Динамика устойчивости изолированных мышц к 2, 4-динитрофенолу

УДК 576.33.04

Вестник СПбГУ. Сер. 3, 2003, вып. 3

А. П. Миронова, Н. В. Кулева

ДИНАМИКА УСТОЙЧИВОСТИ ИЗОЛИРОВАННЫХ мышц К 2, 4-ДИНИТР О ФЕНОЛУ

При выдерживании изолированных мышц лягушки в растворах с низкой концентра-цей этилового спирта или хлоралгидрата было обнаружено увеличение устойчивости мышц к токсическим концентрациям этих же веществ при кратковременной экспозиции и уменьшение устойчивости при увеличении времени экспозиции. Анализ реакций отдельных препаратов мышц выявил отрицательную корреляцию между исходным уровнем устойчивости и величиной и направлением его изменения, а также сужение диапазона индивидуальной изменчивости уровня устойчивости [3, 4]. Увеличение срока предварительного воздействия низких концентраций веществ приводило к нарушению отрицательной корреляции между исходным уровнем устойчивости и его сдвигом, а также к увеличению диапазона индивидуальной изменчивости уровня устойчивости, которые Опережали падение среднего уровня устойчивости ткани [3, 4].

Ранее было показано, что субтоксические концентрации этилового спирта и хлоралгидрата вызывают в изолированных тканях эффект УВП, увеличение времени переживания тканей по сравнению с таковым в растворе Рингера [1]. Этиловый спирт и хлоралгидрат относятся к анестетикам. Представляет интерес проверить, сохраняются ли указанные закономерности для вещества другой природы, у которого эффект УВП на мышечной ткани не был обнаружен. В настоящей работе использовали 2,4-динитрофенол (ДНФ), известный разобщитель дыхания и окислительного фосфорили-рования [5].

Цель настоящей работы — исследование динамики среднего уровня устойчивости изолированных портняжных мышц травяной лягушки (Rana temporaria L.), коэффициента корреляции между исходным индивидуальным уровнем устойчивости и его изменением, коэффициента корреляции между уровнями устойчивости парных мышц и диапазона индивидуальной изменчивости уровня их устойчивости к ДНФ после воздействия повреждающей концентрации вещества. ^

Опыты проводили на портняжных мышцах самцов Rana temporaria L. из популяции Ленинградской области по схеме, представленной в работах [3, 4]. Об устойчивости мышечной ткани судили по времени сохранения сократительной активности мышечных волокон (в минутах) в повреждающих растворах агентов в ответ на электрическое раздражение мышц от портативного стимулятора, трансформирующего переменный ток сети в импульсы с частотой 50 Гц. Наблюдение за сокращением мышечных волокон велось визуально до полной и необратимой потери их возбудимости.

Статистическую обработку данных проводили в основном с помощью критериев Стьюдента — Фйшера. Достоверность различий оценивалась для 5%-ного уровня значимости. Изменения среднего уровня1 устойчивости (ДМ), как правило, оценивали по изменению времени переживания изолированной ткани (минуты) в процентах к исходному уровню, т. е. времени переживания (минуты) в тестирующем растворе агента сразу же после изоляции из организма животных. Для расчета остальных показателей использовали логарифмированные результаты опытов [3, 4]. При работе с портняжными мышцами лягушки для каждого эксперимента использовали новую выборку

© А. П. Миронова, Н. В. Кулева, 2003

животных и вычисляли коэффициент корреляции (г) между уровнями устойчивости парных мышц, одна из которых подвергалась воздействию. Для установления степени связи между исходным индивидуальным уровнем устойчивости, определяемом у одной из мышц сразу после изоляции из организма, и величиной и направлением (знаком) его изменения у второй, подвергшейся воздействию, вычисляли коэффициент корреляции между этими показателями (гд). Диапазон изменчивости исходного уровня устойчивости и диапазон изменчивости уровня устойчивости после воздействия определяли с помощью коэффициента вариации СУ и среднего квадратического отклонения а. В работе проводили графическое сопоставление изменений приведенных выше показателей.

