Биохимические стратегии адаптации в условиях хронического стресса

БИОХИМИЧЕСКИЕ СТРАТЕГИИ АДАПТАЦИИ В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОГО СТРЕССА

В.Э. Цейликман, О. Б. Цейликман*, А.И. Синицкий, Е.А.Лавин, И.А.Лаптева, А.Б. Горностаева, А.В. Борисенков, М.И. Нусратов, Д.А. Романов, ЧелГМА, *ЮУрГУ, г. Челябинск

Проведено исследование двух режимов иммобилизациоиного стресса. При ежедневных иммобилизациях доминирует резистентная стратегия адаптации, а при редко чередующихся - толерантная.

В настоящее время принято считать, что адаптация к неблагоприятным факторам окружающей среды может быть достигнута за счет использования механизмов двух полярных стратегий [2]. Так, резистентная или стрессорная стратегия направлена на активное преодоление организмом действия экстремального раздражителя. На поведенческом уровне это проявляется реализацией реакции «борьба-бегство». Эффективность резистентной стратегии обеспечивается максимизацией функций, усилением основного обмена и катаболических процессов. Основываясь на данных по гормон-рецепторным взаимодействиям, а также на данных по метаболическому и иммунному статусу, не всегда возможно однозначно определить характер используемой адаптационной стратегии. Поэтому для идентификации адаптационных стратегий в конкретных ситуациях целесообразно сопоставление эндокринных и метаболических изменений при стрессорных воздействиях с однозначно трактуемыми результатами функциональных, фармакологических и токсикологических проб. Подобный подход был нами использован в этом исследовании.

Организация и методы исследования. Для моделирования доминирующей роли толерантного гипобиоза в условиях хронического стресса использовался режим трёхкратных 1 часовых иммобилизаций с интервалом между воздействиями 24 часа. При использовании другого режима повторных иммобилизаций удалось воспроизвести доминирование резистентной (стресеорной) адаптационной стратегии. Животные подвергались четырехкратным одночасовым иммобилизациям с интервалом в 72 часа между отдельными стрессорными эпизодами. Увеличение временного интервала между отдельными стрессорными эпизодами затрудняет развитие габитуации, и каждое новое воздействие на животное содержит определённый элемент внезапности. Поэтому данный режим иммобилизационно-го стресса гомологичен «стрессу повседневной жизни».

Содержание циркулирующих цитокинов определяли иммуноферментными методами анализа с использованием наборов BIOSOR.CE (Бельгия). Проводился анализ лейкоцитарной формулы крови и миелограммы. Соотношение между прооксидант-ными и антиоксидантными системами исследова-

лись в головном мозге, печени, почках, селезёнке и в эритроцитах. С этой целью определяли содержание карбонилированных белков, молекулярных продуктов ПОЛ, а так же активность супероксиддисму-тазы и каталазы. Результаты обработаны методами вариационной статистики и выражены в виде средней арифметической и ее стандартной ошибки (М ± т). Для обработки результатов исследований использовали пакет прикладных программ «Statistica 6.0 for Windows». В статье приводятся только статистически значимые результаты (р < 0,05).

Результаты исследования и обсуждение. В нашей лаборатории проведено исследование различных режимов иммобилизациоиного стресса. Установлено, что через 24 часа после завершения ежедневных трёхкратных 1-часовых иммобилизаций наблюдается повышенная устойчивость к гипоксии у беспородных крыс и повышенная устойчивость к токсической дозе адреналина у крыс популяции Вистар. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о доминировании при ежедневных иммобилизациях толерантной стратегии адаптации. Эти адаптивные последствия ежедневных иммобилизаций не сопровождались появлением статистически значимых изменений по содержанию циркулирующих кортикостерона, а также адреналина и норадреналина. Дальнейшие исследования показали, что адаптивные последствия ежедневных иммобилизаций ассоциированы со стресс-зависимыми изменениями чувствительности к адреномиметикам и экзогенным глюкокортикоидам. Так, через 24 часа после завершения последнего стрессорного эпизода отмечено увеличение осмотической резистентности эритроцитов. Одновременно наблюдалось снижение содержания молекулярных продуктов ПОЛ в гептановой фазе. По-видимому, это связано с увеличением мощности антиоксидантных систем эритроцита. Для этого же режима характерна повышенная устойчивость лимфоидной ткани к гипоплази-рующему действию пролонгированного глюкокор-тикоидного гормона триамцинолона ацетонида.

При ежедневных иммобилизациях минимизировалась аллоксан-зависимая индукция оксидатив-ного стресса. Наблюдаемый диабет-протекторный эффект может быть связан со способностью данного режима повторных стрессорных воздействий повышать чувствительность тканей - мишеней к

56

Вестник ЮУрГУ, № 4, 2008

Цейликман В.Э., Цейликман О.Б., Синицкий А.И. и др.

