XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЛИЦИНА ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ СТРЕССЕ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Погорелая Т.В. 1

---

1МБОУ СОШ № 12 г.Пятигорска

Алиева З.А. 1Макарова Л.М. 2

---

1МБОУ СОШ № 12

2Пятигорский медико-фармацевтический институт

Работа в формате PDF

664.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ

Ускоренный ритм современной жизни является причиной повышенной физической, психической, эмоциональной нагрузки на человека, обусловленной бытовыми проблемами, межличностными отношениями, содержанием профессиональной деятельности, информационными перегрузками. Рост тревожности приводит к постоянному стрессу, который существенно нарушает когнитивные способности [8].

Стресс является одной из наиболее часто встречающейся проблемой в жизни современного человека. Стресс во время пандемии коронавируса повлиял на самые разные аспекты жизни людей — еду, сон, работу. Для многих людей серьезным испытанием стала социальная изоляция. Кроме того, работа на дому через электронные формы коммуникации сильно утомляет, и к тому же гораздо быстрее, чем работа в очном режиме. В связи с этим, поиск эффективных и безопасных препаратов является актуальной задачей [7, 9].

Учёные при разработке и внедрении лекарственных средств для помощи при стрессе делают упор на средствах, обладающих многогранным действием.

Уникальный спектр действия глицина (антигипоксический, антигипертензивный, анаболический, седативный, антидепрессивный и ноотропный) является основанием для его изучения при иммобилизационном стрессе.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: провести экспериментальное изучение влияния глицина в дозе 100 мг/кг при хроническом стрессе.

ЗАДАЧИ РАБОТЫ:

Провести анализ современных отечественных и зарубежных литературных данных о влиянии стресса на здоровье .

Экспериментально изучить эффективность применения отечественного препарата «Глицин» в качестве средства, корректирующего нарушения, вызванные стрессом (активация процессов ПОЛ, гипоксия, нарушения когнитивных функций и сна).

СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ

Анализ литературы на русском и английском языке свидетельствует, что отсутствуют данные об особенностях влияния глицина на биохимические процессы в организме в условиях мобилизационного стресса. В связи с этим было проведено экспериментальное изучение эффективности применения отечественного препарата «Глицин» в качестве средства, корректирующего нарушения, вызванные экспериментальным стрессам.

Место выполнения работы

Экспериментальная медико-биологическая часть работы выполнена при консультативной поддержке доцента Л.М. Макаровой на базе кафедры фармакологии с курсом клинической фармакологии Пятигорского медико-фармацевтического института  филиала «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Сроки проведения работы:

Февраль 2021 г -февраль 2022г

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СТРЕССА

Стресс

Стресс — совокупность неспецифических адаптационных реакций организма на воздействие различных неблагоприятных факторов-стрессоров (физических или психологических), нарушающее его гомеостаз, а также соответствующее состояние нервной системы организма (или организма в целом). Современные социальные и психологические нагрузки, в т.ч. и пандемия Covid-19, являются причиной состояние стресса у людей [8,10].

Стресс является причиной различный патологических состояний, в.т. расстройств психической деятельности, сердечнососудистых заболеваний, иммунодефицита, эндокринных отклонений и др. Обнаружена специфика физиологических реакций млекопитающих на однотипные стрессорные нагрузки. Среди неспециалистов появилась тенденция отождествлять стресс (и особенно психологический стресс) просто с нервным напряжением (отчасти в этом повинен сам термин, означающий «напряжение» в переводе с английского). Стресс — это не просто душевное волнение или нервное напряжение. В первую очередь, стресс — это универсальная физиологическая реакция на достаточно сильные воздействия, имеющая описанные симптомы и фазы (от активации физиологического аппарата до истощения). Показана роль симпатической нервной системы и нейромедиаторных процессов в тканях мозга в формировании индивидуальных особенностей регуляции физиологических функций при стрессе. Стресс направлен на развитие в ответ на стрессорное воздействие защитно-приспособительных реакций организма с задействованием симпатоадреналовой системы (с активацией нейрогуморальной регуляции путём возбуждения симпатической вегетативной нервной системы и гиперсекреции гормонов: гипоталамус → адренокортикотропный гормон (АКТГ) (гипофиз) → кортикостероиды (кора надпочечников)) и связан с развитием общего и местного адаптационного синдрома [7.9].

