-С. 1645-1651.

10. Иванов А.С., Зима А.Г., Акимова О.Г. и др. Гипокапния при мышечной работе в горах и физиологические эффекты ее устранения // Тез. Докл. 1-го съезда физиологов Казахстана. - 1983.- С. 153.

11. Колесникова Е. Э. Роль глутамата и гамк в механизмах контроля дыхания. // Neurophysiology. - 2010,-1. 42. - № 4.

12. Колчинская А.З. Дыхание при гипоксии. Физиология дыхания // СПб. -1994. - С. 589-623. (Серия: Основы современной фйизиологии).

13. Малкин В.Б., Гиппенрейтер Е.Б. Острая и хроническая гипоксия. - 1977. 319 с.

14. Менакер С. Гуморальная и нервная регуляция дыхания. В кн. Гриппи М. Патофизиология дыхания. М., СПб. - 2005. - 344 с.

15. Ноздрачёв А.Д. Физиология вегетативной нервной системы. Медицина. Л.-1983.- 296 с.

16. Сафонов В. А., Ефимов В. Н. Дыхательный центр как автогенератор и регулятор системы дыхания.// Физиол. журнал. 1987. Т 33. №6.

17. Сафонов В. А. Человек в воздушном океане. - М.: «Национальное

обозрение». - 2006. - 215 с.

18. Сухова Г.К., Ноздрачёв А.Д. Неонатальная Интермиттирующая гипоксия ускоряет развитие возрастных нарушений барорефлекторной чувствительности и вариабельности сердечного ритма. Доклады Академии наук. 2008,- Т.420. - №3. - С. 421-423.

19. Тараканов И. А., Тихомирова JI. Н., Сафонов В. А. Значение ГАМКергической системы в механорецепторной регуляции дыхания у крыс // Современные проблемы физиологии вегетативных функций. Изд-во Самарского ун-та. - 2001.- С. 55-68.

20. Тарасова Н. Н. Участие NMDA-рецепторов в возникновении гаспинга // Сб. науч. тр. - Тверь: Твер. Гос. Ун-т. 2007,- 272с: 228-234.

21. Уэст Дж. Физиология дыхания: Пер.с англ.- М., 1988 - 200с, ил.

22. Федин А. Н., Ноздрачёв А. Д., Бреслав И. С. Физиология респираторной системы. С.-Петербург.- 1997. - 187 с.

23. Цырлин В.А. Бульбарный вазомоторный центр - морфофункциональная и нейрохимическая организация // Артериальная гипертензия. 2003.- Т.9. - №3. -С. 77-81.

24. Abboud, F.M., Heistad, D.D., Mark, A.l. & Schmid, P.G. Differential responses of the coronary circulation andother vascular beds to chemoreceptor stimulation // In: M.J. Purves (ed.) The peripheral arterial chemoreceptors, pp // Cambridge University Press, London. - 1975. - P. 427-447.

25. Abdala A.P., Rybak I.A., Smith J.C., Zoccal D.B., Machado B.H., St-John W.M., Paton J.F. // Respir Physiol Neurobiol. Multiple pontomedullary mechanisms of respiratory rhythmogenesis.- 2009. - V. 168. - N 1-2. - P. 19-25.

26. Adriaensen D., Brouns I., Pintelon I., De Proost I., Timmermans J.P. Evidence for a role of neuroepithelial bodies as complex airway sensors: comparison with smooth muscle-associated airway receptors // J Appl Physiol.- 2006. - V. 101. - N3. - P.960-970.

27. Alex L. Braccialli, Leni G.H. Bonagamba, Benedito H. Machado. Glutamatergic and purinergic mechanisms on respiratory modulation in the caudal NTS of awake rats // Respiratory Physiology & Neurobiology. - 2008.- 161.- 246-252.

28. Almado C.E., Machado B.H. Respiratory and autonomic responses to microinjection of NMDA and AMPA into the commissural subnucleus of the NTS of awake rats // Brain Res. - 2005. - V. 1063. - N1. - P.59-68.

