Download article

THE RESPIRATORY REACTIONS TO MICROINJECTIONS OF GABA AND PENICILLIN INTO THE DORSAL RESPIRATORY GROUP IN RATS

D.S. Tatarintzeva, N.G. Manshina, O.A. Vedyasova

Samara State University

 

In adult anaesthetized rats the breathing reactions to microinjections of GABA (10-5 M) and penicillin (10-7 M) into the dorsal respiratory group (DRG) were investigated. It was shown, that GABA microinjections into the DRG shortened inspiratory and expiratory time and increased respiratory frequency, under this conditions the tidal volume and ventilation were decreased. Аdministrations of GABAA-receptors blocator penicillin into the DRG inhibited respiratory rhythm due to inspiratory time prolongations, while expiratory phase was not changed essentially, and reduced the depth of breathing. It is suggested that the reactions observed demonstrate the various contribution of GABAergic mechanisms, including GABAA-receptors within DRG, in control of the temporal and volumetric parameters of breathing pattern.

Keywords: pattern of breathing, dorsal respiratory group, GABA, penicillin, GABAА-receptors.

 

References

  1. Александрова Н. П., Александров В. Г., Иванова Т. Г. Влияние гамма-аминомасляной кислоты на инспираторно-тормозящий рефлекс Геринга–Брейера // Рос. физиологический журн. им. И.М. Сеченова. 2008. Т. 94, № 12. С. 1356–1364.

  2. Ведясова О. А., Ковалев А. М. Реакции дыхания на микроинъекции ГАМК и пенициллина в различные отделы вентральной респираторной группы // Бюл. экспериментальной биологии и медицины. 2012. Т. 153, № 2. С. 137–141.

  3. Глазкова Е. Н., Инюшкин А. Н. Респираторные реакции на микроинъекции бомбезина в ядро солитарного тракта и механизмы их реализации // Рос. физиологический журн. им. И.М. Сеченова. 2005. Т. 91, № 5. С. 521–529.

  4. Калуев А. В. Как организован хлорный ионофор ГАМКА-рецептора? // Нейронауки. Теоретические и клинические аспекты. 2006. № 3. С. 31–42.

  5. Ковалев А. М. Участие ГАМКергических механизмов рострального и каудального отделов вентральной респираторной группы в регуляции дыхания : автореф. дис. … канд. биол. наук. Ульяновск, 2012. 23 с.

  6. Особенности и механизмы реализации респираторных влияний структур экстрапирамидной системы / Н. А. Меркулова [и др.] // Успехи физиологических наук. 2004. Т. 35, № 2. С. 22–34.

  7. Респираторные реакции при микроинъекциях ГАМК и баклофена в комплекс Бетцингера и комплекс пре-Бетцингера у крыс / О. А. Ведясова [и др.] // Рос. физиологический журн. им. И.М. Се-ченова. 2012. Т. 98, № 5. С. 618–626.

  8. Сафонов В. А. Как дышим, так и живем. М. : Национальное обозрение, 2004. 135 с.

  9. Семьянов А. В. ГАМКергическое торможение в ЦНС: типы ГАМК-рецепторов и механизмы тонического ГАМК-опосредованного тормозного действия // Нейрофизиология. 2002. T. 34, № 1. С. 82–92.

  10. Тараканов И. А., Сафонов В. А. Нейрогуморальные механизмы некоторых патологических форм дыхания центрального генеза // Современные аспекты клинической физиологии в медицине : сб. ст. Самара : Волга-Бизнес, 2008. С. 72–77.

  11. Тихомирова Л. Н. Модулирующее влияние тормозных нейромедиаторов на центральную регуляцию дыхания у крыс : автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 2000. 26 с.

  12. Alheid G. F., Jiao W., McCrimmon D. R. Caudal nuclei of the rat nucleus of the solitary tract differentially innervate respiratory compartments within the ventrolateral medulla // J. Neurosci. 2011. Vol. 190. P. 207–227.