Впервые термин «стресс» в физиологию и психологию ввёл Уолтер Кэннон в своих классических работах по универсальной реакции «бороться или бежать» (англ. fight-or-flight response). Знаменитый исследователь стресса канадский физиолог Ганс Селье в 1936 году опубликовал свою первую работу по общему адаптационному синдрому [9,11].

Следует отличать собственно стресс как общую биологическую физиологическую реакцию живого организма, присущую не только человеку, от психологического (эмоционального) стресса, связанного с высшей нервной деятельностью человека. В медицине, физиологии, психологии выделяют положительную (эустресс от др.-греч. εὖ- «хорошо») и отрицательную (дистресс от др.-греч. δυσ «потеря») формы стресса. Понятие «эустресс» имеет два значения — «стресс, вызванный положительными эмоциями» и «несильный стресс, мобилизующий организм». Различают три основные стадии общего адаптационного синдрома: а) реакция тревоги, б) стадия резистентности организма и в) стадия истощения. Негативный тип стресса, с которым организм не в силах справиться, подрывает здоровье человека и может привести к тяжёлым заболеваниям. От стресса страдает иммунная система. В стрессовом состоянии люди чаще оказываются жертвами инфекции, поскольку продукция иммунных клеток заметно падает в период физического или психического стресса. По характеру воздействия выделяют следующие виды стресса: нервно-психический, тепловой или холодовой (температурный), световой, голодовой, лишение сна. Каким бы ни был стресс, «хорошим» или «плохим», эмоциональным или физическим (или тем и другим одновременно), воздействие его на организм имеет общие неспецифические черты. В результате единичной или повторяющихся стрессовых, психотравмирующих ситуаций, таких как участие в военных действиях, тяжёлая физическая травма, угроза смерти, может возникнуть посттравматическое стрессовое расстройство [7,10].

Рис. 2 Причины стресса

Влияние стресса на организм

Показано, что стресс — всего лишь одна из реакций, составляющих общую систему неспецифических адаптационных реакций организма, поскольку организм, как более чувствительная система, чем составляющие его подсистемы, реагирует на разные по силе и качеству раздражители, вызывающие колебания гомеостаза в пределах, в первую очередь, нормальных показателей, а стресс — это реакция на сильные раздражители. Описан эффект группового стресса, проявляющийся в группах и популяциях, находящихся в тяжёлых условиях существования: в типичной ситуации при увеличении адаптационной нагрузки уровень корреляций повышается, а в результате успешной адаптации — снижается. Стресс оказывает множество воздействий на нервную систему человека и может вызывать структурные изменения в различных частях мозга. Хронический стресс может привести к атрофии массы головного мозга и снижению его массы. Эти структурные изменения приводят к различиям в реакции на стресс, познании и памяти. Конечно, количество и интенсивность изменений различаются в зависимости от уровня стресса и продолжительности стресса. Однако в настоящее время очевидно, что стресс может вызывать структурные изменения в головном мозге с долгосрочными последствиями для нервной системы [1,8.11].

Память является одним из важных функциональных аспектов ЦНС и подразделяется на сенсорную, кратковременную и долговременную. Кратковременная память зависит от функции лобных и теменных долей, тогда как долговременная память зависит от функции больших областей мозга. Однако общая функция памяти и преобразование кратковременной памяти в долговременную зависят от гиппокампа. Результаты прошлых исследований продемонстрировали влияние стресса на процесс памяти. Различные исследования показали, что стресс может вызывать функциональные и структурные изменения в гиппокампе головного мозга. Эти структурные изменения включают атрофию и нарушения нейрогенеза. Также хронический стресс и, как следствие, повышение уровня кортизола в плазме, приводит к уменьшению количества дендритных ветвей [7,10].

Два фактора участвуют в процессе памяти во время стресса. Первый — норадреналин, который создает эмоциональные аспекты воспоминаний, а второй - кортикостероиды. Однако если высвобождение кортикостероидов происходит на несколько часов раньше, это вызывает торможение миндалевидного тела и соответствующее поведение. Стресс не всегда влияет на память. Иногда, при особых условиях, стресс действительно может улучшить память. Эти условия включают непривычность, непредсказуемость и опасные для жизни аспекты навязываемой стимуляции. В этих специфических условиях стресс может временно улучшить работу мозга и, следовательно, память. Влияние стресса на память сильно зависит от времени воздействия стрессового стимула [7,10,11].

