3 курс / Патологическая физиология / Транспорт_кислорода_при_адаптации_человека_к_условиям_Арктики_и

4.1. Влияние охлаждения

Ò à á ë è ö à 65

Динамика артериального давления (мм рт. ст.) до и после приема токоферола при локальном охлаждении у северян с различным сроком проживания на Севере

1 ð < 0,05; 2 ð < 0,01; 3 ð < 0,001 по сравнению с данными до приема Тф.

ственной причиной вазоконстрикции на действие холода [Hassi J. et al., 1991]. При погружении кисти одной руки в талую воду наблюдали увеличение содержания эндотелина-1 в венозной крови в 7 раз, в то время как в контралатеральной руке — в 3 раза [Fyhrquist F. et al., 1990].

После приема Тф в первой группе исходные цифры систоличе- ского давления до охлаждения и во время охлаждения оказались сниженными. Во второй группе существенной динамики после приема Тф не наблюдали. Прием Тф способствовал снижению исходных цифр диастолического давления в обеих группах. У добровольцев первой группы отмечали незначительный подъем давления и возвращение его к исходным значениям в конце охлаждения, во второй группе — статистически значимое увеличение диастоличе- ского давления на 3-й минуте охлаждения относительно исходной величины.

По-видимому, прием Тф предупреждал прессорный эффект, отмеченный на 3-й минуте как в первой, так и во второй группах.

141

Гл. 4. Охлаждение и модуляторы воспаления

Ò à á ë è ö à 66

Динамика частоты пульса до и после приема токоферола при локальном охлаждении у северян с различным сроком проживания на Севере

3 ð < 0,001 по сравнению с данными до приема Тф.

Исходные цифры пульса в первой группе были выше по сравнению со второй (табл. 66). В первой группе на 3-й минуте охлаждения выявлено учащение пульса, на 9-й минуте — урежение. Во второй группе незначительное увеличение пульса регистрировалось на 5-й и 9-й минутах.

После приема Тф исходные значения пульса снижены. Более заметно это снижение проявлялось в первой группе. Учащение пульса, отмеченное до приема Тф на 3-й минуте у добровольцев первой группы, при повторном обследовании (после приема Тф) наблюдали уже на 5-й минуте охлаждения, и оно было менее выражено. У обследованных второй группы выявлено учащение пульса на 3-й минуте и последующее его урежение на 5-й и 9-й минутах охлаждения. Можно полагать, что прием Тф перед охлаждением предупреждает учащение пульса, отмеченное на 3-й минуте охлаждения, у северян с небольшим полярным стажем (до 1 года) и переводит работу сердеч- но-сосудистой системы в целом на более экономичный режим.

Результаты исследований раскрывают один из механизмов действия Тф как адаптогена. Прием Тф предупреждает резкое снижение температуры кожи при действии холода и способствует более эффективному восстановлению гемомикроциркуляции. Тф, по-видимому, участвует в регуляции теплоотдачи через кожу, так как определяет вазоконстрикцию кровеносных сосудов кожи, и следовательно, кровоток в них. Более заметное восстановление температуры кожи можно связывать также с включением артериоло-венулярных анастомозов под действием Тф [Чернух А.М. и др., 1984]. Учитывая, что холодовое воздействие сопровождалось не только уменьшением интенсивности микроциркуляции, но и снижением плотности функционирующих капилляров [Козлов В.И., Попов М.В., 1983], можно полагать, что под влиянием Тф увеличивается число функциони-

142

4.1. Влияние охлаждения

рующих капилляров. Такой тип физиологической адаптации наиболее выгоден и экономичен с точки зрения механической работы сердца [Иванов К.П., 1993].

