Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Обзор литературы 12
1.1 Влияние адаптогенов природного происхождения на организм 12
1.2 Микроциркуляторная система организма 19
1.3 Влияние физических нагрузок на гематологические и биохимические показатели крови 24
1.3.1 Гематологические показатели крови 24
1.3.2 Биохимические показатели крови 25
1.4 Влияние физических нагрузок на поперечнополосатую мышечную ткань 27
1.4.1 Скелетная поперечнополосатая мышечная ткань 27
1.4.2 Сердечная поперечнополосатая мышечная ткань 29
ГЛАВА II Материалы и методы исследования 32
2.1 Организация исследования на животных 32
2.2 Организация исследования в группах лыжниковгонщиков 35
2.2.1Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови 35
2.2.2 Оптическая тканевая оксиметрия 38
2.2.3 Лазерный флуоресцентный анализ 39
2.3 Характеристика апипродукта Билар 39
ГЛАВА III Результаты исследования 42
3.1 Масса тела мышей 42
3.2 Выносливость животных при введении Билара на фоне физических нагрузок 44
3.3 Особенности микроциркуляции у мышей при введении Билара 46
3.3.1 Микроциркуляция у мышей в состоянии покоя до физической нагрузки 46
3.3.2 Микроциркуляция у мышей после выполнения физической нагрузки до полного утомления 54
3.4 Гематологические и биохимические показатели крови мышей при введении Билара 60
3.5 Гистологические показатели поперечнополосатой мышечной ткани мышей при приеме Билара 67
3.5.1 Четырехглавая мышца бедра 67
3.5.2 Миокард левого желудочка сердца 71
3.6 Микроциркуляция у лыжников гонщиков 74
3.6.1 Микроциркуляция у лыжников гонщиков 12-15 лет 74
3.6.2 Микроциркуляция у лыжников гонщиков 18-20 лет 79
ГЛАВА IV Обсуждение результатов 91
Выводы 101
Практическая значимость 104
Список использованных источников
- Влияние физических нагрузок на гематологические и биохимические показатели крови
- Влияние физических нагрузок на поперечнополосатую мышечную ткань
- Оптическая тканевая оксиметрия
- Гематологические и биохимические показатели крови мышей при введении Билара
Влияние физических нагрузок на гематологические и биохимические показатели крови
Капиллярная сеть более плотная, чем артериолярная сеть, с параллельными ветвями, отделенными друг от друга на 20-30 мкм, и иногда имеющая поперечные соединения между параллельными ветвями внутри сети [324]. Капилляры представляют собой простые эндотелиальные трубки, окруженные базальной мембраной и иногда перицитами [310], структура стенки капилляров специализирована по отношению к функциям органа, в котором они находятся [300]. В поперечно-полосатых мышцах длина капилляров значительно варьируется, обычно в пределах 200-500 мкм [324].
Диаметр капилляра в артериолярном конце сети обычно меньше, чем диаметр ненапряженного эритроцита. Диаметр капилляра характеризуется обратной конусность, возрастая примерно на 20% в венозном конце сети. Комбинация увеличения диаметра и увеличения числа параллельных ветвей позволяет увеличить площадь поверхности в венозной части микроциркуляторной сети в скелетных мышцах [265]. В миокарде собаки средний диаметр просвета капилляров (5,5±1,3 мкм) значительно меньше диаметра ненапряженного эритроцита собаки (7,1 мкм) [238]. Также существует путь от артериол до венул, в котором диаметр просвета больше, чем диаметр ненапряженного эритроцита. В мезентерии крысы средний диаметр артерио-венулярного пути составляет (11,0±2,8 мкм) [294], в то время как диаметр ненапряженного эритроцита крысы составляет 6,8 мкм [238]. В кожной циркуляции артерио-венулярные анастомозы, идущие в обход капиллярного кровообращения [335] в различных частях имеют протяженность 5-40 мкм.
