Конечные продукты метаболизма оксида азота при искусственном гипометаболизме у крыс и хомяков
Изучали реакцию системы, ответственной за генерацию NO, на комбинацию факторов, создающих условия для развития природного гипометаболизма (гипоксия, гиперкапния, темнота и низкая температура) у животного, способного впадать в зимнюю спячку (хомяк) по сравнению с животным (крыса), у которого такая сп...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
|---|---|
| Datum: | 2005 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2005
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134322 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Конечные продукты метаболизма оксида азота при искусственном гипометаболизме у крыс и хомяков / А.В. Шило, В.В. Ломако, Т.Н. Бондарь, Г.А. Бабийчук // Проблемы криобиологии. — 2005. — Т. 15, № 1. — С. 3-13. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-134322 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Шило, А.В. Ломако, В.В. Бондарь, Т.Н. Бабийчук, Г.А. 2018-06-13T08:07:02Z 2018-06-13T08:07:02Z 2005 Конечные продукты метаболизма оксида азота при искусственном гипометаболизме у крыс и хомяков / А.В. Шило, В.В. Ломако, Т.Н. Бондарь, Г.А. Бабийчук // Проблемы криобиологии. — 2005. — Т. 15, № 1. — С. 3-13. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134322 577.121:546.172/173:615.832.9 Изучали реакцию системы, ответственной за генерацию NO, на комбинацию факторов, создающих условия для развития природного гипометаболизма (гипоксия, гиперкапния, темнота и низкая температура) у животного, способного впадать в зимнюю спячку (хомяк) по сравнению с животным (крыса), у которого такая способность отсутствует. Сочетанное действие нарастающей гипоксии и гиперкапнии на фоне охлаждения, по-видимому, затрагивая одни и те же L-аргининовые NО-пути, не приводит к серьезным нарушениям обмена NО у гибернирующих и негибернирующих животных. Отмеченные изменения носят, очевидно, адаптивный характер, в основном нивелируются уже через 2 ч и окончательно – через 24 ч после возвращения животных в нормальные условия. Исключение составляет сниженный уровень нитрита в крови у животных, способных к гибернации. Вивчали реакцію системи, що відповідає за генерацію NO, на комбінацію факторів, які сприяють розвитку природного гіпометаболізму (гіпоксія, гіперкапнія, темрява і низька температура) у тварини, здатної впадати в зимову сплячку (хом’як) у порівнянні з твариною (щур), у якої така здатність відсутня. Поєднана дія наростаючої гіпоксії і гіперкапнії на фоні охолодження, очевидно, реалізуючись через ті ж самі L-аргінінові NO-шляхи, не приводить до серйозних порушень обміну NО у тварин, що гібернують і не гібернують. Відзначені зміни носять, мабуть, адаптивний характер, в основному нівелюються вже через 2 год і остаточно – через 24 год після повернення тварин у нормальні умови. Виключення складає знижений рівень нітриту в крові у тварин, здатних до гібернації. The response of NO generated system of hibernator (hamster) and non-hibernator (rat) to the combination of factors (hypoxia, hypercapnia, low temperature and darkness) that promotes the development of natural hypometabolism has been studied. The combined action of increasing hypoxia and hypercapnia at the background of cooling is thought to affect the same L-arginine-NOways, but it does not lead to serious disturbance of NO metabolism in hibernators and non-hibernators. All discovered changes were likely adaptive and in general have been restored in 2 h and leveled in 24 h after animals arousal from the artificial hypometabolic state. The only exception is the depressed level of NOx content in hamster blood. ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии и криомедицины Теоретическая и экспериментальная криобиология Конечные продукты метаболизма оксида азота при искусственном гипометаболизме у крыс и хомяков Nitric oxide derivatives at artificial hypometabolism in rats and hamsters Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Конечные продукты метаболизма оксида азота при искусственном гипометаболизме у крыс и хомяков |
| spellingShingle |
Конечные продукты метаболизма оксида азота при искусственном гипометаболизме у крыс и хомяков Шило, А.В. Ломако, В.В. Бондарь, Т.Н. Бабийчук, Г.А. Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| title_short |
Конечные продукты метаболизма оксида азота при искусственном гипометаболизме у крыс и хомяков |
| title_full |
Конечные продукты метаболизма оксида азота при искусственном гипометаболизме у крыс и хомяков |
| title_fullStr |
Конечные продукты метаболизма оксида азота при искусственном гипометаболизме у крыс и хомяков |
| title_full_unstemmed |
Конечные продукты метаболизма оксида азота при искусственном гипометаболизме у крыс и хомяков |
| title_sort |
конечные продукты метаболизма оксида азота при искусственном гипометаболизме у крыс и хомяков |
| author |
Шило, А.В. Ломако, В.В. Бондарь, Т.Н. Бабийчук, Г.А. |
| author_facet |
Шило, А.В. Ломако, В.В. Бондарь, Т.Н. Бабийчук, Г.А. |
| topic |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| topic_facet |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| publishDate |
2005 |
| language |
Russian |
| container_title |
Проблемы криобиологии и криомедицины |
| publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Nitric oxide derivatives at artificial hypometabolism in rats and hamsters |
| description |
Изучали реакцию системы, ответственной за генерацию NO, на комбинацию факторов, создающих условия для развития природного гипометаболизма (гипоксия, гиперкапния, темнота и низкая температура) у животного, способного впадать в зимнюю спячку (хомяк) по сравнению с животным (крыса), у которого такая способность отсутствует. Сочетанное действие нарастающей гипоксии и гиперкапнии на фоне охлаждения, по-видимому, затрагивая одни и те же L-аргининовые NО-пути, не приводит к серьезным нарушениям обмена NО у гибернирующих и негибернирующих животных. Отмеченные изменения
носят, очевидно, адаптивный характер, в основном нивелируются уже через 2 ч и окончательно – через 24 ч после возвращения животных в нормальные условия. Исключение составляет сниженный уровень нитрита в крови у животных, способных к гибернации.
Вивчали реакцію системи, що відповідає за генерацію NO, на комбінацію факторів, які сприяють розвитку природного гіпометаболізму (гіпоксія, гіперкапнія, темрява і низька температура) у тварини, здатної впадати в зимову сплячку (хом’як) у порівнянні з твариною (щур), у якої така здатність відсутня. Поєднана дія наростаючої гіпоксії і гіперкапнії на фоні охолодження, очевидно, реалізуючись через ті ж самі L-аргінінові NO-шляхи, не приводить до серйозних порушень обміну NО у тварин, що гібернують і не гібернують. Відзначені зміни носять, мабуть, адаптивний характер, в основному нівелюються вже через 2 год і остаточно – через 24 год після повернення тварин у нормальні умови. Виключення складає знижений рівень нітриту в крові у тварин, здатних до гібернації.
The response of NO generated system of hibernator (hamster) and non-hibernator (rat) to the combination of factors (hypoxia, hypercapnia, low temperature and darkness) that promotes the development of natural hypometabolism has been studied. The combined action of increasing hypoxia and hypercapnia at the background of cooling is thought to affect the same L-arginine-NOways, but it does not lead to serious disturbance of NO metabolism in hibernators and non-hibernators. All discovered changes were likely adaptive and in general have been restored in 2 h and leveled in 24 h after animals arousal from the artificial hypometabolic state. The only exception is the depressed level of NOx content in hamster blood.