  13. Chung S., Ivy G. O., Reid S. G. GABA-mediated neurotransmission in the nucleus of the solitary tract alters resting ventilation following exposure to chronic hypoxia in conscious rats // Am. J. Physiol. (Regulatory Integrative Comp. Physiol.). 2006. Vol. 291 (5). P. 1449–1456.

  14. De Castro D., Lipski J., Kanjhan R. Electro-physiological study of dorsal respiratory neurons in the medulla oblongata of the rat // Brain Res. 1994. Vol. 639. P. 45–56.

  15. Disturbance of neural respiratory control in neonatal mice lacking gaba synthesizing enzyme 67-kda isoform of glutamic acid decarboxylase / S. Kuwana [et al.] // J. Neurosci. 2003. Vol. 120, № 3. P. 861–870.

  16. Duffin J. Functional organization of respira-tory neurons: a brif review of current guestions and speculations // Exp. Physiol. 2004. Vol. 89, № 5. P. 517–529.

  17. Ezure K., Tanaka I. GABA, in some cases together with glycine, is used as the inhibitory transmitter by pump cells in the Hering-Breuer reflex pathway of the rat // J. Neurosci. 2004. Vol. 127. P. 409–417.

  18. Fregosi R. F., Luo Z., Iizuka M. GABAA receptors mediate postnatal depression of respiratory frequency by barbiturates // Respir. Physiol. Neurobiol. 2004. Vol. 140. P. 219–230.

  19. Hilaire G., Pasaro R. Genesis and control of the respiratory rhythm in adult mammals // News Physiol. Sci. 2003. Vol. 18, № 1. P. 23–28.

  20. Iizuka M. GABAA and glycine receptors in regulation of intercostal and abdominal expiratory activity in vitro in neonatal rat // J. Physiol. 2003. Vol. 551, № 2. P. 617–633.

  21. Ionotropic GABA receptors with mixed pharmacological properties of GABAA and GABAC receptors / K. Hartmann [et al.] // Eur. J. Pharmacol. 2004. Vol. 497. Iss. 2. P. 139–146.

  22. Nattie E., Li A. Bicuculline dialysis in the retrotrapezoid nucleus (RTN) region stimulates breathing in the awake rat // Respir. Physiol. 2001. Vol. 124. P. 179–193.

  23. Neurogenesis of respiratory rhythm and pattern: emerging concepts / J. L. Feldman [et al.] // Am. J. Physiol. (Regul. Integrat. Comp. Physiol.). 1990. Vol. 259. P. 886–889.

  24. Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. Ed. 6. New-York : Academic Press, 2008. 400 p.

  25. Postsynaptic clustering of major GABAA receptor subtypes requires the gamma 2 subunit and gephyrin / C. Essrich [et al.] // Nat. Neurosci. 1998. Vol. 1, № 7. P. 563–571.

  26. Respiratory responses induced by blockades of GABA and glycine receptors within the Bötzinger complex and the pre-Bötzinger complex of the rabbit / F. Bongianni [et al.] // Brain Res. 2010. Vol. 1344. P. 134–147.

  27. Schmidt K., Foutz A. S., Denavit-Saubie M. Inhibitions mediated by glycine and GABAA receptors shape the discharge pattern of bulbar respiratory neurons // Brain Res. 1996. Vol. 710. P. 180–160.

  28. Wang Y., Jordan D., Ramage A. G. Both GABAA and GABAB receptors mediate vagal inhibition in nucleus tractus solitarii neurones in anaesthetized rats // Autonomic Neurosci. 2010. Vol. 152. Iss. 1–2. P. 75–83.

  29. Yajima Y., Hayashi Y. Ambiguous respira-tory neurons are modulated by GABAA receptor-mediated inhibition // J. Neurosci. 1999. Vol. 90 (1). P. 249–257.

