ВЛИЯНИЕ ИНГИБИРОВАНИЯ ЦИКЛООКСИГЕНАЗНЫХ ПУТЕЙ НА РЕЗИСТЕНТНОСТЬ К НАРАСТАЮЩЕЙ ГИПОКСИИ У КРЫС C ПОВЫШЕННЫМ УРОВНЕМ ИНТЕРЛЕЙКИНА-1 БЕТА
PDF

Ключевые слова

интерлейкин-1β,
респираторная система,
гипоксемия,
апноэ,
простагландины

Как цитировать

Донина, Ж. А., Баранова , Е. В., & Александрова, Н. П. (2020). ВЛИЯНИЕ ИНГИБИРОВАНИЯ ЦИКЛООКСИГЕНАЗНЫХ ПУТЕЙ НА РЕЗИСТЕНТНОСТЬ К НАРАСТАЮЩЕЙ ГИПОКСИИ У КРЫС C ПОВЫШЕННЫМ УРОВНЕМ ИНТЕРЛЕЙКИНА-1 БЕТА. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 106(11), 1400–1411. https://doi.org/10.31857/S0869813920110047

Аннотация

В настоящее время актуальной проблемой физиологии и медицины критических состояний является выяснение механизмов влияния гиперцитокинемии, развивающейся при острых вирусных и бактериальных инфекциях, на развитие дыхательной недостаточности и устойчивость организма к быстро нарастающей гипоксии. Целью настоящего исследования явилось выявление участия циклооксигеназных путей в формировании реакций респираторной системы и резистентности к нарастающей гипоксии на фоне повышенного системного уровня интерлейкина-1β (IL-1β), являющегося ключевым воспалительным медиатором в острой фазе развития системной воспалительной реакции. Исследование проведено на 4-х группах наркотизированных крыc линии Вистар (n = 48) с внутривенным введением: физиологического раствора (контроль), неселективного ингибитора циклооксигеназ диклофенака (1,5 мг/кг), IL-1β (500 нг в 1 мл 0,9%-ного NaCl) и сочетанного введения диклофенака и IL-1β. Все группы животных подвергались действию нарастающей гипоксии, которая создавалась методом «возвратного дыхания». Продолжительность гипоксического воздействия составляла несколько минут: от нормоксии до остановки дыхания (апноэ). Полученные результаты показали, что повышение системного уровня IL-1β усугубляет действие острой, быстро нарастающей гипоксии, вызывая более значительное снижение содержания кислорода в артериальной крови, связанное с резким уменьшением прироста вентиляции в ответ на действие гипоксического стимула. При этом наблюдается выраженное подавляющее влияние IL-1β на увеличение инспираторных колебаний внутригрудного давления на прирост дыхательного объема при гипоксическом воздействии. Кроме того, повышение системного уровня IL-1β ускоряет остановку дыхания, вызванную острой гипоксией. Апноэ возникает при меньшем уровне гипоксической стимуляции и заканчивается летальным исходом у всех животных данной экспериментальной группы. Предварительное ингибирование циклооксигеназной активности диклофенаком уменьшает угнетающее влияние IL-1β на гипоксический ответ респираторной системы, повышает уровень оксигенации артериальной крови до контрольных значений и увеличивает выживаемость в постгипоксическом периоде. Сделан вывод о том, что активация циклооксигеназных путей при действии провоспалительных цитокинов может быть одним из основных механизмов, опосредующих их влияние на респираторную функцию и резистентность к нарастающей гипоксии.

https://doi.org/10.31857/S0869813920110047
PDF

Литература

Сосин Д.В., Шалаева О.В., Евсеев А.В., Шабанов П.Д. Механизмы формирования острой экзогенной гипоксии и возможности ее фармакологической коррекции антигипоксантами. Обзоры по клин. фармакол. и лекарств. терапии. 13(1): 3-24. 2015. [Sosin D.V., Shalaeva O.V., Evseev A.V., Shabanov P.D. The mechanisms of formation of acute exogenous hypoxia and the possibility of its pharmacological correction with antihypoxants. Clin. pharmacol. and drug therapy rev. 13(1): 3-24. 2015. (In Russ)].