|
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134322 |
| citation_txt |
Конечные продукты метаболизма оксида азота при искусственном гипометаболизме у крыс и хомяков / А.В. Шило, В.В. Ломако, Т.Н. Бондарь, Г.А. Бабийчук // Проблемы криобиологии. — 2005. — Т. 15, № 1. — С. 3-13. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT šiloav konečnyeproduktymetabolizmaoksidaazotapriiskusstvennomgipometabolizmeukrysihomâkov AT lomakovv konečnyeproduktymetabolizmaoksidaazotapriiskusstvennomgipometabolizmeukrysihomâkov AT bondarʹtn konečnyeproduktymetabolizmaoksidaazotapriiskusstvennomgipometabolizmeukrysihomâkov AT babiičukga konečnyeproduktymetabolizmaoksidaazotapriiskusstvennomgipometabolizmeukrysihomâkov AT šiloav nitricoxidederivativesatartificialhypometabolisminratsandhamsters AT lomakovv nitricoxidederivativesatartificialhypometabolisminratsandhamsters AT bondarʹtn nitricoxidederivativesatartificialhypometabolisminratsandhamsters AT babiičukga nitricoxidederivativesatartificialhypometabolisminratsandhamsters |
| first_indexed |
2025-11-25T20:44:26Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:44:26Z |
| _version_ |
1850530966653632512 |
| fulltext |
3ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №1
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №1
УДК 577.121:546.172/173:615.832.9
Конечные продукты метаболизма оксида азота
при искусственном гипометаболизме у крыс и хомяков
А.В. ШИЛО1, В.В. ЛОМАКО1, Т.Н. БОНДАРЬ2, Г.А. БАБИЙЧУК1
1Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков
2Институт терапии им. Л.Т. Малой АМН Украины, г. Харьков
Nitric Oxide Derivatives at Artificial
Hypometabolism in Rats and Hamsters
A.V. SHILO1, V.V. LOMAKO1, T.N. BONDAR2, G.A. BABIJCHUK1
1Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the National Academy
of Sciences of the Ukraine, Kharkov
2Institute of Therapy named after L.T. Malaya of the Academy of Medical Sciences of Ukraine, Kharkov
Изучали реакцию системы, ответственной за генерацию NO, на комбинацию факторов, создающих условия для развития
природного гипометаболизма (гипоксия, гиперкапния, темнота и низкая температура) у животного, способного впадать в
зимнюю спячку (хомяк) по сравнению с животным (крыса), у которого такая способность отсутствует. Сочетанное действие
нарастающей гипоксии и гиперкапнии на фоне охлаждения, по-видимому, затрагивая одни и те же L-аргининовые NО-пути, не
приводит к серьезным нарушениям обмена NО у гибернирующих и негибернирующих животных. Отмеченные изменения
носят, очевидно, адаптивный характер, в основном нивелируются уже через 2 ч и окончательно – через 24 ч после возвращения
животных в нормальные условия. Исключение составляет сниженный уровень нитрита в крови у животных, способных к
гибернации.
Ключевые слова: оксид азота, гипометаболизм, охлаждение, гипоксия, гиперкапния.
Вивчали реакцію системи, що відповідає за генерацію NO, на комбінацію факторів, які сприяють розвитку природного
гіпометаболізму (гіпоксія, гіперкапнія, темрява і низька температура) у тварини, здатної впадати в зимову сплячку (хом’як)
у порівнянні з твариною (щур), у якої така здатність відсутня. Поєднана дія наростаючої гіпоксії і гіперкапнії на фоні
охолодження, очевидно, реалізуючись через ті ж самі L-аргінінові NO-шляхи, не приводить до серйозних порушень обміну
NО у тварин, що гібернують і не гібернують. Відзначені зміни носять, мабуть, адаптивний характер, в основному нівелюються
вже через 2 год і остаточно – через 24 год після повернення тварин у нормальні умови. Виключення складає знижений рівень
нітриту в крові у тварин, здатних до гібернації.
Ключові слова: оксид азоту, гіпометаболізм, охолодження, гіпоксія, гіперкапнія.
The response of NO generated system of hibernator (hamster) and non-hibernator (rat) to the combination of factors (hypoxia,
hypercapnia, low temperature and darkness) that promotes the development of natural hypometabolism has been studied. The
combined action of increasing hypoxia and hypercapnia at the background of cooling is thought to affect the same L-arginine-NO-
ways, but it does not lead to serious disturbance of NO metabolism in hibernators and non-hibernators. All discovered changes were
likely adaptive and in general have been restored in 2 h and leveled in 24 h after animals arousal from the artificial hypometabolic state.
The only exception is the depressed level of NOx content in hamster blood.
Key-words: nitric oxide, hypometabolism, low temperature, hypoxia, hypercapnia.
UDC 577.121:546.172/173:615.832.9
Адрес для корреспонденции: Шило А.В., Институт проблем
криобиологии и криомедицины НАН Украины, ул. Переяславская,
23, г. Харьков, Украина 61015; тел.:+38 (057) 772-29-35, факс: +38
(057) 772-00-84, e-mail: cryo@online.kharkov.ua
Address for correspondence: Shilo A.V., Institute for Problems of
Cryobiology&Cryomedicine of the Natl. Acad. Sci. of Ukraine, 23,
Pereyaslavskaya str.,Kharkov, Ukraine 61015; tel.:+38 (057) 7722935,
fax: +38 (057) 7720084, e-mail:cryo@online.kharkov.ua
Открытие нового биологического регулятора –
оксида азота (NO) – способствовало развитию
особого направления в регуляции клеточных
функций и коммуникаций. Эта простая, но высоко
эффективная молекула, первоначально открытая
как фактор расслабления сосудов, впоследствии
была идентифицирована как нейропередатчик в
центральной и периферической нервной системе,
участник ряда важных биологических функций:
экспрессии генов, контроля высвобождения
нейромедиаторов, регуляции тонуса мозговых
сосудов, проницаемости гематоэнцефалического
барьера, процессов обучения и памяти [11, 34],
многих периферических процессов, реализации
Discovery of nitric oxide (NO), the novel biological
regulator contributed the development of a special
trend in regulating the cell functions and commu-
nications. This simple but highly effective molecule,
discovered initially as endothelium relaxation factor,
was then identified as a neurotransmitter in central
and peripheral nervous system, participant of a number
of important biological functions: gene expression,
control of neuromediators release, tonus regulation in
brain vessels, blood-brain barrier permeability, learning
and memory processes [24, 37].
NO has been recently shown to possess an
important role in the mechanisms for temperature
homeostasis maintenance [18], as well as a hypoxia
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ
И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ
КРИОБИОЛОГИЯ
THEORETICAL
AND EXPERIMENTAL
CRYOBIOLOGY
4
иммунного ответа организма, а также развитии
ряда патологических состояний [24, 37].
Недавно было показано [18], что NO играет
значительную роль в механизмах поддержания
температурного гомеостаза, а также влияния
гипоксии на метаболизм, температуру тела и
дыхание теплокровного организма [17]. Пред-
полагается, что гипоксия за счет понижения
уровня NO в мозге ведет к смещению уста-
новочной точки (set point) температурного
гомеостаза. Данное утверждение согласуется с
тем фактом, что развивающаяся гипоксия сама
по себе и при одновременном действии холода
ведет к падению температуры тела, возможно,
также связанному со смещением установочной
точки температурного гомеостаза [3], сдвиг которой
рассматривают как предпосылку для развития
гипометаболизма, в частности природного [19].
Тем не менее, точные механизмы, с помощью
которых NO влияет на метаболизм и термо-
регуляцию в нормальных условиях и при развитии
гипометаболизма, еще не выяснены.
В связи с этим интересно было не только
изучить реакцию системы, ответственной за
генерацию NO, но и выявить особенности ответной
реакции организма, способного впадать в зимнюю
спячку (хомяк), на комбинацию факторов, создаю-
щих условия для развития природного гипомета-
болизма (гипоксия, гиперкапния, темнота и низкая
температура), по сравнению с организмом
животного (крыса), у которого такая способность
отсутствует. Следует отметить, что золотистый
хомячок относится к млекопитающим с так
называемой факультативной способностью
впадать в зимнюю спячку, отличается еще и
высокой устойчивостью к воздействию низких
температур.
Цель работы – изучение содержания конечного
продукта обмена NO (нитрита) в ЦНС и пери-
ферических органах гибернирующих (хомяк) и
негибернирующих (крыса) животных при развитии
искусственного гипометаболического состояния
(ИГМС) и выходе из него.
Материалы и методы
Эксперименты проведены на 7-8-месячных
крысах-самцах линии Вистар массой 180-200 г и
5-6-месячных золотистых хомяках-самцах
(Mesocricetus auratus) массой 85-95 г в зимний
период. Животных содержали в условиях вивария,
они получали стандартный рацион с добавлением
зерен пшеницы и семян подсолнечника. Гипо-
метаболическое состояние вызывали по методу
Анджуса-Бахметьева-Джайя [2]: животных в
герметично закрытом сосуде (объемом 3 дм3 для
крыс и 2 дм3 для хомяков) помещали на 3 ч в
effect on metabolism, body temperature and respiration
of endothermal organism [17]. Hypoxia is thought to
result in a set point shift due to NO level fall in brain.
The idea is consistent with the well known fact, that
the developing hypoxia itself and being combined with
cold effect causes the body temperature fall, which
might also be associated with the set point shift of
temperature homeostasis [3], which is also thought to
be the pre-condition for hypometabolism development,
and particularly, a natural one [19].
