Адренорецепторные механизмы функционального симпатолизиса в регуляции регионального кровотока на эпинефрин на фоне 5-дневной холодовой адаптации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. При сокращении мышц увеличивается кровоток в работающих мышцах в десятки раз благодаря механизмам симпатолизиса. Однако отсутствуют исследования, которые бы количественно описывали влияние эпинефрина на альфа-адренорецепторы артерий при симпатолизисе на фоне 5-дневной холодовой адаптации.

Цель работы. Исследовать влияние пятидневной холодовой адаптации на адренореактивность артериальных сосудов мышц при симпатолизисе на разные дозы эпинефрина.

Материал и методы. Исследование проведено в 4 группах кроликов: контрольная группа (N1, n=20) кроликов; группа симпатолизиса (N2, n=15) с электростимуляцией мышц (частота 5 Гц, напряжение 10 В, L= 5 мс) для индукции симпатолизиса; группа холодовой адаптации (N3, n=15) после 5-дневной экспозиции в климатической камере (−10°C, 6 ч/сутки); группа кроликов с сочетанием 5 дней холодовой адаптации и индукции симпатолизиса (N4, n=15). У всех кроликов через бедренную артерию после перевязки всех анастомозов насосом постоянного расхода перфузировали кровью артерии мышц конечности. После введения 8 доз эпинефрина (0,5–30 мкг/кг) по реакции «доза-эффект» анализировалась адренореактивность артерий конечности в двойных обратных координатах Lineweaver–Burk. Это позволило определить количество активных адренорецепторов (Pм), и чувствительность (1/Кm) адренорецепторов к эпинефрину.

Результаты. Симпатолизис после 5 дней холодовой адаптации (N4) был на все дозы эпинефрина намного меньше, чем без холода (N2), что доказывало уменьшение кровотока в работающих мышцах при симпатолизисе на фоне холода. Анализ этого механизма в двойных обратных координатах Лайниувера-Берка выявил при симпатолизисе после холода увеличение количества активных a-AR (в 1,407 раза или на 40,7%) до Pm=312,5 мм рт.ст. по сравнению с Pm=222 мм рт.ст. при симпатолизисе без холода. Одновременно после холода (N4) при симпатолизисе увеличилась чувствительность (1/Km) в 1,632 раза (на 63,2%) альфа-адренорецепторов к эпинефрину до 1/Km=0,08 по сравнению от величины 1/Km=0,049 при симпатолизисе без холода (N2). Полная нивелировка симпатолизиса после холода при 30 мкг/кг эпинефрина подтверждает критическую роль дозозависимой фармакокинетики регуляции тонуса артерий в условиях холодового стресса.

Заключение. Полученные данные позволяют сделать следующее заключение: симпатолизис на фоне 5 дней холода сохраняется, но в меньшей степени, чем симпатолизис без холода. Усиление адренергической вазоконстрикции после 5 дней холода оптимизирует теплосбережение, но снижает кровоток в работающих мышц, что лимитирует физическую работоспособность. Обнаруженные механизмы объясняют феномен "ранней холодовой астении" у лиц с краткосрочной арктической экспозицией, характеризующейся снижением толерантности к физическим нагрузкам при сохранении базового гемодинамического гомеостаза.

Об авторах

Владимир Николаевич Ананьев

Институт медико-биологических проблем Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: noradrenalin1952@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4679-6441
SPIN-код: 1718-8446

д-р мед. наук, профессор

Россия, Москва

Георгий Владимирович Ананьев

АО “ФАРМСТАНДАРТ”

Email: gvananiev@pharmstd.ru
ORCID iD: 0009-0005-4287-8430
SPIN-код: 4845-8340
Россия, Москва

Владимир Иванович Торшин

Российский университет дружбы народов им. Патриса Лулумбы

Email: vtorshin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3950-8296
SPIN-код: 8602-3159

д-р биол. наук, профессор

Россия, Москва

Ольга Васильевна Ананьева

Тюменский государственный медицинский университет

Email: olvasan@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0672-9164
SPIN-код: 1239-5484

