Влияние окситоцина на болевую чувствительность белых крыс (стр. 2 )

Опиоидная и серотонинергическая антиноцицептивные системы выполняют ещё одну функцию - информативную. Через эти системы формируется информация о биологически неопасном для организма значения воздействующего раздражителя.

Адренергический механизм регуляции болевой чувствительности связан с активацией эмоциогенных зон ствола мозга и гипоталамуса. Фазический фактор данного механизма позволяет организму более быстро изменять пороги болевой чувствительности, как в сторону её снижения, так и повышения, что имеет важное приспособительное значение: организм либо более успешно выделяет опасные для него раздражители, либо пренебрегает ими ради удовлетворения других, более важных в тот или иной момент его биологических потребностей.

Адренергическая и серотонинергическая системы находятся в тесном взаимодействии друг с другом. Так имплантация кортикостерона в ЦСОВ вызывала снижение болевой чувствительности у крыс, снижение которой наблюдалось и при стимуляции ЦСОВ. Адренэктомия блокировала анальгетический эффект электрической стимуляции ЦСОВ, что свидетельствует о взаимодействии адренергической и серотонинергической систем (, ,1998).

Болевая чувствительность организма зависит от взаимодействия всех функционирующих механизмов, как ноцицептивных, так и антиноцицептивных, которые могут ослаблять или усиливать друг друга.

1.5 Влияние стрессовых состояний на болевую чувствительность

При состоянии стресса наблюдаются различные изменения болевой чувствительности, которые зависят от характера стресса. Так хронический стресс, связанный с воспалительным заболеванием наблюдается снижение болевой чувствительности, связанное, возможно, с экскрецией Т-лимфоцитами - эндорфинов в зону воспаления (Jessop D. S., 1998). А при стрессе, вызванном депривацией и состоянием постоянной обороны наблюдается повышение болевой чувствительности. Возможно, что хронический психоэмоциональный стресс приводит к ослаблению контроля со стороны антиноцицептивной системы, а наличие очага хронической висцеральной ирритации является фактором сенсибилизации периферических (а возможно и висцеральных) ноцицепторов. Что приводит ноцицептивную систему на новый уровень функционирования, в следствие чего подпороговые алгогенные стим8).

1.6 Методы экзогенного снижения болевой чувствительности

Облегчение боли - одна из основных задач медицины. Чтобы избавиться от боли, лучше всего устранить её причину, но когда это неосуществимо показано симптоматическое лечение.

1.  Фармакологические воздействия. Применяются препараты, препятствующие восприятию (ненаркотические анальгетики) и проведению (локальные анестетики) вредных сигналов, тормозящие их центральную обработку (наркотические анальгетики) и уменьшающие эмоциональный компонент боли (психотропные препараты).

2.  Физическое облегчение боли. Применяются приёмы самого различного характера. Это покой и неподвижность, прикладывание горячего и холодного, массаж и гимнастика, акупунктура, электрическая стимуляция и нейрохирургия (перерезка переднебокового канатика спинного мозга - хордотомия - прерывает проведение ноцицептивных сигналов от контролатеральной половины тела)

3.  Психологические методы облегчения боли. Включают в себя психологические приёмы, позволяющие справиться с болью, которые в целом можно назвать "стратегиями приспособления" (расслабление, медитация, аутотренинг, гипноз).

С точки зрения информационной концепции боли действие медикаментозных и немедикаментозных методов обезболивания можно интерпретировать как нарушение нормального процесса распознавания "образа боли" ( и др.,1999).

1.7 Вещества эндогенного происхождения обладающие анальгетическим эффектом

Помимо классических фармакологических препаратов, применяемых с целью обезболивания, существуют и другие вещества обладающие анальгетическим эффектом, действие которых в настоящие время широко исследуется.

Кальциотонин повышает болевой порог у различных видов животных (мышей, крыс, кроликов и др.). Анальгетическое действие кальциотонина осуществляется через серотонинергический механизм и для его проявления необходима целостность серотонинергической системы (Colorado M. I., Ormazabal M. I. et al.,1994).

