Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Ключевые слова: АКТГ, болевая чувствительность, гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальная система, кортикостерон, крысы
Снижение болевой чувствительности может опосредоваться гормонами гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы (ГГАКС) [4, 10, 11, 12, 17]. Ранее мы продемонстрировали аналгетический эффект адренокортикотропного гормона (АКТГ) и показали, что он обеспечивается двумя последовательно включающимися механизмами: опиоид-зависимым и глюкокортикоид-зависимым [2, 3]. Наши предыдущие исследования были ограничены одной, хотя и физиологической, дозой АКТГ. Согласно результатам другого нашего исследования существует пропорциональность между уровнем глюкокортикоидов в крови и аналгетическим эффектом [1]. Мы предположили возможность дозозависимого характера влияния АКТГ на болевую чувствительность. Однако имеющиеся в литературе данные не подтверждают однозначно такое предположение. Так у мышей, согласно результатам одного исследования [6], в зависимости от дозы АКТГ может меняться характер его действия на болевую чувствительность от гиперальгезии до гипоальгезии. Задача настоящей работы состояла в исследовании влияния на болевую чувствительность крыс различных физиологических доз АКТГ, вызывающих увеличение содержания глюкокортикоидов в плазме крови, не превышающее уровень, наблюдаемый при стрессе.
МЕТОДИКА
Эксперименты проводили на крысах-самцах линии Спрейг-Доули массой 220-300 г, Животных содержали в стандартных условиях: световой режим 12 ч:12 ч (включение света в 08.00 ч), температура 19-21?С; свободный доступ к воде и пище.
Все опыты производили на наркотизированных животных (нембутал, 40 мг/кг массы тела, внутрибрюшинно за 20 минут до регистрации исходного болевого порога). Болевую чувствительность тестировали по величине порога болевой реакции до и в течение 30 мин после введения АКТГ. Болевым порогом служила сила тока, при которой наблюдалась реакция отдергивания крысой хвоста в ответ на его электрораздражение (синусоидальный ток, 500 Гц, сила тока изменялась дискретно от 0.07 до 2 мА с шагом 70 мкА). Многократное тестирование болевой чувствительности с интервалом пять минут в течение получаса не меняет ни величину порогов, ни содержание кортикостерона в плазме крови [5]. При уменьшении числа тестирований интервал может быть сокращен до минуты [2].
АКТГ ("Serva") вводили внутрибрюшинно в дозах 0,15, 0,3, 0,5 и 1,5 Ед./кг. Согласно нашим предыдущим исследованиям этидозы могут рассматриваться как физиологические, поскольку их введение вызывает увеличение содержания глюкокортикоидов в крови, не превышающее уровень, наблюдаемый при стрессе. Контрольным животным вводили физиологический раствор. Содержание кортикостерона в плазме крови оценивали спектрофлюориметрическим микрометодом. Пробы крови брали после декапитации крыс. Статистическую оценку содержания кортикостерона делали на основе t-критерия или его модификации для случая различающихся дисперсий, при сравнении величин болевых порогов использовали критерий Манна-Уитни.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Системное введение АКТГ вызывало дозозависимый аналгетический эффект (Рис. 1). Исходные величины порогов болевой реакции варьировали в пределах от 0.3 до 0.7 мА. Среднее значение величин исходных порогов составило 0.48 + 0.01 мА. На рисунках, представляющих данные, реакцию для каждой крысы выражали в долях порога, измеренного до введения гормона, величину которого принимали за 1. Доза АКТГ 0,15 Ед./кг не вызывала значимого изменения болевой реакции по сравнению с контролем. Аналгетический эффект возникал на 3-ей мин после инъекции дозы 0,3 Ед./кг и оставался относительно постоянным на протяжении 20 мин. Дальнейшее увеличение дозы введенного АКТГ до 0,5 Ед./кг вызывало усиление аналгезии, о чем свидетельствовало как увеличение продолжительности аналгетического эффекта (с 3 по 30 мин), так и повышение болевых порогов на 3, 8 и 20 мин по сравнению с соответствующими величинами после инъекции дозы 0,3 Ед./кг. Вместе с тем, на 15 и 30-ой мин после введения дозы 0,5 Ед./кг не наблюдалось прироста болевого порога по сравнению с дозой 0,3 Ед./кг, то есть, особенностью аналгетического эффекта, вызванного дозой 0,5 Ед./кг, было значимое изменение его величины во времени. Введение еще большей дозы АКТГ (1,5 Ед./кг) устранило колебания аналгетического эффекта, наблюдаемые после иньекции дозы 0,5 Ед./кг. Доза 1,5 Ед./кг вызвала прирост величины болевого порога на 15 и 30-ой мин, при этом величины болевых порогов на 3, 8 и 20 мин после инъекции 1,5 Ед./кг АКТГ значимо не отличались от соответствующих порогов после инъекции дозы 0,5 Ед./кг. Таким образом, для всех доз АКТГ, кроме дозы 0,5 Ед./кг, величина аналгезии оставалась относительно постоянной в течение исследуемого интервала времени. Для дозы 0,5 Ед./кг были характерны значимые колебания величины болевого порога в наблюдаемом временном диапазоне.
