Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Биология
Размещена 12.11.2015. Последняя правка: 12.11.2015.

ДИНАМИКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ И БОЛЕВОГО СТИМУЛА НА ГИПОТАЛАМО-ГИПОФИЗАРНУЮ НАДПОЧЕЧНИКОВУЮ СИСТЕМУ ОРГНИЗМА.

Пущенко Арина Сергеевна

ассистент

ТАШГУ (Национальный Университет Узбекистана имени Мирзо Улугбека), Биологический факультет

"Биофизика и Физиология человека и животных"

Аннотация:
До настоящего времени мало изученными остаются вопросы, касающиеся исследования поведения ответной реакции живого организма на болевой раздражитель при вызванном принудительном стрессе и сильной мышечной нагрузке. Именно сам ответ, является главным показателем выдержанности силовых нагрузок у спортсмена. Ключевым звеном в процессе адаптации при воздействии мышечного напряжения, является рассмотрение проблемы нарушения регулирования и функционирования коры надпочечников, играющих ведущую роль в формировании процессов адаптации. По состоянию надпочечников, как эфферентного звена стрессорного ответа на мышечную боль, и уровню гормональных веществ с определённой долей вероятности можно судить об активности структурно-функциональных систем, в том числе и центрального звена. Естественно действие хронического болевого стресса с физической нагрузкой на мышцы приведет к выраженным функциональным изменениям в организме.


Abstract:
Abstract: So little studied, questions remain concerning the study of the behavior of a living organism response to pain stimulus when caused by involuntary muscle stress and severe stress. That answer itself, is the main indicator of consistency of power loads the athlete. A key element in the adaptation process under the influence of muscular tension, is addressing the issue of violation of the regulation and functioning of the adrenal cortex, play a leading role in the adaptation process. As the adrenal glands as efferent level stress response on muscle pain, and level of hormonal substances with a certain probability we can judge the activity of structural-functional systems, including the central level. Naturally effects of chronic pain with exercise stress on the muscles lead to severe functional changes in the body.


Ключевые слова:
крысы; физическая нагрузка; боль; эмоция.

Keywords:
rats; exercise stress; pain; emotion .


УДК:241.2.729.42.995.118

Цель исследования: Изучение динамики показателей физической нагрузки и болевого стимула на гипотоламо - гипофизарную надпочечниковую систему организма. Исследование взаимосвязи  выносливости  и уровня гормональных веществ в крови, как показателей функциональной активности гипоталамо-надпочечниковой системе при длительном мышечном напряжении.

Методы исследования:  Экспериментальная часть работы проведена на половозрелых белых крысах-самцах и самках линии Вистар (Wistar), массой 180-220 грамм. Полученные из питомника научно - исследовательского института физиологии  и биофизики АН РУз, содержащихся в пластмассовых клетках (по 4 в клетке) в стандартизированных условиях относительной влажности (50-60%), температуры (+22 °С) и светового режима (по 12 ч темноты и света). Экспериментальные крысы получали ежедневно стандартный коммерческий корм и питьевую воду ablibitum. В опытной контрольной группе крысы содержались в нормальных условиях, без влияния стрессорных  воздействий и физической нагрузки.

Нами была вызвана сильная физическая нагрузка методикой (PorsoltR.D.) принудительного плавания (7). Главной задачей являлось оценка физического болевого стресса на организм с использованием температурных изменений воды определённого придела (1). Сильная нагрузка рассчитывалась временным интервалом пребывания объекта в воде с насильственным выполнением долгих плавательных движений. Показателем выраженности депрессивного состояния по данному тесту является временная продолжительность принудительного плавания. Метод удобен, прост в исполнении, не требует специального оборудования. Данный эксперимент проводился именно в осенний период времени, учитывались показатели организма в этот сезон в соответствии литературными данными (10).

