На центральную нервную систему рыб

Завершая экспериментальный анализ роли нервной системы в реакции рыб на яды органического ряда, мы предприняли попытку выяснить механизм действия фенола на центральную нервную систему.

Известно, что механизмы действия многих веществ на нервную систему, а также контролируемые ею органы и ткани связаны с изменением активности двух важнейших медиаторов нервного возбуждения: ацётилхоли-•на и в известной мере норадреналина. Нам удалось показать в опытах с фенолом, что блокада курареподоб-ными препаратами нервно-мышечной проводимости в мионевральиом синапсе приводит к полному торможению двигательной реакции и судорог у рыб, т. е. выявлена чувствительность периферических клеточных рецепторов к ацетилхолину. Последний играет важную роль медиатора и в центральной нервной системе рыб. Именно поэтому можно предположить, что в основе общей интоксикации нервного типа, какой является фенольное отравление, лежит нарушение ацетилхолинового метаболизма, а точнее, нарушение динамического равновесия системы ацетилхолин—ацетилхолииэетераза. Высказанное предположение проверено с помощью антихолинэстеразных препаратов [фосфакола концентрацией (1:10^-4)÷(1:10^-5), прозерина — (1: 10^-3)÷(1:10^-4) и эзерина — (1:10^-3)÷(1:10^-4)1 в опытах на карасях 2-3-летнего возраста массой 12 — 15 г. Караси поступали в опыт через 7-10 сут после вылова. В течение этого времени они находились в 330-литровых аквариумах с проточной водой, которая дополнительно аэрировалась. Антихолинэстеразные препараты вводили рыбам, как правило, внутримышечно в переднюю часть туловища. Реже использовался внутрибрюшинный способ инъекции. После введения антихолинэстеразных препаратов подопытных карасей через различные промежутки времени погружали в токсические растворы фенола концентрацией 50, 100 (чаще всего) и 200 мг/л. Влияние антихолинэстеразных препаратов на поведение рыб в токсических растворах фенола оценивали по латентному периоду наступления первой фазы фснолыюй интоксикации, характеру и выраженности внешнего симптомокомплекса фенольной интоксикации, интенсивности и структуры двигательной активности.

В первой серии опытов, проведенной с фосфаколом на 60 карасях, установлено, что введение антихолипэстеразного препарата предохраняет и полностью снимает вес наиболее характерные внешние проявления фенольной реакции рыб. Пороговая доза фосфакола, оказывающая выраженный тормозной эффект на внешний симпто-мокомплекс фенольной интоксикации, составляла 1,2-1,5 мг/кг.

Через 15-20 мин после инъекции препарата (1,5 мг/кг) карасей погружали в раствор фенола. При этом рыбы были малоподвижны, дыхание было очень слабым и замедленным. Плавное и спокойное перемещение в толще токсического раствора чередовалось с кратковременными остановками и последующим перемещением. Фенольпая реакция с ее чрезвычайно характерными компонентами (бурной двигательной активностью в первой фазе отравления и судорогами в последующем) полностью снималась. Большинство карасей в период наблюдений (от 40 до 120 мин) не теряло рефлекса равновесия и сохраняло нормальное положение. Реакция на механические и звуковые раздражения у рыб в этот период сохранялась. Снижение дозы фосфакола в 2-2,5 раза приводило к значительному ослаблению тормозного влияния препарата на фенольную реакцию рыб (рис. 24), но и в этом случае были заметны отклонения в поведении подопытных рыб в сравнении с поведением контрольных.

Рис. 21. Тормозное влияние фосфакола на развитие фенольной реакции

 в зависимости от дозы препарата.

Сверху вниз двигательная активность контрольных карасей

и подопытных карасей после введения фосфакола концентрацией 0,6, 1 и 1,5 мг/кг.

Стрелками указаны моменты погружения рыб в раствор фенола.

1, 2.,4. 4 — номера рыб

Вторая серия опытов выполнена с эзерином, введение которого в дозе 12 мг/кг приводило к полному или частичному торможению фенольной реакции рыб. Выраженность тормозного эффекта эзерина в значительной мере определялась временем действия препарата перед погружением в раствор фенола. Уже через 5-10 мин после инъекции эзерина фенольная реакция подопытных рыб была значительно замедлена и ослаблена по сравнению с реакцией контрольных (10 опытов). Наиболее выраженное тормозное влияние эзерина на фенольную реакцию рыб отмечалось через 15-20 мин после инъекции препарата (15 опытов). Первая фаза фенольной интоксикации — сильное двигательное возбуждение — при этих условиях полностью купировалась, однако в отдельных случаях регистрировались судорожные вздрагивания всего туловища или медленное перемещение рыб в боковом положении.