29. Ang R.C., Hoop В., Kazemi H. Role of glutamate as the central neurotransmitter in the hypoxic ventilatory response // J Appl Physiol. - 1992. - V. 72. - N4. - P. 1480-1487.

30. Angell-James, J.E. & Daly M. Some aspects of upper respiratory tract reflexes // Acta Otolaryngol (stockh). - 1975. - 79. - 242.

31. Averill D.B., Cameron W.E., Berger A.J. Monosynaptic excitation of dorsal medullary respiratory neurons by slowly adapting pulmonary stretch receptors // J

Neurophysiol. - 1984. - 52: 771-785.

32. Baude A., Nusser Z., Roberts J.D. et al. The metabotropic glutamate receptor (mGluRl alpha) is concentrated at perisynaptic membrane of neuronal subpopulations as detected by immunogold reaction// Neuron. - 1993. - V. 11. - N4. -P. 771-787.

33. Benarroch E.E. The central autonomic network: functional organization, dysfunction, and perspective.// Mayo Clin. Proc. - 1993. - Y.68. - N10. - P.988-1001.

34. Bennett J.A., Dingledine R. Topology profile for a glutamate receptor: three transmembrane domains and a channel-lining reentrant membrane loop // Neuron. -1995. - v. 14(2). - pp. 373-384.

35. Bissonnette J.M., Hohimer A.R., Knopp S.J. Non-NMDA receptors modulate respiratory drive in fetal sheep // J Physiol. - 1997. - V. 501. - P. 415-423.

36. Bohmer G., Schmid K., Schauer W. Evidence for an involvement of NMDA and non-NMDA receptors in synaptic excitation of phrenic motoneurons in the rabbit // Neurosci. Lett. - 1991.- 130. - 271-274.

37. Bongianni F., Mutolo D., Carfi M., Pantaleo T. Respiratory responses to ionotropic glutamate receptor antagonists in the ventral respiratory group of the rabbit // Pflugers Arch. - 2002. - 444(5): 602-9.

38. Bonham A.C., Coles S.K., McCrimmon D.R. Pulmonary stretch receptor afferents activate excitatory amino acid receptors in the nucleus tractus solitarii in rats // J Physiol. - 1993. - V. 464. - P. 725-745.

39. Bonham A.C., McCrimmon D.R. Neurones in a discrete region of the nucleus tractus solitarius are required for the Breuer-Hering reflex in rat // J Physiol.- 1990. - V. 427. - P. 261-280.

40. Bonham AC, Chen CY, Sekizawa S, Joad JP. Plasticity in the nucleus tractus solitarius and its influence on lung and airway reflexes // J Appl Physiol. -2006. -Vol. 101. - Nl.-P. 322-327.

41. Braccialli A.L., Bonagamba L.G., Machado B.H. Glutamatergic and purinergic mechanisms on respiratory modulation in the caudal NTS of awake rats // Respir. Physiol. Neurobiol. - 2008. - 161(3): 246-252.

42. Braga V.A., Antunes V.R., Machado B.H. Autonomic and respiratory responses to microinjection of L-glutamate into the commissural subnucleus of the NTS in the working heart-brainstem preparation of the rat // Brain Res. -2006. - 1093(1): 150160.

43. Braga V.A., Antunes V.R., Machado B.H. Autonomic and respiratory responses to microinjection of L-glutamate into the commissural subnucleus of the NTS in the working heart-brainstem preparation of the rat // Brain Res.- 2006. - 1093(1): 150160.

44. Budzinska et al. - 1985 - c.66 ИТР при опиатах.

45. Calaresu F.R., Pearce J.W.: Effects on heart rate of electrical stimulation of

medullary vagal structures in the cat // J. Physiol. (Lond.). - 1965. - 176. 241-251.

46. Calvelo, M.G., Abboud, F.M., Ballard, D.R. & Abdel-Sayed, W. Reflex vascular responses to stimulation of chemoreceptors with nicotine and cyanide // Circ Res. - 1970. - 27. - 259-276.

