БИОФИЗИКА, 2021, том 66, № 6, с. 1192-1202

БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

УДК 574.24

МЕТААНАЛИЗ АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ

СИСТЕМЫ НОРМОТЕНЗИВНЫХ КРЫС

ПРИ КОЛЕБАНИЯХ ТЕМПЕРАТУРЫ

В.А. Цырлин*, М.М. Галагудза*

*Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова МЗ РФ,

197341, Санкт-Петербург, ул. Аккуратова, 2

**Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова МЗ

РФ,197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6-8

Е-mail: nat.kuzmencko2011@yandex.ru

Поступила в редакцию 10.01.2020 г.

После доработки 11.02.2021 г.

Принята к публикации 31.08.2021 г.

Представлен метаанализ результатов проведенных на крысах исследований влияния гипо- и гипер-

термии на функционирование сердечно-сосудистой системы. Для метаанализа были отобраны

25 публикаций из базы PubMed, в которых исследовалось влияние нагревания и охлаждения всего

тела бодрствующих нормотензивных взрослых крыс на параметры гемодинамики (артериальное

давление и частоту сердечных сокращений). Было исследовано влияние кратковременной суще-

ственной гипертермии (40-43°С), продолжительной умеренной гипертермии (32-34°С), кратко-

временной и продолжительной гипотермии (4-9°С, внезапной и постепенной, с изменением и без

изменения фотопериода). Показано, что характер изменения артериального давления и частоты

сердечных сокращений у нормотензивных бодрствующих крыс при колебаниях температуры окру-

жающей среды будет определяться не только вектором изменения температуры, но также амплиту-

дой, внезапностью, продолжительностью и сопутствующими условиями (например, длительно-

стью фотопериода).

Ключевые слова: гипертермия, гипотермия, акклиматизация, артериальное давление, сердечный ритм.

DOI: 10.31857/S0006302921060156

при колебаниях температуры, а также характер

Теплокровные животные (птицы и млекопи-

диеты и доступность пищи [1-6].

тающие) способны сохранять постоянную темпе-

ратуру тела независимо от колебаний температу-

Известно, что колебания температуры окру-

ры окружающей среды, что дает им возможность

жающей среды возбуждают кожные и внутренние

поддерживать высокий уровень метаболизма в

терморецепторы, сигналы с которых направля-

ются к термочувствительной преоптической об-

широком температурном диапазоне. Морфофи-

ласти гипоталамуса, где определяется величина и

зиологическую основу гомойотермии обеспечило

характер физиологических реакций [7, 8]. Отсюда

эволюционное развитие систем, связанных с

вегетативная нервная система обеспечивает се-

циркуляцией крови, дыханием и с развитием тер-

рию терморегуляторных и сердечно-сосудистых

моизоляции покровов тела. Важное значение в

реакций, направленных на уменьшение скорости

процессах терморегуляции имеют вазомоторная,

изменения температуры тела. Эти реакции со-

дыхательная, пиломоторная реакции, а также

провождаются изменениями активности симпа-

термогенез с использованием бурого жира. Тер-

тической нервной системы, параметров гемоди-

морегуляторную стратегию животных определя-

намики, сосудистого сопротивления во внутрен-

ют такие факторы, как размер/масса тела, густота

них органах и коже.

меха, наличие безволосых участков кожи, моду-

Показано, что как нагревание, так и охлажде-

ляция кровотока которых играет основную роль

ние тела крысы сопровождаются увеличением ак-

тивности симпатической нервной системы и

Сокращения: АТ₁ - ангиотензиновые рецепторы первого

типа, АД

- артериальное давление, ЧСС

- частота

уровня норадреналина в плазме и в гипоталамусе

сердечных сокращений.

[9-12], а также адреналина в плазме [9-11] и мас-

1192

МЕТААНАЛИЗ АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

1193

сы надпочечников [13, 14]. Известно, что симпа-

ингибиторами синтеза ренина [33] и ангиотен-

тическая нервная система способна вызывать

зинпревращающего фермента [34], а также бло-

неоднородные изменения в активности перифе-

каторами АТ₁-рецепторов [35, 36]. Эксперимен-

рических симпатических нервов, чтобы избира-

ты с антагонистом АТ₁ рецепторов (лозартаном)

тельно контролировать регионарное кровообра-

показали, что ангиотензин II участвует в прессор-

щение [15]. Повышение активности симпатиче-

ной реакции и на гипертермический стресс

ской нервной системы обеспечивает снижение

(42°С) [37]. Кроме того, при гипертермии (41.5°С)

кровотока во внутренних органах в условиях ги-

снижается сосудистая реактивность на экзоген-

пертермии и сужение сосудов кожи в условиях ги-

ный ангиотензин II [21].

потермии. Повышение активности симпатиче-

Показано, что у крыс, содержащихся в холод-

ской нервной системы при гипертермии (41°С)

ных условиях, повышен уровень эндотелина-1 в

было установлено при регистрации на почечных,

сердце, почках, артериальной стенке, но не в

надпочечниковых, селезеночных и поясничных

плазме [38]. Кроме того, при гипотермии у крыс

симпатических нервах крыс [16], в то же время ак-

плотность рецепторов эндотелина типа A в серд-

тивность симпатических нервов, иннервирую-

це и почках увеличивается, а плотность рецепто-

щих хвост, уменьшалась [17]. Воздействие холода

ров эндотелина типа В - уменьшается [38]. Сосу-

повышает у крыс активность симпатических нер-

досуживающий эффект эндотелина-1 в основном

вов, иннервирующих сосуды хвоста и межлопа-

обусловлен активацией рецепторов эндотелина

точную бурую жировую ткань, опосредуя вазо-

типа A [39]. Также установлено, что активация

констрикцию и теплопродукцию [3, 18]. Было

рецепторов эндотелина типа A играет важную

установлено, что при гипотермии наблюдается

роль в патогенезе гипертрофии миокарда [40].

