Анализ гастропротективного действия глюкокортикоидов. Исследование эффектов десенситизации в условиях действия ульцерогенного стимула. Механизмы поддержания уровня глюкозы в крови. Восстановление регенерационных способностей слизистой оболочки желудка.
Аннотация к работе
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: 1) исследовать эффекты десенситизации КЧН на СОЖ в условиях действия ульцерогенного стимула (индометацин, 35 мг/кг) и при его отсутствии у крыс с нормальным и недостаточным содержанием глюкокортикоидных гормонов в крови; 3) для выяснения механизмов, опосредующих компенсаторное гастропротективное действие глюкокортикодных гормонов в условиях действия ульцерогенного стимула (индометацин, 35 мг/кг) при десенситизации КЧН, оценить вклад глюкокортикоидов в поддержание уровня глюкозы в крови, артериального давления и микроциркуляции в желудке в этих условиях. Впервые установлено, что компенсаторное гастропротективное действие глюкокортикоидных гормонов в условиях выключения функции КЧН может быть связано с их поддерживающим влиянием на общефизиологические параметры: уровень глюкозы в крови и артериальное давление. Показано, что одним из важных механизмов, обеспечивающих компенсаторное гастропротективное действие глюкокортикоидных гормонов в условиях десенситизации КЧН, является их поддерживающее влияние на микроциркуляцию в желудке: поддержание кровотока в микрососудах стенки желудка, предотвращение дилатации капилляров, посткапиллярных, собирательных венул и увеличения проницаемости микрососудов в СОЖ. 2) Компенсаторное гастропротективное действие глюкокортикоидных гормонов при десенситизации КЧН может обеспечиваться за счет поддерживающего влияния гормонов на уровень глюкозы в крови и артериальное давление и их ограничивающего влияния на развитие патологических изменений микроциркуляции в желудке.Степень усугубления образования эрозий при десенситизации КЧН зависела от уровня глюкокортикоидных гормонов в крови (Рис. Заместительная терапия кортикостероном полностью предотвращала такой пагубный эффект сочетанного действия десенситизации и адреналэктомии на состояние СОЖ (Рис. Блокада синтеза NO (L-NAME, 50 мг/кг) усугубляла образование эрозий, вызванных индометацином, и степень этого усугубления также зависела от уровня глюкокортикоидных гормонов в крови (Рис. Компенсаторное гастропротективное действие глюкокортикоидных гормонов в условиях десенситизации КЧН может обеспечиваться за счет их увеличенной продукции, о чем свидетельствует более высокий уровень кортикостерона в плазме крови (через 4 часа после введения индометацина) у крыс с десенситизацией КЧН по сравнению с таковым у ложнодесенситизированных животных (Рис. Десенситизация КЧН не влияла на уровень глюкозы в крови у ложнооперированных крыс, однако, усугубляла падение уровня глюкозы у адреналэктомированных крыс.Представленная работа - первое исследование, посвященное изучению взаимодействия глюкокортикоидных гормонов с капсаицин-чувствительными афферентными нейронами и оксидом азота при гастропротекции. Учитывая вклад глюкокортикоидных гормонов в процессы адаптации, было выдвинуто предположение о компенсаторной гастропотективной роли глюкокортикоидных гормонов, прежде всего, при десенситизации КЧН. Согласно полученным данным компенсаторное гастропротективное действие глюкокортикоидных гормонов в условиях выключения функции КЧН может быть связано с поддержанием как общефизиологических параметров (уровня глюкозы в крови и артериального давления), так и локальных параметров желудка, отражающих состояние микроциркуляции. Данные литературы о вкладе глюкокортикоидных гормонов (Erturk et al., 1998; Chan et al., 2003) и КЧН (Zhou et al., 1990) в регуляцию гомеостаза глюкозы, с одной стороны, и о роли гипогликемии в запуске патологических событий в СОЖ (Mobbs et al., 2001), с другой, явились основой для предположения о компенсаторном гастропротективном действии глюкокортикоидов при десенситизации КЧН через нормализацию уровня глюкозы в крови. Показано, что десенситизация КЧН не влияет на изучаемые в работе параметры или вызывает меньшие их изменения у крыс, имеющих нормальный (естественный или искусственно созданный) уровень глюкокортикоидов в крови и, как следствие, не приводит к тем повреждениям СОЖ, которые наблюдаются в тех же условиях у адреналэктомированных крыс.
