Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,746

Influence of ozonized Krebsў solution on tonic activity and β-adrenoreactivity smooth muscles of a cow trachea


Озонированный (5х10 -7 г/мл) раствор Кребса не влиял на базальный тонус продольных полосок (n=21) трахеи 5 коров, а также на их тонус, вызванный ацетилхолином (10 -6 г/мл), но в 43% опытов достоверно уменьшал релаксирующий эффект адреналина (10 -7 г/мл), т.е. проявлял β-адреноблокирующий эффект. Это свойство озона необходимо учитывать при нормировании условий труда в производствах с повышенным образованием озона и при озонотерапии.
Ozonized (5х10 -7 g/ml) Krebs solution did not influence on basal tone of longitudinal tracheas stripes (n=21) of 5 cows, and also on their tone caused asetilcholin (10 -6 g/ml), but in 43% of experiences authentically reduced the relaxatory effect of adrenaline (10 -7 g/ml), i.e. showed βadrenoblokatory effect. This property of ozone is necessary for taking into account at normalization of working conditions in manufactures with the raised formation of ozone and at ozonetherapy.
Озон является постоянным компонентом атмосферного воздуха, при этом его концентрация как поллютанта особенно высока в мегаполисах [18]; он также образуется при УФ-обработке операционных, проведении физиопроцедур [3,4] и при работе множительной техники [1,4]. Озон оказывает как положительное, так и отрицательное действие на организм (прежде всего, на дыхательную систему), что зависит от его концентрации, длительности контакта и других факторов [1]. В частности, при длительном воздействии озон вызывает фиброз паренхимы легких, способствует злокачественной трансформации легочных клеток [15], повышает проницаемость гематопаренхиматозного барьера за счет активации фагоцитарной активности нейтрофилов, которые усиливают цитолиз эпителиоцитов дыхательных путей [17,19]. При ингаляции озона снижаются бронхиальная проходимость [12], максимальное транспульмональное давление, дыхательный объем, минутная вентиляция легких, возрастает частота дыхания и повышается неспецифическая реактивность дыхательных путей на различные раздражители [1,11,13]. Эти негативные влияния объясняются повышением уровня простагландинов, эйкосаноидов и высвобождением гистамина из тучных клеток [1,4], а также развитием воспаления в дыхательных путях под влиянием интерлейкина-8 [16].

С другой стороны, известно, что озонотерапия в последние годы используется для лечения заболеваний дыхательной системы (параназальных синуситов, туберкулеза легких, бронхиальной астмы, хронического обструктивного бронхита, пневмонии) [2,6], сердечно-сосудистой системы (ишемическая болезнь сердца) [10], центральной и периферической нервной системы [4], репродуктивной системы [5] и других систем [4], а также для коррекции акушерских аномалий [5]. Положительное влияние озонотерапии объясняется способностью озона оказывать иммуностимулирующие, бактерицидные, вирицидные и фунгицидные эффекты [1,14]. В связи с перспективностью озонотерапии, в том числе в лечении заболеваний дыхательных путей, а также с расширением производств, связанных с повышенным образованием озона, и ростом концентрации озона в местах проживания в работе была поставлена цель изучить влияние озона на сократительную активность и β-адренореактивность гладких мышц дыхательных путей.

Методика исследований

Эксперименты проведены на 21 продольных полосках (длиной в 8-10 мм, шириной в 2-3 мм) трахеи 5 коров, иссеченных из дорсальной стенки биоптата трахеи между хрящевыми полукольцами. Регистрацию сократительной активности полосок проводили по методике [7,9] с использованием 6-канального "Миоцитографа"  при 38оС в условиях пассивной аэрации рабочих камер «Миоцитографа» при скорости перфузии раствора Кребса, равной 0,7 мл/мин, и исходной нагрузке в пределах 500 мгс (4,9 мН).