47. Canesin R.O., Bonagamba L.G.H., Machado B.H. Bradycardic and hypotensive responses to microinjection of L-glutamate into the lateral aspect of the commissural NTS are blocked by an NMDA receptor antagonist // Brain Research. - 2000. - 852: 68-75.

48. Chiang C.H., Hwang J.C. The different changes of phrenic nerve activity and frequency elicited by microinjection of L-glutamic acid into ventrolateral nucleus of the tractus solitarius in cats // Chin. J. Physiol. - 1990. - 33(2): 111-120.

49. Chiang C.H., Pappagianopoulos P., Hoop В., Kazemi H. Central cardiorespiratory effects of glutamate in dogs // J Appl Physiol. - 1986. - V. 60. -N.6. - P.2056-2062.

50. Ciriello J., Caverson M.M., Polosa C. Funtion of the ventrolateral medulla in the control of circulation // Brain Res. - 1986. - 396 (4): 359-391.

51. Clement et al. - 1991. стр 90 - ПГ- причина бронхоконстрикции.

52. Coles S., Ernsberger P., Dick Т.Е. A role for NMDA receptors in posthypoxic frequency decline in the rat // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Сотр. Physiol. -1998. -274.-R156-R1555.

53. Conn P.J. Physiological roles and therapeutic potential of metabotropic glutamate receptors // Ann. NY Acad. Sci. - 2003. - 1003: 12-21.

54. Costa-Silva J.H., Zoccal D.B., Machado B.H. Glutamatergic antagonism in the NTS decreases post-inspiratory drive and changes phrenic and sympathetic coupling during chemoreflex activation // J. Neurophysiol. - 2010.- 103(4): 2095106.

55. Daly M. de В., Peripheral arterial chemoreceptors and the cardiovascular system. In H. Acker and R.G. O'Regan (Eds.) // Physiology of the Peripheral Arterial Chemoreceptors. - Elsevier, Amsterdam. - 1983. - pp. 325-393.

56. Daly M., Korner P.I., Angell-James J.E. et al. Cardiovascular-respiratory reflex interactions between carotid bodies and upper-airway receptors in the monkey // Am J Physiol. - 1978. - 234. - H293-H299.

57. Davies J., Watkins J.T. // Brain Res. - 1982. - 235: 378-386.

58. De Burgh, Daly M., Scott M.J. An analysis of the primary cardiovascular reflex effects of stimulation of the carotid body chemoreceptors in the dog // J Physiol. -1962,- 162p.: 555.

59. Dietrich D., Beck H., Krai T. et al. Metabotropic glutamate receptors modulate synaptic transmission in the perforant path: pharmacology and localization of two distinct receptors // Brain Res. - 1997. - V.767. - N2. - P. 220-227.

60. Dorward, P.К., Burke, S.L., Janig, W. and Cassell, J., Reflex responses to baroreceptor, chemoreceptor and nociceptor inputs in single renal sympathetic neurones in the rabbit and the effects of anaesthesia on them // J. Auton. Nero. Syst. - 1987.- 18:39-54.

61. El-Husseini Ael D., Schnell E., Dakoji S. et al. Synaptic strength regulated by palmitate cycling on PSD-95 // Cell. - 2002. - V.108. - N6. - P. 849-863.

62. Ezure К., Tanaka I. Identification of deflation-sensitive inspiratory neurons in the dorsal respiratory group of the rat // Brain Res. - 2000. - 883(1): 22-30.

63. Fagg G.E., Foster A.C. Amino acid neurotransmitters and their pathways in the mammalian central nervous system // Neuroscience. - 1983. - 9. - 701p.: 19.

64. Foutz A. S., Champagnat J., Denavit-Saubie M. Involvement of N-methyl-D-aspartate (MNDA) receptors in respiratory rhythmogenesis // Brain Res. - 1989. -500: 199-208.

