Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы 11
1.1. Современные представления о гипоксии. Возможности мелатонина в повышении устойчивости организма к экстремальным воздействиям 11
1.1.1 .Механизмы действия, компенсации и адаптации при гипоксической гипоксии 11
1.1.2. Морфологические изменения в сердце и печени при гипоксии 20
1.1.3. Фармакологический эффект мелатонина в повышении резистентности организма при экстремальных воздействиях 30
Глава 2. Материалы и методы исследования 37
Глава 3 .Результаты исследования 45
3.1. Влияние мелатонина на газовый состав, кислотно-основное состояние крови, состояние антиоксидантной защиты и процессы перекисного окисления липидов в плазме крови при гипобарической гипоксии 45
3.1.1 Влияние мелатонина на газовый состав и кислотно-основное состоя ние крови при гипобарической гипоксии 45
3.1.2. Влияние мелатонина на состояние антиоксидантной защиты и процессы перекисного окисления липидов в плазме крови при гипобариче ской гипоксии ...50
3.2. Влияние мелатонина на динамику биоэлектрической активности, состояние антиоксидантной системы и процессы перекисного окисления липидов в сердце, морфофункциональное состояние миокарда в различные сроки воздействия прерывистой гипобарической гипоксии 56
3.2.1. Влияние мелатонина на динамику биоэлектрической активности миокарда в различные сроки воздействия прерывистой гипобарической гипоксии 56
3.2.2. Влияние мелатонина на процессы перекисного окисления липидов в гомогенате сердца при гипобарической гипоксии 62
3.2.3. Морфологические изменения в миокарде у крыс при действии пре рывистой гипобарической гипоксии на фоне введения мелатонина.67
3.3. Состояние антиоксидантной системы и процессы перекисного окисления липидов, морфологические изменения в печени у крыс при действии прерывистой гипобарической гипоксии на фоне введения мелатонина 83
3.3.1. Изменение состояния антиоксидантной системы и процессов перекисного окисления липидов в гомогенате печени крыс при действии прерывистой гипобарической гипоксии на фоне введения мелатонина 83
3.3.2. Морфологические изменения в печени у крыс при действии прерывистой гипобарической гипоксии на фоне введения мелатонина 87
Обсуждение результатов 106
Выводы 126
Библиографический список 128
- Современные представления о гипоксии. Возможности мелатонина в повышении устойчивости организма к экстремальным воздействиям
- Фармакологический эффект мелатонина в повышении резистентности организма при экстремальных воздействиях
- Влияние мелатонина на газовый состав, кислотно-основное состояние крови, состояние антиоксидантной защиты и процессы перекисного окисления липидов в плазме крови при гипобарической гипоксии
- Влияние мелатонина на динамику биоэлектрической активности, состояние антиоксидантной системы и процессы перекисного окисления липидов в сердце, морфофункциональное состояние миокарда в различные сроки воздействия прерывистой гипобарической гипоксии
Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблемы изучения механизмов возникновения, компенсации и коррекции гипоксических состояний являются одной из наиболее актуальных проблем современной медицины. Это связано с тем, что в процессе жизнедеятельности организм человека и животных сталкивается и вынужден приспосабливаться к гипоксии различного генеза (Колчинская, 1983-2004).
Патология органов дыхания, кровообращения и крови, их частные проявления связаны с возникновением локальной (местной) и/или общей (генерализованной) гипоксии органов и тканей.
Гипоксическая (гипобарическая) гипоксия выделена в отдельный тип гипоксических состояний, в генезе которой лежит снижение парциального давления во вдыхаемом воздухе, артериальной крови и в тканях (Колчинская, 1983).
Повреждающее действие гипоксии определяется величиной барометрического давления и длительностью его воздействия на организм (Стрелков, Чи-жов, 2001). При этом в патогенезе деструкции и некроза клеток при гипоксии лежит ограничение окислительно-восстановительных процессов, нарушение деятельности ферментов дыхательной цепи митохондрий, угнетение ресинтеза АТФ, работы ионных насосов (Ленинджер, 1985; Скулачев, 1989). В последние годы появились убедительные данные, что одной из главных причин морфо-функциональных нарушений в клетках является активация процессов перекис-ного окисления липидов и фосфолипидов мембран при гипоксии (Биленко, 1989). Установлено, что течение этих процессов зависит не только от уровня рОг в ткани, но и от активности прооксидантных и антиоксидантных систем, определяющих течение свободнорадикальных реакций. Учитывая сложный симптомокомплекс гипоксических повреждений, важной задачей клинической фармакологии и медицины является поиск эффективных гипоксипротекторов, в качестве которых выделяют группы антигипоксантов и антиоксидантов (Билен- ко, 1989). Действия этих веществ направлено на: улучшение энергетического состояния клеток при гипоксии; повышение резистентности мембранных образований в условиях дефицита 02; усиление регенераторных процессов в клетках (Биленко, 1989). Выделено большое количество гипоксипротекторов природного и синтетического происхождения, с дифференцированным действием на отдельные патогенетические звенья, однако поиск эффективных средств повышения устойчивости организма к дефициту 02 непрерывно продолжается.
