NO-залежні механізми дії ритмічних холодових впливів на функціональну архітектоніку мікрогемоциркуляторного русла головного мозку щурів
Ритмічні холодові впливи викликають підвищення концентрації нітрит-іонів у сироватці крові і корі головного мозку
 щурів, що призводить до перерозподілу крові в мікроциркуляторному руслі мозку. Внаслідок особливостей мікрогемоциркуляції у головному мозку кількісно ці зміни можна оцінити мето...
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/44882 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | NO-залежні механізми дії ритмічних холодових впливів на
 функціональну архітектоніку мікрогемоциркуляторного русла
 головного мозку щурів / Д.Г. Луценко, В.С. Марченко, В.Г. Бабійчук // Пробл. криобиологии. — 2011. — Т. 21, № 2. — С. 117-124. — Бібліогр.: 24 назв. — укр., англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860186479512256512 |
|---|---|
| author | Луценко, Д.Г. Марченко, В.С. Бабійчук, В.Г. |
| author_facet | Луценко, Д.Г. Марченко, В.С. Бабійчук, В.Г. |
| citation_txt | NO-залежні механізми дії ритмічних холодових впливів на
 функціональну архітектоніку мікрогемоциркуляторного русла
 головного мозку щурів / Д.Г. Луценко, В.С. Марченко, В.Г. Бабійчук // Пробл. криобиологии. — 2011. — Т. 21, № 2. — С. 117-124. — Бібліогр.: 24 назв. — укр., англ. |
| collection | DSpace DC |
| description | Ритмічні холодові впливи викликають підвищення концентрації нітрит-іонів у сироватці крові і корі головного мозку
щурів, що призводить до перерозподілу крові в мікроциркуляторному руслі мозку. Внаслідок особливостей мікрогемоциркуляції у головному мозку кількісно ці зміни можна оцінити методами фрактального аналізу.
Ритмические холодовые воздействия приводят к повышению уровня нитрит-ионов в сыворотке крови и коре головного
мозга крыс, что влияет на перераспределение крови в микроциркуляторном русле мозга. Вследствие особенностей
микрогемоциркуляции головного мозга количественно эти изменения можна оценить методами фрактального анализа.
Rhythmic cold exposures lead to increasing of nitrite ion concentration in rat blood serum and brain cortex, resulting in redistribution
of blood in brain microcirculatory bed. Fractal analysis admits to give a quantitative assessment for this alteration.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:04:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
117
* Автор, якому необхідно надсилати кореспонденцію:
вул. Переяславська, 23, м. Харків, Україна 61015; тел.: (+38
057) 372-74-35, факс: (+38 057) 373-30-84, електронна пошта:
ludg@list.ru
* To whom correspondence should be addressed: 23,
Pereyaslavskaya str., Kharkov, Ukraine 61015; tel.:+380 57 372
7435, fax: +380 57 373 3084, e-mail: ludg@list.ru
Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the Na-
tional Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, Ukraine
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини
НАН України, м. Харків
Гіпотермічний вплив викликає комплекс адап-
таційно-компенсаторних реакцій організму. Однією
з систем, яка оперативно реагує на гіпотермію, є
серцево-судинна система і, зокрема, мікроциркуля-
торне русло, в якому виявляються відповідні реакції
організму на будь-який зовнішній і внутрішній вплив
[12, 13].
Мікрогемоциркуляторна система головного
мозку забезпечує швидкий перерозподіл крові між
ділянками, не призводячи до небезпечних рівнів
ішемії тканини. Але через істотні методичні труд-
нощі, пов'язані з необхідністю реєстрації практично
миттєвих змін кровотока, інтимні механізми цих
процесів вивчені недостатньо [5, 12]. Відомо, що
оксид азоту без перешкод проникає в ендотеліальні
клітини та викликає вазоділатацію і розслаблення
гладком'язових клітин і тканин, тим самим впливає
на регуляцію загального периферійного опору судин
і перерозподіл крові в мікроциркуляторному руслі
шкіри та м'язів [5, 17]. Також було показано, що
NO відіграє значну роль у механізмах підтримки
температурного гомеостазу [8, 10, 14, 19]. Тому
ми припускаємо, що саме NO забезпечує механізм
Hypothermic exposure causes the complex of adap-
tive-compensatory reactions of an organism. One of
the systems which responds promptly to the hypother-
mia is cardio-vascular system and, in particular, micro-
circulatory bed wherein the appropriate reactions of
an organism occur as a response to any external or in-
ternal influence [12, 13].
Brain microhemocirculatory system provides a rapid
blood redistribution between the regions without ap-
pearance of any dangerous levels of tissue ischemia.
However, because of essential methodological diffi-
culties associated with the necessity of recording nearly
immediate blood flow changes, the intimate mecha-
nisms of these processes have been studied insuffi-
ciently [5, 12]. It is known that nitric oxide easily pen-
etrate into the endothelial cells and causes vasodilata-
tion and relaxation of smooth-muscle cells and tissues
and thereby affects the regulation of general resist-
ance of peripheral vessel and blood redistribution in
microcirculatory bed of skin and muscles [5, 17]. There
was also shown that NO played an important role in
the mechanisms of temperature homeostasis mainte-
nance [8, 10, 14, 19]. So we suggest that namely NO
problems
of cryobiology
Vol. 21, 2011, №2
проблемы
криобиологии
Т. 21, 2011, №2
УДК 612.015.3:615.014.41:57.084
Д.Г. ЛУЦЕНКО*, В.С. МАРЧЕНКО, В.Г. БАБІЙЧУК
NO-залежні механізми дії ритмічних холодових впливів на
функціональну архітектоніку мікрогемоциркуляторного русла
головного мозку щурів
UDC 612.015.3:615.014.41:57.084
D.G. LUTSENKO*, V.S. MARCHENKO, V.G. BABIYCHUK
NO-Dependent Mechanisms of Rhythmic Cold Exposures on
Functional Architectonics of Microhemocirculatory Bed in Rat Brain
Ритмічні холодові впливи викликають підвищення концентрації нітрит-іонів у сироватці крові і корі головного мозку
щурів, що призводить до перерозподілу крові в мікроциркуляторному руслі мозку. Внаслідок особливостей мікрогемо-
циркуляції у головному мозку кількісно ці зміни можна оцінити методами фрактального аналізу.
