Роль физиологических и средовых факторов в обеспечении половых различий в кардиоваскулярной чувствительности к стрессам человека и животных - автореферат

5

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

РОЛЬ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ И СРЕДОВЫХ ФАКТОРОВ В ОБЕСПЕЧЕНИИ ПОЛОВЫХ РАЗЛИЧИЙ В КАРДИОВАСКУЛЯРНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К СТРЕССАМ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ

03.00.13 - физиология

На правах рукописи

Игошева Наталия Борисовна

Астрахань 2009

Работа выполнена на кафедре физиологии человека и животных

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского"

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор

Анищенко Татьяна Григорьевна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Мурашев Аркадий Николаевич

доктор медицинских наук, профессор Клочков Виктор Александрович

доктор биологических наук, доцент

Горст Нина Александровна

Ведущая организация - Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный медицинский университет" Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

Защита состоится " 26 " марта_2009 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.01 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна,1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АГУ.

Автореферат разослан " " 2009 г.

Учёный секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук Ю.В. Нестеров

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Нарастающее загрязнение окружающей среды, индустриализация и ухудшение здоровья человека относятся к числу наиболее актуальных проблем физиологии (Агаджанян, 2000; Казначеев и др. 2002; Казначеев, 2007). Наряду с ухудшением экологической обстановки отмечается значительный рост стрессогенности современной жизни. Нарастающая урбанизация, информационные перегрузки, дефицит времени, являясь неотъемлемыми атрибутами современного общества, способствуют развитию эмоциональных стрессорных состояний (Федоров, 1997; Казначеев, Непомнящих, 2000; Судаков, 2004). Мобилизация важнейших систем организма при этом призвана обеспечить поддержание его гомеостаза и адаптацию к воздействующим факторам. Однако, постоянно действующие многочисленные стрессорные ситуации часто приводят к срыву адаптационных механизмов организма и появлению группы патологических процессов, объединяемых термином "болезни цивилизации" (Зикмунд, 1987). Стрессогенные нарушения функций сердечно-сосудистой системы (ССС) являются одной из ведуших причин смертности в современном обществе (Чазов, 2000; Оганов, 2002; Rozansky et al., 2005), причем, как свидетельствуют данные медицинской статистики, мужчины по сравнению с женщинами, обладают повышенной склонностью к сердечно-сосудистым заболеваниям (Оганов, 2000, 2002; European Society of Hypertension, 2003). Вследствие этого в цивилизованных странах отмечается резкое увеличение разницы в продолжительности жизни мужчин и женщин, что представляет важную социальную и медицинскую проблему.

Нарушения адаптивных возможностей ССС в условиях нарастающей стрессогенности современной жизни, выраженные в большей степени среди мужчин, диктуют необходимость проведения сравнительного исследования механизмов, обеспечивающих половые различия в чувствительности ССС к стрессорным воздействиям. Есть основания полагать, что половые различия в адаптивных возможностях системы кровообращения могут быть обусловлены половой спецификой кардиоваскулярной стресс-реактивности (Анищенко и др., 2000; Glynn, Christenfeld, Gerin, 1999; Azar, Sharp, Lawson, 2005). Однако, механизмы этих различий изучены крайне недостаточно. Между тем, исследования, выполненные на особях мужского пола выявили положительные корреляции между чувствительностью ССС к стрессам и индивидуальными особенностями вегетативных (Горбунова, 2000) и центральных механизмов регуляции ССС (Ульянинский, 1994; Федоров, 1997; Судаков, 2005), а также типом психоэмоциональной реактивности (Харитонова и др., 2000; Остроумова и др,. 2002; Lee, Watanuki, 2007). Показано, что половые гормоны могут быть важной детерминантой различной у мужчин и женщин предрасположенности к заболеваниям ССС (Мамбетова и др., 2000; Dubey, Jackson, 2001). Однако, в литературе нет единой точки зрения о модулирующем влиянии половых гормонов на кардиоваскулярную чувствительность к стрессам. Наряду с генетическими факторами, ключевую роль в формировании адаптационных возможностей организма играют и факторы внешней среды. Стрессы, воздействующие на организм в критические периоды индивидуального развития, оказывают долговременные и зависимые от пола влияния на нейроэндокринную стресс-реактивность у взрослого потомства (Резников и др., 2004; Weinstock, 2001; McMillen, Robinson, 2005). Вместе с тем вопрос о том, в какой степени пренатальный стресс (ПС) может "программировать" реактивность ССС у взрослых особей, остается неизученным.

Таким образом, следует признать, что несмотря на проводимые экспериментальные и клинические исследования половых различий в кардиоваскулярной стресс-реактивности и стресс-устойчивости, многие аспекты этой проблемы оцениваются неоднозначно: требуют уточнения вопросы взаимоотношения средовых и физиологических факторов, в числе последних - гормональных и психо-вегетативной механизмов.

Цель и задачи исследования: Цель настоящей работы - изучить половые особенности процессов стресса и адаптации ССС человека и животных к разнообразным стрессорным воздействиям, провести анализ факторов, детерминирующих половые различия в кардиоваскулярной стресс-реактивности и стресс-устойчивости.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

Изучить закономерности функционального реагирования ССС юношей и девушек на стрессы разной модальности с использованием физиологических и математических подходов.