За последние несколько десятилетий было проведено множество исследований роли стресса в функционировании иммунной системы. Стресс может влиять на функцию иммунной системы, модулируя процессы в ЦНС и нейроэндокринной системе. После стресса некоторые нейроэндокринные и нервные реакции приводят к высвобождению кортикотропин-рилизинг-гормона (КРГ), адренокортикотропного гормона (АКТГ) и других медиаторов стресса. Однако данные свидетельствуют о том, что лимфатическая система, которая является частью иммунной системы, также играет роль в высвобождении этих медиаторов. Помимо стероидов надпочечников, при стрессе страдают и другие гормоны. Например, при сильном стрессе прекращается секреция гормона роста. Стресс также вызывает изменение высвобождения опиоидных пептидов в течение Сильный стресс может привести к злокачественным новообразованиям за счет подавления иммунной системы [8.9].

Стресс, острый или хронический, оказывает пагубное влияние на функцию сердечно-сосудистой системы. Если эти эффекты возникают при активации симпатической нервной системы, то в основном это приводит к увеличению частоты сердечных сокращений, силы сокращения, расширению сосудов в артериях скелетных мышц, сужению вен, сужению артерий в селезенке и почках. и снижение экскреции натрия почками. Стресс может модулировать функцию эндотелиальных клеток сосудов и повышать риск тромбоза. Первоначальный эффект стресса на сердечную функцию обычно проявляется в частоте сердечных сокращений. Следующим значительным влиянием стресса на сердечно-сосудистую функцию является кровяное давление. Стресс может стимулировать вегетативную симпатическую нервную систему к усилению сужения сосудов, что может опосредовать повышение артериального давления, вызывать сердечные аритмии и последующий инфаркт миокарда. Психический стресс косвенно ведет к потенциальному вовлечению в рискованное для сердца поведение, такое как курение, и напрямую ведет к стимуляции нейроэндокринной системы как части вегетативной нервной системы. Было высказано предположение, что сильный психический стресс может привести к внезапной смерти. Как правило, стресс-опосредованное рискованное поведение, влияющее на сердечно-сосудистую систему, можно разделить на пять категорий: усиление стимуляции симпатической нервной системы, начало и прогрессирование ишемии миокарда, развитие сердечных аритмий, стимуляция агрегации тромбоцитов и эндотелиальная дисфункция [7, 9].

ГЛИЦИН

Глицин (аминоуксусная кислота) — простейшая заменимая аминокислота, Глицин находится во всех клетках организма, но особо высоко его содержание в нейронах головного мозга (1,3 мкмоль/г). Он является предшественником белков и таких биологически активных веществ как нейропептиды, гормоны, биогенные амины, холин, глутатион, гемоглобин, пуриновые основания и др. Фрагменты ДНК и РНК также синтезируются при участии глицина [1,4]. Данная аминокислота, помимо всего прочего, участвует в реакциях обезвреживания. Глицин также является нейромедиаторной аминокислотой, проявляющей двоякое действие. Глициновые рецепторы имеются во многих участках головного мозга и спинного мозга. Связываясь с рецепторами, глицин вызывает «тормозящее» воздействие на нейроны, уменьшает выделение из нейронов «возбуждающих» аминокислот, таких как глутаминовая кислота. О роли глицина приведено на рис.3 Лекарственные препараты глицина выпускаются в виде подъязычных таблеток. Глицин рекомендован для применения как средство, улучшающее метаболические процессы в мозге, оказывающее положительное влияние при мышечных дистрофиях, депрессивных нарушениях, повышенной раздражительности, нарушениях сна. Применяют его также в комплексной терапии нарушений мозгового кровообращения как средство вспомогательной терапии при депрессии. Глицин обладает некоторым анаболическим действием по отношению к скелетной мускулатуре и мышце сердца. [4,5]

Проведенные клинические исследования свидетельствуют, что подъязычный прием глицина вызывает седативный эффект, основанный на усилении процесса активного внутреннего торможения, а не на подавлении физиологической активности [1]. Глицин также обладает антиокислительной активностью. Наличие иммуностимулирующего действия у данной аминокислоты связывают с тем, что она участвует в синтезе глутатиона, который модулирует работу иммунной системы. Использование глицина в комплексной терапии гипертонической болезни у ликвидаторов последствий аварии на Чернобыльской Экспериментальные исследования показали, что глицин обладает также и выраженным противоаритмическим действием [3].

