ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЛИЦИНА ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ СТРЕССЕ

XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЛИЦИНА ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ СТРЕССЕ

Погорелая Т.В. 1
1МБОУ СОШ № 12 г.Пятигорска
Алиева З.А. 1Макарова Л.М. 2
1МБОУ СОШ № 12
2Пятигорский медико-фармацевтический институт
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

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].

   

Рис. 1. Селье Ганс Гуго Бруно (1907—1986)

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]

 

А. https://cross.expert/wp-content/uploads/2018/11/Depositphotos_450518100_XL.jpg

 

Б. https://cross.expert/wp-content/uploads/2018/11/Depositphotos_450518100_XL.jpg

Рис. 3. Биологическая роль глицина (А) и участие глицина в биологически активных соединений (Б)

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 18-22о. При проведении опытов руководствовались «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных»), требованиями Всемирного общества защиты животных (WSPA) и Европейской конвенции по защите экспериментальных животных

7

Рис. 4 Лабораторные животные (крысы-самцы), виварий ПМФИ

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.

 

Рис. 5. Глицин (таблетки, Россия), которые использовали в эксперименте

Таблетки для введения готовили следующим образом: таблетки растирали в фарфоровой ступке и после взвешивания на лабораторных весах готовили суспензию. Суспензию вводили животным перорально через зонд в объеме 2,5 мл/кг.

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

Изучаемые

показатели

Интактные животные

Стресс

Глицин

Глюкоза, ммоль/л

4,5±0,3

7,4±0,4

6,1±0,2*

ДК ед на 1 г

0,019±0,01

0,36±0,04

0,26±0,04*

ТБК- нмоль/г

22,7±1,1

29,6±1,0

24,3±0,9*

* - 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).

     

Рис. 6. Крыса контрольной группы.

(без коррекции)

 

Рис. 7. Крыса, которая получала глицин

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

Группы животных

Время сна, мин

Устойчивость

к гипоксии, с

УРПИ, с (время захода в темный отсек)

Интактные животные

124,9±8,9

15,5±0,09

312,9±22,8

Контроль

83,0 ±11,2

8,2 ±0,12

120,3±45,2

Глицин

116,2 ±10,8*

12,1±0,10*

289,4±17,3*

* - 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. 20154 –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

Просмотров работы: 95