Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова

Головной мозг имеет хорошо развитую сосудистую сеть, что позволяет ему потреблять до 15% сердечного выброса при незначительной массе относительно массы всего тела. В норме метаболические потребности головного мозга значительно зависят от интенсивности функционирования различных его отделов, что требует постоянной регуляции уровня местного кровотока. С другой стороны, состояние системной гемодинамики может оказывать значительное влияние на органный кровоток. Сложные и многоуровневые механизмы регуляции органного мозгового кровотока направлены на минимизацию возможных неблагоприятных последствий влияния нарушений системной гемодинамики. К основным механизмам регуляции мозгового кровотока относят: миогенную регуляцию, влияние местных гуморальных воздействий и вазоактивных веществ (гормонов, метаболитов) системного кровотока, изменение газового состава крови (повышение или снижение в крови напряжения кислорода или углекислого газа). Кроме того, выделяют эндотелий-зависимые механизмы регуляции. Наконец, еще один уровень регуляции тонуса мозговых артерий представлен воздействием нейротрансмиттеров, высвобождающихся из терминалей вазомоторных волокон симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, а также из окончаний субкортикальных нейронов и кортикальных интернейронов. В настоящем обзоре рассмотрены принципы нейрогенной регуляции мозгового кровотока. Нейрогенная регуляция сосудистого тонуса представляет собой наиболее сложный контур регуляции. Вегетативная иннервация мозговых сосудов имеет существенные особенности, отличающие ее от таковой в большинстве других органов большого круга кровообращения. Кроме собственно вегетативной иннервации, сосуды головного мозга получают сенсорную иннервацию, а мелкие внутримозговые артериолы также иннервируются непосредственно нейронами подкорковых ядер и кортикальными интернейронами. В этой связи более глубокое понимание молекулярных механизмов нейрогенной регуляции мозгового кровотока в перспективе может послужить основой для разработки новых методов лечения тяжелых заболеваний головного мозга, основанных на нейромодуляции.

Холин является важнейшим нутриентом. С недостаточным потреблением холина связывают митохондриальные дисфункции, оксидативный стресс и обусловленные этими процессами риски развития неалкогольной жировой болезни печени, сердечно-сосудистой патологии, мышечной дистрофии, патологии развития нервной трубки плода. При этом избыточное потребление холина связывают с накоплением в крови уремического токсина – триметиламиноксида, биопредшественником которого является не фосфатидилхолин, а свободный холин крови. Содержание холина и его метаболитов в плазме крови ассоциировано с разными типами сосудистых патологий, позволяет прогнозировать тяжесть течения сердечно-сосудистых и других ассоциированных с ними заболеваний. Противоречивые сведения о норме и отклонениях от нормы содержания свободного холина в плазме крови в числе прочих факторов обусловлены недостаточным вниманием к стабилизации содержания свободного холина в плазме крови на этапах, предшествующих инструментальному анализу. Использование ЭДТА в качестве антикоагулянта и соблюдение холодового режима (не выше 4°С) сразу же после отбора крови и до инструментального анализа позволяет избежать роста концентрации холина в плазме ex vivo.

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) играет важную роль в регуляции развития и функционирования мозга. Целью работы было исследование участия ГАМК, содержащейся в ненейрональных клетках, в дифференцировке и созревании неокортикальных трансплантатов крыс. Трансплантировали кусочки фетального соматосенсорного неокортекса в острую полость гомотопической области коры взрослых крыс-самцов. Через 4 мес. после операции проводили гистологическое и электронно-микроскопическое изучение трансплантатов. Трансплантаты были хорошо васкуляризованы и состояли из нейрональных и глиальных клеток. Локализацию ГАМК в ненейрональных клетках исследовали с помощью ультраструктурной иммуноцитохимии с использованием антител, конъюгированных с коллоидным золотом. Наибольшая экспрессия иммунометки в виде электронно-плотных глобул размером от 20 до 60–80 нм была обнаружена в протоплазматических астроцитах и их отростках. Астроцитарные концевые ножки вокруг капилляров также содержали ГАМК-позитивные гранулы. Кроме того, ГАМК-положительные гранулы наблюдались в некоторых миелинобразующих клетках и в эндотелиальной стенке кровеносных сосудов. Полученные результаты показали, что в неокортикальных нейротрансплантатах ГАМК-ергическая сигнализация посредством ненейрональных клеток участвует в морфофункциональной дифференцировке трансплантированной ткани.

