Влияние окситоцина на болевую чувствительность белых крыс (стр. 1 )

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Ивановский государственный университет"

Кафедра физиологии человека и животных

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Никулиной Екатерины Викторовны

ВЛИЯНИЕ ОКСИТОЦИНА НА БОЛЕВУЮ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ БЕЛЫХ КРЫС

Научный руководитель: к. б.н., доц. ,

к. б.н., доц.

Допущена к защите

Заведующий кафедрой: к. б.н., доц.

"___" ___________2005 год

Иваново 2005

ВВЕДЕНИЕ. 4

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.. 6

1. Ноцицепция и антиноцицепция. 6

1.1 Типы боли. 6

1.2 Проведение болевой импульсации. 7

1.3 Боль как системная интегративная реакция организма. 11

1.4 Антиноцицептивная система. 12

1.5 Влияние стрессовых состояний на болевую чувствительность. 15

1.6 Методы экзогенного снижения болевой чувствительности. 16

1.7 Вещества эндогенного происхождения обладающие анальгетическим эффектом 16

2. Гормон задней доли нейрогшюфиза – окситоцин и его роль в организме. 18

2.1 Общие сведения о гормоне. 18

2.2 Химическая структура и синтез окситоцина. 19

2.3 Механизм действия окситоцина. 24

2.4 Внегонадные эффекты окситоцина. Взаимодействие окситоцина с другими гормональными системами. 27

2.4.1 Окситоцин и опиоидные пептиды.. 29

2.4.2 Роль окситоцина в терморегуляции. 30

2.4.3 Иммуномодулирующее влияние окситоцина. 30

2.4.4 Влияние окситоцина на поведенческие реакции животных. 30

2.4.5 Влияние окситоцина на стресс. 31

2.4.6 Влияние окстиоцина на болевую чувствительность. 31

2.4.7 Гемодинамические эффекты окситоцина. 32

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.. 35

1. Объект исследования. 35

2. Тест – "tail flick". 35

3. Фармакологическое воэдействие. 36

4. Характеристика используемых фармокологических препаратов. 39

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСЛЕДОВАНИЯ.. 40

1. Влияние окситоцина на болевую чувствительность белых крыс при 5-ти дневном введении препарата в дозе 0,001 мг/кг. 40

2. Влияние окситоцина на болевую чувствительность белых крыс после 5-ти дневного введении препарата в дозе 0,001 мг/кг. 42

3. Влияние окситоцина на болевую чувствительность белых крыс при однократном введении препарата в дозе 0,05 мг/кг. 42

4. Определение возможного механизма анальгетического действия окситоцина 46

ГЛАВА III. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.. 47

ВЫВОДЫ. 49

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 50

Последнее время ученые многих стран изучают роль различных регуляторных пептидов. Было выяснено, что эти вещества участвуют в контроле практически всех физиологических реакций организма. В том числе и в генерализации ноцицептивного сигнального каскада важное место принадлежит регуляторрым пептидам. В целом современные представления о регуляторных пептидах образовали большой междисциплинарный раздел биологии, в котором тесно переплетены интересы биохимии, физиологии, патофизиологии, нейробиологии, эндокринологии и многих других биологических наук. Несмотря на активное исследование это области, каждый год открывают все новые факты о роли нейропептидов, которые позволяют уточнить, а иногда и пересмотреть процессы функционирования биологических систем. В связи с этим работы по изучению роли нейропептидов в организме до сих пор являются актуальными.