Ключевые слова: оксид азоту, ритмічні холодові впливи, мікрогемоциркуляція головного мозку, фрактальна розмірність.
Ритмические холодовые воздействия приводят к повышению уровня нитрит-ионов в сыворотке крови и коре головного
мозга крыс, что влияет на перераспределение крови в микроциркуляторном русле мозга. Вследствие особенностей
микрогемоциркуляции головного мозга количественно эти изменения можна оценить методами фрактального анализа.
Ключові слова: оксид азота, ритмические холодовые воздействия, микрогемоциркуляция головного мозга, фрактальная
размерность.
Rhythmic cold exposures lead to increasing of nitrite ion concentration in rat blood serum and brain cortex, resulting in redistribution
of blood in brain microcirculatory bed. Fractal analysis admits to give a quantitative assessment for this alteration.
Key words: nitrogen oxide, rhythmic cold exposure, brain microhemocirculation, fractal dimension.
118 problems
of cryobiology
Vol. 21, 2011, №2
проблемы
криобиологии
Т. 21, 2011, №2
перерозподілу кровообігу в головному мозку за
умов гіпотермічних впливів.
Відомі три форми NO-синтаз (NOS) – ендоте-
ліальна (eNOS), макрофагальна (mNOS) і нейро-
нальна (nNOS), але в цих назвах не відображено
місце їх точної локалізації. Іноді тканини мозку і
серця ссавців містять всі три ізоформи NOS, які
навіть можуть бути розташовані в одних і тих же
клітинах [16]. Відомо, що активність цих ферментів
може змінюватися під впливом стресу [23], гіпоксії
[15], гемодинамічного стресу зсуву [18] та інш.
Оскільки для активації індуцибельної NO-синтази
(iNOS) потрібен тривалий час (4–6 годин), можна
стверджувати, що у зміні концентрації кінцевих
продуктів синтезу NO при ритмічних холодових
впливах (РХВ) головну роль відіграють конститу-
тивні NO-синтази (cNOS), які функціонально
пов'язані з плазматичною мембраною, постійно
експресовані та забезпечують базальне вивільнен-
ня NO.
Матеріали і методи
Експерименти проводили на 6-місячних щурах-
самцях відповідно до “Загальних принципів експе-
риментів на тваринах”, схвалених І Національним
конгресом з біоетики (Київ, Україна, 2001) та пого-
джених з положенням “Європейської Конвенції про
захист хребетних тварин, які використовуються для
експериментальних та інших наукових цілей”
(Страсбург, Франція, 1986).
Сеанс ритмічних холодових впливів (РХВ) про-
водили за допомогою програмованого охолоджую-
чого пристрою (СКТБ ІПКіК НАН України), моди-
фікованого для переривчастого подавання хладо-
агента – холодного повітря з температурою 5 ±
1°С). Ритмічні холодові впливи ненаркотизованим
тваринам проводили з періодичністю один вплив
кожні 10 с тривалістю 15, 25 та 65 хв [3].
Для дослідження мікрогемоциркуляції тканин
головного мозку в тім'яній ділянці черепа висверд-
лювали отвір площею близько 1 см2, тверду моз-
кову оболонку видаляли. Піальну судинну мережу
досліджували методом вітальної мікроскопії за
допомогою мікроскопа Люмам К-1 (ЛОМО, Росія),
оснащеного засобами фото- і відеореєстрації [7].
Отримані зображення аналізували з використанням
комп'ютерної програми “FRAM” [11], призначеної
для розрахунків морфометричних характеристик
об'єкта, а також фрактальної розмірності D, яка є
інтегральним показником стану мікрогемоциркуля-
ції органа.
Відомо, що NO – газ з досить коротким “часом
життя” (період напіввиведення складає близько 6 с
[5]) і високою реакційною здатністю, тому достат-
provides the mechanism of blood flow redistribution in
brain under conditions of hypothermic exposures.
There are known three forms of NO-synthase
(NOS): endothelial (eNOS), macrophagal (mNOS) and
neuronal (nNOS), but these names do not reflect the
place of their exact localization. Sometimes mamma-
lian brain and heart tissues contain all three NOS
isoforms which even may be located in the same cells
[16]. It is known that the activity of these enzymes
may change under influence of stress [23], hypoxia
[15], hemodynamical shift stress [18] etc. As the ac-
tivation of inducible NOS-synthases (iNOS) requires
a long time period (4–6 hrs), we may suggest that the
changes in the concentrations of NO synthesis final
products under rhythmic cold exposures (RCE) are
mainly stipulated by constitutive NO-synthases (cNOS)
that are functionally associated with plasma membrane,
are constantly expressed and provide basal release of
NO.
Materials and methods
Experiments were carried-out in 6-month-old male
rats according to the General Principles of Experiments
in Animals approved by the 1st National Congress on
Bioethics (Kiev, Ukraine, 2001) and agreed with the
regulation of European Convention for the Protection
of Vertebrate Animals Use for Experimental and Other
Scientific Purposes (Strasbourg, France, 1986).
