3 курс / Патологическая физиология / Транспорт_кислорода_при_адаптации_человека_к_условиям_Арктики_и

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ И КЛИНИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЫ»

Ë.Á. ÊÈÌ

ТРАНСПОРТ КИСЛОРОДА ПРИ АДАПТАЦИИ ЧЕЛОВЕКА К УСЛОВИЯМ АРКТИКИ И КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ ПАТОЛОГИИ

Ответственный редактор академик РАН В.А. Шкурупий

НОВОСИБИРСК

«НАУКА»

2015

1

ÓÄÊ 612.017.2/.23/.26:616.1/.2(1-17) ÁÁÊ 28.080.1:54.12:54.101;58

Ê40

Ким Л.Б. Транспорт кислорода при адаптации человека к условиям Арктики и кардиореспираторной патологии. — Новосибирск: Наука, 2015. — 216 с.

ISBN 978–5–02–019192–1.

В монографии анализируется возрастная зависимость показателей внешнего дыхания, функциональных резервов системы транспорта кислорода, кислотно-основного состояния и газового состава крови, а также связь этих характеристик с «полярным стажем» и возрастом при переезде на Север. Представлены механизмы развития гипоксии у жителей Арктики. Исследование общих и отличительных черт гипоксии у северян с известными классическими формами позволило обоснованно выделить «северную тканевую гипоксию», подчеркнув сложный механизм ее развития и региональные особенности.

На основе данных функций внешнего дыхания, транспорта кислорода с кровью и микроциркуляции проведен анализ признаков преждевременного старения северян, которое проявляется в снижении резервных возможностей этих систем с увеличением полярного стажа и возраста.

Описано влияние общего и локального охлаждения на показатели газообмена у животных и людей.

Клиническая часть монографии представляет собой материалы, полу- ченные при обследовании пациентов с патологией, характерной для аркти- ческих регионов — заболеваниями бронхолегочной и сердечно-сосудистой систем.

Книга адресована физиологам, патофизиологам, экологам и практиче- ским врачам, занимающимся вопросами «северной» медицины.

Ил. 5. Табл. 74. Библиогр.: 593 назв.

Ð å ö å í ç å í ò û

доктор медицинских наук, профессор С.Г. Кривощ¸ков доктор медицинских наук, профессор Л.М. Поляков

Монография издана при поддержке Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Поисковые фундаментальные научные исследования в интересах развития Арктической зоны Российской Федерации»

Утверждено к печати Ученым советом Научно-исследовательского института экспериментальной и клинической медицины

© Ë.Á. Êèì, 2015

©Научно-исследовательский институт экспериментальной и клинической медицины, 2015

©Редакционно-издательское оформление. Сибирская издательская фирма «Наука»,

ISBN 978–5–02–019192–1 2015

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СИСТЕМЕ ТРАНСПОРТА КИСЛОРОДА ПРИ АДАПТАЦИИ И ПАТОЛОГИИ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА НА КРАЙНЕМ СЕВЕРЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.1.Функция внешнего дыхания, кислородный баланс и кислородтранспортная функция крови . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.5.Использование антиоксидантов в комплексной терапии больных с хроническими обструктивными болезнями легких . . 52

1.6.Механизмы действия лазерного облучения, применение в терапии пациентов с ишемической болезнью сердца . . . . . . 54

1.7.Холодовые повреждения и возможные способы профилактики в условиях Крайнего Севера . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Глава 2. СИСТЕМА ТРАНСПОРТА КИСЛОРОДА У ПРИЕЗЖИХ

ÈКОРЕННЫХ ЖИТЕЛЕЙ КРАЙНЕГО СЕВЕРА . . . . . . . 68

2.1.Функция внешнего дыхания и кислородный баланс у жителей Крайнего Севера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

2.1.1. Функция внешнего дыхания, кислотно-основное состояние и кислородный баланс крови у приезжих жителей 68

2.1.2. Функция внешнего дыхания у коренных жителей . . . 81

2.2.Морфофизиологическая характеристика эритроцитов у жителей Крайнего Севера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

2.2.1.Цитофизиологическая характеристика эритроцитов у приезжих жителей . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