Среди известных нейропептидов важное место принадлежит нейрогипофизарному гормону - окситоцину (ОТ). В начале 80-х годов двадцатого века выяснилось, что содержание окситоцина не ограничивается только гипоталамо-гипофизарной системой, этот пептид встречается также в других отделах головного мозга, в спинном мозге, в периферической вегетативной нервной системе (Hawthorn J., et al., 1984, Kiraly M., et al., 1986). Окситоцин оказывает влияние на нейронную активность в различных отделах ЦНС млекопитающих и моллюсков, известны и другие эффекты этого пептида.. Окситоцин – многофункциональный пептид, известно, что он влияет на поведенческие реакции, процессы запоминания (Ашмарин, 1988, Petersson, 1996). В последние годы получено доказательство того, что окситоцин участвует в модуляции поведенческих и физиологических реакций организма в ответ на действие стресса (R. J. Windle, 1997). В связи с этим открываются новые пути использования окситоцина или его аналогов в медицине. Поэтому в настоящее время многие лаборатории активно исследуют влияние этого нейропептида на организм. Но его участие в механизмах регулирования болевой чувствительности, на наш взгляд, изучено недостаточно.

Поэтому цель нашего исследования – выявление анальгетического эффекта окситоцина при внутрибрюшинном введении.

В связи с данной целью мы поставили перед собой следующие задачи:

1.  Выявить анальгетический эффект окситоцина

2.  Определить зависимость анальгетического эффекта окситоцина от длительности введения

3.  Выявить динамику анальгетического эффекта окситоцина при однократном введении.

4.  Определить возможный механизм анальгетического эффекта окситоцина

1. Ноцицепция и антиноцицепция

Боль – сложная интегративная реакция организма на повреждающий стимул, включает в себя перцептуальный, двигательный, эмоциональный и др. компоненты. Именно перцептуальный компонент отражает собственно болевое специфическое возбуждение, остальные формируются на его основе и являются неспецифическими ( 1984). Боль формируется как ответная реакция организма на разрушающие его раздражители. Формирование чувства боли является приспособительным свойством, содействующим выживанию и выработанным в процессе эволюции живых существ. Болевое возбуждение имеет прежде всего сигнальное значение, предупреждающие о нарушении двух жизненно важных констант организма: целостности защитных покровных оболочек, обеспечивающих постоянство внутренней среды, и определённого уровня окислительных процессов тканей, обеспечивающих их нормальную жизнедеятельность(, 1997).

Защитное свойство боли как сигнала опасности может проявляться только тогда, когда она возникает в ответ на действие именно вредоносного раздражителя. По-видимому, именно поэтому в эволюции был выработан и генетически закреплён определённый биологически целесообразный порог болевой чувствительности, обеспечивающий возникновение болевого ощущения в ответ только на вредоносные раздражители ( 1984).

1.1 Типы боли

1.  Острая эпикрическая боль возникает при разрушающих воздействиях на защитные оболочки организма (Bowsher D. 1978); она сигнализирует не только о возможном или уже происшедшем нарушение её целостности, но и дифференцирует место нарушения, что даёт возможность организму принять соответствующие меры. Она обычно ограничена повреждённой областью, её сила зависит от интенсивности стимуляции, после устранения повреждения она быстро проходит ( 1996).

2.  Хроническая протопатическая боль возникает как при нарушении целостности кожных покровов (Bowsher D. 1978), так и без того (висцеральная боль). Она связана с изменением уровня кислородного дыхания тканей. Данная боль плохо дифференцируется и долго сохраняется. Это устойчивые и рецидивирующие формы боли.

1.2 Проведение болевой импульсации

Рецепторы боли - ноцицепторы. По механизму возбуждения ноцицепторы можно выделить два типа. Первый - это механорецепторы, их деполяризация происходит в результате механического смещения мембраны. К ним относятся следующие:

1.  Ноцицепторы кожи с афферентами А-волокон.

2.  Ноцицепторы эпидермиса с афферентами С - волокон.

3.  Ноцицепторы мышц с афферентами А-волокон.

4.  Ноцицепторы суставов с афферентами А-волокон.

5.  Тепловые ноцицепторы с афферентами А-волокон, которые возбуждаются на механические раздражения и нагреваниеС и не реагируют на охлаждение.

Второй тип ноцицепторов - это хеморецепторы. Деполяризация их мембраны возникает при воздействии химических веществ, которые в подавляющем большинстве нарушают окислительные процессы в тканях. К хемоноцицепторам относятся следующие:

1.  Подкожные ноцицепторы с афферентами С - волокон.