Вещество Р Как уже известно введение вещества Р вызывает болевую реакцию у лабораторных мышей, но введение его в малых дозах (1наномоль) вызывает анальгетический эффект. Антинорцицептивное действие вещества Р осуществляется на спинальном уровне (Takashi, Tako, 1997).

Орфанин FQ2 - нейропептид выделенный из гипоталамуса свиньи. Он обладает выраженными обезболивающими свойствами при супроспинальном и интертекальном введении лабораторным мышам (Rossi, Matis, Pasternak,1998).

Окситацин также обладает анальгетическим действием. Так как этот нейропептид был использован в нашем эксперименте, то рассмотрим его действие и свойства более подробно.

2. Гормон задней доли нейрогшюфиза – окситоцин и его роль в организме.

2.1 Общие сведения о гормоне

Впервые сообщение о способности экстракта из гипофиза повышать артериальное давление было сделано G. Oliver, E. A. Shaffer в 1894 году. В 1897 году Howell установил локализацию прессорного вещества в задней доле гипофиза. Влияние вытяжки из нейрогшюфиза на матку было обнаруже­но Н. Dale (1906). I. Ott и J. C. Scott в 1910 году открыли влияние этой вытяжки на мо­лочные железы. В 1928 г. О. Kamm с соавторами разделили экстракт нейрогшюфиза на два родственных вещества - гормоны вазопрессин и окситоцин. E. Verney, работавший вместе с Е. Starling, в 1925 году присоединил к его "сердечно-легочному препарату" почку и обнаружил, что при введении экстракта из нейрогшюфиза в систему циркуляции уменьшается количество отделяемой мочи и повышается ее концентра­ция. Спустя 10 лет Е. Verney публикует другой исторический доклад о том, что инъ­екция солевого раствора в каротидную зону у бодрствующих собак, находящихся в условиях водного диуреза, снижает количество отделяемой мочи, что не наблюдается у гипофизэктомированных животных.

А в 1954 г. V. du Vigneud с соавторами выделили окситоцин (это был первый пептидный гормон, полученный в чистом виде) и установили его химическую моле­кулярную структуру. Вскоре им удалось осуществить синтез этого октапептида, который был также и первым синтезированным гормоном. Это и послужило исходным пунктом для получения нашедших широкое применение синтетических препаратов окситоцина, у которых в отличие от экстрактов из нейрогшюфиза практически от­сутствует вазопрессиновая активность.

Окситоцин считается специфическим для самок млекопитающих гормоном, так как основные его эффекты - стимуляция миометрия матки и гладкомышечных элементов молочных желез проявляются на уровне соответствующих органов - эффекторов. Но окситоцин вырабатывается не только у самок, но и у самцов млекопитающих, хотя у последних матка и молочные железы отсутствуют, т. е. окситоцин в данном случае воздействует на какие-то иные органы - мишени, имеет иное физиологическое значение. По данным клинических исследований концентрация окситоцина в плазме крови составляет 3,2 мкЕ/мл (, 2002) или 6,4 пг/мл, а в гипоталамусе количество окситоцина одинаково как у самок, так и у самцов (Soloff М.,1996). Роль окситоцина не ограничивается его влиянием на матку и мо­лочные железы, о чем свидетельствует его наличие не только у представителей класса млекопитающих, но и у других позвоночных. Кроме того, окситоцин существенно изменяет водно - солевой гомеостаз, проявляя антагонистические по отношению к родственному гормону - вазопрессину свойства, фактически являясь диуретиком. Многочисленны и противоречивы данные о влиянии окситоцина на артериальное давление. Ряд авторов указывает на способность окситоцина повышать артериальное давление. В то же время некоторые исследователи наблю­дали гипотензивное действие окситоцина (Petersson M. et al., 1997).