2.2.2.Цитофизиологическая характеристика эритроцитов у коренных жителей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

3

Оглавление

2.3.Состояние транскапиллярного обмена у жителей Крайнего Севера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

2.3.1. Состояние транскапиллярного обмена у приезжих жителей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

2.3.2.Состояние транскапиллярного обмена у коренных жителей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

2.4.Активность реакций перекисного окисления липидов и показатели антиоксидантной защиты у коренных жителей Крайнего Севера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

3.1.Система транспорта кислорода при хронических обструктивных болезнях легких . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

3.1.2.Система транспорта кислорода у приезжих жителей Крайнего Севера с хроническими обструктивными болезнями легких . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

3.1.3.Функция внешнего дыхания, показатели красной крови и транскапиллярный обмен у коренных жителей Крайнего Севера с хроническими обструктивными болезнями легких . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

3.1.4.Кислородтранспортная функция крови, активность реак-

ций перекисного окисления липидов у больных с хрони- ческими обструктивными болезнями легких в условиях жаркого климата Средней Азии . . . . . . . . . . . 112

3.2.Система транспорта кислорода при ишемической болезни сердца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

3.2.1.Система транспорта кислорода у больных ишемической болезнью сердца в Западной Сибири . . . . . . . . . 117

3.2.2.Транскапиллярный обмен и кислородный баланс у приезжих жителей Крайнего Севера, больных ишемической болезнью сердца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

3.2.3.Транскапиллярный обмен у коренных жителей Крайнего Севера, больных ишемической болезнью сердца . . . 122

3.3.Коррекция нарушений в системе транспорта кислорода с помощью антиоксидантов и лазерного облучения крови . . . 125

3.3.1.Эффективность антиоксидантной терапии у больных с хроническими обструктивными болезнями легких в условиях Западной Сибири и экологически неблагополуч- ного района Крайнего Севера . . . . . . . . . . . . 125

3.3.2.Эффективность внутривенного лазерного облучения крови у больных ишемической болезнью сердца . . . 130

4

Оглавление

Глава 4. ВЛИЯНИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ И МОДУЛЯТОРОВ ВОСПАЛЕНИЯ НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ У ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

4.1. Влияние охлаждения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

4.1.1.Локальное охлаждение, микроциркуляция и кардиоваскулярный ответ при приеме токоферола у северян . . . 136

4.1.2.Общее охлаждение и кислородтранспортная функция крови у животных . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

4.2. Влияние модуляторов воспаления . . . . . . . . . . . . . 146

4.2.1.Кислотно-основное состояние и показатели красной крови у мышей при введении раствора AgNO3 . . . . 146

4.2.2.Содержание продуктов перекисного окисления липидов

и оксигенация крови у животных при введении зимозана 148 Глава 5. СЕВЕРНАЯ ТКАНЕВАЯ ГИПОКСИЯ . . . . . . . . . . . 151

5.1.Механизмы развития северной тканевой гипоксии, роль синдрома капилляротрофической недостаточности и внутрикапиллярного окислительного стресса . . . . . . . . . . . . 151

5.2.Способы защиты от тканевой гипоксии — физиологическая адаптация, фармакологическая защита антигипоксантами-ан- тиоксидантами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

5.3.Оптимальные сроки проживания на Севере без снижения резервных возможностей легких . . . . . . . . . . . . . . . 169

ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК . . . . . . . . . . . . . . . 176

5

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

1. Показатели, отражающие кислородтранспортную функцию крови

ции ионов водорода

6

4. Показатели, отражающие состояние транскапиллярного обмена

5. Показатели, отражающие состояние реакций перекисного окисления липидов и антиоксидантного статуса

7

Список сокращений

8

Светлой памяти моих родителей — Бориса Петровича Кима и Татьяны Александровны Ли — посвящается

ВВЕДЕНИЕ

Северные территории играют ключевую роль в национальной экономике России, обеспечении ее безопасности и геополитических интересов [Гудков А.Б., Попова О.Н., 2012]. В арктических регионах, которые составляют 2/3 ее территории, сосредоточены 80 % запасов всех полезных ископаемых, добыча которых определяет современное состояние и перспективы экономического развития страны.