Nevertheless the exact mechanisms by those NO
influences the metabolism and thermoregulation under
normal conditions and at hypometabolism development,
still remain unclear.
In this concern it was of interest not only to study
the system response responsible for NO generation,
but also to reveal possible peculiarities of an organism
response, which is capable of hibernating (hamster) to
the combination of factors providing the conditions for
natural hypometabolism development (hypoxia,
hypercapnia, darkness and low temperature)
comparing to the animals (rats) in which such a
capability is absent. It should be noted that golden
hamster is related to the mammals with a so-called
optional capability to hibernation and is also
characterized by high resistance to low temperature
effect.
Present work therefore studies the derivatives
content of NO metabolism, nitrite, in CNS and
peripheric hibernating organs (hamsters) and non-
hibernating ones (rats) during an artificial hypo-
metabolism (AHMS) development and on leaving this
state.
Materials and methods
Experiments were performed in winter in 7-8
months’ Wistar male rats with the weight of 180-
200g and 85-95g 5-6 months’ male golden hamsters
(Mesocricetus auratus). Animals were kept in
vivarium with a standard feeding with wheat corns
and sunflower seeds added. Hypometabolic state
was induced using the method of Andjus-Bakhmetyev-
Giaja [2]: animals in a hermetically sealed tank (3dm3
volume for rats and 2dm3 for hamsters) were placed
for 3 hours into a dark cold chamber (3-5°C). Under
the effect of developing hypoxia, hypercapnia and
low temperature conditions AHMS was noted to
develop.
Experiments were accomplished in compliance
with “Ethical Principles and Guidelines for Scientific
Experiments on animals”, approved by the 1st
National Bioethics Congress (Kiev, Ukraine, 2001)
and brought into accord with the “European
Convention on Vertebrate Protection, Used for
Experimental and other Scientific Aims” (Strasbourg,
France, 1985).
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №1
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №1
5
темную холодовую камеру (3-5°С). Под влиянием
нарастающейся гипоксии, гиперкапнии и в условиях
низкой температуры среды у животных развивалось
ИГМС.
Эксперименты проведены в соответствии с
“Общими этическими принципами экспериментов на
животных”, одобренными I Национальным конгрес-
сом по биоэтике (Киев, Украина, 2001) и согласо-
ванными с положениями “Европейской конвенции
о защите позвоночных животных, используемых для
экспериментальных и других научных целей”
(Страсбург, Франция, 1985).
Животные были разбиты на 4 группы: 1 –
контроль; 2 – ИГМС (через 3 ч пребывания в
герметичной камере на холоде); 3 – через 2 ч после
ИГМС; 4 – через 24 ч после ИГМС. Забой
животных осуществляли путем декапитации.
В сыворотке крови, тканях мозга (кора,
гипоталамус, ствол, мозжечок), легких, сердца,
печени и почек оценивали уровень NO по содер-
жанию нитрита (конечного продукта обмена NO)
фотометрическим методом по реакции Грисса.
Образцы тканей гомогенизировали в Nа-фосфат-
ном буфере, рН 7,4 при температуре 4-6°С, депро-
теинизировали 75 ммоль/л ZnSО4 и 55 ммоль/л
NaOH в соотношении 1:1:1,2 по объему соответст-
венно, центрифугировали 15 мин при 3000 об/мин
на центрифуге РС-6; к 200 мкл супернатанта
последовательно добавляли 20 мкл 1%-го суль-
фонамида и 20 мкл 0,1%-го N-1-нафтилэтилен-
диаминдигидрохлорида в 5%-м HCl [1]. Оп-
тическую плотность определяли через 20 мин при
540 нм с помощью многоканального микро-
спектрофотометра фирмы “Flow” (Велико-
британия). При проведении исследования исполь-
зовали N-(1-нафтил)-этилендиаминдигидрохлорид,
сульфонамид фирмы ICN (США), остальные
реагенты – отечественного производства.
Статистическую обработку данных проводили
методом однофакторного дисперсионного анализа
(ANOVA).
Результаты и обсуждение
Наиболее достоверным и точным методом
определения содержания NO на сегодняшний день
считается прямой метод измерения концентрации
свободного NO с помощью NO-селективных
электродов, но так как NO является газом с очень
коротким временем жизни (несколько секунд) и
высокой реакционной способностью, исполь-
зуются различные варианты измерения его
стабильных метаболитов – нитрата и нитрита.
Однако определяемый уровень нитрита зависит не
только от активности специфических синтаз, но и
от их распределения в различных органах и тканях,
а также от скорости выведения нитрита почками.
Animals of each species were divided into 4
groups: 1 control, 2 AHMS (3 hours of being kept in
a sealed chamber in ice), group 3 (2 hrs after
AHMS), group 4 (24hrs after AHMS). Animals were
decapitated.
In blood serum, brain tissue (cortex, hypothalamus,
stem, cerebellum), lungs, heart, liver and kidneys the
NO level was evaluated using Griss reaction-based
method. Tissue samples were homogenized in
Na-phosphate buffer, pH 7.4 under the temperature
of 4-6°C, 75 mmol/l ZnSO4 and 55 mmol/l NaOH were
deproteinized in 1:1:1.2 ratio correspondingly by volume,
15min centrifuged at 3000 rot/min using PC-6
centrifuge; to 200µl of supernatant there were then
gradually added 20 µl of 1% sulfonamide and 20µl of
0.1% N-(1-naphthyl)-ethylenediamine dihydrochloride
in 5% HCl [1]. Optical density was evaluated 20 min
later at 540 nm using multi-channel, microspectro-
photometer (“Flow”, UK). During the investigation
there was used N(1-naphthyl)-ethylendiamine
dihydrochloride, sulfonamide (ICN production, USA),
the other reagents were of the Ukrainian production.
Statistical processing of the data was ac-
complished using a one-way analysis of variance
(ANOVA).
Results and discussion
Among the methods used for NO content
determination the direct method for free NO
concentration measuring by NO-selective electrodes
is considered as the most significant and precise one,
although as NO is the gas with quite a short half-life
(several seconds) and a high reactive ability, various
methods for measuring its stable metabolites (nitrate
and nitrite, NOx) are widely used. However the NOx
level to determine depends not only on the activity of
specific synthases, but on their distribution in different
organs and tissue, as well as on the rate of nitrite
elimination by kidneys. Nevertheless the estimation of
derivatives concentration of NOx metabolism is thought
to be the most acceptable mark for total NO production
level [35].
Our experiments in non-hibernators showed in norm
nitrite concentration in rats was in general a little higher
in CNS comparing to peripheric organs and made
7.02±0.31 µmol/l and 6.3±0.3 µmol/l (p<0.01),
correspondingly. When the animals reached AHMS
(body temperature of 16.5±0.5°C) there was observed
a significant nitrite level rise in brain cortex and the
fall in brain stem, liver, kidneys. In other samples
studied no considerable changes were found (Fig. 1),
though the tendency to nitrite concentration rise was
noted in hypothalamus and cerebellum.
After leaving AHMS (in 2 hours, body temperature
of 33.5±0.5°C), there follows the nitrite level rise in
brain cortex, recovery up to the control level in brain
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №1
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №1
6
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Ко
нц
ен
тр
ац
ия
,
м
кМ
/л
C
on
ce
nt
ra
tio
n,
µ
M
ol
/l
Рис.1. Содержание конечных продуктов обмена NO в структурах мозга и
периферических органах у крыс. 1 – кора мозга; 2 – гипоталамус; 3 –
мозжечок; 4 – ствол мозга; 5 – сыворотка крови; 6 – легкие; 7 – сердце; 8–
печень, 9 – почки. – контроль; 123123 – ИГМС; – через 2 ч после ИГМС;
123
123
123 –
через 24 ч после ИГМС.
Fig.1. NO derivatives level in brain structures and peripheric organs in rats.
1 – brain cortex, 2 – hypothalamus, 3 – cerebellum, 4– brain stem, 5 – blood
serum, 6 – lungs, 7 – heart, 8 – liver, 9 – kidneys. –control;
123
123
123 – AHMS; –
2 hrs after AHMS;
12
12
12 – 24 hrs after AHMS.
Тем не менее оценка концентрации
конечных продуктов обмена NO
рассматривается как наиболее
приемлемая оценка общего уровня
продукции NO [35].