Вывод
1. Компенсаторное гастропротективное действие глюкокортикоидных гормонов при десенситизации КЧН и блокаде синтеза NO
IMG_11a490cc-0632-463b-98de-dd50326dc0fc
Рис. 1. Влияние десенситизации КЧН на образование эрозий в желудке, вызванных индометацином, у ложнооперированных (ЛО), адреналэктомированных (АЭ) крыс и адреналэктомированных крыс с заместительной терапией кортикостероном (АЭ Корт). Контроль (здесь и далее) - ложная десенситизация. Достоверность отличий при p<0.05: # - от ЛО-контроль; * - от всех групп. Количество случаев - 8-13.
Эрозивные повреждения СОЖ, индуцированные индометацином (35 мг/кг), значимо и примерно в равной степени усугублялись как адреналэктомией (Рис. 1А, В), так и десенситизацией КЧН (Рис. 1Б, В). Степень усугубления образования эрозий при десенситизации КЧН зависела от уровня глюкокортикоидных гормонов в крови (Рис. 1В). Наибольшая степень усугубления повреждения СОЖ в условиях десенситизации наблюдалась у адреналэктомированных крыс. В этом случае средняя площадь эрозий превышала таковую, наблюдавшуюся после десенситизации КЧН у ложноооперированных крыс, примерно в 10 раз. Заместительная терапия кортикостероном полностью предотвращала такой пагубный эффект сочетанного действия десенситизации и адреналэктомии на состояние СОЖ (Рис. 1В).
IMG_9c85f67b-aa18-4184-9d36-d3dcacf6cae5
Рис. 2. Влияние блокады синтеза NO на образование эрозий в желудке, вызванных индометацином, у ложнооперированных (ЛО), адреналэктомированных (АЭ) крыс и адреналэктомированных крыс с заместительной терапией кортикостероном (АЭ Корт). Достоверность отличий при p<0.05: # - от ЛО-контроль; * - от всех групп. Количество случаев - 7-11.
Блокада синтеза NO (L-NAME, 50 мг/кг) усугубляла образование эрозий, вызванных индометацином, и степень этого усугубления также зависела от уровня глюкокортикоидных гормонов в крови (Рис. 2). Как и в случае десенситизации наибольшая степень усугубления образования эрозий после блокады синтеза NO наблюдалась у адреналэктомированных крыс.
Однако в этом случае средняя площадь эрозий превышала таковую, наблюдающуюся после блокады синтеза NO у ложноооперированных крыс, только в 4 раза.
Заместительная терапия кортикостероном (4 мг/кг) полностью предотвращала эффект сочетанного действия блокады синтеза NO и адреналэктомии на слизистую оболочку (Рис. 2). Известно, что влияние КЧН на кровоток в СОЖ опосредуется NO (Merchant et al., 1995; Holzer 1998). Результаты, полученные нами, скорее свидетельствуют в пользу того, что вклад КЧН не полностью или не всегда опосредуется NO.
2. Вклад глюкокортикоидных гормонов в гастропротекцию при десенситизации КЧН за счет их поддерживающего влияния на уровень глюкозы в крови
Компенсаторное гастропротективное действие глюкокортикоидных гормонов в условиях десенситизации КЧН может обеспечиваться за счет их увеличенной продукции, о чем свидетельствует более высокий уровень кортикостерона в плазме крови (через 4 часа после введения индометацина) у крыс с десенситизацией КЧН по сравнению с таковым у ложнодесенситизированных животных (Рис. 3А).
