Физиология парабиоза. Понятие о парабиотических агентах и механизмах их действия

Парабиоз (в пер.: “para” - около, “bio” - жизнь) – это состояние на грани жизни и гибели ткани, возникающее при воздействии на нее токсических веществ таких как наркотиков, фенола, формалина, различных спиртов, щелочей и других, а также длительного действия электрического тока. Учение о парабиозе связано с выяснением механизмов торможения, которое лежит в основе жизнедеятельности организма (И. П. Павлов эту проблему называл “проклятым вопросом физиологии”).

Парабиоз развивается при патологических состояниях, когда лабильность структур центральной нервной системы снижается или происходит очень массивное одновременное возбуждение большого числа афферентных путей, как, например, при травматическом шоке.

Понятие о парабиозе в физиологию введено Николаем Евгеньевичем Введенским. В 1901 г. вышла в свет его монография "Возбуждение, торможение и наркоз", в которой автор на основании своих исследований высказал предположение о единстве процессов возбуждения и торможения.

Н. Е. Введенский в 1902 г. показал, что участок нерва, подвергшийся альтерации - отравлению или повреждению, - приобретает низкую лабильность. Такое состояние пониженной лабильности Н.Е. Введенский назвал парабиозом (от слова "para" - около и "bios"- жизнь), чтобы подчеркнуть, что в участке парабиоза нарушена нормальная жизнедеятельность.

Н. Е. Введенский рассматривал парабиоз как особое состояние стойкого, неколеблющегося возбуждения, как бы застывшего в одном участке нервного волокна. Он полагал, что волны возбуждения, приходящие в этот участок из нормальных частей нерва, как бы суммируются с имеющимися здесь «стационарным» возбуждением и углубляют его. Такое явление Н. Е. Введенский рассматривал как прообраз перехода возбуждения в торможение в нервных центрах. Торможение, по мысли Н. Е. Введенского,- это результат «перевозбуждения» нервного волокна или нервной клетки.

Парабиоз - это обратимое изменение, переходящее при углублении и усилении действия вызвавшего его агента в необратимое нарушение жизнедеятельности – смерть.

Классические опыты Н. Е. Введенского были проведены на нервно-мышечном препарате лягушки. Исследуемый нерв на небольшом участке подвергали альтерации, т.е. вызывали изменение его состояния под влиянием приложения какого-либо химического агента - кокаина, хлороформа, фенола, хлористого калия, сильного фарадического тока, механического повреждения и т.п. Раздражение наносили либо на отравленный участок нерва или же выше его, таким образом, чтобы импульсы возникали в парабиотическом участке или проходили через него на своем пути к мышце. О проведении возбуждения по нерву Н. Е. Введенский судил по сокращению мышцы.

В нормальном нервно-мышечном препарате увеличение силы ритмического раздражения нерва приводит к повышению силы сокращения мышцы. При развитии же парабиоза эти отношения закономерно изменяются.

Наблюдаются следующие стадии парабиоза:

1. Уравнительная, или провизорная, фаза. Эта стадия парабиоза предшествует остальным, отсюда ее название - провизорная. Уравнительной ее называют потому, что в этот период развития парабиотического состояния мышца отвечает одинаковыми по амплитуде сокращениями на сильные и слабые раздражения, наносимые на участок нерва, расположенный выше альтерированного участка. В первую стадию парабиоза наблюдается трансформация (переделка, перевод) частых ритмов возбуждения в более редкие. Однако, как показал Введенский, понижение это резче сказывается на эффектах более сильных раздражений, чем более умеренных: в результате этого эффекты тех и других почти уравниваются.

2. Парадоксальная фаза следует за уравнительной и является наиболее характерной фазой парабиоза. Эта стадия возникает в результате продолжающихся и углубляющихся изменений функциональных свойств парабиотического отрезка нерва. По Н. Е. Введенскому, она характеризуется тем, что сильные возбуждения, выходящие из нормальных точек нерва, не передаются совсем к мышце через наркотизируемый участок или вызывают лишь начальные сокращения, между тем как возбуждения очень умеренные способны вызывать довольно значительные сокращения мышцы.

