Влияние эмоционально-болевого стресса на уровень провоспалительных и противовоспалительных цитокинов в ткани костного мозга у экспериментальных животных

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ И ФИЗИКА

УДК 612.017.1. ББК 28.913

Мамылина Наталья Владимировна

кандидат биологических наук, доцент

кафедра теоретических основ физической культуры Челябинский государственный педагогический университет

г.Челябинск Mamylina Natalya Vladimirovna Candidate of Biology, Assistant Professor Chair of Theoretical Fundamentals of Physical Training Chelyabinsk State Pedagogical University Chelyabinsk Павлова Вера Ивановна доктор биологических наук, профессор

кафедра теоретических основ физической культуры Челябинский государственный педагогический университет

г.Челябинск Pavlova Vera Ivanovna Doctor of Biology Professor

Chair of Theoretical Fundamentals of Physical Training Chelyabinsk State Pedagogical University Chelyabinsk

Влияние эмоционально-болевого стресса на уровень провоспалительных и противовоспалительных цитокинов в ткани костного мозга у экспериментальных животных The Level of Pro-Inflammatory and Anti-Inflammatory Cytokines in Animals Marrow Exposed to Emotional-and-Painful Stress

В работе показано, что содержание провоспалительных цитокинов (ИЛ-1Р, ИЛ-6) в ткани костного мозга у экспериментальных животных было повышенным после действия одно- и шестичасового эмоционально-болевого стресса, в течение одних и двух суток после окончания стресса содержание данных цитокинов достоверно превышало контроль. Содержание противовоспалительных цитокинов (ИЛ-4, ИЛ-10) в ткани костного мозга экспериментальных животных было также повышенным после действия одно-и шестичасового эмоционально-болевого стресса, существенно возрастая в течение одних, двух суток после окончания стресса, превышая контроль даже в течение пяти суток после ЭБС, что является логичным итогом восстановительных процессов в костном мозге после стресса.

The work shows that the content of pro-inflammatory cytokines (IL-ip, IL-6) in marrow of experimental animals has been up after one and six-hour of emotional-

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ И ФИЗИКА

and-painful stress during one and two days after the stress termination, the content of these cytokines authentically exceeded control, but five days after the stress only the level of IL-6 exceeded the background values. The content of anti-inflammatory cytokines (IL-4, IL-10) in marrow of experimental animals has doubtfully raised after one- and six-hour of emotional-and-painful stress, essentially increasing during the first and the second days after the stress termination, exceeding control even during five days after emotional-and-painful stress. This is the logical outcome of regenerative processes in the marrow after stress

Ключевые слова: эмоционально-болевой стресс, цитокины, провоспалительные, противовоспалительные

Key words: emotional-and-painful stress, pro-inflammatory cytokines, antiinflammatory cytokines.

В развитии стресс - реакции ведущее место занимает активация иммунной системы с повышением концентрации провоспалительных цитокинов, вызывающих цитокининдуцированное нарушение ключевых звеньев эритропоэза [1-4]. Следует отметить, что в большинстве случаев провоспалительные цитокины выступают как синергисты, проявляя сходную биологическую активность и не конкурируя друг с другом. Следует учитывать, что в динамике развития стрессорной реакции происходят изменения не только продукции цитокинов, но и механизмов их лиганд-рецепторных взаимодействий с клетками-мишенями. Одним из важнейших функциональных звеньев этого взаимодействия является трансдукция цитокина в клетку после его связывания с рецептором [5,6]. Отсутствуют данные по динамике содержания про- и противовоспалительных цитокинов в ткани костного мозга у экспериментальных животных, подвергшихся действию эмоционально-болевого стресса (ЭБС). В связи с этим целью данной работы явилось изучение влияния ЭБС на динамику содержания провоспалительных и противовоспалительных цитокинов в ткани костного мозга у животных.