Благинин А.А., Жильцова И.И., Михеева Г.Ф. Гипоксическая тренировка как метод коррекции пограничных функциональных состояний организма операторов сложных эргатических систем. Нижневартовск. Изд. Нижневарт. гос. ун-та. 2015. [Blaginin A.A., Zhil'cova I.I., Miheeva G.F. Hypoxic training as a method of correction of borderline functional states of the organism of operators of complex ergatic systems]. Nizhnevartovsk. Nizhnevart. state university. 2015. (In Russ)].

Rispen L., Marks D., Green S. Dynamic ventilatory responses of females and males to acute isocapnic and poikilocapnic hypoxia. Respir. Physiol. Neurobiol. 245: 57-64. 2017.

Berger M.M., Grocott M.P. Facing acute hypoxia: from the mountains to critical care medicine. Br. J.Anaesth. 118(3): 283-286. 2017.

Колчинская А.З., Цыганова Т.Н., Остапенко Л.А. Нормобарическая интервальная гипоксическая тренировка в медицине и спорте. М. Медицина. 2003. Kolchinskaya A.Z., Cyganova T.N., Ostapenko L.A. Normobaric interval hypoxic training in medicine and sports. Moskow. Medicine. 2003. (In Russ)].

Кривощеков С.Г., Диверт Г.М., Диверт В.Э. Регуляция внешнего дыхания и газообмен организма при 20-дневном воздействии сеансами прерывистой нормобарической ипоксии. Физиология человека. 30(3): 88-94. 2004. [Krivoshchekov S.G., Divert G.M., Divert V.E. Regulation of external respiration and gas exchange of the body during 20-day exposure to sessions of intermittent normobaric hypoxia. Human physiology. 30(3) :88-94. 2004. (In Russ)].

Симбирцев А.С., Тотолян А.А. Цитокины в лабораторной диагностике. Инфекционные болезни: Новости. Мнения. Обучение. 2(11): 82-98. 2015. [Simbircev A.S., Totolyan A.A. Cytokines in laboratory diagnosis. Infectious diseases: news, views, education. 2(11): 82-98. 2015. (In Russ)].

Hocker A.D., Stokes A.J., Powell F.L., Huxtable A.G. The impact of inflammation on respiratory plasticity. Exp Neurol. (287): 243-253. 2017.

Probert L. TNF and its receptors in the CNS: The essential, the desirable and the deleterious effects. Neuroscience. 302: 2–22. 2015.

Lampron A., Elali A., Rivest S. Innate immunity in the CNS: redefining the relationship between the CNS and Its environment. Neuron. 78(2): 214–232. 2013.

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

Dantzer R., Konsman J.P., Bluthe R.M, Kelley K W. Neural and humoral pathways of communication from the immune system to the brain: parallel or convergent? Auton. Neurosci. 85: 60. 2000.

Gordon F.J. Effect of nucleus tractus solitarius lesions on fever produced by interleukin-1beta. Auton. Neurosci. 85: 102. 2000.

Nakamori T., Morimoto A., Murakami N. Effect of a central CRF antagonist on cardiovascular and thermoregulatory responses induced by stress or IL-1β. Am. J. Physiol. 265(4): 834-839. 1993.

Watanabe T., Tan N., Saiki Y., Makisumi T., Nakamura S. Possible involvement of glucocorticoids in the modulation of interleukin-1-induced cardiovascular responses in rats. J. Physiol. 491(1): 231-239. 1996.

Herlenius E. An inflammatory pathway to apnea and autonomic dysregulation. Respir. Physiol .Neurobiol. 178(3): 449-457. 2011.