Эксперименты на животных, не
способных к зимней спячке (кры-
сы), показали, что в норме кон-
центрация нитрита в среднем была
несколько выше в ЦНС по сравне-
нию с периферическими органами
и составила 7,02±0,31 мкмоль/л и
6,3±0,3 мкмоль/л (p<0,01) соот-
ветственно. При достижении жи-
вотными ИГМС (температура
тела 16,5±0,5°С) наблюдали его
повышение в коре мозга и сни-
жение в стволе мозга, печени и
почках. В остальных изученных
образцах изменения не обнаружены
(рис.1), хотя тенденция к по-
вышению концентрации нитрита
отмечается в гипоталамусе и мозжечке.
После выхода из ИГМС (через 2 ч, темпера-
тура тела 33,5±0,5°С) происходят дальнейший рост
уровня нитрита в коре мозга, восстановление до
контрольного уровня в стволе мозга, почках, печени
и сердце, падение ниже контрольного уровня в
сыворотке крови. В остальных структурах мозга
и периферических органах достоверных изменений
не наблюдали. Через 24 ч после ИГМС уровень
нитрита не отличался от исходных значений во всех
образцах.
Исходный уровень нитрита у животных,
способных впадать в зимнюю спячку (хомяков),
также характеризовался относительно равно-
мерным распределением по структурам мозга и
периферическим органам с незначительным
преобладанием в ЦНС (3,25±0,5 мкмоль/л против
2,86±0,2 мкмоль/л, p<0,04). Однако погружение в
ИГМС у хомяков по сравнению с крысами не
вызывало изменений концентрации нитрита во всех
изученных образцах. Исключение составил лишь
сниженный уровень нитрита в легких и сыворотке
крови (рис. 2).
В отличие от крыс хомяки начинают разогре-
ваться сразу же после возвращения в нормальные
условия среды, что, вероятно, свидетельствует о
сохранении активности системы терморегуляции.
Через 2 ч после ИГМС уровень нитритов в
сыворотке крови и легких возвращался к исходным
значениям, при этом в остальных тканях его
концентрация не отличалась от контрольных
величин.
Через 24 ч отмечалось некоторое снижение
нитрита во всех изученных образцах (различия не
stem, kidneys, liver and heart, and the decrease
lower than the control level in blood serum. No
significant changes were observed in the other brain
structures and peripheric organs.
In 24 hours after AHMS the nitrite level did not
differ on the initial values in all the samples.
Nitrite initial level in the animals capable of
hibernating (hamsters) was characterized by a
relatively even distribution along brain structures and
peripheric organs with a slight domination in CNS
(3.25±0.5 µmol/l versus 2.86±0.2 µmol/l, p<0.04).
Comparing to rats, however, entering AHMS in
hamsters did not cause significant nitrite concentration
variations in all the samples studied. The only exception
made nitrite level in lungs and blood serum (Fig. 2).
Hamsters in contrast to rats started warming up
immediately after returning to normal environment
conditions, that is thought to be the proof that
thermoregulation system remained active. In two hours
after AHMS nitrite level in blood serum and lungs
returned to the initial values, while in other tissues it
showed no significant difference comparing to the
control values.
Twenty four hours later there was noted a slight
nitrite decrease in all the samples studied (differences
are not significant versus control), except blood serum,
where the fall was statistically significant.
Thus AHMS in rats and hamsters was shown not
to cause irreversible changes in NO homeostasis-
responsible system. Presented data demonstrate
AHMS slightly impairs the metabolic balance between
NO synthesis and breakdown. All the described above
changes are of a reversible character, stable tendency
to normalization and nearly all return to the base line
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №1
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №1
7
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
���
���
���
���
���
���
���
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Ко
нц
ен
тр
ац
ия
,
м
кМ
/л
C
on
ce
nt
ra
tio
n,
µ
M
ol
/l
Рис.2. Содержание конечных продуктов обмена NO в структурах мозга
и периферических органах у хомяков: 1 – кора мозга; 2 – гипоталамус;
3– мозжечок; 4 – ствол мозга; 5 – сыворотка крови; 6 – легкие; 7 –
сердце; 8 – печень; 9 – почки. – контроль;
12
12 – ИГМС; – через 2 ч
после ИГМС;
12
12
12 – через 24 ч после ИГМС.
Fig. 2. NO derivatives level in brain structures and peripheric organs in
hamsters. 1 – brain corte; 2 – hypothalamus; 3 – cerebellum; 4– brain stem;
5 – blood serum; 6 – lungs; 7 – heart; 8 – liver; 9 – kidneys. –control;
12
12
12 –
AHMS; – 2 hours after AHMS;
123
123
123 – 24hrs after AHMS.
достоверны по отношению к контро-
лю), за исключением сыворотки
крови.
Таким образом, ИГМС у крыс и
хомяков не вызывает необратимых
изменений в системе, ответственной
за гомеостаз NO. Из приведенных
данных видно, что ИГМС незна-
чительно нарушает метаболический
баланс между продукцией и разру-
шением NO. Все вышеописанные
изменения носят обратимый харак-
тер, имеют устойчивую тенденцию к
нормализации, и в основном, нивели-
руются через 24 ч после воздей-
ствия, за исключением сыворотки
крови у хомяков.
Основываясь только на анализе
изменений концентрации конечных
продуктов обмена NO без исполь-
зования специфических блокаторов
различных форм NO-синтаз (NOS) и
определения уровня их синтеза, невозможно
описать детальные механизмы регулирования
обмена NO и участия NOS в реализации ответа
организма на комбинированное действие гипоксии,
гиперкапнии и холода. Однако можно пред-
положить, что этот процесс в той или иной степени
затрагивает все звенья регуляции обмена NO.
В настоящее время известно, что NO в
организме образуется из аминокислоты L-аргинина
под действием стереоспецифических ферментов
(NOS) путем присоединения молекулярного
кислорода к концевому атому азота в гуанидиновой
группе и метаболизируется в нитраты, нитриты или
пероксинитрит [36]. NO-синтазы бывают нейро-
нальные (nNOS или bNOS, NOS-I), макрофагаль-
ные (iNOS или mNOS, NOS-II) и эндотелиальные
(eNOS или NOS-III) [16]. Каждая из NOS
подразделяется на два подтипа – конститутивный
и индуцибильный, за исключением mNOS, которая
бывает только индуцибильной. Конститутивные
NOS (cNOS), функционально связанные с плазма-
тической мембраной, экспрессированы постоянно
и обеспечивают базальное освобождение NO.
Активность этих ферментов может изменяться
под воздействием стресса [36], гипоксии [10],
гемодинамического стресса сдвига [15] и др.
Индуцибильная NOS (iNOS) экспрессируется под
влиянием цитокинов и бактериальных липополи-
сахаридов, на что требуется 4-6 ч. Она образует и
обеспечивает длительное выделение большого
количества NO активированными макрофагами,
нейтрофилами, сосудистым эндотелием, микро-
глиальными клетками, астроцитами [26]. Считает-
ся, что именно iNOS и образующийся под ее
24 hours after the effect except blood serum in
hamsters.
Basing only on the analysis of concentration
changes for NO derivatives without using the specific
blockers of various NO-synthase (NOS) forms and
not determining their synthesis level, it is impossible to
describe the detailed mechanisms of NO-metabolism
regulation and NOS participation in an organism
response realization to hypoxia, hypercapnia and cold
combined effect. We may conclude however that this
process is relevant in a certain extent to all the
regulation links of NO metabolism.
Nowadays NO is known to form of L-argynine
amino acid in an organism under the effect of NOS-
stereospecific enzymes by attaching molecular oxygen
to the nitrogen atom in a guanidine group and to be
metabolized in nitrates, nitrites either peroxynitrite [36].
There are neuronal NOS (nNOS or bNOS, NOS-1),
macrophagal (iNOS or mNOS, NOS-II) and endo-
thelial ones (eNOS or NOS-III) [16]. Each of NOS is
subdivided into two subtypes: constitutive and inducible,
except mNOS, which can be inducible only. Consti-
tutive NOS (cNOS) which are functionally bound to
plasma membrane, are constantly expressed and
provide basal NO release (pmol). These enzymes’
activity may change under stress effect [36], hypoxia,
hypodynamic shear stress [15] etc; while the inducible
one is expressed under the effect of cytokines and
bacterial lipopo-lysacharides, that needs about 4-6 hrs.
