ИНГИБИРОВАНИЕ ГИПЕРПРОДУКЦИИ ОКСИДА АЗОТА В УСЛОВИЯХ ПРОГРЕССИВНО НАРАСТАЮЩЕЙ ГИПОКСИИ НА ФОНЕ ДЕЙСТВИЯ ИЛ-1β СНИЖАЕТ ВЫЖИВАЕМОСТЬ КРЫС ПОСЛЕ ОСТРОЙ ГИПОКСИИ
PDF

Ключевые слова

острая нормобарическая гипоксия
резистентность организма
интерлейкин-1 бета
оксид азота
кардиореспираторная система

Как цитировать

Донина, Ж. А., Баранова, Е. В., & Александрова, Н. П. (2019). ИНГИБИРОВАНИЕ ГИПЕРПРОДУКЦИИ ОКСИДА АЗОТА В УСЛОВИЯХ ПРОГРЕССИВНО НАРАСТАЮЩЕЙ ГИПОКСИИ НА ФОНЕ ДЕЙСТВИЯ ИЛ-1β СНИЖАЕТ ВЫЖИВАЕМОСТЬ КРЫС ПОСЛЕ ОСТРОЙ ГИПОКСИИ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 105(12), 1514–1525. https://doi.org/10.1134/S0869813919120033

Аннотация

На наркотизированных крысах линии Вистар оценивали роль оксида азота (NO) в реализации компенсаторных реакций организма на нарастающую острую нормобарическую гипоксию при повышенном уровне провоспалительного цитокина интерлейкина 1бета (ИЛ-1β). Прогрессивное нарастание гипоксии от нормоксии до апноэ создавали использованием экспериментальной модели «возвратного дыхания». Было установлено, что блокада NO неселективным ингибитором NO-синтазы L-NAME угнетает компенсаторное увеличение легочной вентиляции на нарастающую гипоксическую гипоксию в большей степени, чем при дискретном повышении уровня ИЛ-1β, что могло явиться следствием снижения активности периферической хеморецепции. Полученное в настоящем исследовании снижение артериального давления при действии ИЛ-1β в нормоксических условиях и его повышение до контрольных значений при ингибировании NO-синтазы сопровождаются изменениями показателей внешнего дыхания и насыщения артериальной крови кислородом, что свидетельствует о роли NO в формировании интегративных реакций дыхательной и сердечно-сосудистой систем при патологии и экстремальных состояниях. У крыс с блокадой NO уровень сатурации при острой гипоксии не снижался, а превышал значения как в контроле, так и при действии ИЛ-1β. Такая реакция могла явиться следствием гипоксического гипометаболизма (снижение интенсивности обмена), который характеризуется уменьшением скорости потребления кислорода в результате резкого падения напряжения О2 в артериальной крови. Также установлено, что ингибирование гиперпродукции NO в условиях прогрессивно нарастающей гипоксии на фоне действия ИЛ-1β снижает спонтанное восстановление инспираторной активности и процент выживаемости крыс в постгипоксический период.Таким образом, анализ результатов свидетельствует об участии оксида азота в механизмах влияния провоспалительного цитокина ИЛ-1β на резистентность организма крыс к нарастающей острой нормобарической гипоксии.

https://doi.org/10.1134/S0869813919120033
PDF

Литература

Matuschak G.M., Lechner A.J. Acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome: pathophysiology and treatment. Mol. Med. 107(4): 252-258. 2010.

Симбирцев А. С. Цитокины: классификация и биологические функции. Цитокины и воспаление. 3(2): 16–23. 2004. [Simbircev A. S. Cytokines: classification and biological functions. Cytokines and inflammation. 3(2): 16–23. 2004. (In Russ.)].

Мюльберг А.А., Гришина Т.В. Цитокины как медиаторы нейроимунных взаимодействий. Успехи физиол. наук. 37(1): 18-27. 2006. [Myul'berg A.A., Grishina T.V. Cytokines as mediators of neuroimmune interactions. Successes fiziol. sciences. 37(1): 18-24. 2006. (In Russ.)].

Лукьянова Л.Д., Кирова Ю.И., Сукоян Г.В. Сигнальные механизмы адаптации к гипоксии и их роль в системной регуляции. Биол. мембраны: Журн. мембр. клеточн. биол. 29(4): 238-252. 2012. [Luk'yanova L.D., Kirova Yu.I., Sukoyan G.V. Signaling mechanisms of adaptation to hypoxia and its role in systemic regulation. Biol. Membr. J. Membr. Cell Biol. 29(4): 238-252. 2012. (In Russ.)].

Hofstetter A.O., Herlenius E. Interleukin-1β depresses hypoxic gasping and autoresuscitation in neonatal DBA/1lacJ mice. Respir. Physiol. Neurobiol. 146(2-3): 135-146. 2005.

Eltzschig H.K., Carmeliet P. Hypoxia and inflammation. N. Engl. J. Med. 364(7):656–665. 2011.

Донина Ж.А., Баранова Е.В., Александрова Н.П. Влияние провоспалительного цитокина интерлейкина 1-β на резистентность организма к острой гипоксии. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 102(11): 1333-1342. 2016. [Donina Zh.A., Baranova E.V., Aleksandrova N.P. The effect of pro-inflammatory cytokine interleukin 1-β on the body's resistance to acute hypoxia. Russ. J. Physiol. 102(11): 1333-1342. 2016 (In Russ.)].

Малышев И.Ю., Манухина Е.Б. Стресс, адаптация и оксид азота. Биохимия. 63(7): 992-1006. 1998. [Malyshev I.Yu., Manuhina E.B. Stress, adaptation and nitrous oxide. Biochemistry. 63(7): 992-1006. 1998. (In Russ.)].

