Lekcii_No2_-_3_Uchenie_ob_adaptacijakh_i_ikh_mekhanizmakh
advertisement
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ Лекции №2-3. Учение об адаптациях и их механизмах. ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Основные механизмы развития адаптации. 2. Общий адаптационный синдром. Стрессреакция. 3. Стресс-лимитирующие системы организма. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ • совокупность физиологических особенностей, обусловливающих уравновешивание организма с постоянными или изменяющимися условиями среды. (по А.Д.Слониму) Классификация адаптаций по А.Д.Слониму АДАПТАЦИИ индивидуальные Возникающие при воздействии факторов на взрослый организм Наследственно закрепленные видовые адаптации Возникающие при воздействии факторов в ранний постэмбриональный период Наследственно закрепленные популяционные адаптации Этапы формирования адаптации (по Ф.З.Меерсону) Долговременная адаптация Срочная адаптация Факторы среды Нарушения гомеостаза центры - генетический аппарат- функция ССС - системный структурный след Усиление функционирования систем Связь Г Ф ССС ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМНОГО СТРУКТУРНОГО СЛЕДА АДАПТАЦИИ Экспрессия гена отв. за синтез белка Усил. работы органа Увел. скорости транскрипции РНК Увеличение количества рибосом Увел. массы органа Увел. синтеза белковых молекул Увеличение функциональных возможностей органа АКТИНОМИЦИН D – БЛОКИРУЕТ ОБРАЗОВАНИЕ ССС Генетический аппарат – интенсивность функции (по Ф.З.Меерсону) Ткань Сднк мг/г Левый желудочек 0,99 Правый желудочек 0,93 Диафрагма 0,75 Скелетные мышцы 0,42 ФАЗОВЫЙ ХАРАКТЕР АДАПТАЦИИ 1 фаза – начальная (генерализованные физиологические реакции превышают потребности организма). 2 фаза – переходная (поиск более эффективных механизмов функционирования). 3 фаза – устойчивой (долговременной) адаптации (формирование системного структурного следа ГАНС СЕЛЬЕ ( 26.01.1907 - 16.10.1982) — австро-венгерский и канадский биолог и врач. Автор теории стресса. На основе клинических и экспериментальных исследований инфекционных болезней выдвинул гипотезу общего адаптационного синдрома, согласно которой неблагоприятный фактор запускает выработанные в процессе эволюции механизмы адаптации к раздражителю. Селье не считал что сам по себе стресс вреден, он рассматривал его как реакцию, помогающую человеку выжить. РЕЗУЛЬТАТ ДЕЙСТВИЯ СТРЕССОРА (триада Селье) • Увеличение массы надпочечников. • Инволюция тимуса и лимфатических узлов. • Возникновение язв желудочнокишечного тракта. Изменения концентрации АКТГ в плазме крови у крыс после теплового стресса и в различные сроки после него (по А.Я.Тернеру). Mean 4000 АКТГ, пг/мл 3000 2000 1000 0 контрольстресс 1 3 дни 7 30 Уровни норадреналина и адреналина в плазме крови нормальных и стрессированных крыс по (по Popper et al,1977) Состояние Адреналин, нг/мл Сон Норадреналин, нг/мл 0,46±0,08 Бодрствование 0,71±0,11 0,25±0,03 Иммобилизационный стресс 2,80+0,71 2,40±0,51 Стресс при декапитации 7,60±0,77 15,0±0,61 0.18±0,02 Основные эффекты глюкокортикоидов и катехоламинов при стрессе Катехоламины и их эффекты в зависимости от типа адренорецептора Гормоны, эффекты и посредники Эффект при взаимодействии с рецепторами разного типа (α1 α2 β1 β2 ) α1 α2 β1 Β2 адреналин А=>НА А=>НА А=НА А>>>НА Норадрена-лин НА=<A НА=<А А=НА НА<<<A Некоторые эффекты Вазоконстрикция Агрегация тромбоцитов Стимуляция сердца, Липолиз Расширение бронхов Увеличение уровня глюкозы Вторичный посредник Кругооборот Фосфатидилинозитола, Сa++ Уменьшение Аденилатциклазы и цАМФ Активация аденилатциклазы и увеличение цАМФ Активация аденилатциклазы и увеличение цАМФ А-адреналин, НА-норадреналин знаками = >, < обозначена сравнительная сила эффекта при взаимодействии с рецептором того или другого катехоламина Схема формирования адаптации (по Ф.З.Меерсону, 1986) ЦЕНА АДАПТАЦИИ • Дополнительные затраты организма, необходимые для осуществления адаптационных реакций. Стадии общего адаптационного синдрома События, приводящие к негативным последствиям стресса СХЕМА РАЗВИТИЯ НЕГАТИВНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ СТРЕССА Сосудистый спазм Тканевая ишимия Образование активных кислородных метаболитов Образование продуктов перекисного окисления липидов Деполяризация мембран Нарушение проницаемости мембран Усиление проницаемости мембран для кальция ГИБЕЛЬ КЛЕТКИ Активизация фосфолипаз Разрушение лизосом Время жизни и радиусы диффузии АКМ в биологических субстратах (по Зенкову Н.