Микроциркуляция головного мозга крыс после гипотермического воздействия
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2008
|
| Schriftenreihe: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68867 |
| 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: | Микроциркуляция головного мозга крыс после гипотермического воздействия / Д.Г. Луценко // Проблемы криобиологии. — 2008. — Т. 18, № 1. — С. 81-84. — Бібліогр.: 6 назв. — рос., англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-68867 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-688672014-10-01T03:01:57Z Микроциркуляция головного мозга крыс после гипотермического воздействия Луценко, Д.Г. Краткие сообщения 2008 Article Микроциркуляция головного мозга крыс после гипотермического воздействия / Д.Г. Луценко // Проблемы криобиологии. — 2008. — Т. 18, № 1. — С. 81-84. — Бібліогр.: 6 назв. — рос., англ. 0233-7673 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68867 ru Проблемы криобиологии и криомедицины Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Краткие сообщения Краткие сообщения |
| spellingShingle |
Краткие сообщения Краткие сообщения Луценко, Д.Г. Микроциркуляция головного мозга крыс после гипотермического воздействия Проблемы криобиологии и криомедицины |
| format |
Article |
| author |
Луценко, Д.Г. |
| author_facet |
Луценко, Д.Г. |
| author_sort |
Луценко, Д.Г. |
| title |
Микроциркуляция головного мозга крыс после гипотермического воздействия |
| title_short |
Микроциркуляция головного мозга крыс после гипотермического воздействия |
| title_full |
Микроциркуляция головного мозга крыс после гипотермического воздействия |
| title_fullStr |
Микроциркуляция головного мозга крыс после гипотермического воздействия |
| title_full_unstemmed |
Микроциркуляция головного мозга крыс после гипотермического воздействия |
| title_sort |
микроциркуляция головного мозга крыс после гипотермического воздействия |
| publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Краткие сообщения |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/68867 |
| citation_txt |
Микроциркуляция головного мозга крыс после гипотермического воздействия / Д.Г. Луценко // Проблемы криобиологии. — 2008. — Т. 18, № 1. — С. 81-84. — Бібліогр.: 6 назв. — рос., англ. |
| series |
Проблемы криобиологии и криомедицины |
| work_keys_str_mv |
AT lucenkodg mikrocirkulâciâgolovnogomozgakrysposlegipotermičeskogovozdejstviâ |
| first_indexed |
2025-07-05T18:37:29Z |
| last_indexed |
2025-07-05T18:37:29Z |
| _version_ |
1836833203947569152 |
| fulltext |
81 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 18, 2008, №1
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 18, 2008, №1
УДК 612.135.085.1.087
Д.Г. ЛУЦЕНКО
Микрогемоциркуляция головного мозга крыс
после гипотермического воздействия
UDC 612.135.085.1.087
D.G. LUTSENKO
Rat’s Brain Microhemocirculation
After Hypothermic Effect
* Адрес для корреспонденции: ул. Переяславская, 23,
г. Харьков, Украина 61015; тел.:+38 (057) 372-74-35, факс:
+38 (057) 373-30-84, электронная почта: cryo@online.kharkov.ua;
ludg@list.ru
* Address for correspondence: 23, Pereyaslavskaya str., Kharkov,
Ukraine 61015; tel.:+380 57 372 7435, fax: +380 57 373 3084,
e-mail: cryo@online.kharkov.ua; ludg@list.ru
Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the Na-
tional Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, Ukraine
Институт проблем криобиологии и криомедицины
НАН Украины, г. Харьков
Гипотермические воздействия вызывают комп-
лекс адаптационно-компенсаторных реакций орга-
низма. При изучении терморегуляции было обна-
ружено, что понижение температуры тела живот-
ного до 32оС, а также раздражение холодовых
терморецепторов ритмическими холодовыми воз-
действиями (РХВ) в декасекундном ритме способ-
ствуют повышению проницаемости гематоэнце-
фалического барьера для катехоламинов [1]. Не
вызывает сомнения роль микрогемоциркулятор-
ного русла головного мозга в реализации этого
эффекта. В связи с особенностями функционирова-
ния головного мозга его микроциркуляторная
система должна иметь особенно совершенные ме-
ханизмы для быстрого перераспределения крови
из одних участков в другие, не допуская опасных
уровней ишемии ткани. К настоящему времени в
силу существенных методических трудностей этот
вопрос недостаточно изучен [4]. В последние годы
появилось большое количество работ, посвящен-
ных изучению фрактальных закономерностей в
микроциркуляторном русле головного мозга [5, 6],
что открывает новые горизонты для исследований.