Число случаев для различных кривых демонстрирущих аналгетический эффект (Рис.1) различается. Количество опытов для дозы 0.5 Ед./кг и разное число случаев для разных временных точек при этой дозе объясняется тем, что в связи с "необычным двугорбым" ходом кривой мы провели дополнительные опыты для наиболее интересных временных точек. В данной работе мы сочли необходимым представить все полученные данные, не исключая и дополнительные опыты. Так, например, число случаев 46 при дозе 0.5 Ед./кг соответствует базальному болевому порогу и поскольку он измерялся в каждом опыте это число значительно больше числа случаев (9 - 21) для точек после введения АКТГ.
Полученный нами дозозависимый аналгетический эффект АКТГ (Рис.1) - эффект ожидаемый, поскольку, АКТГ стимулирует выброс кортикостероидов, которые, в свою очередь, обеспечивают повышение порога болевой реакции дозозависимым образом [1]. Увеличение содержания кортикостерона в плазме крови на 30 мин после введения различных доз АКТГ представлено на Рис. 2. Заметные на диаграмме (Рис.2) различия в содержании кортикостероидов после введения физиологического раствора отражают колебания базального уровня кортикостероидов. Поскольку уровни кортикостерона после введения АКТГ существенно выше уровней после введения физиологического раствора, то, несмотря на колебания уровня кортикостероидов в контроле статистический анализ соотношения средних уровней кортикостероидов и средних величин порогов болевой чувствительности на 30-ой мин после инъекции АКТГ, обнаружил значимую линейную корреляцию (коэффициент корреляции: 0.9, p<0.04).
Рис.1. Влияние АКТГ на болевую чувствительность у крыс.
По оси абсцисс: время, мин; 0 - момент инъекции. По оси ординат: болевой порог, отн. ед. 1 - после введения 0.15 Ед./кг (число случаев 6 - 7); 2 - 0.3 Ед./кг (число случаев 9 - 13); 3 - 0.5 Ед./кг (число случаев 9 - 46); 4 - 1.5 Ед./кг (число случаев 13 - 14); 5 - после введения физиологического раствора (число случаев 37 - 79). * - достоверность отличий от физиологического раствора, при p < 0.05. + - достоверность отличий от предыдущей меньшей дозы АКТГ, при p < 0.05.
Рис.2. Влияние АКТГ на содержание кортикостерона в плазме крови на 30-ой мин после инъекции.
По оси абсцисс: доза введенного АКТГ, Ед./кг. По оси ординат: содержание кортикостерона, мкг/дл плазмы. 1 - после введения АКТГ; 2 - после введения физиологического раствора. Число случаев для каждого значения 6 - 14. * - достоверность отличий от физиологического раствора, при p < 0.05.
ОБСУЖДЕНИЕ
В связи с тем, что для решения нашей задачи было важно избежать неконтролируемых стрессорных воздействий и стабилизировать статус ГГАКС эксперименты проводились на наркотизированных крысах. Метод исследования болевой чувствительности у легко анестезированых животных является широко распространенным и широко применяется как в наших исследованиях [1, 2, 3, 4], так и в работах других авторов [9, 8]. Литературные данные свидетельствуют о том, что тестируемая нами в эксперименте реакция отдергивания крысой хвоста в ответ на болевое воздействие проявляется независимо от использования наркоза. Например, исходный латентный период реакции отдергивания хвоста крысой при термическом воздействии на хвост составляет у животных, находящихся под нембуталовым наркозом 2.5-4.0 с [15], а у бодрствующих крыс - 3.5-4.5 с [14] или 3-4 с [7]. Известно также, что и развитие аналгезии у крыс не зависит от анестезии, вызванной нембуталом в дозе 55 мг/кг [13].
В наших экспериментах был выявлен только анальгетический эффект АКТГ, мы не обнаружили различное в зависимости от дозы действие АКТГ на болевую реакцию: от гиперальгезии до гипоальгезии [6], но показали, что характер изменения болевой реакции во времени зависит от дозы введенного АКТГ. Так, при увеличении дозы от 0.5 Ед./кг до 1.5 Ед./кг прекращаются колебания величины аналгетического эффекта. Из литературных данных известно, что и при гораздо большей дозе АКТГ (20 Ед./кг) также отсутствуют колебания величины аналгетического эффекта, наблюдавшегося, начиная с 30-ой мин после инъекции [16]. Зависимость характера изменения болевой реакции во времени от дозы введенного АКТГ наводит на мысль об активации разных (в зависимости от дозы введенного гормона) механизмов, обеспечивающих аналгетический эффект АКТГ. Это предположение соответствует предыдущим нашим данным, демонстрирующим, что "двугорбый" характер изменения болевой чувствительности во времени при дозе АКТГ 0,5 Ед./кг определяется последовательной сменой "опиоид-зависимого" механизма на "глюкокортикоид-зависимый" механизм аналгезии [3]. Возможно, что различный при разных дозах характер изменения болевой реакции во времени (Рис.1) объясняется включением различных механизмов или относительным изменением вкладов этих механизмов в развитие аналгезии.