Материалы и методы исследования: эксперимент выполнен на 70 крысах самцах линии Вистар массой 180-200 г. Содержание животных и эксперименты проводились согласно международным нормам и правилам работы с позвоночными животными (Страсбург, 1999). ЭБС воспроизводили у крыс линии Вистар по методике [7] в форме так называемого невроза тревоги, который продолжался 1 и 6 часов. Определение цитокинов осуществляли на

анализаторе «Multiscane Biotech» в ткани костного мозга животных с помощью тест-системы производства ООО «Цитокин» (г. Санкт-Петербург). Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием программ Exel 2000 и «Statistica 8.0». Ввиду малого объёма выборки для проверки гипотезы о наличии или отсутствии различий между опытными и контрольной группами животных использовали непараметрический метод - критерий Манна-Уитни с оценкой достоверности по критерию значимости р. Различия между группами признавались достоверными при р<0,05.

Результаты исследования: На рис.1 представлена динамика показателей содержания провоспалительных цитокинов (ИЛ-1Р, ИЛ-6) в ткани костного мозга экспериментальных животных при воздействии на них ЭБС. ИЛ - 1 стимулирует миелопоэз и ранние этапы эритропоэза [4]. Из анализа данных рис. 1 следует, что уровень ИЛ-1Р в ткани костного мозга увеличивался на всех сроках действия ЭБС. Так, через 1 час действия ЭБС содержание ИЛ-ip увеличивалось на 5,01 %; через 6 часов на 16,48 % (р<0,05); через два часа после действия 6-часового ЭБС - на 19,01 % (р<0,05) по сравнению с контролем. Через сутки после действия 6-часового ЭБС содержание ИЛ-1Р в ткани костного мозга увеличивалось на 88,98% (р<0,01); через двое и пять суток после действия 6-часового ЭБС содержание данного цитокина превышало контроль соответственно на 70,02% (р< 0,01) и 12,01% (р<0,05).

ЭБС 1 час ЭБС 6 часов ЭБС 6 часов+ 2 ЭБС 6 часов+ 1 ЭБС 6 часов+ 2 ЭБС 6 часов+ 5

часа восст. сутки восст. суток восст. суток восст.

ИЛ-1 в

Рис. 1. Динамика показателей содержания провоспалительных цитокинов (в процентах от контроля) в ткани костного мозга у экспериментальных животных в условиях действия эмоционально-болевого стресса. Данные контроля приняты за 100%.

Через 1 час действия ЭБС содержание ИЛ-1Р в ткани костного мозга уменьшалось на 9,84 % (р<0,05) по сравнению с шестичасовым ЭБС; через два часа после действия 6-часового ЭБС увеличивалось на 2,17 % по сравнению с 6-часовым ЭБС. Через сутки, двое суток после действия 6-часового ЭБС содержание ИЛ-1Р в костном мозге увеличивалось соответственно на 62,25 % (р<0,05) и 45,97 % (р<0,05) по сравнению с 6-часовым ЭБС. Через пять суток после действия 6-часового ЭБС содержание ИЛ-1Р в костном мозге уменьшалось на 3,84 % по сравнению с 6-часовым ЭБС. Таким образом, в течение 1, 2 суток после действия 6-часового ЭБС наблюдалось увеличение уровня ИЛ-1Р в костном мозге по сравнению с шестичасовым ЭБС, что совпадает с началом пролиферативных процессов в ткани костного мозга и может являться компенсаторным процессом, обеспечивающим эритропоэз. Уровень ИЛ-6 в ткани костного мозга также увеличивался на всех сроках действия ЭБС. Так, через 1 час действия ЭБС содержание ИЛ-6 увеличивалось на 1,97 %; через 6 часов на 8,01 % (р<0,05);