Точка, в которой капилляры соединяются в несколько более крупные сосуды (посткапиллярные венулы) определяется как начало венулярной сети. Топологическая организация венулярной сети, в общем, сходна с артериолярной сетью [315]. Венулы более многочисленны, чем артерии и диаметр венозных сосудов существенно больше, чем артериол. Так, в нормальных условиях, объемный расход должен быть идентичен во всех поперечных сечениях сосудистого русла, и скорость кровотока обратно пропорциональна площади поперечного сечения. В венулах 2-го порядка портняжной мышцы средняя скорость составляет около 15% от сопоставимой в артериолах [284]. Венулярная сеть заканчивается там, где аркадные регионы этой сети соединяются с древовидной сетью маленьких вен.
Посткапиллярные венулы имеют сходную с капиллярами структуру стенки, начинаясь простыми эндотелиальными трубочками, окруженными базальной мембраной. Сосудистые гладкомышечные волокна отсутствуют в венулярных сосудах диаметром менее 30 мкм в скелетной мускулатуре, и более явно проявляются при возрастании диаметра, но непрерывный слой волокон отсутствует в сосудах с диаметром менее 300 мкм [309]. Посткапиллярные венулы располагаются на противоположном конце капилляров от терминальных артериол, и отделены от последних расстоянием в несколько сотен микрон в скелетных мышцах [324]. Древовидные сети артериол и венул непосредственно соседствуют с капиллярной сетью и так же разделяются, но восходящие аркадные ветви обоих сетей тесно связаны [315].
Сердце придает крови потенциальную энергию, которая движет ее в системе периферической циркуляции, и кровоток в отдельных органах определяется, в основном, изменениями в диаметре просвета артериол. Исследования [335] позволили установить, что артериолы могут составлять регионы высочайшего перепада давления, и сосудистая часть - самая важная в регуляции кровотока. Более поздние экспериментальные измерения давления подтвердили эти предположения. Например, в скелетных мышцах артериолы отвечают за 50-60% общего перепада давления, и, следовательно, за устойчивость сосудистого русла [272]. Артериолы участвуют в регуляции кровотока, так как они способны к большим изменениям диаметра по отношению к первоначальной основе, чем другие структуры микроциркуляторной системы. Артериолы могут расшириться до 50% от нормального уровня при определенной стимуляции. Также артериолы способны на сильное сокращение, и дистальные артериолы могут полностью закрыться при максимальной стимуляции [314].
Артериолы играют ведущую роль в регуляции кровотока и внутрисосудистого давления не только благодаря их такому свойству, как способность к большому изменению диаметра, но и их возможности отвечать на широкое разнообразие стимулов. Почти уникальная черта артериол при сравнении с другими сосудами заключается в том, что они активно отвечают на физические стимулы: сужение и сохранение меньшего диаметра, при повышении внутрисосудистого давления (миогенный ответ) [285] и претерпевают долговременное расширение, при увеличении кровотока (кровотоко-зависимое расширение) [325].
Артериолы отвечают на изменение в химическом составе окружающих тканей, расширяясь при местном снижении кислородного давления, и они высвобождают различные медиаторы при увеличении метаболической активности паренхимы [257]. Венулы и соседние артериолы взаимодействуют с использованием системы обратной связи для контроля артериального давления в единстве с местными метаболическими условиями в капиллярных и посткапиллярных регионах [282,331]. Артериолы постоянно получают множество сосудосуживающих и сосудорасширяющих стимулов. В ответ на множество стимулов артериолы отчасти функционируют как суммирующий усилитель, в котором окончательный результат определяется числом и величиной нескольких стимулов.
Влияние физических нагрузок на поперечнополосатую мышечную ткань
Наибольшие различия по массе тела между животными КГ и ЭГ наблюдаются в период от 15-го дня до 21-го дня эксперимента. На данном этапе исследования масса тела у особей КГ увеличилась до 21,95±0,48 г., а в ЭГ - до 23,36±1,53 г. Сходной тенденции изменения массы тела, при отсутствии достоверных различий (Р 0,5) между ЭГ и КГ животных допустимо дать следующие объяснения. На начальных этапах тренировки происходит интенсивное снижение жировой ткани и небольшое увеличение мышечной ткани. Незначительное увеличение массы тела животных в ходе тренировки также возможно объяснить дополнительными энергетическими затратами в связи с адаптационными перестройками физиологических функций и регуляторных механизмов организма.
