Ulyanovsk Medico-biological Journal

NORMAL AND PATHOLOGICAL PHYSIOLOGY

Download article

PARTICIPATION OF PROINFLAMMATORY CYTOKINES IL-1β IN THE MODULATION OF BREATHING PATTERN

V.A. Merkuriev1, N.Р. Alexandrovа1, V.G. Alexandrov2

1Pavlov Institute of Physiology Russian Academy of Sciences, Saint-Petersburg,

2Herzen State Pedagogical University of Russia, Saint-Petersburg

 

In experiments on anesthetized rats, the influence of the main pro-inflammatory cytokine interleukin-1β (IL-1β) on the parameters of the breathing was studied. It was found that increases in both cerebral and systemic levels of IL-1β affects the central mechanisms of regulation of breathing pattern, causing increased respiratory minute volume associated with rapid breathing, increased central inspiratory activity and a corresponding increase in tidal volume.

Keywords: pro-inflammatory cytokines, interleukin-1β, breathing pattern.

 

References

  1. Инюшкин А. Н. Влияние тиролиберина на мембранный потенциал и спонтанную активность и калиевый A-ток нейронов ядра солитарного тракта / А. Н. Инюшкин // Современные проблемы физиологии вегетативных функций. – Самара, 2001. – С. 17–31.

  2. Aylwin M. L. Non-NMDA and NMDA receptors in the synaptic pathway between area postrema and nucleus tractus solitarius / M. L. Aylwin, J. M. Horowitz, A. C. Bonham // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. – 1998. – Vol. 275. – P. 1236.

  3. Banks W. A. Passage of cytokines across the blood-brain barrier / W. A. Banks, A. J. Kastin, R. D. Broadwell // Neuroimmunomodulation. – 1995. – Vol. 2, № 4. – P. 241.

  4. Bianchi A. L. Central control of breathing in mammals: neuronal circuitry, membrane properties, and neurotransmitters / A. L. Bianchi, M. Denavit-Saubie, J. Champagnat // Physiol. Rev. – 1995. – Vol. 75, № 1. – P. 1–45.

  5. Chen C. Y. Non-NMDA and NMDA receptors transmit area postrema input to aortic baroreceptor neurons in NTS / C. Y. Chen, A. C. Bonham // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. – 1998. – Vol. 275. – P. 1695.

  6. IL-1beta inhibits IK and increases [Ca2+]i in the carotid body glomus cells and increases carotid sinus nerve firings in the rat / H. F. Shu [et al.] // Eur. J. Neurosci. – 2007. – Vol. 25 (12). – P. 3638–3647.

  7. Microvascular specializations promoting rapid interstitial solute dispersion in nucleus tractus solitarius / P. M. Gross [et al.] // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. – 1990. – Vol. 259. – P. 1131.

  8. Minami M. Brain cytokines and chemokines: roles in ischemic injury and pain / M. Minami, T. Katayama, M. Satoh // J. Pharmacol. Sci. – 2006. – Vol. 100. – P 461.

  9. Sleep apnoea and daytime sleepiness and fatigue: relation to visceral obesity, insulin resistance and hypercytokinemia / A. N. Vgontzas [et al.] // J. Clin. Endocrinol. Metab. – 2000. – Vol. 85. – P. 1151–1158.

  10. Van der Kooy D. D. Organization of the projections of a circumventricular organ: the area postrema in the rat / D. D. Van der Kooy, L. Y. Koda // J. Comp. Neurol. – 1983. – Vol. 219. – P. 328.

  11. Vassilakopoulos T. The immune response to resistive breathing / T. Vassilakopoulos, C. Roussos, S. Zakynthinos // Eur. Respir. J. – 2004. – Vol. 24. – Р. 1033–1043.

  12. Wong M. L. Localization of interleukin 1 type I receptor mRNA in rat brain / M. L. Wong, J. Licinio // Neuroimmunomodulation. – 1994. – Vol. 1, № 2. – P. 110.