2.  Ноцицепторы кожи с афферентами С- волокон, активирующиеся механическими стимулами и сильным нагреванием от 41 до 53 С

3.  Ноцицепторы кожи с афферентами С- волокон, активирующиеся механическими стимулами и охлаждением до 15 С

4.  Ноцицепторы мышц с афферентами С- волокон.

5.  Ноцицепторы внутренних паренхиматозных органов, локализующиеся, вероятно, главным образом в стенках артериол.

Большинство механоноцицепторов имеют афференты А-волокон, и они расположены так, что обеспечивают контроль целостности кожных покровов организма, суставных сумок, поверхности мышц.

Хемоноцицепторы расположены в более глубоких слоях кожи и передают импульсацию преимущественно через афференты С-волокон.

Афферентные волокна передающие ноцицептивную информацию. Передача ноцицептивной информации от ноцицепторов в ЦНС осуществляется через систему первичных афферентов по А - и С-волокнам, согласно классификации Гассера: А-волокна - толстые миелинизированные волокна со скоростью проведения импульсации м/с; С волокна - немиелинизированные тонкие волокна со скоростью проведения импульсации 0,4 - 2 м/с. С волокон в ноцицептивной системе гораздо больше чем А-волокон.

Болевая импульсация идущая по А - и С-волокнам через задние корешки вступают в спинной мозг и образуют два пучка: медиальный, входящий в состав задних восходящих столбов спинного мозга (СМ), и латеральный, переключающийся на нейронах расположенных задних рогах СМ. В передаче болевой импульсации на нейроны СМ принимают участие рецепторы NMDA, активация которых потенцирует передачу болевой импульсации в СМ (Dickenson A. H. et al.,1997), а также рецепторы mGluR1/5, т. к. их активация играет роль в развитии гиперальгезии (Kim F., Terens C.,1998).

Проводящие пути болевой импульсации. Лемнисковая система. Медиальный пучок, идущий от задних корешков входит в состав задних восходящих столбов СМ и собирая импульсацию от кожи, сухожилий и висцеральных афферентов, без перерыва восходит до тонких и клиновидных ядер продолговатого мозга (ПМ).

Коллатерали аксонов идущих по задним столбам, оканчиваются на нейронах заднего рога СМ и тем самым могут оказывать влияние на болевой поток, идущий через эти нейроны. Вторичные восходящие проекции через медиальную петлю достигают задних вентральных ядер таламуса, а оттуда проецируются в соматосенсорные зоны коры больших полушарий (КБП) (, ,1977).Аксоны задних столбов способны передавать болевую информацию, и некоторые из них исключительно ноцицептивны (Dennis S. G., Melzack R.,1977)

Спино-цервикальный тракт в дорсолатеральной зоне СМ восходит до нейронов латерального цервикального ядра на уровне С - С далее идёт через латеральную часть медиальной петли и переключается на нейронах контрлатеральных задних вентральных ядер таламуса, аксоны которых следуют в соматосенсорные зоны коры больших полушарий (КБП). Спино-цервикальный путь передаёт ноцицептивную при воспалении тканей (, 1981) и от мышц (Kniffke K. et al., 1977)

Прямой спино-таламический путь хорошо выявляется у высших млекопитающих и человека, то у птиц, крыс, кроликов и кошек он выражен слабее и называется неоспино-таламический. Он проходит без перерыва и переключается на нейронах базальной части заднего вентрального ядра таламуса. По этому пути проводятся сигналы хорошо локализованной детерминированной боли и им обеспечивается информация о её локализации (, ,1976).

Экстралемнисковая система. Для Экстралемнисковых афферентных путей характерна диффузная организация, поэтому нет чётких критериев их дифференцирования (, ,1976).Считается, что экстралемнисковая система обеспечивает генерализованные формы ощущения без тонкого дифференцирования раздражителей по их модальности и локализации.