Северу принадлежит ведущая роль в обеспечении страны не только топливно-энергетическими ресурсами, но и многими видами продукции горнорудной, лесной и рыбной промышленности. Хозяйственный комплекс России и большинства стран СНГ не может развиваться без основных видов сырья и топлива, добываемых в этом регионе [Зайдфудим П.Х., 1995]. Добываемые в Арктике полезные ископаемые, их разведанные запасы и прогнозные ресурсы составляют основную часть минерально-сырьевой базы нашей страны [Павленко В.И., 2013]. Здесь производится: никеля и кобальта — 90 %, меди — 60, платиновых металлов — более 96 %; извлекается газа — 80 и нефти — 60 % от всех запасов России.

Из 61 известных крупных нефтегазовых месторождений в Арктике 43 месторождения сосредоточены в России, 6 — на Аляске, 11 —

âКанаде и 1 — в Норвегии [Лукин Ю.Ф., 2012]. С 2012 г. Россия приступила к разработке Арктического шельфа, тем самым открыла новую главу истории освоения Арктики. О росте интереса горнодобывающей промышленности к арктическим ресурсам (золота)

âпоследние годы свидетельствуют оживление геолого-разведочных работ в новых районах (Чукотка, Таймыр, Аляска, Нанавут, Гренландия), а также в старопромышленных или близких к таковым арктических регионах [Бортников Н.С. и др., 2014]. Здесь особую значимость приобретают слова М.В. Ломоносова о прирастании могущества России Сибирью и Северным Ледовитым океаном [Федоров П.В., 2011].

Процесс экономического освоения северных территорий немыслим без привлечения трудовых ресурсов. В настоящее время

9

Введение

человеческие ресурсы представляют главную проблему развития Севера [Половинкин В.Н., 2013]. Создание социально-экономиче- ских условий для реализации инновационной экономики на Севере является результатом деятельности человеческих ресурсов, отсутствие которых означает отсутствие позитивного развития [Половинкин В.Н., 2013]. В советский период для работы на Севере приезжали жители разных регионов страны; в частности, из средней полосы страны в районы Крайнего Севера в конце 1990-х мигрировали 10 млн чел. [Казначеев В.П., 1984]. Однако специфика природ- но-климатических условий, малоурбанизированность территории (на примере Республики Саха (Якутия)) не способствовали организованному на государственном уровне желаемому объему заселения с целью перераспределения трудовых ресурсов [Винокурова Д.М., 2011]. В отличие от прошлых лет, в последние годы в этот регион привлекаются жители не только средней полосы страны, но в большей степени из южных регионов, стран СНГ, где климатические условия существенно отличаются от среднеширотных и тем более от климата арктических районов. Во-вторых, в последние десятилетия все чаще используется вахтовый метод труда. Сочетание только этих двух факторов предъявляет огромные требования к организму приезжих, поскольку расширяется диапазон температурного влияния и сужается время для полноценной адаптации приезжих. Актуальность проблемы адаптации человека к новым климатогеографическим условиям возрастает и в связи с принятым постановлением «О проекте программы разведки континентального шельфа РФ и разработки его минеральных ресурсов на долгосрочную перспективу» (2012–2030 гг.) и утвержденной в 2014 г. государственной программы РФ «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации на период до 2020 года».

Адаптация человека на Севере тесно связана с адаптацией его к холоду, протекающей с включением генетических, физиологиче- ских, морфологических и поведенческих реакций [Казначеев В.П., 1980, 1984; Makinen T.M., 2007, 2010]. Паттерны холодовой адаптации зависят от типа (воздух или вода) и интенсивности воздействия холода (постоянное или прерывистое). Индивидуальные факторы, такие как возраст, пол, выносливость, диета, здоровье, модифицируют реакцию на холод. В последние годы акцент переместился из климатической адаптации на проблемы питания, стресса и заболеваемости населения арктических регионов [Steegmann A.T. Jr., 2007]. Состояние здоровья жителей северных регионов часто зависит от психоэмоционального стресса, связанного с изменениями в соци-

10