It forms and provides a long-term release of large (nm)
NO amounts by activated macrophages, neutrophiles,
vascular endothelium, microglial cells, astrocytes [26].
iNOS itself and NO being formed under its effect are
thought to play the main role in suppressing bacterial
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №1
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №1
8
влиянием NO играют главную роль в подавлении
активности бактериальных и опухолевых клеток
путем блокирования некоторых их ферментов, в
развитии артериальной гипертензии, нарушении
процессов перекисного окисления липидов,
развитии и поддержании других патологических
процессов, особенно в почках [21]. Однако
известно, что уровень экспрессии генов eNOS и
nNOS может быть индуцирован рядом стрессовых
реакций (гемодинамический стресс сдвига,
повреждение нерва и др.) и, наоборот, iNOS может
функционировать как конститутивный фермент при
физиологических состояниях в некоторых клетках
[20].
При этом названия NOS не отражают места их
строгой локализации. Так, клетки мозга млеко-
питающих содержат все три изоформы NOS,
иногда расположенные в одних и тех же клетках
[11]: например, еNOS широко распространена в
нервной системе, где ее активность может быть в
ряде случаев даже выше, чем в эндотелиоцитах.
В различных отделах почки также представ-
лены все три изоформы NOS и продуцируемый с
их участием NO играет одну из ключевых ролей в
ее физиологии [8], являясь важным регулятором
почечной гемодинамики и гломерулярной фильтра-
ции, ингибируя транспорт натрия и увеличивая его
экскрецию. В сердце также обнаружены все три
типа NOS. Оксид азота, выделяемый эндоте-
лиальными клетками сердца, путем повышения
внутриклеточной концентрации цГМФ обес-
печивает контрактильную функцию миокарда,
усиливая релаксацию желудочков, увеличивает
диастолическую растяжимость и имеет чрез-
вычайно важное значение в осуществлении α-адре-
нергического ино- и хронотропного ответов [27].
В эндотелиальных клетках легочной артерии и
вены NO образуется под влиянием cNOS. В
других клетках легких, способных вырабатывать
NO, представлена экспрессия iNOS, в дыха-
тельных путях cNOS характеризуется высокой
гомологичностью к iNOS [12].
Характерными реакциями организма живот-
ного на погружение в ИГМС, достигаемое по
методу Анджуса-Бахметьева-Джайя [2], наряду
с эффективным подавлением всех видов химичес-
кой терморегуляции (как сократительного, так и
несократительного термогенеза [5]) и значи-
тельным снижением температуры тела, являются
падение рН (с 7,4 до 6,8), развитие респираторного
ацидоза (рСО2 повышается в 5-6 раз) и тор-
можение поглощения кислорода тканями (по
сравнению с гипотермией до такой же тем-
пературы), что может непосредственно влиять на
образование NO и, как следствие, нитрита. Так как
уменьшение рН приводит к значительному
and tumor cells activity by blocking certain enzymes,
in arterial hypertension development, impairment of
lipid peroxidation processes, in development and
maintenance of other pathological processes,
particularly in kidneys [21]. It is known however that
the level of gene expression as well as eNOS and
nNOS may be induced by a number of stress reactions
(hemodynamic shear stress, nerve damage etc) and,
in contrast, iNOS may function as a constitutive
enzyme at physiological states in some cells [20].
NOS names do not reflect the site of their exact
localization thereat. Mammalian brain cells has all three
NOS isoforms, located sometimes in the same cells
[11]: eNOS, for example, is widely spread in nervous
system, where its activity may even be higher in the
number of cases, than in endotheliocytes.
In different kidney compartments there are also
presented all the three NOS isoforms and NO produced
with their participation, plays one of the major roles in
its physiology [8] being an important regulator of kidney
hemodynamics and glomerular filtration, by inhibiting
sodium transport and increasing its excretion.
In heart there were also found all the three NOS
types. NO released by endothelial heart cells by
increasing an intracellular cGMP concentration
provides myocardium contractile function by increasing
the relaxation of ventricles, increases diastolic tensility
and is indispensable in realization of α-adrenergic
ionotropic and chronotropic responses [27].
NO is formed under the effect of eNOS in
endothelial cells of lung artery and vein. In many other
lung cells capable of producing NO there is presented
iNOS expression, in respiratory tracts cNOS is
characterized by high homologic characteristics to
iNOS [12].
Fall of pH (7.4 to 6.8), respiratory acidosis
development (pCO2 is 5-6 times increased) and
inhibition of oxygen adsorption by tissues (comparing
to hypothermia up to the same temperature) are known
to be peculiar responses of an animal organism to
entering into AHMS reached using Andjus-Bakhme-
tyev-Giaja method [2] along with effective suppression
of all types of chemical thermoregulation (both
shivering and non-shivering thermogenesis [5]) and
considerable body temperature fall, that may directly
affect the NO formation and, as a result, nitrite
formation. As according to the paper [14] pH fall
causes a significant reduction of NOS activity
associated with the sensitivity decrease to Ca2+ ions
from one hand and a tight dependence of the processes
of NO synthesis and breakdown upon the presence of
oxygen both free and the one bound with hemoglobin,
from another hand [32], we may expect a considerable
fall in the level of NO derivatives. However the
processes of NO metabolism only in brain stem, liver
and kidneys in rats and also for hamsters in lungs and
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №1
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №1
9
blood serum are thought to be dependent upon the
mentioned factors, while NOS activity modulation
within the limits of physiological pH may represent an
important and quick mechanism of NO formation
control during the normoxia-anoxia transitions and vice
versa [14].
Hypoxia itself results in hypometabolism and
hypothermia development in a number of organisms
from protozoa to mammals, associated at least partially,
with NO [10, 17]. Occurred thereat increase of skin
blood flow and skin temperature rise are probably
regulated via NO influence on thermoregulation
centers. At the same time temperature set point fall at
hypoxia as a result of NO reduction in brain is thought
to occur, that may be associated with NOS activity
inhibition [30].
As NO promotes active vasodilatation and is known
to be one of the major blood flow regulating factors
and which controls basal arterial pressure [13], the
noticed increased nitrite level in rat brain cortex may
reflect blood flow centralization directed to blood flow
maintenance via this brain structure.
Hypoxia is also known to inhibit eNOS gene
transcription and stability of its mRNA [25], that in
combination with the decreasing temperature may
result in the fall of NO derivatives content and testify
to a partial vasoconstruction or at least, to the impair-
ment of endothelium-dependent vessel relaxation.
In contrast, when prolonging hypoxia, however
[29], we noted the rise in nNOS expression and NO
content increase. There is an idea, that increasing the
synthesis of neuronal NO in ischemic brain aggravates
the damaging effect of hypoxia, while the rise in
endothelial NOS activity shows a positive influence,
first of all, due to active vessel dilatation [22]. It may
be supposed therefore that endothelial NOS itself
promotes in a greater extent the rise in NO derivatives
level in rat brain cortex in our case.
The fall in the content of NO derivativesin liver
and kidneys in our experiments may also be reflected
by NOS activity decrease in response to oxygen
concentration fall (the latter is NOS co-substrate), that
may result in blood flow slowing in these organs and
cause Na+ excretion decrease and water delay in an
animal’s organism being in hypometabolic state [5].
Urine formation decrease is also characteristic for a
natural hibernation [2].
It should also be noted that heart activity suppression
(heart rate fall 360 to 80 beats/min) peculiar for
hypometabolic state development, correlates in our case
with nitrite content decrease in heart. This could be
stipulated by the dependence of α-adrenergic of ino-
and chronotropic responses upon NO level in
cardiomyocytes [27].
As for iNOS activation certain time is needed (4 to
6 hrs) we might suppose that constitutive NOS (nNOS
падению активности NOS [14], связанному с
понижением чувствительности к ионам Са2+, с
одной стороны, и сильной зависимостью процессов
синтеза и распада NO от наличия кислорода как
свободного, так и связанного с гемоглобином, с
другой [32], можно было бы ожидать значительного
снижения уровня конечного продукта обмена NO.
Однако зависимыми от вышеперечисленных
факторов в наших исследованиях, возможно,
являются только процессы обмена NO в стволе
мозга, печени и почках у крыс, в легких и
сыворотке крови у хомяков. При этом модуляция
активности NOS в пределах физиологических рН
может представлять важный и быстрый механизм
контроля образования NO во время переходов
нормоксия-аноксия и обратно[14].