 

 

Скачать статью

УДК 612.282:612.285

РЕАКЦИИ ДЫХАНИЯ ПРИ МИКРОИНЪЕКЦИЯХ ГАМК И ПЕНИЦИЛЛИНА В ОБЛАСТЬ ДОРСАЛЬНОЙ РЕСПИРАТОРНОЙ ГРУППЫ У КРЫС

Д.С. Татаринцева, Н.Г. Маньшина, О.А. Ведясова

Самарский государственный университет

 

В острых опытах на наркотизированных половозрелых крысах изучены реакции дыхания при микроинъекциях растворов ГАМК (10-5 М) и пенициллина (10-7 М) в область дорсальной респираторной группы (ДРГ). Показано, что инъекции ГАМК укорачивают время вдоха и выдоха, повышая частоту дыхания, при этом дыхательный объем и легочная вентиляция уменьшаются. Введение в область ДРГ неселективного блокатора ГАМКА-рецепторов пенициллина пролонгирует вдох, существенно не меняя фазы выдоха, и снижает частоту и глубину дыхания. Наблюдаемые реакции свидетельствуют о различном вкладе ГАМКергических механизмов, в т.ч. ГАМКА-рецепторов, области ДРГ в регуляцию частотных и объемных параметров паттерна дыхания.

Ключевые слова: паттерн дыхания, дорсальная респираторная группа, ГАМК, пенициллин, ГАМКА-рецепторы.

 

Литература

  1. Александрова Н. П., Александров В. Г., Иванова Т. Г. Влияние гамма-аминомасляной кислоты на инспираторно-тормозящий рефлекс Геринга–Брейера // Рос. физиологический журн. им. И.М. Сеченова. 2008. Т. 94, № 12. С. 1356–1364.

  2. Ведясова О. А., Ковалев А. М. Реакции дыхания на микроинъекции ГАМК и пенициллина в различные отделы вентральной респираторной группы // Бюл. экспериментальной биологии и медицины. 2012. Т. 153, № 2. С. 137–141.

  3. Глазкова Е. Н., Инюшкин А. Н. Респираторные реакции на микроинъекции бомбезина в ядро солитарного тракта и механизмы их реализации // Рос. физиологический журн. им. И.М. Сеченова. 2005. Т. 91, № 5. С. 521–529.

  4. Калуев А. В. Как организован хлорный ионофор ГАМКА-рецептора? // Нейронауки. Теоретические и клинические аспекты. 2006. № 3. С. 31–42.

  5. Ковалев А. М. Участие ГАМКергических механизмов рострального и каудального отделов вентральной респираторной группы в регуляции дыхания : автореф. дис. … канд. биол. наук. Ульяновск, 2012. 23 с.

  6. Особенности и механизмы реализации респираторных влияний структур экстрапирамидной системы / Н. А. Меркулова [и др.] // Успехи физиологических наук. 2004. Т. 35, № 2. С. 22–34.

  7. Респираторные реакции при микроинъекциях ГАМК и баклофена в комплекс Бетцингера и комплекс пре-Бетцингера у крыс / О. А. Ведясова [и др.] // Рос. физиологический журн. им. И.М. Се-ченова. 2012. Т. 98, № 5. С. 618–626.

  8. Сафонов В. А. Как дышим, так и живем. М. : Национальное обозрение, 2004. 135 с.

  9. Семьянов А. В. ГАМКергическое торможение в ЦНС: типы ГАМК-рецепторов и механизмы тонического ГАМК-опосредованного тормозного действия // Нейрофизиология. 2002. T. 34, № 1. С. 82–92.

  10. Тараканов И. А., Сафонов В. А. Нейрогуморальные механизмы некоторых патологических форм дыхания центрального генеза // Современные аспекты клинической физиологии в медицине : сб. ст. Самара : Волга-Бизнес, 2008. С. 72–77.

  11. Тихомирова Л. Н. Модулирующее влияние тормозных нейромедиаторов на центральную регуляцию дыхания у крыс : автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 2000. 26 с.