Согласно результатам, представленным на Рис. 3Б, одним из механизмов компенсаторного гастропротективного действия глюкокортикоидных гормонов при десенситизации КЧН может быть их участие в поддержании влияние на уровня глюкозы в крови. Десенситизация КЧН не влияла на уровень глюкозы в крови у ложнооперированных крыс, однако, усугубляла падение уровня глюкозы у адреналэктомированных крыс.
IMG_2cc9241c-5140-4818-905e-3ff188a5c6b3
IMG_ab8cdb34-3ad4-4dcc-944e-3399b2dce10f
Рис. 3. Влияние десенситизации КЧН на содержание кортикостерона в плазме крови (А) и уровень глюкозы в крови (Б) через 4 часа после введения индометацина (35 мг/кг) у ложнооперированных (ЛО), адреналэктомированных (АЭ) крыс и адреналэктомированных крыс заместительной терапией кортикостероном (АЭ Корт). Достоверность отличий при p<0.05: # - от ЛО-контроль, ЛО-десенситизация, АЭ Корт; * - от всех групп. Количество случаев - 8-13 (А),11-18 (Б).
В последнем случае наблюдался минимальный средний уровень глюкозы в крови (Рис. 3Б) и максимальная площадь эрозий по сравнению с другими группами (Рис. 1).
Введение кортикостерона предотвращало падение уровня глюкозы в крови (Рис. 3Б) и существенно улучшало состояние СОЖ у адреналэктомированных крыс с десенситизацией КЧН (Рис. 1). Аналогичные благотворные влияния в наших экспериментах оказывала и экзогенная глюкоза.
3. Вклад глюкокортикоидных гормонов в гастропротекцию при десенситизации КЧН за счет поддержания артериального давления и микроциркуляции в желудке
IMG_96629f52-a9b9-4104-9599-f43e1de8aa04
Рис. 4. Влияние индометацина на уровень артериального давления у ложнооперированных (ЛО) и адреналэктомированных (АЭ) крыс с заместительной терапией кортикостероном (Корт) или без нее в условиях десенситизации КЧН (ДС) или их ложной десенситизации. Достоверность отличий при p<0.05: # - от АЭ, а также всех групп; * - от АЭ и АЭ ДС. Количество случаев - 5-6.
Индометацин (35 мг/кг) не вызывал изменений уровня артериального давления у ложнооперированных крыс, и десенситизация не влияла на эту ситуацию. Однако адреналэктомированные животные, уже имеющие низкое артериальное давление, реагировали на введение индометацина дальнейшим прогрессивным его снижением, и десенситизация КЧН потенцировала падение артериального давления в этом случае в течение первых 2-х часов после введения индометацина.
Введение кортикостерона (4 мг/кг) приводило к быстрому повышению уровня артериального давления у адреналэктомированных крыс с десенситизацией КЧН (Рис. 4) до уровней, наблюдающихся у ложнооперированных крыс.
IMG_1d7ac4f5-6d62-48ed-a64e-839f85a62597
Рис. 5. Влияние индометацина (ИМ) на скорость кровотока в микрососудах подслизистого слоя желудка у ложнооперированных (ЛО) и адреналэктомированных (АЭ) крыс с заместительной терапией кортикостероном (Корт) или без нее в условиях десенситизации КЧН (ДС) или их ложной десенситизации. Достоверность отличий при p<0.05: * - от базального уровня (-15 мин) в соответствующей группе; # - от соответствующих временных точек во всех других группах; $ - от соответствующих временных точек ЛО. Количество случаев - 58-96. Резкие изменения артериального давления сопровождались резкими изменениями скорости кровотока в микрососудах желудка. При изучении скорости кровотока в микрососудах серозно-мышечной оболочки и подслизистого слоя желудка при наших экспериментальных воздействиях выявлены параллельные изменения. На рис. 5 показаны данные по изменению скорости кровотока в микрососудах подслизистого слоя желудка. Введение индометацина в ульцерогенной дозе приводило к достоверному снижению скорости кровотока в микрососудах желудка, в то время как введение растворителя индометацина не вызывало достоверных изменений этого параметра. гастропротективный десенситизация желудок
Адреналэктомия сама по себе вызывала резкое падение базальной скорости кровотока в микрососудах. У адреналэктомированных крыс введение индометацина приводило к дальнейшему снижению скорости кровотока, которое на фоне низкой исходной скорости кровотока у этих животных не было выражено очень ярко, хотя было достоверным.