через два часа после действия 6-часового ЭБС - на 9,98 % (р<0,05) по сравнению с контролем. Через сутки после действия 6-часового ЭБС содержание ИЛ-6 в ткани костного мозга увеличивалось на 90,02% (р<0,001); через двое и пять суток после действия 6-часового ЭБС содержание данного цитокина превышало контроль соответственно на 60,02 % (р<0,05) и 21,99 % (р<0,05). Через 1 час действия ЭБС содержание ИЛ-6 в ткани костного мозга уменьшалось на 5,59% (р<0,05) по сравнению с 6-часовым ЭБС; через два часа после действия 6-часового ЭБС увеличивалось на 1,82% (недостоверно) по сравнению с 6-часовым ЭБС. Через сутки, двое и пять суток после действия 6-часового ЭБС содержание ИЛ-6 в костном мозге увеличивалось соответственно на 75,93 % (р<0,01); 48,15 % (р<0,05); 12,95 % (р< ,05) по сравнению с 6-часовым ЭБС. Таким образом, в течение 1, 2, 5 суток после действия 6-часового ЭБС наблюдалось увеличение уровня ИЛ-6 в костном мозге по сравнению с 6-часовым ЭБС. Как известно, ИЛ-6 действует синергично с ИЛ-3, поддерживая пролиферацию КОК-ГММЭ. На рис. 2 представлена динамика показателей содержания противо-воспалительных цитокинов (ИЛ-4, ИЛ-10) в ткани костного мозга экспериментальных животных при воздействии на них ЭБС. Из анализа рис. 2 следует, что уровень ИЛ-4 в ткани костного мозга увеличивался на всех сроках действия ЭБС. Так, через 1 час действия стресса содержание ИЛ-4 увеличивалось на 1,94 %; через 6 часов - на 4,53 %; через два часа после действия 6- часового ЭБС - на 5,99 % (р<0,05) по сравнению с контролем. Через сутки после действия 6-часового ЭБС содержание ИЛ-4 в ткани костного мозга увеличивалось на 86,96 % (р<0,01); через двое и пять суток после действия 6-часового ЭБС содержание данного цитокина превышало контроль соответственно на 79,03 % (р<0,01) и 14,98% (р<0,05).

ЭБС 1 час ЭБС 6 часов ЭБС 6 часов + 2 ЭБС 6 часов + 1 ЭБС 6 часов + 2 ЭБС 6 часов + 5

часа восст. сутки восст. суток восст. суток восст.

ИЛ-4

Рис. 2. Динамика показателей содержания противовоспалительных цитокинов (в процентах от контроля) в ткани костного мозга у экспериментальных животных в условиях действия эмоционально-болевого стресса. Данные контроля приняты за 100%.

Через 1 час действия ЭБС содержание ИЛ-4 в ткани костного мозга уменьшалось на 2,48 % по сравнению с 6-часовым ЭБС; через два часа, через сутки и двое суток после действия 6-часового ЭБС содержание ИЛ-4 в костном мозге увеличивалось соответственно на 1,39 %; 78,85 % (р<0,05); 71,26 % (р<0,05) по сравнению с 6-часовым ЭБС. Через пять суток после действия 6-часового ЭБС содержание ИЛ-4 в костном мозге увеличивалось на 9,99 % (р<0,05) по сравнению с шестичасовым ЭБС. Уровень ИЛ-10 в ткани костного мозга также увеличивался на всех сроках действия ЭБС. Так, через 1 час действия ЭБС содержание ИЛ-10 увеличивалось на 6,99 % (р<0,05); через 6 часов - на 9,99 % (р<0,05); через два часа после действия шестичасового ЭБС -на 13,98 % (р<0,05) по сравнению с контролем. Через сутки после действия 6-часового ЭБС содержание ИЛ-10 в ткани костного мозга увеличивалось в 2,4 раза (р<0,001); через двое и пять суток после действия шестичасового ЭБС

содержание данного цитокина превышало контроль соответственно в 2,1 раза (р<0,001) и на 21,99 % (р<0,05). Через 1 час действия ЭБС содержание ИЛ-10 в ткани костного мозга уменьшалось на 2,73 % по сравнению с 6-часовым ЭБС; через два часа после действия 6-часового ЭБС содержание ИЛ-10 в костном мозге увеличивалось на 3,63 % по сравнению с 6-часовым ЭБС. Через сутки, двое и пять суток после действия 6-часового ЭБС содержание ИЛ-10 в костном мозге увеличивалось соответственно в 2,2 раза (р<0,001); на 90,92 % (р<0,001); 10,92 % (р<0,05) по сравнению с шестичасовым ЭБС.