Рис. 2. Парадоксальная стадия парабиоза. Нервно-мышечный препарат лягушки при развивающемся парабиозе через 43 мин после смазывания участка нерва кокаином. Сильные раздражения (при 23 и 20 см расстоянии между катушками) дают быстро проходящие сокращения, тогда как слабые раздражения (при 28, 29 и 30 см) продолжают вызывать длительные сокращения (по Н. Е. Введенскому)

3. Тормозящая фаза - последняя стадия парабиоза. Характерной особенностью этой стадии является то, что в парабиотическом участке нерва не только резко снижены возбудимость и лабильность, но он также теряет способность проводить к мышце и слабые (редкие) волны возбуждения.

Методы исследования желез внутренней секреции

Для изучения эндокринной функции органов, в том числе и желез внутренней секреции, применяются следующие методы:

Экстирпации желёз внутренней секреции (эндокринных).

Избирательное разрушение или подавление инкреторных клеток в организме.

Трансплантация эндокринных желез.

Введение экстрактов эндокринной железы интактным животным или после удаления соответствующей железы.

Введение химически чистых гормонов интактным животным или после удаления соответствующей железы (заместительная «терапия»).

Химический анализ экстрактов и синтез гормональных препаратов.

Методы гистологического и гистохимического исследования эндокринных тканей

Метод парабиоза или создания общего кровообращения.

Метод введения в организм «меченых соединений» (например, радиоактивными нуклидами, флюоресцентов).

Сравнение физиологической активности крови, притекающей к органу и оттекающей от него. Позволяет выявить секрецию в кровь биологически активных метаболитов и гормонов.

Исследование содержания гормонов в крови и моче.

Исследование содержания предшественников синтеза и метаболитов гормонов в крови и моче.

Исследование больных с недостаточной или избыточной функцией железы.

Методы генной инженерии.

Метод экстирпации

Экстирпация - хирургическое вмешательство, заключающееся в удалении структурного образования, например, железы.

Экстирпация (extirpatio) от латинского extirpo, extirpare - искоренять.

Различают частичную и полную экстирпацию.

После экстирпации изучают различными методами сохранившиеся функции организма.

С помощью этого метода были открыты инкреторная функция поджелудочной железы и её роль в развитии сахарного диабета, роль гипофиза в регуляции роста тела, значимость коры надпочечников и др.

Предположение о наличии эндокринных функций у поджелудочной железы нашло подтверждение в опытах И.Меринга и О.Минковского (1889 г.), показавших, что её удаление у собак приводит к выраженной гипергликемии и глюкозурии. Животные погибали в течение 2 – 3 недель после операции на фоне явлений тяжелого сахарного диабета. В последующем было установлено, что эти изменения возникают из за недостатка инсулина - гормона, образующегося в островковом аппарате поджелудочной железы.

С экстирпацией эндокринных желёз у человека приходится сталкиваться в клинике. Экстирпация железы может быть преднамеренная (например, при раке щитовидной железы орган удаляется полностью) или случайная (например, при удалении щитовидной железы удаляются паращитовидные железы).

Метод избирательного разрушения или подавления инкреторных клеток в организме

Если удаляется орган, который содержит клетки (ткани), выполняющие разные функции, дифференцировать физиологические процессы, выполняемые этими структурами трудно, а иногда вообще не возможно.

Например, при удалении поджелудочной железы, организм лишается не только клеток, вырабатывающих инсулин ( клетки), но и клеток, вырабатывающих глюкагон ( клетки), соматостатин ( клетки), гастрин (G клетки), панкреатический полипептид (ПП клетки). Кроме того, организм лишается важного экзокринного органа, обеспечивающего процессы пищеварения.

Как понять какие клетки ответственны за ту или иную функцию? В этом случае можно попытаться избирательно (селективно) повредить какие либо клетки и определить недостающую функцию.

Так при введении аллоксана (уреида мезоксалевой кислоты), происходит избирательный некроз  клеток островков Лангерганса, что позволяет изучать последствия нарушения продукции инсулина без изменения других функций поджелудочной железы. Производное оксихинолина - дитизон вмешивается в метаболизм  клеток, образует комплекс с цинком, что также нарушает их инкреторную функцию.

Второй пример - избирательное повреждение фолликулярных клеток щитовидной железы ионизирующим излучением радиоактивного йода (131I, 132I). При использовании этого принципа в лечебных целях говорят о селективной струмэктомии, в то время как хирургическую экстирпацию с теми же целями называют тотальной, субтотальной.

К этому же типу методов можно отнести и наблюдение за больными с повреждением клеток в результате иммунной агрессии или аутоагрессии, применение химических (лекарственых) средств, угнетающих синтез гормонов. Например: антитиреоидных средств - мерказолила, попилтиоурацила.