Отмеченное снижение температуры кожи на локальное охлаждение связано с тем, что плотность холодовых рецепторов в 10 раз больше, чем тепловых. Первые более эффективно функционируют и способствуют возникновению сосудосуживающих реакций, уменьшающих теплопотери с поверхности тела [Змановский Ю.Ф. и др., 1996; Hensel H., 1981]. Оценка состояния микроциркуляторного русла методом непрямой термографии у больных с обморожением в раннем реактивном периоде выявила ослабление излучения с пальцев, увеличение содержание Цп [Герасимов А.А., 1996]. Достоверное сужение капилляров наблюдали и в конъюнктиве глаза при прикладывании тающего льда на тыльную поверхность кисти в течение 10 мин [Змановский Ю.Ф. и др., 1996]. При погружении кисти руки на 1 мин в воду температурой 16 °С в контралатеральной кисти отмечали выраженное рефлекторное изменение кровотока после прекращения холодового воздействия [Райгородская Т.Г., Анисимов А.И., 1996; Wright H.M., 1965]. Оно выражалось в снижении скорости поверхностного кровотока и понижении температуры поверхности кисти и отражало изменения в капиллярах и артерио-веноз- ных анастомозах. Таким образом, можно полагать, что приток крови в поверхностные ткани пальцев уменьшается, тем самым увеличивается количество крови, остающееся в глубоких тканях, и происходит как бы перераспределение крови [Райгородская Т.Г., Анисимов А.И., 1996]. Отмеченное изменение АД и пульса в ответ на охлаждение связано с перераспределением крови в тканях и различной реакцией поверхностных и глубоких сосудов. Установлено также, что локальное воздействие холода на кисти и стопы вызывает изменения в системе внешнего дыхания [Гудков А.Б. и др., 2012]. Они проявлялись в увеличении вентиляционных показателей (VE, VT), VO2 и уменьшении резервных показателей (VC, RVin).

В наших более ранних исследованиях показано, что общее умеренное охлаждение (14 °С в течение 1 ч) сопровождалось перераспределением крови: ответная реакция со стороны крови была различной у адаптированных (работающих на холоде) и неадаптированных (работающих в тепле) северян [Kim L.B. et al., 1992]. Обнаружено, что в термонейтральных условиях (27 °С) и при общем умеренном охлаждении (14 °С) человека локальные температурные пороги холодовой чувствительности кожи ниже, чем тепловой. Общее охлаждение организма сопровождалось повышением локальных кожных

143

Гл. 4. Охлаждение и модуляторы воспаления

температурных порогов ощущений, что свидетельствует о снижении температурной чувствительности [Диверт В.Э., Козырева Т.В., 1996].

Результаты изучения динамики АД и пульса наводят на мысль о возможном участии Тф в регуляции гемодинамики как одного из механизмов терморегуляции.

Полученные данные имеют не только теоретическое, но и важное практическое значение. Как отмечалось выше, в условиях Крайнего Севера наиболее часты холодовые повреждения в виде обморожений верхних и нижних конечностей, а также лица. В целях профилактики обморожения конечностей и предупреждения неблагоприятных гемодинамических сдвигов представителям ряда профессий, чей труд связан с охлаждением рук и ног, можно рекомендовать прием Тф. В наших исследованиях положительный эффект был выявлен при приеме Тф по 300 мг/сут внутрь в течение 7 дней. Учитывая недостаточное обеспечение организма северян каротином и витаминами А, В и С [Сафонова С.Л. и др., 1989; Миронова Г.Е., 1991; Спиричев В.Б. и др., 1991, 1994; Краснопевцев В.М., Истомин А.В., 1994; Сафронов И.Д. и др., 1996; Бичкаева Ф.А. и др., 2003] и потенцирующее влияние последних на Тф, считаем целесообразным включить в профилактиче- ский комплекс недостающие витамины. Уместно напомнить, что Тф отвечает всем требованиям, описанным в соответствующем обзоре литературы, предъявляемым к препаратам профилактической группы. Он доступен каждому северянину, прост в употреблении, его можно использовать до предстоящего охлаждения. Преимущественное использование витамина Е связано с его метаболитным характером, отсутствием отрицательных побочных эффектов даже при длительном применении, воздействием на ведущие факторы повреждения сосудистой стенки и наличием готовых лекарственных форм, а также их комплексов [Бобырева Л.Е., 1998].

Следующая серия экспериментов проведена на животных и посвящена изучению эффектов общего охлаждения и модуляторов воспаления на показатели крови.

4.1.2. Общее охлаждение и кислородтранспортная функция крови у животных

Исследования проведены на взрослых крысах-самцах линии Вистар. Животные подвергались общему охлаждению при –7 °С в климатической камере в течение 16 сут. Контрольные животные содержались при температуре 20–25 °С. Результаты оценки гематологических показателей представлены в табл. 67 и 68.