Проведено 2 серии экспериментов. В серии 1 изучали влияния озонированного раствора Кребса (5х10-7 г/мл) на базальный тонус полосок. Схема опытов предусматривала 30-минутную перфузию полоски обычным раствором Кребса, после которой проводилось 10-15-минутное воздействие озонированным раствором Кребса. В серии 2 исследовали влияние озонированного раствора Кребса (5х10-7 г/мл) на тоническую активность, вызванную ацетилхолином (10-6 г/мл), а также на  -адренореактивность полосок, которую оценивали по реакции на адреналин (10-7 г/мл) на фоне сокращения, вызванного ацетилхолином. Во всех опытах использовали раствор Кребса (рН-7,4), содержащий (в мМ): NaCl-136, КCl-4,7, CaCl2-2,52, MgCl2-1,2, KH2PO4-0,6, NaHCO3-4,7, C6H12O6-11. Озонированный раствор Кребса готовили путем 20-минутного барботирования стандартного раствора Кребса озонокислородной смесью, получаемой с помощью медицинского озонатора типа «Озон-М-50», в которой содержание озона достигало 5х10-3 г/л. Согласно расчетам [3], концентрация озона в таком растворе спустя 1-3 часа после барботирования удерживается на уровне 5х10-7 г/мл. Это незначительно превышает терапевтические концентрации озона, которые, согласно [3,4,10], составляют 10-8 - 2х10-8 г/мл. В работе применяли адреналина гидрохлорид (Россия), ацетилхолина хлорид (Россия) и обзидан (Германия), а также 100-кратные разведения сыворотки венозной крови беременных (III триместр) женщин. Результаты исследования подвергнуты статистической обработке; различия между показателями оценивали по критерию Стьюдента, считая их достоверными при р<0,05.

Результаты исследования

Серия 1. Установлено (рис.1), что при перфузии раствором Кребса полоски не развивали фазную сократительную активность и имели относительно низкий базальный тонус, что не противоречит данным литературы [8,20]. Озонированный раствор Кребса и адреналин (10-7 г/мл) не влияли на базальный тонус полосок.

Серия 2. Ацетилхолин (10-6 г/мл) сравнительно быстро и обратимо повышал базальный тонус полосок (рис. 1 и 2). Озонированный раствор Кребса не снижал вызванный ацетилхолином тонус (рис.1), а адреналин (10-8, 10-7 г/мл) частично и обратимо снижал его, т.е. проявлял релаксирующий эффект (рис.1). Этот эффект адреналина (10-8 г/мл) возрастал под влиянием 100-кратных разведений сыворотки венозной крови (рис. 2), что можно объяснить, согласно [8,9], наличием в ней эндогенного сенсибилизатора β-адренорецепторов. Обзидан (10-6 г/мл) препятствовал проявлению релаксирующего эффекта ад
реналина и β-адреносенсибилизирующей активности 100-кратных разведений сыворотки крови. Это означает, что релаксирующий эффект адреналина обусловлен активацией β-адренорецепторов (вероятнее всего, подтипа β2) миоцитов.

Озонированный раствор Кребса в 9 опытах из 21, т.е. в 43% случаев (рис.1) снижал β-адренореактивность полосок (серия 2а), а в 12 опытах, т.е. в 57% случаев (серия 2б) он не влиял на нее. Действительно, в серии 2а тонус, вызванный ацетилхолином, составил 9,41± 1,89 мН. Под влиянием адреналина он достоверно (p<0,05) уменьшался до 6,27 ± 0,93 мН, или до 66,6±  5,21% от исходного уровня. Т.е. исходная величина релаксирующего  эффекта адреналина  составила 3,14 мН, или 33,4% от исходного тонуса. Удаление адреналина сопровождалось восстановлением тонуса (до 10,2 ± 1,53 мН). Озонированный раствор Кребса незначительно повышал тонус (до 10,5 ± 1,23 мН). На фоне этого раствора адреналин (10-7 г/мл) снижал тонус всего до 8,45 ± 0,67 мН, или до 89,2 ± 6,31% от исходного уровня (снижение носило недостоверный характер). Следовательно, величина релаксирующего эффекта адреналина составила всего 2,05 мН, или 19,5% от тонуса, развиваемого при действии озонированного раствора Кребса. Это в 1,53 раза (p<0,05) меньше релаксирующего эффекта адреналина, наблюдаемого исходно.

В серии 2б тонус, вызванный ацетилхолином, составил 5,39±  0,83 мН. Под влиянием адреналина он уменьшался до 4,17 ± 0,28 мН, или до 77,4 ± 7,64% от исходного уровня (p<0,05), т.е. величина релаксирующего эффекта адреналина составила 1,22 мН, или 22,6% от исходного тонуса. Удаление адреналина сопровождалось восстановлением тонуса (до 5,54 ± 0,56 мН). Озонированный раствор Кребса незначительно повышал его (до 5,60 ± 0,48 мН). На фоне этого раствора адреналин (10-7  г/мл) снижал тонус до 4,04±  0,23  мН  (p<0,05),  или  до  74,9 ± 6,47% (p<0,05) от фонового уровня. Таким образом, величина релаксирующего эффекта адреналина составила 1,56 мН, или 27,9% от тонуса, развиваемого при действии озонированного раствора Кребса (различия с первым тестированием адреналина недостоверны (p>0,1). Следовательно, в серии 2б озонированный раствор Кребса не снижал β-адренореактивность полосок трахеи.

