Содержание к диссертации
Введение
Глава I. ГЛИКОЛИТИЧЕСКЙЕ ПРОЦЕССЫ В МИОКАРДЕ ПРИ ГИПОКСИИ И ПОВЫШЕННОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ ... 8
1. Роль углеводного обмена в энергетике миокарда 8
2. Анаэробный гликолиз в сердце в нормокси-ческих и гипоксических условиях 1Ь
I). Молочная кислота. . . . . 35
2). Соотношение молочной и пировиноградной кислот 18
3). Окислительно-восстановительный потенциал лактат-пируватной системы 19
4). Активность лактатдегидрогеназы в миокарде 20
3. Влияние углекислоты на углеводный обмен . . 24
4. Структурно-функциональное состояние мембран кардиомиоцитов в условиях нормо- и гипоксии
I). Структурные перестройки биологических мембран 30
2). Структура и свойства №з.-К-АТФазы ... 33.
3). Nja-K-АТФаза сарколеммы кардиомиоцитов при нормоксии и гипоксии 38
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ . 43
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 43
1. Условия экспериментов 43
2. Модель питуитриновой ишемии миокарда. ... 43
3. Определение молочной, пировиноградной кислот и активности лактатдегидрогеназы 44
4. Расчет окислительно-восстановительного потенциала лактат-пируватной системы 45
5. Выделение препаратов сарколеммы миокарда крыс и определение Na- К-АТФазной активности 45
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 47
Глава 3. ВЛИЯНИЕ СОЧЕТАННОГО ДЕЙСТВИЯ ГШОКСИИ И ГИПЕР-
КАПНИИ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ АНАЭРОБНОГО ГЛИКОЛИЗА
В МИОКАРДЕ КРЫС 47
1. Лактат-пируватная система сердца крыс при гипоксически-гиперкапнических и гипокси-ческих воздействиях 47
2. Анаэробный гликолиз при экспериментальном коронароспазме крыс, тренированных гипоксией в сочетании с гиперкапнией 47
Глава 4. Ne-K-АТФАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ САРКОЛЕММЫ КАРДИО-МИОЦИТОВ КРЫС ПРИ ГИПОКСИИ И СОЧЕТАННОМ ДЕЙСТВИИ ГИПОКСИИ С ГИПЕРКАПНИЕЙ .91
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
ВЫВОДЫ 133
ЛИТЕРАТУРА 115
- Роль углеводного обмена в энергетике миокарда
- Модель питуитриновой ишемии миокарда.
- Лактат-пируватная система сердца крыс при гипоксически-гиперкапнических и гипокси-ческих воздействиях
Введение к работе
В последнее время накапливается все больше фактов, свидетельствующих о том, что тренировки сочетанным действием гипоксии и гиперкапнии являются эффективным способом повышения функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы и ее основного органа сердца - как здорового так и больного организма (Косицкий, 1977; Зверькова, 1982; Сверчкова, Любо-мирская, 1983). Это обусловлено, с одной стороны, периодическим действием гипоксического фактора, способствующего повышению резистентности (Слоним, 197;9 ; Меерсон, 1975), а с другой - положительными свойствами углекислоты, обеспечивающей оптимизацию функционирования физиологических и метаболических систем в гипоксических условиях (Маршак, 1969 ; Коваленко, 1972; Гулый, Мельничук, I97J8; Агаджанян, 1972). Показано, что увеличение до определенного предела (не более 6-10^) концентрации ( в воздухе с пониженным содержанием кислорода стабилизирует напряжение 02 в крови и тканях (Коваленко и др., 1972), нормализует показатели кислотно-щелочного равновесия за счет мембранного транспорта различных ионов особенно ионов К ( Strome е.а., 1977), повышает в тканях уровень восстановленных эквивалентов, обеспечивающих усиление процессов фиксации С0 (Баев и др., 1978 ; Мельничук, 1983).