Действие умеренно низких температур сопровождалось активацией эритропоэза, что отражено в табл. 67. Увеличивались количест-

144

4.1. Влияние охлаждения

Ò à á ë è ö à 67

Показатели красной крови у животных при действии холода

1 p < 0,05; 2 p < 0,01; 3 p < 0,001 относительно контроля.

во ретикулоцитов, Ht на 1-е сутки и содержание Hb на 4-е сутки действия холода. Максимальные значения изучаемых показателей наблюдались на 8-е сутки. Вместе с увеличением общего Hb холод вызывал повышенное образование окисленных форм — метгемоглобина (MtHb) и сульфгемоглобина (SHb) (табл. 68). В результате содержание оксигемоглобина (OxyHb) на 8-е сутки статистически не отличалось от контрольных данных. Увеличение Ht может быть связано с активацией эритропоэза, о чем свидетельствует ретикулоцитоз, а также со снижением активности Na, K-ATФазы [Медведева И.А. и др., 1992].

Âгл. 1 отмечалось, что действие жесткого холода (–15 °С) приводит

êувеличению продуктов ПОЛ в легких и сердце, подавлению активности каталазы, что свидетельствует об активации свободнорадикальных процессов на фоне снижения эндогенных АО защитных систем [Егоров К.Е., 1996; Штарберг М.А., 1996]. Увеличение окисленных форм Hb может быть связано с непосредственным влиянием продуктов ПОЛ на молекулы Hb и фермента, метгемоглобинредуктазы.

На 8-е сутки холодового воздействия обнаружили статистически значимую низкую активность Гр и концентрацию ГВ по сравнению

Ò à á ë è ö à 68

Содержание различных форм гемоглобина у животных при действии холода

2 p < 0,01; 3 p < 0,001 относительно контроля.

145

Гл. 4. Охлаждение и модуляторы воспаления

с данными контрольной группы. Действие холода вызывало изменение КОС [Куликов В.Ю., Ким Л.Б., 1987], которое проявлялось в сдвиге рН в щелочную сторону в 1-е и 4-е сутки и незначительном снижении рСО2 на 4-е и 8-е сутки. Восстановление рН до контрольных значений свидетельствует о компенсации умеренного дыхательного алкалоза за счет метаболического ацидоза. Во все сроки наблюдения рО2 не отличалось от контроля.

Сочетанное действие холода (5 °С по 3 ч в течение 30 сут) с физической нагрузкой (10 мин в течение 30 сут) в эксперименте на трехмесячных крысах приводило к снижению количества Эр, Hb, средней концентрации гемоглобина в эритроците, средней продолжительности жизни эритроцитов [Громова Л.Е. и др., 2006].

Таким образом, действие низких температур приводило к активации эритропоэза, увеличению кислородной емкости крови на фоне возрастания окисленных форм Hb. По данным кислотно-ос- новного состояния крови можно судить о наличии умеренной гипервентиляции легких.

4.2. Влияние модуляторов воспаления

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

Известно, что одним из важных звеньев патогенеза легочных и сердечно-сосудистых заболеваний являются гемореологические нарушения [Карандашов В.И., Петухов Е.Б., 1996; Палеев Н.Р. и др., 1996]. Реологические свойства крови определяются вязкостью плазмы, Ht и способностью Эр к агрегации и деформации. Они отражают состояние внутрисосудистой микроциркуляции.

Асептическое воспаление верхних дыхательных путей моделировали интратрахеальным введением 0,1 мл 0,4 % водного раствора AgNO3. Эксперименты проведены на мышах-самках СВА½С57В1 массой тела от 18 до 22 г. Венозную кровь забирали из супраорбитального венозного синуса; смешанную артериальную и венозную кровь получали из хвостовых сосудов на 14-е и 28-е сутки после введения раствора AgNO3.

На 14-е сутки после введения AgNO3 увеличивались концентрация Hb и Ht показатель. Увеличение последнего может быть связано с ростом числа Эр или снижением пластичности клеток, так как клетки с низкой способностью к деформации не могут плотно упаковываться (табл. 69). Действительно, измерение индекса деформируемости выявило его статистически значимое снижение относи-

146

4.2. Влияние модуляторов воспаления

Ò à á ë è ö à 69

Показатели красной крови и кислотно-основного состояния у мышей при остром воспалении верхних дыхательных путей

1 p < 0,05; 2 p < 0,01; 3 p < 0,001 относительно контроля.

