ROLE OF CORPUS AMYGDALOIDEUM NUCLEI IN THE REGULATION OF THE ACTIVITY OF THE CARDIOVASCULAR SYSTEM DURING STRESS IN RATS

Full Text

Широко известно, что миндалевидный деятельность сердечно-сосудистой системы комплекс (МК), являясь частью лимбиче- при-водят к неоднозначным результатам. Ис- ской системы, представляет собой важней- следователи Iwata [4] и Ruei-Jen Chiou [5] ука- шую эмоциогенную структуру головного зывают на то, что ответы сердечно-сосуди- мозга. Участвуя в формировании эмоций и стой системы, вызванные стимуляцией МК, мотивационно-поведенческих реакций, МК изменялись в зависимости от применяе-мого неизбежно должен принимать участие в их наркотического вещества. вегетативных проявлениях. Например, дока- В нашей работе мы исследовали роль зано, что в развитии гипертонии, вызванной ядер МК в регуляции деятельности сердечно- длительным эмоциональным стрессом, не сосудистой системы крыс в бодрствующем последнюю роль играет центральное ядро состоянии при помощи прибора неинвазив- МК [1]. Центральное ядро имеет проекции в ного измерения CODA monitor. ядра гипоталамуса и структуры ростраль- ного вентролатерального продолговатого Условия и методы исследования мозга [1; 2]. Данные связи МК дают нам ос- Эксперимент проводился на 12-ти бес- нование полагать, что амигдала принимает породных самцах крыс, массой от 300 до участие в регуляции таких процессов, как 500 г. Крысы были поделены на 2 группы: де- дыхание, тонус сосудов, сердечный ритм и вять особей в экспериментальной и три - в других [3; 4]. контрольной группе. Перед экспериментом Однако попытки исследовать влияние животных приучали к фиксатору прибора стимуляции или разрушения ядер МК на CODA monitor. © Маркин В. А., Бакулина Е. И., Романова И. Д., Зайнулин Р. А., 2019. Маркин Владислав Андреевич (vlad.markin2@gmail.com), магистрант биологического факультета; Бакулина Екатерина Ивановна (bakulinae@inbox.ru), студент IV курса биологического факультета; Романова Ирина Дмитриевна (romanova_id@mail.ru), доцент кафедры физиологии человека и животных; Зайнулин Руслан Анасович (zajnulin63@inbox.ru), доцент кафедры физиологии человека и животных Самарского университета, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34. 40 Биология Разрушение ядер амигдалы проводили у рушенным передним ядром через 3 часа экс- наркотизированных нембуталом (80 мг/кг) позиции вещества изменения работы сердца животных. Согласно стерекотасическому ат- нарастали. У животных, подвергнутых цен- ласу мозга крысы Paxinos G., Watson C. H. тральной амигдалэктомии, реакция сердечно- (1998) трём крысам провели электрокоагуля- сосудистой системы на стресс выражена цию переднего ядра МК, ещё шести живот- крайне слабо. ным разрушили центральное ядро. У трёх Показатели работы сердца у крыс кон- крыс из контрольной группы электрокоагуля- трольной группы на фоне гидрокортизона ме- ция не проводилась. нялись в течение полутора часов, а затем вос- Измерение параметров кровеносной си- станавливались. стемы проводилось до и на фоне моделирова- Так, минутный объём кровотока у ния стресс-реакции. Стресс-реакция модели- крыс с разрушенным передним ядром в ис- ровалась с помощью инъекций гидрокорти- ходном состоянии был равен 0,8 л/мин, через зона (1 мг/100г) внутрибрюшинно. полтора часа увеличивался до отметки в 1,2 Крыс помещали в фиксатор прибора для л/мин (37 % от исходного уровня), а к трём неинвазивного измерения кровяного давле- часам наблюдения - 1,5 л/мин, в то время как ния CODA monitor. Фиксатор помещался на у крыс контрольной группы этот показатель термопад, температура которого была вы- возрастал от отметки в 1,1 л/мин до 1,5 л/мин ставлена на 37,5 °С. Измерения проводились к полутора часам, что составляет также 37 % до инъекции, через 1,5 и через 3 часа после от начальных значений, а затем начинал вос- инъекции. Измерялись такие параметры, как станавливаться и к трём часам опускался до систолическое и диастолическое давление, 1,3 л/мин. У крыс с разрушен-ным централь- частота сердечных сокращений (ЧСС) и ми- ным ядром значимых измене-ний в МОК вы- нутный объём кровообращения (МОК). Полу- явлено не было, однако