После физической нагрузки вызывался болевой стимул воздействием болевого раздражителя. Использовалась методика механического раздражения методом зажима конечностей (method of test clamp limbs), с  использованием механическим  раздражитель (7). Два калибровочных специальных металлических зажима, позволяющие количественно усиливать давление, накладываются поочередно на корень хвоста, вызывая раздражение чрезвычайно болезненных копчиковых нервов. Измеряется латентный период болевой реакции на воздействие по проявленным признакам беспокойства поведенческих реакций, что говорит о сверхпороговой силе раздражителя. Регистрируется частота реакций дефекации (число фекальных болюсов), степень двигательной активности, интенсивность писка, как ответной реакции. Используется шкала нарастающей интенсивности раздражения, положенная в основу метода Хаффнера (Haffner,1929), где учитываются отдельные поведенческие проявления на болевую реакцию. В зависимости от характера ответа по шкале распределяются по оценке (в баллах) (7).

Затем нами была взята кровь на исследования гормонального статуса. Определение глюкозы в сыворотке крови экспериментальных животных проводили глюкозооксидазным методом (3). Использовался иммуноферментный тест для количественного определения кортизола, кортикотропина, тестостерона в сыворотке или плазме крови (1,4,5). Иммуноферментный тест фирмы HUMAN (Germane) имеет аналитическую чувствительность. Измерение оптической плотности проводили на планшетном фотометре (HUMAREADER) с иммуноферментным набором ACTH ELISA \ коммерческий набор (Sal Est №RE53081). Данный метод обладают высокой специфичностью и чувствительностью, возможность использования в качестве экспресс-анализа определяемых веществ по анализу крови (3). Обработка данных осуществлялась с помощью вычисления t- критерия Стьюдента Фишера и метода исключения грубых ошибок.

Результаты исследований: В ответ на мышечную физическую нагрузку преимущественно группа самок проявляли активно-оборонительные реакции, в то время как группа самцов в тех же условиях на однотипные болевые раздражения реагировали в большем проценте случаев пассивно-оборонительной реакцией. В ответ на кожное болевое раздражение преимущественно группа самок проявляли активно-оборонительные реакции, в то время как группа самцов в тех же условиях на однотипные болевые раздражения реагировали в большем проценте случаев пассивно-оборонительной реакцией. Также отмечаются существенные половые различия у крыс в степени эмоциональности и двигательной активности: у самок величина дефекации ниже, а степень двигательной активности выше, чем у самцов. Это говорит о том, что реакция дефекации в условиях принудительного стресса отражает более сильную эмоциональную реактивность самок по сравнению с самцами.

При одинаковых нанесенных по методике болевых раздражениях для самок и самцов видно, что самки выворачивались, проявляли сильную агрессию и избегание болевого раздражения с первого этапа на несения зажима на 23 секунде и оценены на 3 балла по поведенческому ответу. Но в случаях с самцами, по показателям ответной реакции видно, что сначала не было активности и агрессии, а со второго этапа нанесения зажима с восьмой секунды они проявляли сильную оборонительную реакцию, сопровождающуюся писком, их реакция оценена в 5 баллов (табл.1).

Таблица1. Оценка ответного поведения на повышение болевого раздражения у крыс (n=8):

Этапы болевого

раздражения:

I -этап

(45сек)

I-этап

(45мин)

II-этап

(1мин)

II-этап

(1мин)

III-этап

(1мин,10сек)

III-этап

(1мин,10сек)

Пол

самки

самцы

самки

самцы

самки

Самцы

Общее время зажима конечности

23 сек

38 сек

9 сек

14 сек

5 сек

10 сек

Индивидуальные различия ответной реакции на боль

 

Неспецифическая элементарная реакция (ориентировочная, старт реакция)

Самки

Оценка

(баллы)

Самцы

Оценка

(баллы)

При аппликации зажима поза животного менялась, были вздрагивания, поворот с прикосновением к зажиму

 

 

 

3

При аппликации зажима поза животного не менялась, наблюдалось небольшие вздрагивания. Легкие повороты.

