• 検索結果がありません。

Thermoregulatory Responses of Rabbits ImpairingPre-optic Hypothalamus by X-ray Irradiation

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "Thermoregulatory Responses of Rabbits ImpairingPre-optic Hypothalamus by X-ray Irradiation"

Copied!
5
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

Tropical Medicine, 25 (2), 107‑Ill, June, 1983 107

Thermoregulatory Responses of Rabbits Impairing Pre‑optic Hypothalamus by X‑ray Irradiation

Nobu OHWATARI, Mariko FUJIWARA and Mitsuo KOSAKA

Department of Epidemiology and Environmental Physiology , Institute for Tropical Medicine, Nagasaki University

Abstract: The time courses of the changes in peripheral vasodilation and in thermal panting induced by general heat exposure in unanesthetized PO/AH impaired rabbits closely resemble those observed in intact rabbits, although heat loss capability was slightly reduced. In the heat‑acclimated PO/AH impaired rabbits, the level at which rectal temperature was regulated was higher than that in the cold‑acclimated PO/AH impaired animals. The present findings that gains of heat dissipation to general heating increased in the heat‑acclimated PO/AH impaired rabbits compared with these in the cold‑accli‑

mated PO/AH impaired rabbits were similar to those reported in thermally acclimated PO/AH intact rabbits. These results suggest that the thermal acclimation and tempera‑

ture regulation system must be composed of hierarchically organized control loops located in thermosensitive tissues of central nervous axis.

Key words: Hypothalamus impaired rabbits, Thermoregulation, Thermal acclimation, Evaporative heat loss.

Results of previous experiment in sub‑acute decerebrated rabbits indicated that those animals could respond to spinal thermal stimulation with adequate changes of ac‑

tivity of the autonomic thermoregulatory effectors (Kosaka et al., 1975; Kosaka &

Takaba, 1978). Among those thermally induced autonomic reactions of the unanesthe‑

tized decerebrated rabbits, changes in respiratory rate and peripheral vasomotor respon‑

ses were most difficult to demonstrate presumably because it was more difficult, com‑

pared with intact rabbits, to maintain the decerebrated preparations in a reactive vaso‑

motor state. In this experiment, therefore, the role of hypothalamic and extrahypotha‑

lamic deep body thermosensitivity in central mechanisms of temperature regulation (sim。n, 1974) and thermal acclimation was precisely investigated in hypothalamus impaired rabbits by X‑ray irradiation.

Experimental animals were six unanesthetized rabbits of which bilateral preoptic anterior hypothalamus (PO/AH) had been selectively impaired by X‑ray irradiation of

Received for publication, June 15, 1983.

contribution No. 1,369 from Institute for Tropical Medicine, Nagasaki University.

(2)

the three field technique (3000R: total). Between 30‑60 days after X‑ray irradiation, PO/AH impaired rabbits were exposed to general heat (Ta‑40‑C) and cold (Ta‑15‑C) environment. Temperatures of rectum (Tr) , PO/AH (Th) , reticular formation (Trf) and ear skin (Te) were continuously measured with thermocouples. Respiratory frequ‑

ency (RR) was detected from the resistance changes of strain gauge. Local metabol‑

ism of PO/AH and reticular formation (RF) was measured by an electrical method with oxygen reducing electrodes, and was represented as the partial pressure of oxygen (Po2) in the local cerebral tissues. Cerebral blood flow (C.B.F.) was calculated from the initial slope of the hydrogen clearance curves by using a basic computer (ATAC 450: Nihon Kohden Co.) (Kosaka & Ohwatari, 1982). The brain were embedded in paraffin and cut at about lOμ The sections were stained with luxol fast blue and cresyl violet. In histological investigation, pycnosis and vascularization of the brain has occasionally been seen in irradiated animals. The experimental data were analyzed statistically by the student'sトtest.

( I ) Mean blood flow and local metabolism of intact PO/AH were 37‑42ml/100gォmin

and 15‑20mmHg (Po2), respectively. Although these hypothalamic blood flows and

Po2 mmHg

30

20

10

0 40 C 59 58 57

≡,発話

BILATERAL IRRADIATION OF PO/AH (AFTER 32oAYs)

RF

PO/AH

舎落     TH TRF

mm.

6>

JE

TA

朋 oC

i^O

H30

20

■10

60   120  180

Fig. 1 (For details see text.)