через полтора и через ченные данные фиксировались, а затем про- три часа этот параметр у них составлял около водилась их статистическая обработка. Инте- 0,6 л/мин, что значительно ниже, чем у жи- гральные параметры деятельности кро-венос- вотных из двух других групп (рис. 1). ной системы, такие как ударный объём, пуль- Ударный объём у животных с разру- совое давление, средние артериальное давле- шенной передней миндалиной вырос от ние и работа сердца рассчитывались в про- 0,0012 мл до 0,0018 мл через полтора часа грамме Microsoft Excel по формулам: (51 %) и до 0,0027 мл к третьему часу наблю- 1. ПД = СД - ДД; дений (126 %). У крыс контрольной группы 2. (Ср.АД. = ДД×2 + СД) / 3; этот показатель возрастал от начальных зна- 3. УО = МОК / ЧСС, чений в 0,0018 мл до 0,0022 мл к полутора где ПД - пульсовое давление; часам, что составляет 21 %, а к третьему часу СД - систолическое давление; показатель опускается до 0,0017 мл. У крыс ДД - диастолическое давление; с удалённым центральным ядром не наблю- Ср.АД - среднее артериальное давление; далось значительных изменений за 3 часа УО - ударный объём; протекания эксперимента, но наблюдается МОК - минутный объём кровообращения; значимая разница между исходными показа- ЧСС - частота сердечных сокращений [6]. ниями УО у животных этой и контрольной групп (0,0013 мл и 0,0018 мл соответ- Результаты и их обсуждение ственно). Че-рез полтора часа значение УО у Проанализировав полученные данные, крыс этой группы составляет в среднем удалось установить различия в показателях 0,00086 мл, что заметно меньше, чем у жи- сердечно-сосудистой системы и их динамики вотных из двух других групп, а через 3 часа - при развитии стресс-реакции у крыс кон- 0,00079 мл, и тут тоже наблюдается значи- трольной и экспериментальных групп. мое отставание (рис. 2). Моделирование стресс-реакции у крыс Частота сердечных сокращений во с удалённым передним ядром миндалины, всех трёх группах на фоне стресса значимо не центральным ядром и у крыс из контрольной изменялась. группы протекало по-разному. У крыс с раз- Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 2 (15) 41 Примечание: К - контроль; ПЯ - группа крыс с разрушенным передним ядром; ЦЯ - группа крыс с разрушенным центральным ядром; * - статистически значимые различия между группами p < 0,05. Рис. 1. Изменения минутного объёма кровотока крыс на фоне развития стресс-реакции Примечание: К - контроль; ПЯ - группа крыс с разрушенным передним ядром; ЦЯ - группа крыс с разрушенным центральным ядром; * - статистически значимые различия между группами p < 0,05. Рис. 2. Изменения ударного объёма сердца крыс на фоне развития стресс-реакции 42 Биология у крыс разру- Тем не менее, в исходном состоянии Систолическое давление с наблюдается существенная разница между шенной центральной амигдалой всегда ниже, ЧСС животных с разрушенным центральным чем у крыс двух других групп: через 1,5 часа ядром (369,3 уд/мин), разрушенным передним (с разрушенным центральным ядром - ядром (340,2 уд/мин) и крыс из контрольной 111,3 мм. рт. ст., с разрушенным передним группы (331,6 уд/мин). Через полтора часа за- ядром - 125,7 мм. рт. ст., в контроле - метна разница данного показателя между 134,8 мм. рт. ст.) и через три часа тоже самое крысами с разрушенной центральной минда- (с разрушенным центральным ядром - линой (364,8 уд/мин) и передней миндалиной 100,4 мм. рт. ст., с разрушенным передним (339,8 уд/мин) (рис. 3). ядром - 131,1 мм. рт. ст., в контроле - В исходном состоянии систолическое 136,1 мм. рт. ст.) (рис. 4). давление у крыс с разрушенным централь- В исходном состоянии диастолическое ным ядром составляет 98,4 мм. рт.ст., что зна- давление у крыс с разрушенным централь- чительно меньше, чем у крыс с удалённым пе- ным ядром составляет 62 мм. рт. ст., что зна- редним ядром (126,4 мм.рт.ст) и у животных чительно меньше, чем у крыс с удалённым пе- контрольной группы (127,4 мм.рт.ст.). редним ядром (81,5 мм. рт. ст.) и у животных Внутригрупповые изменения на фоне контрольной группы (92,5 мм. рт. ст.). введения гидрокортизона ярко выражены После инъекции гидрокортизона диа- только у группы крыс с разрушенным цен- столическое давление выросло до тральным ядром. Систолическое давление у 87,5 мм.