В последние годы большой интерес клиницистов различного профиля привлекает мелатонин, гормон эпифиза, свойства которого первоначально сводились к ритмообразующей функции в организме (Дедов И.И., Дедов В.И., 1992; Bergstrom, Hakanson, 1998). Позднее были описаны его иммуномодули-рующие и антиоксидантные свойства (Чазов, Исаченков, 1974; Bayer et al., 1998; Малиновская, 1997; Reiter et al., 1997-2001; Karbownik et al., 2001; Ortiz et al., 2001), антистрессовое (стресс-лимитирующее) воздействие (Чазов, Исаченков, 1974; Bagchi et al., 2001). Установлено действие эндогенного и экзогенного мелатонина на сердечно-сосудистую систему, его вазодилататорное влияние на микрососуды (Birau et al., 1981; Bucher et al., 1998; Рапопорт, Шаталова, 2001), на органы желудочно-кишечного тракта (Малиновская, Рапопорт, 1999).
По своей химической структуре мелатонин является индолом, продуцируемым из триптофана (Neuwelt, Lewy, 1983). Являясь активным антиоксидантом (Bayer et al.,1998), мелатонин оказывает влияние на клетки центральной и вегетативной нервной системы, на периферические ткани через рецепторы мелатонина (Смирнов, 2001; Pevet, 1998). Они обнаружены в эндотелии сосудов, головном мозге, сердце, почках и т.д. (Viswanathan et al., 1986, 1992, 1997). Метаболизм экзо- и эндогенного мелатонина осуществляется в печени, а выделение происходит через почки (Hoffman et al., 1999).
Имеющиеся в литературе сведения о фармакологическом действии мелатонина позволяют предположить возможность его использования в качестве антигипоксанта, способного оказывать влияние на систему транспорта 02 (вегетативная нервная система, сердце, сосуды), клеточные мембраны (антиокси-
7 дантные свойства), повышать неспецифическую резистентность организма (иммуномодулятор).
В литературе описываются исследования, указывающие на возможность повышения с помощью мелатонина высотоустойчивости крыс при экспериментальной гипобарической гипоксии (Заморский с соавт., 1998) и резистентности к ишемии (Сагач с соавт., 2003), однако эти данные носят фрагментарный характер.
Между тем поиск эффективных гипоксипротекторов становится актуальной прикладной задачей клинической фармакологии в связи с широким распространением в практической медицине методов гипо- и нормобарической ги-покситерапии (Стрелков, Чижов, 2001; Колчинская, 1998-2003). Применение гипокситерапии предполагает использование кратковременных сильных гипок-сических стимулов при лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы (Потиевская, 1993; Колесова, 1998), дыхания (Рагозин с соавт, 2002), эндокринных органов (Закусило, 1998) и т.д., которые в ряде случаев могут сопровождаться побочными эффектами, возникающими в органах, высокочувствительных к дефициту Ог, или функции которых в этих условиях усилены (Балыкин с соавт., 1996-1998).
С этих позиций исследование фармакологических свойств мелатонина и изучение физиологических механизмов его действия при гипобарической гипоксии приобретает важное прикладное значение, открывающее перспективы управления процессами адаптации и повышения резистентности органов и тканей к дефициту кислорода.
Исходя из этого, была поставлена цель исследования - изучить влияние мелатонина на системные и органные механизмы компенсации и процессы адаптации при гипобарической гипоксии.
Задачи исследования:
1. Изучить влияние мелатонина на изменения газового состава и кислотно-основного состояния крови крыс в процессе месячной адаптации к гипобарической гипоксии.
2. Исследовать действие мелатонина на процессы перекисного окисления липидов и систему антиоксидантнои защиты в сыворотке крови в условиях гипобарической гипоксии.
3. Оценить влияние мелатонина на динамику процессов перекисного окисления липидов и состояние системы антиоксидантнои защиты в миокарде в процессе месячной адаптации к гипобарической гипоксии.