Десенситизация КЧН потенцировала падение базальной и индуцированной индометацином скорости кровотока у адреналэктомированных крыс, в результате у этих крыс наблюдалась минимальная скорость кровотока по сравнению со всеми другими группами. Введение кортикостерона в этой ситуации приводило к быстрому увеличению скорости кровотока в микрососудах желудка (Рис.5).
В СОЖ через 4 часа после введения индометацина (35 мг/кг) наблюдалось достоверное увеличение диаметров (дилатация) капилляров, посткапиллярных и собирательных венул (p<0.05, данные не показаны) а так же проницаемости микрососудов по сравнению с их исходными величинами (Рис. 6).
Адреналэктомия, которая сама по себе вызывала увеличение проницаемости микрососудов, потенцировала эффект индометацина на этот параметр (Рис. 6) и усугубляла дилатацию микрососудов слизистой оболочки, вызванную индометацином. Эффект десенситизации КЧН на рассматриваемые параметры микроциркуляции зависел от содержания глюкокортикоидов в крови и был наиболее ярко выражен у адреналэктомированных крыс.
IMG_d77b5573-dd84-4462-b545-4c351ef780e0
Рис. 6. Влияние десенситизации КЧН на проницаемость микрососудов СОЖ у ложнооперированных (ЛО), адреналэктомированных (АЭ) крыс и адреналэктомированных крыс с заместительной терапией кортикостероном (АЭ Корт) через 4 ч после введения индометацина (ИМ). Достоверность отличий при p<0.05: * - от всех групп, # - от ЛО-интактные (без ИМ), $ -от ЛО-контроль. Количество случаев 7-13.
В этом случае наблюдались максимальные величины проницаемости микрососудов (Рис. 6) и средних диаметров всех трех типов сосудов, достоверно отличающиеся (p<0.05) от соответствующих величин всех других экспериментальных групп, в том числе и группы с заместительной терапией кортикостероном.Представленная работа - первое исследование, посвященное изучению взаимодействия глюкокортикоидных гормонов с капсаицин-чувствительными афферентными нейронами и оксидом азота при гастропротекции. Учитывая вклад глюкокортикоидных гормонов в процессы адаптации, было выдвинуто предположение о компенсаторной гастропотективной роли глюкокортикоидных гормонов, прежде всего, при десенситизации КЧН.
Полученные данные подтверждают это предположение и раскрывают возможные механизмы, за счет которых такое компенсаторное действие гормонов может быть реализовано.
Согласно полученным данным компенсаторное гастропротективное действие глюкокортикоидных гормонов в условиях выключения функции КЧН может быть связано с поддержанием как общефизиологических параметров (уровня глюкозы в крови и артериального давления), так и локальных параметров желудка, отражающих состояние микроциркуляции.
При этом показано, что благотворное влияние глюкокортикоидов на общий гомеостаз может быть основой их положительного действия на локальный гомеостаз в СОЖ.
