Введение к работе
Актуальность темы. Системы кровообращения и водно-солевого обмена тесным образом взаимосвязаны. Важнейшим фактором, интегрирующим деятельность системы кровообращения и выделения, является объем циркулирующей крови, ОЦК (Cort, 1968; Lang, 1985; Andersson et al., 1986; Тернер, 1997). Известно, что ведущую роль в механизме его поддержания играет волюморегулирующий рефлекс. Изменение кровенаполнения почек, с одной стороны, может влиять на ренин-ангиотензин-альдостероновую систему и, следовательно, на АД и ОЦК, с другой стороны, может привести к изменению интенсивности образования мочи и как следствие – также к изменению ОЦК и АД (Смирнов, ред., 2000). Увеличение ОЦК приводит также к выделению атриального натрийуретического фактора, под влиянием которого снижается реабсорбция натрия в проксимальных канальцах, что приводит к увеличенной экскреции натрия и воды и снижение объема тканевых жидкостей (Beltowski, Wjcicka, 2002). Тесная взаимосвязь систем регуляции водно-солевого обмена и гемодинамики проявляется в сочетанном изменении их параметров при ряда воздействий. Так, гипоксия увеличивает ЧСС и симпатическую активность, стимулирует хеморецепторы, (Saito et al., 1988; Кривощеков, 2007) и изменяет общий и внутриорганный ОЦК (Шошенко, 2003). При этом наблюдаются антидиуретический и антинатрийуретический ответы (Olsen et al., 1992, 1995).
В жизни практически не бывает ситуаций изолированного действия одного фактора, есть лишь его количественное преобладание в той или иной ситуации. Поэтому проблема комбинированного действия факторов среды на организм человека является одной из ключевых в биологии, медицине и экологии (Ушаков, 2004). Это в полной мере относится и к действию на организм таких факторов, как избыток жидкости, нарушение гомеостаза ионов и гипоксия. Их влияние на человека имеет место при почечных патологиях, сердечно-сосудистых заболеваниях и других патофизиологических состояниях. У здоровых людей комбинация воздействия этих факторов возникает в высокогорных районах при использовании для питья ледниковых вод и на подводных лодках в условиях длительного автономного плавания. Однако механизмы их комбинированного взаимодействия у здоровых людей мало изучены.
Среднестатистическая характеристика систем в условиях покоя лишь в ограниченной степени отражает возрастные и региональные особенности их функционирования. Как указывает большинство авторов (Баевский, 1979; Казначеев, 1980; Айзман, 1985; Кривощеков и др., 2005), любой норматив должен включать в себя показатели деятельности органов и систем в условиях оптимального напряжения с учетом их адаптивных, резервных возможностей. Поэтому в последние годы все более широкое применение находят функциональные нагрузочные пробы, вызывающие различные сдвиги констант внутренней среды (углеводные, водно-солевые нагрузки и т.д.) или смещение уровня функционирования системы от ее оптимума (физические, гипоксические, умственные нагрузки и т.д.) (Быков, Рязанцев, 2008; Джанашия, Диденко, 1999; Айзман, 2001; Кривощеков, 2001). По величине этих сдвигов, полноте и скорости их преодоления, степени возврата их к норме можно судить об адаптивных резервах системы.
Гипоксия – это фактор внешней среды, с которым человеческий организм достаточно часто сталкивается в повседневной жизни (гипоксия при физической нагрузке, горная гипоксия, гипоксия (ишемия) тканей при кровопотере, действии холода и др.). В последние годы получили широкое развитие методы профилактики и лечения с помощью гипоксических воздействий. Метод интервальной гипоксической тренировки (ИГТ) в нормобарическом режиме получил распространение как в нашей стране, так и за рубежом. Он эффективно используется в комплексном лечении и во время предоперационной подготовки больных с ИБС, сердечной недостаточностью, гипертонией, в профилактике стресс-индуцированных расстройств и в спортивной медицине (Шевченко, ред., 2000). При этом комплексное изучение функций почек и состояния системы гемодинамики не проводилось.
Остаются без ответа следующие вопросы:
1) Какие механизмы гемодинамики и ее регуляторные звенья являются ведущими при регуляции АД после воздействия водно-солевых и гипоксических стимулов?
2) Какова роль мышечного и кожного кровотоков в регуляции водно-солевого гомеостаза, учитывая, что примерно треть ОЦК содержится в мышечных и покровных тканях?