              б)

Рис 1. Механограмма продольной полоски трахеи коровы, демонстрирующая отсутствие тонотропного эффекта и наличие β-адреноблокирующего эффекта озонированного (5х10-7 г/мл) раствора Кребса (а - начало эксперимента, б - продолжение). Горизонтальные линии под механограммой обозначают момент воздействия ацетилхолина в концентрации 10-6 г/мл (Ах-6), адреналина (10-7 г/мл; А-7) и озонированного раствора Кребса (ОРК). Калибровка 10 мН, 10 мин.

Рис 2. Механограмма продольной полоски трахеи коровы, демонстрирующая β-адреносенсибилизирующий эффект сыворотки венозной крови и снятие данного эффекта обзиданом. Горизонтальные линии под механограммой обозначают момент воздействия ацетилхолина в концентрации 10-6 г/мл (Ах-6), адреналина (10-8 г/мл; А-8), обзидана (10-6 г/мл; Обз-6) и 100-кратного разведения сыворотки венозной крови (С 1:100). Калибровка 10 мН, 10 мин.

Таблица 1. Величина тонической активности продольных полосок трахеи коровы при действии ацетилхолина (10-6 г/мл), адреналина (10-7 г/мл) и озонированного раствора Кребса (ОРК).

 

Этапы опытов

 

Характер воздействия

Величина тонической активности

 

мН

в % к ацетилхолинвызванному сокращению

Серия 2а. Наличие  -адреноблокирующего влияния озонированного раствора Кребса (n=9).

1

Ацетилхолин

9,41± 1,89

100 ±0,0

2

Ацетилхолин + адреналин

6,27 ±0,93*

66,6 ±5,21*

3

Ацетилхолин

10,2 ±1,53

108 ±8,45

4

Ацетилхолин +ОРК

10,5 ±1,23

111 ±6,87

5

Ацетилхолин +ОРК + адреналин

8,45± 0,67

89,2 ±6,31а

6

Ацетилхолин

11,3 1,73

120 ±11,5

7

Ацетилхолин + адреналин

6,63± 0,71*

70,5 ±8,22*

8

Ацетилхолин + адреналин + ОРК

8,10 ±0,43

86,2± 6,53

Серия 2 б. Отсутствие  -адреноблокирующего влияния озонированного Кребса (n=12).

1

Ацетилхолин

5,39 ±0,83

100 ±0,0

2

Ацетилхолин + адреналин

4,17 ±0,28

77,4 ±7,64*

3

Ацетилхолин

5,54 ±0,56

103 ±7,98

4

Ацетилхолин + ОРК

5,60 ±0,48

104± 8,53

5

Ацетилхолин + ОРК + адреналин

4,04 ±0,23*

74,9 ±6,47*

Примечание: *  различия с тонической активностью, повышенной ацетилхолином, достоверны, р<0,05; а - различия со значениями 2-го этапа опыта, достоверны, р<0,05.

Обсуждение результатов

Итак, исследования показали, что озонированный (5х10-7 г/мл) раствор Кребса не влияет на базальный тонус полосок трахеи коровы и их тоническую активность, вызванную ацетилхолином, но у 43% полосок он уменьшает релаксирующий эффект адреналина, т.е. снижает их β-адренореактивность, а у 57% полосок не влияет на нее. Это говорит о наличии в трахеи двух популяций миоцитов - соответственно чувствительных и резистентных к β-адреноблокирующему действию озона.

В исследованиях, проведенных нами параллельно с этими экспериментами, показано, что озонированный раствор Кребса повышает тоническую активность гладких мышц коронарной артерии свиньи и спонтанную фазную активность продольных полосок рога матки небеременных крыс, существенно снижая при этом их β-адренореактивность; в то же время этот раствор уменьшает спонтанную сократительную активность и α-адренореактивность полосок миометрия беременных (38-40 нед.) женщин. Следовательно, влияние озонированного раствора Кребса на сократительную активность и адренореактивность миоцитов зависит от видовой принадлежности, выполняемой ими функции, от их локализации и от типа доминирующей адренореактивности. С этих позиций можно утверждать, что миоциты трахеи в силу постоянного контакта с атмосферным воздухом в отличие от миоцитов коронарных артерий и матки в процессе эволюции приобрели повышенную устойчивость к миоцитотоническому и βадреноблокирующему действию озона. Исходя из представлений о механизмах адренорецепции [8], полагаем, что снижение β-адренореактивности, происходящее под влиянием озона у 43% полосок трахеи (как и у всех полосок коронарной артерии свиньи и полосок матки крысы), обусловлено снижением эффективности передачи сигнала от β-адренорецепторов к внутриклеточным эффекторам. Это явление необходимо учитывать при озонотерапии, в том числе у больных, страдающих бронхиальной астмой и другими видами патологии, обусловленными недостаточностью β-адренергического механизма. С другой стороны, результаты наших исследований позволяют объяснить негативное влияние на человека высоких концентраций озона, характерных для атмосферы мегаполисов [18] или для производств, связанных с повышенным образованием озона [1,4], его β-адреноблокирующим действием на миоциты дыхательных путей.