 

 

 

1

Специфическая реакция (координи-рованная, многоко-мпанентная, генерализованная)

Борьба, удары лапами, попытки вывернуться, резкие движения хвостом. Борьба с зажимом, прыжки и сильный писк

 

 

 

    5

Замечены повороты в сторону зажима, рывки, попытки увернуться. Писк.

 

 

 

3

                   

Самки крыс демонстрируют лучшие результаты в активном  избегании болевого раздражения, а самцы на первом и втором этапе проявляют терпимость и выносливость к силе раздражителя на мышечную нагрузку, но на 14 секунде активно начинают избегать боли: сильно выворачиваться и пищать, сжимая конечности. На третьем этапе самки проявили не характерное поведение: мало писка, но были активные попытки бегства и выворачиваний от болевого зажима на хвосте (табл 2). Как видно из таких показателей, адаптация не наступила, так как сильное механическое воздействие вызывает сильный эмоциональный ответ и самки менее терпеливые.

Таблица 2. Ответное поведение во время мышечной физической нагрузке «принудительного плавания»: 

Наблюдаемые параметры:

 

1 группа- самки

2 группа – самцы

1

Общее время плавания, мин

 

30 мин

30 мин

2

Время активной поведенческой реакции

Первые 16 мин

Первые 12 мин

2

Время активного плавания, мин

 

22 мин

16 мин

3

Время пассивного плавания, мин

10 мин

15 мин

4

Количество зависаний

 

8\11 раз

14\17 раз

5

Количество ныряний

 

18 раз

12 раз

6

Наблюдается ли физическая выносливость

 

Интенсивно сильная

Умеренно сильная

7

Писк

Да

 

Да

8

Попытка бегства

До и во время стресса

Во время стресса

9

Рискованность движений

Да

 

Нет

10

Осторожность движений

Да

 

Да

У самцов при более сильном воздействии сохранялись такие поведенческие проявления, как укусы и крики, но существенно изменялось качество ответа - самцы не атакуют индифферентный объект, нет активной борьбы на мышечную нагрузку (табл 2). Такое пассивное торможение поведенческого ответа у самцов можно рассматривать как отражение изменений психологического плана. Самцы проявляли себя более выносливее.

Таблица 3. Ответное поведение после мышечной физической нагрузке «принудительного плавания»: 

 

 

 

Проявление реакций:

 

1 группа- самки

 

2 группа – самцы

1

Учащение дыхания, движения глаз, расширение зрачков

Да

Да

2

Мышечное напряжение, отдергивание конечностей

Да сильное

Отдергивание

3

Резкие изменения поз в клетке, поджимание конечностей

Нет

Поджимание хвоста

4

Эмоциональное возбуждение, провокации, агрессивность в клетке

Да, интенсивное.

Есть, но не выраженное

5

Резкие вскакивания, генерализованные движения, побег, прыжки по клетке

Да, сильная активность

Нет

6

Горизонтальная двигательная активность

Да

Да, не значительная

7

Вертикальная двигательная активность

Да

Нет

Нами зафиксирован сильный ответ в поведении самок и незначительный ответ у самцов. После вызванного болевого стресса у самок  сохранялось мышечное напряжение с эмоциональным возбуждением и агрессивностью в клетке, но по отношению к самцам нет высокой выраженности ответного поведения (табл. 3).

В проведенном эксперименте при вызванном мышечном напряжении и остром болевом стрессе происходит активирование гипотоламо-гипофизарно-надпочечниковой системы, о чем говорит повышение уровня кортизола в крови. До стрессового воздействия концентрация кортизола и кортикотропного гормона были в нормальных пределах значений.

После окончания экстремальной стрессорной  ситуации в сыворотки крыс опытной группы отмечался резко увеличенный (более чем в 2,5 раза) уровень кортизола по сравнению с контрольной группой, а уровень кортикотропного гормона в 1,5 раза выше контроля. При рассмотрении показателей кортикотропина и тестостерона, более высокую концентрацию выявил кортизол. У самок после мышечного напряжения физической нагрузки принудительного плавания, он составлял (35,8±4,87 мкг\г), а у самцов (37,76±1,46 мкг\г). Именно тут нарушается регуляция функционального состояния надпочечников, которые играют ведущую роль в формировании адаптивной резистентности организма к болевому воздействию на мышечный стимул.

