Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

МЕМБРАННЫЕ АСПЕКТЫ ВЕГЕТАТИВНОГО РЕАГИРОВАНИЯ И АДАПТАЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЗДОРОВЫХ ШКОЛЬНИКОВ

Зайцева О.И. 2, 1 Колодяжная Т.А. 2 Пуликов А.С. 2 Эверт Л.С. 2 Деревцова С.Н. 1
1 ГБОУ ВПО «КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» МЗ РФ
2 ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицинских проблем Севера»
Вегетативную регуляцию у здоровых школьников и их адаптационные возможности на клеточном уровне изучали по показателям чувствительности эритроцитарных мембран к биорегуляторам вегетативной нервной системы с оценкой состояния структурных липидов и биофизического состояния мембран методами спектрофлуориметрии и тонкослойной хроматографии. Установлено, что адаптивными вариантами мембранного реагирования у школьников являются «сбалансированный холин-адрено-глюкокортикоидный» и «сбалансированный холинергический» типы реакций клеточных мембран, характеризующиеся оптимальным количественным содержанием структурных липидов и адекватными параметрами текучести, что отражает удовлетворительный вариант адаптации. «Адреноглюкокортикоидный» тип реакций характеризуется дислипидемическим состоянием липидной матрицы со снижением текучести глубоких слоев мембраны и соответствует состоянию напряженной адаптации, «гипосинергизм холин-адрено-глюкокортикоидный» тип реакций характеризуется дизадаптивным состоянием липидной структуры с формированием жесткой ригидной мембраны, что соответствует состоянию неудовлетворительной адаптации у школьников.
школьники
вегетативная регуляция
мембраны эритроцитов
адаптация
1. Адаптивные вариации фосфолипидного состава мембран эритроцитов у детей различных регионов Сибири / Зайцева О.И., Терещенко В.П., Колодяжная Т.А., Дворяшина Е.М. // Сибирское медицинское обозрение. – 2008. – № 3(51). – С. 18–21.
2. Баевский P.M., Берсенева. А.П. Оценка адаптационных возможностей и риск развития заболеваний.-М.: Медицина, 1997. – С. 27–195.
3. Белоконь Н.А., Кубергер М.Б. Болезни сердца и сосудов у детей: руководство для врачей. – М.: Медицина, – 1987. – Т. 1. – 447 с.
4. Владимиров Ю.А., Добрецов Г.Е. Флюоресцентные зонды в исследовании биологических мембран. – М.: Медицина, 1980. – С. 51–130.
5. Зайцева О.И., Терещенко В.П., Прахин Е.И. «Способ определения типов клеточной реактивности у детей» // Патент РФ № 2231792. 2004.Бюл.18.
6. Ростовцев В.Н., Резник. Г.Е. Количественное определение липидных фракций плазмы крови // Лабораторное дело. – 1982. − № 4.– С. 26–29.
7. Клинико-антропометрическая характеристика и вегетативная регуляция у лиц юношеского возраста, больных сколиозом / Ермошкина А.Ю., Фефелова В.В., Манчук В.Т., Казакова Т.В. – Красноярск, 2011. – 107 с.

Изучение адаптационно-приспособительных возможностей детского организма с позиций системной организации функций, включая клеточно-молекулярный уровень, представляет собой одно из фундаментальных направлений в физиологии и медицине [7]. Нейрохимические процессы в функциональных системах, в том числе и вегетативной, осуществляются при участии клеточных мембран, являющихся метаболической и регуляторной базой для процессов интеграции на уровне всего организма [1]. Зачастую на клеточном уровне формируются доклинические признаки вегетативной дизрегуляции. Целью исследования является изучение вегетативной регуляции на уровне клеточных мембран с учетом особенностей липидной компоненты биомембран у здоровых школьников, что необходимо для оценки их индивидуальной адаптации.

Материалы и методы исследования

Обследовано 84 школьника г. Красноярска в возрасте от 7 до 15 лет. Учащимся проведено сомато-неврологическое обследование с расширенным изучением функционального состояния вегетативной нервной системы (ВНС) методом кардиоинтервалографии (КИГ) с определением исходного вегетативного тонуса (ИВТ) [2, 3]. Дети имели средние показатели физического и полового развития.