Большие различия между ЭГ и КГ животных, начиная с 15-го дня эксперимента, следует искать в положительном влиянии биологически активных веществ, содержащихся в Биларе, на течение пластических процессов во время тренировочных физических нагрузок. В результате у ЭГ животных опережающими темпами увеличивается мышечная масса, тогда как у КГ животных рост массы тела обусловлен исключительно воздействием физической нагрузки и проявляется тренировочным эффектом. Так вес животных ЭГ на 21-й день увеличивается на 5% по отношению к 15-му дню эксперимента, в КГ прибавка в весе составляет 2% (P 0,5). Масса животных к концу эксперимента по сравнению с исходными показателями в ЭГ возрастает на 16% (P 0,5), в КГ на 10% (P 0,5). Близкую направленность изменения массы тела у лыжников гонщиков обнаружил В.Л. Ростовцев с соавторами [173] в условиях применения комплекса растительных адаптогенов. Авторами показано достоверное повышение мышечной массы тела и незначительное повышение жировой массы тела в результате трехнедельного приема адаптогенов. Формирование активного компонента состава тела, по данным авторов, тесно коррелирует с повышением концентрации в организме эндогенного тестостерона и кортизола.
Таким образом, степень отмечаемых изменений в сравниваемых группах остается незначительной. Более тонкая оценка выраженности воздействия Билара получена в дальнейшей части исследования, где проводилась оценка физической выносливости животных.
Выносливость животных при введении Билара на фоне физических нагрузок Повышенная физическая нагрузка вызывает возникновение гипоксического состояния, которое приводит к снижению выносливости. При этом большое значение приобретают адаптогены, способствующие более экономному расходованию энергетических ресурсов, выполнению большей по объему работы и ускорению восстановительной способности организма к повторным нагрузкам. Исходя из этого, нами выполнено исследование по применению адаптогена Билар для повышения физической выносливости организма белых мышей в условиях выполнения физической нагрузки до отказа от работы.
Проведенные исследования позволяют заключить, что ежедневное применение Билара до выполнения физической нагрузки в дозе 10 мг/кг является весьма перспективным средством, позволяющим повысить физические возможности организма экспериментальных животных. Показатели длительности бега на третбане у белых мышей ЭГ превышали аналогичные показатели в КГ. Как следует из данных таблицы 5, в первые 10-ть дней существенных различий по продолжительности бега животных практически не обнаружено. Продолжительность бега мышей при введении апипродукта Билар ( - Р – достоверность различий (Р0,05)) У мышей из КГ за этот отрезок времени происходит недостоверное снижение времени бега до 648,60±46,52 с, что опосредовано отражает утомление организма в результате хронического недовосстановления. Постановка нагрузочного теста в более отдаленные от момента начала курса приема апипродукта углубляла различия по времени работы между животными КГ и ЭГ. Причем у животных КГ средняя продолжительность выполнения теста статистически недостоверно увеличилась, относительно значения на 10-й день эксперимента. Дальнейшая регистрация на 21-й день показала время бега равное 869,50±56,40 с.
У мышей ЭГ по мере увеличения продолжительности приема апипродукта продолжительность бега статистически надежно повышалась. На 21-й день эксперимента показатель времени бега достигает 2114,50±130,22 с., что на 17% достоверно выше, чем показатель на 15-й день эксперимента. Данные курсового применения апипродукта Билар у животных ЭГ показывают, что за весь период исследования продолжительность бега до полного утомления достоверно выросла в 3,5 раза, тогда как у животных КГ выносливость увеличилась на 43%.
Полученные результаты позволяют сделать заключение о том, что в результате курсового приема Билара в течение 21-го дня повышенный уровень выносливости отмечается, начиная с 15-го дня приема, и нарастает до его завершения. Полученные результаты позволяют рекомендовать апипродукт Билар для вывода организма на пик физических возможностей при подготовке к длительной физической нагрузке.