Гипоксия сама по себе приводит к развитию
гипометаболизма и гипотермии у многих орга-
низмов от простейших до млекопитающих, по
крайней мере, частично связанных с NO [10, 17].
Отмеченные при этом увеличение кожного
кровотока и повышение температуры кожи,
вероятно, регулируются влиянием NO на центры
терморегуляции. В то же время при гипоксии,
очевидно, происходит снижение температурной set
point как следствие уменьшения NO в мозге, что
может быть связано с ингибированием активности
NOS [30].
Так как NO способствует активной вазоди-
лятации и является одним из основных факторов,
регулирующих кровоток и контролирующих
базальное артериальное давление [13], то отме-
ченный нами повышенный уровень нитрита в коре
мозга крыс может отражать централизацию
кровообращения, направленного на поддержание
кровотока через эту структуру мозга.
Гипоксия подавляет и транскрипцию гена еNOS
и стабильность ее мРНК [25], что в совокупности
с понижающейся температурой может приводить
к падению содержания конечных продуктов
обмена NO и свидетельствовать о частичной
вазоконстрикции или нарушении эндотелий-
зависимой релаксации сосудов.
Однако при пролонгировании гипоксии [29],
наоборот, отмечали увеличение экспрессии nNOS
и повышение содержания NO. Существует мнение,
что увеличение синтеза нейронального NO в
ишемизированном мозге усугубляет повреж-
дающее действие гипоксии, тогда как повышение
активности эндотелиальной NOS имеет положи-
тельное влияние, в первую очередь, за счет
активной дилятации сосудов [22]. Следовательно,
можно предположить, что в нашем случае именно
эндотелиальная NOS в большей степени способ-
ствует увеличению конечных продуктов обмена
NO в коре мозга у крыс.
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №1
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №1
10
and eNOS) are leading in changing the concentration
of NO derivatives synthesis, at least at the step of
AHMS development, and it is quite possible that 2 hrs
after AHMS the iNOS contribution in nitrites
accumulation may increase and determine in future
the level of NO derivatives synthesis. And if we
shouldn’t neglect the activation contribution of namely
iNOS at this period, we should only note the nitrite
level normalization in studied tissues in 24 hrs after
AHMS.
Also, even if different regulation links of NO
metabolism may be destroyed at short-term hypoxic
effects, no iNOS activation is observed (mRNA iNOS
induction and activity of its protein products are
hypoxia-resistant at PO2>32mm mercury column) [7],
while it is still unclear whether such biological levels
of hypoxia are sufficient for impairment of NO iNOS
synthesis of L-argynine.
NO level was shown to increase [33] in brain not
as a result of ischemia, but during re-perfusion, while
the blood flow level in brain, lactate and water content
remained unchanged. The work [12] demonstrated the
total activity of newly synthesized NOS remained
suppressed during the period of ischemia-reperfusion.
Noted by us rise in nitrite content 2 hours after
AHMS (except blood serum where their fall is noted)
is thought to reflect the recovery of normal functioning
of NO metabolism system.
Hypercapnia is also known to cause hypothermia
in a number of vertebrate animals [9]. Although the
mechanism of hypercapnic hypothermia de-velopment
may differ on hypoxic hypothermia, though is it
supposed that in both cases L-argynine-NO-pathways
are involved in thermoregulation system, as well as
central ones, which shift the set point down to the
lowest level in golden hamsters [23].
Other authors think hypercapnia does not noticeably
influence metabolism even at low temperature and its
effect considerably differs on hypometabolic response
to hypoxia [31].
As for the cooling factor, the temperatures used
and the effect duration result, first of all, in the activation
of thermoregulation system [4] and, as our work has
demonstrated [6] do not cause a statistically significant
fall in the level of NO derivatives(except blood serum
where the nitrite level significantly decreased), this is
consistent with the data on the absence of NOS activity
changes at short-term cold effects [28].
Conclusions
Thus a combined effect of an increasing hypoxia
and hypercapnia on the background of cooling is
thought to cause no serious NO metabolism
impairments in both hibernating and non-hibernating
animals by affecting the same L-argynine NO-
pathways. The changes noted are probably of
Падение содержания конечных продуктов
обмена NO в печени и почках в наших экспе-
риментах, вероятно, отражает уменьшение
активности NOS в ответ на падение концентрации
кислорода (последний является косубстратом
NOS), что может приводить к замедлению
кровотока в этих органах и вызывать в почках
уменьшение экскреции Na+ и задержку воды в
организме животного, находящегося в гипомета-
болическом состоянии [5]. Уменьшение мочеобра-
зования характерно и для естественной спячки [2].
Следует отметить, что угнетение активности
сердца (замедление частоты сердечных сокраще-
ний с 360 до 80 уд/мин), характерное для развития
гипометаболического состояния, коррелирует в
нашем случае с падением содержания нитрита в
сердце. Это может быть обусловлено зависи-
мостью α-адренергических ино- и хронотропного
ответов от уровня NO в кардиомиоцитах [27].
Так как для активации iNOS требуется от 4 до
6 ч, можно было бы предположить, что ведущими
в изменении концентрации конечных продуктов
синтеза NO, по крайней мере на этапе развития
ИГМС, являются конститутивные NOS (nNOS и
eNOS), и, вполне вероятно, через 2 ч после ИГМС
вклад iNOS в накопление нитритов мог бы
возрастать и определять в дальнейшем уровень
образования конечных продуктов обмена NO. И
хотя нельзя отрицать вклада активации именно
iNOS в этот период, следует отметить лишь
нормализацию уровня нитрита в изученных тканях
через 24 ч после ИГМС.
Несмотря на то, что различные звенья ре-
гуляции метаболизма NO и могут нарушаться при
кратковременных гипоксических воздействиях,
активации iNOS не наблюдается (индукция iNOS
мРНК и активность ее белковых продуктов
устойчивы к гипоксии при рO2
> 32 мм рт. ст.) [7],
при этом остается неизвестным, являются ли такие
биологические уровни гипоксии достаточными для
нарушения синтеза NO iNOS из L-аргинина.
Более того, показано [33], что уровень NO в
мозге возрастает не во время ишемии, а в период
реперфузии, причем уровень кровотока в мозге,
содержание лактата и воды оставалось без
изменений. Однако в работе [12] отмечается, что
общая активность вновь синтезированных NOS
была подавленной в период ишемии-реперфузии.
Из представленных нами результатов следует,
что рост содержания нитритов (кроме сыворотки
крови, где уровень нитрита снижен) через 2 ч после
ИГМС, по крайней мере, отражает восстановление
нормального функционирования системы обмена
NO.
Гиперкапния также приводит к гипотермии у
многих видов позвоночных [9], но механизм
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №1
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №1
References
Vankhanen V.D., Sukhanova G.A. Technique for sanitary-
hygienic studies.– Kiev: Vyscha shkola, 1983.– P. 236-237.
Melnichuk S.D. Hypercapnia as a factor for metabolism
regulation in animals in the state of natural and artificial
hypobiosis: Author’s thesis for candidate of science degree
obtaining (biology).– Kiev, 1995.– 16p.
Slonim A.D. Heterothermia and physiological homeostasis.
Evolutional aspects of hypobiosis and winter hibernation/
edited by E.M.Creps: Collection of works.– Leningrad: Nauka,
1986.– P. 44-48.
Stabrovsky E.M., Korovin K.F. Cathecholamines in rat tissues
and their metabolism when cooling // Physiological Journal of
USSR.– Vol. 58.– P. 414-420.
Timofeev N.N., Prokopyeva L.P. Neurochemistry of
hypobiosis and limits of organism cryoresistance.– Moscow:
Meditsina, 1997.– 208 p.
Shilo A.V., Lomako V.V., Bondar T.N. Effect of soft and cold
sleep deprivation on the content of final products of nitrogen
oxide metabolism // The 4th All-Russian Conference “Actual
problems of somnology”: Procurements of the report.–
Moscow, 2004.– P.
Archer S. L., Freude K. A., Shultz P. J. Effect of Graded
Hypoxia on the Induction and Function of Inducible Nitric Oxide
Synthase in Rat Mesangial Cells // Circulation Research.–
1995.– Vol. 77.– P. 21-28.
Bachmann S., Mundel P. Nitric oxide in the kidney: synthesis,
localization, and function // Am.J.Kidney Dis.– 1994.– Vol. 24.–
Р. 112-129.