Преимущественное значение сочетанного действия гипоксии с гиперкапнией (СДГГ) по сравнению с гипоксическими воздействиями доказано исследованиями, посвященными изучению физио- логических функций, обеспечивающих адаптивные реакции в этих условиях - в управлении легочной вентиляции (Маршак, 1969 ; Гулый, 1983) и улучшении кровоснабжения миокарда при сочетан-ном действии гипоксии и гиперкапнии (Зверькова, 1982).
Однако чрезвычайно важным является изучение метаболических перестроек миокарда, включающих изменения лактат-пиру-ватной системы и структурно-функционального состояния плазматических мембран кардиомиоцитов при длительно повторяющихся воздействиях гипоксии в сочетании с гиперкапнией, обладающих тренирующим эффектом, поскольку сдвиги на тканевом и клеточном уровнях определяют в конечном итоге адаптацию организма к недостатку кислорода.
Цель и задачи исследования
Целью данной работы явилось исследование влияния повторяющихся кратковременных гипоксически-гиперкапнических воздействий различной кратности на лактат-пируватную систему сердца и структурно-функциональное состояние кардиомиоцитов. В работе были поставлены следующие конкретные задачи исследования.
1. Определить уровень молочной, пировиноградной кислот и активность лактатдегидрогеназы в крови и ткани правого и левого сердца в начальные (I-, 2-, 3-, 7-, I0-, 15-дневные) и более длительные (30-дневные) сроки действия гипоксии в сочетании с гиперкапнией.
2. Изучить структурно-функциональное состояние сарколем мы кардиомиоцитов (по активности фермента Na-K-АТФазы) при СДЇТ и гипоксии. - 6 ~
Изучить влияние тренировок гипоксией в сочетании с гиперкапнией на уровень молочной, пировиноградной кислот и активность лактатдегидрогеназы при экспериментальной питу-итриновой ишемии миокарда.
Выявить особенности динамики исследуемых показателей в сердце при СДГГ по сравнению с таковыми при действии гипоксического фактора аналогичного режима.
Научная новизна
Впервые получены данные о динамике показателей лактат--пируватной системы сердца и изменениях структурно-функционального состояния сарколеммы кардиомиоцитов в зависимости от сроков сочетанного действия гипоксии с гиперкапнией. Установлено, что адаптивные изменения лактат-пируватной системы сердца и fJ.a-K-АТфазной активности сарколеммы кардиомиоцитов, обусловленные присутствием гиперкапнического фактора, являются механизмами более выраженного повышения резистентности организма под влиянием повторяющихся гипоксически-ги-перкапнических воздействий по сравнению с действием гипоксии.
Практическая ценность
Полученные данные существенно расширяют представления о метаболических адаптивных перестройках в миокарде при дефиците кислорода и сочетанном действии гипоксии с гиперкапнией и должны учитываться в клинической практике в связи с развитием гипоксически-гиперкапнического синдрома при заболеваниях сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Установленные различия в изменениях лактат-пируватной системы серд- ца и Na-K-АТФазной активности сарколеммы кардиомиоцитов при Г и СДГГ обосновывают преимущественный тренирующий эффект последнего в повышении резистентности сердца.
Они также намечают пути дальнейших теоретических исследований проблемы клеточной адаптации организма к действию экстремальных факторов.
Роль углеводного обмена в энергетике миокарда
Углеводный обмен является одним из основных метаболических путей энергетического обеспечения миокарда. Значение его особенно возрастает при понижении содержания кислорода в окружающей среде, при интенсивных физических упражнениях и других повышенных функциональных нагрузках на сердце (Барбашова, I960; Меерсон, 1975; Wojciechowska , Karon, 1976; Kaurak е.а., 1978; Apstein е.а., 1977; Clark е.а., 1979; СоЪЪе , Poole-Wilson , 1980; Bing , 1980; Bretschneider e.aI977 ; Ai Makdessi e.a,, 1982; Чеботарев и др., 1984).
Обменные процессы миокарда неотделимы от процессов использования им субстратов, необходимых для выработки энергии, таких как глюкоза, жирные кислоты, кетоновые тела, лактат, пируват, триглицериды, аминокислоты ( Scheuer , 1967 ; Van der Vuesee,aJ982).