The series of rhythmic cold exposures (RCE) was
carried-out with programmed cooler (Special Design
and Technology Bureau at the IPC&C of the NAS of
Ukraine), modified for oscilating supply of cold agent
(cold air with the temperature of 5 ± 1°C). Rhythmic
cold effects in unanesthetized animals were carried-
out with the periods of one exposure per 10 sec during
15, 25 and 65 min [3].
For investigation of brain tissue microhemocircula-
tion in vertex region of cranium we drilled out the hole
with square of about 1 cm2 and removed dura mater.
Pial vascular net was investigated by vital microscopy
with the microscope Lumam K-1 (LOMO, Russia)
equipped for photo- and video registration [7]. The
images were analyzed with the computer program
FRAM [11] developed for the estimations of object's
morphometric characteristics as well as fractal dimen-
sion D which is the integral index of organ's micro-
hemocirculatory state.
It is known that NO is the gas with short "life time"
(period of semi-excretion is about 6 sec [5]) and high
reactivity, therefore its stable metabolites, such as ni-
trate and nitrite, are usually being assessed. It is sug-
gested that nitrite level depends not only on the activity
of specific synthases but also on their distribution in
different organs and tissues and the rate of nitrite ex-
119 problems
of cryobiology
Vol. 21, 2011, №2
проблемы
криобиологии
Т. 21, 2011, №2
ньо широко використовуються різні варіанти вимі-
рювання його стабільних метаболітів – нітрату і
нітриту. Вважається, що рівень нітриту залежить
не тільки від активності специфічних синтаз, але й
від їх розподілу в різних органах і тканинах та від
швидкості виведення нітриту нирками, тому по
концентрації кінцевих продуктів обміну NO до-
статньо точно можна оцінити загальний рівень
продукції NO [22].
Рівень NO за вмістом нітриту (кінцевого про-
дукту обміну NO) в сироватці крові, тканинах мозку
(кора, гіпоталамус) та серці оцінювали фотомет-
ричним методом за реакцією Грисса. Зразки тка-
нин гомогенізували у Nа-фосфатному буфері, рН 7,4
при температурі 4–6°С, депротеїнізували 75 ммоль/л
ZnSО4 і 55 ммоль/л NaOH у співвідношенні 1:1:1,2
за об`ємом відповідно, центрифугували 15 хв при
3000 об/хв на центрифузі РС-6 (ТНК “Дастан”,
Киргизстан); до 200 мкл супернатанту послідовно
додавали 20 мкл 1%-го сульфонаміду (ICN, США)
і 20 мкл 0,1%-го N-1-нафтилетилендіаміндигідро-
хлориду (ICN, США) в 5%-му розчині HCl [4].
Оптичну щільність визначали через 20 хв при
540 нм за допомогою багатоканального мікро-
спектрофотометра (“Flow”, Велика Британія).
Статистичну обробку результатів проводили за
допомогою комп'ютерного пакету програм "Statis-
tica v. 6.0". Дані представляли у вигляді М ± s і оці-
нювали за непараметричним критерієм Манна-
Уїтні.
Результати і обговорення
Нами встановлено [6], що після проведення
ритмічної гіпотермії діаметр мікросудин одного
порядка практично не змінювався, на відміну від
значення фрактальної розмірності (табл. 1).
У 6-місячних щурів мікрогемоциркуляторне
русло головного мозку характеризується широкою
розгалуженою мережею. Спостерігаючи за конвек-
ситальною поверхнею головного мозку при РХВ,
ми неодноразово фіксували “плазматичні капіляри”
[6]. Цей феномен, а також локальні зміни в крово-
наповненні мікросудин впливають на розподілення
значень фрактальної розмірності в полі зору, яке
аналізується. Як видно з гістограм і даних аналізу
селективного зображення (рис. 1), зсув середніх
значень відбувається за рахунок збільшення зна-
чення фрактальної розмірності на рівні артеріол,
капілярів та венул. Подібні зміни можуть поясню-
ватися локальним впливом оксиду азоту на міоцити
мікросудин, періцити та на прекапілярні і капілярні
сфінктери [5].
Для перевірки цього припущення ми визначили
рівень кінцевого продукту обміну NO (нітриту) в
cretion by kidney as well. So general level of NO pro-
duction can be estimated with sufficient accuracy by
measuring the concentration of final metabolic prod-
ucts of nitric oxide [22].
Level of NO was assessed using photometric
method (Griess test) by the content of nitrite (one of
NO metabolic final products) in blood serum, brain tis-
sues (cortex, hypothalamus) and heart. Tissue sam-
ples were homogenized in Na-phosphate buffer, pH
7.4 at 4–6°C, then deproteinized by 75 mmol/l of ZnSO4
and 55 mmol/l of NaOH in ratio of 1:1:1.2 (vol/vol),
accordingly, centrifuged for 15 min with 3000 rpm on
centrifuge PC-6 (Dastan, Kyrgyzstan); thereafter
200 µl of supernatant were gradually supplemented
with 20 µl of 1% sulfonamide (ICN, USA) and 20 µl
of 0.1% N-1-naftylethylendiamine dihydrochloride
(ICN, USA) in 5% HCl solution [4]. Optical density
was determined in 20 min at 540 nm in the multi-chan-
nel microspectrophotometer (Flow, Great Britain).
Statistical processing of the data was carried-out
with the "Statistica v. 6.0". The data were presented
as M±s and evaluated by non-parametric Mann-
Whitney criterion.