Jeffrey Man H., Tsui A., Marsden P. Nitric oxide and hypoxia signaling. Vitam. Horm. 96: 161-192. 2014.

Манухина Е.Б., Дауни Г.Ф., Маллет Р.Т., Малышев И.Ю., Ванин А.Ф. Депо оксида азота (NO) и его адаптивная роль в сердечно-сосудистой системе. Патогенез. 10(2): 19-27. 2012. [Manuhina E.B., Dauni G.F., Mallet R.T., Malyshev I.Yu., Vanin A.F. Depot nitric oxide (NO) and its adaptive role in the cardiovascular system. Pathogenesis. 10(2): 19-27. 2012. (In Russ.)].

Antosova M., Mokra D., Pepucha L., Plevkova J., Buday T., Sterusky M., Bencova A. Physiology of Nitric Oxide in the Respiratory System. Physiol. Res. 66(2): 159-172. 2017.

Moncada S., Higgs E. The discovery of nitric oxide and its role in vascular biology. Br. J. Pharmacol. 147(1): 193-201. 2006.

Le Cras T., McMurtry I. Nitric oxide production in the hypoxic lung. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 280(4): 575-582. 2001.

Graff G.R., Gozal D. Cardiorespiratory responses to interleukin-1 beta in adult rats: role of nitric oxide, eicosanoids and glucocorticoids. Arch. Physiol. Biochem. 107(2): 97-122. 1999.

Aleksandrova N.P., Danilova G.A., Aleksandrov V.G. Interleukin-1beta suppresses the ventilatory hypoxic response in rats via prostaglandin-dependent pathways. Can. J. Physiol. Pharmacol. 95(6): 681-685. 2017.

Aleksandrova N.P., Danilova G.A., Aleksandrov V.G. Cyclooxygenase pathway in modulation of the ventilatory response to hypercapnia by interleukin-1β in rats. Resp. Physiol. Neurobiol. (209):85-90. 2015.

Fernandez R., Gonzalez S., Rey S., Cortes P.P., Maisey K.R., Reyes E.P., Larrain C., Zapata P. Lipopolysacharide-induced carotid body inflammation in cats: functional manifestation, histopathology and involvement of tumor necrosis factor-α. Exp. Physiol. 93(7): 892-907. 2008.

Gauda E., Shirahata M., Mason A., Pichard L., Kostuk E., Chavez-Valdez R. Inflammation in the carotid body during development and its contribution to apnea of prematurity. Respir. Physiol. Neurobiol. 185(1): 120-131. 2013.

Prabhakar N.R. NO and CO as second messengers in oxygen sensing in the carotid body. Respir. Physiol.115(2): 161-168. 1999.

Iturriaga R., Alcayaga J. Neurotransmission in the carotid body: transmitters and modulators between glomus cells and petrosal ganglion nerve terminals. Brain Res. Rev. 47(1-3): 46-53. 2004.

Haxhiu M.A.,Changch., Dreshai I., Erokwu B., Prabhakar N.R., Cherniack N.S. Nitric oxide and ventilatory response to hypoxia. Resp. physiol. 101(3): 257-266. 1995.

Gozal D. Sleep, sleep disorders and inflammation in children. Sleep Med. 10(1): 12–16. 2009.

Ogawa H., Mizusawa A., Kikuchi Y., Hida W., Miki H., Shirato K. Nitric oxide as a retrograde messenger in the nucleus tractus solitarii of rats during hypoxia. J. Physiol. (Lond.) 486: 495-504. 1995.

Olsson A., Kayhan G., Lagercrantz H., Herlenius E. IL-1 beta depresses respiration and anoxic survival via a prostaglandin-dependent pathway in neonatal rats. Pediatr. Res. 54(3): 326-331. 2003.

Emery C., Teng G., Liu X., Barer G. Vasoreactions to acute hypoxia, whole lungs and isolated vessels compared modulation by NO. Respir. Physiol. Neurobiol. 134: 115-129. 2003.

Godo S., Shimokawa H. Divergent roles of endothelial nitric oxide synthases system in maintaining cardiovascular homeostasis. Radic. Biol. Med. 109: 4-10. 2017.

Бурых Э.А. Компенсаторные и адаптивные перестройки в системе дыхания у человека при остром гипоксическом воздействии. Физиология человека. 35(3): 82-93. 2009. [Buryh E.A. Compensatory and adaptive adjustment in the respiratory system in humans with acute hypoxic exposure. Human physiology. 35(3): 82-93. 2009. (In Russ.)].

Гришин О.В., Басалаева С.В., Устюжанинова Н.В., Уманцева Н.Д., Гладырь С.Н. Реакции внешнего дыхания и интенсивность энергетического обмена e неадаптированных к гипоксии людей в условиях нарастающей гипоксии. Бюлл. физиол. патол. дыхания. 51: 8-14. 2014. [Grishin O.V., Basalaeva S.V., Ustyuzhaninova N.V., Umanceva N.D., Gladyr' S.N. Lung respiration reaction and energy metabolism intensity in not adapted to hypoxia people exposed to increased hypoxia. Bull. Physiol. Pathol. Respirat. 51: 8-14. 2014.( In Russ.)].

Шустов Е.Б., Капанадзе Г.Д., Станкова Н.В., Ревякин А.О., Матвеенко Е.Л., Ким А.Е., Шуленин Н.С. Гипоксия физической нагрузки у спортсменов и лабораторных животных. Биомедицина. 4: 4-16. 2014. [Shustov E.B., Kapanadze G.D., Stankova N.V., Revyakin A.O., Matveenko E.L., Kim A.E., Shulenin N.S. Hypoxia physical activity in athletes and laboratory animals. Biomedicine. 4: 4-16. 2014. ( In Russ.)].