Оценить у юношей и девушек роль психоэмоциональных факторов в реализации кардиоваскулярных реакций и их вегетативной регуляции при учебных стрессорных ситуациях.

Исследовать половые особенности вегетативных механизмов регуляции ССС в условиях покоя и стресса, изучив кардиоваскулярные показатели у самок и самцов крыс в условиях фармакологической блокады адренергических и холинергических влияний на ССС.

Оценить с учетом полового фактора характер патогенетической взаимосвязи между стресс-реактивностью и стресс-устойчивостью ССС, изучив половые особенности кардиоваскулярной чувствительности и устойчивости к стресс-индуцированным повреждениям миокарда у крыс.

Определить роль половых гормонов в обеспечении половых различий в функционировании ССС в условиях покоя и стресса, изучив кардиоваскулярные показатели у интактных, гонадэктомированных животных обоего пола, а также у неонатально андрогенизированных самок крыс.

Исследовать долговременные эффекты пренатального стресса на кардиоваскулярную стресс-реактивность у взрослого потомства крыс обоего пола.

Научная новизна. В исследованиях на людях и крысах впервые проведено систематическое изучение половых особенностей чувствительности ССС к разнообразным по силе и продолжительности стрессорам. Полученные данные свидетельствуют о более благоприятной стрессорной динамике кардиоваскулярных реакций у женских особей по сравнению с мужскими. В исследованиях на людях впервые показано, что у женщин уровень личностной тревожности и характер переживаемых при стрессе эмоций, играют роль модулятора кардиоваскулярной стресс-реактивности.

В исследования на крысах впервые установлены более выраженные в женском организме симпато-парасимпатические влияния на сердечный ритм, что может обеспечивать более точные и адекватные реакции ССС на стрессорные воздействия. Получены оригинальные данные о возможности моделирования на животных половых различий в устойчивости ССС к стрессорным повреждениям. Впервые выявлены половые различия в регуляции метаболизма биогенных аминов при стрессе: у самцов уровни эндогенного блокатора моноаминоксидазы Б - изатина - в крови и тканях сердца и мозга были значительно выше, чем у самок. Эти данные, наряду с обнаруженными в экспериментах in vitro цитотоксическими эффектами изатина, позволяют предположить, что пониженная устойчивость мужских особей к кардио - и цереброваскулярным повреждениям стрессорного генеза может, в определенной степени, обеспечиваться более высокими в мужском организме стрессорными уровнями изатина.

Впервые проведены систематические исследования роли половых гормонов в реализации половых различий в кардиоваскулярной активности в покое и при стрессе. В экспериментах на гонадэктомированных крысах обоего пола выявлены модулирующие влияния половых гормонов на ССС, которые в значительной степени опосредуются через холинергический уровень регуляции. Новыми являются данные о влиянии половых гормонов в период половой дифференцировки мозга на формирование половых особенностей кардиоваскулярной стресс-реактивности. Впервые показано, что стресс в раннем онтогенезе приводит к значительным и необратимым изменениям в чувствительности ССС к стрессам у взрослых потомков и оказывает модифицирующие влияния на половые особенности кардиоваскулярной стресс реактивности.

Научно-практическая значимость работы. Проведенные исследования свидетельствуют о значительных половых различиях в адаптации ССС к средовым стрессорам разной модальности и продолжительности. Половые различия в кардиоваскулярной стресс-реактивности проявляются в экспериментах на животных и людях и обеспечиваются половыми особенностями вегетативных механизмов регуляции, а также разной у мужских и женских особей ролью психоэмоциональных факторов в реализации реакций ССС и их вегетативной регуляции при стрессе. Обнаруженные факты представляют несомненную важность для понимания механизмов, детерминирующих половые различия в чувствительности ССС к стрессам и устойчивости к заболеваниям стрессорного генеза. Полученные данные о значительных половых различиях в чувствительности к фармакологическим кардиотропным препаратам - адрено - и холиноблокаторам, служат основанием для рекомендации дифференцированного подхода к женскому и мужскому организму при испытании лекарственных средств и проведении лечебных мероприятий. Установлено, что женские и мужские половые гормоны оказывают кардиопротективный эффекты в покое и при стрессе, а их дефицит приводит к ухудшению адаптационных возможностей ССС у особей обоего пола. Эти данные могут представлять практический интерес при профилактике и лечении возрастных кардиоваскулярных нарушений посредством гормональной заместительной терапии. Изучение состояния ССС и нейроэндокринной функции взрослых животных, матери которых были подвергнуты во время беременности стрессу, представляет несомненную важность для практической медицины. Исследование этой проблемы актуально для обоснования параметров здорового образа жизни беременных женщин, а также поиска путей ранней диагностики и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.