65. Frigero M., Bonagamba L.G.H., Machado B.H. The gain of the baroreflex bradycardia is reduced by microinjection of NMD A receptor antagonists into the nucleus tractus solitarii of awake rats // Journal of Autonomic Nervous System . -2000. - 79: 28-33.

66. Fukuda Y., Sato A., Suzuki A. and Trzebski A. Autonomic nerve and cardiovascular responses to changing blood oxygen and carbon dioxide levels in the rat // Journal of the Autonomic Nervous System. - 1989. - 28. - 61-74.

67. Fussey I. F., Kidd D., and J. G. Whithwam: Single unit activity, associated with cardiovascular events in the brain stem of the dog // J. Physiol. (Lond.) -1967. - 191. -57P. -

68. Gatti P.J., Norman W.P., Taveira, Dasilva A.M., Gillis R.A. Cardiorespiratory effects produced by microinjecting L-glutamic acid into medullary nuclei associated with the ventral surface of the feline medulla // Brain Res. - 1986.- 381(2) - 281-8.

69. Goren M.Z., Akici A., Berkman K., Onat F. Cardiovascular responses to NMDA injected into nuclei of hypothalamus or amygdala in conscious rats // Pharmacology. - 2000. - V. 61. - N4. - P. 257-262. 27.

70. Gromysz et al. - 1990. - стр.65 наркоз.

71. Hawkins R.A. The blood-brain barrier and glutamate // Am J Clin Nutr. - 2009. -90: 867S-874S.

72. Hawkins R.A. The blood-brain barrier and glutamate // Am J Clin Nutr. - 2009. -90: 867S-874S.

73. Hayashi F., Coles S.K., McCrimmon D.R. Respiratory neurons mediating the Breuer-Hering reflex prolongation of expiration in rat. // J Neurosci. -1996.- Vol. 16. - N20. - P. 6526-6536.

74. Hehre D.A., Devia C.J., Bancalari E., Suguihara C. Brainstem amino acid neurotransmitters and ventilatory response to hypoxia in piglets // Pediatr Res. -2008. - V. 63. - P. 46-50.

75. Heistad D.D., Abboud F.M., Mark A.L., Schmid P.G. Effect of baroreceptor activity on ventilatory response to chemoreceptor stimulation // J Appl Physiol. -1975a.- 39:411.

76. Heistad D.D., Abboud F.M., Mark A.L., Schmid P.G. Response of muscular and cutaneous vessels to physiologic stimulation of chemoreceptors // Proc Soc Exp Biol Med. - 1975 b. - 148: 198.

77. Herbert H., Moga M.M., Saper C.B. Connections of the Parabrachial Nucleus with the Nucleus of the Solitary Tract and the Medullary Reticular Formation in the Rat // The journal of comparative neijrology . - 1990. - 293: 540-580.

78. Hollmann M, Heinemann S. Cloned glutamate receptors.// Annu Rev. Neurosci. -1994.-v. 17.-pp. 31-108.

79. Hollmann M., Maron C., Heinemann S. N-glycosylation site tagging suggests a three transmembrane domain topology for the glutamate receptor GluRl // Neuron. - 1994. - v,13.-p. 1331-1343.

80. Houamed K.M, Kuijper J.L., Gilbert T.L., Haldeman B.A., O'Hara P.J., Mulvihill E.R., Aimers W. and Hagen F. S. Cloning, expression, and gene structure of a G protein-coupled glutamate receptor from rat brain // Science. -1991.- v. 252. - pp. 1318-1321.

81. Humphrey D.R. Neuronal activity in the medulla oblongata of cat evoked by stimulation of the carotid sinus nerve // In: :Baroreceptors and hypertension Oxford: Pergamon Press. - 1967.

82. Iriki, M., Riedel, W. and Simon, E., Patterns of differentiation in various sympathetic efferents induced by changes of blood gas composition and by central thermal stimulation in anesthetized rabbits // Jpn. J. Physiol. 1972. - 22. - 585-602.

83. Jansen M., Dannhardt G. Antagonists and agonists at the glycine site of the NMDA receptor for therapeutic interventions // Eur J Med Chem. - 2003. -v.38. -pp. 661-670.