Цель исследования – изучение вегетативных
реакций микрогемоциркуляции головного мозга
при общей гипотермии и РХВ методом фракталь-
ного анализа.
Материалы и методы
Эксперименты проведены на 30 крысах-самцах
массой 180-240 г в соответствии с “Общими прин-
ципами экспериментов на животных”, одобренны-
ми ІІ Национальным конгрессом по биоэтике
(Киев, 2004 г.) и согласованы с положениями
“Европейской Конвенции о защите позвоночных
животных, которые используются для эксперимен-
тальных и других научных целей” (Страсбург,
1985 г.).
Ритмические холодовые воздействия на кау-
дальные терморецепторы с частотой 0,1 Гц осу-
Hypothermic effects cause a complex of adaptati-
on-compensatory responses of an organism. When stu-
dying the thermoregulation a temperature decrease in
animal body down to 32°C, as well as the stimulation
of cold thermoreceptors with rhythmic cold effect
(RCE) in a deca-second rhythm were revealed as con-
tributing to the blood brain barrier permeability aug-
mentation for catecholamines [1]. The role of micro-
hemocirculatory brain bed in realising this effect is
beyond doubt. Due to the brain function peculiarities
its microhemocirculatory system should have an espe-
cially advanced mechanism for rapid blood redistri-
bution from one site into the others but preventing
dangerous levels of tissue ischemia. Nowadays due
to the significant methodical complications this
question is still poorly studied [4]. Recently a huge
number of papers, devoted to studying the fractal
regularities in brain microcirculatory bed [5, 6]
appeared, that opens a new horizon to study.
The research was aimed to study the vegetative
responses of brain microhemocirculation under total
hypothermia and RCE by means of fractal analysis.
Materials and methods
The experiments were carried-out in 180-240 g’
30 male rats according to the “General ethical princip-
les of experiments in animals”, approved by the IInd
National Congress on Bioethics (Kiev, 2004) and
agreed with the statements of the “European Conven-
tion for the Protection of Vertebrate Animals Used
for Experimental and Other Scientific Purposes”
(Strasbourg, 1985).
Rhythmic cold effect on caudal thermoreceptors
with 0.1Hz frequency were done by immersing of rat’s
tail by a distal 2/3rds into ice water (T = 0...4°C) under
automated regimen [1]. For general cooling animals
were maintained on bags with ice. Tissue and rectal
temperatures were measured by Microlife IR 1DE1
digital infrared thermometer and DT-838 electron
multivoltmeter, correspondingly.
82 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 18, 2008, №1
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 18, 2008, №1
ществляли погружением дистальных 2/3 хвоста
крысы в ледяную воду (Т = 0...4°С) в автоматичес-
ком режиме [1]. Для общего охлаждения животных
содержали на пакетах со льдом. Температуру
тканей измеряли цифровым инфракрасным термо-
метром Microlife IR 1DE1, ректальную – элект-
ронным мультивольтметром DT-838.
Для исследования микрогемоциркуляции голов-
ного мозга в теменной области черепа высвер-
ливали отверстие площадью около 1 см2, твердую
мозговую оболочку удаляли, пиальную сосудистую
сеть наблюдали методом витальной микроскопии
с помощью микроскопа Люмам К-1, снабженного
средствами фото- и видеорегистрации [3]. Полу-
ченные изображения анализировали с помощью
компьютерной программы “FRAM”, предназна-
ченной для расчетов морфометрических харак-
теристик объекта, а также фрактальной размер-
ности D, которая является интегральным показа-
телем состояния микрогемоциркуляции органа.