д-р мед. наук, профессор

Россия, Тюмень

Список литературы

  1. Voronkov NS, Popov SV, Naryzhnaya NV, et al. Effect of cold adaptation on the state of cardiovascular system and cardiac tolerance to ischemia/reperfusion injury. Iran Biomed J. 2024;28(2&3):59–70. doi: 10.61186/ibj.3872.
  2. Wakabayashi H, Sakaue H, Nishimura T. Recent updates on cold adaptation in population and laboratory studies, including cross-adaptation with nonthermal factors. J Physiol Anthropol. 2025;44(1):7. doi: 10.1186/s40101-025-00387-6.
  3. Haman F, Souza SCS, Castellani JW, et al. Human vulnerability and variability in the cold: Establishing individual risks for cold weather injuries. Temperature (Austin). 2022;9(2):158–195. doi: 10.1080/23328940.2022.2044740
  4. Ocobock C. Сold adaptation: An unfinished agenda v2.0. Am J Hum Biol. 2024;36(3):e23937. doi: 10.1002/ajhb.23937
  5. DeLorey DS, Clifford PS. Does sympathetic vasoconstriction contribute to metabolism: Perfusion matching in exercising skeletal muscle? Front Physiol. 2022;13:980524. doi: 10.3389/fphys.2022.980524
  6. Dulaney CS, Heidorn CE, Singer TJ, McDaniel J. Mechanisms that underlie blood flow regulation at rest and during exercise. Adv Physiol Educ. 2023;47(1):26–36. doi: 10.1152/advan.00180.2022.
  7. Simpson LL, Hansen AB, Moralez G, et al. Adrenergic control of skeletal muscle blood flow during chronic hypoxia in healthy males. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2023;324(4):R457–R469. doi: 10.1152/ajpregu.00230.2022.
  8. Shechtman O, Papanek PE, Fregly MJ. Reversibility of cold-induced hypertension after removal of rats from cold. Can J Physiol Pharmacol. 1990;68(7):830–835. doi: 10.1139/y90-126
  9. Eimonte M, Paulauskas H, Daniuseviciute L, et al. Residual effects of short-term whole-body cold-water immersion on the cytokine profile, white blood cell count, and blood markers of stress. Int J Hyperthermia. 2021;38(1):696–707. doi: 10.1080/02656736.2021.1915504.
  10. Kelly KR, Pautz CM, Palombo LJ, et al. Altered sympathoadrenal activity following cold-water diving. J Spec Oper Med. 2023:23(3):74–81. doi: 10.55460/T5CZ-JXVK.
  11. Keramidas ME, Kölegård R, Gäng P, et al. Acral skin vasoreactivity. Am. J. Physiol. Regul Integr/ Comp.Physiol. 2022;323(1):R1–R15. doi: 10.1152/ajpregu.00021.2022.
  12. Smith BW, Tooley EM, Montague EQ, et al. The role of resilience and purpose in life in habituation to heat and cold pain. J Pain. 2009;10(5):493–500. doi: 10.1016/j.jpain.2008.11.007.
  13. Smolander J, Mikkelsson M, Oksa J, et al. Thermal sensation and comfort in women exposed repeatedly to whole-body cryotherapy and winter swimming in ice-cold water. Physiol Behav. 2004;82(4):691–695. doi: 10.1016/j.physbeh.2004.06.007.
  14. Mulders D, De Bodt C, Lejeune N, et al. Dynamics of the perception and EEG signals triggered by tonic warm and cool stimulation. PLoS One. 2020;15(4):e0231698. doi: 10.1371/journal.pone.0231698.
  15. Barwood MJ, Corbett J, Wagstaff CR. Habituation of the cold shock response may include a significant perceptual component. Aviat Space Environ Med. 2014;85(2):167–171. doi: 10.3357/asem.3759.2014.
  16. Tipton MJ, Golden FSC, Higenbottam C, et al. Temperature dependence of habituation of the initial responses to cold-water immersion. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1998;78(3):253–257. doi: 10.1007/s004210050416.
  17. Tipton M, Eglin C, Golden F. Habituation of the initial responses to cold water immersion in humans: a central or peripheral mechanism? J Physiol. 1998;512(Pt 2):621–628. doi: 10.1111/j.1469-7793.1998.621be.x.
  18. Tipton M, Mekjavic I, Eglin C. Permanence of the habituation of the initial responses to coldwater immersion in humans. Eur J Appl Physiol. 2000;83(1):17–21. doi: 10.1007/s004210000255.
  19. Barwood M, Datta AK, Thelwell RC, Tipton MJ. Et al. Breath-hold time during cold water immersion: effects of habituation with psychological training. Aviat Space Environ Med. 2007;78(11):1029–034. doi: 10.3357/asem.2100.2007.
  20. Brück K, Baum E, Schwennicke HP. Cold-adaptive modifications in man induced by repeated short-term cold-exposures and during a 10-day and night cold-exposure. Pflügers Arch. 1976;363(2):125–133. doi: 10.1007/BF01062280.
  21. Brazaitis M, Eimantas N, Daniuseviciute L, et al. Time course of physiological and psychological responses in humans during a 20-day severe-cold-acclimation programme. PLoS One. 2014;9(4):e94698. doi: 10.1371/journal.pone.0094698.
  22. Young AJ, Muza SR, Sawka MN, et al. Human thermoregulatory responses to cold air are altered by repeated cold water immersion. J Appl Physiol. 1986;60(5):1542–1548. doi: 10.1152/jappl.1986.60.5.1542.
  23. Notley SR, Mitchell D, Taylor NAS. A century of exercise physiology: concepts that ignited the study of human thermoregulation. Part 4: evolution, thermal adaptation and unsupported theories of thermoregulation. Eur J Appl Physiol. 2024;124(1):147218. doi: 10.1007/s00421-023-05262-9.
  24. Tabuchi C, Sul HS. Signaling pathways regulating thermogenesis. Front Endocrinol (Lausanne). 2021;12:595020. doi: 10.3389/fendo.2021.595020.
  25. Saltin B, Mortensen SP. Inefficient functional sympatholysis is an overlooked cause of malperfusion in contracting skeletal muscle. J Physiol. 2012;590(24):6269–6275. doi: 10.1113/jphysiol.2012.241026
  26. Burton DA, Stokes K, Hall GM. Physiological effects of exercise. Continuing Educ Anaesthesia Crit Care Pain. 2004.:185–188. doi: 10.1093/bjaceaccp/mkh050
  27. Moynes J, Bentley RF, Bravo M, et al. Persistence of functional sympatholysis post-exercise in human skeletal muscle. Front Physiol. 2013;4:131. doi: 10.3389/fphys.2013.00131
  28. Lineweaver H, Burk D. The determination of enzyme dissociation constants. Journal of the American Chemical Society. 1934;56(3):658–666. doi: 10.1021/ja01318a0364-81.
  29. Manukhin BN, Anan’ev VN, Anan’eva OV. Effect of cold adaptation of α- and β-adrenergic responses of blood pressure in hindlimb and small intestine in situ and systemic blood pressure in rabbits. Biology Bulletin, 2007;4, (2):133–143. doi: 10.1134/S1062359007020057.
  30. Ananev VN, Ananev GV, Torshin VI, Ananeva OV. Impact of сold adaptation on reactivity of muscular arteries to epinephrine in functional sympatholysis. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2024;31(4):303–313. doi: 10.17816/humeco633895
  31. Ananev VN, Ananev GV, Ananeva OV. Functional regulation of artery adrenoreceptors in response to norepinephrine administration during sympatholysis following a 30-day cold adaptation in working muscles. Human. Sport. Medicine. 2024;24(2):33–40. doi: 10.14529/hsm24020
  32. Krivoshchekov S.G., Leutin V.P., Chukhrova M.G. Psychophysiological aspects of incomplete adaptation. Novosibirsk; 1998. 100 p. (In Russ.) EDN: RNGKKD