Лимфа, образующаяся в тканях, обязательно проходит через лимфатические узлы (ЛУ), которые не только выполняют иммунную функцию, но и принимают участие в лимфотоке посредством ритмических высокоамплитудных сокращений. При воспалении в ЛУ экспрессируются несколько ферментов, продуцирующих сигнальные молекулы, обладающие релаксирующим эффектом. В данном исследовании изучалась роль K_ATP- и BК_Ca-каналов в сепсис-индуцированном ремоделировании ЛУ. У крыс вызывали сепсис посредством операции лигирования-пункции слепой кишки. Через 12 и 24 ч извлекали брыжеечные ЛУ и исследовали их сократительную активность в миографе. K_ATP-каналы активировали пинацидилом и блокировали глибенкламидом. BК_Ca-каналы активировали NS 1619 и блокировали тетраэтиламмонием (ТЭА). Оценивали силу тонического сокращения ЛУ в условиях применения активаторов и блокаторов К⁺-каналов и ингибиторов индуцибельной NO-синтазы и растворимой гуанилатциклазы. ЛУ крыс с сепсисом имели низкий уровень тонуса при стандартном натяжении. Активатор K_ATP-каналов – пинацидил приводил к большей релаксации ЛУ крыс с сепсисом по сравнению с контрольной группой, а ингибитор – глибенкламид, вызывал сократительную реакцию. Пинацидил на фоне глибенкламида не приводил к достоверным изменениям тонуса ЛУ. Применение активатора BK_Ca-каналов приводило к расслаблению ЛУ, в ЛУ септических крыс эффект был более выраженным. ТЭА приводил к повышению тонуса ЛУ, ЛУ септических крыс реагировали на применение ТЭА бóльшим сокращением. Мы пришли к заключению, что NO, продуцируемый экспрессированной iNOS, у животных с сепсисом прямо или опосредованно активирует в ЛУ K_ATP- и BК_Ca-каналы гладкомышечных клеток капсулы. Блокатор К_АТР-каналов глибенкламид приводил к повышению тонуса ЛУ во всех группах крыс, при этом прирост тонуса в ЛУ крыс с сепсисом был достоверно большим по сравнению с ЛУ крыс контрольной группы. Применение селективного активатора BK_Ca-каналов NS 1619 сопровождалось выраженной релаксацией ЛУ. В перспективе К_АТР- и BK_Ca-каналы гладкомышечных клеток капсулы ЛУ могут явиться потенциальной мишенью для терапевтического воздействия с целью коррекции иммунного ответа посредством замедления или ускорения потока лимфы через ЛУ.

Целью исследования было сравнение степени развития аутофагии в клетках карциномы шейки матки человека HeLa-V и HeLa-R и в неопухолевых клетках эмбриональных почек человека HEK 293 в условиях голодания двух типов – 24- и 48-часового культивирования в среде DMЕM без сыворотки и 4-часовой инкубации в минимальной среде Эрла. В работе оценивали жизнеспособность клеток методом МТТ и экспрессию генов апоптоза (BCL2, BAX, CASP3) и аутофагии (ULK1, BECN1, ATG5, ATG14, MAP1LC3B) методом ПЦР в реальном времени. Культивирование в условиях сывороточного голодания и в среде Эрла привело к значительному снижению жизнеспособности клеток HEK 293, но не оказало влияния на клетки HeLa-V и HeLa-R. В опухолевых клетках обеих линий увеличивалась экспрессия гена антиапоптотического белка BCL2, в то время как в клетках HEK 293 снижалось соотношение генов BCL2/BAX и активировался ген CASP3. В клетках HeLa-V и HeLa-R в условиях недостатка питательных веществ наблюдались различные комбинации стимуляции генов начальных этапов аутофагии ULK1, BECN1, ATG5 и ATG14, но ни один из вариантов обработки не влиял на экспрессию гена MAP1LC3B. В клетках HEK 293 сывороточное голодание привело к увеличению уровня экспрессии генов BECN1, ATG5, ATG14 и MAP1LC3B. Таким образом, стимуляция аутофагии в клетках HeLa, особенно HeLa-R, препятствует развитию процессов апоптоза, в то время как в клетках HEK 293 процессы апоптоза и аутофагии происходят параллельно. Культивирование в среде DMEM без сыворотки в течение 48 ч является наиболее эффективным способом индукции аутофагии в клетках опухолевых линий и соответственно наиболее подходящей моделью для изучения роли аутофагии в развитии их резистентности к апоптотическому пути гибели.