Апробация работы. Материалы исследования были доложены и обсуждены на отечественных и международных научных конференциях: Всероссийской научной конференции, посвященной 150-летию И.П. Павлова (Санкт-Петербург, 1999), Международном симпозиуме, посвященному Е.В. Науменко (Новосибирск, 1999), Всероссийской конференции "Нелинейные Дни в Саратове для молодых-2000" (Саратов, 2000), 5 Всероссийской конференции "Нейроэндокринология-2000" (Санкт-Петербург, 2000), 10^th European Meeting on Hypertension (Goteborg, 2000), 3^rd International Congress on Stress (Dublin 2000), 11^th European Meeting on Hypertension (Milan 2001), II Российской конференции "Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины" (Москва, 2001), 5^th International Congress of Neuroendocrinology (Bristol, 2002), 4^th World Congress on Stress (Edinburgh, 2002), Международной конференции “Индивидуальные различия в поведении и физиологии” (Eriche, 2003), 13^th European Meeting on Hypertension (Milan, 2003), 2^nd International conference on "Developmental origins of adult diseases" (Brighton, 2003), 5^th International Сongress on Stress (London, 2004), 3^rd International conference on "Developmental origins of adult diseases" (Toronto, 2005), Meeting of The Physiological Society & FEPS (Bristol, 2005).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 научных работ, в том числе в рекомендованных ВАК РФ - 13.

Декларация личного участия автора. Экспериментальные исследования выполнялись автором лично, либо при его непосредственном участии в коллективных работах (Проект Минобразования России-РД 02-1.4 261 и Программа "Фундаментальные исследования и высшее образование"). В совместных публикациях вклад автора составил 50-100%.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 297 страницах текста, содержит введение, 6 глав, заключение, выводы и библиографический список, включающий 133 отечественных и 336 иностранных источника. Работа иллюстрирована 65 рисунками и 19 таблицами.

Основные положения, выносимые на защиту.

Благоприятная стрессорная динамика кардиоваскулярных реакций в сочетании с высокой скоростью восстановительных процессов обуславливают более эффективную в женском организме адаптацию ССС к психоэмоциональным стрессам.

Половые различия в кардиоваскулярной стресс-реактивности у человека обеспечиваются разной у мужчин и женщин ролью психоэмоциональных факторов в реализации стрессорных реакций. У женщин изменения показателей гемодинамики и вегетативного гомеостаза при стрессах имеют более дифференцированный характер, и в большей степени зависят от психоэмоционального статуса и знака переживаемых эмоций.

Половые различия в чувствительности ССС к стрессорным воздействиям у крыс опосредуются через вегетативные механизмы регуляции, за счет более выраженных в женском организме модулирующих влияний симпатической и парасимпатической систем на сердечный ритм в покое и при стрессе.

Половые гормоны играют принципиальную роль в обеспечении половых особенностей кардиоваскулярной стресс-реактивности. В раннем онтогенезе у крыс половые гормоны оказывают программирующие влияния на процессы половой дифференцировки мозга, детерминируя "мужской" или "женский" тип стресс-реактивности ССС. У взрослых животных модулирующие влияния эстрогенов и андрогенов осуществляются через вегетативный уровень регуляции и направлены на ограничение кардиоваскулярной активности в условиях покоя и стресса.

Стресс, действующий в раннем онтогенезе, оказывает долговременные и зависимые от пола влияния на кардиоваскулярную стресс-реактивность, вызывает морфофункциональные изменения в нейропептидергических механизмах регуляции ССС.

Материалы и методы исследования

В исследованиях на людях приняли участие 391 студент Саратовского госуниверситета (204 девушки и 187 юношей) в возрасте 17-23 лет. В качестве стрессорных воздействий, близких к средовым ситуациям и адекватных социо-биологическим особенностям человека использовали несколько моделей: шумовое воздействие, сочетание шума с умственным напряжением, решение задач в условиях дефицита времени, а также сдача экзамена. Для выяснения роли эмоционального состояния в реализации ССС реакций на стресс, исследовали показатели гемодинамики и вегетативного гомеостаза у студентов обоего пола во время сдачи экзамена. В зависимости от знака переживаемых эмоций все участники были разделены на следующие группы: 1 - студенты, неудовлетворенные полученной оценкой; 2 - студенты, удовлетворенные результатами экзамена. Для учета личностных психологических особенностей студентов использовался опросник Дж. Тейлор, адаптированный Н.Г. Норакидзе (Норакидзе, 1975). На основании результатов тестирования были сформированы группы: девушки и юноши с высоким, средним и низким уровнем личностной тревожности.

Измерение систолического и диастолического артериального давления (САД, ДАД) осуществлялось по методу Короткова. Регистрировался ЭКГ - сигнал во II стандартном отведении и последовательность кардиоинтервалов (R-R интервалов) с помощью цифрового кардиографа VDC-804 (Волжские передовые технологии, Россия). Для оценки состояния вегетативной нервной системы (ВНС) использовали методы математического анализа вариабельности ритма сердца (ВРС) (Баевский и др., 1996). Вычислялись следующие показатели ВРС: стандартное отклонение R-R интервалов (СО), вариационный размах (ДХ), амплитуда моды (АМо), автокорреляционная функция (АКФ), мощность высокочастотных (ВЧ) и низкочастотных (НЧ) колебаний длительности R-R интервалов (программа "Кардионет", Волжские передовые технологии, Россия).

В исследованиях на животных использовали половозрелых самок и самцов беспородных крыс (n=320) и крыс линии Sprague-Dawley (n=100). Эксперименты выполнялись в соответствии с принципами Хельсинской декларации о гуманном отношении к животным. В качестве эмоционального стресса (ЭС) использовали ограничение движения животных в плексиглазовом пенале в течение 30 минут. Воздействие эмоционально-болевого стресса (ЭБС) моделировали с использованием жесткой иммобилизации животных продолжительностью 60 мин. Комбинированное воздействие иммобилизации и прерывистого звука силой 100 дБ в течение 120 минут (Романова, 1989) применяли для изучения влияния тяжелого стресса. В качестве модели пренатального стресса использовали сочетанное воздействие иммобилизации беременных самок, интенсивного освещения и повышенной температуры (Ward et al., 1984).