Метод трансплантации эндокринных желез

Пересадка железы может производиться тому же животному после ее предварительного удаления (аутотрансплантация) или интактным животным. В последнем случае применяется гомо- и гетеротрансплантация .

В 1849 году немецкий физиолог Адольф Бертольд установил, что пересадка кастрированному петуху в брюшную полость семенников другого петуха приводит к восстановлению исходных свойств у кастрата. Эту дату считают датой рождения эндокринологии.

В конце XIX века Штейнах показал, что пересадка половых желез морским свинкам и крысам меняет их поведение и продолжительность жизни.

В 20-х годах нашего столетия пересадка половых желез с целью «омоложения» применил Броун-Секар и широко использовал русский ученый С.Воронцов в Париже. Эти опыты трансплантации дали богатый фактический материал о биологических эффектах гормонов половых желез.

У животного с удаленной эндокринной железой можно ее имплантировать заново в хорошо васкуляризированную область тела, например под капсулу почки или в переднюю камеру глаза. Такая операция называется реимплантацией.

Метод введения гормонов

Может вводиться экстракт эндокринной железы или химически чистые гормоны. Гормоны вводят интактным животным или после удаления соответствующей железы (заместительная «терапия»).

В 1889 г. 72 летний Броун Секар сообщил об опытах, проведенных на самом себе. Вытяжки из семенников животных оказали на организм учёного омолаживающее действие.

Благодаря применению метода введения экстрактов эндокринной железы было установлено наличие инсулина и соматотропина, тиреоидных гормонов и паратгормона, кортикостероидов и др.

Разновидностью метода является кормление животных сухой железой или препаратами, приготовленными из тканей.

Использование чистых гормональных препаратов позволило установить их биологические эффекты. Нарушения, возникшие после хирургического удаления эндокринной железы, могут быть откорректированы посредством введения в организм достаточного количества экстракта данной железы или индивидуального гормона.

Применение этих методов у интактных животных привело к проявлению обратной связи в регуляции эндокринных органов, т.к. создаваемый искусственный избыток гормона вызывал подавление секреции эндокринного органа и даже атрофию железы.

Химический анализ экстрактов и синтез гормональных препаратов

Производя химический структурный анализ экстрактов из эндокринной ткани, удалось установить химическую природу и идентифицировать гормоны эндокринных органов, что в последующем привело к получению искусственным путем эффективных гормональных препаратов для исследовательских и лечебных целей.

Метод парабиоза

Не путайте с парабиозом Н.Е.Введенского. В этом случае речь идёт о явлении. Мы будем говорить о методе при котором используется перекрёстное кровообращение у двух организмов. Парабионты - организмы (два или более) имеющие связь между собой через кровеносную и лимфатическую систему. Такая связь может иметь место в природе, например у сросшихся близнецов, или создаётся искусственно (в эксперименте).

Метод позволяет оценить роль гуморальных факторов в изменении функций интактного организма одной особи при вмешательстве в эндокринную систему другой особи.

Особенно важными являются исследования сросшихся близнецов, имеющих общее кровообращение, но раздельные нервные системы. У одной из двух сросшихся сестер описан случай беременности и родов, после чего лактация наступила у обеих сестер, и кормление было возможно из четырех молочных желез.

Радионуклидные методы

(метод меченых веществ и соединений)

Заметьте не радиоактивных изотопов, а веществ или соединений, меченных радионуклидами. Строго говоря вводятся радиофармпрепараты (РФП) = носитель+ метка (радионуклид).

Этот метод позволяет изучать процессы синтеза гормонов в эндокринной ткани, депонирование и распределение гормонов в организме, пути их выведения.

Радионуклидные методы принято делить на in vivo и in vitro исследования. При in vivo исследованиях различают in vivo и in vitro измерения.

Прежде всего все методы можно разделить на in vitro - и in vivo -исследования (методы, диагностику)

In vitro-исследования

Не следует путать in vitro - и in vivo -исследования (методы) с понятием in vitro - и in vivo -измерения .

При in vivo – измерениях всегда будет in vivo исследования. Т.е. нельзя измерить в организме, то, чего не было (вещество, параметр) или не ввели в качестве тестирующего агента при исследовании.