Регуляторные возможности на клеточном уровне оценивались при помощи микрофлуориметрии на спектрофлуориметре MPF-4 («Hitachi») [5]. Использовался флуоресцентный зонд хлортетрациклин (ХТЦ) для проведения функциональных проб с экзогенными биорегуляторами ВНС: ацетилхолином, адреналином и дексаметазоном. Флуоресцентный зонд ХТЦ вводился в суспензию мембран эритроцитов in vitro с биорегуляторами ВНС в физиологических дозах. Оценивалась динамика флуоресценции зонда ХТЦ по пиковым и скоростным показателям. Вышеуказанным методом изучены физико-химические свойства мембран эритроцитов с определением текучести глубоких слоев мембран по эксимеризации зонда пирена и вязкости поверхностных структур по анизотропии зонда 1-анилинонафталин-8-сульфонат (АНС) [4]. Результаты выражали в относительных единицах (отн.ед.). Вычисляли показатель текучести поверхностных слоев мембран – 1/ показатель вязкости поверхностных структур. Исследование липидной структуры мембран эритроцитов проводили при помощи метода тонкослойной хроматографии [6]. Определяли величины липидных компонентов: для нейтральных липидов – общие фосфолипиды (ОФЛ), свободный холестерол (СХС), свободные жирные кислоты (СЖК), триацилглицериды (ТГ); для фосфолипидов – лизофосфатидилхолин (ЛФХ), сфингомиелин (СМ), фосфатидилсерин+фосфатидилинозитол (ФС+ФИ), фосфатидилхолин (ФХ), фосфатидилэтаноламин (ФЭА). Результаты содержания фракций выражали в процентах. Вычисляли интегральные коэффициенты: ОФЛ/СХС, СЖК/ТГ, ФЭА/ФХ.

Цифровой материал обработан стандартным пакетом программ STATISTICA, ver. 6.0. Количественные признаки оценивались с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни (M–W) при сравнении двух несвязанных выборок. Для множественного сравнения более чем двух выборок – критерий Крускала-Уоллиса (K-W). Количественные параметры представлены в виде Ме – медиана, 1090 ‰ – процентили. Качественные признаки представлены в виде абсолютных и относительных (в %). Анализ зависимости признаков проводился с помощью непараметрического коэффициента корреляции по Спирмену. Изменения считались статистически значимыми при уровне значимости Р < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Выделены следующие варианты мембранной реактивности клеток согласно запатентованному нами способу [5]. Полученные данные представлены в табл. 1.

1. Адекватный функциональный стереотип клеточной мембраны – распространенный среди здоровых детей: «сбалансированный холин-адрено-глюкокортикоидный тип реакций» (СХАГ-тип, 39,3 % случаев) с оптимальной чувствительностью эритроцитарных мембран ко всем биорегуляторам, отражающий равновесное состояние клеточных механизмов вегетативной регуляции. Он характеризовался совпадением характера регуляции на уровне клетки и на уровне целого организма (78,8 % детей с ИВТ-эйтонией), формировал у этих детей удовлетворительную адаптацию и являлся контрольным; «сбалансированный холинергический тип реакций» (СХ-тип, 32,1 % случаев) – с преобладающей реакцией эритроцитарных мембран на АХ (Р < 0,001) в сравнении с контролем, проявляющийся совпадением характера регуляции на различных уровнях организации биосистемы, включая организменный (в равной степени дети с ИВТ-ваготонией и с ИВТ- эйтонией).

Таблица 1

Показатели реактивности мембран эритроцитов при нагрузочных пробах с биорегуляторами у здоровых детей (в условных единицах)

Показатели

флуоресценции зонда ХТЦ с биорегуляторами

Типы реактивности

Статистическая

значимость (Р)

СХАГ-тип

n = 33

СХ-тип

n = 27

АГ-тип

n = 17

ГХАГ-тип

n = 7

по M–W

по К–W

[1]

[2]

[3]

[4]

ФЛ пик.

АХ (усл. ед.)

Ме

31,00

31,00

25,00

25,00

Р1–3 < 0,001

Р1–4 < 0,001

р < 0,001

10–90 ‰

29,00–

34,00

29,00–

36,00

29,00–

36,00

19,00–

27,00

V включ.