Изучить действие мелатонина на сосуды микрогемоциркуляции, тканевые изменения в миокарде на разных этапах адаптации к гипобарической гипоксии.
Определить влияние мелатонина на процессы перекисного окисления липидов и систему антиоксидантнои защиты в печени при гипобарической гипоксии.
Исследовать влияние мелатонина на сосуды микрогемоциркуляции и тканевые изменения в печени в процессе месячной адаптации к гипобарической гипоксии.
Научная новизна
Впервые установлено, что применение мелатонина в дозе 1,0 мг/кг массы тела при действии прерывистой гипобарической гипоксии приводит: к увеличению эффективности утилизации кислорода из крови и нивелирует уровень тканевой гипоксии; повышает активность систем антиоксидантнои защиты и ограничивает процессы перекисного окисления липидов в плазме крови, миокарде левого желудочка сердца и печени; установлено, что мелатонин способствует вазодилатации артериальных и венозных микрососудов, улучшает кровоснабжение и кислородное обеспечение миокарда и паренхимы печени; ограничивает развитие деструктивных нарушений в миокарде и печени, независимо от длительности гипоксического воздействия.
Установлено, что мелатонин оказывает выраженное гипоксипротекторное действие, нивелирует реактивные сосудисто-тканевые нарушения и снижает время формирования структурной адаптации к прерывистой гипобарической гипоксии.
Практическая значимость
Экспериментально доказана возможность использования мелатонина в качестве эффективного гипоксипротектора, корригирующего морфофункцио-нальные реактивные и дизадаптивные изменения в сердце и печени. Полученные данные расширяют представления о физиологическом действии и фармакологических эффектах мелатонина, которые после соответствующих исследований могут найти широкое применение в клинике и в прикладной медицине для повышения резистентности к гипоксии.
Работа является разделом комплексной программы НИР Ульяновского государственного университета в рамках тем: «Экспериментальное исследование фармакологических эффектов веществ метаболического типа действия» (номер Госрегистрации 01.200.211664), «Механизмы адаптации и резистентность организма при гипоксии различного генеза» (номер Госрегистрации 01'.200.211667).
Результаты исследования используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических занятий по курсу «Физиология», «Фармакология» и «Физическая реабилитация» на медицинском факультете Ульяновского государственного университета.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Мелатонин модифицирует системные и органные компенсаторно- приспособительные процессы, влияет на реактивность сосудов микрогемоцирку- ляции, снижает время формирования процессов адаптации при действии на ор ганизм прерывистой гипобарической гипоксии.
Мелатонин обладает выраженным кардиопротекторным действием, повышает активность системы антиоксидантной защиты и предупреждает мор-фофункциональные нарушения в миокарде при гипоксии.
Мелатонин проявляет выраженную антиоксидантную активность в печени, оказывает цитопротекторное действие, предупреждает функциональные и структурные изменения, связанные с гипоксическим воздействием.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на ежегодных научно-практических конференциях врачей Ульяновской области (2002-2005 годы).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 5 научных работах.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 7 таблиц, 6 рисунков и 18 фотографий. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, главы с изложением результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, списка литературы.
Список литературы содержит 276 источников, из них 188 работ отечественных и 88 - иностранных авторов.
Современные представления о гипоксии. Возможности мелатонина в повышении устойчивости организма к экстремальным воздействиям
В процессе эволюции у человека и высших животных сложился окислительный тип обмена веществ, нарушение которого приводит к ограничению функций, повреждению клеточных структур и их гибели. Между тем гипоксия - широко распространенное явление, проявления которого имеют место в самых разнообразных условиях жизнедеятельности (Колчинская, 1982). В соответствии с теорией «перемежающейся активности клеточных структур» (Чернух с соавт., 1984; Крыжановский, 1974), постулируется наличие внутриорган-ной гетерогенности функциональной активности и метаболизма клеток, в прямой зависимости от которых осуществляется местная регуляция сосудов микроциркуляции, обеспечивающая локальное кровоснабжение и доставку О2 в тканевой «микрорегион». «Картирование» уровня рОг в различных «микрорегионах» головного мозга, сердца, печени, скелетных мышц с использованием полярографической микроэлектродной техники свидетельствует о широких вариациях показателя от 0 до 90 мм рт.ст. (Иванов, 1993-1995). Эти данные подтверждают концепцию о наличии гипоксии покоя, которая имеет место в физиологических условиях и не вызывает структурных нарушений в клетках, поскольку развивается на фоне естественного изменения метаболизма клеток (Чернух с соавт., 1984), энергетические потребности которых полностью удовлетворяются за счет аэробно-анаэробных путей ресинтеза АТФ.