Если ввели в организм тестирующее вещество, затем взяли биопробу и провели in vitro – измерения, исследование всё равно следует обозначить как in vivo – исследование.

Если тестирующее вещество в организм не вводили, а взяли биопробу и провели in vitro – измерения, с введением или без введения тестирующего вещества (реактива например) исследование следует обозначить как in vitro – исследование.

В радионуклидной in vivo диагностике чаще используется захват РФП из крови инкреторными клетками и включается в образующиеся гормоны пропорционально интенсивности их синтеза.

Примером использования этого метода является изучение щитовидной железы с помощью радиоактивного йода (131I) или пертехнетата натрия (Na99mTcO4), коры надпочечников с помощью меченного предшественника стероидных гормонов, чаще всего холестерина (131I холестерола).

При радионуклидных in vivo исследованиях проводят радиометрию или гамма топографию (сцинтиграфию). Радионуклидное сканирование как метод устарело.

Раздельная оценка неорганической и органической фаз внутритиреодного этапа йодного обмена.

При изучении контуров самоуправления гормональной регуляции при in vivo исследованиях применяют тесты стимуляции и подавления.

Решим две задачи.

Для определения характера пальпируемого образования в правой доле щитовидной железы (рис.1) провели сцинтиграфию по 131I (рис.2).

Через некоторое время после введения гормона сцинтиграфию повторили (рис.3). Накопление 131I в правой доле не изменилось, в левой – появилось. Какое исследование проведено пациенту, с каким гормоном? Сделайте вывод по результатам исследования.

Вторая задача.

Для определения характера пальпируемого образования в правой доле щитовидной железы (рис.1) провели сцинтиграфию по 131I (рис.2). Через некоторое время после введения гормона сцинтиграфию повторили (рис.3). Накопление 131I в правой доле не изменилось, в левой – исчезло. Какое исследование проведено пациенту, с каким гормоном? Сделайте вывод по результатам исследования.

Для изучения мест связывания, накопления и метаболизма гормонов, их метят с помощью радиоактивных атомов, вводят в организм и применяют ауторадиографию. Срезы изучаемых тканей помещают на радиочувствительный фотоматериал, типа рентгеновской пленки, проявляют и места затемнения сравнивают с фотографиями гистологических срезов.

Исследование содержания гормонов в биопробах

Чаще в качестве биопроб используется кровь (плазма, сыворотка) и моча.

Этот метод является одним из наиболее точных для оценки секреторной деятельности эндокринных органов и тканей, но он не дает характеристики биологической активности и степени гормональных эффектов в тканях.

Используются различные методики исследования в зависимости от химической природы гормонов, в том числе биохимические, хроматографические и биологические методики тестирования, и опять же радионуклидные методики.

Среди радионуклидных медодов различают

радиоиммунный (РИА)

иммунорадиометрический (ИРМА)

радиорецепторный (РРА)

В 1977 г. Розалин Ялоу получила Нобелевскую премию за усовершенствование методов радиоиммунологического исследования (RIA) пептидных гормонов.

Радиоиммунный анализ, получивший сегодня наибольшее распространение ввиду высокой чувствительности, точности и простоты, основан на применении меченных изотопами йода (125I) или тритием (3H) гормонов и связывающих их специфических антител.

Зачем он нужен?

Много сахара крови У большинства больных сахарным диабетом инсулиновая активность крови снижена редко, чаще она нормальная или даже повышена

Второй пример гипокальциемия. Часто паратирин повышен.

Радионуклидные методы позволяют определять фракции (свободные, связанные с белками) гормонов.

При радиорецепторном анализе, чувствительность которого ниже, а информативность выше, чем радиоиммунного, оценивается связывание гормона не с антителами к нему, а со специфическими гормональными рецепторами клеточных мембран или цитозоля.

При изучении контуров самоуправления гормональной регуляции при in vitro исследованиях применяют определение полного «набора» гармонов различных уровней регуляции, связанных с исследуемым процессом (либеринов и статинов, тропинов, эффекторных гормонов). Например, для щитовидной железы тиролиберина, тиротропина, трийодтирозина, тироксина.

Гипотиреоз первичный:

Т3, Т4, ТТГ, ТЛ

Гипотиреоз вторичный:

Т3, Т4, ТТГ, ТЛ

Гипотиреоз третичный:

Т3, Т4, ТТГ, ТЛ

Относительная специфичность регуляции: введение йода и диойдтирозина угнетает продукцию тиротропина.