BILATERAL IRRADIATION OF PO/AH ( AFTER 57DAYS )

C.B.F.

ml/lOOg min.

50

25

0

享)F・

・"i敷嗣

RF

。/7\/\/ローロ‑。

PO/AH

●‥   TR

^ V T岩●、・..∠フ‑

YA

==/、

RR

nun.

oC 141

・54

27

20

30   60  90  120 150

Fig. 2 (For details see text.)

(3)

metabolic activities observed in intact rabbits diminished or vanished in PO/AH impaired rabbits, the time courses of the changes in various autonomic thermoregulatory responses induced by general heating and cooling of the skin in these PO/AH impaired rabbits

closely resembled those observed in PO/AH intact animals as demonstrated in Fig. 1 and Fig. 2. The experiments in these figures were performed in 32 days (Fig. 1) and 57 days (Fig. 2) after X‑ray irradiation. Both rabbits could respond to external thermal stimuli with consistent changes of activity of thermoregulatory effectors, although the findings of Po2 and cerebral blood flow (C.B.F.) in the PO/AH indicated that PO/AH activities distinctly vanished.

Table 1.

Ta(oC)  Tr(oC)  Te(oC) RR(c/min) mean±sD    ±SD    ±SD mean±SD

Intact rabbits (n‑5)

Start of vasodilation Maximum vasodilation Start of increase of respiratory rate Maximum

respiratory rate

26.5±1.2 38.03±0.29 30.1±1.1 30.3±2.1 38.42±0.26 38.2±0.6 32.8±1.9 38.31±0.36

36.6±1.3 39.12±0.31

130±27 420±41*

Startof vasodilation po/,TTMaximum Arl‑]:! 粤イタ fw^11'vasodilation lesion

‑abbitsStartofincrease (n‑6)ofrespiratoryrate Maximum

respiratoryrate

26.6±1.4 38.12±0.41 29.0±1・3 30.4±1.8 38.49±0.32 38.1±0・5 31.8±2.0 38.38±0.29

35.8±1.5 38.85±0.69

120±45 340±52*

(For details see text.) *p<0.05 between 420 (c/min) and 340 (c/min)

( I) Among various heat loss responses, capability of ear skin vasodilation and thermal panting were compared between intact and PO/AH impaired rabbits. Threshold temperatures of ambient air (Ta) and of rectum (Tr) for start and maximum of peripheral vasodilation and thermal polypnea of two groups of animals are summarized in Table 1.

The difference of maximum respiratory rate between PO/AH intact rabbits (420 c/min) and PO/AH impaired rabbits (340 c/min) were statistically significant at the 5% (p<

o.o5) level, but significantly no difference was observed in peripheral vasodilation be‑

tween two groups of rabbits. These results indicate that the lower brain stem is a site

where thermal signals from the spinal cord can be transformed effectively into adequate

drives controlling autonomic thermoregulatory effectors, especially the vasomotor tone of

the cutaneous vessels and the ventilation of the upper respiratory tract connected with

the preoptic anterior hypothalamus (Kosaka et al. , 1975 ; Kosaka & Takaba, 1978).

(4)

Tr 41

oC

40

39

38

pO/AH‑lesion, thermal acclimated rabbits

るieat‑accli.

o Tr

☆ Te    ★★

cold‑accli.与★

●Tr

★Te

t*****★★*各小L**

****

rs

★  ㌔

★ ㌔ ★

ー<9 cPo°..曽   o OQO

0

I

Te 如 40

oC cP

34

0

● 0 0

28

. .心.̲     *

ns

22  25  28  31 34  37 oC 40 Ta

Fig. 」3 (For details see text.)

pO/AH‑lesion, thermal acclimated rabbits Te

40

oC 34

28

22

i*★

0 8

・亜.%*°田

0

㌔ ・

**正時o・

習 サー 」妻

I●●

吉ォs s☆μ.

**

oO

Heat‑accli.

EBl完 O RR Cold‑accli.

★Te

● RR

RR

38 39 40 0c

22

c/m 400

200

0

Tr

Fig. 4 (For details see text.)