84. Joao H. Costa-Silva, Daniel B. Zoccal, and Benedito H. Machado. Glutamatergic Antagonism in the NTS Decreases Post-Inspiratory Drive and Changes Phrenic and Sympathetic Coupling During Chemoreflex Activation // J Neurophysio. - 2010. -103:2095-2106.

85. Kalia M., Mesulam M.M. Brainstem projections of sensory and motor components of the vagus complex in the cat: 2. Laryngeal, tracheobronchial, pulmonary, cardiac, and gastrointestinal branches // J. Comp. Neurol. - 1980b. -193: 467-508.

86. Kara K. Narkiewicz, Somers V. K. Chemoreflexes - physiology and clinical implications // Acta Physiol Scand. - 2003. - 177: 377-384.

87. Kazemi H., Hoop B. Glutamic acid and gamma-aminobutyric acid neurotransmitters in central control of breathing // J Appl Physiol. - 1991,- V. 70.-N. 1. -P18: 1-7.

88. Kew J.N., Ducarre J.M., Pflimlin M.C. et al. Activity-dependent presynaptic

autoinhibition by group II metabotropic glutamate receptors at the perforant path inputs to the dentate gyrus and CA1 // Neuropharmacology. - 2001. - V.40. - N1. -P. 20-27.

89. Koizumi K., Terui N., Kollai M. Neural control of the heart; significance of double innervation re-examined // J. Auton. Nero. Syst. - 1983. - 7. - 279-294.

90. Kollai M., Koizumi K. Cardiovascular reflexes and interrelationships between sympathetic and parasympathetic activity // J. Auton. Nero. Syst.- 1981. - 4. - OS-US.

91. Kollai M., Koizumi K. Reciprocal and non-reciprocal action of the vagal and sympathetic nerves innervating the heart // J. Auton. Nero. Syst. - 1979. -1.-33-52.

92. Kontos H.A., Vetrovec G.W., Richardson D.W. Role of carotid chemoreceptors in circulatory response to hypoxia in dogs // J Appl Physiol. - 1970. - 28: 561.

93. Korner P.I., Langsford G., Starr D., Uther J.B., Ward W„ White S.W. The effects of chloralose-urethane and sodium pentobarbitone anaesthesia on the local and autonomic components of the circulatory response to arterial hypoxia // J. Physiol. (Lond.). - 1968. - 199: 283-302.

94. Korner P.I., Uther J.B., White S.W. Central nervous integration of the circulatory and respiratory responses to arterial hypoxemia in the rabbit // Circ Res 14. - 1969. -757.

95. Krasney J.A., Koehler R.C. Influence of arterial hypoxia on cardiac and coronary dynamics in the conscious sinoaortic-denervated dog // J. Appl. Physiol. - 1977. -43.-1012-1018.

96. Kubin L., Alheid G.F., Zuperku E.J., McCrimmon D.R. Central pathways of pulmonary and lower airway vagal afferents // J Appl Physiol. - 2006. - Vol. 101. -N2. - P. 618-627.

97. Kubo T., Kihara M. Evidence of receptor-mediated modulation of the aortic baroreceptor reflex in the rat nucleus tractus solitarii // Neuroscience Letters. -1988. - Volume 87. - Issues 1-2. - P. 30: 69-74.

98. Kunishima N., Shimada Y., Tsuji Y. et al. Structural basis of glutamate recognition by a dimeric metabotropic glutamate receptor // Nature. - 2000. - V.407. - N6807.-P. 971-977.

99. Lawing W.L., Millhorn D.E., Bayliss D.A., Dean J.B., Trzebski A. Excitatory and inhibitory effects on respiration of L-glutamate microinjected superficially into the ventral aspects of the medulla oblongata in cat // Brain Res. - 1987. - 435(1-2): 322-6.

100. Lawrence A.J., Jarrott B. Neurochemical modulation of cardiovascular control in the nucleus tractus solitarius // Prog Neurobiol. - 1996. - Vol.48. - N1.- P.21-53.