Таким образом, уровни противовоспалительных цитокинов ИЛ-4 и особенно ИЛ-10 в ткани костного мозга были повышенными после действия 6-часового ЭБС и сохранялись таковыми через два часа после 6-часового ЭБС. Существенное повышение уровня противовоспалительных цитокинов наблюдалось через 1 и 2 суток после окончания 6-часового ЭБС, что в определённой степени компенсирует повреждающее действие стресса на организм и сопровождает начавшиеся в костном мозге через сутки - двое после стресса пролиферативные процессы. Через пять суток после действия 6-часового ЭБС уровни ИЛ-4 и ИЛ- 10 в костном мозге были достоверно выше по сравнению с контролем, что является логичным итогом восстановительных процессов в костном мозге после стресса.

Библиографический список

1. Кетлинский, С.А. Эндогенные иммуномодуляторы /С.А. Кетлинский, А С. Симбирцев, А.Д. Воробьев. - СПб., 1992. - С. 3-6.

2. Корнева, Е.А Интерлейкин - 1 в реализации стресс-индуцированных изменений функции иммунной системы /Е.А. Корнева, С.Н. Шанин, Е.Г. Рыбакина // Рос. физиол. журн. им. И.М Сеченова. - 2000. - Т 86. - № 3 - С. 292-302.

3. Рыбакина, Е.Г. Трансдукция сигнала интерлейкина - 1 в процессах взаимодействия нервной и иммунной систем организма /Е.Г. Рыбакина, Е.А. ^рнева //Вестник РАМН. - 2005. - №7. - С. 3-8.

4. Симбирцев, А.С. Интерлейкин - 1. Физиология. Патология. Клиника / А С. Симбирцев. - СПб.: Фолиант, 2011. - 480 с.

5. Фрейдлин, И.С. Ключевая позиция макрофагов в цитокиновой регуляторной сети / И.С. Фрейдлин // Иммунология. - 1995. - №3. - С.44-48.

6. Ярилин, А.А. Система цитокинов и принципы её функционирования в норме и при патологии / А.А. Ярилин // Иммунология. - 1997. - №5. - С.7-9.

7. Desiderato, O. Development of gastric ulcers in rats following stress termination /О. Desiderato, J R. Mac Kinnon, H.J. Hisson //Comp. physiol. Psychol. - 1974.- V. 87.- Р. 208-214.

Bibliography

1. Desiderato, O. Development of Gastric Ulcers in Rats Following Stress Termination / О. Desiderato, J R. Mac Kinnon, H.J. Hisson // Comp. Physiol. Psychol. - 1974.- V. 87.- Р. 208-214.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ И ФИЗИКА

2. Freidlin, I.S. Key Position in Macrophage Cytokine Regulatory System / I.S. Freidlin // Immunology. - 1995. - N 3. - P. 44-48.

3. Ketlinsky, C.A. Endogenous Immunomodulators / S.A. Ketlinsky, A.S. Simbirtsev, A.D. Vorobyov. - St. Petersburg, 1992. - P. 3-6.

4. Korneva, E.A. Interleukin - 1 in the Implementation of Stress-Induced Changes in Immune System Function / E.A. Korneva, S.N. Shanin, E.G. Rybakina // Rus. Physiological. J. n.a. I.M. Sechenov. - 2000. - V. 86. - N 3 - P. 292-302.

5. Rybakina, E.G. Signal Transduction of Interleukin-1 in the Processes of Interaction Between the Nervous and Immune Systems of the Body / E.G. Rybakina, E. Korneva // Journal of Medical Sciences. - 2005. - № 7. - P. 3-8.

6. Simbirtsev, A.S. Interleukin - 1. Physiology. Pathology. Clinic / A.S. Simbirtsev. - St. Petersburg.: Folio, 2011. - 480 p.

7. Yarilin, A.A. Cytokines System and Principles of Its Functioning in Health and Disease / A.A. Yarilin // Immunology. - 1997. - N 5. - P.7-9.