Record Details

Glutamate Metabolism in Brain Structures in Experimental Hemorrhagic Shock

General Reanimatology

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title Glutamate Metabolism in Brain Structures in Experimental Hemorrhagic Shock
Метаболизм глутамата в структурах головного мозга при экспериментальном геморрагическом шоке
 
Creator V. Jakovlev N.; N. N. Burdenko State Medical University
P. Savilov N.; Tambov Central District Hospital
Y. Bulgakova V.; N. N. Burdenko State Medical University
В. Яковлев Н.; Воронежский государственный медицинский университет им. Н. Н. Бурденко
П. Савилов Н.; Тамбовская Центральная районная больница
Я. Булгакова В.; Воронежский государственный медицинский университет им. Н. Н. Бурденко
 
Subject hemorrhagic shock, brain; glutamate; nitrogen metabolism; glutamine synthetase; glutaminase
геморрагический шок; головной мозг; глутамат; азотистый обмен; глутаминсинтетаза; глутаминаза
 
Description Purpose. To study glutamate metabolism characteristics in phylogenetically different parts of the mammalian brain in experimentally induced hemorrhagic shock (HS) in cats.Material and methods. Experiments were performed on 76 cats. HS was induced by intermittent bloodletting from femoral artery at a rate of 10ml/kg•10 minutes, with the average volume of 24±0.8 ml/kg. The bloodletting was discontinued after arterial pressure (BP) drop to 60.0±1.5 mmHg. We studied ammonia, glutamate (Gt), and α-ketoglutarate (α-KG) levels and glutaminase (GS) and glutamate dehydrogenase (GDG) activity in specimens harvested from phylogenetically different parts of the brain (cortex, limbic system, diencephalon, and medulla oblongata).Results. In intact animals, the peak GDG activity was found in the medulla oblongata (phylogenetically the oldest part of the brain) and the peak GS activity was registered in the sensorimotor cortex (phylogenetically the youngest part of the brain); the glutaminase activity did not depend on the phylogenetic age of brain structures.In the case of HS, Gt metabolism changes began in the sensorimotor cortex manifested by decreased GS activity, which progresses by the 70th minute of the post%hemorrhagic period (PHP) accompanied by delayed increase in the GDG and glutaminase activity, as well as Gt accumulation. In the limbic system and diencephalon the Gt metabolism was changing (impaired glutamine synthesis, stimuled Gt synthesis with glutamine desamidization and α%KG amination) when developed by the 70th minute of the PHP. Similarly to sensorimotor cortex, changes were associated with Gt accumulation. During the agony, α%KG deficiency developed in all parts of the brain as a result of its increased contribution to Gt synthesis. At the same period of time, in the sensorimotor cortex, limbic system and diencephalon the Gt synthesis from glutamine was stimulated, however, the Gt contribution tothe formation of glutamine was decreased. The accumulation of ammonia regardless of the HS stage was detected only inthe sensorimotor cortex, limbic system and diencephalon; in the medulla oblongata ammonium increase was found only during the agony.Сonclusion. HS creates conditions for glutamate accumulation in nerve cells by impairing the metabolism of glutamate in the brain structures. The nature and scope of these disorders depend both on the intensity of glutamate metabolism in phylogenetically different brain structures in acute blood loss and HS.
Цель исследования — изучить особенности метаболизм глутамата в филогенетически различных отде% лах головного мозга млекопитающих при геморрагическом шоке (ГШ).Материал и методы. В опытах на 76 кошках исследовали филогенетически различные отделы головного мозга (кора, лимбический, промежуточный и продолговатый мозг) при ГШ, вызванным дробным кровопусканием из бедренной артерии со скоростью 10мл/кг•10 мин в среднем объеме 24±0,8 мл/кг, которое прекращали при снижении артериального давления до уровня 60,0±1,5 мм рт. ст. Исследовали содержание аммиака, глутамата (Гт), αкетоглутарата (α-КГ), активность глутаминсинтетазы (ГС), глутаминазы, глута% матдегидрогеназы (ГДГ).Результаты. У интактных животных максимальную активность ГДГ обнаружили в продолговатом мозге (филогенетический самый древний отдел), ГС — в сенсомоторной коре (филогенетически самый моло% дой отдел), активность глутаминазы не зависела от степени филогенетической зрелости структур головного мозга. При ГШ изменения метаболизма Гт начинались в сенсомоторной коре и проявлялись снижением активности ГС, которое прогрессировало к 70-й минуте постгеморрагического периода (ПГП) на фоне отсроченного увеличения активности ГДГ, глутаминазы и накопления Гт. В лимбическом и промежуточноммозге изменения метаболизма Гт (нарушение его вовлечения в синтез глутамина, стимуляция образования Гт при дезамидировании глутамина и аминировании α-КГ) развивались на 70-й минуте ПГП и, как в сенсо% моторной коре, сопровождались накоплением Гт. При агонии во всех исследуемых отделах головного мозга развивался дефицит α-КГ из-за его повышенного вовлечения в образование Гт. Одновременно с этим в сен% сомоторной коре, лимбическом и промежуточном мозге стимулировалось образование Гт из глутамина, но снижалось вовлечение Гт в образование глутамина. Накопление аммиака независимо от стадии ГШ обнаружили только в сенсомоторной коре, лимбическом и промежуточном мозге; в продолговатом мозге — только при агонии.Заключение. Геморрагический шок, нарушая метаболизм глутамата в структурах головного мозга, создает условия для его накопления в нервных клетках. Характер и направленность этих нарушений зависят как от интенсивности метаболизма глутамата в филогенетически различных структурах головного мозга на момент острой кровопотери, так и от стадии развития геморрагического шока.
 