рт.ст. у крыс с разрушенной передней этих крыс выросло до 111,3 мм.рт.ст. через миндалиной (на 7 % ) и до 101,1 мм. рт. ст. у полтора часа эксперимента, что на 13 % выше крыс контрольной группы (на 9 %) к третьему исходных значений в 98,4 мм.рт.ст. К треть- часу наблюдения. Однако у животных с раз- ему часу развития стресс-реакции давление рушенным передним ядром оно оставалось чем у контрольных животных на опустилось на 9,8 % и составило ниже, протя- 100,4 мм.рт.ст. жении всего времени наблюдения. Примечание: К - контроль; ПЯ - группа крыс с разрушенным передним ядром; ЦЯ - группа крыс с разрушенным центральным ядром; * - статистически значимые различия между группами p < 0,05. Рис. 3. Частота сердечных сокращений крыс на фоне развития стресс-реакции Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 2 (15) 43 Примечание: К - контроль; ПЯ - группа крыс с разрушенным передним ядром; ЦЯ - группа крыс с разрушенным центральным ядром; * - статистически значимые различия между группами p < 0,05. Рис. 4. Систолическое давление у крыс на фоне развития стресс-реакции У животных с разрушенным централь- разрушенной центральной миндалиной изме- ным ядром мы наблюдали статистически значи- нилось незначительно. У крыс с разрушен- мые изменения на протяжении всех 3 часов экс- ным передним ядром оно упало с 44,9 мм. рт. перимента. Через полтора часа после инъекции ст. до 40,2 мм. рт. ст. к полутора часам экспо- гидрокортизона диастолическое давление у крыс зиции (на 11 %), но было выше, чем у живот- этой группы поднялось на 13,6 % и составило ных контрольной группы. Есть статистически 69,8 мм. рт. ст. К третьему часу давление начало значимая разница между средним значением приходить в норму и составило 61,5 мм. рт. ст. ПД у крыс с разрушенным центральным яд- (на 0,8 % ниже исходного значения). ром (36,4 мм. рт. ст.) и крыс с разрушенным Диастолическое давление у крыс с уда- передним ядром (44,9 мм. рт. ст.) до введения лённым центральным ядром значительно гидрокортизона (рис. 6). ниже, чем у крыс двух других групп на про- В исходном состоянии среднее арте- тяжении всего времени эксперимента: через риальное давление у крыс с разрушенным 1,5 часа после начала моделирования стресс- центральным ядром составляет 74,1 мм. рт. реакции: с разрушенным центральным яд- ст., что значительно меньше, чем у крыс с ром - 69,8 мм. рт. ст., с разрушенным перед- удалённым передним ядром (96,5 мм. рт. ст.) ним ядром - 82,5 мм. рт. ст., в контроле - и у животных контрольной группы 98 мм. рт. ст.; через 3 часа после инъекции (104,1 мм. рт. ст.) гидрокортизона: с разрушенным централь- После введения стрессирующего веще- ным ядром - 61,5 мм. рт. ст., с разрушенным ства давление у животных с удалённым пе- передним ядром - 87,5 мм. рт. ст., в кон- редним ядром значимо не изменилось. троле - 101,1 мм. рт. ст. (рис. 5). У крыс контрольной группы среднее давле- Пульсовое давление на фоне стресса у ние выросло на 8,3 % к третьему часу и до- крыс контрольной группы и у крыс с стигло средней отметки в 112,7 мм. рт. ст. 44 Биология Примечание: К - контроль; ПЯ - группа крыс с разрушенным передним ядром; ЦЯ - группа крыс с разрушенным центральным ядром; * - статистически значимые различия между группами p < 0,05. Рис. 5. Диастолическое давление у крыс на фоне развития стресс-реакции Примечание: К - контроль; ПЯ - группа крыс с разрушенным передним ядром; ЦЯ - группа крыс с разрушенным центральным ядром; * - статистически значимые различия между группами p < 0,05. Рис. 6. Пульсовое давление у крыс на фоне развития стресс-реакции Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 2 (15) 45 вовлечено в ги- У крыс с разрушенным центральным переднее регуляцию развития ядром присутствуют статистически значи - пертонии на фоне стресса. мые изменения среднего артериального Так, мы наблюдаем, что показатели си- давления на протяжении трёх часов экспе - столического, диастолического и среднего римента. Через полтора часа после инъек - артериального давления у крыс с разрушен- ции