101. Lee J.M., Zipfel G.J., Choi D.W // Nature. - 1999. - 399: 7-14.

102. Leone C., Gordon F.J. Is L-glutamate a neurotransmitter of baroreceptor information in the nucleus of the tractus solitarius // J Pharmacol Exp Ther. -1989. -

250(3): 953- 62. 35.

103. Lipski J., Coote J.H., Trzebski A. Temporal patterns of antidromic invasion latencies of sympathetic preganglionic neurons related to central inspiratory activity and pulmonary stretch receptor reflex // Brain Res.- 1977. - 135: 162-166.

104. Long S., Duffin J. The neuronal determinants of respiratory rhythm // Prog. Neurobiol. - 1986. - 27: 101-182.

105. Marek W., Muckenhoff K., Prabhakar N.R.J. Significance of pulmonary vagal afferents for respiratory muscle activity in the cat // Physiol Pharmacol. - 2008. -59.- Suppl 6: 407-20.

106. Marshall J.M. Analysis of cardiovascular responses evoked following changes in peripheral chemoreceptor activity in the rat // J. Physiol. (Lond.). - 1987. - 394. -393-414.

107. Marshall J.M., Metcalfe J.D. Analysis of the cardiovascular changes induced in the rat by graded levels of systemic hypoxia // or. Physiol. (Lond.). 1988. - 407. -385-403.

108. McDonald J.W., Althomsons S.P., Hyrc K.L. et al // Nature Med. - 1998. 4: 291297.

109. Miura M., Reis D.J. The role of the solitary and paramedian reticular nuclei in mediating cardiovascular reflex responses from carotid baro- and chemoreceptors // J. Physiol. - Jan. 1972. - 223. - pp. 525-548.

110. Miyazaki M., Tanaka I., Ezure K. Excitatory and inhibitory synaptic inputs shape the discharge pattern of pump neurons of the nucleus tractus solitarii in the rat // Exp Brain Res. - 1999. - 129(2): 191-200.

111. Mizusawa A., Ogawa H., Kikuchi Y., Hida W., Kurosawa H., Okabe S., Takishima T., Shirato K. In vivo release of glutamate in nucleus tractus solitarii of the rat during hypoxia // J Physiol. - 1994. - 478 (Pt 1): 55-66.

112. Moreira T.S., Sato M.A., Takakura A. C.T., Menani J.V., Colombari E. Role of pressor mechanisms from the NTS and CVLM in control of arterial pressure // Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. - 2005. - 289: R1416-R1425.

113. Nelson D.O., Cohen H.L., Feldman J.L., McCrimmon D.R. Cardiovascular function is altered by picomole injections of glutamate into rat medulla // J Neurosci. - 1988. - 1684-93.

114. Neubauer J.A., Melton J.E., Edelman N.H. Modulation of respiration during brain hypoxia // J Appl Physiol. - 1990. - 68(2). - 441-51.

115. Olney J.W.E. // J Neural Transm Suppi. - 1994. - 43: 47-51.

116. Ozawa S., Kamiya H., Tsuzuki K. Glutamate receptors in the mammalian central nervous system // Prog. Neurobiol. - 1998. - 54(5): 581-618.

117. Patneau D.K., Mayer M.L. Structure-activity relationships for amino acid transmitter candidates acting at N-methyl-D-aspartate and quisqualate receptors // J. Neurosci. - 1990. - V.10. - N7. - P. 2385-2399.

118. Paula P.M., Branco L.G.S. Glutamatergic neurotransmission modulates hypoxia-induced hyperventilation but not anapyrexia // Braz J Med Biol Res. - 2004. -Volume 37(10). - 1581-1589.

119. Persson P.B. Modulation of cardiovascular control mechanisms and their interaction // Physiol Rev. - 1996. - V. 76. - N. 1. - P. 193-244.