Показатель Херста (морфометрический) рассчи-
тывали по формуле Нм= 2 – D [3].
Одновременно с биомикроскопическими иссле-
дованиями проводили регистрацию электрокар-
диограммы животного с последующим анализом
на аппаратно-программном комплексе “Поли-
Спектр” (“Нейрософт”, Россия). Дополнительно,
согласно [2], был рассчитан показатель Херста
вариабельности сердечного ритма (Н(R-R)). Харак-
теристический показатель Херста Н (Hurst expo-
nent) определяли по формуле: H = log(R/S)/log(T),
где T – длительность серии; R/S – соответст-
вующее значение изменяющегося масштаба.
Статистическую обработку результатов прово-
дили в среде SPSS.
Результаты и обсуждение
Результаты морфометрического анализа при-
жизненных фото- и видеоизображений микроцир-
куляторного русла головного мозга в норме и после
гипотермических воздействий приведены в табл. 1.
После гипотермических воздействий диаметры
практически всех типов микрососудов не изме-
нились. На наш взгляд, это связано с наличием в
мозге компенсаторных механизмов, предотвра-
щающих развитие ишемических нарушений.
Значения фрактальной размерности D микроцир-
куляторного русла головного мозга после гипотер-
мических воздействий достоверно отличались от
показателей контрольной группы. Значения D для
крыс близки к таковым у кошек [5].
Вполне очевидно, что в процессе наблюдения
за микроциркуляцией при гипотермии важное зна-
чение имеет контроль за работой сердца. Для
иллюстрации происходящих изменений выбрали
один из суммарных показателей, учитывающих
To investigate the brain microhemocirculation an
approximate 1 cm2 hole was drilled in parietal region,
the dura mater was removed and a pial vascular tree
was observed using the method of vital microscopy
with Lumam K-1 microscope, supplied with photo-
and videorecorders [3].
The obtained images were analysed using the
“FRAM” Software, dedicated to calculate the morpho-
metric characteristics of an object, as well as the fractal
dimension D, being an integral index of microhemo-
circulatory state of an organ. The Hurst index (mor-
phometric) is calculated by the formula Hm = 2 –D [3].
The animal electrocardiograms were recorded and
a following analysis was done with “Poly-Spektrum”
apparatus-program complex (Neurosoft, Russia)
simul-taneously with biomicroscopic studies. In
addition, according to the paper [2] the Hurst exponent
of car-diac rhythm variability (H(R-R)) was calculated.
The Hurst characteristic index H (Hurst exponent) was
determined by the formula: H = log(R/S)/log(T), where
T is the session duration; R/S is a corresponding value
of changing scale.
Results were statistically processed with SPSS.
Results and discussion
Results of morphometric analysis of supravital
photo- and video-images of brain micorcirculatory bed
in the norm and after hypothermic effect are shown in
the Table 1.
After hypothermic effects the diameters of quite
all types of microvessels were unchanged. We believe
this is associated with the presence in brain of
compensatory mechanisms, preventing the ischemic
disorder development. The values of fractal dimension
D of brain microcirculatory bed after hypothermic
effects was statistically and significantly different from
the control group indices. D values for rats are close
to those in cats [5].
It is quite evident that when monitoring the micro-
circulation under hypothermia the heart activity control
is of great importance. To illustrate the occurring
changes we selected one of the total indices, taking
into account a non-linear component of cardiac rhythm
(CR): the standard deviation (SDNN) and bound with
it coefficient of variation (CV). The Hurst expo-nent
of cardiac rhythm H(R-R) variability was calculated as
well (Table 2).
After hypothermic effect no significant change in
CR occurs but there is an increase in the values of the
standard deviation and variation coefficient. This
indicates the enhancement of parasympathetic
component in cardiac rhythm. Of especial note is the
H(R-R) analysis. In the control group we see the value
close to 1. This testifies to a strong suppression of
cardiac activity with narcosis. After general cooling
the H(R-R) value decreases that points to the activation
83 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 18, 2008, №1
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 18, 2008, №1
нелинейную составляющую сердечного ритма –
стандартное отклонение (SDNN) и связанный с
ним коэффициент вариации (CV). Также был рас-
считан показатель Херста вариабельности сердеч-
ного ритма Н(R-R) (табл. 2).