АХ (усл. ед./мин)

Ме

0,74

0,77

0,35

0,50

P1–3 < 0,001

P1–4 < 0,001

Р < 0,001

10–90 ‰

0,57–0,94

0,59–

0,98

0,20–

0,61

0,24–0,88

ФЛ пик. АД (усл.ед.)

Ме

30,50

25,00

29,50

24,50

P1–2 < 0,001

P1–4 = 0,0040

Р < 0,001

10–90 ‰

26,00–

36,00

20,50–

28,00

26,00–

32,00

19,50–

29,00

V включ.

АД (усл. ед./мин.)

Ме

0,77

0,42

0,74

0,47

P1–2 < 0,001

P1–4 = 0,0030

Р < 0,001

10–90 ‰

0,50–

0,95

0,16–0,60

0,55–

0,96

0,18–

0,54

ФЛ пик. ДМЗ (усл. ед.)

Ме

30,00

25,00

30,00

25,00

P1–2 < 0,001

P1–4 = 0,0020

Р < 0,001

10–90 ‰

27,00–

34,50

21,80–

28,50

27,00–

36,00

21,00–

30,50

V включ.

ДМЗ (усл. ед./мин.)

Ме

0,86

0,44

1,01

0,41

P1–2 < 0,001

P1–4 = 0,0109

Р < 0,001

10–90 ‰

0,52–

1,20

0,30–

0,57

0,51–

1,15

0,29–

0,98

2. «Адреноглюкокортикоидный тип реакций» (АГ-тип) – менее многочисленный тип биомембран (20,2 %), характеризующийся высокой симпатической активностью клеточного звена вегетативной регуляции параметрам флуоресценции на АД и ДМЗ (Р < 0,001) в сравнении с контролем и совпадением характера регуляции на различных уровнях организации биосистемы, включая организменный (в 45,3 % случаев дети с ИВТ-симпатикотонией), что отражает напряженный вариант адаптации.

3. «Гипосинергизм холин-адрено-глюкокортикоидный тип реакций» (ГХАГ-тип)– самый малочисленный тип биомембран (8,3 %) со сниженной реакцией клеточных мембран на все биорегуляторы (Р < 0,01 – Р < 0,001), отражающий функциональную слабость физиологических механизмов регуляции с возможным их истощением. В эту группу вошли дети с различным ИВТ, что свидетельствовало о несоответствии между различными уровнями регуляции (клеточным и целостного организма) и расценивалось как доклинические проявления синдрома вегетативной дисфункции и отражает неудовлетворительную адаптацию у этих детей.

Проведен анализ содержания липидов в мембранах у здоровых детей в зависимости от типа реактивности клеточных мембран. Результаты представлены в табл. 2 и 3.

Таблица 2

Содержание фракций нейтральных липидов в мембранах эритроцитов у здоровых детей с учетом типа реактивности клеточных мембран (в % от суммы всех фракций)

Показатели фракций нейтральных липидов в мембранах эритроцитов

Типы реактивности

Статистическая

значимость (Р)

СХАГ-тип

n = 33

СХ-тип

n = 27

АГ-тип

n = 17

ГХАГ-тип

n = 7

по M–W

по К–W

[1]

[2]

[3]

[4]

ОФЛ

Ме

28,86

27,83

26,73

25,64

P1–3 < 0,001

P1–4 < 0,001

Р < 0,001

10–90 ‰

24,19–

36,10

20,20–

34,00

18,65–

29,30

11,33–

27,55

СХС

Ме

46,80

45,92

48,72

49,28

P1–3 < 0,001

P1–4 < 0,001

Р < 0,001

10–90 ‰

14,19–

52,62

40,85–54,01

42,07–

57,73

43,16–

54,20

СЖК

Ме

11,36

11,41

12,53

14,78

P1–2 < 0,001

P1–4 = 0,0040

Р < 0,001

10–90 ‰

8,21–

14,69

7,29–

16,16

10,18–17,32

11,20–

25,00

ТГ

Ме

12,71

13,19

12,39

11,25

P1–2 < 0,001

P1–4 = 0,0030

Р < 0,001

10– 90 ‰

7,66–

17,91

8,06–

19,93

6,36–

17,77

4,51–

20,08

Таблица 3

Содержание фракций фосфолипидов в мембранах эритроцитов у здоровых детей с учетом типа реактивности клеточных мембран (в % от суммы всех фракций)

