Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ВЛИЯНИЕ ОЗОНИРОВАННОГО РАСТВОРА КРЕБСА НА ТОНИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ И Β-АДРЕНОРЕАКТИВНОСТЬ ГЛАДКИХ МЫШЦ ТРАХЕИ КРОВЫ

Сизова Е.Н. Циркин В.И. Костяев А.А.
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.
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.

Библиографическая ссылка

Сизова Е.Н., Циркин В.И., Костяев А.А. ВЛИЯНИЕ ОЗОНИРОВАННОГО РАСТВОРА КРЕБСА НА ТОНИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ И Β-АДРЕНОРЕАКТИВНОСТЬ ГЛАДКИХ МЫШЦ ТРАХЕИ КРОВЫ // Успехи современного естествознания. – 2003. – № 6. – С. 23-27;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=14436 (дата обращения: 20.10.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074