После гипотермических воздействий не проис-
ходит значительного изменения ЧСС, но повы-
шаются значения стандартного отклонения и коэф-
фициента вариации. Это указывает на увеличение
парасимпатической составляющей в сердечном
ритме. Отдельно следует остановиться на анализе
Н(R-R). В контрольной группе мы видим значение,
близкое к 1. Это свидетельствует о сильном угне-
тении сердечной активности наркозом. После
общего охлаждения понижается значение Н(R-R),
что указывает на активацию самоподдерживаю-
щей системы. После РХВ значение Н(R-R) перешло
в зону антиперсистентности, что свидетельствует
о перенастройке системы и запуске принципиаль-
но иных адаптационных механизмов.
Выводы
Традиционные морфометрические параметры
of self-maintaining system. After RCE the H(R-R) value
passed in the area of anti-persistence, testifying to the
system readjustment and triggering the principally new
adaptive mechanisms.
Conclusions
The standard morphometric parameters occurred
to be insufficiently informative to analyse the changes
in brain microhemocirculation at early stages of
hypothermic effects.
The Hurst H exponent, quantitatively characterising
the structural and functional state of cardiovascular
system is sensitive to the changes in functional
geometry under hypothermic effects.
Using the method of fractal analysis of CR dynamic
series and brain microangioarchitecture according to
the H criterion we demonstrated that under RCE at
the level of heart even at early stages the adaptation
processes (H = 0.39) were triggered, meanwhile the
structure of microhemocirculatory bed remained stable
(H = 0.65).
Fractal analysis enables an adequate comparing of
morphometric and electrophysiological characteristics
ыппурГ
spuorG
Т
агзом
C°,
niarB
C°,erutarepmet
Т
ткер
C°,
latceR
C°,erutarepmet
ртемаиД
мкм,лоиретра
eloiretrA
,retemaid µm
ртемаиД
-акерп
хынряллип
мкм,лоиретра
yrallipacerP
eloiretra
,retemaid µm
тсопртемаиД
хынряллипак
мкм,лунев
foretemaiD
yrallipac-tsop
,selunev µm
ртемаиД
мкм,лунев
foretemaiD
,selunev µm
яаньлаткарФ
Dьтсонремзар
latcarF
Dnoisnemid
ьлортноK
lortnoC 4,1±6,63 2,1±4,73 72-81 2,4±4,31 4,8±0,51 06-02 10,0±82,1
ВХРелсоП
ECRretfA 3,1±9,53 6,1±8,53 82-81 8,3±5,41 7,4±8,41 85-22 40,0±43,1
еещбО
еинеджалхо
gnilooclareneG
7,1±2,03 9,1±0,13 72-91 4,2±1,51 9,2±6,21 65-72 10,0±83,1
Таблица 1. Морфометрические показатели микрогемоциркуляторного русла головного мозга крысы
Table 1. Morphometric indices of rat brain micorcirculatory channel
Таблица 2. Показатели функциональной активности сердечно-сосудистой
системы крысы
Table 2. Indices of rat’s cardiovascular system functional activity
оказались недостаточно ин-
формативными для анализа
изменений в микрогемоцир-
куляции головного мозга на
ранних этапах гипотермичес-
ких воздействий.
Показатель Херста Н, ко-
личественно характеризую-
щий структурно-функцио-
нальное состояние сердеч-
но-сосудистой системы, чув-
ствителен к изменениям
функциональной геометрии
при гипотермических воз-
действиях.