Показатели фракций фосфолипидов в мембранах эритроцитов

Типы реактивности

Статистическая

значимость (Р)

СХАГ-тип

n = 33

СХ-тип

n = 27

АГ-тип

n = 17

ГХАГ-тип

n = 7

по M–W

по К–W

[1]

[2]

[3]

[4]

ЛФХ

Ме

2,68

2,38

2,91

5,05

P1–3 < 0,001

P1–4 < 0,001

Р < 0,001

10–90 ‰

1,77–

4,25

1,95–4,53

2,09–

4,77

2,74–6,39

СМ

Ме

17,89

17,55

17,81

19,35

P1–3 < 0,001

P1–4 < 0,001

Р < 0,001

10–90 ‰

13,10–

22,38

10,09–

20,10

14,75–

25,30

12,31–

25,40

ФХ

Ме

31,90

28,31

30,94

29,85

P1–2 < 0,001

P1–4 = 0,0040

Р < 0,001

10–90 ‰

27,13–

38,62

19,45–

32,12

20,40–

43,90

24,42–

43,10

ФИ + ФС

Ме

7,41

7,64

7,35

10,81

P1–2 < 0,001

P1–4 = 0,0030

Р < 0,001

10–90 ‰

5,72–

16,21

5,82–

16,6

5,46–

16,60

4,67–

16,21

ФЭА

Ме

40,82

43,52

41,94

33,82

P1–2 = 0,0380

P1–4 = 0,0030

Р < 0,001

10–90 ‰

24,96–

44,51

36,54–

50,86

25,82–

46,76

26,33–

44,46

Для эритроцитарных мембран СХАГ-типа реактивности характерно оптимальное соотношение мембраностабилизирующих и легкоокисляемых холинсодержащих фракций (ОФЛ/СХС 0,61 ± 0,02 отн. ед., СЖК /ТГ 1,12 ± 0,07 отн. ед., ФЭА/ФХ 1,33 ± 0,06 отн. ед.) и при низком уровне детергентной фракции ЛХФ. Показатели СХАГ-типа использованы в качестве контрольных. Биомембраны СХ-типа реактивности в метаболическом плане более лабильны: накопление в мембране легкоокисляемой фракции ФЭА (Р = 0,0380) и повышение, соответственно, соотношения ФЭА/ФХ (1,66 ± 0,10 отн. ед. в сравнении с контролем 1,33 ± 0,06 отн. ед., Р = 0,0006). Однако в целом показатели структурных липидов приближались к оптимальному варианту. Структуре эритроцитарных мембран АГ-типа реактивности свойственны признаки дестабилизации, соответствующие в целом адренергическому состоянию: снижение ОФЛ (Р = 0,0035) при тенденции к увеличению СХС (Р = 0,0581), что сказывается на уменьшении коэффициента ОФЛ/СХС (0,51 ± 0,03 отн. ед. в сравнении с контролем 0,61 ± 0,02 отн. ед., Р = 0,0024). В эритроцитарных мембранах ГХАГ-типа реактивности наряду с дестабилизационными признаками, соответствующими АГ-типу реактивности: снижение ОФЛ (Р = 0,0093) и коэффициента ОФЛ/СХС (0,47 ± 0,04 отн. ед. в сравнении с контролем 0,61 ± 0,02 отн. ед., Р = 0,0037), обнаруживается дополнительный дестабилизирующий фактор в виде повышения СЖК(Р = 0,0133), что служит доказательством интенсификации процессов перекисного окисления липидов и направлено на дестабилизацию мембраны.

Вариабельность содержания структурных липидов сказывается на физико-химическом состоянии мембраны. Результаты исследований представлены в табл. 4.