 

Скачать статью

УДК 612.217,612.285.1

УЧАСТИЕ ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНОГО ЦИТОКИНА ИЛ-1Β В МОДУЛЯЦИИ ПАТТЕРНА ДЫХАНИЯ

В.А. Меркурьев1, Н.П. Александрова1, В.Г. Александров2

1Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, г. Санкт-Петербург,

2Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, г. Санкт-Петербург

 

В экспериментах на наркотизированных крысах исследовалось влияние основного провоспалительного цитокина интерлейкина-1β (ИЛ-1β) на параметры внешнего дыхания. Установлено, что повышение как церебрального, так и системного уровня ИЛ-1β оказывает влияние на центральные механизмы регуляции паттерна дыхания, вызывая усиление минутного объема дыхания, связанное с учащением дыхания, увеличением центральной инспираторной активности и соответствующим ростом дыхательного объема.

Ключевые слова: провоспалительные цитокины, интерлейкин-1β, паттерн дыхания.

 

Литература

  1. Инюшкин А. Н. Влияние тиролиберина на мембранный потенциал и спонтанную активность и калиевый A-ток нейронов ядра солитарного тракта / А. Н. Инюшкин // Современные проблемы физиологии вегетативных функций. – Самара, 2001. – С. 17–31.

  2. Aylwin M. L. Non-NMDA and NMDA receptors in the synaptic pathway between area postrema and nucleus tractus solitarius / M. L. Aylwin, J. M. Horowitz, A. C. Bonham // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. – 1998. – Vol. 275. – P. 1236.

  3. Banks W. A. Passage of cytokines across the blood-brain barrier / W. A. Banks, A. J. Kastin, R. D. Broadwell // Neuroimmunomodulation. – 1995. – Vol. 2, № 4. – P. 241.

  4. Bianchi A. L. Central control of breathing in mammals: neuronal circuitry, membrane properties, and neurotransmitters / A. L. Bianchi, M. Denavit-Saubie, J. Champagnat // Physiol. Rev. – 1995. – Vol. 75, № 1. – P. 1–45.

  5. Chen C. Y. Non-NMDA and NMDA receptors transmit area postrema input to aortic baroreceptor neurons in NTS / C. Y. Chen, A. C. Bonham // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. – 1998. – Vol. 275. – P. 1695.

  6. IL-1beta inhibits IK and increases [Ca2+]i in the carotid body glomus cells and increases carotid sinus nerve firings in the rat / H. F. Shu [et al.] // Eur. J. Neurosci. – 2007. – Vol. 25 (12). – P. 3638–3647.

  7. Microvascular specializations promoting rapid interstitial solute dispersion in nucleus tractus solitarius / P. M. Gross [et al.] // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. – 1990. – Vol. 259. – P. 1131.

  8. Minami M. Brain cytokines and chemokines: roles in ischemic injury and pain / M. Minami, T. Katayama, M. Satoh // J. Pharmacol. Sci. – 2006. – Vol. 100. – P 461.

  9. Sleep apnoea and daytime sleepiness and fatigue: relation to visceral obesity, insulin resistance and hypercytokinemia / A. N. Vgontzas [et al.] // J. Clin. Endocrinol. Metab. – 2000. – Vol. 85. – P. 1151–1158.

  10. Van der Kooy D. D. Organization of the projections of a circumventricular organ: the area postrema in the rat / D. D. Van der Kooy, L. Y. Koda // J. Comp. Neurol. – 1983. – Vol. 219. – P. 328.

  11. Vassilakopoulos T. The immune response to resistive breathing / T. Vassilakopoulos, C. Roussos, S. Zakynthinos // Eur. Respir. J. – 2004. – Vol. 24. – Р. 1033–1043.

  12. Wong M. L. Localization of interleukin 1 type I receptor mRNA in rat brain / M. L. Wong, J. Licinio // Neuroimmunomodulation. – 1994. – Vol. 1, № 2. – P. 110.