В качестве повреждающей (тестирующей устойчивость мышц) была использована концентрации ингибитора 0,004 моль/л. По литературным данным [6] и собственным наблюдениям, эта концентрация вещества резко снижала время переживания мышц в растворе Рингера, которое составляло всего 34 мин. Для предварительного воздействия применялась концентрация 0,002 моль/л. Так же, как и при действии этилового спирта и хлоралгидрата в субтоксических концентрациях, динамика среднего уровня устойчивости мышц имела двухфазный характер: наблюдалось увеличение устойчивости мышц при кратковременном предварительном воздействии и падение — при более, длите льном. Максимальный эффект увеличения устойчивости обнаружен при 20-минутном предварительном воздействии ДНФ, он составлял 30,7% (рис., А), Так же, как и при действии этилового спирта и хлоралгидрата, при кратковременном воздействии 0,002 моль/л ДНФ и выдерживании мышц в растворе Рингера выявлена обратная зависимость реактивного сдвига устойчивости мышц от исходного индивидуального уровня устойчивости к агенту. Максимальное значение коэффициента отрицательной корреляции, равное 0,76, наблюдали при 20-минутном воздействии 0,002 моль/л ДНФ (рис., Б). При этом отмечалось нарушение положительной корреляции между уровнями устойчивости парных мышц (г = —0,05) (рис., В). Удлинение времени предварительного воздействия ДНФ до 25-40 мин нарушало отрицательную корреляцию между исходной устойчивостью мышц и ее изменением и приводило даже к возникновению некоторой положительной корреляции между этими показателями (рис., Б). Таким образом, можно полагать, что в этот период воздействия вещества функция исходных уровней устойчивости мышц изменяется и происходит не уменьшение индивидуальных различий в уровнях устойчивости, но в некоторой степени даже их увеличение.

Сопоставление реактивных изменений вариабельности степени устойчивости, о которой мы судим по отношению значений коэффициента вариации до и после воздей-

Динамика среднего уровня устойчивости портняжных мышц лягушек к 0,004 моль/л 2,4-динитрофенолу (Л), коэффициента корреляции гдмежду исходным индивидуальным уровнем устойчивости мышц и величиной и направлением: (знаком) его изменения (Б), коэффициента корреляции г между уровнями устойчивости парных мышц (В) и сдвига диапазона межорганизмениой изменчивости уровня устойчивости мышц (Г) после выдерживания в растворе. Рингера (1), и 0,002 моль/л 2,4-динитрофенола (2).

Сдвиг диапазона межорганизмениой изменчивости выражается отношением СУЪ/СУц, СУи — вариабельность исходного уровня устойчивости мышц, СУЭ — вариабельность уровня устойчивости мышц после воздействия. Вертикальной линией обозначена граница перехода к расширению диапазона изменчивости уровня устойчивости мышц. Кружками обведены точки статистически достоверных значений показателей (п = 20 — 25).

и о

5 10 15 20 25 30 35 40 ВРЕМЯ, МИН

ствия— CV-s/CVи, со значением коэффициента отрицательной корреляции позволило выявить двухфазный характер изменения диапазона изменчивости уровня устойчивости. Изменения диапазона изменчивости соответствовали изменениям значений коэффициента отрицательной корреляции. Из рис., В и Г следует, что по мере нарастания значения коэффициента отрицательной корреляции между исходной устойчивостью мышц и ее изменением наблюдается увеличение сдвига индивидуальной изменчивости признака. Максимальное сужение диапазона изменчивости обнаруживалось при 15-минутном воздействии 0,002 моль/л ДНФ: CV3/CVи = 0,66. Уменьшение значения коэффициента отрицательной корреляции до статистически недостоверной величины и изменение его знака на положительный сопровождались расширением диапазона индивидуальной изменчивости устойчивости к 0,004 моль/л ДНФ. На рисунке обозначена граница перехода от одной фазы сопряженных изменений этих показателей, характеризующих интегральную реакцию мышечной ткани на последовательное воздействие 0,002 и 0,004 моль/л ДНФ, к другой, для которой отсутствует сопряженность приведенных показателей. Расширение диапазона индивидуальной изменчивости, наблюдаемое во вторую фазу реакции, статистически достоверно: при 25- и 30-минутном воздействии CVJCV и равнялось 1,74 и 1,76 соответственно (Р < 0,05). Аналогичный результат был получен и при сравнении другого показателя изменчивости — среднего квадратическо-го отклонения-сг. Так, при 25- и 30-минутном воздействии 0,002 моль/л ДНФ значение среднего квадратического отклонения увеличилось с 0,051 до 0,101 ед. lg и с 0,092 до 0,160 ед. lg соответственно (рис., Г). Следует подчеркнуть, что расширение диапазона изменчивости отмечали, когда средний уровень устойчивости мышц еще был выше исходного значения. Наибольшее расширение диапазона изменчивости до 3,26 раза выявлено при некотором снижении среднего уровня устойчивости мышечной ткани (рис., А и Г),