тельно контрольных значений. СрКЭ имела тенденцию к росту, составив 36,9 % против 33,5 % в контроле.

Форма Эр, способность их к деформации играют важную роль в процессах переноса кровью О2 è ÑÎ2 между легкими и тканями. Уменьшение деформируемости Эр, связанное прежде всего со структурно-функциональными особенностями мембран клеток, может привести к обтурации капиллярного русла, вследствие чего развиваются метаболические расстройства в органах и тканях, сдвигается КОС крови [Катюхин Л.Н. и др., 1996]. Выявленные на 14-е сутки явления венозной гипероксии и гипокапнии, сдвиг рН свидетельствуют о развитии метаболического ацидоза на фоне гипервентиляции. Такие расчетные величины, как BB (26,5 ммоль/л), SB (13,5 ммоль/л), BE (–17,5 ммоль/л), были снижены относительно контроля (31 ммоль/л, 19 ммоль/л и –7,0 ммоль/л соответственно). Венозная гипероксия, имеющая место на 14-е и 28-е сутки наблюдения, свидетельствует о низкой утилизации О2 в эти сроки воспалительного процесса.

На 28-е сутки в венозной крови показатели КОС не отличались от контрольных данных (BB 39,5 ммоль/л; SB 18,0 ммоль/л; BE –7,8 ммоль/л). Однако содержание Hb в крови и СрКЭ были снижены; СрКЭ составила 31,5 % против 33,9 % в контрольной группе.

В смешанной крови (a+v) из хвостовых сосудов положительная динамика КОС не наблюдалась. Отмеченные на 14-е сутки после введения AgNO3 сдвиги КОС в сторону метаболического ацидоза (BВ 27,2 ммоль/л, SB 11,2 ммоль/л, BE –17,5 ммоль/л) не нормализовались на 28-е сутки (BB 25,2 ммоль/л, SB 10,0 ммоль/л, BE –19,5 ммоль/л). Наблюдаемая тенденция к гиперкапнии на

147

Гл. 4. Охлаждение и модуляторы воспаления

14-е сутки сменялась тенденцией к гипокапнии, косвенно свидетельствуя о гипервентиляции. Полученные данные, очевидно, связаны с непосредственной локализацией воспалительного процесса в дыхательных путях и развитием бронхита (14-е сутки) с последующим вовлечением легочной ткани в воспалительный процесс, формированием бронхопневмонии. Изменение активности лактатдегидрогеназы в 6 раз выше нормы в бесклеточной лаважной жидкости, обнаруженное на аналогичной модели воспалительного процесса [Макарова О.П. и др., 1995], подтверждает это предположение.

Таким образом, воспаление верхних дыхательных путей у мышей сопровождалось изменением гемореологических свойств крови, нарушением внутрисосудистой микроциркуляции с достоверным снижением ИД эритроцитов и сдвигом КОС в сторону метаболиче- ского ацидоза. Восстановление ИД клеток соответствовало сроку нормализации показателей КОС венозной крови. На 28-е сутки на фоне венозной гипероксии отмечалась тенденция к развитию анемии, следствием которой может быть ухудшение кислородного обеспечения тканей, поскольку на фоне сниженной утилизации О2 клетками создается ситуация уменьшенной его доставки.

4.2.2. Содержание продуктов перекисного окисления липидов и оксигенация крови у животных при введении зимозана

В следующей серии экспериментов проводили оценку реакций ПОЛ при внутривенном введении зимозана (0,1 мг/г в 1 мл 0,85 % раствора NaCl) крысам линии Вистар. Исследованиями Л.Н. Шишкиной и Д.Н. Маянского [1985] показано, что в ответ на введение зимозана (0,1 мг/г), мощного раздражителя мононуклеарных фагоцитов в легких, формируются очаги из моно- и полинуклеаров с характерными чертами гранулем. Наиболее выраженная инфильтрация легкого мононуклеарами отмечена на 5-е сутки после введения зимозана, причем пик инфильтрации совпадал с максимальным накоплением макрофагов в полости альвеол и бронхов. Такие же изменения обнаружены и в печени, что свидетельствовало о системном характере изменений. Эти данные позволили рассматривать зимозановый способ стимуляции макрофагов как модель воспалительного процесса в легочной ткани.