Обнаруженная корреляция между величиной болевого порога и содержанием кортикостерона в плазме крови после введения АКТГ является новым фактом и свидетельствует в пользу существования регуляции болевой чувствительности глюкокортикоидами. Результат полностью согласуется с предыдущими нашими данными, согласно которым аналгетический эффект АКТГ опосредуется двумя различными механизмами: быстродействующим, не связанным с глюкокортикоидами, и отставленным (на 30-ой мин), связанным с глюкокортикоидами [2].
Таким образом, полученные данные показали, что системное введение АКТГ крысам вызывает дозозависимый аналгетический эффект, величина которого на 30-ой мин коррелирует с уровнем кортикостерона в плазме крови.
Работа проведена при финансовой поддержке гранта для поддержки ведущих научных школ (грант N НШ-1163.2003.4), гранта (договора) по программе ОБН РАН 2/2003 и гранта РФФИ (N 04-04-48507).
Список литературы
[ 1 ] Богданов А.И., Ярушкина Н.И. Зависимость аналгезии у крыс от уровня кортикостероидов // Рос. физиол. журн. им. Сеченова. 1999. Т.85. N3. С.466-468.
[ 2 ] Богданов А.И., Ярушкина Н.И. Влияние АКТГ на болевую чувствительность крыс // Бюлл. эксп. биол. мед. 2001. Т.131. N3. С.260-262.
[ 3 ] Богданов А.И., Ярушкина Н.И. Механизмы влияния адренокортикотропного гормона на болевую чувствительность крыс // Рос. физиол. журн. им. Сеченова. 2002. Т.88. N5. С.596-601.
[ 4 ] Филаретов А.А., Богданов А.И., Ярушкина Н.И. Стресс-вызванная аналгезия. Роль гормонов гипофизарно-адренокортикальной системы // Физиол. журн. им. Сеченова. 1995. Т.81. N2. С.40-46.
[ 5 ] Ярушкина Н.И., Богданов А.И., Филаретов А.А. Центральное серое вещество среднего мозга: роль кортикостероидов в обезболивающем эффекте // Физиол. журн. СССР. 1991. Т.77. N4. С.83-89.
[ 6 ] Amir S. Effects of ACTH on responsiveness in mice. Interaction with morphine // Neuropharmacology. 1981. Vol.20. P.959-962.
[ 7 ] Guinan M. Electrical stimulation of the rat ventral midbrain elicits antinociception via the dorsolateral funiculus // Br. Res. 1989. Vol.526. P.221-227.
[ 8 ] Henry J.L.,Gridland R.A. Facilitation of the tail flick reflex by noxious thermal stimulation of the skin in the anas thetized rat:antagonism by a substance P analogue // Regul. Peptides. 1988. Vol.22. P.85.
[ 9 ] Janss A.J., Gebhart G.F. Brainstem and spinal pathways mediating descending inhibition from the medullary lateral reticular nucleus in the rat // Br. Res. 1988. Vol.440. P.109-122.
[ 10 ] Lariviere W.R., Melzack R. The role of corticotropin-releasing factor in pain and analgesia // Pain. 2000. Vol.84. N1. P.1-12.
[ 11 ] Sutton L.C., Fleshner M., Mazzeo R., Maier S.F., Watkins L.R. A permissive role of corticosterone in an opioid form of stress-induced analgesia: blockade of opiate analgesia is not due to stress-induced hormone release // Br. Res. 1994. Vol.663. N1. P.19-29.
[ 12 ] Takeshige C, Tsuchiya M, Zhao W, Guo S. Analgesia produced by pituitary ACTH and dopaminergic transmission in the arcuate // Brain Res Bull. 1991. Vol.26. N5. P.779-788.
[ 13 ] Terman G.W., Liebeskind J.C. Relation of stress-induced analgesia to stimulation-produced analgesia // In: Stress-induced analgesia / Ed. Kelly D.D. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1986. Vol.467. P.300-308.
[ 14 ] Torn B.E., Applegate L., Warner S. Ability of periaqueductal gray subdivisions and adjacent loci to elicit analgesia and ability of naloxone to reverse analgesia // Behav. Neurosci. 1989. Vol.103. N6. P.1335-1339.
[ 15 ] Wang Q., Mao l., Han J. Analgesia from electrical stimulation of the hypothalamic arcuate nucleus in pentobarbital-anesthetized rats // Br. Res. 1990. Vol.526. P.221-227.
[ 16 ] Xi-Cheng L., Hai - Di L., Bang - Yun Z. Serotonin of hippocampus and hypothalamus taking part in the analgesic effect of adrenocorticotropic hormone in rats // Acta pharmacol. Sin. 1990. Vol.11. N1. P.89-92.
[ 17 ] Xu H.W., Li X.C., Li H.D., Ruan H.Z., Liu Z.Z. Effects of corticotrophin on pain behavior and BDNF, CRF levels in frontal cortex of rats suffering from chronic pain // Acta Pharmacol Sin. 2000. Vol.21. N7. P.600-604.