Иногда избыток субстратов резервируется главным образом в виде гликогена и э,старифицированных жирных кислот ( Scheuer » 1967). Существует мнение, что основным источником энергии для сердца человека и животных в физиологических условиях являются свободные жирные кислоты
В работеM ertrand и соавт. (1983), например, указывается, что в покое в сердце здоровых людей 65 энергии образуется за счет окисления свободных жирных кислот (СІК), 15$ за счет окисления лактата, а при максимальной физической нагрузке - 30 и 65?ь, соответственно. Однако многие исследователи считают, что представление о преобладающей роли свободных жирных кислот в энергообразовании сердца нуждается в определенных уточнениях. Предполагают, в частности,что преобладающую роль СЖК играют только в условиях голодания и покоя, а после приема пищи основным субстратом окисления становится глюкоза (Александров и др., 1977; Mizuno е.а., 1979). По данным ь.н.оріе (1977) в сердце в покое основным субстратом являются СІК ( 60$ ), после приема пищи за счет окисления глюкозы образуется 68$ энергии, лактата -28$, при физической нагрузке - СЖК - 21$, глюкозы - 16#, лактата - 6.
В условиях гипоксии и при развитии в сердце ишемии угнетается окисление жирных кислот ( Mizuno е.а., 1979; Lei-ris , 1981 ; Liedke е.a., 1982), а значение углеводного обмена для функционирования сердца возрастает и становится доминирующим (Багдасарова, Ячная, 1975; Панин, 1978; Van der Vusse е. аД982 ; Bertrand е.а., 1983), о чем свидетельствует повышение утилизации глюкозы ( Bretschneider е.8,1977; Liedke е.а., 1982) и гликогена в этих условиях ( Opie е. а., 1979 і Фролькис и др., 1982 ; Van der Vuese е;а, 1982).
Модель питуитриновой ишемии миокарда
Модель ишемии миокарда создавалась введением питуитрина в боковую вену хвоста в дозе 0,2 ед на I кг массы животного под эфирным наркозом. В этой серии опытов было взято две контрольные группы: I) - контроль на уровень метаболитов; 2) - контроль на повторное введение питуитрина (для исключения ошибки в оценке изменения обменных процессов на повторное введение питуитрина животным этой группы препарат вводили дважды с 30-ти дневным интервалом). О степени ишемии миокарда крыс после введения питуитрина судили по электрокардиограмме, которую регистрировали под эфирным наркозом на б-канальном электрокардиографе "Элкар" с предварительной калибровкой сигнала на I мв - 15 мм и скоростью лентопритяжки 100 м/с в 3 стандартных и в 3 усиленных от конечностей отведениях.
class3 ВЛИЯНИЕ СОЧЕТАННОГО ДЕЙСТВИЯ ГШОКСИИ И ГИПЕР-
КАПНИИ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ АНАЭРОБНОГО ГЛИКОЛИЗА
В МИОКАРДЕ КРЫС class3
Лактат-пируватная система сердца крыс при гипоксически-гиперкапнических и гипокси-ческих воздействиях
При адаптации человека и животных к условиям измененной газовой среды различают два периода, резко отличающиеся по характеру изменений физиологических функций и обменных про-цессовшазальный период, соответствующий реакции срочного приспособления (Агаджанян, Сергиенко, 1968) и длительный, определяемый термином"долговременная адаптация" (Меерсон, 1976). В связи с этим задачей настоящей работы явилось исследование динамики анаэробного гликолиза в сердце крыс после непродолжительных (1,2,3,7,10,15 дней) и длительных (30 дней) гипоксически-гиперкапнических воздействий.
Результаты опытов выявили определенные особенности изменений содержания молочной (МК) и пировиноградной (ПВК) кислот в процессе адаптации к сочетанному действию гипоксии и гиперкапнии (СДГГ) и к гипоксическому (Г) фактору аналогичного режима. Так, уже в первый день СДГГ отмечается увеличение концентрации молочной кислоты как в ткани (рис.1) так ив сыворотке крови (рис.2) правого и левого сердца. Например, в ткани левого сердца ее значения составляют от