Иная ситуация возникает при несоответствии кислородного запроса возможностям газотранспортных систем в его доставке, которые могут возникать в результате нарушения функций дыхательной, сердечно-сосудистой систем и га зотранспортной системы дыхательных ферментов. Именно недостаточность газотранспортных систем легла в основу классификации гипоксических состояний (Peters, Van Sayke, 1932), широко принятую до недавнего времени в нашей стране и за рубежом (Стрелков, Чижов, 2001). В настоящее время утвердилась предложенная А.З. Колчинской (1981) классификация гипоксических состояний, которая учитывает изменения, происходящие на всех этапах доставки 02 и его использование тканями. Выделено 8 типов гипоксических состояний: ги-поксический, гипероксический, гипербарический, респираторный, циркулятор-ный, гемический, цитотаксический (первичная тканевая гипоксия) и гипоксия нагрузки.
В рамках проведенного исследования нами рассматривается гипоксиче-ский тип (гипоксическая гипоксия), в генезе которого лежат изменения газового состава во вдыхаемом воздухе, которые возникают либо при снижении барометрического давления (гипобарическая гипоксия), либо при снижении содержания С 2 в окружающей среде (нормобарическая гипоксия). Известно, что ответные, компенсаторно-приспособительные реакции в организме на действие любого раздражителя, включая гипоксию, зависят от его длительности и силы (Слоним, 1982). В зависимости от длительности воздействия различают острую и хроническую гипоксическую гипоксию (Колчинская, 1997; 2003). Острую гипоксию разделяют на 3 формы: сверхострую, при которой развитие гипоксии происходит в течение нескольких секунд; острую, которая длится несколько минут; и подострую, развивающуюся в течение многих часов (Малкин, Гип-пенрейтер, 1977). Установлено, что при подострой форме гипоксии симптомы, компенсаторно-приспособительные реакции и адаптивные изменения в органах и тканях сходны с острым периодом хронической гипоксии (Малкин, Гиппен-рейтер, 1977; Коваленко, 1973; Айдаралиев, 1978). Хроническая гипоксия развивается при длительном пребывании человека и животных в условиях дефицита ( дни, месяцы, годы (Миррахимов с соавт., 1978; 1984; Агаджанян с со-авт, 1986; 1987).
По силе (величине) воздействия гипоксическую гипоксию подразделяют на 5 стадий (Колчинская, 1981; 1999): скрытую, компенсируемую, с нарастающей декомпенсацией, некомпенсируемую и терминальную. В основу этой классификации легли изменения аэробных процессов в организме (величина потребления Ог). Установлено, что снижение уровня потребления 02 и угнетение процессов окислительного фосфорилирования возникает при снижении р02 артериальной крови ниже 50 мм рт.ст. (Иванов, 1991; 1995), что соответствует 3 стадии гипоксических воздействий (Колчинская, 2003). В эту и последующие стадии развивается гипоксическое повреждение (IV стадия) и некроз (V стадия) клеточных структур (Колчинская, 1999); хотя в разных органах эти нарушения выражены неодинаково в силу особенностей тканевого дыхания и чувствительности к дефициту 02 (Иванов с соавт., 1986; 1993; Балыкин с соавт., 1996; 2003). Показано, что механизмы компенсации, структурной адаптации и/или дизадаптации при гипоксической гипоксии имеют внутри- и межорганные особенности и различия (Балыкин с соавт., 1996-1999).
Установлено, что в генезе гипоксической (гипо- и нормобарической) гипоксии лежат изменения р02 во вдыхаемом и альвеолярном воздухе, в артериальной крови и в тканях (Колчинская, 2003). При этом триггером, запускающим компенсаторно-приспособительные реакции, является артериальная гипоксе-мия (Бреслав, Глебовский, 1981). Уже на первых секундах и минутах снижения артериального р02 приводит к стимуляции периферических артериальных хе-мо- и барорецепторов дуги аорты и каротидного синуса, обеспечивающих поток афферентной импульсации в дыхательный и сердечно-сосудистый центры продолговатого мозга (Стрелков, Чижов, 2001), обеспечивая компенсаторное увеличение легочной вентиляции (Исаев, Сегизбаева, 2003) и сердечного выброса (Агаджанян, 1986). При этом перфузия капилляров кровью с низким р02 стимулирует деятельность центральных хеморецепторов, локализованных на дне IV желудочка продолговатого мозга, что, в свою очередь, стимулирует тонус нейронов дыхательного центра, приводя к увеличению частотных характеристик аппарата внешнего дыхания (Бреслав, Глебовский, 1981).