„ Таким образом, при предварительном воздействии повреждающей концентрации ДНФ получен такой же характер динамики исследованных показателей (средний уровень, г, гд, Сэ/Си), какой наблюдали и при изучении субтоксических концентраций этилового спирта и хлоралгидрата. Так же, как и в опытах с этиловым спиртом и хлоралгидратом, расширение диапазона изменчивости наблюдали раньше падения среднего уровня устойчивости мышц.

Ранее мы высказали предположение о том, что отрицательная корреляция между исходным уровнем устойчивости объекта и величиной и направлением изменения этого уровня, сопряженная с сужением диапазона индивидуальной изменчивости, является реакцией на воздействие, присущей нормально функционирующей жизнеспособной ткани. Такая реакция, по-видимому, обусловлена существованием отрицательной обратной связи между исходным уровнем устойчивости ткани и его изменением. Нарушение отрицательной корреляции между исходным уровнем устойчивости и его сдвигом и расширение диапазона индивидуальной изменчивости уровня устойчивости свидетельствуют о потере способности ткани регулировать сдвиг своей устойчивости, что является чувствительным показателем ухудшения функционального состояния или повреждения клеток ткани [2]. '

Summary

А. P. Mironova, N. V. Kuleva. Dynamics of the resistance level of isolated muscles to 2,4-dinitrophenol.

The of resistance level to 2,4-dinitrophenol (DNP) dynamics, the correlation between the initial individual resistance level and value and direction of this level shifting, and pattern of correlation between resistance levels of pair sartoria muscles and variability of resistance level in muscles kept in 0,004 mole/1

solution DNP were studied. A two-phase changes in the mean resistance level of muscles was revealed during experiment. On the first steps of muscle maintenance in DNP solution, a negative correlation was noticed between the initial resistance level and the value and direction of its shifting, in addition to narrowing the range of variability of muscle. By the end of experiment the range of variability of the resistance level was seen to increase and disturbance of negative correlation was observed. The increase in the range of variability preceded the decrease in the mean resistance level of muscle to DNP.

Литература

1. Kupo M. В. Увеличение времени переживания изолированных тканей под влиянием субтоксических концентраций химических агентов: Автореф. канд. дис. JL, 1964. 22 с. 2. Миронова А. П. Реакция изолированного мерцательного эпителия жабер черноморской мидии на выдерживание в оптимальной и повреждающей температурах // Изв. РАН. Сер. биол. 1995. Х4. С. 468-474. 3. Миронова А. П. Реакция изолированной мышечной ткани разных особей лягушек на последовательное воздействие субтоксического и токсического растворов хлоралгидрата // Изв. РАН. Сер. биол. 1998а. №3. С. 395-403. 4. Миронова А. П. Динамика некоторых интегральных характеристик индивидуальных изменений спиртоустойчивости изолированных мышц лягушек // Цитология. 1999. Т. 41, №2. С. 155-161. 5. Скулачев В. П. Энергетические механизмы внутриклеточного дыхания. М., 1971. 6. Ушаков Б. П. Зависимость токсичности ферментативных ядов от их концентрации // Вестн. Ленингр. ун-та. 1953. №4. С. 101-112.

Статья поступила в редакцию 17 марта 2003 г.