3) Насколько различаются механизмы регуляции АД при раздельном и сочетанном воздействии нагрузок, вызывающих нарушения водно-солевого гомеостаза и кровообращения?
Цель исследования. Выяснить гомеостатическую функцию почек и состояние гемодинамики после водно-солевых нагрузок и при их сочетании с гипоксическим воздействием.
Задачи исследования.
1. Исследовать показатели гидро- и ионоуретической функций почек и водно-солевого гомеостаза у здоровых юношей в состоянии относительного покоя организма и после применения функциональных водно-солевых и водно-гипоксической нагрузочных проб.
2. Выявить особенности реакции системного АД и региональной гемодинамики у здоровых юношей после применения функциональных водно-солевых и водно-гипоксической нагрузочных проб.
3. Оценить взаимосвязь гидро- и ионоуретической функций почек и гемодинамики после водной нагрузки и в сочетании ее с гипоксическим и солевыми (NaCl, KCl) нагрузками.
Научная новизна. Впервые изучена гидро- и ионоуретическая функция почек и состояние центральной и региональной гемодинамики после сочетанных водно-гипоксических и водно-солевых нагрузок у здоровых юношей. Установлено, что водная нагрузка и прием избытка натрия и калия вызывает перераспределение межорганного кровотока в сторону почек (снижается кожный кровоток и увеличивается скорость клубочковой фильтрации) и реакцию сердечно-сосудистой системы, препятствующую увеличению ОЦК и повышению АД (уменьшается ЧСС). Установлено, что водная нагрузка в условиях гипоксии сопровождается более выраженным снижением кожного кровотока и ЧСС с сохранением среднего АД, но с меньшим увеличением гидро- и ионоуретической функции почек, что может свидетельствовать о централизации кровотока в этих условиях. Прием избытка калия в условиях гипоксии сопровождается снижением систолического давления.
Теоретическое и практическое значение работы. Основные экспериментальные материалы настоящей работы позволили сформулировать представление о взаимосвязанной деятельности выделительной и сердечно-сосудистой систем в регуляции постоянства артериального давления и характера межорганного распределения кровотока в сторону почек в условиях водных и солевых нагрузок и нормобарической гипоксии.
Можно рекомендовать комбинирование калиевой нагрузки с гипоксической пробой при проведении лечебно-оздоровительных и профилактических мероприятий у гипертоников, так как при этом проявляется снижение артериального давления.
Материалы работы используются в курсе лекций и практических занятий по физиологии человека и животных в Институте естественных и социально-экономических наук Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Новосибирский государственный педагогический университет».
Положения, выносимые на защиту:
1. После водной и водно-солевых нагрузок происходит перераспределение межорганного кровотока в сторону почек для поддержания высокой скорости клубочковой фильтрации и экскреторной функции почек в условиях поддержания постоянным системного артериального давления.
2. При сочетанном воздействии водной нагрузки и гипоксии при неизменном уровне системного артериального давления происходит меньшее увеличение гидро- и ионоэкскретирующей функции почек, но более выраженное снижение кожного кровотока, что свидетельствует о централизации кровотока, характерного для состояния гипоксии.
Апробация работы. Основные положения диссертации представлены в виде докладов и тезисов на ежегодной научно-практической конференции студентов и аспирантов ИЕСЭН НГПУ (Новосибирск, 2006-2009); Всероссийской конференции студентов и молодых ученых «Научно-технический прогресс» (Новосибирск, НГУ, 2006); в VI всероссийской конференции молодых ученых в рамках «The 13th International Congress on Circumpolar Health» (Novosibirsk, Russia, June 12-16, 2006); конференции молодых ученых, посвященной 40-летнему юбилею ГУ НИИ физиологии СО РАМН (Новосибирск, 2007); VI Сибирском физиологическом съезде (Барнаул, 2008); XLV ERA-EDTA Congress (Sweden, 10-13 may, 2008), the 14th International Congress on Circumpolar Health (Yellowknife, Canada, Jul. 11-16, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 133 страницах компьютерного текста, состоит из введения и глав, включая обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты собственных исследований, обсуждение, выводы и список используемой литературы, состоящий из 135 отечественной и 151 иностранных источников, приложение. Диссертация иллюстрирована 12 таблицами, 11 рисунками.
