Натрус Лариса Валентинівна. Про роль преоптичної області та переднього гіпоталамусу у підтримці констант гомеостазу

Краткое описание

Натрус Лариса Валентинівна. Про роль преоптичної області та переднього гіпоталамусу у підтримці констант гомеостазу : дис... д-ра мед. наук: 14.03.03 / Донецький національний медичний ун-т ім. М.Горького. — Донецьк, 2007. — 317арк.+ дод. — Бібліогр.: арк. 294-317.

Натрус Л.В. Про роль преоптичної області та переднього гіпоталамуса у підтримці констант гомеостазу. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора медичних наук за спеціальністю 14.03.03 нормальна фізіологія. Донецький національний медичний університет ім. М.Горького МОЗ України, Донецьк, 2007.
У дисертаційній роботі розв’язано важливу наукову проблему розкрито сутність та біологічне значення функціональної взаємодії механізмів регуляції різних вегетативних функцій на рівні преоптичної області (RPO) і переднього гіпоталамуса.
Вивчення перебудови фонової імпульсної активності нейронів RPO і переднього гіпоталамуса при змінах деяких констант гомеостазу й дослідження конвергентних властивостей нейронів до вісцеральних стимулів, виявило практичну відсутність у цих областях мозку детекторних специфічних нейронів, які забезпечують окрему регуляцію будь-якої однієї вісцеральної системи. Вагоме превалювання (81%) в RPO і передньому гіпоталамусі полісенсорних нейронів, специфічність яких полягає в однаковій чутливості до кількох вісцеральних стимулів, переконливо доводить, що в організмі не відбувається ізольовано зміна тільки одного гомеостатичного показника, і коливання будь-якої константи гомеостазу неодмінно викликає зрушення інших гомеостатичних параметрів, а механізми підтримки різних констант гомеостазу включаються водночас і виконуються поєднано. Саме ці функціональні особливості нейронів RPO і переднього гіпоталамусу та їх діяльність під час зміни будь-якої константи гомеостазу і визначають механізм центральної регуляції вегетативних функцій, який забезпечує підтримку констант гомеостазу і динамічний фізіологічний баланс при змінах навколишнього середовища та надає підставу у клініці розробляти більш ефективні шляхи лікування багатьох захворювань. Терапія повинна бути спрямованою не тільки на встановлення зрушеної константи (або констант) однієї вісцеральної системи, а також здійснювати паралельний вплив на інші вегетативні функції й вісцеральні системи організму.

У дисертаційній роботі розв’язана важлива наукова проблема розкрито сутність та біологічне значення функціональної взаємодії механізмів регуляції різних вегетативних функцій на рівні RPO і переднього гіпоталамуса, яка обумовлена тим, що в організмі не відбувається ізольовано зміни тільки одного гомеостатичного показника, й коливання будь-якої константи гомеостазу неодмінно викликає зрушення інших гомеостатичних параметрів; що треба враховувати у клініці при розробці шляхів лікування багатьох захворювань, які супроводжуються порушенням гомеостатичних показників.
Виділено три типи ФІА нейронів RPO і переднього гіпоталамуса залежно від особливостей їх часової структури, які значно відрізнялися один від одного. Перший тип ФІА характеризувався безперервною і відносно рівномірною імпульсацією, зі схожими за тривалістю міжімпульсними інтервалами (МІІ). Другий тип ФІА нейронів відрізнявся неритмічністю імпульсації з великими і маленькими МІІ. Третій типом ФІА характеризувався нерівномірністю генерації імпульсів, які спорадично виникали частіше або рідше. Кількість фоновоактивних нейронів знаходилася у прямої кореляції з розміром кожної області: в латеральній преоптичній області було зареєстроване 12,8% всіх нейронів, в медіальній 13,8%, в області BNST 8,5%, в області супраоптичного ядра 6,4%, в перівентрикулярній області 9,5%, в передньому латеральному гіпоталамусі 32% нейронів, в передньому дорсальному 17%.