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Лабораторные животные

Исследования были выполнены на 30 половозрелых нелинейных белых-самцах крысах массой 200-220 г. Животные содержались в стандартных условиях вивария, без ограничения доступа к пище и воде. Эксперименты проведены с учётом правил лабораторной практики (GLP) при проведении доклинических исследований в РФ.

Эксперименты были выполнены в светлое время суток в осенне-зимний период. Крысы находились в стандартных условиях вивария при температуре 18-22^о. При проведении опытов руководствовались «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных»), требованиями Всемирного общества защиты животных (WSPA) и Европейской конвенции по защите экспериментальных животных

Экспериментальная модель стрессорного воздействия

Отрицательное эмоциональное состояние у животных было сформировано в условиях повторной стрессорной нагрузки.

В качестве модели многократной (хронической) стрессорной нагрузки использована ежедневная 4-ч иммобилизация крыс (12:00–16:00) в аналогичных пластиковых боксах на протяжении 8 суток [2]. Выбор данного вида стрессорного воздействия обусловлен имеющимися литературными данными об изменении физиологического состояния животных при повторном стрессе. Известно, что ежедневная иммобилизация животных в течение 4-х часов подавляет процесс нейрогенеза в зубчатой извилине гиппокампа и ухудшает выживаемость нейронов.

Глицин вводили профилактически внутрижелудочно в дозе 100 мг/кг за 7 дни до моделирования стресса (профилактическое введение) и в течение всего периода иммобилизации (терапевтическое введение). В контрольной группе животных вводили физиологический раствор в эквивалентном объеме.

Биохимические исследования

Содержание глюкозы в крови определяли стандартным методом [3]. Об интенсивности процессов ПОЛ в мозге судили по содержанию промежуточных продуктов (диеновые конъюгаты) и конечных продуктов окисления липидов (ТБК-активные продукты) [3]. Содержание продуктов ПОЛ рассчитывали на грамм ткани.

Исследование обучаемости

Для оценки процессов обучения и памяти у крыс, перенесших ишемию мозга, использовали методику условного рефлекса пассивного избегания (УРПИ) [2]. Тест на воспроизведение УРПИ осуществлялся через 24 часа после обучения. Острую гипобарическую гипоксию воспроизводили путем поднятия животных в условиях специальной герметичной барокамеры на высоту 11 000 м над уровнем моря со скоростью подъема 150 м/с. Переносимость оценивали по времени пребывания животных на заданной высоте до наступления судорог [2].

Статистическая обработка результатов

Статистическую обработку результатов проводили внутри серий по t-критерию Стьюдента (методом попарных сравнений), между сериями – по критерию инверсий Вилкоксона-Манна-Уитни [6].

IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ АНАЛИЗ

Хронический стресс является моделью, которая позволяет оценить влияние на организм длительно действующего чрезвычайного раздражителя. Именно такие ситуации случаются часто в жизни современного человека и приводят к развитию заболеваний, которые Г. Селье называл «болезни адаптации»

Экспериментально установлено (таб.1), что хронический стресс приводят к существенному повышению концентрации глюкозы в крови, к активации процессов ПОЛ, о чем свидетельствуют образование ДК и МДА.

Таблица 1. Биохимические показатели у животных со стрессом

* - обозначены статистически значимые изменения (Р<0,05) по сравнению с животными без лечения.

Известно, что некомпенсированное угнетение ПОЛ может нарушить структуру и функции клеточных мембран и провести к развитию патологического процесса. В связи с этим выявленное позитивное влияние глицина на процессы ПОЛ в условиях стресса. Необходимо особо выделить участие глицина в синтезе глутатиона. Активация синтеза глутатиона приводит к увеличению компенсаторных возможностей клетки в период окислительного стресса, а также модулирует работу иммунной системы и миокарда. Второй важный аспект: глицин также может участвовать в синтезе биологических мембран, поскольку сдвиг метаболического равновесия в сторону серина приводит к синтезу фосфатидилсерина [18].