Биохимические стратегии адаптации в условиях хронического стресса

инсулину, что сопровождалось снижением латентности развития инсулиновой комы. Важно отметить, что в условиях 7-суточной гипокинезии наблюдалось повышение инсулинореактивности, что также проявлялось в снижении латентности развития инсулиновой комы. В тоже время, для 7-суточной гипокинезии характерно заметное ограничение ги-пергликемизирующего действия про диабетогенного фактора аллоксана.

В других экспериментах мы смоделировали ситуацию, когда переход от резистентной к толерантной стратегии адаптации не реализуется. Удлинение промежутка между 1-часовыми иммобилизациями до 72 часов снижало устойчивость к острой гипоксической гипоксии. При этом не обнаружены статистически значимые различия по устойчивости к токсической дозе адреналина. Дальнейшие исследования показали, что этот режим повторных стрессорных воздействий характеризуется устойчивой активацией стресс-реализующих систем. Это проявлялось в увеличении содержания циркулирующих кортикостерона и адреналина. Однако уровень норадреналина не претерпел при этом статистически значимых изменений. Кроме того, наблюдалось увеличение чувствительности к действию /32-адреномиметика фенотерола. В этой серии эксперимента введение препарата нестрессиро-ванным животным сопровождалось только повышением содержания лактата. У стрессированных животных этот препарат помимо прироста содержания лактата, вызывал увеличение содержания уровня глюкозы при одновременном снижении содержания гликогена в мышцах.

Снижение устойчивости к гипоксии закономерно ассоциируется с индукцией процессов сво-бодно-радикального окисления. Это проявлялось в приросте на 76 % содержания окислительно - модифицированных белков в селезёнке. Кроме того, в почках у стрессированных животных содержание карбонипированных белков в 2,6 раза превысило контрольный уровень. Между тем, исследованный режим повторных стрессорных воздействий не повлёк за собой статистически значимых изменений по уровню карбонилированных белков в печени. Важно отметить, что в селезёнке увеличение содержания окислительно-модифицированных белков затронуло только базальный уровень, а в почках помимо базального уровня увеличилось содержание белковых продуктов СРО в ответ на индукцию Н202.

В строме эритроцитов наблюдалось снижение окислительно-модифицированных белков на базальном уровне. Подобные изменения ассоциируются с увеличением активности ферментативных антиоксидантных факторов. В частности, через 24 часа после завершения повторных иммобилизаций в эритроцитах стрессированных животных наблю-

далось увеличение активности глутатионпероксида-зы. Сниженный уровень молекулярных продуктов ПОЛ и окислительно - модифицированных белков в эритроцитах свидетельствует о превалировании антиоксидантных систем в клетке над проокси-дантными.

Снижение чувствительности органов и тканей к действию провоспалительных цитокинов, по-видимому, является атрибутивным признаком исследуемого режима хронического стресса, приводящего к резистентной стратегии адаптации. Предварительные стрессорные воздействия снижают интенсивность интерлейкин - 1 (1Ь-1) - зависимой мобилизации костномозговых нейтрофилов в кровоток. Вполне возможно, что некоторые эффекты повторных иммобилизаций, купирующие действие цитокинов на лейкоцитарное звено системы крови опосредованы глюкокортикоидными гормонами.

Таким образом, характер господствующей адаптационной стратегии в значительной степени влияет на устойчивость к различным экстремальным воздействиям. При доминировании толерантной стратегии увеличивается чувствительность к гипоксии, а при доминировании резистентной снижается. Толерантная адаптационная стратегия смягчает токсические эффекты аллоксана, а резистентная их усугубляет. При доминировании толерантной стратегии адаптации снижается эффективность противовоспалительного действия глюкорти-коидного препарата по отношению к печени, а при доминировании резистентной стратегии усиливается.

Исследование выполнено при поддержке гранта РФФИ-Урал № 04-04-96097и гранта губернаторского Челябинской области Урчел № 07-04-96069.

Литература

1. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптационных реакций организма / И.А. Волчегорский, ИИ Долгушин, О.Л. Колесников, В.Э. Цейликман. - Челябинск, 2000. -167 с.

2. Кулинский, В.И Дее адаптационные стратегии в неблагоприятных условиях - резистентная и толерантная. Роль гормонов и рецепторов / В.И Кулинский, И.А. Ольховский // Успехи современной биологии. - 1992. - Вып. 56. - С. 697-714.

3. Метод определения активности каталазы. /

М.А. Королюк, Л.И. Иванова, ИГ. Майорова и др. // Лаб. дело. -1988. С. 16-19.

4. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод её определения. / Е.Е. Дубинина, С.О. Бурмистров, Д.А. Ходов и др. //Вопросы медицинской химии. -1995. -Т. 41.-С 24-26.

5. Чевари, С. Роль супероксиддисмутазы в окислительных процессах клетки и метод определения ее в биологических материалах. / С. Чевари, И. Чаба, Й. Секей//Лаб. дело. -1985. -№ 11. - С. 678-681.

Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура», выпуск 14

57