Начало вентролатеральных проекций идет с нейронов заднего рога СМ. На бульбарном уровне происходит частичное переключение данной афферентной импульсации на нейронах гигантоклеточного ядра(ГКЯ). Восходящие проекции от бульбарных ретикулярных нейронов достигают медиальных таламических ядер (бульбарно-таламический тракт), а часть волокон, минуя ГКЯ, проходит через ретикулярную формацию (РФ) среднего мозга (СрМ) к ядрам таламуса.

Совместно с проекциями, берущими начало от бульбарного уровня, эта сложная система получила название "диффузный покрышковый путь", который не имеет строго очерченных границ.

На уровне промежуточного мозга (ПрМ) диффузный путь разделяется на два: первый достигает интераламинарных ядер таламуса (ЯТ), второй - проходит через структуры субталамуса, гипоталамуса и неопределённой зоны.

Данный комплекс ядер осуществляет интеграцию болевого потока, в частности неспецифической болевой импульсации, и её модуляцию. Так облегчение боли, вызываемое стимуляцией вентробазального таламуса обусловлено активацией мультисинаптического пути, оказывающего тормозное действие на ноцицептивные нейроны медиальных ядер таламуса (Vilela F. O.,1994).Неспецифические ядра таламуса имеют прямые связи с соматосенсорной (сенсомоторной) зоной КБП, парафасцикулярный комплекс ядер проецируется на все области КБП, в том числе верхнею лобную извилину и теменную область, а также премоторную кору и соматосенсорную зону коры.

Таламус является конечной собирательной станцией переключения болевой импульсации как от лемнисковых, так и экстралемнисковых путей, формирующий ощущения, связанные по характеру, тяжести и локализации с эпикритической и протопатической болью.

На клеточном уровне в облегчении передачи ноцицептивной информации принимают участие вольт-чувствительные кальциевые каналы (ВСКК) типов N и Р, ВСКК типа L в передаче ноцицептивной информации не участвуют (Malmbery, Yaksh, 1994).

1.3 Боль как системная интегративная реакция организма

Болевая реакция является интегративной функцией организма, которая мобилизует самые разнообразные функциональные системы для защиты организма от воздействующих вредящих факторов и включает такие компоненты, как сознание, ощущения, память, мотивация, вегетативные, соматические и поведенческие реакции, эмоции

В общей системной болевой реакции выделяют несколько её относительно самостоятельных компонентов:

1.  Перцептуальный компонент - собственно ощущение боли, возникающие на основе возбуждения механо - и хемоноцицепторов. Это формирует ноцицептивную импульсацию, которая через афферентные пути активизирует лемнисковые и экстралемнисковые системы СМ и ГМ (вплоть до КБП), создавая ощущение боли.

2.  Рефлекторная защитная двигательная реакция устранения от вредоносного фактора, формирующаяся на основе активации мотонейронов СМ через конвергенцию на них ноцицептивной импульсации.

3.  Болевое бодрствование, связанное с активацией ретикулярной формации, с последующими восходящими и нисходящими активирующими влияниями на другие структуры мозга и функциональные системы организма.

4.  Отрицательная эмоция, формирующаяся на основе возбуждения отрицательных эмоциогенных зон гипоталамуса, РФ, и лимбических структур, имеющая преимущественно адренергическую природу, и вызывающая совместно с ноцицептивной импульсацией изменения вегетативных реакций организма, гормональных и метаболических процессов.

5.  Мотивация устранения болевых ощущений, формирующаяся на основе активации лобных и теменных областей коры и приводящая к формированию поведения, направленного на лечение ран и выключения перцептуального компонента.

6.  Активация механизмов памяти, связанная с извлечением опыта по устранению болевых ощущений, т. е. избегания вредоносного фактора или сведения до минимума его действия, и опыта лечения ран.

1.4 Антиноцицептивная система

В организме существует не только болевая (ноцицептивная), но также эндогенная антиноцицептивная морфофункциональная система, поддерживающая и регулирующая порог болевой чувствительности на необходимом функциональном уровне. Данная система имеет сложное строение и гетерогенна по своим механизмам. Наиболее изучены три её механизма: опиоидный, серотонинэргический и адренэргический, каждый из которых имеет свои морфологические и физиологические особенности. По мимо этих существуют и другие механизмы регуляции, связанные с пептидами (соматостатин нейротензин и др.) или с другими эндогенными веществами, которые ещё недостаточно изучены.