Publisher FSBI "SRIGR" RAMS
 
Contributor —
—
 
Date 2017-03-03
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
Рецензированная статья
 
Format application/pdf
 
Identifier http://www.reanimatology.com/rmt/article/view/1569
10.15360/1813-9779-2017-1-6-16
 
Source General Reanimatology; Том 13, № 1 (2017); 6-16
Общая реаниматология; Том 13, № 1 (2017); 6-16
2411-7110
1813-9779
10.15360/1813-9779-2017-1
 
Language rus
 
Relation http://www.reanimatology.com/rmt/article/view/1569/1075
Аврущенко М.Ш., Острова И.В., Волков А.В. Постреанимационные изменения экспрессии глиального нейротрофического фактора (GDNF): взаимосвязь с повреждением клеток Пуркинье мозжечка (экспериментальное исследование). Общая реаниматология. 2014; 10 (5): 59—68. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2014-5-59-68
Заржецкий Ю.В., Мороз В.В., Волков А.В. Влияния иммуноактивных препаратов на функциональное восстановление мозга и стероидные гормоны в постреанимационном периоде. Общая реаниматология. 2014; 10 (1): 5—11. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2014-1-5-11
Сергеев А.В., Степанов С.С., Акулинин В.А., Мыцик А.В. Естественные механизмы защиты головного мозга человека при хронической ишемии. Общая реаниматология. 2015; 11 (1): 22—32.http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2015-1-22-32
Острова И.В., Аврущенко М.Ш. Экспрессия мозгового нейротрофического фактора (BDNF) повышает устойчивость нейронов к гибели в постреанимационном периоде. Общая реаниматология. 2015;11 (3): 45—53. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2015-1-22-32
Острова И.В., Аврущенко М.Ш. Нейропротективная роль основного фактора роста фибробластов BFGF при ишемическом повреждении головного мозга (обзор). Общая реаниматология. 2015; 11 (6): 48—60. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2015-1-22-32
Meldrum B.S. Glutamate as a neurotransmitter in the brain: review of physiology and pathology. J. Nutr. 2000; 130 (4S Suppl): 1007S—1015S. PMID: 10736372
McEntee W.J., Crook T.H. Glutamate: its role in learning, memory, and the aging brain. Psychopharmacology. 1993; 111 (4): 391—401. http://dx.doi.org/10.1007/ BF02253527. PMID: 7870979
Okubo Y., Sekiya H., Namiki S., Sakamoto H., Iinuma S., Yamasaki M., Watanabe M., Hirose K., Iino M. Imaging extrasynaptic glutamate dynamics in the brain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010; 107 (14): 6526—6531. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0913154107. PMID: 20308566
Ашмарин И.П., Ещенко Н.Д., Каразеева Е.П. Нейрохимия в таблицах и схемах. М.: Экзамен; 144: 2010.
Косенко Е.А., Каминский Ю.Г. Клеточные механизмы токсичности аммиака. М.: ЛКИ; 2008: 288.
Решетняк В.И. Печёночно%клеточная недостаточность. Общая реаниматология. 2005; 1 (3): 68—79. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2015-1-22-32