Оптическая тканевая оксиметрия
В лейкоформуле мышей наблюдаются следующие изменения: содержание палочкоядерных нейтрофилов снижается к 10-му дню исследования (табл. 9) в ЭГ и КГ на 65% и 26%, соответственно (Р0,01). В дальнейшем, к 21-му увеличивается содержание палочкоядерных нейтрофилов, при этом значение в ЭГ (1,9±0,2%) достоверно (Р0,01) ниже, чем в КГ (5,2±0,2%). Содержание сегментоядерных клеток на 10-й день достоверно (Р0,01) ниже у мышей из ЭГ на 17% по сравнению с КГ, к 21-му дню значение в ЭГ достоверно (Р0,05) ниже на 8%, чем в КГ, что свидетельствует о повышении защитной функции организма.
К 21-му дню эксперимента снижается содержание лимфоцитов в крови мышей обеих групп, при этом показатель в ЭГ достоверно (Р0,05) ниже показателя КГ. Увеличение содержания моноцитов до 12,5±0,4% в ЭГ к 21-му дню эксперимента свидетельствует об их участии в регуляции функциональной активности других клеток (эозинофилов) и обеспечении реакции неспецифической защиты организма против микробов. В лейкоформуле мышей КГ уровень эозинофилов повышается к 10-му дню и сохраняет свое значение к 21-му дню эксперимента, при этом содержание эозинофилов в КГ достоверно выше (Р0,01) чем в ЭГ. Базофилы не были обнаружены ни в одной из проб.
Таким образом, наблюдается понижение уровня лейкоцитов в крови и изменения в лейкоформуле, которые в общем контексте могут свидетельствовать об адаптации организма и повышении защитной функции организма. Достоверное снижение количества тромбоцитов и отдельных видов лейкоцитов у животных ЭГ облегчает кровоток, способствуя росту его скорости. В работе В.В. Баранова [19] показано, что повышение скорости кровотока свыше 200 мкм/с улучшает диссоциацию оксигемоглобина.
Определение количества билирубина плазмы крови используется для оценки функции печени или интенсивности гемолитических процессов в организме [162]. Следует отметить значительное снижение содержания билирубина к концу эксперимента по сравнению с исходными данными (рис. 9 а, б). Так содержание общего билирубина (рис. 9 а) в ЭГ к 10-му дню эксперимента снижается на 88%, сохраняя такое же значение и в 21-й день эксперимента.
Содержание общего (а) и прямого билирубина (б) в крови белых мышей при приеме Билара Содержание прямого билирубина в ЭГ к 10-му дню эксперимента снижается на 91% в ЭГ и на 86% – в КГ. К 21-му дню происходит дальнейшее снижение содержания билирубина в крови (на 96% - в ЭГ, на 91% - в КГ по отношению к 1-му дню исследования).
Таким образом, на фоне введения животным Билара отмечается снижение повреждающего воздействия стресса, вызванного физической нагрузкой, на функциональное состояние печени, о чем свидетельствует снижение концентрации билирубина в плазме крови.
В поддержании гуморального иммунитета и развитии иммунных реакций принимают участие иммуноглобулины. Изменение содержания различных классов иммуноглобулинов в крови мышей представлено на рисунке 10.
Содержание IgG в ЭГ и КГ не изменяется от 1-го к 10-му дню эксперимента и увеличивается в ЭГ к 21 дню на 1 %, в КГ показатель остается без изменения. Содержание IgM снижается к 10-му дню эксперимента в ЭГ на 5%, в КГ на 2%. К 21-му дню наблюдения в ЭГ увеличивается содержание IgM на 13%, в КГ показатель остается без изменения. Динамика изменения содержания IgA следующая: к 10-му дню исследования в ЭГ наблюдается увеличение содержания IgA на 71%, в КГ -на 75%, К 21-му дню показатель продолжает увеличиваться в ЭГ на 22% (Р0,05) и остается на прежнем уровне в КГ.
Таким образом, повышение уровня иммуноглобулинов трех классов: IgG, IgM и IgA говорит об активации гуморального иммунитета в группе мышей, получавших Билар. Исследования ряда ферментов, дают представление о том, что на изменение гомеостаза, нарушения работы отдельных органов и систем в первую очередь реагируют энзимы путем изменения своей активности, то есть происходят количественные и качественные преобразования ферментных систем. Измеряемая в сыворотке крови, энзиматическая активность является результатом совместной и согласованной работы клеточных структур (процессов синтеза и распада ферментов), функции мембран, скорости инактивации и периода полураспада отдельных ферментов [84]. Исследования ферментов в работе Е.М. Герасимова [46] позволяет выявить различия в типах обеспеченности биоэнергетики митохондрий. Изменения активности АЛТ, которая считается маркером процессов ресинтеза глюкозы, показано на рис. 11 а.