Проведенные нами исследования показали, что уровень тестостерона в крови у контрольной группы составлял нормальные значения, характерные для самцов в интервале концентрации (9,02±1,64 мкг\г), и самок (8,12±0,24мкг\г). 

После воздействия болевого раздражителя динамика синтеза тестостерона резко изменилась, у самок в опытной группе резко снизилась до 1,67±0,30 мкг\г, а у самцов – до 3,10±0,68 мкг\г. Это говорит о чрезмерном синтезе кортизола и его влиянии на выработку гормона тестостерона. Кортизол интенсивно концентрировался и влиял на торможение синтеза тестостерона. Концентрация тестостерона у группы самок, как и следовало ожидать, была ниже по сравнению с самцами.

Из представленной таблицы видно, что гормоны вызывали, прежде всего, значительное повышение энергетических запасов: возрос  уровень глюкозы (за счет глюконеогенеза), у опытной группы показатели превышали контрольные в 1,6 раза (Р>0,05). Поступающая в кровь глюкоза в больших концентрациях под влиянием инсулина интенсивно утилизируется тканями, прежде всего скелетными мышцами, увеличивая их работоспособность и сопротивляемость на стресс при принудительном плавании с мышечным напряжением.

Группа самок  продемонстрировала большую агрессию и настороженность по отношению к болевому раздражителю, в то время как группа самцов делает это неохотно и пассивно. И концентрация маркерных стрессовых гормонов в плазме крови (кортизола, кортикотропина) в крови самцов намного выше (график 2), чем у опытных групп самок (график 1).


График-1



Самцы не проявляли сильную адаптацию к стрессорной ситуации, в частности, реакции, вызванной принудительным плаванием, с мышечной нагрузкой.

Действие сильного продолжительного мышечного напряжения и боли также ведет к резкому увеличению выработки корой надпочечников гормона кортизола, который, взаимодействуя с гипофизарной системой, дает волнообразное изменение секреции кортикотропина (график 2). Он же, в свою очередь, в большой концентрации влияет на половые гормоны, гормоны роста и щитовидной железы, угнетая функцию  репродуктивной системы.


График-2




Вывод: 
Можно сделать вывод, что реакция организма на болевое раздражение и принудительное плавание в целом носит характер стрессовой реакции со всеми ее проявлениями.

Таким образом, косвенно оцениваемые на животных по совокупности показателей эмоциональная и двигательная активность, ориентированное исследовательское поведение и уровень тревожности (оценки опасности) под действием болевого стресса у самцов существенно снижены, в отличие от самок.

Под действием боли и мышечной нагрузки происходила активация симпатико-адреналиновой и гипофизарно-надпочечниковой систем, принимающих участие в формировании ответных реакций организма: мышечное напряжение и поджимание конечностей, резкие изменения поз в клетке, вскакивание, побег и прыжки из воды. Эти действия являются проявлением адекватного «болевого поведения» организма в ответ на конкретный болевой стимул в определённой ситуации (принудительного плавания) при вынужденной физической нагрузке.

Таким образом, избыточное выделение гормонов надпочечников (кортизола), резко повышает и затем затормаживает выделение  гонадотропных и других гормонов гипофиза (КТРГ). Именно после болевого стресса уменьшение концентрации в крови названного гормона (КТРГ) может обуславливать снижение воспроизводимых функций у крыс.  Гипоталамо- гипофизарно- надпочечниковая система при физической нагрузке, существенно угнетает функцию репродуктивной системы и влиять на рост, развитие и целостность функционирования организма. Поэтому наблюдается мобилизация тех поведенческих реакций и функций, которые позволяют организму быстрее адаптироваться к сильной боли и мышечной нагрузке; «лишние» в этот период поведенческие реакции и функции, обеспечивающие размножение, питание и рост организма, к сожалению подавляются.