Таблица 4

Физико-химические показатели мембран эритроцитов у здоровых детей в зависимости от типа реактивности клеточных мембран (в относительных единицах)

Анализируемые

показатели

Типы реактивности

Статистическая

значимость ( Р )

СХАГ-тип

n = 33

[1]

СХ-

тип

n = 27

[2]

АГ-

тип

n = 17

[3]

ГХАГ-тип

n = 7

[4]

по M–W

по К–W

Текучесть поверхностных слоев мембраны (анизотропия АНС)

Ме

3,85

4,17

3,85

2,85

P1–2 = 0,0318

P1–4 = 0,0104

Р = 0,0335

10–90 ‰

3,33–

4,55

3,33–

5,26

2,44–

4,55

2,38–

4,35

Текучесть глубоких слоев мембраны (эксимеризация пирена)

Ме

0,38

0,40

0,31

0,26

P1–2 = 0,0284

P1–3 = 0,0287

P1–4 = 0,0162

Р = 0,0254

10–90 ‰

0,28–0,48

0,35–

0,66

0,16–

0,43

0,20–

0,40

СХАГ-типу реактивности клеточных мембран соответствует стабильное состояние липидной матрицы с оптимальными показателями текучести поверхностных и глубоких слоев, которые приняты в качестве контроля. Физико-химические свойства эритроцитарных мембран у детей с СХ-типом реактивности в сопоставлении с контролем характеризуются повышением текучести поверхностных (Р = 0,0318) и глубоких (Р = 0,0284) слоев, что свидетельствует о повышении функциональной активности мембраны и отражает ее лабильность. Физико-химическое состояние биомембран у детей с АГ-типом реактивности в сопоставлении с контролем характеризуется статистически значимым снижением показателя текучести глубоких слоев мембраны (Р = 0,0287). Полученные данные свидетельствуют об увеличении силы притяжения липидов в клеточной мембране и, соответственно, снижении способности свободного перемещения в пределах бислоя. У детей с ГХАГ-типом реактивности физико-химическое состояние клеточных мембран характеризуется в сопоставлении с контролем статистически значимым уменьшением показателей текучести поверхностных (Р = 0,0104) и глубоких слоев мембраны (Р = 0,0162), что затрудняет работу мембранных структур и отражает состояние перенапряжения звеньев регуляции в клеточной подсистеме.

Анализ корреляционных связей показывает, что физико-химическое состояние клеточных мембран зависит от количественного содержания легко и трудноокисляемых мембранных липидов. Наиболее выражены корреляционные взаимосвязи в группе детей с ГХАГ-типом реактивности: уровень текучести глубоких слоев мембран имеет положительную корреляционную связь с содержанием трудноокисляемого фосфолипида СМ (R = 0,86, P = 0,0137, для N = 7) и отрицательную – с фракцией СХС (R = – 0,82, P = 0,0234, для N = 17). Наряду с этим наблюдается отрицательная корреляционная связь между текучестью поверхностных слоев мембран и мембраностабилизирующей фракцией ФХ (R = – 0,86, P = 0,0137, для N = 7) и положительная – с суммарной легкоокисляемой фракцией ФИ + ФС (R = 0,89, P = 0,0068, для N = 7). Установление большего числа корреляционных связей у детей с ГХАГ-типом реактивности отражает состояние перенапряжения звеньев регуляции в клеточной подсистеме.

Заключение

Предложены новые критерии объективной оценки адаптационных возможностей здоровых детей с выделением различных вариантов адаптации: удовлетворительной, напряженной и неудовлетворительной. В основу градации функциональных состояний положены исследования различных уровней вегетативной регуляции, включая уровень клеточных мембран: по реакции вегетативного ответа плазматической мембраны на биорегуляторы ВНС, параметрам структурно-функциональной организации и физико-химическим свойствам биомембран.

Рецензенты:

Смирнова О.В., д.м.н., заведующая лабораторией клинической патофизиологии, ФГБУН «Научно-исследовательский институт проблем Севера», г. Красноярск;

Поливанова Т.В., д.м.н., г.н.с. клинического отделения патологии пищеварительной системы у взрослых и детей, ФГБНУ «Научно-исследовательский институт проблем Севера», г. Красноярск.


Библиографическая ссылка

Зайцева О.И., Зайцева О.И., Колодяжная Т.А., Пуликов А.С., Эверт Л.С., Деревцова С.Н. МЕМБРАННЫЕ АСПЕКТЫ ВЕГЕТАТИВНОГО РЕАГИРОВАНИЯ И АДАПТАЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЗДОРОВЫХ ШКОЛЬНИКОВ // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 1-7. – С. 1358-1362;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=37969 (дата обращения: 20.02.2020).

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