Results and discussion
We have found [6] that after perfoming of rhyth-
mic hypothermia the diameter of microvessel of the
same order was almost not changed unlike the fractal
dimension (Table 1).
Brain microhemocirculatory bed of 6-month-old rats
is characterized by highly branched network. Observ-
ing the convexital brain surface during RCE we re-
peatedly noticed the "plasmatic capillaries" [6]. This
phenomenon as well as local changes in blood filling of
икинзакоП
dnI i sec
ьлортноK
lortnoC
ВХРялсiП
ECRretfA
мкм,лоiретрартемаiД
,seloiretraforetemaiD µm 72-81 82-81
хинрялiпакерпртемаiД
мкм,лоiретра
erpforetemaiD - yrallipac
,seloiretra µm
2,4±4,31 8,3±5,41
хинрялiпактсопртемаiД
мкм,лоiретра
tsopforetemaiD - yrallipac
,seloiretra µm
4,8±0,51 7,4±8,41
мкм,луневртемаiД
,selunevforetemaiD µm 06-02 85-22
DьтсiнрiмзораньлаткарФ
DnoisnemidlatcarF 10,0±82,1 40,0±43,1
Таблиця 1. Морфометричні показники
мікрогемоциркуляторного русла головного мозку
щурів після РХВ
Table 1. Morphometric indices of rat brain
microhemocirculatory bed after RCE
120 problems
of cryobiology
Vol. 21, 2011, №2
проблемы
криобиологии
Т. 21, 2011, №2
ЦНС, міокарді та сироватці крові 6-місячних щурів
при РХВ залежно від тривалості ритмічної гіпо-
термії (табл. 2).
Слід відзначити, що при всіх видах РХВ спосте-
рігалися зниження концентрації продуктів обміну
оксиду азоту в гіпоталамусі (р < 0,01) і підвищення
у корі і сироватці крові (р < 0,01).
Важливо, що рівень дериватів NO в тканинах
міокарда знижувався в перші 15 хв РХВ (р < 0,01),
microvessels affect the distribution of fractal dimen-
sion values in the analyzed vision field. As it is seen
from histograms and data of selective image analysis
(Fig. 1) the shift of average indices occurs due to the
increase of fractal dimension value at the level of
arterioles, capillaries and venules. Such changes may
be explained by the local influence of nitric oxide on
microvessel myocytes, pericytes and pre-capillary and
capillary sphincters [5].
Рис. 1. Характерні ділянки мікро-цирку-
ляторного русла м’якої оболонки голов-
ного мозку 6-місячних щурів до (A) і після
(B) РХВ та їх селективні зображення з
гістограмами розподілення фрактальної
розмірності D до (C) (N = 188000) і після
(D) (N = 266000) РХВ відповідно. Наведе-
но у інтерфейсі програми “ФРАМ”.
Fig. 1. Characteristic regions of microcir-
culatory bed of pia mater in 6-month-old
rats prior to (A) and after (B) RCE and their
selective figures and histograms of fractal
dimension D distribution prior to (C) (N =
188000) and after RCE (D) (N = 266000),
correspondingly; presented in interface of
FRAM software.
A
B D
C
ниравтипурГ
slaminafospuorG
сумалатопiГ
sumalahtopyH
укзомароK
xetrocniarB
iворкактавориС
muresdoolB
дракоiМ
muidracoyM
ьлортноK
lortnoC 81,0±05,1 93,1±37,3 32,0±24,1 64,0±17,1
LзьлортноK - монiнiгра
LhtiwlortnoC - eninigra 11,0±05,1 10,1±32,3 44,0±42,2
2 22,0±31,1 2
SONсзьлортноK - моротаколб
SONchtiwlortnoC - rekcolb 51,0±81,1
2 61,0±93,3 24,0±92,2 2 04,0±02,1 1
вх51ВХР
nim51rofECR 81,0±79,0
2 84,0±73,4 3 91,0±17,2 1 23,0±20,1 1
вх52ВХР
nim52rofECR 61,0±71,1
2 09,0±17,5 3 70,0±46,2 1 84,0±55,1
вх56ВХР
nim56rofECR 82,0±30,1
2 21,1±78,5 3 63,0±13,3 1 54,0±44,1
Примітка: 1, 2 – р < 0,05, р < 0,01 відносно контролю відповідно; 3 – р < 0,05 відносно контролю з cNOS-блокатором.
Note:1,2 – p < 0.05, p < 0.01 as compared to the control, correspondingly; 3 – p < 0.05 as compared to the control with cNOS-blocker.
Таблиця 2. Концентрація нітрит-аніонів (мкмоль/л) у тканинах 6-місячних щурів після РХВ (M ± s)
Table 2. Concentration of nitrite anions (µmol/l) in tissues of 6-month-old rats after RCE (M ± s)
121 problems
of cryobiology
Vol. 21, 2011, №2
проблемы
криобиологии
Т. 21, 2011, №2
а до 25 хв концентрація нітрит-іонів поверталася
до рівня контрольної групи і дещо знижувалася до
65 хв РХВ (рис. 2).
Різке зниження рівня дериватів NO в міокарді
після початку РХВ можна пояснити підвищеною
витратою оксиду азоту тканинами серця для забез-
печення адекватної адаптаційної реакції серцево-
судинної системи. Відомо, що NO відіграє істотну
роль у регуляції насосної функції серця, забезпечує
контрактильну функцію міокарда, посилює релакса-
цію шлуночків і є необхідним компонентом у здій-
сненні альфа-адренергічного іно- і хронотропного
ефектів [20]. Оскільки в нашому експерименті ви-
користовується незначний стресовий вплив на орга-
нізм, то виснаження не відбувається і вже через 25 хв
пул NO в міокарді практично відновлюється.