Таким образом, эзерин предупреждает и резко тормозит проявление и развитие реакции рыб на фенол, но эффективные пороговые дозы этого препарата значительно выше таких доз фосфакола. Время, необходимое для получения тормозного эффекта посредством инъекции, эзерина, также заметно больше, чем в опытах с фосфаколом.

В противоположность фосфаколу и эзерину прозерии оказывает наименее выраженное и быстро проходящее тормозное влияние па фенольную реакцию рыб. В дозе 3-6 мг/кг он тормозит двигательпую активность рыб в том случае, если промежуток времени между инъекцией препарата и погружением в токсический раствор не превышает 5—10 мин (10 опытов). Однако и в этом случае у некоторых карасей наблюдалось кратковременное цодергивапие мышц туловища без какой-либо двигательной активности. Если воздействовать на карасей (10 опытов) фенолом через 20-30 мин после инъекции прозерина, то фенольная реакция лишь ослабляется, ее латентный период остается практически без изменений. Итак, прозерин, как и два других антихолинэстеразных препарата, при определенных условиях (сравнительно высокие дозы вещества и короткий промежуток времени между инъекцией препарата и погружением в раствор фенола) способен предупредить или резко ослабить фенольную реакцию рыб.

Полученные нами в трех сериях опытов данные свидетельствуют о том, что фосфакол, прозерин и эзерин оказываю тормозное влияние на внешний симптомокомплекс феинолыюй интоксикации. Выраженность тормозного эффекта определяется фармакологическими свойствами препарата, дозой и временем предварительного действия перед погружением рыб в токсический раствор фенола. Наиболее эффективным оказался фосфакол, который предохранял и полностью тормозил все компоненты фепольной реакции карасей. Значительно менее выраженное действие оказывал прозерин. Он лишь задерживал и ослаблял реакцию рыб на фенол. Промежуточное положение занимает эзёрин, который чаще полностью приостанавливал развитие фенольной реакции, однако при дозах, во много раз превышающих дозы фосфакола.

Каким образом можно себе представить механизм действия фенола и других многочисленных нейротроп-ных веществ, поступающих в рыбохозяйственные водоемы, на центральную нервную систему рыб? Известно, что все три использованных препарата оказывают выраженное угнетающее действие на активность ацетилхо-линэстеразы, гидролизующей ацетилхолнн. Об этом свидетельствуют не только прямые определения активности ацетилхолинэстеразы при действии этих веществ, но и центральные эффекты препаратов.

Из полученных нами данных можно сделать вывод, что динамическое равновесие ацетилхолнн—холинэсте-раза в холниэргических структурах центральной нервной системы играет ведущую роль в развитии комплекса реакций рыб на воздействие фенола. Вызванное анти-холинэстеразными препаратами ингибироваиие ацетил-холинэстеразы приводит, по-видимому, к избыточному накоплению ацетилхолипа и развитию торможения в центральной нервной системе, которое, собственно, и блокирует отдельные компоненты реакции на токсиканты, оказывающие действие на центральную нервную систему рыб.

Развиваемая нами гипотеза о действии фенола на центральную нервную систему и ведущей роли системы ацетилхолин—ацетилхолинэстераза в механизме этого действия позволяет объяснить 2-фазовое течение фенольной реакции рыб. Первоначальная сильная стимуляция нервной системы, проявляющаяся в бурной двигательной активности и судорогах, определяется, по-видимому, стабилизацией физиологического ацетилхолипа и его накоплением в холниэргических синапсах центральной нервной системы рыб. Наступающие вслед за возбуждением угнетение и центральный паралич, обусловленные фенолом, могут быть поняты как следствие накопления ацетилхолина в синапсах мозга в чрезмерных концентрациях, вызывающих торможение. Увеличение уровня ацетилхолина в синапсах может быть достигнуто двумя путями: либо инактивацией ацетилхолинэстеразы, либо увеличением выделения квантов ацетилхолина из нервных окончаний, либо, наконец, совместным действием обоих механизмов.