Данные литературы о вкладе глюкокортикоидных гормонов (Erturk et al., 1998; Chan et al., 2003) и КЧН (Zhou et al., 1990) в регуляцию гомеостаза глюкозы, с одной стороны, и о роли гипогликемии в запуске патологических событий в СОЖ (Mobbs et al., 2001), с другой, явились основой для предположения о компенсаторном гастропротективном действии глюкокортикоидов при десенситизации КЧН через нормализацию уровня глюкозы в крови. Результаты работы подтверждают это предположение. Известно об участие глюкокортикоидов в поддержании артериального давления (Grunfeld and Eloy, 1987; Darlington et al., 1989), о возможной зависимости микроциркуляции в желудке от артериального давления при его резких изменениях (Guth, Morishita, 1990), о положительном влиянии КЧН (Holzer, 1998) и глюкокортикоидов (Filaretova, 1999) на кровоток в желудке.
Эти факты стали основой предположения о компенсаторном действии гормонов при десенситизации КЧН через их поддерживающее влияние на артериальное давление и микроциркуляцию в желудке. Полученные данные хорошо согласуются с этим предположением и демонстрируют как зависимые, так и независимые от артериального давления изменения микроциркуляции желудка.
Показано, что десенситизация КЧН не влияет на изучаемые в работе параметры или вызывает меньшие их изменения у крыс, имеющих нормальный (естественный или искусственно созданный) уровень глюкокортикоидов в крови и, как следствие, не приводит к тем повреждениям СОЖ, которые наблюдаются в тех же условиях у адреналэктомированных крыс. В то же время, в работе продемонстрировано, что глубоким повреждениям СОЖ у адреналэктомированных крыс с десенситизацией КЧН предшествуют ярко выраженные патологические изменения всех изучаемых параметров.
Выявленные в работе факты свидетельствуют в пользу включения глюкокортикоидов в список естественных факторов защиты СОЖ, действующих вместе с другими общепризнанными гастропротективными факторами.
<Выводы:>1. Степень потенцирующего эффекта десенситизации капсаицин-чувствительных афферентных нейронов на образование эрозий, индуцированных индометацином (35 мг/кг), зависит от уровня глюкокортикоидных гормонов в крови.
Наибольший потенцирующий эффект десенситизации наблюдается у адреналэктомированных крыс: в этом случае средняя площадь эрозий десятикратно превышает таковую как у ложнооперированных крыс, так и у адреналэктомированных животных с заместительной терапией кортикостероном (4 мг/кг).
2. Потенцирующий эффект блокады синтеза оксида азота L-NAME (50 мг/кг) на образование эрозий, индуцированных индометацином (35 мг/кг), также ярче выражен у адреналэктомированных крыс по сравнению с таковым у ложнооперированных или адреналэктомированных животных с заместительной терапией кортикостероном (4 мг/кг). При этом в условиях адреналэктомии блокада синтеза оксида азота приводит к меньшему повреждению слизистой оболочки желудка по сравнению с десенситизацией капсаицин-чувствительных афферентных нейронов.
3. Десенситизация капсаицин-чувствительных афферентных нейронов не влияет на уровень глюкозы в крови через 4 часа после введения индометацина (35 мг/кг) у ложнооперированных крыс, однако, вызывает снижение уровня глюкозы в крови у адреналэктомированных крыс, исходно имеющих пониженный уровень глюкозы. Заместительная терапия кортикостероном (4 мг/кг) предотвращает падение уровня глюкозы в крови у адреналэктомированных крыс с десенситизацией капсаицин-чувствительных афферентных нейронов.
4. Десенситизация капсаицин-чувствительных афферентных нейронов не влияет на уровень артериального давления, регистрируемого в течение 4 часов после введения индометацина (35 мг/кг) у ложнооперированных крыс, однако, потенцирует вызванное индометацином падение артериального давления у адреналэктомированных крыс, исходно имеющих его пониженный уровень.
Заместительная терапия кортикостероном (4 мг/кг) приводит к резкому повышению артериального давления у адреналэктомированных крыс с десенситизацией капсаицин-чувствительных нейронов до уровней, наблюдающихся у ложнооперированных крыс.