К., Меньщиковой Е.Б и Шергину С.М. 1993) ФОРМА АКМ ВРЕМЯ ЖИЗНИ, сек РАДИУС ДИФФУЗИИ, мкм О12 () синглетный кислород в состоянии 10-12 0 ОН гидроксильный радикал 10-9 < 0,01 О2 супероксидный анионрадикал 10-6 0,3 О12 синглетный кислород 10-6 0,3 RO алкоксильный радикал 10-6 Зависит от R HO2 пергидроксильный радикал 10-3 10 NO нитроксильный радикал 10-1 100 RO2 перекисный радикал 101 Зависит от R H2O2 перекись водорода Зависит от каталазы и глютатионпероксидазы HOCl, HOBr, HOI, HOCNГалогеновые производные Зависит от субстрата Возможные последствия эмоционального стресса Неврозы Эмоциональный стресс Реактивные психозы Поражение внутренних органов Подавление иммунитета Посттравматическое стрессовое расстройство Инфаркт миокарда Острая язва желудка Рост опухолей Инфекции «Стресс - это неспецифический ответ организма на любое предъявленное к нему требование». СТРЕСС-ЛИМИТИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА Виды антистрессорных механизмов организма АНТИСТРЕССОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЦЕНТРАЛЬНЫЕ • ГАМК –ергический • опиоидергический • дофаминергический • серотонинергический • др…. ПЕРИФЕРИЧЕСКИЕ • Простагландиновый • аденозиновый • антиоксидантный • холинергический • др… Изменения уровня β-эндорфинов в гипоталамусе у крыс после стрессового воздействия Mean 16 15 14 13 бета- эндорфин, фмоль/мг 12 11 10 9 8 7 6 5 контроль стресс варианты опыта (рисунок построен по данным, приведенным в работе Ф.З.Меерсона, 1986) Влияние 30-минутной иммобилизации, проводимой в течение 5 дней подряд на концентрацию кортикостерона (по Keim and Sigg,1976) (ось ординат, мкг/100 мл) К(*)-кортикостерон в контроле, 1 - перед иммобилизацией 2-сразу после окончания процедуры 3-через 30 минут после иммобилизации (по Keim and Sigg,1976). Рис. приводится из работы Ф.З.Меерсона,1986. Торможение высвобождения норадреналина из аксонов и его эффектов в клетке--мишени простагландинами НА • • • НА-норадреналин Р-адренорецептор АЦ-аденилатциклаза • ПГЕ–простагландин группы Е ФДЭ-фосфодиэстераза цАМФ–циклический аденозинмонофосфат 5`АМФ –5`аденозинмонофосфат Р - АЦ ПГЕ АТФ ФДЭ + цАМФ 5`АМФ • • • Десенситизации НА Р АЦ Количество β – рецепторов снизилось на 50% в гипоталамусе и на 25% в коре мозга (Меерсон, 1986). Схема “антистрессорного”действия аденозина в сердце ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЙ ФАКТОР Активация симпатоадреналовой системы Избыток катехоламинов в сердце Коронароконстрикция, кардиотоксическое действие избытка Са2+ ОГРАНИЧЕНИЕСа2+ЗАВИСИМЫХ ЭФФЕКТОВ КАТЕХОЛАМИНОВ Накопление избытка 5`АМФ в миокарде Увеличениесодержания аденозина Торможениетранспорта Са2+в миоциты коронарных артерий и сердца коронародилятация Атиоксиданты и способы их воздействия (по Владимирову Ю.А., 2000; Меерсону Ф.З. 1986) АНТИОКСИДАНТ ДЕЙСТВИЕ Церуллоплазмин (плазма крови) Окисляет Fe2+ до Fe3+ молекулярным кислородом Апобелок трансферрина (плазма крови) Связывает Fe3+ Ферритин (цитоплазма) Окисляет Fe2+ и депонирует Fe3+ Карнозин Связывает Fe2+ Супероксиддисмутазы (повсеместно) Удаляют супероксид- анион с образованием пероксида водорода Каталаза (внутри клеток) Разлагает пероксид водорода с выделением кислорода Глутатионпероксидазы (цитоплазма) Удаляют пероксид водорода за счет окисления глютатиона Глютатионредуктаза Восстанавливает окисленный глютатион Токоферол, тироксин, стероиды Перехватывают радикалы липидов Аскорбиновая кислота Регенерирует окисляющиеся токоферол и убихинон Глутатион Используется для восстановления пероксидов Метионин Акцептор суперксид-анионов Витамин К3 , токоферол-хинон Акцепторы электронов АДАПТАЦИЯ • Это качественно новое состояние, характеризующееся повышенной устойчивостью организма к экстремальным воздействиям. ВЫВОДЫ 1. Процесс формирования адаптации имеет фазовый характер. 2. Долговременная адаптация развивается при формировании системного структурного следа. 3. Общий адаптационный синдром является неспецифической реакцией организма на воздействие неблагоприятного фактора. 4. Повреждающее воздействие стресса ограничивается стресс-лимитирующими системами организма.