Сравнение физиологической активности крови, притекающей к органу и оттекающей от него, позволяет выявить секрецию в кровь биологически активных метаболитов и гормонов.

Исследование содержания предшественников синтеза и метаболитов гормонов в крови и моче

Нередко гормональный эффект в значительной степени определяется активными метаболитами гормона. В других случаях предшественники синтеза и метаболиты, концентрация которых пропорциональна уровням гормона, более доступны для исследования. Метод позволяет не только оценить гормонопродуцирующую активность эндокринной ткани, но и выявить особенности метаболизма гормонов.

Наблюдение за больными с нарушенной функцией инкреторных органов

Это может дать ценную информацию о физиологических эффектах и роли гормонов эндокринной железы.

Аддисон Т. (Addison Tomas), английский врач (1793-1860). Его называют отцом эндокринологии. Почему? В 1855 г. он опубликовал монографию, содержащую в частности, классическое описание хронической надпочечниковой недостаточности. Вскоре её предложили называть аддисоновой болезнью. Причиной аддисоновой болезни чаще всего является первичное поражение коры надпочечников аутоиммунным процессом (идиопатическая аддисонова болезнь) и туберкулёзом.

Методы гистологического и гистохимического исследования эндокринных тканей

Эти методы позволяет оценить не только структурные, но и функциональные характеристики клеток, в частности, интенсивность образования, накопления и выведения гормонов. Например, явления нейросекреции гипоталамических нейронов, эндокринная функция кардиомиоцитов предсердий были обнаружены с помощью гистохимических методов.

Методы генной инженерии

Эти методы реконструкции генетического аппарата клетки позволяют не только исследовать механизмы синтеза гормонов, но и активно вмешаться в них. Механизмы особенно перспективны для практического применения в случаях стойкого нарушения синтеза гормонов, как это случается при сахарном диабете.

Примером экспериментального использования метода может служить исследование французских ученых, которые в 1983 году осуществили пересадку в печень крысы гена, контролирующего синтез инсулина. Внедрение этого гена в ядра клеток печени крысы привело к тому, что в течение месяца клетки печени синтезировали инсулин.

Усвоения ритма стимуляции возбудимыми структурами

Лабильность может изменяться в процессе длительного воз­действия раздражителей. Это, в част­ности, подтверждается способностью ткани повышать свою функциональную подвижность в процессе своей жизне­деятельности. При этом у ткани возни­кают новые свойства, и она приобретает способность воспроизводить более вы­сокий ритм раздражения. Это явление, наблюдаемое в тканях, исследовал ученик и последователь Введенского, академик А.А.Ухтомский, и назвал процессом усвоения ритма .

Возникновение пессимального сокра­щения в мышце Введенский объяснял как результат перехода возбудительно­го процесса в процесс тормозной, возникающий вследствие избыточной де­поляризации ткани и протекающий по типу катодической депрессии.

Экспериментальные факты, состав­ляющие основу учения о парабиозе, Н.Е.Вве­ден­ский (1901) изложил в своем классическом труде «Возбужде­ние, торможение и наркоз».

Опы­ты проводились на нервно-мышечном препарате. Схема опыта показана на рис. 2092313240 и 209231324.

Нервно-мышечный препа­рат помещался во влажную камеру, а на его нерв накладывались три пары электродов:

1. для нанесения раздражении (стимуляции)

2. для отведения биотоков до участка, на который предполагалось воздействовать химическим веществом.

3. для отведения биотоков после участка, на который предполагалось воздействовать химическим веществом.

Кроме этого, в опытах регистрировались сокращение мышцы и потенциал нерва между интактным и альтерированным участка­ми.

О частоте следования импульсов после альтерированного участка можно было судить по наличию, характеру и амплитуде тетанического сокращения икроножной мышцы. Но к этому мы вернёмся изучив физиологию мышечного сокращения (лекция 5).

Если же участок между раздра­жающими электродами и мышцей под­вергнуть действию наркотических ве­ществ и продолжать раздражать нерв, то ответ на раздражение через некото­рое время исчезает .

Рис. 209231324. Схема опыта

Н.Е.Вве­денский, исследуя в подобных условиях действие наркотиков и прослушивая с помощью телефона биотоки нерва ниже наркотизированного участка, заметил, что ритм раздражения начинает транс­формироваться за некоторое время до того, как полностью исчезнет ответ мышцы на раздражение.

