danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2019-63-3-331-342dan-620Research ArticleМЕДИЦИНАMEDICINEИнтероцептивные влияния глютамата натрия и пищевых добавок на активность гладких мышц желудка, кишечника и сердечную деятельность крысInfluence of sodium glutamate and food additives on the activity of smooth muscles of the stomach, the intestines and the cardiac activity of ratsСолтановВ. В.SoltanovV. V.

Солтанов Владимир Всеволодович – член-корреспондент, д-р биол. наук, профессор, гл. науч. сотрудник

ул. Академическая, 28, 220072, Минск, Республика Беларусь

Soltanov Vladimir Vsevolodovich – Corresponding Member, D. Sc. (Biology), Professor, Chief researcher

28, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk, Republic of Belarus

biblio@fizio.bas-net.byКомаровскаяЛ. М.KomarovskayaL. M.

Комаровская Людмила Михайловна – науч. сотрудник

ул. Академическая, 28, 220072, Минск, Республика Беларусь

Komarovskaya Ludmila Mikhailovna – Researcher

28, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk, Republic of Belarus

biblio@fizio.bas-net.byИнститут физиологии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Physiology of the National Academy of Sciences of Belarus201927062019633331342Copyright © Солтанов В.В., Комаровская Л.М., 20192019Солтанов В.В., Комаровская Л.М.Soltanov V.V., Komarovskaya L.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/620

Изучено действие пищевых добавок (глютамат, бензоат, тартразин) на модуляцию частоты сердечных сокращений (ЧСС) и активности гладких мышц желудка и ободочной кишки в острых опытах на крысах (наркоз тиопентал натрия, 70 мг/кг внутрибрюшинно). Установлено, что однократное введение в желудок каждой из добавок отдельно или совместно приводит к четким эффектам повышения или понижения суммарных потенциалов гладких мышц (ПГМ) без изменений ЧСС. После введения в желудок глютамата внутривенно инъецируемый адреналин (Adr, 10 мкг) вызывает повышение ЧСС, более значительное, если в желудок инфузировали все добавки. ПГМ на применение Adr были чаще повышены. В последующем установлено существенное влияние на эффекты длительного использования добавок в пищевом рационе. Как оказалось, применение адреналина в завершающем остром опыте (через месяц кормления добавками) сопровождается не усилением, а, наоборот, ослаблением работы сердца: постепенно падает ЧСС, возникают аритмии, фибрилляции миокарда и затем сердечные сокращения прекращались в 12 из 16 опытов. Эти процессы сопряжены с достоверным снижением в фоновой активности на ЭКГ средней площади RST (в контроле 149 мкВ/с, через месяц опыта 80 мкВ/с, р < 0,05) и волны Т (соответственно 82 и 43 мкВ/с, р < 0,01) без значимых изменений их продолжительности. Отмечается увеличение или уменьшение площади RST и Т при действии на желудок раздражителей, особенно Adr. Предполагается, что длительное использование пищевых добавок служит предпосылкой для дисфункций в сократительной работе сердца в ситуациях, связанных с быстрым повышением в крови катехоламинов – в условиях различных стрессов, неблагоприятных влияний факторов окружающей среды.

The present work investigates the action of food additives: sodium glutamate E-621 (720 mg/kg), sodium benzoate E-211 (30 mg/kg), tartrazine E-102 (45 mg/kg) on the modulation of the heart rate (СR) and the activity of smooth muscles of the stomach and the colon in acute experiments on rats. Narcosis – thiopental sodium, 70 mg/kg is made intraperitoneally. It is established that the unitary administration of each of the additives into the stomach separately or everywhere results in precise effects of increase or decrease of total potentials of smooth muscles (PSM) without CR changes. After introducing glutamate into the stomach intravenously infusion adrenaline (Adr, 10 mkg) causes CR to increase more significantly, if all additives are introduced into the stomach, and then Adr. PSMs after the application of Adr were often more stimulating. Later, a subsequent significant influence on the effects of long use of additives in a diet is established. As it has appeared, the application of adrenaline in finishing acute experiment (after a month of feeding by additives) is accompanied not by amplification(strengthening), and, on the contrary, by the disorder of the heart work: CR gradually falls, arrhythmia arises, fibrillations of a myocardium and then cardiac contractions stopped in 12 of 16 experiments. These processes are associated with decreas ing the background activity on an electrocardiogram of the average area of RST (in the control 149 mkV/s, in a month of experience 80 mkV/s, р < 0.05) and waves Т (82 and 43 mkV/s, respectively, р < 0.01) without significant changes of their duration. The increase or decrease of the RST area is seen and Т is marked at the action of special ADR on the stomach additives. It is supposed that a long use of food additives serves as the precondition for dysfunctions in the heart work in the situations connected to a fast increase in the blood of catecholamines – in the conditions of various stresses, adverse influences of factors of the environment.