Фармакологический эффект мелатонина в повышении резистентности организма при экстремальных воздействиях
На протяжении нескольких последних десятилетий продолжается интенсивный научный поиск путей повышения резистентности организма к экстремальным факторам среды, включая гипоксические воздействия (Меерсон с соавт., 1983-1988; Архипенко, 1999; Сазонтовас соавт., 1999; Лукьянова, 1999).
В вопросах фармакологической защиты организма от стрессорного повреждения важная роль отводится веществам, участвующим в реализации эффектов стресс-лимитирующих систем или стимулирующих их активность. Одним из наиболее перспективных направлений является изучение стресс-протекторного действия антиоксидантов, как препаратов, воздействующих на наиболее всеохватывающее, фундаментальное патогенетическое звено развития повреждений в организме (Darley-Usmar, Radomsky, 1994) и позволяющих оптимизировать взаимодействие стресс-регулирующих систем.
В последние несколько лет антиоксиданты являются объектом интереса многих исследователей. К настоящему моменту выявлено и синтезировано огромное количество веществ, обладающих антиоксидантным действием (Ме-ринг с соавт., 1993).
Накапливается все больше данных о том, что витамины с антиоксидант-ными свойствами, такие как витамин Е, С и Р-каротин, могут задерживать развитие ряда патологических процессов, оказывают протективное действие при сердечно-сосудистой патологии, особенно в комплексной терапии (Lucchi et al., 1993; Parfitt et al., 1993). Убихиноны близки по химической структуре к токоферолам. Хорошо изучено их протективное действие при гипоксии различных органов (Matsura, Kawasaki, 1993).
В ряде работ показано антиоксидантное действие пробукола, его способность уменьшать окисление ЛПНП (Bride et al., 1989) и связанное с этим его ан-тиатерогенное (Horton et al., 1992) и эндотелиотропное действие (Ferrieres et al., 1992). Стресс-протекторное действие пробукола было показано при повышении устойчивости под его влиянием здоровых мужчин к гипоксической гипоксии (Найдина с соавт., 1991).
Антиоксиданты являются препаратами широкого спектра действия. Корригируя перекисное окисление липидов, они, как следствие, обрывают и взаимосвязанные патологические цепи, проявляя в различной степени антианги-нальную, кардиопротекторную, липорегулирующую, противосудорожную, ан-тикоагулянтную, противоаритмическую, мембраностабилизирующую и имму-ностабилизирующую активность (Воронина, 1993; Гусаков и соавт., 1994; Майкова, 1994; Максименко и соавт., 1993; Покровский и соавт., 1993; Пшенникова и соавт., 1992; Сернов и соавт., 1995, 1996; Соколов, Белова, 1987; Arvinder, Pawan, 1994; Ferrieres, Douste-Blagy, Bemadet, 1992; Wojciki et al., 1991).
Среди биологически активных веществ особое место занимает мелато-нин, который является основным гормоном эпифиза. Выделение его в строгом соответствии с фотопериодическим циклом превращает эпифиз в своеобразные биологические часы, имеющие прямое отношение к регуляции циркадианных ритмов в организме (Pevet, 1998).
Мелатонин впервые был описан А. Лернером в 1958 г. (цит. по Bergstrom, Hakanson, 1998). В последующем было установлено наличие рецепторов к ме-латонину в центральных и периферических тканях, которые формируются на ранних стадиях развития (Thomas et al., 1998). Уровень мелатонина в крови человека существенно колеблется и зависит от пола, возраста, времени суток и времени года, температуры окружающей среды (Touitou, 1998).
Мелатонин (N-ацетил-З-метокситриптамин) - производное серотонина, который синтезируется организмом из аминокислоты триптофана. За прошедшие сорок пять лет после его открытия было показано, что мелатонин участвует в регуляции многих жизненно важных физиологических процессов, таких, например, как созревание и развитие половых органов; пигментный обмен; регуляция настроения и сна; пролиферация и дифференцировка клеток (Bergstrom, Hakanson, 1998). Наиболее изучены механизмы его влияния на формирование биологических ритмов у человека и животных (Дедов И.И., Дедов В.И., 1992; Малиновская, 1997). В последние десятилетия показано действие эндогенного и экзогенного мелатонина как стресс-лимитирующего вещества (Дедов И.И., Дедов В.И., 1992; Малиновская, 1997). Установлено его влияние на сердечно-сосудистую систему (Рапопорт, Шаталова, 2001), способность к повышению реактивности сосудов при ишемии и при физических воздействиях на сосуды (Караченцева с соавт., 2003). Особое внимание привлекли данные о высокой эффективности мелатонина как антиоксиданта, ограничивающего образование перекисей на мембранах клеток при стрессе (Малиновская, 1997).