гидрокортизона среднее давление у ным центральным ядром заметно ниже, чем у крыс этой группы поднялось на 12,8 % и крыс двух других групп на протяжении всех составило 83,6 мм. рт. ст. К третьему часу трёх часов развития стресс-реакции (рис. 4, 5, среднее давление составило 74,5 мм. рт. 7). Мы предполагаем, что такая реакция свя- ст., что на 0,5 % выше исходного значе - зана с тем, что центральная амигдала модули- ния. рует симпатические влияния на сердечно-со- Значения среднего давления у живот- судистую систему. Значимых изменений в ных с разрушенной центральной миндалиной показателях пульсового давления у крыс, заметно ниже, чем у крыс двух других групп подвергнутых центральной амигдалэктомии, на протяжении всех трёх часов: через 1,5 замечено практически не было, что позволяет часа: с разрушенным центральным ядром - предположить, что на сосудистый тонус цен- 83,6 мм. рт. ст., с разрушенным передним яд- тральная амигдала влияет в меньшей степени ром - 98,9 мм. рт. ст., в контроле - 110,3 мм. (но, скорее всего, тоже влияет, как мы пока- рт. ст.; через 3 часа: 74, 5 мм. рт. ст., 102 мм. жем ниже) (рис. 6). рт. ст. и 112,7 мм. рт. ст. соответственно Jin-Sheng Wu с соавторами [1] пишут, (рис. 7). что центральное ядро МК имеет широкие связи с такими структурами, как вентромеди- Заключение альное (NVM), дорсомедиальное (NDM) и Результаты исследования показали, что паравентрикулярное ядра (NPV) гипотала- центральное ядро МК намного сильнее, чем муса. Примечание: К - контроль; ПЯ - группа крыс с разрушенным передним ядром; ЦЯ - группа крыс с разрушенным центральным ядром; * - статистически значимые различия между группами p < 0,05. Рис. 7. Среднее артериальное давление у крыс на фоне развития стресс-реакции 46 Биология холинергическим парасимпатиче- Паравентрикулярное ядро, в свою оче- проекции к редь, имеет проекции в ростральном вентро- ским нейронам, расположенным в дорсаль- латеральном продолговатом мозге (RVL). ном вагусном моторном ядре и ядре языко- Введение кортикотропин-рилизинг фактора глоточного нерва, а также к группе ингибиру- (CRF) и субстанции P (SP) в вышеперечис- ющих нейронов в каудальном вентролате- ленные образования вызывали повышение ральном мозговом веществе [13]. артериального давления у крыс [1]. Их иссле- Из измеренных показателей работы дования показали, что CRF- и SP-ергические сердца центральная миндалина наиболее за- проекции центрального ядра МК не только метно влияет лишь на ударный объём крови. возбуждают NPV, но также действуют кос- Этот показатель у животных с разру-шенным венно через латеральный и перифорникаль- центральным ядром намного ниже, чем у ный гипоталамус или же непосредственно че- крыс двух других групп. Наблюдаемые изме- рез синее пятно, парабра-хиальное ядро или нения ударного объёма происходят при от- околоводопроводное се-рое вещество (при сутствии изменений таких показателей, как возбуждении норадренер-гических нейронов ЧСС и МОК, что скорее всего объясняется па- этих структур могут акти-вироваться симпа- дением тонуса сосудов, и, соответственно, тоактивирующие нейроны вентролатераль- уменьшением венозного возврата. ного продолговатого мозга и индуцировать Резюмируя литературные, а также полу- прессорный ответ) [7, 8, 9]. ченные в ходе эксперимента данные, мы мо- Существует ещё одна прессорная си- жем предположить, что благодаря многочис- стема, состоящая из боковой перегородки, ха- ленным афферентам и эфферентам с различ- бенулы, синего пятна и рострального вентро- ными вегетативными центрами продолгова- латерального продолговатого мозга. В боко- того мозга, гипоталамуса, ретикулярной фор- вой перегородке есть CRF- и SP-ергические мации и других мозговых структур, централь- проекции центрального ядра МК, и оно, по ная миндалина, по всей видимости, оказывает данным Yao-Hua Li и Yun-Hui Ku, модули- активирующее влияние на сердечно-сосуди- рует действия этой системы [2]. стую систему у крыс посредством симпатиче- Двустороннее поражение центральной ских влияний. В меньшей степени наблюда- миндалины тормозило повышение кровяного ется модуляция центральной амигдалой сосу- давления во время