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Увеличение перфузионного давления в бедренной артерии в четырёх группах кроликов на 8 доз эпинефрина: в контрольной группе (N1), при симпатолизисе (N2), после 5 дней холодовой адаптации (N3), после 5 дней холодовой адаптации при симпатолизисе (N4). Ось абсцисс: доза эпинефрина в мкг/кг (Y); ось ординат: увеличение перфузионного давления (мм рт. ст.). Все различия величин опытов при симпатолизисе (N2) и контроле (N1) достоверны (p <0,01). Все различия величин опытов при симпатолизисе на фоне 5 дней холода (N4) и после 5 дней холода (N3) достоверны (p <0,01). Данные опытов при симпатолизисе на фоне 5 дней холода (N4) и симпатолизисе (N2) достоверны (p <0,05). Реакции эпинефрина на дозу 0,5 мкг/кг в группах N3 и N1 недостоверны (p >0,05). Реакции эпинефрина на дозу 30 мкг/кг в группах N4 и N1 недостоверны (p >0,05).

Скачать (146KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Увеличение перфузионного давления в бедренной артерии в четырёх группах кроликов на 8 доз эпинефрина: в контрольной группе (N1), при симпатолизисе (N2), после 5 дней холодовой адаптации (N3), после 5 дней холодовой адаптации при симпатолизисе (N4) в двойных обратных координатах Лайниувера–Берка. Ось абсцисс: доза эпинефрина в обратной величине 1/(мкг/кг). Ось ординат: перфузионное давление в обратной величине 1/(мм рт. ст.).

Скачать (387KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».