Результаты показали, что максимальное увеличение ДК наблюдается на 3-и сутки после введения зимозана, причем в венозной крови это нарастание было статистически значимым (табл. 70). На 5-е сутки уровень ДК имеет тенденцию к снижению, не достигая ис-

148

4.2. Влияние модуляторов воспаления

Ò à á ë è ö à 70

Оксигенация крови и уровень продуктов перекисного окисления липидов при введении зимозана (0,1 мг/г)

1 p < 0,05; 2 p < 0,01 относительно контроля.

ходных значений. На пике максимальной наработки ДК отмечалось резкое уменьшение (с–v)SO2 вследствие венозной гипероксии и капиллярной гипоксемии. Снижение SO2 в капиллярной крови говорит о нарушении альвеолярного газообмена [Alfaro V. et al., 1996; Lanken P.N., 1997].

На 3-и сутки отмечали снижение концентрации ГВ, статистиче- ски значимое увеличение Ht, а на 5-е — статистически значимое уменьшение концентрации ГВ, имелись признаки угнетения эритропоэза на фоне ингибирования активности Г-6-ФДГ.

Полученные данные свидетельствуют об активации свободнорадикальных процессов, избыточной наработке продуктов ПОЛ на фоне угнетения системы АО защиты — уменьшения концентрации ГВ, ингибирования активности Г-6-ФДГ.

Артериальная гипоксемия и венозная гипероксия, отмеченные на 3-и сутки, совпадали по срокам с достоверно высоким уровнем ДК. Эти данные выявляют, во-первых, низкую утилизацию О2 тканями, очевидно, из-за повреждающего действия продуктов ПОЛ на ферменты дыхательной цепи. Во-вторых, тканевая гипоксия может развиваться из-за недостаточной доставки О2 вследствие нарушенного альвеолярного газообмена.

Таким образом, при введении животным зимозана в дозе 0,1 мг/г наблюдали прооксидантный эффект (увеличение содержания ДК, уменьшение концентрации ГВ), угнетение эритропоэза на 5-е сутки. В другой серии опытов, когда животным вводили меньшую дозу

149

Гл. 4. Охлаждение и модуляторы воспаления

(0,025 мг/г), наблюдали лишь тенденцию к росту ДК в венозной крови и артериальную гипоксемию [Ким Л.Б. и др., 1989а]. Ht имел тенденцию к росту на 3-и и 5-е сутки наблюдения, концентрация ГВ увеличивалась (p < 0,01), что позволило говорить о стимуляции АО системы защиты малыми дозами зимозана.

Таким образом, действие низких температур приводило к активации эритропоэза, увеличению кислородной емкости крови на фоне возрастания окисленных форм Hb. По данным кислотно-ос- новного состояния крови можно судить о развитии умеренной гипервентиляции легких. Эти результаты согласуются с данными изу- чения адаптивных перестроек в системе транспорта О2 у жителей Крайнего Севера (см. гл. 2). Снижение газотранспортной функции Hb из-за образования окисленных форм гемоглобина, гипервентиляция, снижение активности Гр и концентрации ГВ при избыточной наработке продуктов ПОЛ могут выступать в качестве значимых факторов, лимитирующих резервные возможности организма человека в условиях Севера.

Материалы, полученные с введением животным AgNO3 и зимозана, объясняют отдельные патогенетические звенья в развитии бронхолегочных воспалительных заболеваний у людей (см. гл. 3). Показано, что при воспалительном процессе верхних дыхательных путей у мышей изменяются гемореологические свойства крови, нарушается внутрисосудистая микроциркуляция из-за сниженной деформируемости эритроцитов, происходит сдвиг КОС в сторону метаболического ацидоза. При присоединении анемии ухудшается кислородное обеспечение тканей, поскольку на фоне сниженной утилизации О2 клетками создается ситуация уменьшенной доставки О2. При введении зимозана крысам была продемонстрирована активация процессов ПОЛ на фоне снижения глутатионового звена АО защиты.

Выявленное нарушение ПК, функции микрорайона, изменение формы и размеров Эр, перестройка функции внешнего дыхания и газообмена приводят к гемодинамическим расстройствам, напряжению механизмов защиты АО, развитию тканевой гипоксии.

150