5. Степень патологических изменений микроциркуляции желудка, наблюдающихся после введения индометацина (35 мг/кг) у крыс с десенситизацией капсаицин-чувствительных афферентных нейронов, зависит от уровня глюкокортикоидных гормонов в крови. Наибольшие нарушения микроциркуляции: падение скорости кровотока в микрососудах серозно-мышечной оболочки и подслизистого слоя желудка, дилатация капилляров, посткапиллярных и собирательных венул слизистой оболочки и увеличение проницаемости микрососудов в слизистой оболочке, наблюдаются у адреналэктомированных крыс. Эти нарушения предотвращаются заместительной терапией кортикостероном (4 мг/кг).
6. Глюкокортикоидные гормоны принимают участие в поддержании целостности слизистой оболочки желудка в условиях ульцерогенного влияния индометацина при десенситизации капсаицин-чувствительных афферентных нейронов. Компенсаторное гастропротективное действие глюкокортикоидных гормонов при десенситизации капсаицин-чувствительных афферентных нейронов может обеспечиваться за счет поддерживающего влияния гормонов на уровень глюкозы в крови и артериальное давление и предотвращения развития патологических изменений микроциркуляции в желудке.
Список литературы
1. Bobryshev P.Yu., Bagaeva T.R., Filaretova L.P. Gastroprotective action of glucocorticoid hormones in rats with desensitization of capsaicin-sensitive sensory neurons. J. Inflammopharmacology (England). Vol. 13 (1-3): 217-228. 2005.
2. Бобрышев П.Ю., Подвигина Т.Т., Багаева Т.Р., Филаретова Л.П. Компенсаторное гастропротективное действие глюкокортикоидных гормонов в условиях выключения функции капсаицин-чувствительных нейронов у крыс. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. Т. 92, N8: 1006-1015. 2006.
3. Бобрышев П.Ю., Мальцев Н.А. Поддержание кровотока в желудке как один из механизмов гастропротективного действия глюкокортикоидных гормонов. Сб. «Стресс и висцеральные системы». 55-57. Минск. 2005.
4. Filaretova L., Podvigina T., Bagaeva T., Bobryshev P., Tanaka A., Takeuchi K. Cooperative interaction between glucocorticoids and prostaglandins in gastroprotection. Ulcer Research. Sikiric et al. (Eds). Monduzzi. Italy. 169-173. 2003.
5. Филаретова Л.П., Подвигина Т.Т., Багаева Т.Р., Бобрышев П.Ю. Вклад гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы в гастропротекцию: механизмы гастропротективного действия глюкокортикоидных гормонов. Сб. «Биологические аспекты экологии человека». Архангельск. 207-209. 2004.
6. Filaretova L., Bobryshev P., Bagaeva T., Podvigina T.T., Takeuchi K. Hypothalamic-pituitary-adrenocortical system: hormonal gastroprotective brain-gut axis. Lifestyle related diseases. Nishino et al., (Eds). Research Signpost. Kerala. 221-241. 2006.
7. Филаретова Л.П., Бобрышев П.Ю., Багаева Т.Р., Подвигина Т.Т. Компенсаторная гастропротективная роль гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы. Сб. «Стресс и висцеральные системы». Минск. 203-205. 2005.
8. Бобрышев П.Ю., Багаева Т.Р., Подвигина Т.Т., Филаретова Л.П.. Компенсаторное гастропротективное действие глюкокортикоидов в условиях ингибирования синтеза оксида азота и десенситизации капсаицин-чувствительных нейронов. Тезисы конф. «Нейроэндокринология-2005», Санкт-Петербург. 30. 2005.
9. Bobryshev P., Bagaeva T.R., Podvigina T.T., Filaretova L.P. Interaction between capsaicin-sensitive afferents and glucocorticoid hormones in gastric ulcer disease. Autonomic Neuroscience . Vol. 119: 143. 2005.