Савилов П.Н. Роль и место гипербарической оксигенации при печёночной недостаточности. Общая реаниматология. 2009; 5 (5): 72—79. http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2015-1-22-32
Hynd M., Scott H.L., Dodd P.R. Glutamate%mediated excitotoxicity and neurodegeneration in Alzheimer’s disease. Neurochem. Int. 2004; 45 (5): 583—595. http://dx.doi.org/10.1016/j.neuint.2004.03.007.PMID: 15234100
Савилов П.Н., Яковлев В.Н., Малютин В.Э. Особенности метаболизма глутамина в головном мозге и печени при критических состояниях. Анестезиология и реаниматология. 2002; 6: 66—70. PMID: 12611164
Неговский В.А. (ред.). Основы реаниматологии. 3%е изд. Ташкент: Медицина; 1977: 600.
Николс Дж.Г., Мартин А.Р., Валлас Б.Дж., Фукс П.А. От нейрона к мозгу. М.: ЛИБРОКОМ; 2012: 672.
Силакова А.И., Труш Г.П., Явилякова А.И. Микрометод определения аммиака и глутамина в тканевых трихлоруксусных экстрактах. Вопросы мед. химии. 1962; 8 (5): 538—544. PMID: 13992815
Bernd E., Bergmeyer H.U. L%glutamatbestimmungmit GDH und NAD In: Bergmeyer H.U. Metoden der enzym. Analyse-Herausg. Weincheim/Bergs Verlag. Chemie. 1974; 2: 1749—1752.
Schmidt E., Schmidt F.W. Glutamate dehydrogenase In: Bergmeyer H.U. Metoden der enzym. Analyse%Herausg. Weincheim/Bergs Verlag. Chemie. 1983; 3: 216—227.
Beaton J.R., Ozava G. Activity of liver glutaminases in vitamin B6dificient rats. J. Biol. Chem. 1955; 214 (2): 685—691. PMID: 14381406
Пушкин А.В., Евстигнеева З.Г., Кретович В.Л. Определение активности глутаминсинтетазы в экстрактах из семян гороха по образованию ортофосфата. Прикл. биохим. микробиол. 1972; 3 (1): 96—90.
Jonson D., Lardy I. Method in enzimology. New York: Acad. Press; 1972: 10, 94—102.
Hartree E.F. Determination of protein: a modification of the Lowry method that gives a linear photometric response. Anal. Biochem. 1972; 48 (2): 422— 427. http://dx.doi.org/10.1016/0003-2697(72)90094-2. PMID: 4115981
Северин Е.С., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В., Силаева С.А. Биологическая химия. М.: МИА; 368: 2008.
Леонов А.Н. Гипероксия. Адаптация. Саногенез. Воронеж: ВГМА; 2006: 190.
Савилов П.Н., Молчанов Д.В., Яковлев В.Н. Влияние гипербарической оксигенации на кинетику глутамина в организме при печёночной недостаточности. Общая реаниматология. 2012; 8 (2): 20—27.http://dx.doi.org/10.15360/1813-9779-2015-1-22-32
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication, with the work 6 month after publication simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
Авторы, публикующие статьи в данном журнале, соглашаются на следующее:Авторы сохраняют за собой автороские права и предоставляют журналу право первой публикации работы, которая по истечении 6 месяцев после публикации автоматически лицензируется на условиях Creative Commons Attribution License , которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).