Для исследования половых особенностей вегетативных механизмов регуляции ССС анализировали кардиоваскулярные эффекты атропина сульфата (0,2мг/100г веса) и пропранолола (0,1 мг/100г веса) в покое и при иммобилизационном стрессе. Исследования роли половых гормонов в обеспечении половых различий в кардиоваскулярной стресс-реактивности проводились на гонадэктомированных самках и самцах, а также на неонатально андрогенизированных самках крыс. Оперативное удаление половых желез выполняли под нембуталовым наркозом (45 мг/кг) по методу Я.Д. Киршенблата (1969). Маскулинизация мозга проводилась путем подкожного введения тестостерона пропионата (1мг) новорожденным самкам крыс в область головного мозга.

Для регистрации сигналов артериального давления (АД) и введения фармакологических препаратов крысам имплантировали катетеры в бедренную артерию и вену (Мурашев, Медведев, Давыдова 1992). Непрерывная регистрация параметров гемодинамики осуществлялась с помощью датчика (Coulbourn Instruments, СШA) и измерительного комплекса PowerLab/400 ML401 (ADInstruments, Австралия). Запись суточных показателей ССС и двигательной активности производили с помощью имплантированных в брюшную аорту крыс радиотелеметрических датчиков (Data Science International, США) и измерительного комплекса (Dataquest IV, США). При тестировании чувствительности сердечного компонента барорефлекса (Kent et al., 1972) регистрировали частоту сердечных сокращений (ЧСС) и среднее АД (ср. АД) при внутривенном болюсном введении фенилэфрина (1, 2, 4 мкг/кг) и нитропруссида (5, 10,20 мкг/кг). Исследования сосудистой функции на артериях брыжейки проводили с использованием миографа (Danish Myotechnology, Дания), согласно протоколу (Mulvany, Halpern, 1977). Регистрировали степень напряжения сосудистой стенки при действии норадреналина (10^-6-10^-8 М), фенилэфрина (10^-5-10^-9 М), нейропептида У (10^-6-10^-9 М), добутамина (10^-5-10^-9 М), ацетилхолина (10^-5-10^-9 М) и оксида азота (10^-4-10^-7М).

В экспериментах с использованием тяжелого стресса степень повреждения миокарда оценивали с помощью гистологических и гистохимических методов. Гормональную чувствительность определяли по степени увеличения концентрации кортикостерона в плазме крови радиоиммунным методом (IDS, Великобритания). При исследовании метаболизма биогенных аминов измеряли содержание изатина в крови и тканях крыс методом обращенно-фазовой жидкостной хроматографии высокого разрешения. В экспериментах in vitro тестировали цитотоксические эффекты изатина на модели культуры человеческих дофаминергических нейронов SH-SY5Y. Жизнеспособность клеток оценивали по стандартному МТТ тесту. Апоптоз клеток определяли методом проточной цитометрии на лазерном анализаторе FACScan Cytometer (Becton. Dickinson, США).

Выделение РНК и синтез кДНК выполняли согласно протоколу производителей (Promega, Великобритания). Количественное определение экспрессии гена, кодирующего рецептор нейропептида У 1 Типа (НПУ У₁), проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием наборов TaqMan и прибора ABI PRISM 7000 (Applied Biosystems, Великобритания).

Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью пакета программ Statistica 5.0, а также Graphpad Prism 2.01. Различия считались достоверными при Р<0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

1. Реакции сердечно-сосудистой системы юношей и девушек на стрессорные воздействия в зависимости от вида стресса и психоэмоционального состояния испытуемых

В исследованиях на людях изучали влияние стрессов на ССС с использованием разнообразных стрессорных воздействий, близких к средовым ситуациям и адекватных социо-биологическим особенностям человека. Проведенные исследования позволили выявить несколько закономерностей. Показано, что у юношей и девушек реактивность ССС в значительной степени зависела от вида стрессорного воздействия. Так, шумовой стресс, не влияя на ЧСС, сопровождался нестабильными и кратковременными изменениями АД. Достоверное увеличение ЧСС и АД наблюдалось при более сильных воздействиях - умственном напряжении (девушки: ЧСС - 130%, САД - 112%, юноши: ЧСС - 123%, САД - 114%); умственном напряжении в сочетании с шумом (девушки: ЧСС - 120%, САД - 113%; юноши: ЧСС - 127%, САД - 116%); во время экзамена (девушки: ЧСС - 129%, САД - 111%; юноши: ЧСС - 133%, САД - 113%). Отметим, что амплитуда увеличения ЧСС и АД была практически одинаковой при умственных стрессах, однако длительность этих изменений увеличивалась по мере нарастания эмоционального напряжения. Наиболее продолжительные кардиоваскулярные реакции наблюдались у юношей и девушек в ситуации экзаменационного стресса.