Аналізуючи підвищення концентрації продуктів
обміну NO в сироватці крові (рис. 2B) при збіль-
To check this suggestion we determined the level
of NO metabolism final product (nitrite) in CNS, myo-
cardium and blood serum in 6-month-old rats after RCE
depending on the duration of rhythmic hypothermia
(Table 2).
It should be noted that during all types of RCE we
observed the decrease of concentration of NO me-
tabolism final products in hypothalamus (p < 0.01) and
its increase in cortex and blood serum (p < 0.01).
Of importance is the fact that the level of NO de-
rivatives in myocardium tissues decreased during the
first 15 min of RCE (p < 0.01) and to the 25th min the
nitrite ion concentration returned to the control level
and decreased insignificantly till the 65th min of RCE
(Fig. 2A).
A dramatic drop in level of NO derivatives in myo-
cardium after start of RCE may be explained by the
elevated expenditure of nitric oxide in heart tissues due
Рис. 2. Концентрація нітрит-іонів у міокарді (А), сироватці крові (B), корі головного мозку (C) та гіпоталамусі (D)
щурів при РХВ різної тривалості: 1 – контроль; 2 – 15 хв РХВ; 3 – 25 хв РХВ; 4 – 65 хв РХВ; – мінімум-максимум;
– 25–75%; – медіана.
Fig. 2. Concentration of nitrite ions in rat myocardium (A), blood serum (B), brain (C) and hypothalamus (D) during RCE
of different duration: 1 – control; 2 – 15 min; 3 – 25 min; 4 – 65 min; – min-max; – 25–75%; – median.
Ко
нц
ен
тр
ац
ія
N
O
2,
м
км
ол
ь/
л
N
O
2
co
nc
en
tra
tio
n,
µ
m
ol
/l
Ко
нц
ен
тр
ац
ія
N
O
2,
м
км
ол
ь/
л
N
O
2
co
nc
en
tra
tio
n,
µ
m
ol
/l
Ко
нц
ен
тр
ац
ія
N
O
2,
м
км
ол
ь/
л
N
O
2
co
nc
en
tra
tio
n,
µ
m
ol
/l
Ко
нц
ен
тр
ац
ія
N
O
2,
м
км
ол
ь/
л
N
O
2
co
nc
en
tra
tio
n,
µ
m
ol
/l
A B
C D
122 problems
of cryobiology
Vol. 21, 2011, №2
проблемы
криобиологии
Т. 21, 2011, №2
to the providing of adequate adaptive reaction of cardio-
vascular system. It is known that NO plays an impor-
tant role in regulation of heart pumping, provides myo-
cardium contractile function, strengthens the ventricles
relaxation and is an essential component in implemen-
tation of alpha-adrenergic ino- and chronotropic effects
[20]. Since our experiment applied only slight stress
influence on organism, the exhaustion does not occur
and in 25 min the NO pool in myocardium is almost
restored.
The analyzing of the rise in concentration of NO
metabolism products in blood serum (Fig. 3) after in-
crease of RCE duration allowed to suggest that this
change is predictable. Similar reaction was observed
also during other hypothermic exposures [1, 2, 14]. It
can be well explained by the fact that namely cardio-
vascular system responds primarily to cold stimuli, and
nitric oxide takes active part in a number of processes,
providing adaptive thermoregulatory response due to
the relaxation of vessels, regulation of vascular tonus
and controlled release of neuromediators. Nitric oxide
may modulate vascular function due to the controlled
expression of genes, responsible for the synthesis of
vasoactive proteins, e.g. endothelins, as well as of vas-
cular growth factor etc. [5, 16, 21, 24].
The increase of nitrite ions concentration in brain
cortex (Fig. 2C) corresponds to similar rise during ar-
tificial hypobiotic state [14]. We suggest that hypother-
mic stimuli cause the activation of long-term potentiation
in cortex, for initiation of which the nitric oxide is the
pacemaker. In hypothalamus the processes of long-
term potentiation are less expressed or absent so the
concentration of metabolic products does not rise, and
vice versa a reliable decrease is observed (Fig. 2D),
however, this process demands further investigation.
We suggest [9] that at initial stages of RCE the
cNOS of endotheliocytes are activated. At the same
time to maintain the optimal level of NO in brain the
neuronal cNOS is stimulated due to the mechanisms
of long-term potentiation. Probably namely these
mechanisms stipulate the peculiarities of changes in
microangioarchitectonics in rat brain during RCE.
Conclusions
Rhythmic cold exposures cause the rise of nitrite
ions concentration in blood serum and brain cortex
which leads to the blood redistribution in the microcir-
culatory brain bed. In consequence of microhemocir-
culation peculiarities in brain these changes may be
quantitatively evaluated by the methods of fractal
analysis.
We aknowledge Dr. Irina Sleta for the help in perform-
ing microcirculatory investigations.
шенні тривалості РХВ, можна зазначити, що ця
зміна прогнозована. Подібна реакція спостеріга-
лася і при інших видах гіпотермічних впливів [1, 2,
14]. Це можна пояснити тим, що саме серцево-
судинна система першою реагує на холодовий по-
дразник, і оксид азоту бере активну участь у бага-
тьох процесах, які забезпечують адаптивну термо-
регуляторну відповідь за рахунок розслаблення і
регуляції тонусу судин, контролю вивільнення
нейромедіаторів. Оксид азоту може модулювати
судинну функцію також за допомогою контролю
за експресією генів, які відповідають за синтез ва-
зоактивних білків, наприклад ендотелінів, фактору
росту судинних клітин та інш. [5, 16, 21, 24].
