Новый нейрофизиологический механизм регуляции вегетативных функций при движении

Новый нейрофизиологический механизм регуляции вегетативных функций при движении В. Ф. Пятин Заведующий кафедрой нормальной физиологии, доктор медицинских наук, профессор

Нобелевские премии в области физиологии и медицины за последние 5 лет 2013 г. Д. Ротман, Р. Шекман, Т. Зюдхоф - открытие механизма регуляции транспорта в везикулах — основных элементах транспортной системы клеток. 2012 г. Д. Гардон, Ш. Яманака за открытие факта, что зрелые клетки могут быть „перепрограммированы“ обратно в плюрипотентное состояние» . 2011 г. Б. Бётлер, Ж. Хоффманн, Р. Стейнмен за открытия, связанные с механизмами активации врожденного иммунитета и за открытие дендритных клеток и изучение их роли в приобретенном иммунитете. 2010 г. Р. Эдвардс «за разработку [метода] экстракорпорального оплодотворения» (ЭКО). 2009 г. Э. Блэкбёрн, К. Грейдер, Д. Шостак «за открытие того, как теломеры и фермент теломераза защищают хромосомы» . Отмечены исследования в области физиологии клеток!

Введение Год Автор Журнал Данные 1987 Byrum, Ghyenet J Comp Neurol • Нейроны зоны A 5 получают афферентный вход от основных кардиаоваскулярных центров супрасильнальной ЦНС и контролируют кардиоваскулярную регуляторную систему. 1997 Huangfu, Guyenet Am J Physiology • 60% клеток зоны A 5 норадренергические; • 80% из них активны спонтанно (0. 1 -5. 5 Гц); • Большинство клеток зоны А 5 имеют моносинаптические проекции в спинной мозг. 2003 D. Milner et al. Brain Research • Инъекции глютамата в зону А 5 вызывает прессорный ответ в большинстве случаев.

Микроэлектрод Плавающий микроманипулятор VI Материалы и методы A DL-302 N-14 Neurobiolab Co. A 5 Мост ADC PC L-Card E 14 -440, FBM Eng. Продолговатый мозг N= 64 Power. Graph software, V. 3. 3. Pro АN 50 V 1 s PND XII +10 C Вентральная поверхность ствола мозга Эксперименты выполнены на 64 спонтанно дышащих наркотизированных крысах (Wistar, 250– 350 гр. , sodium ethaminale -40 мг/кг в/бр. ). Стимулы: • Гипоксия (100% N 2, 10 s) • Боль (Tail-flick test, +52 C) • Растяжение скелетной мышцы • Блок инспираторного генератора ДЦ (+10 C) SAP Регистрация : • Активность диафрагмального нерва (PND) • Системное артериальное давление (SAP) • Активность нейронов зоны А 5 (АН)

Результаты. Новые типы нейронов зоны А 5 и их локализация MN, 2, 6± 0, 7 Гц Норадренергические 2 Midline 1 LSO SPO PN 0, 0 Гц, наркоз Растяжение мышцы LVPO MVPO 0 Мм 4 3 2 BN - 24, 3± 0, 7 Гц 1 (Paxinos G. , Watson C. , 1998) LSO – lateral superior olive LVPO – lateroventral periolivary nucleus MVPO – medioventral periolivary nucleus 1 s 50 V Multireceptor neurons (MN, 1. 5 – 2. 2 mm) Proprioceptor neurons (PN, 1. 3 – 1. 7 mm) Baroreceptor neurons (BN, 0 – 500 m)

Какую функцию выполняют проприоцептивные нейроны в зоне А 5?