Отметив это явление, Н.Е.Введенский подверг его тща­тельному исследованию и показал, что в реакции нерва на воздействие наркотических веществ можно выделить три последовательно сменяющиеся фа­зы:

1. уравнительную

2. парадоксальную

3. тормозную

Выделенные фазы характеризовались разной степенью возбудимости и про­водимости при нанесении на нерв сла­бых (редких), умеренных и сильных (частых) раздражении (рис.).

Рис. 050601100. Парабиоз и его фазы. A - раздражители разной силы и от­ветные реакции на них; B - до парабиоза; C - в уравнительную; D - па­радоксальную; E - тор­мозную фазу па­ра­био­за

В уравнительную фазу происходит уравнивание ответной реак­ции на раздражители разной силы и наступает момент, когда на разные по силе раздражения регистрируются рав­ные по величине ответные реакции. Это происходит потому, что в уравнитель­ной фазе понижение возбудимости вы­ражено в большей степени для сильных и умеренных раздражений, чем для раздражении слабой силы. Более бы­строе снижение возбудимости и прово­димости для большей силы (частоты) предопределяет развитие следующей парадоксальной фазы.

В парадоксальную фазу реакция тем больше, чем меньше сила раздражения. При этом можно наблюдать, когда на слабые и умеренные раздражения ответная ре­акция регистрируется, а на сильные нет.

Парадоксальная фаза сменяется тормозной фазой , когда все раздражи­тели становятся неэффективными и не способны вызвать ответной реакции.

Если наркотическое вещество продол­жает действовать после развития тор­мозной фазы, то в нерве могут прои­зойти необратимые изменения и он по­гибает. Если же действие наркотика прекратить, то нерв медленно восста­навливает свою исходную возбуди­мость и проводимость, а процесс вос­становления проходит через развитие парадоксальной фазы.

Гальванометрические исследования позволили выявить, что участок нерва, на который действует вещество, по от­ношению к интактному имеет отрица­тельный заряд, так как он деполяризуется.

В дальнейшем Введенский использо­вал различные методы воздействия на нерв: химические вещества (аммиак и др.), нагревание и охлаждение, посто­янный электрический ток и т.д., и во всех случаях наблюдал сходные изме­нения возбудимости в исследуемом препарате. Учитывая, что обнаружен­ные явления могут возникать не толь­ко при действии наркотиков, но и дру­гих разнообразных влияний, Введен­ский выбрал для обозначения этих яв­лений термин парабиоз , так как во время тормозной фазы нерв утрачива­ет свои физиологические свойства и сходен с умершим нервом, а, кроме то­го, за тормозной фазой может после­довать истинная смерть.

Обобщая результаты исследований по изучению парабиоза, Н.Е.Введен­ский сделал вывод, что парабиоз - это своеобразное, локальное, длительное состояние возбуждения, возникающее в ответ на разнообразные внешние воз­действия, способные взаимодейство­вать с распространяющимся возбуждением, и развивающееся на фоне избыточной, чрезмерной деполяризации.

Для живых образований, находящихся в состоянии парабиоза, характерно снижение возбудимости и лабильности. Микроэлектродные исследования парабиоза подтверждают его правомерность. Регистрация изменений мембранного потенциала, в частности, показала, что развитие фаз парабиоза дей­ствительно протекает на фоне прогрессирующей деполяризации. Счи­тают, что механизм деполяризационного торможения обусловлен инактивацией потока ионов натрия внутрь клетки или волокна.

Учение Н.Е.Введенского о парабиозе носит универсальный характер, так как закономерности реагирования, выявленные при исследовании нервно-мышечного препарата, присущи целому организму. Парабиоз есть форма приспособительной реакции живых обра­зований на разнообразные воздействия, и учение о парабиозе широко ис­пользуется для объяснения различных механизмов реагирования не только клеток, тканей, органов, но и целого организма.

Многие физиологические состояния человека и животных, такие как развитие сна, гипнотические состояния, можно объяснить с позиций парабиоза. Помимо этого, функциональное значение парабиоза определяется механизмом действия некоторых лекарственных средств. Так в основе дейcтвия местных анастетиков (новокаин, лидокаин и др), анальгетиков, средств для ингаляционнго наркоза лежит данное явление.