Збільшення концентрації нітрит іонів у корі мозку
(рис. 2C) відповідає подібному її підвищенню при
штучному гіпобіотичному стані [14]. Ми вважаємо,
що гіпотермічні подразнення викликають актива-
цію довготривалої потенціації в корі, пейсмекером
для запуску якої виступає оксид азоту. У гіпотала-
мусі процеси довготривалої потенціації менш вира-
жені або відсутні, тому там концентрація продуктів
обміну не підвищується, а навпаки спостерігається
достовірне її зниження (рис. 2D), однак цей процес
вимагає подальшого дослідження.
Ми вважаємо [9], що на початкових етапах РХВ
активуються cNOS ендотеліоцитів. Одночасно для
підтримки оптимального рівня NО в головному
мозку завдяки механізмам довгострокової потен-
ціації стимулюється нейрональна сNOS. Імовірно,
саме ці механізми обумовлюють особливості зміни
мікроангіоархітектоніки в головному мозку щурів
при РХВ.
Висновки
Ритмічні холодові впливи викликають підвищен-
ня концентрації нітрит іонів у сироватці крові і корі
мозку, яке призводить до перерозподілу крові в
мікроциркуляторному руслі головного мозку. Внас-
лідок особливостей мікрогемоциркуляції у голов-
ному мозку кількісно ці зміни можна оцінити мето-
дами фрактального аналізу.
Ми висловлюємо щиру подяку канд. біол. наук Слеті
Ірині Вадимовні за допомогу при проведенні мікроцир-
куляторних досліджень.
Литература
Бабийчук В.Г. Возрастные особенности роли оксида азота
в механизмах адаптации животных к ритмическим
холодовым воздействиям. Сообщение 1. Содержание
конечных продуктов обмена NO в сыворотке крови и
миокарде молодых и старых животных после ритмичес-
1.
123 problems
of cryobiology
Vol. 21, 2011, №2
проблемы
криобиологии
Т. 21, 2011, №2
ких холодовых воздействий // Проблемы криобиологии.–
2006.– Т. 16, №4.– С. 377–389.
Бабийчук В.Г., Марченко В.С., Бабийчук Г.А. и др.
Структурно-функциональные механизмы действия экс-
тремального охлаждения на терморегуляторные центры
гипоталамуса // Проблемы криобиологии.– 2004.– №2.–
С. 62–70.
Бабійчук В.Г., Марченко В.С., Марченко Л.М. Структурно-
функціональний стан гематоенцефалічного бар'єра при
ритмічній дії позитивних (12°С) і екстремально низьких
(–120°С) температур // Нейронауки: теоретичні та клінічні
аспекти.– 2008.– Т. 4, №1.– С. 68–74.
Ванханен В.Д., Суханова Г.А. Техника санитарно-гигиени-
ческих исследований.– Киев: Вища шк., 1983.– С. 236–
237.
Лазерная допплеровская флуометрия микроциркуляции
крови / Под ред. А.И. Крупаткина и В.В. Сидорова.– М.:
Медицина, 2005.– 126 с.
Луценко Д.Г. Микрогемоциркуляция головного мозга крыс
после гипотермических воздействий // Проблемы крио-
биологии.– 2008.– T. 18, №1.– С. 81–84.
Луценко Д.Г., Марченко Н.В., Марченко В.С., Слета И.В.
Комплекс для фрактальной морфометрии микроциркуля-
торного русла in vivo // Проблемы криобиологии.– 2005.–
Т. 15, №3.– С. 516–518.
Марченко В.С. Нейрональный газ – антиконвульсант в
механизмах проницаемости гематоэнцефалического
барьера охлажденного мозга // Проблемы криобиологии.–
1999.– №2.– С. 89–91.
Марченко В.С. Функціональна архітектоніка гемато-енце-
фалічного бар'єра в центральних механізмах термо-
регуляціїї при гіпотермії і гібернації // Науковий вісник НАУ.–
2008.– №126.– С. 88–97.
Марченко В.С., Бабийчук Г.А., Шило А.В. и др. К меха-
низмам регуляции проницаемости гематоэнцефаличес-
кого барьера охлажденного мозга. Сообщение 3. Оксид
азота (ІІ) – один из триггеров проницаемости гематоэнце-
фалического барьера в структуре сверхмедленной уп-
равляющей системы организма // Проблемы криобио-
логии.– 1995.– №3.– С. 10–19.
Марченко Н.В., Дюбко Т.С., Марченко В.С. и др. Приме-
нение фрактального анализа при оценке изменения мак-
роструктуры дегидратированных биологических жидкос-
тей // Проблемы криобиологии.– 2007.– Т. 17, №4.– С. 315–
326.
Мчедлишвили Г.И. Приоткрывая покровы неизвестного
в физиологии и патологии микроциркуляции крови //
Патол. физиология и эксперим. терапия.– 1991.– №3.–
С. 3–7.
Чернух А.М., Александров П.Н., Алексеев О.В. Микроцирку-
ляция.– М.: Медицина, 1984.– 430 с.
Шило А.В., Ломако В.В., Бондарь Т.Н., Бабийчук Г.А. Конеч-
ные продукты метаболизма оксида азота при искус-
ственном гипометаболизме у крыс и хомяков // Проблемы
криобиологии.– 2005.– №1.– С. 3–13.
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,
Issue 3.– P. 967–971.
