Типы острых стрессоров

Ниже приведены описания реакций на некоторые из острых стрессоров, которые часто использовались в исследованиях стрессовой стимуляции на лабораторных животных. В большинстве этих исследований основное внимание было сосредоточено на симпатико-адреналовой мозговой системе или гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системе.

В первом случае были измерены уровни норадреналина и адреналина в плазме крови, а во втором - уровни АКТГ и/или кортикостерона в плазме крови.

Гипогликемия. Гипогликемия характеризуется снижением уровня глюкозы в плазме крови при различных состояниях, включая голодание, нарушение функции печени, введение инсулина, В-клеточную опухоль поджелудочной железы, употребление алкоголя и недостаточность надпочечников.

Резкое снижение уровня глюкозы в крови связано с повышением циркулирующих уровней адреналина, АКТГ и кортизола при незначительной активации симпатонейронной системы, о чем свидетельствует уровень циркулирующего норадреналина.

Избирательная адреномедуллярная активация во время гипогликемии является ключевым доказательством дифференциальной регуляции эффекторных систем при стрессе. Гипогликемия характеризуется многими симптомами, связанными с нейрогликопенией, включая дрожь, потливость, чувство голода, учащенное сердцебиение, беспокойство, психотическое поведение, судороги и кому.

Центральная нейронная сеть, ответственная за возникновение чувства голода и приема пищи в ответ на гипогликемию, остается недостаточно изученной. Считается, что стимуляция высвобождения катехололаминов при гипогликемии, вызванной инсулином, включает в себя как нейрогенные, так и ненейрогенные механизмы. Нейрогенные механизмы участвуют в начальной острой фазе (первые 30 мин после введения инсулина), при которой уровень адреналина в плазме крови повышается, но уровень норадреналина в плазме крови остается неизменным.

Чувствительные к глюкозе рецепторы в гипоталамусе и преганглионарные холинергические нервы, которые иннервируют мозговое вещество надпочечников, задействованы в этой фазе, когда важным механизмом запуска катехоламиновых реакций является абсолютное снижение уровня глюкозы в плазме, а не фактическая гипогликемия. Во второй фазе (через 30-50 мин после введения инсулина) задействованы ненейрогенные механизмы, которые приводят к повышению уровня как адреналина, так и норадреналина в плазме крови.

Эти реакции не зависят от функционально сохраненного нервного обеспечения мозгового вещества надпочечников и могут быть отменены введением глюкозы, что позволяет предположить, что гипогликемия является механизмом, запускающим катехоламиновые реакции. Однако следует отметить, что в нескольких других исследованиях не было обнаружено двухфазного характера катехоламиновых реакций, вызванных гипогликемией, что может быть объяснено различными условиями эксперимента, включая тяжесть гипогликемии.

Кровоизлияние. В зависимости от того, происходит гипотензивное или негипотензивное кровоизлияние, возникают различные физиологические реакции, включая активацию гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы, увеличение выброса вазопрессина и повышение уровня катехоламинов в плазме крови.

Подобно гипогликемии, кровоизлияние вызывает относительно небольшое повышение уровня норадреналина в паравентрикулярной системе. Активация всех этих систем является важным контррегуляторным механизмом для поддержания гомеостаза.

Согласно клиническим исследованиям, острое гипотензивное кровоизлияние является чрезвычайно опасной ситуацией, поскольку может привести к шоку. Острый геморрагический шок характеризуется активацией всех основных систем, ответственных за стресс.

Клинические симптомы первого включают низкий уровень энергии, усталость, ощущение холода, головокружение и сонливость; клинические признаки второго включают холодные или покрытые пятнами конечности, учащенное сердцебиение, низкое кровяное давление, бледность и изменение психического состояния, варьирующегося от беспокойства и ажитации до комы.

Восстановление объема циркулирующей крови является первоочередной задачей, хотя слишком быстрое восполнение жидкости может быть вредным, поскольку оно может снизить уровень активности симпатоадреналовой системы в критический период, когда выживание зависит от активности этих стресс-эффекторных систем.

Гипоксия. Удушье вызывает биохимическую триаду: гипоксемию, гиперкарбию и острый респираторный ацидоз. Хеморецепторы, расположенные, в частности, в сонных артериях, прилегающих к каротидным синусам, реагируют на снижение концентрации кислорода в артериальной крови, повышение концентрации углекислого газа в артериальной крови и снижение рН артериальной крови.

Химиочувствительные клетки, расположенные вблизи вентральной поверхности продолговатого мозга, реагируют на те же самые раздражители. Острое воздействие гипоксемии и гиперкарбицидоза связано с повышением или неизменением уровня норадреналина и адреналина в плазме крови, а также с усилением симпатического нервного движения, измеряемого с помощью микронейрографии. Наличие неизмененного уровня норадреналина в плазме крови во время острой гипоксемии может быть объяснено повышением клиренса норадреналина.