Анализ экспериментальных данных по торможению фенольной реакции рыб с помощью антихолинэстеразных препаратов позволил нам высказать предположение, что механизм действия фенола на центральную нервную систему рыб связан с инактивацией холинэстеразы и изменением количества ацетилхолина в мозгу. «Разумеется, это предположение нуждается в специальной опытной проверке, — писали мы. — Можно, однако, уже сейчас сослаться на литературные данные, из которых следует, что некоторые судорожные средства оказывают заметное влияние на активность холинэстеразы или количество ацетилхолина в центральной нервной системе» [170, с. 1.61]. Это предположение встретило возражение [365] настом лишь основании, что фенол оказывает облегчающее действие на проведение в миопев-ралыюм синапсе, увеличивая выделение квантов ацетилхолина из нервных окончаний [365]. «По всей вероятности, таков механизм действия фенола и в холинэргических синапсах центральной нервной системы» [365,
с. 32]. Однако механическое перенесение экспериментальных данных нельзя считать приемлемым для понимания процессов, происходящих в синапсах центральной нервной системы. Здесь нужны прямые электрофизиологические исследования, а они показывают, что фенол даже в таких огромных концентрациях, как 500 и 1000 мг/л, не оказывает влияния на синаптическую передачу в центральной нервной системе [60а]. Следует также критически подходить к имеющемуся в литературе предположению о том, что фенол действует непосредственно на нервно-мышечный синапс, увеличивая количество освобождающегося ацетилхолина и облегчая тем самым нервно-мышечную передачу. Известно, что при каждом нервном импульсе в различных типах синапсов холоднокровных и теплокровных животных выделяется примерно 1 млн. Молекул ацетилхолина, т. е. в 200 раз больше, чем необходимо для деполяризации концевой пластинки. Между тем на поверхности концевой пластинки мышцы в тот или иной момент содержится такое количество ацетилхолинэстеразы, которого достаточно, чтобы расщепить 1 млрд. молекул ацетилхолина за 1 мс, т. е. в тысячу раз больше числа молекул ацетилхолина, выделяющихся при каждом нервном импульсе [4]. В свете этих твердо установленных экспериментальных данных возникает вопрос о том, насколько реально предположение о непосредственном влиянии фенола на механизм выделения квантов ацетилхолина в мионевральном соединении [365] и как велико должно быть это увеличение количества высвобождающегося медиатора, чтобы вызвать сколько-нибудь реальные, физиологически значимые изменения в соотношении ацетилхо-линацетилхолинэстераза в мионевральном синапсе или холинэргичеоких синапсах центральной нервной системы.

Совокупность полученных нами экспериментальных данных однозначно свидетельствует о том, что первичной точкой приложения фенола является не мионевральный синапс, а центральная нервная система рыб. Непосредственным механизмом токсического действия фенолов, как и многих других нейротроппых ядов органического ряда, служит, по-видимому, накопление ацетилхолина в синапсах мозга в чрезмерных концентрациях, которое вначале вызывает сильнейшую стимуляцию нервной системы, сопровождаемую судорогами, а затем глубокое угнетение и паралич на терминальной стадии отравления. Повышение уровня ацетилхолина может быть обусловлено угнетением ацетилхолинэстеразы, а также увеличением его выделения. Удельный вес каждого из этих двух механизмов накопления ацетилхолина в синапсах, видимо, будет различным при действии на организм разных групп ядов органического ряда, однако это не имеет принципиального значения, поскольку оба обусловливают накопление ацетилхолина в синапсах в пессимальных (летальных) концентрациях [180, 680, 681].

Необходимо иметь в виду, что аистилхолин — это лишь один из двух известных медиаторов синаптической передачи нервных импульсов в центральной нервной системе. Значение другого из них — норадреиалина — в механизме действия нейротроппых токсикантов на рыб практически не изучено. Первые исследования в этом плане [56-58], выполненные на модели нефтяного отравления карасей (Carassius auratus), показали, что в условиях хронического опыта нефть влияет на содержание катехоламипов (адреналина и норадреиалина), а глубину реакции на токсическое воздействие нефти хорошо отражает динамика содержания адреналина в мозговой ткани.

Мы привели основные итоги проведенного нами экспериментального изучения механизмов действия фенолов на рыб. С помощью различных приемов анализа нам удалось доказать ведущую роль центральной нервной системы в развитии сложного симптомокомплекса отравления рыб ядами органического ряда. Этот вывод предопределил направление дальнейшего поиска наиболее ранних проявлений реакции рыб на яды фенольного ряда с использованием метода условных рефлексов.