У відповідь на зміни констант гомеостазу і кортикальні подразнення, виявлені різноманітні реакції нейронів RPO і переднього гіпоталамуса, що полягають в достовірній перебудові їх ФІА: перетворенні часової структури та коливанні частоти імпульсації. Виділені монофазні реакції у вигляді короткочасного коливання частоти, що виникає безпосередньо під час стимуляції, і реакції, які проявляються у коливанні частоти в період післядії (через 15-30с після закінчення стимуляції). У відповідь на осмотичні та температурні стимули виявлена особлива форма нейронних реакцій, що полягала у перетворенні часової структури ФІА нейрона, яке не супроводжувалося коливанням частоти імпульсації.
Співставлення реакцій нейронів RPO і переднього гіпоталамуса у відповідь на зміни гомеостатичних констант в фізіологічних межах та на електричні подразнення зон неоархіпалеокортекса виявило надто ефективний тонічний вплив кори головного мозку на нейрони, що забезпечують регуляцію гомеостазу. Кількість нейронів, які перетворюють часову структуру ФІА у відповідь на зміни констант гомеостазу, складала 25%, а у відповідь на електричні подразнення кортикальних зон 34%. Достовірне коливання частоти у відповідь на вісцеральну стимуляцію зареєстровано у 72% нейронів, а на електричне подразнення неоархіпалеокортекса у 95% нейронів. Проведене зіставлення реакцій термо-, глюко-, осмо-, пресосенситивних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса у відповідь на різні види електричних кортикальних стимулів не виявило значущих відмінностей у кількості реакцій, співвідношенню їх типів та особливостей, і довело, що тонічний вплив кортикальної аферентації на центри термо-, глюко-, осмо- і пресорегуляції є неспецифічним.
Вивчена перебудова ФІА вісцеросенситивних нейронів у відповідь на деякі зміни констант гомеостазу. Виявлено, що реактивність та форма перебудови ФІА у нейронів RPO і переднього гіпоталамуса розрізнялися залежно від величини (генералізованості) і напрямку температурного стимулу, що свідчить про різні механізми терморегуляції які забезпечуються цими нейронами. У відповідь на локальне нагрівання і на генералізоване охолодження виявлена однакова реактивність (26%) нейронів RPO і переднього гіпоталамуса, а на локальне охолодження реагувало 33% нейронів. Нейронів, які перетворювали часову структуру ФІА без зміни частоти, зареєстровано при локальному охолодженні в 3 рази більше ніж при локальному нагріванні, або при генералізованому охолодженні. Співвідношення активаційних та гальмівних короткочасних реакцій у відповідь на всі температурні стимули було схожим. А реакції в післядії значно відрізнялися: у відповідь на локальні стимули (нагрівання та охолодження) переважали гальмівні реакції, а на генералізоване охолоджування активаційні.
Виявлено, що введення в кровотік ізотонічного розчину глюкози викликає у нейронів RPO і переднього гіпоталамуса найвищу реактивність (50%). Більшість нейронів, що реагують на гіперглікемію, відповідають критеріям детекторних елементів із високим ступенем специфічності реакцій: на підвищення рівня глюкози переважно реєструвалися активаційні реакції, короткострокових активаційних відповідей було зареєстроване в п'ять разів більше, ніж гальмівних. У кожного п'ятого глюкосенситивного нейрона RPO і переднього гіпоталамуса у відповідь на гіперглікемію зареєстровано перетворення часової структури ФІА.
Різна реактивність нейронів RPO і переднього гіпоталамуса при зміні осмотичного статусу, і різні формі перебудови ФІА свідчать про то, що механізми осморегуляції, в яких беруть участь ці нейрони при гіпер- і гіпоосмії розрізняються, і контроль нормосмії полягає у більш складній взаємодії осморегуляторних елементів. Виявлено, що на гіперосмію плазми реагували 37% нейронів, на і 33% на гіпоосмію. В умовах гіперосмії часова структура ФІА перетворювалася у 16% нейронів, а в умовах гіпоосмії у 31% (!) нейронів. При гіперосмії активаційних монофазних відповідей було в чотири, а при гіпоосмії в два рази більше, ніж гальмівних. Активація і гальмування у післядії на нейронах RPO і переднього гіпоталамуса в умовах коливання осмотичного тиску було схожим.
Реактивність нейронів RPO і переднього гіпоталамуса у відповідь на підвищення системного артеріального тиску складала 43%. Виявлено, що серед усіх вісцеральних стимулів, зміна саме цієї константи гомеостазу викликала перетворення часової структури ФІА у найменшої (1,4%) кількості досліджуваних нейронів RPO і переднього гіпоталамуса. Більшість нейронів реагувала на підвищення артеріального тиску реакціями в післядії, що характеризує складний багатоелементний аферентний шлях (можливо із залученням гальмівних інтернейронів). Активація і гальмування частоти ФІА у нейронах при підвищенні артеріального тиску реєструвалося практично в рівному ступені.
Виявлено, що переважна більшість 81% нейронів RPO і переднього гіпоталамуса були полісенсорними, тобто чутливі до двох, трьох і чотирьох різномодальних вісцеральних стимулів, і тільки 19% нейронів відповідали на стимули в межах однієї модальності. Бісенсорних нейронів було зареєстровано в 1,5 раза більше у передньому гіпоталамусі ніж в RPO. Три- і тетрасенсорних елементів було зареєстровано в RPO в два рази більше, ніж у передньому гіпоталамусі. Тетрасенсорні нейрони складали 13% від усіх полімодальних і виявлялися в основному в RPO, особливо в зоні, прилеглій до супраоптичного ядра. Моносенсорні нейрони, які реагували на термо-, глюко-, осмотичні стимули були зареєстровані в основному, у латеральному гіпоталамусі, що демонструє практичну відсутність в RPO детекторних нейронів, які забезпечують окрему регуляцію будь-якої однієї вісцеральної константи.
Аналіз конвергентних властивостей бісенсорних нейронів показав, що для цих елементів найефективнішими були такі комбінації стимулів: зміна температури і підвищення рівня глюкози; зміна температури та артеріального тиску; коливання осмотичного тиску та підвищення рівня глюкози. Кількість нейронів, які відповідають саме на ці комбінації стимулів була однакова і складала по 8,7%. Трисенсорні нейрони реагували головним чином (56%) на зміну температури, підвищення рівня глюкози і осмотичні коливання, при цьому майже всі ці клітини були зареєстровані в RPO. На інші комбінації вісцеральних стимулів, реагувало в 3-4 рази менше трисенсорних нейронів.
Взаємодія механізмів управління константами гомеостазу на рівні RPO і передньому гіпоталамусі забезпечується функціонуванням в цій області мозку особливих, з точки зору вісцеральної специфічності, елементів. Наявність нейронів, специфічність яких полягає в однаковій чутливості до кількох вісцеральних стимулів обумовлена тим, що в організмі не відбувається ізольовано зміна тільки одного гомеостатичного показника, і коливання будь-якої константи гомеостазу неодмінно викликає зрушення інших гомеостатичних параметрів. Встановлений механізм центральної регуляції констант гомеостазу надає підставу у клініці розробляти більш ефективні шляхи лікування багатьох захворювань, які повинні бути спрямовані не тільки на встановлення зміненої константи (або констант) однієї вісцеральної системи, а здійснювати паралельний вплив на інші вегетативні функції й вісцеральні системи організму.