Этот гормон регулирует работу многих систем организма, в том числе и иммунной. Получены экспериментальные и клинические данные об участии мелатонина в формировании поведенческих реакций и их периодичности (Арушунян, 1996), об участии эпифиза в антистрессорной защите мозга и его роли в нейроэндокринной регуляции гомеостаза.
В настоящее время твердо установлено, что эпифиз не является исключительным органом, способным синтезировать мелатонин. Экстрапинеальный ме-латонин широко распространен в организме человека и животных - клетки, продуцирующие мелатонин, обнаружены в желудочно-кишечном тракте, дыхательных путях, поджелудочной железе, надпочечниках, щитовидной железе, тимусе, мозжечке, мочеполовой системе, плаценте и других органах (Thomas et al., 1998). Более того, показан активный синтез мелатонина в неэндокринных клетках - тучных клетках, естественных киллерах, эозинофильных лейкоцитах, тромбоцитах, эндотелиоцитах. Такое широкое распространение мелатонина отражает его ключевую роль как межклеточного нейроэндокринного регулятора и координатора многих сложных и взаимосвязанных биологических процессов.
Влияние мелатонина на газовый состав, кислотно-основное состояние крови, состояние антиоксидантной защиты и процессы перекисного окисления липидов в плазме крови при гипобарической гипоксии
Известно, что снижение барометрического давления сопровождается падением парциального давления газов во вдыхаемом воздухе. Подъемы крыс в барокамере на «высоту» 6000-6500 м, используемые в предпринятом нами исследовании, предполагают снижение барометрического давления (Рв) до 350-340 мм рт.ст., что приводит к падению рОг во вдыхаемом воздухе до 70-75 мм рт.ст. (при Рв - 760 мм рт.ст., рОг - 159 мм рт.ст.).
При этом наиболее информативным «маркером», характеризующим степень гипоксии, является уровень артериальной гипоксемии, которая является триггером, запускающим компенсаторно-приспособительные реакции организма и, наряду с венозным рОг, дает представление об уровне тканевой гипоксии (Колчинская, 2004). С этих позиций в исследовании оценивались характеристики газового состава и КОС артериальной и венозной крови при гипоксии без лекарственной коррекции и гипоксии на фоне предварительного введения мелатонина на разных этапах эксперимента (табл. 3.1).
Результаты контрольных исследований показали, что введение мелатонина не вызывает существенных изменений изучаемых показателей газового состава и КОС артериальной и венозной крови.
После однократного сеанса гипобарической гипоксии (1 сутки эксперимента) в артериальной и смешанной венозной крови возникает выраженная ги-поксемия: Ра02 снижается на 43,2 мм рт.ст. (Р 0,001), Pv02 - на 22,4 мм рт.ст. (Р 0,001). При этом насыщение гемоглобина кислородом в артериальной крови падает на 24,7 % (Р 0,001), в смешанной венозной - на 44,1 % (Р 0,001), что свидетельствует о снижении сродства НЬ к 02 при гипоксии.
Содержание 02 в артериальной крови имеет тенденцию к увеличению, что, очевидно, связано с гемоконцентрацией и эритроцитозом, развивающимися при гипоксии (Балыкин, 2003). В смешанной венозной крови содержание 02 снижается на 3,2 % (Р 0,001), обеспечивая резкое повышение экстракции кислорода тканями на 19,4 % (Р 0,001), что является важной компенсаторно-приспособительной реакцией, направленной на поддержание окислительного метаболизма в тканях. Несмотря на развертывание этих механизмов компенсации гипоксии, активная реакция артериальной и смешанной венозной крови сдвигается в сторону декомпенсированного метаболического ацидоза, о чем свидетельствует достоверное снижение рНа и pHv, тенденция к увеличению Ра. С02 и PvC02 на фоне дефицита буферных оснований (снижение BE).
Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что, в соответствии с классификацией А.З. Колчинской (1981), сеанс гипобарической гипоксии (1 сутки эксперимента), сопровождается возникновением выраженной гипоксии с нарастающей декомпенсацией, которая в период восстановления между «подъемами» может переходить в стадию гипоксии с частичной компенсацией.