Barros R. C. H., Branco L. G. S. Effect of nitric oxide
synthase inhibition on hypercapnia-induced hypothermia
and hyperventilation // J. Appl. Physiol.– 1998.– Vol. 85, N3.–
P. 967-972.
Branco L. G., Carnio E. C., Barros R. C. Role of the nitric
oxide pathway in hypoxia-induced hypothermia of rats // Am
J. Physiol. Regul. Integr. Comp Physiol. –1997. – Vol. 273, 3.
– P. 967-R971.
Bruhwyler J., Chleide E., Liégeois J.F., Carreer F. Nitric oxide:
A new messenger in the brain // Neurosci. Biobehav. Rev.–
1993.– Vol. 17.– P. 373¯384.
Cardella J.A., Keshavjee S.H., Bai X.H. et al. Increased
expression of nitric oxide synthase in human lung transplants
after nitric oxide inhalation // Transplantation. – 2004.– Vol.77,
N6.– P. 886-890.
Charbit M., Blazy I., Gogusev J. et al. Nitric oxide and the
renin angiotensin system: contributions to blood pressure
in the young rat // Pediatr.Nephrol.– 1997.– Vol.11, N5.– Р.
617-622.
Conte A. Physiologic pH changes modulate calcium ion
dependence of brain nitric oxide synthase in Carassius
auratus // Biochimica et Biophysica Acta. – 2003. – Vol. 1619,
N1.– P. 29-38.
Davis M.E., Cai H., Drummond G.R., Harrison D.G. Shear
stress regulates endothelial nitric oxide synthase expression
through c-Src by divergent signaling pathways // Circ. Res.–
2001.– Vol. 89.– P. 1073–1080.
Forstermann U., Closs E.I., Pollock J.S. et al. Nitric oxide
synthase isozymes, character izat ion, pur i f icat ion,
molecular cloning and function // Hypertension.– 1994.–
Vol. 23.– P. 1121-1131.
Литература
Ванханен В.Д., Суханова Г.А. Техника санитарно-
гигиенических исследований. – Киев: Вища школа, 1983.–
С. 236-237.
Мельничук С.Д. Гиперкапния как фактор регуляции
обмена веществ у животных в состоянии естест-
венного и искусственного гипобиоза: Автореф. дис…
канд. биол. наук.– Киев, 1995.– 16 с.
Слоним А.Д. Гетеротермия и физиологический гомеостаз.
Эволюционные аспекты гипобиоза и зимней спячки: Сб.
трудов / Под ред. Е.М. Кребса.– Л:. Наука, 1986.– С. 44-48.
Стабровский Е.М., Коровин К.Ф. Катехоламины в тканях
крыс и их обмен при охлаждении // Физиол. журн. СССР.–
1972. – Т. 58, №3.– С. 414-420.
Тимофеев Н.Н., Прокопьева Л.П. Нейрохимия гипобиоза
и пределы криорезистентности организма.– М.: Меди-
цина, 1997.– 208 с.
Шило А.В., Ломако В.В., Бондарь Т.Н., Бабийчук Г.А.
Влияние мягкой и холодовой депривации сна на содержание
конечных продуктов обмена оксида азота // 4-я Всерос.
конф. “Актуальные проблемы сомнологии”: Тез. докл.–
М., 2004.– С. 64.
Archer S. L., Freude K. A., Shultz P. J. Effect of Graded
Hypoxia on the Induction and Function of Inducible Nitric Oxide
Synthase in Rat Mesangial Cells // Circulation Research.–
1995.– Vol. 77.– P. 21-28.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
развития гиперкапнической гипотермии может
отличаться от такового при гипоксической
гипотермии, хотя предполагается, что в обоих
случаях в систему терморегуляции вовлекаются
L-аргининовые-NO-пути, в том числе центральные,
сдвигающие set point к нижнему уровню [23].
Отмечено, [31], что гиперкапния не оказывает
заметного влияния на метаболизм даже при низкой
температуре и ее эффект значительно отличается
от гипометаболического ответа на гипоксию.
Использованные нами температура и дли-
тельность воздействия приводят к активации
системы терморегуляции [4] и не вызывают
достоверного снижения уровня конечных про-
дуктов обмена NO (за исключением сыворотки
крови, где уровень нитрита значительно снижался)
[6], что согласуется с данными об отсутствии
изменений активности NOS при кратковременных
холодовых воздействиях [28].
Выводы
Таким образом, сочетанное действие нараста-
ющей гипоксии и гиперкапнии на фоне охлаждения,
по-видимому, затрагивая одни и те же L-аргининовые
NО-пути, не приводит к серьезным нарушениям
обмена NО у гибернирующих и негибернирующих
животных. Отмеченные изменения носят, очевидно,
адаптивный характер, восстанавливаются в основном
уже через 2 ч и окончательно нивелируются через
24 ч после возвращения животных в нормальные
условия. Исключение составляет сниженный
уровень нитрита в крови у животных, способных к
гибернации.
adaptive character, and are mainly leveled already
by 2 hrs, and completely leveled in 24 hrs after
returning the animals into normal conditions. The
exception is the decreased nitrite level in animals’
blood capable of hibernating.
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №1
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №1
11
12
Gautier H., Murariu C. Role of nitric oxide in hypoxic
hypometabolism in rats // J. Applied Physiology. – 1999.–
Vol. 87, N1.– P. 104-110.
Gerstberger R. Nitric oxide and body temperature control //
News Physiol. Sci. – 1999. – Vol. 14, N2.– P. 30-36.
Gordon C.J., Fogelson L. Comparative effects of hypoxia
on behavioral thermoregulation in rats, hamsters and mice //
Am.J.Physiol. – 1991.– Vol. 260.– P. R120-R125.
Guo F.H., De Raeve H.R., Rice T.W. et al. Continuous nitric
oxide synthesis by inducible nitric oxide synthase in normal
human airway epithelium in vivo // Proc. Natl. Acad. Sci. US.–
1995.– Vol. 92.– P. 7809-7813.
Hunley T.E., Iwasaki S., Homma T., Kon V. Nitric oxide and
endothelin in pathophysiological settings // Pediatr.Nephrol.–
1995.– Vol. 9, N2.– P. 235-244.
Huong Z., Huong P.L., Panahian N. et al. Effect of cerebral
ishemia in mice deficient in neuronal nitric oxide synthase //
Science.– 1994. – Vol. 265.– P. 1883-1885.
Kuhnen G., Wloch B., Wünnenberg W. Effects of acute
hypoxia and/or hypercapnia on body temperatures and cold
induced thermogenesis in the golden hamster // J. Therm.
Biol.– 1987.– Vol. 12.– P. 103-107.
Macdonald P., Read M., Dusting G. Synergestic inhibition of
platelet aggregation by endothelium-derived relaxing factor
and prostacyclin // Thromb. Res.– 1988.– Vol.49.– P. 437-449.
McQuillan L.P., Leung G.K., Marsden P.A. et al. Hypoxia
inhibits expression of eNOS via transcriptional and post-
transcriptional mechanisms // Am. J. Physiol.– 1994.–
Vol. 267. – P. H1921–1927.
Nathan С., Hibbs J.V. Role of nitric oxide synthesis in
macrophage antimicrobial activity // Curr Opinion in
Immunology.– 1991.– N3.– P. 65- 70.
Paulus W.J., Vantrimpont P.J., Shah A.M. Acute effects of
nitric oxide on left ventricular relaxation and diastolic distensibility
in humans. Assessment by bicoronary sodium nitroprusside
infusion // Circulation.– 1994.– Vol. 89.– P. 2070-2078.
Peralta J. G., Finocchietto P. V., Converso D. et al. Modulation
of mitochondrial nitric oxide synthase and energy expenditure
in rats during cold acclimation // Am J Physiol Heart Circ
Physiol.– 2003.– Vol. 284, N6.– P. H2375-H2383.
Prabhakar N. R., Pieramici S. F., Premkumar D. R. D. et al.
Activation of nitric oxide synthase gene expression by
hypoxia in central and peripheral neurons // Mol. Brain Res. –
1996. – Vol. 43 – P. 341-346.
Rengasamy A., Johns R. A. Characterization of endothelium-
derived relaxing factor/nitric oxide synthase from bovine
cerebellum and mechanism of modulation by high and low
oxygen tensions // J. Pharmacol. Exp. Ther.– 1991.– Vol. 259.–
P. 310-316.
Saiki C., Mortola J.P. Effect of CO2 on the metabolic and
ventilatory responses to ambient temperature in conscious
adult and newborn rats // The Journal of Physiology.– Vol. 491,
Issue 1. - P. 261-269.