Bruhwyler J., Chleide E., Liegeois J.F., Carreer F. Nitric oxide:
a new messenger in the brain // Neurosci. Biobehav. Rev.–
1993.– Vol. 17, N4.– P. 373–384.
Cardilo G., Panza J.A. Impaired endothelial regulation of vas-
cular tone in patients with systemicarterial hypertension //
Vasc. Med.– 1998.– Vol. 3, N2.– P. 132–144.
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, N11.– P. 1073–1080.
References
Babijchuk V.G. Age peculiarities of nitrogen oxide role in
adaptation mechanisms of animals to rhythmic cold effects.
Report 1. Content of final products of NO exchange in blood
and myocardium of young and aged animals after rhythmic
cold effects // Problems of Cryobiology.– 2006.– Vol. 16, N4.–
P. 377–389.
Babijchuk V.G., Marchenko V.S., Babijchuk G.A. et al.
Structural and functional effect mechanisms of extreme
cooling on hypothalamus thermoregulatory centers // Problems
of Cryobiology.– 2004.– N2.– P. 62–70.
Babiychuk V.G., Marchenko V.S., Marchenko L.M. Structural-
functional state of hematoencephallic barrier during rhythmic
exposures of positive (12°C) and extremely low (–120°C)
temperatures // Neyronauky: Teoretychni ta Klinichni Aspek-
ty.– 2008.– Vol. 4, N1.– P. 68–74.
Vankhanen V.D., Sukhanova G.A. Technique of sanitary-hy-
gienic investigations.– Kiev: Vyscha shkola, 1983.– P. 236–237.
Laser Doppler fluorometry of blood microcirculation / Ed. by
A.I. Krupatkin and V.V. Sidorov.– Moscow: Meditsina, 2005.–
126 p.
Lutsenko D.G. Rat's brain microhemocirculation after hypo-
thermic effect // Problems of Cryobiology.– 2008.– Vol. 18,
N1.– P. 81–84.
Lutsenko D.G., Marchenko N.V., Marchenko V.S., Sleta I.V.
Complex for fractal morphometry of microcirculatory bed in
vivo // Problems of Cryobiology.– 2005.– Vol. 15, N3.– P. 516–
518.
Marchenko V.S. Neuronal gas-anticonvulsant in mechanisms
of BBB permeability of cooled brain // Problems of Cryobio-
logy.– 1999.– N2.– P. 89–91.
Marchenko V.S. Functional architectonics of blood-brain
barrier in central thermoregulation mechanisms during hypo-
thermia and hibernation // Naukovyy Visnyk NAU.– 2008.–
N126.– P. 88–97.
Marchenko V.S., Babiychuk G.A., Shilo A.V. et al. On mecha-
nisms of regulation of blood-brain barrier permeability of
cooled brain. Report III. Is nitric oxide one of triggers of BBB
permeability in structure of supraslow controlling system of
brain? // Problems of Cryobiology.– 1995.– N3.– P. 10–19.
Marchenko N.V., Dyubko T.S., Marchenko V.S. et al.
Application of fractal analysis to estimate macrostructure
change of dehydrated biological fluids // Problems of Cryo-
biology.– 2007.– Vol. 17, N4.– P. 315–326.
Mchedlishvili G.I. Opening covers of unknown in physiology
and pathology of blood microhemocirculation // Patol. Fizio-
logiya i Eksperim. Terapiya.– 1991.– N3.– P. 3–7.
Chernukh A.M., Aleksandrov P.N., Alekseyev O.V. Micro-
circulation. - Moscow: Meditsina, 1984.– 430 p.
Shilo A.V., Lomako V.V., Bondar' T.N., Babijchuk G.A.
Metabolic final products of nitric oxide during artificial hypo-
metabolism in rats and hamsters // Problems of Cryobiology.–
2005.– N1.– P. 3–13.
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,
Issue 3.– P. 967–971.
Bruhwyler J., Chleide E., Liegeois J.F., Carreer F. Nitric oxide:
a new messenger in the brain // Neurosci. Biobehav. Rev.–
1993.– Vol. 17, N4.– P. 373–384.
Cardilo G., Panza J.A. Impaired endothelial regulation of vas-
cular tone in patients with systemicarterial hypertension //
Vasc. Med.– 1998.– Vol. 3, N2.– P. 132–144.
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, N11.– P. 1073–1080.
Gerstberger R. Nitric oxide and body temperature control //
News Physiol. Sci.– 1999.– Vol. 14, N2.– P. 30–36.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
124 problems
of cryobiology
Vol. 21, 2011, №2
проблемы
криобиологии
Т. 21, 2011, №2
Gerstberger R. Nitric oxide and body temperature control //
News Physiol. Sci.– 1999.– Vol. 14, N2.– P. 30–36.
Paulus W.J., Vantrimpont P.J., Shah A.M. Acute effects of
nitric oxide on left ventricular relaxation and diastolic disten-
sibility in humans. Assessment by bicoronary sodium nitro-
prusside infusion // Circulation.– 1994.– Vol. 89, N5.– P. 2070–
2078.
Snyder S.H. Nitric oxide: First in a new class of neurotransmit-
ters? // Science.– 1992.– Vol. 257, N5069.– P. 494–496.
Viinikka L. Nitric oxide as a challenge for the clinical chemistry
laboratory // Scand. J. Clin. Lab. Invest.– 1996.– Vol. 56, N7.–
P. 577–581.
Wang Y., Marsden P.A. Nitric oxide synthases: biochemical
and molecular regulation // Curr. Opin. Nephrol. Hypertens.–
1995.– Vol. 4, N1.– 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.– Vol. 2, N4.– P. 300–310.