120. Philippu A. Regulation of Blood Pressure by Central Neurotransmitters and Neuropeptides // Rev. Physiol. Biochem. Pharmacol. - 1988. - Vol. 111. SpringerVerlag 3,- 115.28.

121. Pin J.P., Duvoisin R. The metabotropic glutamate receptors: structure and functions // Neuropharmacology. - 1995. - V.34. - N1. - P. 1-26.

122. Poon C.S. Organization of central pathways mediating the Hering-Breuer reflex and carotid chemoreflex // Adv Exp Med Biol. - 2004. - Vol.551. - P.95-100.

123. Przybylski J., Trzebski A., Czyzewski T., Jodkowsk J. Responses to hyperoxia, hypoxia, hypercapnia and almitrine in spontaneously hypertensive rats // Bull. Eur. Physiopathol. Resp. - 1982. - 18. - Suppl. 4. - 145-154.

124. Raab M., Neuhuber W.L. Glutamatergic functions of primary afferent neurons with special emphasis on vagal afferents // Int Rev Cytol. - 2007. - V. 256. - P. 223275.

125. Resstel L.B.M, Correa F.M.A. Injection of L-glutamate into medial prefrontal cortex induces cardiovascular responses through NMDA receptor - nitric oxide in rat // Neuropharmacology. - 2006. - 51. - 160-167. 31.

126. Ross C.A., Ruggiero D.A., Joh T.H., Park D.H., Reis D.H. Rostral ventrolateral medulla: selective projections to the thoracic autonomic cell column from the region containing CI adrenaline neurons // J Comp Neurol. - 1984. - 228: 168-85.

127. Rybak PJ. Physiological roles and therapeutic potential of metabotropic glutamate receptors // Ann. NY Acad. Sci. - 2003. - 1003: 12-21.

128. Rybak I.A., Shevtsova N.A., Paton J.F.R., Dick T.E., St-John W.M., Morschel M., Dutschmann M. Modeling the ponto-medullary respiratory network // Respir. Physiol. Neurobiol. - 2004. - 143 (2-3): 307-319.

129. Saini R.K., Somani P. Hemodynamic and regional blood flow studies in the normotensive and spontaneously hypertensive rat: application of the radioactive microsphere technique // J. Pharmacol. Meth. - 1979. - 2. - 357-369.

130. Sekizawa S., Bonham Ann C. Group I Metabotropic Glutamate Receptors on Second-Order Baroreceptor Neurons Are Tonically Activated and Induce a Na+-Ca2+D Exchange Current // J Neurophysiol. - 2006. - 95: 882-892.

131. Seller H., Illert M. The localization of the first synapse in the carotid sinus baroreceptor reflex pathways and its alteration of the afferent input // Pflugers Arch. - 1969. - 306: 1-19.

132. Seyedabadi M„ Li Q., Padley J.R., Pilowsky P.M., Goodchild A.K. A novel pressor area at the medullo-cervical junction that is not dependent on the RVLM: efferent pathways and chemical mediators // J. Neurosci. - 2006. - 26 (20): 5420-

5427.

133. Sheng M., Nakagawa T. Neurobiology: glutamate receptors on the move // Nature. - 2002. - V.417. - N6889. - P. 601-602.

134. Sladeczek F., Pin J. P., Recasens M., Bockaert J., Weiss S. Glutamate stimulates inositol phosphate formation in striatal neurons // Nature. - 1985. -v. 317. - pp. 717-719.

135. Spyer K.M. Neural organization and control of the baroreceptor reflex // Rev. PhysioL Biochem PharmacoL. - 1981. - 88. - 23-124.

136. Stark D.T., Bazan N.G. Synaptic and extrasynaptic NMD A receptors differentially modulate neuronal cyclooxygenase-2 function, lipid peroxidation, and neuroprotection//J Neurosci. - 2011. - V. 31. - N. 39. - P. 13710-13721.

137. Sun W., Panneton W.M. Defining projections from the caudal pressor area of the caudal ventrolateral medulla // J. Comp. Neurol. - 2005. - 482 (3). - pp. 273-293.