развития стресса в работах дистого тонуса, которая может осуществ- T. M. Galeno с соавторами [10]. ляться торможением ингибирующих нейро- Кроме того, J. E. LeDoux с соавторами нов в вентролатеральном продолговатом предположили, что центральная амигдала мозге. опосредованно влияет на вегетативные кор- реляты условно-рефлекторных реакций стра- Литература ха [11]. Согласно этой гипотезе, условные 1. Corticotropin releasing factor and сердечно-сосудистые реакции могут быть substance P mediate the nucleus amygdaloideus нарушены путём разрушения областей, на ко- centralis-nucleus ventromedialis-nucleus dor- торые проецируется центральное ядро МК. somedialis pressor system / J.-S. Wu, Y.-H. Ku, [et // 1999. Vol. Центральное ядро МК даёт прямые L.-S. Li al.] Brain Research. 842. ГАМК-ергические проекции в ядро солитар- P. 392-398. ного тракта. Ядро одиночного пути находится 2. Li Y.-H., Ku Y.-H. Involvement of rat в продолговатом мозге и является основным lateral septum-acetylcholine pressor system in местом окончания афферентных волокон, central amygdaloid nucleus emotional pressor происходящих из различных внутренних ор- circuit // Neuroscience Letters. 2002. Vol. 323. ганов, включая артериальные барорецепторы P. 60-64. и хеморецепторы, находящиеся в кровенос- 3. Роль различных частей миндалевид- ных сосудах и сердце [12]. Таким образом, ного комплекса в регуляции активности ды- ядро одиночного пути является важнейшим хательных нейронов / Л. Б. Нерсесян, О. Г. Ба- местом интеграции различных висцеральных клаваджян, В. С. Еганова [и др.] // Рос. Фи- рефлексов, в том числе и барорецепторного зиол. журн. им. И. М. Сеченова. 1999. Т. 85. рефлекса. От ядра одиночного пути идут № 5. С. 654-662. Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета. 2019. № 2 (15) 47 4. Iwata J., Chida K., LeDoux J. E. amygdaloideus centralis // J. Beijing Med. Univ. Cardiovascular responses elicited by stimulation 1995. Vol. 27. P. 165-167. of neurons in the central amygdaloid nucleus in 9. Role of substance P in pressor response awake but not anesthetized rats resemble of central amygdaloid nucleus to glutamate // Lu conditioned emotional responses / Brain Res. Y.-C., Gu Y.-H.., Liang Y. [et al.] // Sheng Li 1987. Vol. 418. № 1. P. 3178-3182. Xue Bao. 1997. Vol. 49 (4). P. 419-426. 5. State-Dependent Amygdala Stimula- 10. Contribution of the amygdala to the tion-Induced Cardiovascular Effects in Rats / development of spontaneous hypertension / R.-J. Chiou, C.-C. Kuo, K.-C. Liang [et al.] // T. M. Galeno, G. W. Van Hoesen, W. Maixner Chinese Journal of Physiology. 2009. Vol. 52 [et al.] // Brain Res. 1982. Vol. 246. P. 1-6. (6). P. 432-440. 11. Phelps E. A., LeDoux J. E., Contribu- 6. Брин В. Б., Зонис Б. Я. Физиология си- tions of the amygdala to emotion processing: стемного кровообращения. Формулы и рас- from animal models to human behavior // чёты. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского Neuron. 2005. Vol. 48. P. 175-187. университета, 1984. 88 с. 12. Loewy A. D. Central autonomic path- 7. Role of corticotropin releasing factor in ways // Central Regulation of Autonomic pressor response of central amygdaloid nucleus Functions. N.Y.: Oxford University Press, 1990. to glutamate / L.-S. Li, Y.-H. Ku, L. Tan, P. 88-103. Y.-C. Lu [et al.] // Chin. J. Appl. Physiol. 1998. 13. Saha S. Role of the central nucleus of the Vol. 14. P. 193-197. amygdala in the control of blood pressure: descend- 8. Liang Y., Ku Y.-H., Lu Y.-C. Nucleus ing pathways to medullary cardiovascular nuclei // paraventricularis and sympathetic nervous Clinical and Experimental Pharmacology and system mediate pressor response of nucleus Physiology. 2005. Vol. 32. P. 450-456.

About the authors

Vladislav Andreevich Markin

Samara University

Email: vlad.markin2@gmail.com
Russia, Samara

Ekaterina Ivanovna Bakulina

Samara University

Email: bakulinae@inbox.ru
Russia, Samara

Irina Dmitrievna Romanova

Samara University

Email: romanova_id@mail.ru
Russia, Samara

Ruslan Anasovich Zaynulin

Samara University

Email: zajnulin63@inbox.ru
Russia, Samara

References

Supplementary files