Открытие проприоцептивных нейронов зоны А 5 и их функции Гц 100 мс 1 с PN 120 80 Стимуляция * 1 с mm Hg Гипотензивная реакция * n = 41 SAP Гц Стимуляция проприорецепторов Рецептивные поля проприоцептивного нейрона зоны А 5: - сгибатели ипси- и контралатеральной -передней и задней конечностей; - мышцы тела (спины, живота, наружные межреберные, хвоста) -мышцы головы. SAP Фон Растяжение мышцы PND *

Торможение активности мультирецептивных нейронов зоны А 5 при стимуляции проприорецепторов Проприоцептивный нейрон зоны А 5 Проприоцептивный нейрон Тормозный интернейрон (? ) 1 с Стимуляция проприорецепторов мышцы Торможение MN Торможение активности MN 120 1 c Стимуляция проприорецепторов мышцы 100 mm Hg SAP 10 s Растяжение мышцы

Вывод При активации проприоцептивных нейронов зоны А 5 моста тормозятся норадренергические нейроны, что вызывает гипотензивную реакцию и стимуляцию частота дыхания! Какими свойствами обладают норадренергические нейроны зоны А 5?

Открытие мультисенсорных свойств у норадренергических нейронов зоны А 5 моста Влияние хеморефлексов (гипоксия) 40 N 2 * Гц n=89 MN PND SAP % 120 АД * PND SAP- 20 mm Hg 0 Гипотензия Выключение инспираторного генератора дыхательного центра. Фон N 2 80 % 40 * 120 n=36 Гц MN +10 о. С зона S 0 10 с 0 * 80 Фон +10 С * АД PND *

Открытие мультисенсорных свойств у норадренергических нейронов зоны А 5 моста (Продолжение) Влияние хеморефлекса и болевой стимуляции MN N 2 Tail-flick test 52 C 10 c Имп/с n=69 * * * PND Фон 52 C АД

Вывод Каждый мультисенсорный (норадренергический) нейрон зоны А 5 моста интегрирует афферентную информацию от проприорецепторов скелетных мышц, периферических хеморецепторов, от постинспираторных нейронов (генераторных) дыхательного центра и от рецепторов боли. Мультисенсорные (норадренергические) нейроны зоны А 5 моста контролируют функции кровообращения и дыхания при движении и других поведенческих реакциях организма.

Открытие барорецепторных нейронов в зоне А 5 моста Классический ответ BN зоны А 5 на гипертензию n=14 20 80% * Имп/с BN 120 АД * * SAP 100 Tail-flick test mm Hg 0 10 с Фон 52 C 0 PND Реакция BN на пост-гипоксическую гипотензию N 2 20 BN * 100% * Имп/с 140 Гипотензия АД SAP 0 80 mm Hg 10 с PND Фон N 2 40 *

Вывод • Барорецепторные нейроны зоны А 5 – специфический уровень интеграции афферентации от барорецепторов и контроля величины АД при локомоции.

Нейрофизиологический механизм регуляции кардиоваскулярной системы и дыхания при движении, хемо- , барорефлексах и при боли Проприорецепторы мышц Проприонейроны Glu. Rs Болевые рецепторы Хеморецепры Барорецепторы сосудов Гипотония Гипертония GABA Интернейроны Glu. Rs 2 ? Дыхательный центр Post-insp. /Exp. neurons BN MN 1, 2 Инспираторный генератор A 5 Glu. Rs 1 Преганглионарные нейроны Тонус гладких мыщц Сосудов, ЧСС Тонус гладких мышц дыхательных путей 1 Преганглионарные нейроны АД Тонус гладких мышц сосудов, ЧСС АД

Прикладные аспекты проприоцептивного контроля сердечнососудистой системы и дыхания • Нами доказана эффективность снижения тонуса гладких мышц дыхательных путей при ХОБЛ и бронхиальной астме применением новой технологии проприоцептивной стимуляции. • Нами доказана эффективность устойчивого понижения ЧСС и величины АД при тахикардии и гипертонии применением новой технологии проприоцептивной стимуляции. .

Заключение Новый нейрофизиологический механизм контроля вегетативных функций при движении представлен возбуждающими и тормозными синаптическими связями нейронов зоны А 5 моста между проприоцептивными и мультисенсорными (норадренергическими) нейронами. Нейрофизиологический механизм зоны А 5 моста включает также синаптическую интеграцию мультисенсорных нейронов с ноцицептивной, хемо- и и барорецептивной системами, что способствует максимальной адаптации функции кровообращения и дыхания при движении.

Спасибо за внимание !