138. Suzuki Y., Takagi Y., Nakamura R., Hashimoto K., Umemura K. Ability of NMDA and non-NMDA receptor antagonists to inhibit cerebral ischemic damage in aged rats // Brain Res. - 2003. - v.21. - pp. 116-120.

139. Takakura C., Moreira T.S., Wet G. H., Gwilt J.M., Colombari E., Stornetta R. L. and Guyenet P. G. GABAergic Pump cells of solitary tract nucleus innervate retrotrapezoid nucleus hemoreceptors. // J Neurophysiol. - 2007. - Vol. 98. - No 1. -P. 374-381.

140. Talman W.T. Kynurenic acid microinjected into the nucleus tractus solitarius of rat blocks the arterial baroreflex but not responses to glutamate // Neurosc Lett. -1989. - V. 102. - Issues 2-3. - Pages 29: 247-252.

141. Tork I., McRitchie D.A., Rikard-Bell G.C., Paxinos G. Autonomic regulatory centers in the medulla oblongata. G Paxinos (Ed.) // The Human Nervous System, Academic Press. - San Diego, CA. - 1990. - pp. 221-259.

142. Tovar K.R., Westbrook G.L. Mobile NMDA receptors at hippocampal synapses // Neuron. - 2002. - V.34. - N2. - P. 255-264.

143. Trippenbach T. Baclofen-induced block of the Hering-Breuer expiratory-promoting reflex in rats // Can J Physiol Pharmacol. - 1995. - Vol.73. - N6. -P.706-713.

144. Trzebski A. Central pathways of the arterial chemoreceptor reflex // In H. Acker and R.G. O'Regan (Eds.) // Physiology of the Peripheral Arterial Chemoreceptors, Elsevier, Amsterdam. - 1983.

145. Trzebski A., Kubin L. Is the central inspiratory activity responsible for pC02-dependent drive of the sympathetic discharge? // J. Auton. Nerv. Syst. 1981. - 3. -p. 401- 420.

146. Tsuchihashi T., Abe I., Fujishima M. Role of Metabotropic Glutamate Receptors in Ventrolateral Medulla of Hypertensive Rats // Hypertension. - 1994. - 24: 648652.

147. Tsuchihashi T., Averill D.B. Metabotropic glutamate receptors in the ventrolateral medulla of rats // Hypertension. - 1993. - 21: 739-744.

148. van Hooft J.A., Giuffrida R., Blatow M., Monyer H. Differential expression of group I metabotropic glutamate receptors in functionally distinct hippocampal interneurons // J. Neurosci. - 2000. - V.20. - N10. - P. 3544-3551.

149. Vardhan A., Kachroo A., Sapru H.N. Excitatory amino acid receptors in commissural nucleus of the NTS mediate carotid chemoreceptor responses // Am. J. Physiol. - 1993. - 264 (Regulatory Integrative Comp. Physiol. 33): R41-R50.

150. Walsh G.M., Tsuchiya M„ Cox A.C., Tobia A.J. and Frohlich E.D., Altered hemodynamic responses to acute hypoxemia in spontaneously hypertensive rats // Am. J.Physiol. - 1978. - 234. - H275-H279.

151. Wang H., Zhang H., Song G., Poon C.S. Modulation of Hering-Breuer reflex by ventrolateral pons // Adv Exp Med Biol. - 2008. - V. 605. - P.387-392.

152. Widdicombe J. Reflexes from the lungs and airways: historical perspective // J Appl Physiol. - 2006. - Vol. 101. - P. 628-634.

153. Young R.S.K., Petroff O.A.C., Aquila W.J., Yates J. Effects of glutamate, quisqualate, and N-methyl-d-aspartate in neonatal brain // Experimental Neurology. - 1991. - Volume 111. - issue 3. - p. 362-368.

154. Zee N., Kinney H.C. Anatomic relationships of the human nucleus of the solitary tract in the medulla oblongata: a Dil labeling study // Autonomic Neuroscience. - 2003. - Volume 105. - Issue 2. - P. 131-144.