Надійшла 01.03.2011
Рецензент В.І. Строна
Paulus W.J., Vantrimpont P.J., Shah A.M. Acute effects of
nitric oxide on left ventricular relaxation and diastolic disten-
sibility in humans. Assessment by bicoronary sodium nitro-
prusside infusion // Circulation.– 1994.– Vol. 89, N5.– P. 2070–
2078.
Snyder S.H. Nitric oxide: First in a new class of neurotransmit-
ters? // Science.– 1992.– Vol. 257, N5069.– P. 494–496.
Viinikka L. Nitric oxide as a challenge for the clinical chemistry
laboratory // Scand. J. Clin. Lab. Invest.– 1996.– Vol. 56, N7.–
P. 577–581.
Wang Y., Marsden P.A. Nitric oxide synthases: biochemical
and molecular regulation // Curr. Opin. Nephrol. Hypertens.–
1995.– Vol. 4, N1.– 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.– Vol. 2, N4.– P. 300–310.
Accepted 01.03.2011
19.
20.
21.
22.
23.
24.
20.
21.
22.
23.
24.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-44882 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:04:16Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Луценко, Д.Г. Марченко, В.С. Бабійчук, В.Г. 2013-06-06T15:42:35Z 2013-06-06T15:42:35Z 2010 NO-залежні механізми дії ритмічних холодових впливів на
 функціональну архітектоніку мікрогемоциркуляторного русла
 головного мозку щурів / Д.Г. Луценко, В.С. Марченко, В.Г. Бабійчук // Пробл. криобиологии. — 2011. — Т. 21, № 2. — С. 117-124. — Бібліогр.: 24 назв. — укр., англ. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/44882 612.015.3:615.014.41:57.084 Ритмічні холодові впливи викликають підвищення концентрації нітрит-іонів у сироватці крові і корі головного мозку
 щурів, що призводить до перерозподілу крові в мікроциркуляторному руслі мозку. Внаслідок особливостей мікрогемоциркуляції у головному мозку кількісно ці зміни можна оцінити методами фрактального аналізу. Ритмические холодовые воздействия приводят к повышению уровня нитрит-ионов в сыворотке крови и коре головного
 мозга крыс, что влияет на перераспределение крови в микроциркуляторном русле мозга. Вследствие особенностей
 микрогемоциркуляции головного мозга количественно эти изменения можна оценить методами фрактального анализа. Rhythmic cold exposures lead to increasing of nitrite ion concentration in rat blood serum and brain cortex, resulting in redistribution
 of blood in brain microcirculatory bed. Fractal analysis admits to give a quantitative assessment for this alteration. Ми висловлюємо щиру подяку канд. біол. наук Слеті
 Ірині Вадимовні за допомогу при проведенні мікроцир-
 куляторних досліджень. uk Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Теоретическая и экспериментальная криобиология NO-залежні механізми дії ритмічних холодових впливів на функціональну архітектоніку мікрогемоциркуляторного русла головного мозку щурів NO-Dependent Mechanisms of Rhythmic Cold Exposures on Functional Architectonics of Microhemocirculatory Bed in Rat Brain Article published earlier |
| spellingShingle | NO-залежні механізми дії ритмічних холодових впливів на функціональну архітектоніку мікрогемоциркуляторного русла головного мозку щурів Луценко, Д.Г. Марченко, В.С. Бабійчук, В.Г. Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| title | NO-залежні механізми дії ритмічних холодових впливів на функціональну архітектоніку мікрогемоциркуляторного русла головного мозку щурів |
| title_alt | NO-Dependent Mechanisms of Rhythmic Cold Exposures on Functional Architectonics of Microhemocirculatory Bed in Rat Brain |
| title_full | NO-залежні механізми дії ритмічних холодових впливів на функціональну архітектоніку мікрогемоциркуляторного русла головного мозку щурів |
| title_fullStr | NO-залежні механізми дії ритмічних холодових впливів на функціональну архітектоніку мікрогемоциркуляторного русла головного мозку щурів |
| title_full_unstemmed | NO-залежні механізми дії ритмічних холодових впливів на функціональну архітектоніку мікрогемоциркуляторного русла головного мозку щурів |
| title_short | NO-залежні механізми дії ритмічних холодових впливів на функціональну архітектоніку мікрогемоциркуляторного русла головного мозку щурів |
| title_sort | no-залежні механізми дії ритмічних холодових впливів на функціональну архітектоніку мікрогемоциркуляторного русла головного мозку щурів |
| topic | Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| topic_facet | Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/44882 |
| work_keys_str_mv | AT lucenkodg nozaležnímehanízmidííritmíčnihholodovihvplivívnafunkcíonalʹnuarhítektoníkumíkrogemocirkulâtornogoruslagolovnogomozkuŝurív AT marčenkovs nozaležnímehanízmidííritmíčnihholodovihvplivívnafunkcíonalʹnuarhítektoníkumíkrogemocirkulâtornogoruslagolovnogomozkuŝurív AT babíičukvg nozaležnímehanízmidííritmíčnihholodovihvplivívnafunkcíonalʹnuarhítektoníkumíkrogemocirkulâtornogoruslagolovnogomozkuŝurív AT lucenkodg nodependentmechanismsofrhythmiccoldexposuresonfunctionalarchitectonicsofmicrohemocirculatorybedinratbrain AT marčenkovs nodependentmechanismsofrhythmiccoldexposuresonfunctionalarchitectonicsofmicrohemocirculatorybedinratbrain AT babíičukvg nodependentmechanismsofrhythmiccoldexposuresonfunctionalarchitectonicsofmicrohemocirculatorybedinratbrain |