Наблюдается отрицательная динамика снижения активности фермента в крови мышей. Так к 10-му дню исследования содержание АЛТ снижается в обеих группах, содержание данного фермента в крови у мышей ЭГ достоверно превышает (Р0,05) значение в КГ. К 21-му дню отмечается дальнейшее снижение активности данного фермента, при этом показатель в ЭГ незначительно превышает показатель КГ.
Изменение активности АСТ, которая считается маркером активации биэнергетики митохондрий показано на рисунке 11 б. Активность данного фермента снижается к 10-му дню в обеих группах, но достоверно (Р0,05) повышается в ЭГ по сравнению с КГ к 21-му дню. фосфорилирования в митохондриях. Отмечается снижение активности ЩФ в ЭГ и КГ к 10-му дню исследования по сравнению с 1-м днем, при этом содержание фермента в крови КГ превышает показатель в ЭГ. К 21-му дню наблюдается увеличение содержания ЩФ в ЭГ и снижение в КГ (рис 11 в). Таким образом, в группе мышей, получавших Билар, уровень выносливости был увеличен за счет усиления биоэнергетики митохондрий, выражающегося в приросте окислительного фосфорилирования в митохондриях.
Состав крови - один из наиболее лабильных показателей функционального состояния организма животных и человека, быстро и точно реагирующий на применение различных продуктов. Чем больше под их влиянием будет изменяться обмен веществ, тем сильнее и глубже будут изменения в крови. Так, у мышей ЭГ, получавшей апипродукт Билар, повышается уровень эритропоэза и синтеза гемоглобина, кровоток становится более гомогенным, снижается возможность образования тромбоцитарных агрегатов, светлых включений, повышается защитная функция организма. Физическая выносливость увеличивается за счет прироста окислительного фосфорилирования в митохондриях. Данные процессы свидетельствуют о расширении после курсового приема Билара адаптивных возможностей организма белых мышей, что нашло свое подтверждение в реологической картине крови и повышении физической выносливости белых мышей ЭГ.
Гематологические и биохимические показатели крови мышей при введении Билара
Вклад пассивных механизмов за счет пульсовых и респираторных колебаний менее значимый и за время исследования несмотря не тенденцию роста, статистически значимых различий не достигает. В частности Ад колебаний повышается от 6,73±0,53 п.е. до 6,89±0,71 п.е. на 10-й день и 7,80±0,84 п.е. на 21-й день исследования. Показатель амплитуды пульсовых колебаний вначале повышается от 3,23±0,40 п. е. в 1-й день до 5,61±0,48 п.е. на 10-й день, а к 21-му дню заметно снижается до 4,43±0,46 п.е.
В условиях приема апипродукта Билара за курсовой цикл происходит достоверное повышение сатурации кислорода в смешанной крови микроциркуляторного русла от 56,33±1,86% вначале исследования до 65,98±2,19% по его завершению (Р0,05). Поскольку показатель сатурации находится в обратной зависимости от величины диффузии, следовательно, его повышение свидетельствует о снижении диффузии кислорода из крови в ткани. При этом показатель сатурации кислорода в артериальной крови на протяжении всего периода исследования остается максимально высоким -99%.