Предварительное введение мелатонина мало изменяет вышеописанную картину изменений газового состава и КОС при действии прерывистой гипобарической гипоксии в первый день эксперимента (табл. 3.1). Результаты исследования свидетельствуют о возникновении резко выраженной артериальной и венозной гипоксемии, когда Ра02 снижается на 46,3 мм рт.ст. (Р 0,001), Pv02 -на 21,7 мм рт.ст. (Р 0,001), Sa02 - на 22,6 % (Р 0,001), Sv02 - на 47 % (Р 0,001). Артериальное и венозное содержание 02 имеет одинаковую с группой сравнения направленность изменений, отличие лишь в том, что артерио-венозная разница по 02 повышается в большей степени за счет тенденции к увеличению Са02 и снижению Cv02 (табл. 3.1). Вместе с тем такая тенденция приводит к увеличению коэффициента утилизации Ог, который достоверно превышает данные в группе сравнения (Р 0,05).
Изменения КОС свидетельствуют о сдвигах активной реакции артериальной и смешанной венозной крови в сторону метаболического ацидоза, который приобретает компенсированные формы.
Таким образом, можно констатировать, что на фоне предварительного введения мелатонина сеанс прерывистой гипобарической гипоксии приводит к аналогичным, по сравнению с группой сравнения, изменениям газового состава и КОС артериальной крови. Разница заключается лишь в том, что в опытной группе прослеживаются тенденции к повышенной способности тканей в утилизации О2.
На 5-е сутки эксперимента направленность изменений газового состава и КОС, описанных в первые сутки гипобарического воздействия, в целом сохраняется, однако количественно характеристики активной реакции артериальной крови приобретают свои отличия.
Результаты исследования свидетельствуют, что артериальное и венозное Р02 в группе сравнения снижаются на 45,7 и 26,0 мм рт.ст. (Р 0,001), a S02 -на 26,5 и 44,1 % (Р 0,001), соответственно.
При этом артериальное содержание 02 не отличается от данных в контроле, хотя Cv02 снижается на 3,9 % (Р 0,001), а коэффициент утилизации 02 повышается на 19,4 % (Р 0,001). Активная реакция артериальной и смешанной венозной крови сдвинута в сторону метаболического ацидоза.
В группе животных с повышенным содержанием в организме экзогенного мелатонина отмечаются тенденции к повышению эффективности компенсаторно-приспособительных реакций к гипоксии.
Влияние мелатонина на динамику биоэлектрической активности, состояние антиоксидантной системы и процессы перекисного окисления липидов в сердце, морфофункциональное состояние миокарда в различные сроки воздействия прерывистой гипобарической гипоксии
Результаты исследования свидетельствуют, что после однократного сеанса гипобарической гипоксии (1 сутки) ЧСС у экспериментальных животных достоверно увеличивается. Подобная реакция является закономерным ответом на действие гипоксии (Колчинская, 2003) и направлена на компенсаторное увеличение минутного объема кровообращения, развертывающегося по частотному признаку.
На фоне выраженной артериальной гипоксемии и тканевой гипоксии, повышенная функциональная активность миокарда создает дополнительные предпосылки для возникновения дефицита О2 в сердечной мышце, и может привести к нарушению ее биоэлектрических свойств.
Результаты исследования показали, что в этих условиях длительность интервала RR снижается на 13 % (Р 0,05). При детальном рассмотрении длительности отдельных сегментов и интервалов оказалось, что они претерпевают изменения по сравнению с контрольными данными при нормоксии. Так после однократного гипобарического сеанса длительность интервала QRS увеличивается, что указывает на замедление скорости проведения возбуждения в миокарде желудочков. При этом, однако, данные ЭКГ свидетельствуют о неизменных по длительности интервалах PQ, QT и времени реполяризации (зубец Т). Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что после однократного сеанса прерывистой гипобарической гипоксии выраженных признаков тканевой гипоксии миокарда не отмечается, хотя уже в этот период появляются первые симптомы ухудшения сердечной проводимости.
На 5-15 сутки гипобарического воздействия признаки нарушения электрической стабильности миокарда приобретают выраженный характер (табл.3.3).