Результаты опытов выявили достоверное влияние пола испытуемых на активность ССС в покое и при стрессах. При этом половые различия в базальных значениях ЧСС носили факультативный характер и отличались ограниченной воспроизводимостью между экспериментами (табл.1). Противоречивые данные относительно половых различий в базальных и стрессорных значениях ЧСС встречаются и в литературе (Steptoe, Lundwall, Cropley, 2000; Carrillo et al., 2001; Kelly et al., 2004). В качестве причин несовпадения результатов рассматривают использование разных по силе и модальности стрессоров (Matthews et al., 1991; Morris-Prather et al., 1996), а также влияние фазы полового цикла (Tanaka et al., 2003; Sato, Miyake, 2004;) на вегетативные механизмы регуляции ССС у женщин.

Таблица 1. Базальные показателей гемодинамики у юношей и девушек при различных стрессорных воздействиях

^{^ -} P<0,05 относительно девушек

В наших исследованиях половые различия в базальных и стрессорных значениях АД были более устойчивыми и проявлялись практически во всех сериях опытов. В проведенных экспериментах, как и в работах других авторов (Lawler et al., 1995; Rose et al., 2004: Loft et al., 2007), у юношей отмечались повышенные абсолютные базальные и стрессорные уровни АД. Эти различия связывают с более высоким уровнем катехоламинов (Сhristou et al., 2005) и базальной активности периферических симпатических нервов (Hogarth et al., 2007) у мужских особей. Необходимо отметить, что у девушек, несмотря на повышенные в ряде опытов значения ЧСС, уровни АД никогда не превышали таковые у юношей в покое и при стрессе. Подобные закономерности соответствуют результатам других авторов (Демидов, 1990; Sgoifo et al., 2003) и могут обеспечиваться более активным включением в женском организме периферического звена регуляции АД (Демидов, 1990; Girdler et al., 1990). Известно, что важной детерминантой индивидуальной кардиоваскулярной чувствительности к стрессам является психоэмоциональная реактивность, которая в значительной степени зависит от текущего эмоционального состояния и личностных психологических характеристик субъекта (Макаренко, Лизогуб, Лукьяненко, 2003; Жарков, Соловьев, 2008; Sgoifo et al., 2005). В связи с данным обстоятельством исследовали кардиоваскулярные реакции на учебные стрессорные ситуации у юношей и девушек с учетом знака эмоционального состояния, формирующегося как результат соответствия или несоответствия реального и предполагаемого результата сдачи экзамена (Анохин, 1980).

Проведенный анализ реакций ССС и вегетативного гомеостаза у студентов во время экзаменационного стресса выявил достоверное влияние переживаемого эмоционального состояния на кардиоваскулярную реактивность у девушек (P<0,05), но не у юношей. Так, на протяжении всего экзамена у девушек, удовлетворенных полученной оценкой (группа 2), наблюдалось более значительное увеличение ЧСС (149 против 123%, P<0,05) (рис.1) и САД (137 против 100%, P<0,05), по сравнению с девушками группы 1, неудовлетворенных результатами экзамена. При этом преобладание симпатических влияний в регуляции сердечного ритма наблюдалось у большинства девушек группы 2 (88%) и лишь 50% девушек группы 1. После окончания экзамена у девушек группы 2 также отмечалась более выраженная, по сравнению с девушками группы 1, симпатизация сердечного ритма. У юношей знак переживаемого эмоционального состояния не оказывал достоверного влияния на изменения показателей гемодинамики и вегетативного гомеостаза во время экзаменационного стресса.

5

5

Рис.1. Изменения ЧСС у юношей и девушек, неудовлетворенных (А) и удовлетворенных (Б) результатами экзамена: - * P<0,05 относительно исходных значений; - ^P<0,05 относительно юношей данной группы; - P<0,05 относительно девушек, неудовлетворенных результатами экзамена_ _ _ юноши; ________ девушки.

Следовательно, знак эмоционального состояния при психоэмоциональном стрессе играет роль модулятора кардиоваскулярной стресс-реактивности только у девушек. Поскольку у девушек амплитуда стрессорных реакций зависит от текущего эмоционального состояния, а у юношей кардиоваскулярная стресс-реактивность является относительно постоянной характеристикой, то вполне очевидно, что наличие или отсутствие половых различий в стресс-реактивности ССС будет определяться характером переживаемых девушками эмоций в конкретной стрессорной ситуации. Важно отметить, что у девушек, независимо от знака эмоционального состояния, отмечалась более благоприятная стрессорная динамика кардиоваскулярных реакций. Действительно, у девушек группы 1 экзаменационный стресс вызывал менее выраженные и продолжительные изменения ЧСС и САД, чем у юношей данной группы. У испытуемых группы 2, несмотря на более выраженную у девушек стресс-индуцированную тахикардию, интенсивность гипертензивных реакций и абсолютные значения АД не превышали таковые у юношей.

Для выяснения роли личностных психологических особенностей в обеспечении половых различий в кардиоваскулярной стресс-реактивности, анализировали изменения ССС при экзаменационном стрессе у студентов обоего пола в зависимости от уровня их личностной тревожности. Показано, что у девушек, по сравнению с юношами, уровень личностной тревожности оказывал более выраженное влияние на кардиоваскулярную стресс-реактивность. Так, наиболее чувствительными к воздействию эмоционального стресса, вызванного сдачей экзамена, оказались девушки с высоким уровнем личностной тревожности (ВУЛТ). У этих девушек во время наиболее эмоционально напряженных этапов экзамена отмечались самые высокие абсолютные значения ЧСС (рис.2A), а также более значительное, по сравнению с другими девушками, увеличение САД (рис.2Б) и вариабельности сердечного ритма (рис.3А).