Известно, что стресс становится причиной переизбытка гормона кортизола, ухудшения концентрации внимания и памяти, а также нарушает сон. Установлено, что применение глицина способствует удлинению времени сна крыс-самцов и оказывает антигипоксическое действия, а также способствует воспроизведению навыка УРПИ (что свидетельствует о сохранности памятного следа) у животных, которые подверглись стрессу (таб.2).

Таблица 2. Влияние на сон, устойчивость к гипоксии и воспроизведение навыка УРПИ у животных со стрессом

* - обозначены статистически значимые изменения (Р<0,05) по сравнению с животными без лечения.

ВЫВОДЫ

Проведен анализ современных данных о медицинских и биологических проблемных вопросах влияния стресса на организм.

Экспериментально установлено, что профилактическое применение глицина повышает устойчивость организма при стрессе, способствуя ограничению метаболических (углеводного обмена, процессов ПОЛ, гипоксии) и когнитивных нарушений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе произведен анализ современных отечественных и зарубежных литературных данных о влиянии стресса на организм. Известно, что стресс является одной из наиболее часто встречающейся проблемой в жизни современного человека. Он является причиной сахарного диабета, гипертонии, онкологических заболеваний др. Пандемия Covid-19, которую сегодня переживает человечество, является также причиной стресса у людей.

Разнообразный спектр действия глицина на организм является обоснованием его применения для профилактики и терапии стрессогенных ситуаций. для рассмотрения его как лекарственного препарата, помогающего справиться со стрессом. В данной работе проведено экспериментальное изучение эффективности применения глицина в дозе 10 мг/кг в качестве средства, корректирующего нарушения, вызванные экспериментальным стрессом.

Установлено, что профилактическое применение глицина повышает устойчивость организма к хроническому стрессу, способствуя ограничению метаболических х нарушений.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Григорова О. А. Ромасенко Л.В., Файзуллоева А.З. и др. Применение глицина в лечении пациентов, страдающих расстройством адаптации// Практическая медицина -2012. №. 57 –С.178-182.

Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Д.П. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения, М., «Высшая школа», 1991. – 400 с.

Камышников, В.С. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика: Справочник: в 2 т. / В.С. Камышников. – Минск: Интерпрессервис, 2003.

Красненкова, Т.П. А. С. Евсеенко, Н. А. Кувшинова. Эффективность применения глицина в экспериментальной модели острой ишемии миокарда // Медицинский журнал. - 2014. - № 2. - С. 70-73.

Подопригора Г.И. Нарциссов Я.Р., Александров П.Н. Влияние глицина на микроциркуляцию в пиальных сосудах головного мозга крыс// Бюлл. эксперим. мед. – 2005. - № 6. –С. 642- 644.

Хафизьянова Р.Х. Бурыкин И.М., Алеева Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной и клинической фармакологии. – Казань: 2006. – 374с.

Asalgoo S, Jahromi G, Meftahi G, Sahraei H. Posttraumatic stress disorder (PTSD): mechanisms and possible treatments. Neurophysiology. –2015 - №47–С. 482–489.

Hatef B, Shiri S, Sahraei H. Why human react differently to the same sensory experiences: an emotion-cognition interaction. Neurosci J Shefaye Khatam. –2015 №4 –С. 63–72.

Osanloo N, Najafi-Abedi A, Jafari F, Javid F, Pirpiran M, Memar-Jafari MR, et al. Papaver rhoeas L. hydroalcoholic extract exacerbates forced swimming test-induced depression in mice. Basic Clin Neurosci. –2016;№7 – С.195–202.

Интернет-ресурсы

Психологи рассказали о проявлениях стресса во время пандемии .URL: https://iz.ru/1027881/2020-06-26/psikhologi-rasskazali-o-proiavleniiakh-stressa-vo-vremia-pandemii.

Советы психолога: как справиться со стрессом в период самоизоляции. URL: https://www.nngasu.ru/psy/psych_cons/samoizolyatsiya.php