При выраженной тахикардии (Р 0,001) (рис. 3.3) отмечается закономерное снижение интервала RR на 6 и 20 % на 5-15 сутки эксперимента, соответственно. Отмечается удлинение времени проведения возбуждения через ат-рио-вентрикулярный узел, о чем свидетельствует увеличение интервала PQ на 15,1 и 49,1 % (Р 0,01) на 5 и 15 сутки эксперимента. При этом достоверно увеличивается продолжительность проведения возбуждения в миокарде желудочков (QRS) на 44 и 27,3 % (Р 0,001) (рис. 3.4), время реполяризации миокарда (Т) и электрической систолы (QT), наиболее выраженные на 15 сутки эксперимента. Подобная динамика отмечалась и при оценке показателей dQT HQTC.
При визуальном рассмотрении записей ЭКГ во II стандартном отведении в отдельных случаях отмечалось уплощение и снижение амплитуды зубца Т. В отдельных случаях прослеживались нарушения сердечного ритма по типу синусовой аритмии.
Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют, что увеличение длительности времени проведения импульса в атрио-вентрикулярном узле, продолжительности QRS и электрической систолы желудочков, изменение формы зубца Т и нарушения ритма сердца являются свидетельством гипоксии миокарда (Стрелков, Чижов, 2001), развивающейся на фоне гипобарической гипоксии и выраженной артериальной гипоксемии, отмеченных в проведенном исследовании.
Известно, что длительные прерывистые гипобарические воздействия приводят к повышению эффективности механизмов компенсации и формированию признаков структурной адаптации к дефициту Ог в органах, включая сердце (Ши-даков с соавт., 2001; Балыкин с соавт., 1998-2003). Действительно, результаты исследования свидетельствуют, что после курса месячной гипобарической тренировки изменения ЭКГ в ответ на гипоксию отличаются от описанных выше (1-15 сутки). Прежде всего, следует отметить отсутствие частотных изменений сердечного ритма: ЧСС и RR практически не изменяются по сравнению с контролем (нормоксия). Достоверные различия отсутствуют и при оценке длительности интервалов и зубцов QRS, PQ, QT, Т, а также значений dQT и QTc.
Таким образом, результаты исследования свидетельствуют, что действие прерывистой гипобарической гипоксии приводит к изменениям биоэлектрической стабильности миокарда и характеризуется появлением признаков дефицита 02 в сердечной мышце, выраженным в 1-15 сутки эксперимента и исчезающим по мере формирования адаптивных процессов в сердце (30-е сутки).
Имеющиеся в литературе сведения свидетельствуют о полифункциональных свойствах мелатонина (Tauitou, 1998; Marco, 1999). Известно его действие как вещества, снижающего активность симпатической нервной системы (Reiter et al., 2001), оказывающего мембранопротекторное действие при длительном воздействии катехоламинов (Малиновская, 1997), активного антиоксиданта, корригирующего процессы ПОЛ на мембранах клеток, включая кардиомиоци-ты (Bayer, 1998; Reiter, 1997; 2000), стабилизирующего деятельность натрий-, калий-, магний-, кальций-АТФаз и работы ионных насосов (Touitou, 1998).
Описанные свойства мелатонина можно оценить как «стресс-лимитирующий фактор» (Меерсон с соавт., 1988-1993), способствующий формированию специфической резистентности организма к экстремальных факторам, включая гипоксический.
Действительно, данные электрокардиографии свидетельствуют, что ежедневное внутрибрюшинное введение мелатонина (1,0 мг/кг) в сочетании с ги-побарическими воздействиями на организм экспериментальных животных модифицирует реакции сердца на гипоксию и зависит от длительности применения препарата (табл. 3.3).
Так, после однократного введения мелатонина гипобарическое воздействие (1-е сутки эксперимента) приводит к умеренному увеличению ЧСС на 4,5 % (Р 0,05) и снижению длительности интервалов RR на 11 % (Р 0,05). При этом время возбуждения желудочков (QRS) практически не изменялось. В отличие от группы сравнения появлялась тенденция к снижению времени атрио-вентрикулярной задержки (Р 0,05) и длительности зубца Т на 15 % (Р 0,05). Показатели QT, dQT и QTc в группе практически не отличались от исходных данных.
Таким образом, однократное введение мелатонина сопровождается менее выраженными изменениями показателей ЭКГ при гипобарической гипоксии, а по ряду показателей не отличается от исходных данных при нормоксии.
На 5-е сутки эксперимента описанные изменения полностью исчезают (табл. 3.3), хотя в группе животных, которым мелатонин не вводился, изменения показателей ЭКГ носили выраженный характер.
Подобная картина отмечается и в последующие сроки эксперимента (15-30 сутки), когда гипобарическая гипоксия моделировалась на фоне ежедневных инъекций мелатонина.