  12. Alheid G. F., Jiao W., McCrimmon D. R. Caudal nuclei of the rat nucleus of the solitary tract differentially innervate respiratory compartments within the ventrolateral medulla // J. Neurosci. 2011. Vol. 190. P. 207–227.

  13. Chung S., Ivy G. O., Reid S. G. GABA-mediated neurotransmission in the nucleus of the solitary tract alters resting ventilation following exposure to chronic hypoxia in conscious rats // Am. J. Physiol. (Regulatory Integrative Comp. Physiol.). 2006. Vol. 291 (5). P. 1449–1456.

  14. De Castro D., Lipski J., Kanjhan R. Electro-physiological study of dorsal respiratory neurons in the medulla oblongata of the rat // Brain Res. 1994. Vol. 639. P. 45–56.

  15. Disturbance of neural respiratory control in neonatal mice lacking gaba synthesizing enzyme 67-kda isoform of glutamic acid decarboxylase / S. Kuwana [et al.] // J. Neurosci. 2003. Vol. 120, № 3. P. 861–870.

  16. Duffin J. Functional organization of respira-tory neurons: a brif review of current guestions and speculations // Exp. Physiol. 2004. Vol. 89, № 5. P. 517–529.

  17. Ezure K., Tanaka I. GABA, in some cases together with glycine, is used as the inhibitory transmitter by pump cells in the Hering-Breuer reflex pathway of the rat // J. Neurosci. 2004. Vol. 127. P. 409–417.

  18. Fregosi R. F., Luo Z., Iizuka M. GABAA receptors mediate postnatal depression of respiratory frequency by barbiturates // Respir. Physiol. Neurobiol. 2004. Vol. 140. P. 219–230.

  19. Hilaire G., Pasaro R. Genesis and control of the respiratory rhythm in adult mammals // News Physiol. Sci. 2003. Vol. 18, № 1. P. 23–28.

  20. Iizuka M. GABAA and glycine receptors in regulation of intercostal and abdominal expiratory activity in vitro in neonatal rat // J. Physiol. 2003. Vol. 551, № 2. P. 617–633.

  21. Ionotropic GABA receptors with mixed pharmacological properties of GABAA and GABAC receptors / K. Hartmann [et al.] // Eur. J. Pharmacol. 2004. Vol. 497. Iss. 2. P. 139–146.

  22. Nattie E., Li A. Bicuculline dialysis in the retrotrapezoid nucleus (RTN) region stimulates breathing in the awake rat // Respir. Physiol. 2001. Vol. 124. P. 179–193.

  23. Neurogenesis of respiratory rhythm and pattern: emerging concepts / J. L. Feldman [et al.] // Am. J. Physiol. (Regul. Integrat. Comp. Physiol.). 1990. Vol. 259. P. 886–889.

  24. Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. Ed. 6. New-York : Academic Press, 2008. 400 p.

  25. Postsynaptic clustering of major GABAA receptor subtypes requires the gamma 2 subunit and gephyrin / C. Essrich [et al.] // Nat. Neurosci. 1998. Vol. 1, № 7. P. 563–571.

  26. Respiratory responses induced by blockades of GABA and glycine receptors within the Bötzinger complex and the pre-Bötzinger complex of the rabbit / F. Bongianni [et al.] // Brain Res. 2010. Vol. 1344. P. 134–147.

  27. Schmidt K., Foutz A. S., Denavit-Saubie M. Inhibitions mediated by glycine and GABAA receptors shape the discharge pattern of bulbar respiratory neurons // Brain Res. 1996. Vol. 710. P. 180–160.

  28. Wang Y., Jordan D., Ramage A. G. Both GABAA and GABAB receptors mediate vagal inhibition in nucleus tractus solitarii neurones in anaesthetized rats // Autonomic Neurosci. 2010. Vol. 152. Iss. 1–2. P. 75–83.

  29. Yajima Y., Hayashi Y. Ambiguous respira-tory neurons are modulated by GABAA receptor-mediated inhibition // J. Neurosci. 1999. Vol. 90 (1). P. 249–257.