5

5

Рис.2. Изменения ЧСС (А) и САД (Б) при экзаменационном стрессе у девушек с высоким уровнем личностной тревожности (ВУЛТ ), средним уровнем личностной тревожности (СУЛТ) и низким уровнем личностной тревожности (НУЛТ). По оси Х: 0 - два месяца перед экзаменом; 1 - перед взятием экзаменационного билета; 2 - во время ознакомления с билетом; 3 - сразу после сдачи экзамена; 4 - 1 ч после окончания экзамена. - Р<0,05 относительно НУЛТ группы: ^ - Р<0,05 относительно СУЛТ группы

У девушек с ВУЛТ, в отличие от девушек других групп, также наблюдалось более значительное усиление симпатических влияний в регуляции ритма сердца и продолжительное подавление парасимпатического тонуса, о чем свидетельствовали увеличение коэффициента корреляции АКФ R-R интервалов (рис.3Б) и уменьшение мощности спектра R-R интервалов в ВЧ диапазоне.

Наименее выраженные изменения параметров гемодинамики при экзаменационном стрессе наблюдались у девушек с низким уровнем личностной тревожности (НУЛТ). Во время экзамена у этих девушек не отмечалось достоверных изменений АД (рис.2Б), а увеличение ЧСС было менее значительным и продолжительным, чем у девушек с ВУЛТ (рис.2А). При этом, у девушек с НУЛТ сдача экзамена не вызывала изменений показателей вегетативной регуляции сердечного ритма.

5

5

Рис.3. Изменения стандартного отклонения (А) и коэффициента корреляции АКФ R-R интервалов (Б) при экзаменационном стрессе у девушек в зависимости от уровня личностной тревожности (условные обозначения см. рис.2)

У юношей уровень личностной тревожности оказывал модулирующее влияние только на стрессорные изменения ЧСС и ВСР. Так, у юношей с ВУЛТ, в отличие от юношей в СУЛТ и НУЛТ, отмечалось достоверное повышение ЧСС (109% против 105% и 101%, соответственно), а также более значительное понижение СО R-R интервалов (86% против 115% и 100%, соответственно).

Поскольку у девушек уровень личностной тревожности оказывает более выраженное влияние на изменения ССС и вегетативных механизмов регуляции при стрессе, то вполне очевидно, что наличие или отсутствие половых различий в стресс-реактивности ССС будет зависеть от преобладания индивидов с тем или иным типом тревожности в конкретной экспериментальной группе. Действительно, как показали наши исследования, у девушек стресс-реактивность АД могла быть выше, чем у юношей (у испытуемых с ВУЛТ), однако абсолютные значения САД и ЧСС на всех этапах экзаменационного стресса у девушек были ниже (в группе студентов с ВУЛТ и НУЛТ), либо не отличались от таковых у юношей (в группе студентов с СУЛТ). При этом у девушек всех групп ВРС снижалась в меньшей степени, чем у юношей, отражая менее выраженную в женском организме симпатизацию сердечного ритма при эмоциональном стрессе. Независимо от уровня личностной тревожности, процессы нормализации ССС в постстрессорном периоде у девушек протекали быстрее, чем у юношей.

Полученные данные свидетельствуют о значительных половых различиях в чувствительности ССС к действию психоэмоциональных стрессов. В целом, у девушек отмечается более благоприятная динамика кардиоваскулярных реакций при стрессе и после его окончания. При этом, в женском организме, по сравнению с мужским, изменения показателей гемодинамики и вегетативного гомеостаза при стрессорных воздействиях имеют более дифференцированный характер, и в большей степени зависят от знака переживаемых эмоций и уровня личностной тревожности.

2. Половые особенности кардиоваскулярной стресс-реактивности и вегетативной регуляции у крыс

Результаты экспериментов на крысах выявили значительные половые различия в чувствительности ССС к стрессорным воздействиям. Эти различия проявлялись в ситуациях умеренных стрессов и при патологических воздействиях, приводящих к развитию микроциркуляторных повреждений миокарда. Как и в исследованиях на людях, у женских особей наблюдался более благоприятный режим функционирования ССС во время стресса и после его окончания.

Исходные значения гемодинамических параметров у самок и самцов крыс в разных сериях экспериментов представлены в таб.2. Иммобилизация оказала существенное влияние на ССС, что проявлялось в развитии тахикардии и повышении ср. АД у животных обоего пола. При этом, несмотря на более значительное учащение сердечного ритма у самок (рис.4А), амплитуда и продолжительность гипертензивных реакций у них были менее выражены, чем у самцов (рис.4Б). После окончания стресса у самок, по сравнению с самцами, отмечалась более быстрая нормализация ЧСС до исходных уровней.

Таблица 2. Базальные значения гемодинамических параметров крыс в разных сериях экспериментов

Примечание:

- P<0.05 относительно самцов

Таким образом, наши данные показали, что у женских особей высокая стресс-реактивность ССС по показаниям ЧСС сочетается с быстрой нормализацией гемодинамических параметров в постстрессорном периоде.