В целом, обнаружение способности озона оказывать β-адреноблокирующий эффект позволяет предложить новый принцип профилактики побочного влияния озона, заключающийся в применении сенсибилизаторов β-адренорецепторов, в том числе предуктала (триметазидина) и милдроната [9], а также гистидина, триптофана и тирозина [8]. В экспериментах показано, что эти вещества повышают βадренореактивность миоцитов трахеи коров, коронарных артерий свиньи и матки крысы [8,9], в том числе, как недавно было установлено нами, и сниженную под влиянием озона. С учетом того, что содержание эндогенного сенсибилизатора β-адренорецепторов. в крови у человека зависит ряда факторов, например, от пола [8], не исключаем, что другим направлением профилактики побочных эффектов озона может стать отбор лиц, устойчивых к β-адреноблокирующему действию озона, в том числе за счет высокого содержания в крови эндогенного сенсибилизатора β-адренорецепторов.

Список литературы

  1. Алейников С.О., Чучалин А.Г. // Пульмонология.1997.№ 3.С. 81.
  2. Белянин И.И. // Терапевт. арх.. -1997.№ 11.С. 44
  3. Бояринов Г.А., Соколов В.В. Озонированное искусственное кровообращение. Экспериментальное обоснование и результаты применения. - Н. Новгород: Изд-во «Покровка», 1999.317 с. 
  4. Густов А.В., Котов С.А., Конторщикова К.Н., Потехина Ю.П Озонотерапия в неврологии. -Н. Новгород : Литера, 1999.178 с.
  5. Зуев Б.М.; Побединский Н.М.; Джибладзе Т.А. // Акушерство и гинекол. .1998.№ 3.С. 3.
  6. Петров Г.М.; Кудрявцев Б.П.; Акулич И.И. // Воен.-мед. ж., 1996., № 12.С. 16.
  7. Циркин В.И., Дворянский С.А., Ноздрачев А.Д., и др. // Доклады РАН, 1997. - Т.352, № 1.С. 124.
  8. Циркин В.И., Дворянский С.А. Сократительная деятельность матки (механизмы регуляции).Киров, 1997.270 с
  9. Циркин В.И., Сизова Е.Н., Подтетенев А.Д, и др. // Российский кардиолог. ж., 2002., Т.33, № 1.С. 45.
  10. Яворская В.А., Малахов В.А., Хвисюк В.В., и др. // Мiсцеве та парентеральне використання озонотерапii в медицинi: Сб. наукових робiт.-Харькiв, 2001.С. 45.
  11. Frischer Th., Studnicka M.// Atemwegs-und Lungenkrankh., 1999.№ 6 .Р. 303.
  12. Hiltermann T., Stolk J., Hiemstra P., et al. //Clin. Sci.- 1995.№ 6.Р.619.
  13. Hiltermann T., Peters E., Alberts B. et al. // Free Radic. Biol. and Med. - 1998.№ 6. - Р. 952.
  14. Gong H., Shamoo D., Anderson K., Linn W. // Arch. Environ. Health.1997.-. № 1.Р. 18.
  15. Gustafsson L., Cotgreave I. // Scand. J. Work, Environ. and Health.1996.№ 1Р. 27.
  16. Kopp M., Ulmer C., Seidel A. et al // Atemwegs-und Lungenkrankh - 1995 № 6. - Р. 322.
  17. McDonald R., Usachencko J. // Inflammation.1999.№ 1. Р. 63.
  18. Pope C., Schwartz J., Ransom M. // Energ.sante .1999.№ 1.Р. 57.
  19. Qu Qing Shan; Chen Lung Chi // Amer. J. Physiol., 1995.№ 4. - Р.558
  20. Tessier G., Lackner P., O´Grandy S. // Respir.  Physiol.-1991. Vol.  84,  №  1. Р.  105.