пищевые добавкиаритмиякатехоламинысердцеfood additivesarrhythmiacatecholaminesheartReferencesNew therapeutic strategy for amino acid medicine: effects of dietary glutamate on gut and brain function / A. Kitamura [et al.] // J. Pharm. Sci. – 2012. – Vol. 118, N 2. – P. 138–144. https://doi.org/10.1254/jphs.11r06fmKitamura A., Tsurugizawa T., Uematsu A., Torii K., Uneyama H. New therapeutic strategy for amino acid medicine: effects of dietary glutamate on gut and brain function. Journal Pharmacology Science, 2012, vol. 118, no. 2, pp. 138–144. https://doi.org/10.1254/jphs.11r06fmMazzoli, R. The Neuroendocrinological Role of Microbial Glutamate and GABA Signaling / R. Mazzoli, E. Pessione // Front. Microbiol. – 2016. – Vol. 7. – P. 1934. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01934Mazzoli R., Pessione E. The Neuroendocrinological Role of Microbial Glutamate and GABA Signaling. Frontiers in Microbiology, 2016, vol. 7, pp. 1934. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01934Азев, О. А. Программный продукт «Inputwin» для регистрации и анализа электрофизиологических данных / О. А. Азев, В. Е. Бурко, В. В. Солтанов // Новости мед.-биол. наук. – 2010. – Т. 2, № 4. – С. 152–155.Azev O. A., Burko V. E., Soltanov V. V. Program product “Inputwin” for registration and analysis of the electrophysiological data. Novosti mediko-biologicheskikh nauk = News of Biomedical Sciences, 2010, vol. 2, no. 4, pp. 152–155 (in Russian).Cardiac innervation and sudden cardiac death / K. Fukuda [et al.] // Circ. Res. – 2015. – Vol. 116, N 12. – P. 2005–2019. https://doi.org/10.1161/circresaha.116.304679Fukuda K., Kanazawa H., Aizawa Y., Ardell J. L., Shivkumar K. Cardiac innervation and sudden cardiac death. Circulation Research, 2015, vol. 116, no. 12, pp. 2005–2019. https://doi.org/10.1161/circresaha.116.304679Sudden death: Neurogenic causes, prediction, and prevention / N. Japundžić-Žigon [et al.] // Eur. J. Prev. Cardiol. – 2018. – Vol. 25, N 1. – P. 29–39. https://doi.org/10.1177/2047487317736827Japundžić-Žigon N., Šarenac O., Lozić M., Vasić M., Tasić T., Bajić D., Kanjuh V., Murphy D. Sudden death: Neurogenic causes, prediction, and prevention. European Journal of Preventive Cardiology, 2018, vol. 25, no. 1, pp. 29–39. https://doi.org/10.1177/2047487317736827Philbin, K. E. Clonidin, an alpha2-receptor agonist, diminishes GABAergic neurotransmission to cardiac vagal neurons in the nucleus ambiguus / K. E. Philbin, R. J. Bateman, D. Mendelowitz // Brain Res. – 2010. – Vol. 1347. – P. 65–70. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2010.06.001Philbin K. E., Bateman R. J., Mendelowitz D. Clonidin, an alpha2-receptor agonist, diminishes GABAergic neurotransmission to cardiac vagal neurons in the nucleus ambiguus. Brain Research, 2010, vol. 1347, pp. 65–70. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2010.06.001Different effects of prolonged β-adrenergic stimulation on heart and cerebral artery / E. Shin [et al.] // Integr. Med. Res. – 2014. – Vol. 3, N 4. – P. 204–210. https://doi.org/10.1016/j.imr.2014.10.002Shin E., Ko K. S., Rhee B. D., Han J., Kim N. Different effects of prolonged β-adrenergic stimulation on heart and cerebral artery. Integrative Medicine Research, 2014, vol. 3, no. 4, pp. 204–210. https://doi.org/10.1016/j.imr.2014.10.002Garcia-Elias, A. Ion Channel Disorder and Sudden Cardiac Death / A. Garsia-Elias, B. Benito // Int. J. Mol. Sci. – 2018. – Vol. 19, N 3. – P. 692. https://doi.org/10.3390/ijms19030692Garcia-Elias A., Benito B. Ion Channel Disorder and Sudden Cardiac Death. International Journal of Molecular Sciences, 2018, vol. 19, no. 3, pp. 692. https://doi.org/10.3390/ijms19030692Synaptic Plasticity in Cardiac Innervation and Its Potential Role in Atrial Fibrillation / J. L. Ashton [et al.] // Front. Physiol. – 2018. – Vol. 9. – P. 240. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00240Ashton J. L., Burton R. A. B., Bub G., Smaill B. H., Montgomery J. M. Synaptic Plasticity in Cardiac Innervation and Its Potential Role in Atrial Fibrillation. Frontiers in Physiology, 2018, vol. 9, pp. 240. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00240Alpha1-adrenoreceptor-activated cation currents in neurones acutely isolated from rat cardiac parasympathetic ganglia / H. Ishibashi [et al.] // J. Physiol. – 2003. – Vol. 548, N 1. – P. 111–120. https://doi.org/10.1111/j.1469-7793.2003.00111.xIshibashi H., Umezu M., Jang I. S., Ito Y., Akaike N. Alpha1-adrenoreceptor-activated cation currents in neurones acutely isolated from rat cardiac parasympathetic ganglia. Journal of Physiology, 2003, vol. 548, no. 1, pp. 111–120. https://doi.org/10.1111/j.1469-7793.2003.00111.xСолтанов, В. В. Роль кишечной микрофлоры в механизмах нервной регуляции вегетативных функций / В. В. Солтанов // Новости мед.-биол. наук. – 2015. – Т. 11, № 2. – С. 184–194.Soltanov V. V. Role of the gut microflora in the mechanisms for nervous regulation of autonomic functions. Novosti mediko-biologicheskikh nauk = News of Biomedical Sciences, 2015, vol. 11, no. 2, pp. 184–194 (in Russian).Piper, P. W. Yeast superoxide dismutase mutants reveal a pro-oxidant action of weak organic acid food preservatives / P. W. Piper // Free Radical Biol. and Med. – 1999. – Vol. 27, N 11–12. – P. 1219–1227. https://doi.org/10.1016/s0891-5849(99)00147-1Piper P. W. Yeast superoxide dismutase mutants reveal a pro-oxidant action of weak organic acid food preservatives. Free Radical Biology and Medicine, 1999, vol. 27, no. 11–12, pp. 1219–1227. https://doi.org/10.1016/s0891-5849(99)00147-1Development of attenuated baroreflexes in obese Zucker rats coincides with impaired activation of nucleus tractus solitarius / P. S. Guimaraes [et al.] // Am. J. Physiol. Reg., Integr. and Comp. Physiol. – 2014. – Vol. 306, N 9. – P. R681–R692. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00537.2013Guimaraes P. S., Huber D. A., Compagnole-Santos M. J., Schreihofer A. M. Development of attenuated baroreflexes in obese Zucker rats coincides with impaired activation of nucleus tractus solitarius. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 2014, vol. 306, no. 9, pp. R681–R692. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00537.2013Schultz, H. D. Mechanisms of carotid body chemoreflex dysfunction during heart failure / H. D. Schultz, N. J. Marcus, R. del Rio. // Exp. Physiol. – 2015. – Vol. 100, N 2. – P. 124–129. https://doi.org/10.1113/expphysiol.2014.079517Schultz H. D., Marcus N. J., del Rio R. Mechanisms of carotid body chemoreflex dysfunction during heart failure. Experimental Physiology, 2015, vol. 100, no. 2, pp. 124–129. https://doi.org/10.1113/expphysiol.2014.079517Backer, A. J. Adrenergic signaling in heart failure: a balans toxic and protective effects / A. J. Backer // Pflügers Arch. – 2014. – Vol. 466, N 6. – P. 1139–1150. https://doi.org/10.1007/s00424-014-1491-5Backer A. J. Adrenergic signaling in heart failure: a balans toxic and protective effects. Pflügers Archiv – European Journal of Physiology, 2014, vol. 466, no. 6, pp. 1139–1150. https://doi.org/10.1007/s00424-014-1491-5

The authors declare that there are no conflicts of interest present.