Методом фрактального
анализа динамического ряда
ыппурГ
spuorG
C°,.ткерТ
latceR
,erutarepmet
C°
%,ССЧ
%,RC
см,NNDS
cesm,NNDS %,VC Н
)R-R(
ьлортноK
lortnoC 2,1±4,73 001 4 21,0±45,2 30,0±69,0
ВХРелсоП
ECRretfA 6,1±8,53 7.4±5,49 8 40,1±68,5 41,0±93,0
еещбО
еинеджалхо
gnilooclareneG
9,1±0,13 1.5±5,89 01 1,1±68,6 70,0±28,0
84 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 18, 2008, №1
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 18, 2008, №1
ЧСС и микроангиоархитектоники головного мозга
по Н-критерию показано, что при РХВ на уровне
сердца уже на ранних этапах запускаются адап-
тационные процессы (Н = 0,39), в то время как
структура микрогемоциркуляторного русла ос-
тается стабильной (Н = 0,65).
Фрактальный анализ позволяет адекватно
сравнить морфометрические и электрофизиологи-
ческие характеристики в сердечно-сосудистой сис-
теме по количественному признаку, которым яв-
ляется показатель Херста.
in cardiovascular system by the quantitative character
which is the Hurst exponent.
References
Babijchuk G.A., MarchenkoV.S., Shilo A.V. et al. On the
mechanisms of regulation of BBB permeability of cooled brain.
Report II. Rhythmic cold exposures increase BBB permeability
to thermoregulatory neuromediators // Problems of Cryo-
biology.– 1995.– N2.– P. 3–8.
Vorobiev S.A., Shilo A.V. Recurrent method of standardized
range to determine the fractal properties of random sequence
and its application for EEG analysis // Radioelektronika i
Informatika.– 1998.– N3.– P. 165–168.
Lutsenko D.G., Marchenko N.V., Marchenko V.S., Sleta I.V.
Complex for fractal morphometry of microcirculatory channel
in vivo // Problems of Cryobiology.– 2005.– Vol. 15, N3.–
P. 516–518.
Mchedlishvili G.I. By opening the covers of unknown in
physiology and pathology of blood microcirculation // Patol.
Fiziologiya i Eksperim. Terapiya.– 1991.– N3.– P. 3–7.
Hermán P., Kocsis L., Eke A. Fractal Branching Pattern in the
Pial Vasculature in the Cat // Journal of Cerebral Blood Flow &
Metabolism.– 2001.– Vol. 21, N6.– P. 741–753.
Lapi D., Marchiafava P.L., Colantuoni A. Geometric charac-
teristics of arterial network of rat pial microcirculation // J.
Vasc. Res.– 2008.– Vol. 45, N1.– P. 69–77.
Accepted in 20.05.2008
Литература
Бабийчук Г.А., Марченко В.С., Шило А.В. и др. К меха-
низмам регуляции проницаемости гематоэнцефали-
ческого барьера охлажденного мозга. Сообщение 2.
Ритмические холодовые воздействия повышают
проницаемость гематоэнцефалического барьера для
терморегуляторных нейромедиаторов // Пробл. криобио-
логии.– 1995.– №2.– С. 3–8.
Воробьев С.А., Шило А.В. Рекуррентный метод норми-
рованного размаха для определения фрактальных
свойств случайной последовательности и его примене-
ние для анализа ЭЭГ // Радиоэлектроника и информати-
ка.– 1998.– №3. – С. 165–168.
Луценко Д.Г., Марченко Н.В., Марченко В.С., Слета И.В.
Комплекс для фрактальной морфометрии микро-
циркуляторного русла in vivo // Пробл. криобиологии.–
2005.– Т. 15, №3.– С. 516–518.
Мчедлишвили Г.И. Приоткрывая покровы неизвестного
в физиологии и патологии микроциркуляции крови //
Патол. физиология и эксперим. терапия.– 1991.– №3.–
С. 3–7.
Hermán P., Kocsis L., Eke A. Fractal Branching Pattern in the
Pial Vasculature in the Cat // Journal of Cerebral Blood Flow &
Metabolism.– 2001.– Vol. 21, N6.– P. 741–753.
Lapi D., Marchiafava P.L., Colantuoni A. Geometric charac-
teristics of arterial network of rat pial microcirculation // J.
Vasc. Res.– 2008.– Vol. 45, N1.– P. 69–77.
Поступила 20.05.2008
1.
2.
3.
4.
5.
6.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
|