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

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

Донина Ж.А., Баранова Е.В., Александрова Н.П. Ингибирование гиперпродукции оксида азота в условиях прогрессивно, нарастающей гипоксии на фоне действия ИЛ-1β снижает выживаемость крыс после острой гипоксии. Рос физиол журн им И. М. Сеченова. 105(12): 1514-1525. 2019. [Donina Zh. A., Baranova E.V., Alexandrova N.P. Inhibition of the hyperproduction of nitric oxide during progressively increasing hypoxia under the action of IL-1β reduces the survival of rats after acute hypoxia. Russ. J. Physiol. 105(12): 1514-1525. 2019. (In Russ)].

Gonzalez N., Kuwahira I. Systemic oxygen transport with rest, exercise, and hypoxia: A Comparison of humans, rats, and mice. Compar. Physiol. 8(4): 1537-1573. 2018.

Шустов С.Б., Куренкова И.Г., Харитонов М.А., Асямов К.В. Нарушения функции внешнего дыхания при различных формах легочной патологии. Пульмонология. 27(3): 410–418. 2017. [Shustov S.B., Kurenkova I.G., Kharitonov M.A., Asyamov K.V. Lung function abnormalities in different respiratory diseases. Pulmonology. 27(3): 410–418. 2017. (In Russ)].

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.

Lopez-Barneo J., Ortega-Saenz P., Gonzalez-Rodriguez P., Fernandez-Aguera M.C., Macias D., Pardal R., Gao I. Oxygen-sensing by arterial chemoreceptors: Mechanisms and medical translation. Mol. Aspects Med. 47-48: 90-108. 2016.

Ericsson A., Liu C., Hart R., Sawchenko P.E. Type 1 interleukin-1 receptor in the rat brain: distribution, regulation, and relationship to sites of IL-1-induced cellular activation. J. Comp. Neurol. 361(4): 681-698. 1995.

Nadeau S., Rivest S. Effects of circulating tumor necrosis factor on the neuronal activity and expression of the genes encoding the tumor necrosis factor receptors (p55 and p75) in the rat brain: a view from the blood-brain barrier. Neuroscience. 93(4): 1449-1464. 1999.

Wong M.L., Bongiorno P.B., Gold P.W., Licinio J. Localization of interleukin-1 beta converting enzyme mRNA in rat brain vasculature: evidence that the genes encoding the interleukin-1 system are constitutively expressed in brain blood vessels. Pathophysiol. implications, Neuroimmunomodulation. 2(3): 141-148. 1995.

Ek M., Arias C., Sawchenko P., Ericsson-Dahlstrand A. Distribution of the EP3 prostaglandin E (2) receptor subtype in the rat brain: relationship to sites of interleukin-1-induced cellular responsiveness. J. Comp. Neurol. 428(1): 5–20. 2000.

Nakamura K., Kaneko T., Yamashita Y., Hasegawa H., Katoh H., Negishi M. Immunohistochemical localization of prostaglandin EP3 receptor in the rat nervous system. J. Comp. Neurol. 421(4): 543–569. 2000.

Porzionato A., Macchi V., De Caro R., Di Giulio C. Inflammatory and immunomodulatory mechanisms in the carotid body. Respir. Physiol. Neurobiol. 187(1): 31-40. 2013.

Popa D., Fu Z., Go A., Powell F. Ibuprofen blocks time-dependent increase in hypoxic ventilation in rats. Respir. Physiol. Neurobiol. 178(3): 381-386. 2011.

Каратеев А.Е., Алейникова Т.Л. Эйкозаноиды и воспаление. Современная ревматология. 10(4): 73–86. 2016. [Karateev A.E., Aleinikova T.L. Eicosanoids and inflammation. Modern Rheumatol. J. 10(4): 73–86. 2016. (In Russ)].

Hofstetter A., Saha S., Siljehav V., Jakobsson P-J, Herlenius E. The induced prostaglandin E-2 pathway is a key regulator of the respiratory response to infection and hypoxia in neonates. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104(23): 9894-9899. 2007.

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.