(1) Four animals out of another eight PO/AH impaired rabbits were thermally acclimated in heat environment (Ta‑33‑C) for 4 weeks and the rest 4 rabbits, in cold environment (Ta‑10oC). As shown in Fig. 3 and Fig. 4, both PO/AH impaired heaレ acclimated rabbits (the former) and PO/AH impaired cold‑acclimated animals (the latter) were stepwise exposed to general heat environment (Ta‑40oC). Changes in heat loss functions such as thermal panting (RR) and peripheral vasodilation (Te), and in rectal temperatures (Tr) induced by general heating were compared with both in the former

and in the latter. In the former, rectal temperatures were always detected 0.3‑0.4°C

higher, and the threshold temperature for eliciting those heat loss responses also shifted

(5)

to higher level as compared with that in the latter. Gains of evaporative heat loss functions to general heating increased quantitatively in the former compared with those in the latter. The present findings agree with the experimental results in cold‑accli‑

mated guinea‑pigs reported by Briick et al. (1970).

REFERENCES

1) Briick, K., Wunnenberg, W., Gallmeier, H. & Ziehm, B. (1970): Shift of threshold temper‑

ature for shivering and heat polypnea as a model of thermal adaptation・ Pflugers Arch., 321, 159‑172.

2) Kosaka, M. & Ohwatari, N. (1982): Measurement of local cerebral temperature and blood flow in rabbits with brain lesions. Int. J. Biometeor., 26, 361.

3) Kosaka, M. & Takaba, S. (1978): In落 New Trends in Thermal Physiology‥ Thermoregulatory

responses to thermal stimulation of the spinal cord in decerebrate rabbits, edited by Y. Houdas

& J. D. Guieu, pp. 91‑93. Masson, Paris「New York.

4) Kosaka, M., Takaba, S., Simon, E., Thauer, R. & Walther, O. E. (1975): Respiratory response to thermal stimulation of spinal cord in unanesthetized decerebrated rabbit. Nagoya Med. J., 20, 179‑191.

5) Simon, E. (1974): Temperature regulation: The spinal cord as a site of extrahypotnalamic thermoregulatory functions. Rev. Physiol. Biochem. Pharmacol. , 71, 1‑76.

X線照射による視床下部障害ウサギの体温調節反応

大渡伸 藤原真理子 小坂光男 (長崎大学熱帯医学研究所 疫学一環境生理部門)

X線多門照射による視床下部障害ウサギを用いて,暑熱刺激で誘発される末梢血管拡張や温熱性 浅速呼吸(panting)などの熱放散反応について検索した。

視床下部障害ウサギの熱放散反応は,正常ウサギのそれと酷似であった。両群ウサギの末梢血管 拡張には差を認めなかったが,pantingによる熱放散能は視床下部障害ウサギが正常ウサギより 僅かに劣っていた。

視床下部障害ウサギを暑熱・寒冷に順化して上記の諸反応を比較したところ,(1)直腸温について は寒冷順化ウサギより暑熱順化ウサギの方が高いレベルに調節されていた,(2)熱放散反応量に関

しては暑熱順化ウサギは,寒冷順化ウサギより大きく,これは,暑熱・寒冷順化した視床下部無 傷ウサギの結果と酷似であった。

これらの結果は,温度順化や体温調節反応系が,中枢神経幹内の温度感受性組織に局在する階層 状調節機構によって形成される事を示唆している。

熱帯医学 第25巻 第2号, 107‑111頁, 1983年6月

参照

関連したドキュメント

Analogs of this theorem were proved by Roitberg for nonregular elliptic boundary- value problems and for general elliptic systems of differential equations, the mod- ified scale of

The commutative case is treated in chapter I, where we recall the notions of a privileged exponent of a polynomial or a power series with respect to a convenient ordering,

Having this product and a product integral in a Fr´ echet space (see [6]), we obtain the exact formula (11) for the solution of problem (1), being an extension of a similar formula

Then it follows immediately from a suitable version of “Hensel’s Lemma” [cf., e.g., the argument of [4], Lemma 2.1] that S may be obtained, as the notation suggests, as the m A

Definition An embeddable tiled surface is a tiled surface which is actually achieved as the graph of singular leaves of some embedded orientable surface with closed braid

Correspondingly, the limiting sequence of metric spaces has a surpris- ingly simple description as a collection of random real trees (given below) in which certain pairs of

[Mag3] , Painlev´ e-type differential equations for the recurrence coefficients of semi- classical orthogonal polynomials, J. Zaslavsky , Asymptotic expansions of ratios of

Applying the gluing formula to the above decomposition instead of the sum theorem, we can obtain a simpler method to compute the Reidemeister torsion for the pair.. We will now