Местные анестетики (от греч. an – отрицание, aesthesis – чувствительность) обратимо снижают возбудимость чувствительных нервных окончаний и блокируют проведение импульса в нервных проводниках в месте непосредственного применения. Эти вещества используются для устранения боли. Впервые препарат из этой группы кокаин был выделен в 1860 году Альбертом Ниманом из листьев южноамериканского кустарника Erythroxylon coca. В 1879 году В.К. Анреп профессор военно-медицинской Академии С.-Петербурга подтвердил способность кокаина вызывать анестезию. В 1905 году Э. Эйндхорн синтезировал и применил для местной анестезии новокаин. С 1948 года используется лидокаин.

Местные анестетики состоят из гидрофильной и липофильной части, которые соединяются эфирной или алкидной связями. Биологически (физиологически) активной частью является липофильная структура, образующая ароматическое кольцо.

В основе механизма действия местных анестетиков лежит нарушение проницаемости быстрых потенциалозависимых натриевых каналов. Эти вещества связываются с открытыми натриевыми каналами во время потенциала действия и вызывают их инактивацию. Местные анестетики не взаимодействуют с закрытыми каналами в период потенциала покоя и каналами, находящимися в инактивированном состоянии, во время развития фазы реполяризации потенциала действия.

Рецепторы для местных анестетиков расположены в S 6 сегменте IV домене внутриклеточной части натриевых каналов. В этом случае действие местных анестетиков снижают проницаемость активированных натриевых каналов. Это в свою очередь вызывает увеличение порога возбуждения, и в конечном итоге, к снижению возбудимости ткани. При этом наблюдается уменьшение числа потенциалов действия и скорости проведения возбуждения. Вследствие этого в области нанесения местных анестетиков формируется блок для проведения нервных импульсов.

По одной из теорий механизм действия средств для ингаляционнго наркоза также описывается с позиций теории парабиоза. Н.Е. Введенский полагал, что средства для ингаляционнго наркоза действуют на нервную систему как сильные раздражители, вызывая парабиоз. При этом происходит изменение физико-химических свойств мембраны и изменение активности ионных каналов. Все эти процессы вызывают развитие парабиоза с уменьшением лабильности, проводимости нейронов и центральной нервной системы в целом.

В настоящее время термин парабиоз используется в частности для описания патологических и экстремальных состояний.

Примером патологического состояния являются экспериментальные неврозы. Они развиваются в результате перенапряжения в коре головного мозга основных нервных процессов – возбуждения и торможения, их силы и подвижности. Неврозы при повторяющемся перенапряжении высшей нервной деятельности могут протекать не только остро, но и хронически на протяжении многих месяцев или лет.

Неврозы характеризуются нарушением основных свойств нервной системы, в норме определяющих взаимоотношения процессов раздражения и возбуждения. Вследствие этого могут наблюдаться ослабление работоспособности нервных клеток, нарушение уравновешенности и др. Кроме этого для неврозов характерны фазовые состояния. Их сущность заключается в расстройстве между действием раздражителя и ответной реакцией.

Фазовые явления могут возникать не только в патологических условиях, но также весьма кратковременно, на протяжении нескольких минут, при переходе от бодрствования ко сну. При неврозе различают следующие фазы:

Уравнительная

В этой фазе все условные раздражители независимо от их силы дают одинаковый ответ.

Парадоксальная

В этом случае слабые раздражители дают сильный эффект, а сильные – наименьший эффект.

Ультрапарадоксальная

Фаза, когда положительные раздражители начинают действовать как отрицательные, и наоборот, т.е. происходит извращение реакции коры головного мозга на действие раздражителей.

Тормозная

Она характеризуется ослаблением или полным исчезновением всех условнорефлекторных реакций.

Однако не всегда удается наблюдать строгую последовательность в развитии фазовых явлений. Фазовые явления при неврозах совпадают с фазами, ранее открытыми Н.Е. Введенским на нервном волокне при переходе его в парабиотическое состояние.

Нервные волокна обладают лабильностью - способностью воспроизводить определенное количество циклов возбуждения в единицу времени в соответствии с ритмом действующих раздражителей. Мерой лабильности является максимальное количество циклов возбуждения, которое способно воспроизвести нервное волокно в единицу времени без трансформации ритма раздражения. Лабильность определяется длительностью пика потенциала действия, т. е. фазой абсолютной рефрактерности. Так как длительность абсолютной рефрактерности у спайкового потенциала нервного волокна самая короткая, то лабильность его самая высокая. Нервное волокно способно воспроизвести до 1000импульсов в секунду.