повышение активности тирозингидроксилазы в

норадренергических нейронах locus coeruleus (на

Оксид азота (NO) является важным сосудорас-

164%), а также в надпочечниках (на 167-330%)

ширяющим агентом, который участвует в регуля-

[19], в то время как длительное воздействие уме-

ции артериального давления и функции эндоте-

ренного тепла (34°С) вызывает снижение на 20-

лия. Исследования показали, что уровни содер-

37% активности этого фермента в различных ре-

жания нитритов и нитратов в плазме и моче были

гионах ствола головного мозга (в locus coeruleus, в

снижены у животных, подвергшихся воздей-

черной субстанции, в дорсомедиальной области

ствию холода [41]. В условиях гипертермии (41-

продолговатого мозга) и увеличение в надпочеч-

42°С), напротив, наблюдали увеличение концен-

никах (на 31%) [20]. В экспериментах показано,

трации NO в сердце и сосудах [42, 43]. При этом

что как гипертермия, так и гипотермия уменьша-

предварительная адаптация к гипертермии суще-

ют вазоконстрикторную реакцию аорты на аго-

ственно снижала рост уровня NO на тепловой

нисты адренорецепторов [21-23] и барорефлек-

стресс [44].

торную чувствительность [11, 24].

После острой гипертермии (42°С) наблюдали

увеличение релаксации аорты, брыжеечной и ко-

Нейропептид Y, как и норадреналин, является

ронарной артерий на обработку ацетилхолином

важным симпатическим нейротрансмиттером,

[45]. В экспериментах было показано значитель-

участвующим в нейроваскулярной регуляции

ное увеличение в плазме у крыс в условиях тепло-

[25]. Эксперименты на крысах показали, что при

вого стресса такого вазодилататора, как пептид,

воздействии холода уровень нейропептида Y зна-

генетически родственный кальцитонину, а также

чительно увеличивается в плазме, надпочечниках

вазорелаксация на его введение [46].

и гипоталамусе (в медиальной преоптической об-

ласти, паравентрикулярном ядре, вентромеди-

Таким образом, как гипертермия, так и гипо-

альном ядре, дорсомедиальном ядре и латераль-

термия сопровождаются изменением активности

ной области) [26-28]. Кроме того, обнаружено,

симпатической нервной системы, концентраций

что прессорный ответ на холод частично опосре-

различных вазоактивных веществ, что не может

дуется данным пептидом [26].

не внести существенные изменения в функцио-

нирование сердечно-сосудистой системы. Уста-

Установлено, что температурный стресс акти-

новлено, что при воздействии холода увеличива-

вирует ренин-ангиотензиновую систему. Так у

ется минутный объем кровообращения и удар-

крыс, содержащихся при низкой температуре (4-

ный объем [47], а также кровоток в висцеральных

5°С), увеличивается концентрация ангиотензина

органах, скелетных мышцах и бурой жировой

II в плазме, а также уровень мРНК ангиотензино-

ткани, в то же время кровоток в коже уменьшает-

гена и ангиотензиновых рецепторов первого типа

ся [48]. При гипертермии уменьшается кровоток

(АТ₁) в крови и в головном мозге [29, 30]. Ангио-

в висцеральных органах и увеличивается в диа-

тензин II способствует прессорной реакции на

фрагме и на участках повышенной теплоотдачи

гипотермию, которая предотвращается или суще-

(непокрытые шерстью участки) без существенно-

ственно ослабляется генетической делецией ан-

го изменения минутного объема кровообращения

гиотензиногена или гена АТ₁-рецепторов [31, 32],

[49]. Основная цель сердечно-сосудистого ответа

БИОФИЗИКА том 66

№ 6

2021

1194

КУЗЬМЕНКО и др.

Рис. 1. Стратегия и критерии при отборе публикаций, блок-схема в соответствии с Рекомендационными предписани-

ями для системных обзоров и метаанализов (http://prisma-statement.org/).

при колебаниях температуры окружающей

лодых или зрелых (но не старых) крысах. Для ис-

среды - это поддержание постоянной температу-

следования кратковременного высоко- и низко-

ры ядра, которое реализуется через отдачу тепла

температурного стресса отбирали работы, выпол-

во вне при гипертермии и через повышение ско-

ненные только на бодрствующих крысах.

рости обмена веществ при гипотермии. В данной

В большинстве работ (за исключением работы

работе мы провели метаанализ результатов экспе-

[57]), посвященных исследованию кратковре-

риментальных работ, посвященных изучению из-

менного температурного воздействия, авторы не

менения артериального давления (АД) и частоты

использовали контрольных животных, а сравни-

сердечных сокращений (ЧСС) при гипер- и гипо-

вали результаты воздействия с исходными пара-

термии у бодрствующих нормотензивных крыс.

метрами. Также в двух работах [26, 60], изучаю-

щих влияние длительной гипотермии, оценка из-

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

менений при низкотемпературной экспозиции

осуществлялась относительно исходных парамет-

Поиск работ осуществляли в базе PubMed без

ров. В остальных работах, исследующих влияние

ограничения по году публикации. Были исполь-

длительного температурного воздействия, живот-

зованы следующие ключевые слова: «cooling»,

ные были разделены на контрольную и опытную

«heating», «blood pressure», «heart rate», «rats». Все-

группы, но о рандомизации при выделении групп

го было найдено 253 публикации, из них 3 обзора.

сообщается только в пяти публикациях [11, 25, 34,

Для метаанализа были отобраны 25 публикаций

57, 65].

из PubMed, в которых исследовалось влияние на-

гревания (6 работ) и охлаждения (19 работ) всего

Был проведен метаанализ исследований, по-

тела крысы на параметры гемодинамики (рис. 1,

священных влиянию на АД и ЧСС кратковремен-

табл. 1). Обязательным условием было проведе-

ной гипертермии (амбиентная температура 40-

ние эксперимента на здоровых (нормотензивные

43°С), а также продолжительной умеренной ги-

линии), интактных (ложнооперированных), мо-

пертермии (амбиентная температура 32-34°С)

БИОФИЗИКА том 66

№ 6

2021

МЕТААНАЛИЗ АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

1195

Таблица 1. Публикации, отобранные для метаанализа

Способ регистрации

Линия крыс, пол,

Публикация

ИФ

Воздействие

параметров

Параметры

n_о/n_к

средняя масса

гемодинамики

Кратковременная сильная гипертермия без акклиматизации

K.C. Kregel et al.,

Sprague Dawley,

Артериальный

6.3

42°С, 100 мин

АД, ЧСС

12/12

1990 [50]

самцы, 290 г

катетер

M. Kuwahara et al.,

1.2

40°С, 20 мин

Wistar, самцы, 250 г

Хвостовая манжетка

АД, ЧСС

15/15

1991 [51]

M.P. Massett et al.,

Sprague Dawley,

Артериальный

3.2

43°С, 60 мин

АД, ЧСС

6/6

2000 [24]

самцы, 310 г

катетер

C.B. Matthew,

Sprague Dawley,

2.4

41.5°С, 30 мин

Телеметрия

АД, ЧСС

6/6

1997 [52]

самцы, 450 г

Длительная умеренная гипертермия без акклиматизации

M. Horowitz and

Rattus norvegicus,

3.0

34°С, 30 суток

Электрокардиограф

ЧСС

25/25

U. Meiri, 1993 [53]

самцы, 250 г

C.B. Matthew,

Sprague Dawley,

2.4

32.5°С, 14 суток

Телеметрия

АД, ЧСС, М

6/6

1997 [52]

самцы, 450 г

H. Nakagawa et al.,

2.4

33°С, 28 суток

Wistar, самцы, 345 г

Телеметрия

ЧСС

7/7

2016 [54]

Кратковременная гипотермия без акклиматизации

T. Ishiwata et al.,

2.3

5°С, 30 мин

Wistar, самцы, 330 г

Телеметрия

ЧСС

7/7

2017 [55]

O. Kashimura,

Артериальный

0.2

4°С, 20 мин

Wistar, самцы, 290 г

АД, ЧСС

7/7

1993 [56]

катетер

Y.P. Liu et al.,

Sprague Dawley,

3.4

4°С, 30 мин

Телеметрия

АД, ЧСС

8/8

2015 [57]

самцы, 325 г

D.M. Vianna and

P. Carrive,

3.2

4°С, 30 мин

Wistar, самцы, 475 г

Телеметрия

АД, ЧСС

8/8

2009 [58]

Длительная гипотермия без акклиматизации

G.F. Chen and

Sprague Dawley,

3.3

7°С, 35 суток

Хвостовая манжетка

САД

7/7

Z. Sun, 2006 [38]

самцы, 190 г

M.J. Fregly et al.,

Sprague Dawley,

Артериальный

3.0

6°С, 28 суток

АД, ЧСС, М

22/24

1989 [59]

самцы, 300 г

катетер

S. Han et al., 1998

Sprague Dawley,

Артериальный

2.7

4°С, 28 суток

АД, ЧСС

8/8

[26]

самцы, 315 г

катетер

P.E. Papanek et al.,

Sprague Dawley,

Артериальный

3.3

6°С, 40 суток

АД, САД, ЧСС

10/10

1991 [11]

самцы, 175 г

катетер

N. Roukoyatkina

3.0

6°С, 56 суток

Wistar, самцы, 610 г

Хвостовая манжетка

САД, М

24/24

et al., 1999 [60]

O. Shechtman

Sprague Dawley,

6.3

5°С, 112 суток

Хвостовая манжетка

САД, М

6/6

et al., 1991 [34]

самцы, 330 г

J.A. Straw and

3.0

6°С, 52 суток

Wistar, самцы, 215 г

Нет информации

ЧСС, М

7/7

M.J. Fregly, 1967 [14]

Z. Sun et al.,

Sprague Dawley,

2.7

5°С, 112 суток

Хвостовая манжетка

САД, М

6/6

1997 [25]

самцы, 350 г

Z. Sun et al.,

Sprague Dawley,

Артериальный

2.7

5°С, 35 суток

АД, САД

6/6

1999 [61]

самцы, 285 г

катетер

Long-Evans, самцы,

Z. Sun, 2006 [62]

3.2

5°С, 35 суток

Хвостовая манжетка

САД, М

6/6

220 г

Z. Zhu et al.,

Артериальный

3.0

5°С, 56 суток

Wistar, самцы, 225 г

АД, САД, ЧСС

10/10

2002 [63]

катетер

Длительная гипотермия с постепенным уменьшением температуры и длины дня

Y. Cheng and

Артериальный

4.5

4°С, 28 суток

Wistar, самцы, 275 г

АД, ЧСС, М

6/6

D. Hauton, 2008 [64]

катетер

D. Deveci and

Артериальный

2.5

9°С, 56 суток

Wistar, самцы, 302 г

АД, ЧСС, М

5/5

S. Egginton, 2007 [2]

катетер

D. Hauton et al.,

Артериальный

3.0

4°С, 28 суток

Wistar, самцы, 325 г

АД, ЧСС, М

11/12

2011 [65]

катетер

R. Sabharwal et al.,

Артериальный

2.7

5°С, 56 суток

Wistar, самцы, 300 г

АД, ЧСС

12/14

2004 [66]

катетер

Примечание. ИФ - импакт-фактор журнала (https://www.scimagojr.com/), АД - среднее артериальное давление, САД -

систолическое артериальное давление, ЧСС - частота сердечных сокращений, М - масса тела, n_о - количество животных в

опытной группе, n_к - количество животных в контрольной группе.

БИОФИЗИКА том 66

№ 6

2021

1196

КУЗЬМЕНКО и др.

Рис. 2. Влияние гипертермии на параметры гемодинамики.

(табл. 1). Для создания гипертермии использова-

согласно рекомендациям, данным в работе [67].

ли инкубатор, инфракрасную лампу или клима-

Для оценки статистической значимости суммар-

тическую камеру.

ных результатов применяли Z-тест. Доверитель-

ный интервал составлял 95%. Различия считали

Также был проведен метаанализ эксперимен-

статистически значимыми при р < 0.05. В тексте

тальных работ, в которых изучалось кратковре-

данные представлены в виде медианы и интерк-

менное (20-30 мин) и продолжительное непре-

вартильного размаха.

рывное воздействие (4-16 недель) охлаждения

всего тела на параметры гемодинамики без пред-

варительной акклиматизации и при постепен-

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

ной, но непрерывной акклиматизации к холоду,

По результатам метаанализа и нагревание, и

сопровождающейся уменьшением длины дня.

охлаждение вызывают существенные сдвиги па-

Гипотермические условия моделировали с помо-

раметров гемодинамики у нормотензивных крыс.

щью помещения животных в специальные кли-

При кратковременном нагревании до 40-43°С

матические камеры или помещения, в которых

наблюдалось увеличение АД и ЧСС (рис. 2). При

постоянно поддерживалась температура 4-10°С.

нормотермии АД и ЧСС составляли в среднем со-

Из работ извлекали данные по АД (в мм рт. ст.) и

ответственно 110 мм рт. ст. и 370 уд/мин, при ги-

ЧСС (уд/мин), регистрируемые в условиях нор-

пертермии - 139 мм рт. ст. и 421 уд/мин.

мотермии и при температурном воздействии.

Непродолжительное умеренное нагревание

Также исследовалось изменение массы крыс (в

(30-38°С) вызывало у крыс уменьшение АД и

граммах) после продолжительного воздействия

ЧСС [55, 68, 69], продолжительная экспозиция

холода в зависимости от наличия/отсутствия ак-

(несколько недель) при температуре 32-34°С не

климатизации (табл. 1).

изменяла АД [52], но по результатам трех иссле-

Метаанализ проводили при помощи статисти-

дований уменьшала ЧСС в среднем с 380 до

ческой программы Review Manager 5.3 (Cochrane

307 уд/мин (рис. 2).

Library), результаты представлены в виде «forest»-

Установлено, что уже приблизительно через

диаграмм. Для анализа изменений был использо-

30 мин после экспозиции при 41-43°С в миокар-

ван тест Inverse Variance. Гетерогенность вклю-

де повышается экспрессия мРНК белка теплово-

ченных в метаанализ исследований устанавлива-

го шока типа 72, несущего цитопротективную

ли по критерию I². Выбор модели фиксирован-

функцию. При длительном умеренном нагрева-

ных или случайных эффектов осуществлялся

нии (34°С) уровень мРНК этого белка повышает-

БИОФИЗИКА том 66

№ 6

2021

МЕТААНАЛИЗ АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

1197

Рис. 3. Влияние кратковременной гипотермии на параметры гемодинамики.

ся в течение двух суток и затем снижается к 30-м

Продолжительная непрерывная экспозиция

суткам экспозиции [70]. Обширные исследова-

при низких температурах (без предварительной

ния на крысах показывают, что акклиматизация к

акклиматизации) сопровождалась значительным

гипертермии является двухфазным процессом.

увеличением АД (в среднем с 103 до 128 мм рт. ст.)

Начальная фаза характеризуется усилением ак-

и ЧСС (в среднем с 374 до 419 уд/мин) (рис. 4,

тивности симпатической нервной системы для

табл. 2), которые наблюдались уже через одну не-

быстрого рассеивания тепла. В экспериментах на

делю после экспозиции, достигали максималь-

крысах увеличение концентрации норадреналина

ных значений к пятой неделе (систолическое

отмечалось не только на сильную [9], но и на уме-

АД - с 119 до 146 мм рт. ст.) и сохранялись в тече-

ние всего периода экспозиции (максимальный

ренную гипертермию [54]. Затем возникает оче-

период наблюдений - один год при 15°С [6]), а

видное акклиматизированное состояние - сни-

также в течение по крайней мере четырех недель

жение частоты сердечных сокращений, увеличе-

после окончания экспозиции [60, 74]. Если сни-

ние ударного объема сердца, усиление

жение температуры происходило постепенно (в

испарительного охлаждения (слюноотделение) и

течение нескольких недель) и сопровождалось

повышение термической выносливости, при

постепенным уменьшением длины дня, гипер-

этом симпатическая активность снижается [71].

тензивная реакция сохранялась, а выраженная

При длительной тепловой адаптации (32-34°С)

тахикардия отсутствовала (табл. 2). Продолжи-

потребление пищи и масса тела уменьшались,

тельная гипотермия без предварительной аккли-

добровольная локомоторная активность снижа-

матизации вызывала развитие гипертрофии мио-

лась или не изменялась, а потребление воды уве-

карда [25, 34, 59, 61]. В случае постепенного

личивалось [52, 54, 72].

уменьшения температуры и фотопериода гипер-

трофия миокарда могла и не развиться [2].

Кратковременное охлаждение крыс (4-5°С,

20-30 мин) по результатам одних исследований

При длительной гипотермической экспози-

не оказывало существенного влияния на уровень

ции без предварительной акклиматизации у жи-

АД и ЧСС [61, 62], по результатам других - вызы-

вотных существенно уменьшалась масса тела по

вало повышение АД и тахикардию

[57,

58]

сравнению с животными, находящимися в нор-

(рис. 3). В работе [56] существенный подъем АД

мотермических условиях (табл. 2). Это, вероятно,

наблюдали только после понижения температуры

связано с ускоренным метаболизмом, направлен-

до 0°С, а в работе [55] выраженная тахикардия

ным на поддержание температуры ядра, которая

развивалась только после 80 мин экспозиции при

при гипотермии может даже увеличиваться [60]. В

5°С. Сдвиги параметров гемодинамики, вызван-

работе [60] питание было нормировано, в иссле-

ные кратковременным воздействием холода,

довании [34] - не нормировано, а в работах [14,

нормализовались в течение часа после возвраще-

25, 59] информация о питании отсутствовала. В

ния в нормотермические условия [58]. Ежеднев-

противоположность этому, при постепенном

ное кратковременное охлаждение в течение про-

уменьшении температуры и длины дня масса тела

должительного времени (четыре недели) не вы-

крыс не изменялась по сравнению с животными,

зывало устойчивого изменения параметров

содержащимися при нормальной температуре

гемодинамики, но способствовало увеличению

(табл. 2). При этом в работе [2] сообщалось о нор-

массы тела крыс [73].

мированном питании, в экспериментах, описан-

БИОФИЗИКА том 66

№ 6

2021

1198

КУЗЬМЕНКО и др.

Рис. 4. Влияние длительной гипотермии без предварительной акклиматизации на уровень систолического артериаль-

ного давления (мм рт. ст.).

ных в работах [64-66], питание было не ограни-

ствие этих двух факторов на уровень тиреоидных

чено. Воздействие холода вызывает у крыс повы-

гормонов будет противоположным.

шенное потребление пищи, воды и кислорода, а

Так, низкие температуры стимулируют выра-

также увеличивает диурез и локомоторную актив-

ботку тиролиберина нейросекреторными клетка-

ность [5, 34, 62, 75]. Исследования показали, что у

ми гипоталамуса, что повышает синтез тирео-

животных массой 100-500 г постепенная непре-

тропного гормона передней долей гипофиза, ко-

рывная акклиматизация к холодным условиям и

торый стимулирует секрецию тироксина

короткой длине дня сопровождается увеличени-

щитовидной железой [76]. Тиреотропный гор-

ем массы бурого жира, общего метаболизма, не-

мон, связываясь со своими рецепторами в эпен-

дрожащего термогенеза, а также уменьшением

димных клетках медиобазального гипоталамуса,

теплопроводности [1, 2]. Длительная гипотермия

стимулирует экспрессию гена DIO2 [77]. Экспе-

без предварительной акклиматизации также вы-

рименты показали, что содержание крыс при

зывала у крыс увеличение массы бурого жира

низкой температуре (4°С кратковременное и дли-

[34].

тельное) вызывает повышение концентрации

Адаптация к существенным колебаниям тем-

циркулирующего трийодтиронина [78, 79]. С дру-

пературы окружающей среды является обычным

гой стороны, уменьшение фотопериода ассоции-

явлением для животных, живущих в естествен-

ровано с уменьшением уровня тиреотропного

ных условиях в климатических зонах с выражен-

гормона и экспрессии DIO2, а также увеличени-

ной сезонной динамикой температуры воздуха.

ем экспрессии DIO3, в результате чего актив-

Эта адаптация ассоциирована с цирканнуальны-

ность тиреоидных гормонов снижается. Такая

ми колебаниями уровня тиреоидных гормонов,

адаптационная стратегия позволяет животным

чувствительных к изменению концентрации ме-

снижать метаболизм для экономного использова-

латонина и метеорологическим условиям. Сезон-

ния ресурсов организма в условиях холода и де-

ные изменения длины дня и температуры воздуха

фицита кормов. В противоположность этому,

являются двумя наиболее надежными сигналами

увеличение фотопериода сопровождается повы-

для синхронизации цирканнуальных ритмов для

шением уровня тиреотропного гормона, экспрес-

всех живых организмов на Земле. В природе

сии DIO2 и концентрации тиреоидных гормонов

уменьшение длины дня сопровождается сниже-

[80, 81]. В то же время продолжительное воздей-

нием температуры воздуха. Тем не менее дей-

ствие умеренного тепла сопряжено с уменьшени-

БИОФИЗИКА том 66

№ 6

2021

МЕТААНАЛИЗ АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

1199

Таблица 2. Влияние длительной гипотермии (4-8 недель) без и с предварительной акклиматизацией на уровень

среднего артериального давления, частоту сердечных сокращений и массу тела крыс

Среднее

Различия

изменение

между

Субгруппы

Публикации

при

I², %

субгруппами,

гипотермии

4-9ºС

Среднее артериальное давление (мм рт. ст.)

M.J. Fregly et al., 1989 [59];

S. Han et al., 1998 [26];

Без

25.76

P.E. Papanek et al., 1991 [11];

3.91

< 0.0001

0.29

акклиматизации

[12.84, 38.67]

Z. Sun et al., 1999 [61];

Z. Zhu et al., 2002 [63]

Y. Cheng and D. Hauton, 2008 [64];

С акклиматизацией

D. Deveci and S. Egginton, 2007 [2];

15.62

и уменьшением

2.21

0.03

D. Hauton et al., 2011 [65];

[1.74, 29.51]

фотопериода

R. Sabharwal et al., 2004 [66]

Частота сердечных сокращений, уд/мин

M.J. Fregly et al., 1989 [59];

S. Han et al., 1998 [26];

Без

45.71

P.E. Papanek et al., 1991 [11];

4.05

< 0.0001

0.01

акклиматизации

[23.61, 67.81]

J.A. Straw and M.J. Fregly, 1967 [14];

Z. Zhu et al., 2002 [63]

Y. Cheng and D. Hauton, 2008 [64];

С акклиматизацией

D. Deveci and S. Egginton, 2007 [2];

10.17

и уменьшением

1.18

0.24

D. Hauton et al., 2011 [65];

[-6.75, 27.10]

фотопериода

R. Sabharwal et al., 2004 [66]

Масса тела, г

M.J. Fregly et al., 1989 [59];

N. Roukoyatkina et al., 1999 [60];

-40.88

Без

O. Shechtman et al., 1991 [34];

[-47.41,

12.28

< 0.00001

акклиматизации

J.A. Straw and M.J. Fregly, 1967 [14];

–34.36]

Z. Sun et al., 1997 [25];

Z. Sun, 2006 [62]

С акклиматизацией

Y. Cheng and D. Hauton, 2008 [64];

-3.49

и уменьшением

D. Deveci and S. Egginton, 2007 [2];

0.56

0.57

[-15.69, 8.70]

фотопериода

D. Hauton et al., 2011 [65];

ем концентраций

циркулирующих тиреоидных

лизм, уменьшение фотопериода может нивели-

гормонов [82, 83]. Следует отметить, что сильная

ровать индуцированную холодом активность гор-

кратковременная гипертермия (40-42°С) не ока-

монов щитовидной железы. Это подтверждают

зывает существенного влияния на уровень гормо-

результаты нашего метаанализа. При продолжи-

нов щитовидной железы [84].

тельной непрерывной гипотермии без предвари-

тельной акклиматизации и изменения фотопери-

Хотя крысы обычных нормотензивных линий

ода наблюдается увеличение АД, тахикардия и

не проявляют выраженной сезонности, в экспе-

снижение массы тела, а при постепенном умень-

риментах у крыс линии Wistar наблюдали увели-

шении температуры и длины дня ЧСС и масса те-

чение трийодтиронина в условиях длинного дня и

ла существенно не изменяются, однако гипертен-

снижение тиреоидных гормонов, АД, ЧСС и ло-

зивная реакция сохраняется.

комоторной активности при содержании в усло-

виях короткого дня [85, 86]. Следовательно, в то

Следует отметить, что в отдельных работах, в

время как гипотермия повышает уровень гормо-

которых исследовалось влияние диеты на разви-

нов щитовидной железы и увеличивает метабо-

тие вызванной холодом гипертензии, наблюдали

БИОФИЗИКА том 66

№ 6

2021

1200

КУЗЬМЕНКО и др.

меньшее увеличение АД и ЧСС при содержании

5. S. A. Evans, A. D. Parsons, and J. M. Overton, J. Appl.

крыс на низкокалорийной диете [5, 6]. Результа-

Physiol. 99 (4), 1336 (2005).

ты другого исследования показали, что воздей-

6. W. D. Knight, M. M. Witte, A. D. Parsons, et al.,

ствие холода приводит к повышению уровня ан-

Mech. Ageing Dev. 132 (5), 220 (2011).

гиотензина II в плазме через механизмы, связан-

7. J. A. Boulant and K. E. Bignall, Am. J. Physiol. 225 (6),

ные с увеличением потребления пищи

[29].

1371 (1973).

Кроме того, уменьшение калорийности питания

8. M. J. Angilletta, J. P. Youngblood, L. K. Neel, and

ассоциировано со снижением уровня трийодти-

J. M. VandenBrooks, Neurosci. Lett. 692, 127 (2019).

ронина [87].

9. K. C. Kregel, J. M. Overton, D. G. Johnson, et al., J.

Таким образом, проведенный нами анализ ли-

Appl. Physiol. 71 (1), 192 (1991).

тературных данных показал, что характер измене-

10. C.V. Gisolfi, R.D. Matthes, K.C. Kregel and

ния АД и ЧСС у нормотензивных бодрствующих

R. Oppliger, J Appl Physiol 70 (4), 1821 (1991).

крыс при колебаниях температуры окружающей

11. P. E. Papanek, C. E. Wood, and M. J. Fregly, J. Appl.

среды будет определяться не только вектором из-

Physiol. 71 (1), 300 (1991).

менения температуры, но также амплитудой,

внезапностью, продолжительностью и сопутству-

12. Z. Hahn and Z. Szelényi, Acta Physiol. Acad. Sci.

Hung. 54 (3), 245 (1979).

ющими условиями (например, фотопериодом,

диетой).

13. L. I. Wang, F. Liu, Y. Luo, et al., Biomed. Rep. 3 (3),

425 (2015).

14. J. A. Straw and M. J. Fregly, J. Appl. Physiol. 23 (6),

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

825 (1967).

1. Гипертермический стресс (40-43°С) сопро-

15. S. M. Barman, G. L. Gebber, and F. R. Calaresu, Am.

вождается у крыс гипертензией и тахикардией;

J. Physiol. 247 (3, Pt 2), R513 (1984).

при длительном воздействии умеренного тепла

16. M. J. Kenney, D. E. Claassen, M. R. Bishop, and R. J.

(32-34°С) наблюдается брадикардия.

Fels, Am. J. Physiol. 275 (6, Pt 2), R1992 (1998).

2. Воздействие холода (4-5С) в течение 20-

17. D. S. O'Leary, J. M. Johnson, and W. F. Taylor, J. Appl.

30 мин может не вызвать изменения АД, но обыч-

Physiol. (1985). 59 (5), 1533 (1985).

но вызывает тахикардию.

18. Y. Ootsuka and R. M. McAllen, Am. J. Physiol. Regul.

3. При длительном непрерывном воздействии

Integr. Comp. Physiol. 291 (3), R589 (2006).

низких температур (4-7°С) без предварительной

19. F. Richard, N. Faucon-Biguet, R. Labatut, et al., J.

акклиматизации наблюдается устойчивая гипер-

Neurosci. Res. 20 (1), 32 (1988).

тензия, тахикардия и уменьшение массы тела.

20. C. Garcia, P. Schmitt, P. D'Aléo, et al., J. Neurochem.

4. Постепенная непрерывная акклиматизация

62 (3), 1172 (1994).

к гипотермии

(4-9°С), сопровождающаяся

21. M. P. Massett, S. J. Lewis, and K. C. Kregel, Am. J.

уменьшением длины дня, не вызывает выражен-

Physiol. 275 (3, Pt 2), R844 (1998).

ной тахикардии и снижения массы тела.

22. B. A. Bryar, M. J. Fregly, and F. P. Field, J. Appl.

Physiol. Respir. Environ. Exerc. Physiol. 55 (3), 823

(1983).

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

23. Л. Н. Маслов и Н. В. Нарыжная, Рос. физиол.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

журн. им. И.М. Сеченова 101 (5), 525 (2015).

интересов.

24. M. P. Massett, S. J. Lewis, H. M. Stauss, and K. C.

Kregel, Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol.

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

279 (4), R1282 (2000).

25. Z. Sun, J. R. Cade, M. J. Fregly, and N. E. Rowland,

Настоящая работа не содержит описания ка-

Physiol. Behav. 62 (2), 379 (1997).

ких-либо собственных исследований с использо-

ванием людей и животных в качестве объектов.

26. S. Han, X. Chen, B. Cox, et al., Peptides 19 (2), 351

(1998).

27. Z. Zukowska-Grojec and A. C. Vaz, Synapse 2 (3), 293

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

(1988).

1. B. G. Lovegrove, J. Comp. Physiol. B 175 (4), 231

28. H. D. McCarthy, A. P. Kilpatrick, P. Trayhurn, and G.

(2005).

Williams, Neuroscience 54 (1), 127 (1993).

2. D. Deveci and S. Egginton, J. Physiol. Sci. 57 (1), 73

29. L. Cassis, A. Laughter, M. Fettinger, et al., J. Pharma-

(2007).

col. Exp. Ther. 286 (2), 718 (1998).

3. M. Tanaka, Y. Ootsuka, M. J. McKinley, and

30. J. F. Peng, B. Kimura, M. J. Fregly, and M. I. Phillips,

R. M. McAllen, J. Physiol. 582 (Pt 1), 421 (2007).

Hypertension 31 (6), 1317 (1998).

4. K.L. Marlatt and E. Ravussin, Curr. Obes. Rep. 6 (4),

31. Z. Sun, R. Cade, Z. Zhang, et al., Hypertension 41 (2),

389 (2017).

322 (2003).

БИОФИЗИКА том 66

№ 6

2021

МЕТААНАЛИЗ АДАПТИВНЫХ РЕАКЦИЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

1201

32. Z. Sun, X. Wang, C. E. Wood, and J. R. Cade, Am. J.

62. Z. Sun, Am. J. Physiol. Renal Physiol. 290 (6), F1472

Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 288 (2), R433

(2006).

(2005).

63. Z. Zhu, S. Zhu, J. Zhu, et al., Am. J. Hypertens. 15 (2,

33. X. Wang, Z. Sun, and R. Cade, Kidney Int. 68 (2), 680

Pt 1), 176 (2002).

(2005).

64. Y. Cheng and D. Hauton, Biochim. Biophys. Acta 1781

34. O. Shechtman, M. J. Fregly, P. van Bergen, and P. E.

(10), 618 (2008).

Papanek, Hypertension 17 (6, Pt 1),763 (1991).

65. D. Hauton, S. May, R. Sabharwal, et al., J. Exp. Biol.

35. M. J. Fregly, F. Rossi, Van Bergen, et al., Pharmacolo-

214 (Pt 18), 3021 (2011).

gy 46 (4), 198 (1993).

66. R. Sabharwal, E. J. Johns, and S. Egginton, Exp. Physi-

36. Z. Sun., R. Cade, and C. Morales, Am. J. Hypertens.

ol. 89 (4), 455 (2004).

15 (1, Pt 1), 85 (2002).

67. M. Borenstein, L. V. Hedges, J. P. T. Higgins, and

37. K. C. Kregel, H. Stauss, and T. Unger, Am. J. Physiol.

H. R. Rothstein. Introduction to Meta-analysis (Wiley,

266 (6, Pt 2), R1985 (1994).

Chichester, 2009).

38. G. F. Chen and Z. Sun, J. Appl. Physiol. 100 (5), 1719

68. H. S. Sharma, J. Westman, F. Nyberg, et al., Acta Neu-

(2006).

rochir. Suppl. (Wien) 60, 65 (1994).

39. A. Ortega Mateo and A. A. de Artiñano, Pharmacol.

69. S. J. Swoap, J. M. Overton, and G. E. Garber, Am. J.

Res. 36 (5), 339 (1997).

Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 287 (2), R391

40. Y. Matsumura, N. Hashimoto, S. Taira, et al., Hyper-

(2004).

tension 33 (2), 759 (1999).

70. А. Maloyan, А. Palmon, and М. Horowitz, Am. J.

41. Z. Sun, Front. Biosci. (Elite Ed.) 2, 495 (2010).

Physiol. 276 (5), R1506 (1999).

42. G. Ilievska, S. Dinevska-Kjovkarovska, and B. Miova,

71. J. S. Kerr, R. L. Squibb, and H. M. Frankel, Int. J. Bio-

Cell Stress Chaperones 23 (4), 561 (2018).

chem. 6 (3), 191 (1975).

43. M. B. Harris, M. A. Blackstone, H. Ju, et al., Am. J.

72. M. Horowitz, Comp. Biochem. Physiol. A. Mol. Inte-

Physiol. Heart Circ. Physiol. 285 (1), H333 (2003).

gr. Physiol. 131 (3), 475 (2002).

44. E. B. Manukhina, D. A. Pokidyshev, I. I. Malyshev,

73. С. Ю. Цибульнико, Л. Н. Маслов, Н. В. Нарыжная

et al., Izv. Akad. Nauk. Ser. Biol. 2, 300 (1998).

и В. В. Иванов, Патол. физиол. и эксперим. тера-

45. V. Richard, K. Laude, C. Artigues, et al., Clin. Exp.

пия 62 (1), 17 (2018).

Pharmacol. Physiol. 29 (11), 956 (2002).

74. O. Shechtman, P. E. Papanek, and M. J. Fregly, Can. J.

46. J. Li, Y. X. Cao, L. Cao, et al., Eur. J. Pharmacol. 588

Physiol. Pharmacol. 68 (7), 830 (1990).

(2-3), 280 (2008).

75. J. B. Chambers, T. D. Williams, A. Nakamura, et al.,

47. D. T. Chiu and K. K. Cheng, Clin. Exp. Pharmacol.

Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 279 (4),

Physiol. 3 (5), 449 (1976).

R1486 (2000).

48. C. Adán, A. Ardévol, X. Remesar, et al., Arch. Int.

76. S. Arancibia, F. Rage, H. Astier, and L. Tapia-Aranci-

Physiol. Biochim. Biophys. 102 (1), 55 (1994).

bia, Neuroendocrinology 64 (4), 257 (1996).

49. Г. Ф. Султанов, К. С. Аманнепесов, С. Ф. Дугин и

77. Y. Nakane and T. Yoshimura, Front. Neurosci. 8, 115

др., Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова 77 (4),

(2014).

34 (1991).

50. K. C. Kregel, D. G. Johnson, C. M. Tipton, and

78. R. A. Louzada, M. C. Santos, J. P. Cavalcanti-de-Al-

D. R. Seals, Hypertension 15 (5), 497 (1990).

buquerque, et al., Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab.

307 (11), E1020 (2014).

51. M. Kuwahara, S. Sugano, K. Yayou, et al., Jikken

Dobutsu 40 (3), 331 (1991).

79. E. R. Kühn, K. Bellon, L. Huybrechts, and W. Heyns,

Horm. Metab. Res. 15 (10), 491 (1983).

52. C. B. Matthew, J. Therm. Biol. 22 (4-5), 275 (1997).

80. H. Dardente, C. A. Wyse, M. J. Birnie, et al., Curr. Bi-

53. M. Horowitz and U. Meiri, Pflugers Arch. 422 (4), 386

ol. 20 (24), 2193 (2010).

(1993).

54. H. Nakagawa, T. Matsumura, K. Suzuki, et al., J.

81. H. Dardente, D. G. Hazlerigg, and F. J. Ebling, Front.

Therm. Biol. 58, 15 (2016).

Endocrinol. (Lausanne) 5, 19 (2014).

55. T. Ishiwata, H. Hasegawa, and B. N. Greenwood, Neu-

82. M. Horowitz, Comp. Biochem. Physiol. A. Mol. Inte-

rosci. Lett. 653, 71 (2017).

gr. Physiol. 131 (3), 475 (2002).

56. O. Kashimura, Nihon Eiseigaku Zasshi 48 (4), 859

83. E. Mirit, A. Palmon, Y. Hasin, and M. Horowitz, Am.

(1993).

J. Physiol. 276 (2), R550 (1999).

57. Y. P. Liu, Y. H. Lin, Y. C. Chen, et al., Life Sci. 136, 19

84. С. В. Глинник, О. Н. Ринейская, И. В. Романов-

(2015).

ский и Т. П. Красненкова, Вестн. ВГМУ 2, 13

58. D. M. Vianna and P. Carrive, Am. J. Physiol. Regul.

(2007).

Integr. Comp. Physiol. 297 (2), R495 (2009).

85. Z. Ostrowska, B. Kos-Kudla, B. Marek, and D. Kajda-

59. M. J. Fregly, D. C. Kikta, R. M. Threatte, et al., J.

niuk, Endocr. Regul. 37 (3), 163 (2003).

Appl. Physiol. 66 (2), 741 (1989).

86. B. L. Zhang, E. Zannou, and F. Sannajust, Am. J.

60. N. I. Roukoyatkina, S. I. Chefer, J. Rifkind, et al., Am.

Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 279 (1), 169

J. Hypertens. 12 (1, Pt 1), 54 (1999).

(2000).

61. Z. Sun, R. Cade, M. J. Katovich, and M. J. Fregly,

87. D. Sarne, Endotext [Internet]. South Dartmouth

Physiol. Behav. 65 (4-5), 879 (1999).

(MA): MDText.com, Inc.; 2000-2016 Sep 27.

БИОФИЗИКА том 66

№ 6

2021