Отсюда мы наблюдаем и снижение показателя потребления кислорода тканями за время применения препарата. В частности, в 1-й день эксперимента величина показателя U достигает 2,33±0,66 усл. ед., но уже через 10-ть дней значение снижается до 1,75±0,14 усл. ед. и к 21-му дню оказывается на 85% достоверно ниже (1,26±0,07 усл. ед.) по сравнению показателем на начало исследования. Снижение интенсивности потребления кислорода тканями отмечается и на уровне окислительно-восстановительных реакций, о чем свидетельствует повышение ФПК за период приема Билара. По данным ЛФД величина ФПК на начало эксперимента равняется 2,94±0,05, а к окончанию исследования достоверно выше на 6% и составляет 3,11±0,06 (Р0,05). В КГ лыжников подростков также наблюдается тенденция к увеличению интенсивности кровотока, при этом к 10-му дню исследования показатель увеличивается на 18%, достигая максимального значения 6,05±1,45 п.е. за весь период исследования. В дальнейшем ПМ снижается до 5,60±1,06, что на 10% выше показателя 1-го дня (Р0,05). Как и в ЭГ на протяжении эксперимента при увеличении интенсивности микрокровотока возрастает и показатель шунтирования, значение которого в 1-й день составило 1,28±0,10 усл. ед. К 10-му дню ПШ увеличивается до 1,46±0,14 усл. ед. и в 21-й день составил 1,53±0,16 усл. ед. (Р0,05).
Для КГ характерно увеличение показателя флакса. В начальный период исследования значение СКО составляет 1,30±0,11 п. е, к 10-му дню наблюдается увеличение данного показателя на 54% и дальнейшее увеличение до значения 2,17±0,40 п.е. на 21-й день, что на 67% достоверно выше по сравнению с 1-м днем исследования (P0,05).
В КГ лыжников наблюдается менее выраженная, чем в ЭГ, динамика увеличения Аэ и Ан к 21-му дню исследования. Так, значение Аэ в 1-й день исследования составило 12,36±1,22 п.е., к 10-му дню показатель незначительно снижается, достигая 12,07±1,38 п.е. Но уже к 21-му дню его значение недостоверно повышается на 22% по сравнению с 1-м днем (Р0,05). Также как и значение Аэ колебаний, Ан к 10-му дню исследования незначительно понижается до 15,63±1,40 п.е. от значения 16,04±1,69 п.е в 1-й день исследования. Но к 21-му дню Ан колебаний возрастает на 21%, достигая максимального значения 19,31±2,12 п.е. (Р0,05).
Противоположная динамика наблюдается со стороны миогенных колебаний. В начале исследования показатель Ам составлял 12,97±0,80 п.е. В последующем Ам колебаний недостоверно увеличивается на 2%, а затем снижается на 8% до значения 12,15±1,18 п.е. Уменьшение значения Ам не является достоверным (Р0,05).
Пассивные механизмы регуляции тканевого микрокровотока проявляют тенденцию к незначительному увеличению амплитуды пульсовых и дыхательных колебаний. Так, Ад колебаний возрастает на 6%, от 6,39±0,59 п.е. в 1-й день исследования до 6,75±0,77 п.е в 21-й день, при этом в 10-й день значение Ад колебаний минимально и составляет 4,61±0,23 п.е. Тенденция к увеличению характеризует Ас колебаний в КГ лыжников гонщиков. В начале исследования показатель составляет 4,01±0,82 п.е., к 10-му дню Ас колебаний достигает максимального значения - 4,60±0,06 п.е. По завершении исследования данный показатель снижается, но при этом остается на 11% выше, чем в начале исследования (Р 0,05).
К 21-му дню исследования сатурации кислорода в артериальной крови в КГ лыжников гонщиков, также как и в ЭГ достигает значения 99,0±0,04%. В КГ сатурация кислорода смешанной крови снижается от 58,55±1,73% до 54,80±1,84% к 21-му дню исследования (Р0,05). В КГ, как и в ЭГ, потребление кислорода тканями снижается к 10-му дню исследования, но к 21-му дню в КГ проявляется тенденция к увеличению значения данного показателя, которое на 6% недостоверно превышает потребление кислорода тканями в начальный период исследования.
Для КГ характерна тенденция постепенного снижения величины ФПК. Так в 1-ый день ФПК составил 2,80±0,04, в 10-й - 2,66±0,03, в 21-й -2,45±0,03, т.е. величина данного показателя достоверно снижается на 14% к 21-му дню эксперимента (Р0,05).
Таким образом, курсовое применение Билара с одной стороны повышает функциональные возможности системы микроциркуляции, а с другой снижает интенсивность обменных процессов с участием кислорода, что следует рассматривать как повышение экономичности работы системы микроциркуляции в условиях относительного покоя.