Явление парабиоза открыто русским физиологом Н.Е.Введенским в 1901 г. при изучении возбудимости нервно-мышечного препарата. Состояние парабиоза могут вызвать различные воздействия – сверхчастые, сверхсильные стимулы, яды, лекарства и другие воздействия как в норме, так и при патологии. Н. Е. Введенский обнаружил, что если участок нерва подвергнуть альтерации (т. е. воздействию повреждающего агента), то лабильность такого участка резко снижается. Восстановление исходного состояния нервного волокна после каждого потенциала действия в поврежденном участке происходит медленно. При действии на этот участок частых раздражителей он не в состоянии воспроизвести заданный ритм раздражения, и поэтому проведение импульсов блокируется. Такое состояние пониженной лабильности и было названо Н. Е. Введенским парабиозом. Состояние парабиоза возбудимой ткани возникает под влиянием сильных раздражителей и характеризуется фазными нарушениями проводимости и возбудимости. Выделяют 3 фазы: первичную, фазу наибольшей активности (оптимум) и фазу сниженной активности (пессимум). Третья фаза объединяет 3 последовательно сменяющие друг друга стадии: уравнительную (провизорная, трансформирующая – по Н.Е.Введенскому), парадоксальную и тормозную.

Первая фаза (примум) характеризуется снижением возбудимости и повышением лабильности. Во вторую фазу (оптимум) возбудимость достигает максимума, лабильность начинает снижаться. В третью фазу (пессимум) возбудимость и лабильность снижаются параллельно и развивается 3 стадии парабиоза. Первая стадия - уравнительная по И.П.Павлову - характеризуется выравниванием ответов на сильные, частые и умеренные раздражения. В уравнительную фазу происходит уравнивание величины ответной реакции на частые и редкие раздражители. В нормальных условиях функционирования нервного волокна величина ответной реакции иннервируемых им мышечных волокон подчиняется закону силы: на редкие раздражители ответная реакция меньше, а на частые раздражители-больше. При действии парабиотического агента и при редком ритме раздражении (например, 25 Гц) все импульсы возбуждения проводятся через парабиотический участок, так как возбудимость после предыдущего импульса успевает восстановиться. При высоком ритме раздражении (100Гц) последующие импульсы могут поступать в тот момент, когда нервное волокно еще находится в состоянии относительной рефрактерности, вызванной предыдущим потенциалом действия. Поэтому часть импульсов не проводится. Если проводится только каждое четвертое возбуждение (т.е. 25 импульсов из 100) ,то амплитуда ответной реакции становится такой же, как на редкие раздражители (25Гц)-происходит уравнивание ответной реакции.

Вторая стадия характеризуется извращенным реагированием – сильные раздражения вызывают меньший ответ, чем умеренные. В эту - парадоксальную фазу происходит дальнейшее снижение лабильности. При этом на редкие и частые раздражители ответная реакция возникает, но на частые раздражители она значительно меньше, т. к. частые раздражители еще больше снижают лабильность, удлиняя фазу абсолютной рефрактерности. Следовательно, наблюдается парадокс- на редкие раздражители ответная реакция больше, чем на частые.

В тормозную фазу лабильность снижается до такой степени, что и редкие, и частые раздражители не вызывают ответной реакции. При этом мембрана нервного волокна деполяризована и не переходит в стадию реполяризации, т. е. не восстанавливается ее исходное состояние. Ни сильные, ни умеренные раздражения не вызывают видимой реакции, в ткани развивается торможение. Парабиоз- явление обратимое. Если парабиотическое вещество действует недолго, то после прекращения его действия нерв выходит из состояния парабиоза через те же фазы, но в обратной последовательности. Однако, при действии сильных раздражителей за тормозной стадией может наступить полная потеря возбудимости и проводимости, а в дальнейшем – гибель ткани.

Работы Н.Е.Введенского по парабиозу сыграли важную роль в развитии нейрофизиологии и клинической медицины, показав единство процессов возбуждения, торможения и покоя, изменили господствовавший в физиологии закон силовых отношений, согласно которому реакция тем больше, чем сильнее действующий раздражитель.

Явление парабиоза лежит в основе медикаментозного локального обезболивания. Влияние анестезирующих веществ вязано с понижением лабильности и нарушением механизма проведения возбуждения по нервным волокнам.