Schulz R., Schmidt D., Blum A. et al. Decreased plasma
levels of nitric oxide derivatives in obstructive sleep
apnoea: response to CPAP therapy // Thorax.– 2000.–
Vol.55.– P. 1046–1051.
Segawa D., Hatori N., Yoshizu H. et al. The effect of nitric
oxide synthase inhibitor on reperfusion injury of the brain
under hypothermic circulatory arrest // J. Thorac. Cardiovasc.
Surg.– 1998. – Vol. 115.– P. 925-930.
Snyder S.H. Nitric oxide: First in a new class of neuro-
transmitters? // Science.– 1992.– Vol. 257.– P. 494¯496.
Viinikka L. Nitric oxide as a challenge for the clinical
chemistry laboratory // Scand. J. Clin. Lab. Invest.– 1996.–
Vol. 56.– P. 577–581.
Wang Y., Marsden P.A. Nitric oxide synthases: biochemical
and molecular regulation // Curr. Opin. Nephrol. Hypertens.–
1995.– Vol. 4.– P. 12-22.
Bachmann S., Mundel P. Nitric oxide in the kidney: synthesis,
localization, and function // Am.J.Kidney Dis.– 1994.– Vol. 24.–
Р. 112-129.
Barros R. C. H., Branco L. G. S. Effect of nitric oxide
synthase inhibition on hypercapnia-induced hypothermia
and hyperventilation // J. Appl. Physiol.– 1998.– Vol. 85, N3.–
P. 967-972.
Branco L. G., Carnio E. C., Barros R. C. Role of the nitric
oxide pathway in hypoxia-induced hypothermia of rats // Am
J. Physiol. Regul. Integr. Comp Physiol. –1997. – Vol. 273,
N3.– P. 967-R971.
Bruhwyler J., Chleide E., Liégeois J.F., Carreer F. Nitric oxide:
A new messenger in the brain // Neurosci. Biobehav. Rev.–
1993.– Vol. 17.– P. 373¯384.
Cardella J.A., Keshavjee S.H., Bai X.H. et al. Increased
expression of nitric oxide synthase in human lung transplants
after nitric oxide inhalation // Transplantation. – 2004.– Vol.77,
N6.– P. 886-890.
Charbit M., Blazy I., Gogusev J. et al. Nitric oxide and the
renin angiotensin system: contributions to blood pressure
in the young rat // Pediatr.Nephrol.– 1997.– Vol.11, N5.–
Р. 617-622.
Conte A. Physiologic pH changes modulate calcium ion
dependence of brain nitric oxide synthase in Carassius
auratus // Biochimica et Biophysica Acta. – 2003. – Vol. 1619,
N1.– P. 29-38.
Davis M.E., Cai H., Drummond G.R., Harrison D.G. Shear
stress regulates endothelial nitric oxide synthase expression
through c-Src by divergent signaling pathways // Circ Res. –
2001.– Vol. 89.– P. 1073–1080.
Forstermann U., Closs E.I., Pollock J.S. et al. Nitric oxide
synthase isozymes, character izat ion, pur i f icat ion,
molecular cloning and function // Hypertension.– 1994.–
Vol. 23.– P. 1121-1131.
Gautier H., Murariu C. Role of nitric oxide in hypoxic
hypometabolism in rats // J. Applied Physiology. – 1999.–
Vol. 87, N1.– P. 104-110.
Gerstberger R. Nitric oxide and body temperature control //
News Physiol. Sci. – 1999. – Vol. 14, N2.– P. 30-36.
Gordon C.J., Fogelson L. Comparative effects of hypoxia
on behavioral thermoregulation in rats, hamsters and mice //
Am.J.Physiol. – 1991.– Vol. 260.– P. R120-R125.
Guo F.H., De Raeve H.R., Rice T.W. et al. Continuous nitric
oxide synthesis by inducible nitric oxide synthase in normal
human airway epithelium in vivo // Proc. Natl. Acad. Sci. US.–
1995.– Vol. 92.– P. 7809-7813.
Hunley T.E., Iwasaki S., Homma T., Kon V. Nitric oxide and
endothelin in pathophysiological settings // Pediatr.Nephrol.–
1995.– Vol. 9, № 2.– P. 235-244.
Huong Z., Huong P.L., Panahian N. et al. Effect of cerebral
ishemia in mice deficient in neuronal nitric oxide synthase //
Science.– 1994. – Vol. 265.– P. 1883-1885.
Kuhnen G., Wloch B., Wünnenberg W. Effects of acute
hypoxia and/or hypercapnia on body temperatures and cold
induced thermogenesis in the golden hamster // J. Therm.
Biol.– 1987.– Vol. 12.– P. 103-107.
Macdonald P., Read M., Dusting G. Synergestic inhibition of
platelet aggregation by endothelium-derived relaxing factor
and prostacyclin // Thromb. Res.– 1988.– Vol.49.– P. 437-449.
McQuillan L.P., Leung G.K., Marsden P.A. et al. Hypoxia
inhibits expression of eNOS via transcriptional and post-
transcriptional mechanisms // Am. J. Physiol.– 1994.– Vol. 267.–
P. H1921–1927.
Nathan С., Hibbs J.V. Role of nitric oxide synthesis in
macrophage antimicrobial activity // Curr Opinion in
Immunology.– 1991.– N3.– P. 65- 70.
Paulus W.J., Vantrimpont P.J., Shah A.M. Acute effects of
nitric oxide on left ventricular relaxation and diastolic distensibility
in humans. Assessment by bicoronary sodium nitroprusside
infusion // Circulation.– 1994.– Vol. 89.– P. 2070-2078.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №1
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №1
13
Yun H.-Y., Dawson V.L., Dawson T.M. Nitric oxide in health
and disease of the nervous system // Molecular Psychiatry.–
1997.– N2. – P. 300-310.
Accepted 31.12.2004
Peralta J. G., Finocchietto P. V., Converso D. et al. Modulation
of mitochondrial nitric oxide synthase and energy expenditure
in rats during cold acclimation // Am J Physiol Heart Circ
Physiol.– 2003.– Vol. 284, N6.– P. H2375-H2383.
Prabhakar N. R., Pieramici S. F., Premkumar D. R. D. et al.
Activation of nitric oxide synthase gene expression by
hypoxia in central and peripheral neurons // Mol. Brain Res. –
1996. – Vol. 43 – P. 341-346.
Rengasamy A., Johns R. A. Characterization of endothelium-
derived relaxing factor/nitric oxide synthase from bovine
cerebellum and mechanism of modulation by high and low
oxygen tensions // J. Pharmacol. Exp. Ther.– 1991.– Vol. 259.–
P. 310-316.
Saiki C., Mortola J.P. Effect of CO2 on the metabolic and
ventilatory responses to ambient temperature in conscious
adult and newborn rats // The Journal of Physiology.– Vol. 491,
Issue 1.– P. 261-269.
Schulz R., Schmidt D., Blum A. et al. Decreased plasma
levels of nitric oxide derivatives in obstructive sleep
apnoea: response to CPAP therapy // Thorax.– 2000.–
Vol. 55.– P. 1046–1051.
Segawa D., Hatori N., Yoshizu H. et al. The effect of nitric
oxide synthase inhibitor on reperfusion injury of the brain
under hypothermic circulatory arrest // J. Thorac. Cardiovasc.
Surg.– 1998. – Vol. 115.– P. 925-930.
Snyder S.H. Nitric oxide: First in a new class of neuro-
transmitters? // Science.– 1992.– Vol. 257.– P. 494¯496.
Viinikka L. Nitric oxide as a challenge for the clinical
chemistry laboratory // Scand. J. Clin. Lab. Invest.– 1996.–
Vol. 56.– P. 577–581.
Wang Y., Marsden P.A. Nitric oxide synthases: biochemical
and molecular regulation // Curr. Opin. Nephrol. Hypertens.–
1995.– Vol. 4.– P. 12-22.
Yun H.-Y., Dawson V.L., Dawson T.M. Nitric oxide in health
and disease of the nervous system // Molecular Psychiatry.–
1997.– N2. – P. 300-310.
Поступила 31.12.2004
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 15, 2005, №1
PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 15, 2005, №1
37.
|