Функціональна динаміка осмосенситивной нейронной системи преоптичного/переднього гіпоталамуса

Сукупність накопичених до теперішнього часу даних свідчить про те, що нейронна мережа ПО/ПГ грає суттєву роль у регуляції водно-електролітного балансу. Разом з тим, на момент початку нашого дослідження: (1) характеристики і функціональне значення осмосенситивних нейронів (ОСН) ПО/ПГ не були остаточно визначені; (2) систематичний опис електрофізіологічних властивостей ОСН цієї ділянки гіпоталамуса був відсутній; (3) динаміка нейрофізіологічних характеристик осмосенситивних нейронів ПО/ПГ, що пов’язана зі змінами функціонального навантаження на Nа+/осморегулюючу систему, не була безпосередньо досліджена; (4) порівняльний морфометричний аналіз різних зон ПО/ПГ не проводився; дані про морфологічні зміни нейронів ПО/ПГ при різноспрямованому функціональному навантаженні були обмежені відомостями про модифікацію нейроно-гліальних відношень. Крім того, існуючи методи створення функціонального навантаження на Nа+/осморегулюючу систему, які були використані в попередніх дослідженнях, в тому чи іншому ступені не відповідали вимогам фізіологічної адекватності, що надало підставу для розробки нами оригінальної моделі індукції зрушень водно-електролітного балансу у експериментальних тварин. Слід вважати, що з’ясування цих питань може виявитися досить важливим як у фундаментальному теоретичному, так і в практичному аспектах. Усе вище згадане і визначає актуальність даної роботи.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконувалась як фрагмент теми: “Центральні механізми регуляції гомеостазу”. Тема запланована і виконувалася на кафедрі фізіології Донецького державного медичного університету ім. М. Горького під керівництвом академіка АМН України В. М. Казакова в 1997-2000 роках (№ держреєстрації 0100 U 000051).

Мета і задачі дослідження

Мета представленої роботи – описати функціональну динаміку аферентних і інтегративних властивостей осмосенситивних нейронів переднього/преоптичного гіпоталамуса (ПО/ПГ), проаналізувати можливі механізми модифікації нейрофізіологічних властивостей цих нейронів при різноспрямованих функціональних навантаженнях, визначити роль ПО/ПГ в розподіленій церебральній системі, яка контролює водно-електролітний обмін, і оцінити ступінь морфологічних перетворень клітинних елементів ПО/ПГ за умов функціонального навантаження.

Задачі дослідження:

1. Розробити експериментальну модель індукції різноспрямованих зрушень водно-сольового гомеостазу (експериментальної гіпер- і гіпонатріємії). Проаналізувати адекватність, специфічність і часову динаміку зрушень, які індукувалися.

2. Провести порівняльний морфологічний і морфометричний аналіз різних зон ПО/ПГ у контрольній і експериментальних групах. Оцінити виразність і специфічність структурних змін ПО/ПГ за умов різноспрямованих функціональних навантажень на Na+/осморегулюючу систему.

3. Відпрацювати процедуру ідентифікації осмотичної чутливості нейронів ПО/ПГ на підставі кількісних критеріїв.

4. Описати характеристики фонової імпульсної активності (ФА) осмосенситивних нейронів ПО/ПГ в контрольних умовах.

5. Використовуючи досить широкий набір різномодальних стимулів (тест-впливів) провести систематичний аналіз нейрофізіологічних властивостей осмосенситивних нейронів ПО/ПГ в контрольних умовах.

6. Надати характеристику модифікацій осмотичної чутливості нейронів ПО/ПГ за умов експериментальної гіпер- і гіпонатріємії.

7. Проаналізувати зміни характеристик ФА осмосенситивних нейронів ПО/ПГ у гіпер[Na+]- і гіпо[Na+]-групах в порівнянні з контролем.

8. Визначити ступінь модифікації реакцій осмосенситивних нейронів ПО/ПГ на різномодальні тест-впливи за умов функціональних навантажень на Na+/осморегулюючу систему.

Наукове значення і новизна отриманих результатів.

Вперше на рівні характеристик і реакцій окремих нейронів преоптичного/переднього гіпоталамуса (ПО/ПГ) безпосередньо досліджені прояви функціональної динаміки (ФД) нейронної мережі, яка причетна до регуляції водно-електролітного балансу, за умов відповідних функціональних навантажень.

Показано, що цю мережу можна розглядати як інтернейронну інтегративну ланку розподіленої системи осморегуляції; значна частина нейронів даної мережі є осмосенситивними одиницями, але в той же час вони здатні реагувати на неосмотичні впливи і низхідні впливи від структур лімбічної кори.

Запропонована оригінальна модель створення тривалих протилежних зворотних змін водно-сольового балансу у експериментальних тварин з використанням фармакоіндукованих зрушень в системі підтримки Nа+/осмотичного гомеостазу; визначений ступінь адекватності такої моделі і часові рамки її застосування.

Вперше проведено диференційний морфометричний аналіз клітинних елементів ПО/ПГ. Показано, що стани експериментальної гіпер- і гіпонатріємії призводять до специфічних змін гістологічних характеристик нейронів ПО/ПГ.

З використанням запропонованого кількісного критерію показано, що більш 2/3 нейронів ПО/ПГ проявляють високу чутливість до мінімальних зрушень осмолярності в басейні а. саrоtis. Виділено типи імпульсних реакцій нейронів ПО/ПГ на гіпер- і гіпоосмотичну стимуляцію та описані характеристики цих реакцій.

Описано часову структуру фонової активності (ФА) осмосенситивних нейронів ПО/ПГ. Вперше показано, що зрушення Nа+/осмотичного гомеостазу призводять до специфічних перетворень спектра середніх частот ФА; цей феномен названий нами як “селектування частот”.

Виділено два основних типи ФД нейронної мережі ПО/ПГ – активуючий й обмежувальний. Вперше показано, що при створенні різноспрямованих функціональних навантажень на систему осморегуляції ФД нейронної мережі ПО/ПГ у відношенні як гіпер-, так і гіпоосмотичної стимуляції є обмежувальною, що проявляється у зниженні загальної реактивності нейронів мережі і збільшенні індексу гальмування – ІГ (відношення кількості нейронів з первинними гальмовими й активаційними реакціями). Аналогічні прояви ФД виявлені відносно низхідних впливів, які надходять від кортикальних структур лімбічної системи (тенденція до функціональної ізоляції від низхідних кортико-гіпоталамічних впливів). Продемонстровано, що стосовно деяких неосмотичних тест-впливів (термічних і глюкозних) можливим є прояв активуючого типу ФД (пов’язаного зі збільшенням загальної реактивності нейронів ПО/ПГ), в