Важным является тот факт, что, несмотря на более значительную у самок стресс-индуцируемую тахикардию, гипертензивные реакции у них носили менее выраженный и продолжительный характер, чем у самцов. Подобные особенности "женского" типа кардиоваскулярной стресс-реактивности, по мнению ряда авторов (Lawler, Wilcox, Anderson, 1995; Allen, Matthews, 1997), снижают риск сердечно-сосудистых заболеваний, индуцируемых стрессом.

Напротив, чрезмерные и длительные гипертензивные реакции на стрессорные воздействия, характерные для "мужского" типа кардиоваскулярного реагирования, рассматриваются как предпосылки для развития сердечно-сосудистых патологий (Sesso et al., 2000; Thomas et al., 2001).

Рис.4. Изменения ЧСС (А) и АД (Б) у самок и самцов крыс при иммобилизационном стрессе: * - Р<0,05 относительно исходного уровня; ^-Р<0,05 относительно самцов _____ самки; _ _ _ _ самцы.

Остановимся на результатах экспериментов, подтверждающих данное положение. В ситуации тяжелого стресса у самцов крыс, по сравнению с самками, наблюдалось более значительное и продолжительное стрессорное увеличение ЧСС (32 против 15%, Р<0,05). Наряду с тахикардией, у самцов при стрессе отмечались выраженные гипертензивные реакции, в то время как у самок достоверных изменений ср. АД не наблюдалось. Подобные соотношения между гемодинамическими параметрами у самцов свидетельствуют о стресс-индуцированном угнетении чувствительности сердечного компонента барорецептивного рефлекса (Ульянинский, 1994). Это неизбежно способствует прогрессирующему нарастанию АД и преимущественной реализации стрессорной реакции по гипертензивному типу.

Полученные данные сопоставили с устойчивостью самок и самцов крыс к стресс-индуцированным повреждениям миокарда. Вызываемые тяжелым стрессом нарушения микроциркуляторного русла миокарда наблюдались у животных обоего пола сразу после его окончания, что выражалось в форме неравномерного полнокровия, дистонии и стаза в сосудах. В миокарде крыс отмечались дистрофические изменения кардиомиоцитов, развитие геморагических повреждений, а также переполнение сосудов кровью за счет увеличения количества функционирующих капилляров. У самок с наблюдалось менее значительное увеличение плотности функционирующих капилляров, чем у самцов (17,5±0,9 против 22,1±1,1, Р<0,01). Через 1 ч после окончания стресса дистрофические изменения в миокарде прогрессировали. Однако, у самок, по сравнению с самцами, общая площадь повреждений была в 1.7 раза меньше. Через сутки после окончания стресса у животных обоего пола появлялись очаги некротических клеток, которых у самок были почти в 2 раза меньше, чем у самцов.

Анализ вариабельности сигналов АД с применением спектрального метода выявил существенные половые различия в вегетативной регуляции ССС у крыс при тяжелом стрессе (таблица 3). Так, у животных обоего пола тяжелый стресс вызывал значительное снижение мощности спектра пульсовых интервалов в НЧ диапазоне (Р<0,05), что свидетельствовало о подавлении у них симпатических влияний в регуляции АД. Уменьшение мощности спектра АД в НЧ диапазоне на фоне выраженной тахикардии также наблюдалось у животных с инфарктом миокарда (Houle, 1999) и у пациентов с ишемической болезнью сердца (Shusterman, 1998). Подобные изменения сердечного ритма и вариабельности АД рассматривают как признак перенапряжения и дисрегуляции вегетативных механизмов (Herd, 1991). Вместе с тем, только у самок при действии сильного акустического стресса отмечалось увеличение дисперсии пульсовых интервалов на 38% (Р<0,05) и спектра мощности пульсовых интервалов в ВЧ диапазоне на 135% (Р<0,05). Данные изменения показателей вариабельности АД, свидетельствуют о компенсаторном повышение у самок, но не у самцов, активности парасимпатических механизмов регуляции, направленных на ограничение функциональных нарушений, вызванных стрессом.

Таким образом, результаты экспериментов на крысах выявили значительные половые различия в кардиоваскулярной стресс-реактивности и стресс-устойчивости. Как и в исследованиях на людях, у самок крыс наблюдалась более благоприятная динамика кардиоваскулярных реакций и

Таблица 3. Показатели вариабельности пульсовых интервалов сигналов АД у интактных крыс и крыс со стресс-индуцированными повреждениями миокарда

* - (Р<0,05) относительно исходных значений; - (Р<0,05) относительно самцов вегетативного гомеостаза при стрессе и после его отмены. При этом, "женский" тип кардиоваскулярной стресс-реактивности коррелировал с повышенной устойчивостью самок к стресс-индуцированным повреждениям миокарда.

Не подлежит сомнению, что различная у мужских и женских особей чувствительность ССС к действию стрессорных факторов определяется сложными системными механизмами, среди которых важную роль могут играть половые особенности вегетативной регуляции ССС. Для проверки данного предположения изучали кардиоваскулярные реакции самок и самцов крыс на иммобилизационный стресс в условиях блокады парасимпатического и симпатического отделов вегетативной нервной системы.