Порог болевой чувствительности коррелирует с интегративным возбуждением, идущим по А - и С-волокнам, что связано с возбуждением не только механо-, но и хемоноцицепторов. В свою очередь порог возбуждения хемоноцицепторов зависит от воздействующих на них химических веществ, постоянно присутствующих в организме, в частности в плазме крови и спинномозговой жидкости. К ним относятся, с одной стороны, алгогенные вещества типа простагландинов, кининов, гистамина, субстанции Р и др., повышающие чувствительность хемоноцицепторов, с другой - вещества, понижающие их чувствительность, в первую очередь - опиоидные пептиды, которые могут угнетать образование первых веществ, например, брадикардина (Inoki R. et al.,1978).

Предполагается, что алгогенные вещества и опиоидные пептиды воздействуют на один и тот же рецептор, что, в частности, постулируется для опиоидов и простогландинов (Ehrenpreis S.,1978). Уровень соотношения этих веществ, который в нормальном организме относительно постоянен, по-видимому, и определяет порог возбуждения ноцицепторов и тем самым порог болевой чувствительности.

Смещение соотношения эндогенных веществ в ту или иную сторону приводит к изменению порога боли.

Опиоидный механизм. Опиоиды (эндорфины, энкефалины)- это вещества, которые подавляют болевое ощущение, практически не затрагивая другие сенсорные модальности. Их действие высоко специфично благодаря наличию особых опиоидных рецепторов на нейронах ноцицептивной системы ( 1996). Известны по меньшей мере 4 их подтипа, различающихся своей чувствительностью к опиоидам и другим эндогенным веществам.

Содержание опиоидных пептидов в организме генетически заданной величиной (Tageshigi Ch et al., 1979). В тоже время установлено, что порог боли не является абсолютно стабильной величиной, а подвержен функциональным колебаниям, в частности суточным, это также коррелирует с изменениями содержания опиоидных пептидов (Domzal T. et al.,1980). Порог боли, связанный с содержанием опиоидных пептидов, регулируется центральными механизмами, так как разрушение структур, в которых синтезируются опиоиды, ведёт к гиперальгезии, а их активация - к анальгезии. Это свидетельствует о том, что в организме человека и животных существует определённая функциональная система, регулирующая уровень содержания опиоидных пептидов.

Основной функцией опиоидного механизма эндогенной антиноцицептивной системы является поддержание и функциональное регулирование генетически заданного порога болевой чувствительности.

Опиоидная система оказывает также нарастающие тормозное влияние на проведение ноцицептивной импульсации на уровне интернейронов в ответ на нарастающий по интенсивности стимул для ограничения уровня возбуждения ноцицептивной афферентной системы, что не допускает её перегрузки. Примечательно, что энкефалины блокируют проведение не только ноцицептивной, но и сенсорной импульсации. Это указывает на то, что опиоидная система выполняет роль "ограничителя" возбуждения по отношению к любой афферентации.

Серотонинергический механизм эндогенной антиноцицептивной системы связан с активностью нейров ядер шва и центрального серого околоводопроводного вещества (ЦСОВ).

В организме существует определенный уровень серотонина и понижение этого уровня, вызванное, например, введением деплеторов его синтеза, или разрушение серотонинергических структур ведёт к гипералгезии.

Между опиоидным и серотонинергическим механизмами антиноцицептивной системы существует определённый синергизм действия, что указывает на сходство их функций в регуляции болевого порога. Однако (в отличие от энкефалических нейронов) серотонинергические нервные клетки тормозятся в ответ на ноцицептивный раздражитель, что показано на нейронах ядер шва (Chiang C. Y. et al.1994). Следовательно серотонинергическая антиноцицептивная система не может выполнять функции "ограничителя" возбуждения афферентных систем, в частности для ноцицептивной импульсации.