Активация симпатонейронной и адреномедуллярной систем связана с увеличением частоты сердечных сокращений, дыхания и сужением сосудов. Симпатэктомия уменьшает, а адреналэктомия устраняет увеличение частоты сердечных сокращений и сердечного выброса, которые возникают в результате тяжелой гипоксии.

Острая горная болезнь, вызванная внезапным воздействием гипоксии, является частой причиной заболеваемости и смертности среди людей, путешествующих на большие высоты. По оценкам, ежегодно на западе Соединенных Штатов 30 миллионов человек подвергаются риску заболеваний, связанных с высотой. Примерно 20% туристов, посещающих горнолыжные курорты в Колорадо, страдают от острой горной болезни.

Симптомы острой горной болезни включают головную боль, тошноту, анорексию, бессонницу, кашель, трудности с физической активностью, изменения психики, судороги, галлюцинации и, наконец, в тяжелых случаях - кому. Все эти симптомы могут проявиться внезапно через несколько часов пребывания на большой высоте и потребовать немедленной медицинской помощи.

Боль. После воздействия на лабораторных животных острой боли, вызванной введением формалина, происходит лишь небольшое повышение уровня АКТГ в плазме крови, несмотря на значительное повышение уровня норадреналина и адреналина в плазме крови. Центры ствола головного мозга являются получателями восходящих путей, передающих ноцицептивную информацию, и, возможно, являются наиболее важными областями мозга, участвующими в механизмах возникновения боли.

Глутамат, аспартат, вещество Р и пептид, связанный с геном кальцитонина, являются нейромедиаторами, которые участвуют в реакции острой боли. Известно, что поведенческая анальгезия или угнетение нейронов спинного мозга, которые реагируют на болевые раздражители, может быть устранена с помощью электрической стимуляции или микроинъекции опиатов в несколько областей ствола головного мозга.

Холод. Воздействие холода использовалось в качестве стрессового стимула в лабораторных исследованиях. В ходе этих исследований было использовано несколько экспериментальных подходов. В рамках одного из таких подходов животных помещают в их домашние клетки в холодную среду, поддерживающую постоянную температуру, и оставляют там на различные периоды времени.

Обычно стресс-сессия может длиться от нескольких часов до нескольких дней. В качестве альтернативы животных погружают в воду заданной температуры менее чем на час. Воздействие холодного воздуха при температуре не ниже 0°C приводит к резкому повышению уровня норадреналина в плазме крови, но лишь незначительному повышению уровня адреналина и АКТГ в плазме крови. Напротив, помещение лабораторных крыс в холодную воду (20-25°C) всего на 15 минут сопровождается значительным повышением уровня адреналина и норадреналина в плазме крови.

Повышение уровня обоих катехоламинов в плазме крови в ответ на стресс от купания в холодной воде отрицательно коррелирует с температурой воды в диапазоне 20-34°C, причем самые высокие уровни катехоламинов в плазме крови наблюдаются при самых низких температурах воды. Действительно, уровень адреналина в плазме крови во время плавания при температуре 18-20°C является одним из самых высоких, когда-либо измеренных в лабораторных условиях.

Шок. Шок был особенно полезен как стресс-фактор в исследованиях нервной и эндокринной реактивности. Шок позволяет исследователям точно контролировать частоту, интенсивность и продолжительность стрессового воздействия. Кроме того, шок часто используется в качестве вызывающего отвращение стимула в исследованиях обучения и памяти, что позволяет проводить исследования, связывающие физиологические и поведенческие реакции. Стресс от шока активирует симпатико-надпочечниковую мозговую и гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальную системы, особенно при шоке средней и высокой интенсивности (1-2 мА).

Иммобилизация. Более 30 лет Кветнянски и его коллеги использовали иммобилизацию в качестве постоянного элемента своих исследований физиологической адаптации к стрессу. Иммобилизация является мощным стрессовым фактором и включает в себя как физические, так и психологические аспекты. Как правило, лабораторных крыс прикрепляют к держателю, приклеивая их конечности скотчем к металлическим опорам с мягкой обивкой. Сеансы стресса обычно длятся от 30 до 120 минут и могут повторяться каждый день в течение 1 месяца для оценки реакции на острый и повторный стресс.

Один сеанс иммобилизации приводит к чрезвычайно высокому уровню циркулирующих норадреналина, адреналина, АКТГ и кортикостерона по сравнению с другими лабораторными стрессорами. Уровни норадреналина, адреналина и АКТГ обычно достигают максимума в течение первых 30 минут иммобилизации, а затем снижаются до стабильного, но сильно повышенного уровня в течение оставшейся части сеанса стресса. Напротив, уровень кортикостерона в плазме крови достигает максимума позже во время сеанса стресса и остается высоким в течение оставшегося периода иммобилизации.