При введении М-холиноблокатора - атропина - у всех животных отмечалось длительное увеличение базальных значении ЧСС при отсутствии достоверных изменений со стороны ср. АД. У самок, по сравнению с самцами, атропин вызывал более значительное (Р<0,05) учащение сердечного ритма (рис.5А). Блокада холинергических влияний сопровождалась повышением хронотропной чувствительности сердца самок, но не самцов, к стрессорному воздействию (рис.5Б). Так, при иммобилизации у "атропинизированных" самок, по сравнению с интактными самками, наблюдались более выраженное увеличение ЧСС (Р<0,05) и гипертензия (Р<0,05). В то время как у "атропинизированных" самцов чувствительность к стрессу по показаниям ЧСС не отличалась от таковой у интактных самцов. Величина стрессорного повышения ср. АД была одинаковой у "атропинизированных" крыс разного пола, но имела менее продолжительный характер у самок. Выраженное у самок увеличение ЧСС при введении атропина в состоянии покоя и при стрессе свидетельствуют о более значимой в женском организме роли холинергических влияний в регуляции сердечного ритма.

Рис.5. Влияние атропина на ЧСС у самок и самцов крыс в условиях покоя (А) и при иммобилизации (Б) * - Р<0,05 относительно исходного уровня; ^-Р<0,05 относительно самцов; _____самки самцы.

Введение адреноблокатора - пропранолола - сопровождалось длительной брадикардией, выраженной в большей степени у самок, по сравнению с самцами (P<0,05) (Рис.6А). В условиях стресса подавляющий эффект пропранолола в отношении сердечного ритма был также более выражен у самок. Так, иммобилизация на фоне введения пропранолола сопровождалась у самок значительным замедлением сердечного ритма (P<0,05), в то время как у самцов наблюдалось незначительное увеличение ЧСС (Рис.6Б). Следует отметить, что пропранолол не повлиял на стресс-индуцированное повышение ср. АД, которое, как известно, в большей степени опосредуется активацией б₁ адренорецепторов.

Таким образом, у самок чувствительность сердечного ритма к подавляющему эффекту пропранолола была выше, чем у самцов, что свидетельствует о более выраженном в женском организме влиянии симпатической системы на регуляцию ССС в условиях покоя и стресса.

Рис.6. Влияние пропранолола на ЧСС у самок и самцов крыс в условиях покоя (А) и при иммобилизации (Б) * - Р<0,05 относительно исходного уровня; ^-Р<0,05 относительно самцов; _____ самки; самцы.

Среди медиаторных систем мозга, контролирующих вегетативную нервную систему, особое место занимают моноаминергические нейротрансмиттерные системы. Литературные данные свидетельствуют о значительных половых различиях в содержании и метаболизме моноаминов в мозге (De Vries, 1990), однако механизмы этих различий остаются мало изученными.

В экспериментах на крысах изучали содержание эндогенного блокатора моноаминоксидазы Б - изатина - в сыворотки крови и тканях крыс в покое и при кратковременной иммобилизации. У самцов базальные уровни изатина в мозге были ниже, чем у самок (8±1 против 27±5 нг/г, Р<0,05). Однако, в условиях кратковременного ЭС у самцов наблюдалось более значительное, по сравнению с самками, повышение содержения этого вещества в тканях мозга (186 и 74%, Р<0,05), сердца (330 против 193%, P<0,05) и крови (378 против 235%, Р<0,01). Эти результаты свидетельствуют о том, что у самцов при стрессе нервные клетки мозга подвергаются воздействию более высоких концентраций изатина, чем у самок. Учитывая полученные данные, а также результаты ряда авторов, свидетельствующие о цитотоксических свойствах изатина (Cane et al., 2000), нами были проведены эксперименты in vitro по изучению клеточных эффектов изатина на модели культуры человеческих дофаминергических нейронов SH-SY5Y. При инкубировании клеток в средах с возрастающей концентрацией изатина (от 0,1 до 400 мкМ) наблюдалось снижение адгезивных свойств нервных клеток, о чем свидетельствовало достоверное увеличение в средах числа "плавающих клеток" (P<0,01). Анализ пролиферативного потенциала культур показал, что адгезивные клетки были жизнеспособны и сохраняли способность к делению, в то время "плавающие" клетки не проявляли пролиферативной активности при инкубировании в среде, обогащенной ростовыми факторами. Изатин (50-400 мкМ) вызывал двойной цитотоксический эффект в отношении SH-SY5Y клеток в зависимости от его концентрации и продолжительности воздействия. Инкубирование клеточных культур в средах с относительно низким содержанием изатина (50 мкМ) сопровождалось уменьшением пролиферативного потенциала клеток и увеличением численности апоптотических клеток (Р<0,05), в то время как в средах с высоким содержанием изатина (400 мкМ) наблюдалось увеличение нежизнеспособных клеток с признаками некроза (Р<0,05).

Таким образом, исследования in vivo свидетельствуют о более высоких стрессорных уровнях изатина в тканях и крови самцов крыс, а эксперименты in vitro показали, что изатин оказывает на нервные клетки антипролиферативный и цитотоксический эффекты. Вместе с тем, известно, что у мужских особей наблюдается пониженная устойчивость к стресс-индуцированным кардио - и цереброваскулярным повреждениям (Корнеева и др., 1991; Анищенко и др., 1992). И ...........