2.2 Химическая структура и синтез окситоцина

Окситоцин не является собственным гормоном нейропшофиза, а лишь накап­ливается в нем, перемещаясь по аксонам гипоталамо - гипофизарного пучка из ядер переднего гипоталамуса - супраоптического и паравентрикулярного, в нейронах ко­торых он и синтезируется. В настоящее время установлено, что окситоцинергические нейроны в большей степени сосредоточены в паравентрикулярном ядре, нежели в супраоптическом ( Теппермен X., 1994). Основной особенностью этих нейросекреторных клеток является наличие специфических гранул, интенсивно ок­рашивающихся по методу Гомори (Гомори - положительных) и содержащихся в разном количестве как в нейроплазме, так и в отростках - аксонах и дендритах, а также заполняющие расширения этих отростков - так называемые тельца Херринга. Основой Гомори-положительных гранул являются прогормон - предшественник окситоцина прооксифизин (более крупный, нежели сам окситоцин, с молекулярной массойТеппермен Дж., Теппермен X., 1989). Кроме того, гранулы содержат ферменты, расщепляющие прогормон на соответст­вующий октапептид окситоцин и белок нейрофизин I типа или протеин Аше I типа. Комплекс окситоцина с нейрофизином получил название протеин Ван Дейка, нередко он присоединяет полисахарид. Снаружи этот комплекс покрывает фосфолипидная мембрана. Связь окситоцина и нейрофизина в гранулах нейросекре­та более лабильна, чем у антидиуретического гормона. Биологическая роль нейрофизинов остается пока неизвестной, но их уровень в сыворотке крови служит интегральным показателем секреции пептидов задней доли гипофиза Кроме того, нейрофизины, по данным S. Shin et al. (1993), способны стимулировать выброс пролактина.

Гранулы с нейросекретом перемещаются по нервным волокнам в нейрогипофиз, где частично накапливаются в виде телец Херринга, а главным образом в вазонейральных синапсах, которыми заканчиваются эти аксоны на капиллярах нейрогипофиза, и поступают с током крови на периферию. Нейросекрет выделяется не только в кровь, но и в полость Ш желудочка или в воронкообразное углубление благодаря тому, что некоторые дендриты нейросекреторных клеток внедряются между клетками эпендимы и достигают свои­ми окончаниями полостей желудочковой системы. Парвоцеллюлярные нейроны, продуцирующие окситоцин, встречаются не только в супраоптических и паравентрикулярных ядрах, но и в других областях гипоталамуса и мозга в целом, таких, как срединное возвышение, миндалина, гшшокамп, стриатум, дорсальные двигательные ядра блуждающего нерва и в ядрах одиночного пучка. Кроме того, окситоцинергические волокна опускаются вниз к позвоночному столбу, где они заканчиваются на пресинаптических нейронах симпатической цепочки в интермедиолатеральных столбах и также в задних рогах (Sofroniew M. et al., 1983).

Выделение нейросекрета происходит путем экзоцитоза через слияние нейросекреторных гранул с плазматической мембраной с последующим выходом их со­держимого во внеклеточное пространство. Мембрана нейросекреторных гранул в последующем возвращается путем микропиноцитоза и поглощается лизосомальными тельцами, где она деградирует и утилизируется. В нейрогипофизе аксоны заканчиваются в непосредственной близости от кровеносных сосудов и выброс окситоцина происходит во внеклеточное или периваскулярное пространство. Часть нейросекрета поглощается питуицитами, остаток гормона проходит через экстрацеллюлярные синусы, контролирующие движение сквозь аблюминальную базальную мембрану, и сквозь фенестрированный капиллярный эндотелий проникает в кровоток (Stopa E. et al., 1993).

Скорость миграции гранул составляет около 3 мм в сутки. При стимуляции выброса окситоцина.(введением гипертонического раствора, некоторых анестетиков, никотина и т. д.) количество гранул в задней доле гипофиза резко уменьшается (Теппермен Дж., Теппермен X., 1994). Предположительно питуициты участвуют в мобилизации, а возможно, и активации нейросекрета из гипоталамуса, вырабатывая свой нейросекрет, который стимулирует выделение гормонов из терминалей аксонов в ток крови.

Синтез окситоцина осуществляется по классической схеме, характерной для синтеза веществ пептидной природы: ДНК - РНК - белок. Синтезируемый прогор-мон накапливается внутри клетки и высвобождается путем экзоцитоза под воздействием различных стимулов. Регуляция синтеза окситоцина осуществляется По принципу "обратной связи " - при выделении окси­тоцина в кровь он воздействует на клетки эндотелия капилляров мозга таким образом, что увеличивается или уменьшается способность специфического усвоения нейронами предшественников РНК, необходимых для пептидного синтеза.

Ранее многими авторами выдвигалась концепция единых стимулов для высвобождения окситоцина и вазопрессина, благодаря близости их химической формулы. К ним относили - стрессовые ситуации, кровопотерю, курение табака, различные осмотические стимулы, электрическую стимуляцию афферентных почечных нервов, окклюзию почечных артерий и вен (Verbalis J. et al., 1991; McCabe J. et al., 1990; Ciriello J., 1998). В настоящее время имеются также убедительные данные о незави­симости регуляции секреции этих нейропептидов - выделение одного из них может происходить под действием стимулов, не влияющих на секрецию другого. Так, на­пример, введение никотина и некоторых анестетиков в большей степени стимулирует, синтез и секрецию окситоцина (Теппермен Дж., Теппермен X., 1994). При длительной стимуляции супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса уровень секреции вазопрессина начинает преобладать над уровнем секреции окситоцина ( 1969). Некоторые исследования свидетельствуют о раздельном выбро­се этих гормонов в кровь. Однако, V. Abrahams и М. Picford (1964) наблюдали у собак одновременное увеличение возбудимости матки (эффект окситоцина) и снижение диуреза (эффект вазо­прессина) после инъекции гипертонического раствора в область каротидного синуса. Снижение мочеотделения было выявлено также во время лактации и вскармливания.

Синтез и секреция окситоцина может регулироваться рефлекторно при раз­дражении рецепторов растяжения шейки матки, рецепторов сосков молочных желез. Синтез и секреция окситоцина прямо зависят от уровня эстрогенов в крови (Wallace J. et al., 1991).

Сведения о связывании и транспорте окситоцина белковыми молекулами - переносчиками в биологических жидкостях крайне противоречивы. Так, ряд исследователей полагает, что у человека и животных экзогенный окситоцин слабо связан с белками плазмы. Предполагается существование специфической для окситоцина системы связывания с белками плазмы. Кро­ме того, высказывается мнение о том, что эта система в крови является общей для окситоцина и вазопрессина, а на уровне органов эффекторов - специфической.

Некоторые ученые полагают, что эндогенный окситоцин находится в лазме как в свободном, так и в связанном с белками состоянии, при этом освобождение плазменного окситоцина идет быстрее вазопрессина. Инактивация окситоцина, по мнению многих авторов, осуществляется посредством специфического фермента - окситоциназы (Nagasaka Т. et al., 1997). Принято считать, что наличие окситоциназы в сыворотке крови характерно для состояния беременности. Кроме то­го, этот фермент появляется также и в плаценте. Nagasaka (1997), исследуя экспрессию мРНК для окситоциназы на других видах человеческих тканей, обнару­жил этот фермент также у плода и у взрослого человека. Экспрессия окситоциназной мРНК была определена в сосудистых эндотелиальных клетках, клетках слизистой желудочно-кишечного тракта, эпителии гепато-билиарной и панкреато-билиариой системы, эпителии бронхо-альвеолярного и почечного тубулярного аппарата, в ней­ронах центральной нервной системы, в простате, адипоцитах и клетках скелетной мускулатуры.

Одной из возможных причин падения активности экзогеннопк окситоцина в плазме в условиях in vivo считают гидролитическое разрушение его лейцинглицинамидных связей и сопутствующее этому высвобождение глицинамида. Не отрицая присутствия в крови окситоциназы, максимальная активность которой обнаружива­ется к концу родов, J. Sjoholm (1969) считает, что этот фермент малоспецифичен, ма­лоактивен и вряд ли имеет существенное значение кроме того, некоторые авторы в своих исследованиях приводят данные о включении неспецифических для окситоци­на ферментных систем таких, как пост-пролиновый расщепляющий фермент типа сериновой протеазы, обнаруживающий свое действие в тканях матки человека. В плаз­ме крови окситоцин инактивируется намного медленнее вазопрессина. Таким образом, если механизмы секреции и выброса окситоцина достаточно подробно изучены, то сведений о связывании и инактивации этого гормона значи­тельно меньше. Важную роль в постсекреторной судьбе окситоцина играют почечный и внутриорганный (спланхниальный) клиренс (Share L. et al., 1993;). Однако эксперименты на изолированно перфузируемой печени показали лишь частичный вклад этого органа в инактивацию нейрогипофизеальных гормонов. Было также отвергнуто; предположение о возможной роли селезенки в клиренсе окситоцина, так как спленэктомия не вызывала изменений в элиминации этих гормонов (Matsui et al., 1983). T. F. Janaky и соавт. (1982) показали, что нейрогипофизеальные гормоны более быстро накапливаются и инактивируются в тонком кишечнике, чем в других внутренних органах.

Как уже ранее упоминалось, окситоцин по своей химической структуре пред­ставляет собой октапептид, т. е. состоит из 9 аминокислот, молек и 8 положениях. Поэтому данные соединения обладают одновременно прессорным, антидиуретическим и окситоциче-ским действием, хотя и в разной степени. Если в 8 положении находится основная аминокислота — аргинин или лизин, то соединение приобретает вазопрессорное или антидиуретическое действие. Если 8 положение занято нейтральной аминокислотой (лейцином), то соединение проявляет окситоцические свойства.

2.3 Механизм действия окситоцина

Клеточный механизм действия окситоцина изучен достаточно полно только на уровне его основных эффекторов - матки и молочных желез. Современные представления о функционировании рецепторов белково - пептидных гормонов, в частности окситоцина, основаны на жидкостно-мозаичной модели плазматических мембран, которая в настоящее время является общепринятой.

Поскольку многими авторами была выявлена зависимость активации гормонами биомолекул - эффекторов (аденилатциклазы) от вязкости мембран, была предложена теория подвижных рецепторов, способных латерально диффундировать в плоскости мембраны (Cuatrecasas P., 1974), согласно которой гормональный рецептор и эффектор как интегральные белки могут свободно плавать в мембране. При активации гормоном рецептора происходит изменение его конформации, в результате чего ' у него появляется возможность взаимодействовать с рецепторами.

Связывание окситоцина со специфическим рецептором оказывает активирую­щее действие на аденилатциклазу опосредовано через особый сопрягающий белок - ГТФ-связывающий или регулируемый нуклеотидами белок (обозначаемый О или N) (Beleslin G. M., Jankovi D. B.,1998; Tribonnier M. et al., 1998). Ком­плекс G-белка с ГТФ активирует аденилатциклазу, тогда как комплекс G-белок - ГДФ такого действия не оказывает. G-белок превращается из неактивной ГДФ - фор­мы в активную ГТФ - форму в результате обмена связанного ГДФ на ГТФ. Этот об­мен и катализируется гормон-рецепторным комплексом. Кроме того, G-белок являет­ся и ГТФ-азой, т. е. происходит гидролиз ГТФ до ГДФ и приводит к инактивации аденилатциклазы. Таким образом, G-белок играет решающую роль как в активации, так и в инактивации аденилатциклазы. В итоге связывание гормона с рецептором приведет к повышению содержания внутриклеточного цАМФ; который является вторичным мессенджером окситоцина. Важно подчеркнуть, что большинство эффектов окситоцина, осуществляющихся за счет прироста цАМФ, реализуется лишь в присутствии кальция. Согласно современным представлениям, окситоцин вызывает повышение внутриклеточного содержания кальция посредством усиленного его притока из внеклеточного пространства в, результате изменения обмена фосфотидилинозитола.

Осуществление внутриклеточных эффектов кальция тесно связано с функцио­нированием специфического калыщйсвязывающего белка - кальмодулина, одной из функций которого является активирование фосфодиэстеразы, расщепляющей цАМФр ( Теппермен X., 1989). Возрастание внутриклеточной концентрации кальция также сопровождается увеличением внутриклеточного содержания цГМФ: В свою очередь цГМФ тормозит поступление кальция в клетку. Ионы кальция активируют фосфолипазу А, что приводит к индукции образования простагландинов, оказывающих влияние на окситоцин.