Библиографический список:

1. Антелова А.Л., Коронова.Л., Калышев И В.Г. Метод иммуноферментного теста количественного определения адренокортикотропного гормона в плазме крови.\\ ЗАО «Аналитика» Москва.-2010.-3-8 с.
2. Бутхузи С.М., Беришвили В.Г. Изменения поведенческих и биоэлектрических проявлений боли во время бодрствования и в различных стадиях стрессовых ситуаций.\\ Физиологический журнал. Тбилиси.-1996.-81 с.
3. Бузланова М.М., Кашпаров Е.В., Полищук В.П. Методы определения глюкозы из плазмы крови.\\Прикладная биохимия. Москва. 2000.-№6; 74-78с.
4. Ватаева Л. А., Коронова И.Л., Калышев В.Г. Метод иммуноферментного теста определения тестостерона в сыворотке или плазме крови.\\ ЗАО «Аналитика» Москва.-2010.- 43-47с.
5. Ганнушкина И.В., Антелова А.Л., Коронова И.Л. Метод иммуноферментного теста количественного определения кортизола в сыворотке или плазме крови.\\ ЗАО «Аналитика» Москва.-2010.- 28-32 с.
6. Дяглева О.А.; Козинец Г.И.; Левина А.А.; Левина Т.Н.; Наумова И.Н. и др. Болевой стресс - реальная опасность для организма.\\ Русский медицинский журнал. Хабаровск. - 2007.-№5.-12-19с.
7. Куршев В.А. Модели и методы изучения экспериментальных эмоциональных стрессов. Стрессорный фактор в этиопатогенезе болевых синдромов.\\ Волгоград. -1999.-с.181-186.Турбина Л.В. К механизму действия на устойчивость организма адренокортикотропного гормона и кортизона.\\ Русский медицинский журнал. Хабаровск. - 2009.-№12.-112-117с.
8. Островская И.В. Боль: два подхода к решению проблемы.\\ М.:РАН, МОИП.: «Наука». Москва.- 2005.-274с.
9. Трахтенберг И.М. «Проблема нормы в токсикологии экспериментальных животных» М. «Медицина»; 1991.-29-36с.
10. Шишкина Г.Т., Бородин П.М. Влияние на поведение на сезонные колебания содержания половых гормонов в крови белых крыс.\\ Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. Воронеж.-2000.-№4-48-52с.
11. Шевченко И. Т; Владимиров Н. К.; Патрушев А. К. «Физиология стресса и его последствия», М, изд. «Просвещение», 2001.-23-29с.

1. Gatchel R.J., Polatin, P.B., Mayer, T.G. Stress and circulatory system \\Journal of stress physiology and biochemistry. New York: Guilford Press, 2009.-№3 p. 28–39.
2. Barnes, D., Gatchel, R. J., Mayer, T. G., Barnett, J. Stress, anxiety and behavior: current problems of modeling of anxious behavior in animals.\\Journal of actual problems biology and physiology. New York. 2013.-№2 p.54-59.
3. Polatin, P.B., Kinney, R.K., Gatchel, R.J., Lillo, E., be Mayer, T.G. Stress and adaptation theory.\\ New York: Coliform Press.-2009.-p.287.




Рецензии:

8.02.2017, 14:08 Жарков Александр Валерьевич
Рецензия: Работа "ДИНАМИКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ И БОЛЕВОГО СТИМУЛА НА ГИПОТАЛАМО-ГИПОФИЗАРНУЮ НАДПОЧЕЧНИКОВУЮ СИСТЕМУ ОРГАНИЗМА" построена по классической форме для данного интернет издания. В статье используются отечественные и зарубежные источники методик и статистических данных. ЗАМЕЧАНИЕ: 1. В названии статьи справить слово "ОРГАНИЗМА". 2. Добавить небольшой литературный обзор, перед методиками исследования. После исправления замечаний, рекомендую статью в печать.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх