Регуляция гомеостаза в значительной мере определяется лимбической системой и гипоталамусом. Одни исследователи включают гипоталамус в лимбическую систему, другие рассматривают гипоталамус как самостоятельное образование, выделяя его из лимбической системы. Однако все признают, что именно через гипоталамус осуществляются многочисленные регуляторные влияния с лимбической системы на вегетативные функции организма, через гипоталамус идет связь между ними и эмоциональными, поведенческими реакциями.
При разрушении и раздражении структур лимбической системы наблюдаются реакции кровообращения, дыхания, пищеварения, изменения половых, оборонительных, ориентировочных, пищевых реакций, существенные сдвиги эмоций, поведения, памяти и др.
Следует учесть и то, что стимуляция ряда структур лимбической системы оказывает существенное влияние на функцию Регуляция гомеостаза в значительной мере определяется лимбической системой и гипоталамусом. Одни исследователи включают гипоталамус в лимбическую систему, другие рассматривают гипоталамус как самостоятельное образование, выделяя его из лимбической системы. Однако все признают, что именно через гипоталамус осуществляются многочисленные регуляторные влияния с лимбической системы на вегетативные функции организма, через гипоталамус идет связь между ними и эмоциональными, поведенческими реакциями.
При разрушении и раздражении структур лимбической системы наблюдаются реакции кровообращения, дыхания, пищеварения, изменения половых, оборонительных, ориентировочных, пищевых реакций, существенные сдвиги эмоций, поведения, памяти и др. Следует учесть и то, что стимуляция ряда структур лимбической системы оказывает существенное влияние на функцию эндокринных желез и, кроме того, в них находятся рецепторы ко многим гормонам. Существуют и влияния с лимбической системы, осуществляемые через бульбарные, спинальные структуры, по симпатическим и парасимпатическим нервам. Гипоталамус входит как в нервный круг переднего мозга, так и в лимбическую систему среднего мозга. В лимбическую систему входят образования старой и древней коры: гиппокамп, препириформная кора, периамигдалярная кора, энторинальная область, обонятельная луковица, обонятельный бугорок, лимбическая кора, часть лобно-теменной коры, миндалевидный комплекс, перегородка, передние ядра таламуса. Установлено, что при старении наступают существенные изменения возбудимости, хемочувствительности отдельных структур лимбической системы. Характер этих сдвигов и направленность их неодинаково выражены в различных структурах лимбической системы. Однако они, бесспорно, играют существенную роль в старении целостного организма.
Было показано, что при кратковременной высокочастотной стимуляции синаптический ответ гранулярных клеток гиппокампа у животных разного возраста не отличался. При повторных циклах раздражений зрелые животные продолжали реагировать длительным и стойким усилением синаптической реакции, а у старых отмечалось своеобразное «истощение» ответа синапсов (Barnes, 1979). У старых крыс спайк популяции гранулярных клеток гиппокампа возникал при более низком уровне возбуждающего постсинаптического потенциала, чем у 10-16-месячных животных. Это дает основание предположить, что потенциал покоя нейронов гиппокампа у старых животных снижен.
Наиболее выраженным компонентом фоновой суммарной электрограммы гиппокампа является в-ритм. У старых крыс он замедляется.
По данным В. H. Синицкого (1976), полученным при изучении электровозбудимости лимбических структур, электрические пороги электрографических реакций для гиппокампа у старых крыс становятся меньше, чем у взрослых, а пороги влияния гиппокампа на вегетативные показатели (системное артериальное давление, внешнее дыхание) у взрослых кроликов существенно не отличаются (Фролькис, Безруков, 1971). Так, пороги реакции возбуждения в гиппокампе (синхронизация а-волн) при электростимуляции ядер покрышки мозга крыс были у 10-месячных крыс равны (0.108±0.002), а у старых- (0.044±0.004) мм. Известна роль гиппокампа в возникновении и реализации судорожной готовности. Оказалось, что в старости из-за изменения внутрицентральных связей падает порог судорожной готовности. Так, у зрелых крыс судорожный порог для коразола равен (2 5±0 32) г/кг, для камфоры- (0 032±0002), для старых соответственно- (1 3±02) и (0.02+0.002) г/кг. В других лимбических структурах обнаружены неодинаковые возрастные изменения возбудимости. Грушевидная кора и центральное ядро миндалины становятся более возбудимыми, а медиальное ядро миндалины старых кроликов - менее возбудимым, чем у взрослых животных Наряду с этим микроинъекции минимальных количеств адреналина и ацетилхолина в гиппокамп, ядра миндалины и грушевидную кору были, как правило, более эффективными у старых животных. Изменяются с возрастом и пороги регуляторных влияний с различных ядер миндалевидного комплекса на кровообращение и дыхание. Так, пороги влияния с медиального ядра миндалины растут, а с центрального падают. Возрастные изменения в гиппокампе и других структурах лимбическои системы не только изменяют эмоциональную окраску поведения в старости, отношение к действительности, но и влияют на вегетативное обеспечение этих реакций.
Таким образом, развивающиеся при старении морфологические и метаболические сдвиги приводят к существенному возрастному ослаблению функций структур лимбическои системы, к неодинаково выраженным сдвигам в деятельности различных лимбических структур, что имеет серьезные последствия для различных видов поведения, памяти, мотивации.
Возрастные изменения в гиппокампе и других структурах лимбическои системы не только изменяют эмоциональную окраску поведения в старости, отношение к действительности, но и влияют на вегетативное обеспечение этих реакций. Неравномерные изменения возбудимости структур системы круга Пейпеца: гиппокамп-v мамиллярные тела-»- передневентральные ядра таламуса-*поясная кора->- гиппокамп; во втором лимбико-гипоталамическом круге гиппокамп-*-перегородка-»-латеральный отдел гипоталамуса-> перегородка-)-гиппокамп приводят к разрегулированию важной и сложной системы контроля поведения, гомеостаза в старости.
Важнейшие механизмы старения и витаукта на уровне целостного организма связаны с деятельностью гипоталамуса. Несмотря на существование возрастных изменений в клетках и тканях, в старости длительно поддерживается гомеостатический уровень в ряде систем организма, и в этом находят свое выражение важнейшие механизмы витаукта. Можно предположить, что возникающие адаптационно-регуляторные сдвиги, способствующие сохранению гомеостазиса, процессы витаукта связаны с возрастной динамикой деятельности гипоталамуса.
О роли гипоталамуса в механизмах витаукта свидетельствует то, что во многих его ядрах число нейронов в старости по сути дела не изменяется. По данным Л. Цимбалюк, в гипоталамусе крыс с возрастом существенно не изменяется содержание норадреналина, дофамина, серотонина. Достоверно снижается только дофамин в среднем гипоталамусе (зрелые крысы- (65±05), старые- (4 5±0 6) пмоль • г~ ) и норадреналин в заднем гипоталамусе ((H 4+0 8) и (8.4+0.8) пмоль- г"1). Однако прогрессирующее старение самого гипоталамуса становится одной из ведущих причин нарушения функции целостного организма. Этими противоположными тенденциями и объясняется сложный механизм участия гипоталамуса в возрастной перестройке. Механизмы витаукта способствуют сохранению базального уровня функции организма, а его старение ведет к возрастной деградации Значение возрастных изменений гипоталамуса настолько велико, что именно здесь многие исследователи «помещают» биологические часы старения (Denckla, 1978; Everitt et al., 1980; Дильман, 1983, Finch, Mobbs, 1983, Timiras, 1983). По мнению одних исследователей, при старении происходит угасание функции гипоталамуса, что и определяет снижение надежности регуляции гомеостазиса. По мнению других, при старении активируются гипоталамические механизмы и стимуляция гипоталамо-гипофизарной области вызывает ряд нарушений в обмене и функции организма.
У человека гипоталамическую область составляют 32 пары ядер. Следовательно, гипоталамус представляет собой гетерогенную, структурно и функционально неоднородную систему. При анализе гипоталамических механизмов старения важно учитывать, что регуляция различных функций осуществляется при взаимодействии различных его ядер. Накопленный к настоящему времени в нашей лаборатории фактический материал позволяет утверждать, что возрастные изменения различных ядер гипоталамуса развиваются неравномерно и разнонаправленно У крыс наиболее выраженное уменьшение плотности расположения нейронов и популяции нервных клеток при старении отмечено в ядрах переднего гипоталамуса и срединного возвышения на 25- 30 % (Hsu, Peng, 1978) Значительно меньшее количество нейронов меняется в ядрах заднего гипоталамуса крыс (Межиборская, 1980). При подсчете нервных элементов в 9 ядерных образованиях гипоталамуса золотистых хомячков существенных отличий между половозрелыми и старыми самками не отмечено (Lamperti, Blaha, 1980) Не обнаружено значительной потери нейронов и в некоторых ядрах гипоталамуса человека.
И. H. Борисов (1966) на основании логических построений и данных литературы заключил, что возрастные изменения нейросекреции являются ведущим механизмом гибели секреторных нейронов, снижении функции гипоталамуса. Однако этому противоречат данные (Andrew, 1971) о неизменности в старости количества распадающихся нервных клеток в ядрах переднего гипоталамуса. В опытах на мышах в возрасте 8 и 26 мес показано, что объемная доля большинства клеточных и субклеточных компонентов в супраоптическом ядре гипоталамуса с возрастом не меняется (Hsu, Peng, 1978). Вместе с тем объем, занимаемый гормоносодержащими гранулами и липофусцином, с возрастом увеличивается. Предполагается, что гормоносекретирующие клетки в какой-то степени «защищены» от процесса старения и могут обладать некоторыми свойствами «пейсмейкерных» клеток. О неравномерности возрастных изменений ядер гипоталамуса свидетельствуют сдвиги их электрической активности и электровозбудимости. По данным В. В. Безрукова (1982), электровозбудимость различных структур гипоталамуса у кроликов изменяется неодинаково: возбудимость переднегипоталамического, медиального мамиллярного ядра и рострального участка супраоптического ядра растет, каудальной части супраоптического ядра и медиального преоптического поля не изменяется, латерального гипоталамического поля снижается. Обращает на себя внимание значительная стойкость электрической активности структур гипоталамуса. Частота и мощность большинства спектров электрограммы супраоптического, вентромедиального мамиллярного и латеральногипоталамического ядер у 1.5- и 5-летних кроликов одинакова. Вместе с тем частота в-ритма в медиальном мамиллярном ядре и ^-ритмов в супраоптическом и вентромедиальном ядрах у старых животных ниже, чем у взрослых. Мощность а- и |3-ритмов медиального мамиллярного ядра у старых животных меньше, чем у взрослых, а а- и р-ритмов вентромедиального ядра больше.
Весь комплекс гетерохронных и гетеротопных изменений в отдельных ядрах приводит к разрегулированию функции гипоталамуса как целостной структуры, к снижению надежности регуляции гомеостаза. Разрегулированию способствует «гипоталамическая дезинформация» - неравномерное изменение чувствительности гипоталамических структур к приходящей нервной импульсации, к действию гормонов, медиаторов (Фролькис, 1981, 1982). Это ведет к ошибкам в информации о состоянии внутренней среды организма, к «ошибкам» в регуляции гомеостаза. Все это изменяет важнейшие адаптационные реакции организма в старости.
В. В. Безруков (1982) изучил возрастные изменения связи отдельных ядер гипоталамуса, связи между гипоталамусом и другими структурами лимбической системы, корой мозга. При этом раздражалась одна из изучаемых структур и улавливались сдвиги электрической активности на других. Структуры раздражались токами 25-50--100-150-250 мкА. Выявилось, что при старении изменяются пороги влияний с дорсального гиппокампа, центрального и медиального ядер миндалевидного комплекса на гипоталамус. Пороги изменения электрографической реакции с гиппокампа у зрелых кроликов- (47.5+7.8), у старых- (54.3+3.4) мкА; с центрального ядра миндалевидного комплекса- (147.3+28 4) и (44.5+10.2) мкА; с медиального ядра миндалевидного комплекса - (52.4+6.8) и (84.5+7.8) мкА.
Как известно, гипоталамус является «выходом» в осуществлении влияний с ряда структур мозга на эндокринную систему, на нервные механизмы регуляции. Принципиально важно, что гипоталамическая регуляция может в старости изменяться не только в результате сдвигов в самом гипоталамусе, но и в значительной мере структур мозга, реализующих свои влияния через гипоталамус. Это недостаточно учитывается при обсуждении роли гипоталамуса в механизме старения организма.
Гипоталамус оказывает выраженное влияние на целый ряд вегетативных показателей - деятельность сердца и сосудов, внешнее дыхание, желудочно-кишечный тракт, деятельность пищеварительных желез. В старости влияния различных ядер гипоталамуса на гемодинамику и внешнее дыхание меняются неодинаково. Электрические пороги возникновения соответствующих вегетативных сдвигов для большей части передне- и заднемедиальной группы ядер старых кроликов (42-54 мес) становятся меньше, а для среднелатерального гипоталамуса больше, чем у зрелых, 12-13-месячных животных. Сдвиги в гемодинамике, дыхании при раздражении различных структур гипоталамуса направлены на вегетативное обеспечение различных поведенческих реакций, механизмов гомеостаза. Неравномерные изменения возбудимости этих структур приводят к существенным возрастным различиям в вегетативном обеспечении различных реакций организма. В то же время внутригипоталамическое введение минимальных количеств адреналина и ацетилхолина старым животным оказалось более эффективным, чем зрелым: надпороговые реакции на адреналин и реакция дыхания у первых проявлялись в 1 5-2 5 раза чаще и были более выраженными Рост чувствительности гипоталамических структур к катехоламинам и ацетилхолину может иметь определенное адаптивное значение в условиях возрастных изменений обмена медиаторов.
Гипоталамические механизмы регуляции кровообращения становятся менее надежными. Длительное, многодневное раздражение гипоталамуса, по данным Ю. E. Рушкевича (1980), приводит к более выраженным нарушениям гемодинамики, сократительной способности миокарда, к развитию более выраженной артериальной гипертензии, к более частому возникновению очагов некроза в миокарде у старых кроликов (рис. 8). В реализации их большое значение имеет вазопрессин.
Изменение структуры, метаболизма и функций гипоталамуса приводит к существенному ухудшению механизмов адаптации. Вследствие возрастных изменений в «центре терморегуляции» способность регулировать температуру тела при охлаждении и перегревании в старости существенно снижается как у людей, так и у животных (Clark, Lipton, 1981).
Рис. 8. Свежий очаг некроза в миокарде старого кролика, погибшего после двухмесячного раздражения гипоталамуса (А) и фуксинофильныи рубец в миокарде старого кролика, погибшего на третьем месяце раздражения гипоталамуса (Б).
А - окраска гематоксилин-эозином; Б - реакция ШИК-.
Охлаждение вызывает более значительное снижение температуры у старых. Восстановление температуры тела после переохлаждения или перегревания более длительно у стариков. Изменяется соотношение различных механизмов физической и химической терморегуляции.
Возрастные изменения гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы приводят к тому, что в старости существенно изменяется реакция организма на стрессорные воздействия самого различного характера: болевой и холодовый стресс, стресс обездвиживания, введение адреналина или вазопрессина, стимуляцию различных структур лимбической системы (Фролькис и др., 1963; Riegle, 1976). Как правило, отмечается снижение адаптационных возможностей стареющего организма и способности переносить стрессорные (особенно длительные, повторные, субмаксимальные) воздействия. При действии рефлекторных раздражителей проявления стресса более выражены у молодых и зрелых животных, а при действии ряда гуморальных - у старых {Фролькис и др., 1963).
H. С. Верхратский и сотрудники изучили возрастные изменения содержания норадреналина, дофамина и серотонина в различных отделах гипоталамуса и концентрацию АКТГ, кортикостерона, альдостерона в крови при эмоционально-болевом стрессе у крыс разного возраста. Полученные данные были обработаны методом главных компонент. Оказалось, что у старых животных развитие стресса происходит в условиях изменения соотношения медиаторных систем гипоталамуса. Так, у них преобладают серотонинергические механизмы в регуляции секреции кортикостерона, а в регуляции альдостерона - дофаминовые механизмы.
Л. В. Магдич (1983) показала, что при электроболевом стрессе, реализуемом через гипоталамические структуры, концентрация альдостерона на 14-е сутки растет у зрелых животных на 273 %, а у старых - на 128 %.
При «гуморальном» стрессе, вызванном введением хлористого калия, на 14-е сутки у взрослых уровень альдостерона практически не отличается от контроля, у старых увеличивается на 82 %. Известно, что в определенной фазе общего адаптационного синдрома развивается резистентность к повреждающим факторам. У старых животных это «защитное» действие общего адаптационного синдрома ослаблено и стрессовая реакция сопровождается у них более серьезными изменениями в тканях.
Все описанные возрастные изменения функции гипоталамуса необходимо рассматривать в связи со сдвигами в структурах лимбической системы. Гипоталамус является нередко «выходом» в осуществлении многих регуляторных влияний со структур мозга на внутреннюю среду организма. Многие сдвиги в центральных влияниях связаны не столько с тем, что меняется функция самого гипоталамуса, сколько с изменением влияния на гипоталамус других структур лимбической системы. В. В. Безруков в опытах на кроликах изучил пороги влияний с различных структур гишгокампа и миндалевидного комплекса на гипоталамус. Оказалось, что они существенно изменяются в старости, причем неодинаково.
Например, порог влияний с центрального ядра миндалины на гипоталамус резко падает, а с медиального растет. Меняются влияния и с ядер гипоталамуса на структуры лимбической системы. Так, пороги влияний на гиппокамп при электрической стимуляции мамиллярных ядер падают, при раздражении латеральной гипоталамической области растут. Следовательно, многие сдвиги гипоталамической регуляции в старости могут быть связаны с изменением связи гипоталамуса с другими структурами лимбической системы Этим объясняется, почему при незначительных метаболических и структурных сдвигах в старости в некоторых ядрах гипоталамуса влияния, осуществляемые через них, существенно изменяются.
См. также:
Интегративная деятельность мозга
Нейротрофические механизмы
Гормональная регуляция
Обратные связи в системе нейрогуморальной регуляции
Изменения реактивности эффекторов
Обсудить на форуме