Проведено исследование распределения белка внутриклеточного транспорта GABARAP, ассоциированного с GABA_А-рецептором, и изоформы белка цитоскелета β-III-тубулина в слоях соматосенсорной области неокортекса в неонатальный период у крыс линии Wistar после воздействия гипоксии. В работе использована модель недоношенной беременности человека. Для выявления GABARAP и β-III-тубулина применяли иммуногистохимические методы исследования. Воздействие гипоксии осуществляли на 2-е сутки после рождения в специальной камере с содержанием кислорода в дыхательной смеси 7.8%. Исследование неокортекса проводили на 5- и 10-е сутки. Показано, что у контрольных животных к концу неонатального периода (П10) содержание GABARAP (по плотности окрашивания продукта иммунной реакции) существенно повышается: в верхних слоях II–III в 2, а в глубоких IV–VI в 4 раза по сравнению с более ранним сроком развития (П5). Cодержание β-III-тубулина в слоях коры распределяется равномерно. У животных, переживших воздействие гипоксии в неонатальный период, выявлено значительное увеличение содержания GABARAP и β-III-тубулина в верхних слоях неокортекса. Эти изменения происходят на фоне существенного снижения содержания подтипа GABA_А-рецептора (данные получены ранее). GABARAP и β-III-тубулин, а также GABA_А-рецептор, входят в состав комплекса элементов, опосредующих в неокортексе трансмиссию GABA. Гипоксия вызывает изменение содержания этих белков в коре головного мозга, которое может приводить к нарушению тормозных эффектов GABA.

Обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР) – психическое заболевание, характеризующееся обсессиями, которые вызывают выраженный дистресс и тревогу, и/или компульсиями, направленными на нейтрализацию дистресса и тревоги. Результаты экспериментальных и клинических исследований свидетельствуют о возможной роли ГАМК_В-рецепторов в патогенезе ОКР, что делает актуальным изучение влияния лигандов этих рецепторов на компульсивноподобное поведение грызунов. Цель работы – изучение эффектов ГИЖ-290 и баклофена на экспериментальных моделях ОКР. Изучены эффекты ГИЖ-290 (0.01, 0.1, 1 мг/кг, в/б) и баклофена (0.1, 1 и 5 мг/кг, в/б) в тестах “Вращающийся стержень” и “Закапывание шариков”, а также на модели нарушения спонтанного чередования у мышей, вызванного введением 8-OH-DPAT. Показано, что баклофен и ГИЖ-290 во всех исследуемых дозах ослабляли компульсивноподобное поведение мышей – уменьшали количество зарытых шариков в тесте “Закапывание шариков”, однако этот эффект баклофена в дозе 5 мг/кг сопровождался нарушением двигательной координации животных в тесте “Вращающийся стержень”. В то же время ни баклофен, ни ГИЖ-290 не ослабляли нарушение спонтанного чередования у мышей, вызванное введением 8-OH-DPAT (2 мг/кг, в/б), напротив, баклофен в дозе 1 мг/кг усиливал это нарушение. Таким образом, баклофен и ГИЖ-290 обладают антикомпульсивной активностью в тесте “Закапывание шариков”, но не на модели нарушения спонтанного чередования у мышей, вызванного введением 8-OH-DPAT.

Монотония возникает при выполнении малосодержательной и однообразной работы, в том числе, работы оператора. Она сопровождается снижением концентрации внимания и скорости его переключения, замедлением процессов восприятия и двигательных реакций, что может привести к потере бдительности, самоконтроля и возникновению сонливости и, следовательно, повышению рисков производственных травм и аварий. В связи с этим актуальной задачей является разработка методов мониторинга состояния человека в процессе выполнения монотонной деятельности. В работе исследовалось влияние монотонии на волны потенциалов, связанных с событиями (ПСС), в Go/NoGo тесте с предупреждающим стимулом. Анализировались данные 31-канальной ЭЭГ 25 здоровых испытуемых, зарегистрированной до и после выполнения четырех зрительных тестов общей продолжительностью около 1.5 ч, представляющих собой однотипные задания с различными инструкциями и моделирующих условия монотонной работы. После выполнения четырех тестов было обнаружено повышение волны P2, снижение волн P3 Cue и условного негативного отклонения (УНО; волна ожидания), регистрируемых после предъявления предупреждающего стимула, а также снижение волны P300, наблюдаемой после предъявления NoGo стимула. Результаты, полученные в данной работе, по-видимому, отражают ослабление проактивного и реактивного когнитивного контроля при монотонии и позволяют рассматривать волны P2, P3 Cue, P3 NoGo и волну ожидания как возможные кандидаты на роль нейромаркеров монотонии, что делает перспективным использование этих показателей в системах мониторинга состояния человека во время выполнения операторской работы.