Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема адаптации организма к низким
температурам среды является одной из центральных в экологической фи
зиологии. Это* вызвано активным освоением человеком зоны высоких ши
рот, районов Крайнего Севера и Сибири. Более того, вопрос адаптации
организма к холоду тесно связан с проблемой защиты от кратковременно
го воздействия низкой температуры. Подобные явления встречаются в экс
тремальных ситуациях, способных привести к переохлаждению и необра
тимым последствиям. і
На данный момент имеется значительное количество работ, посвященных терморегуляции и изменениям функций различных органов и систем при адаптации к холоду (Слоним, 1979; Пастухов, 1980; Баженов, 1981; Медведев, 1984; Якименко, 1984; Хочачка, 1988; Иванов, 1990; Лу-пандин с соавт., 1995; и др.). Вместе с тем ряд проблем этой области раскрыты недостаточно.
Учитывая всю сложность и многогранность исследуемого вопроса, требуется его комплексное изучение, начиная со звена регуляции процессов теплопродукции, общих механизмов перестройки функциональных систем и заканчивая формированием адекватной физиологичной реакции организма на температурное воздействие. Очевидно, что раскрытие тонких процессов, лежащих в основе терморегуляционных реакций, требуют использования современных биохимических методов исследования.
Не вызывает сомнения, что одним из основных веществ, регулирующих процессы теплопродукции является норадреналин ( Якименко, 1971; Пастухов, 1974; Bligh, 1973, 1985 и др.). В настоящее время имеется достаточное количество работ, позволяющих охарактеризовать роль различных отделов центральной нервной системы в терморегуляции ( Дымникова, 1969; Cordon е.а„ 1985 и др.). Вместе с тем, роль центральных норадренер-гических структур мозга в поддержании температурного гомеостаза организма в различных температурных условиях не совсем ясна. Следует отметить, что исследование возможности коррекции терморегуляционных реакций с помощью интравентрнкулярного введения экзогенного норадре-налина, позволило бы полнее раскрыть механизмы формирования процессов теплопродукции в условиях низких температур. В свою очередь подобные научные изыскания создают основу для разработки методов защиты организма от переохлаждения и своевременной активации теплопродукции различных органов.
Известно, что реакция целостного организма на различные внешние воздействия представляет собой комплексный ответ, включающий в себя изменение функционирования всех органов и систем. Имеющиеся обособленные исследования основных термогенных органов - мышц и бурой жировой ткани (Баженов, 1981; Якименко, 1982; Иванов, 1989; Himms-Hagcn, 1970; Nickols е.а., 1984; и др.), не дают четкой картины их взаимодействия в терморегуляции. Не исключено, что основой функциональной взаимосвязи
этих органов выступают биохимические реакции, успешное протекание которык зависит от состояния ферментных комплексов, контролируемых сложной системой как внутренних, так и внешних факторов.
Таким образом, несмотря на достаточно большое количество работ о терморегуляционной роли норадрсналнна, бурой жировой ткани и мышц, дальнейшее разностороннее исследование их функций не только на физиологическом, но и на биохимическом уровне является необходимым и имеет как теоретическое, так и практическое значение.
Цель и задачи исследования. Основная цель исследования состояла в изучении влияния адаптации к холоду на норадренергический контроль температурных реакций бурой жировой ткани и скелетных мышц.
В исследовании ставились следующие задачи:
1) определение роли интравентрикулярных инъекций норадреналина в
контроле температурного гомеостаза белых крыс после холодової! адап
тации и в условиях кратковременного охлаждения;
-
изучение влияния адаптации к холоду и интравентрикулярных инъекций экзогенного норадреналина на окислительный метаболизм бурого жира и скелетных мышц;
-
определение влияния длительной адаптации к холоду на некоторые биохимические параметры скелетной мышцы m. triceps surae белых крыс.
Научная новизна полученных данных. Результаты исследования позволили установить, что адаптация к холоду приводит к изменению чувствительности адренорецепторов мозга к экзогенному норадреналину. Предварительное введение в боковые желудочки мозга обзидана-блокатора бета-адренорецепторов, существенно изменяло температурную реакцию организма крыс на интравентрикулярные инъекции норадреналина. Данный факт позволяет говорить о том, что наибольшее значение в реализации эффекта инъекций норадреналина приобретают центральные бета-адренорецепторы.
Полученные данные конкретизируют картину перестройки как регуляции термогенеза со стороны центральной нервной системы, так и основных органов терморегуляции. Обнаруженное изменение некоторых показателей липидного обмена в скелетной мышце при адаптации к холоду, на фоне повышения активности термогенеза в бурой жировой ткани, позволяет предположить наличие взаимосвязи этих процессов. Более того, результаты биохимических исследований мышечной ткани могут послужить основой для разработки вопроса о наличии зависимости активности кальций-транспортной системы, а следователь1 *о и сократительной функции мышцы от состояния липидного обмена при длительной холодовой адаптации. Для определения удельной активности митохондриальной NADH-окендазы и FoFi-ATFa3bi был использован метод, основанный на применении каналообразующего антибиотика аламетицина для обеспечения свободного прохождения NADH и АТФ через внутреннюю мембрану митохондрий.
Основные положення, выносимые на зашиту. Адаптация к холоду приводит к развитию резистентности гомойотермного организма к охлаждению.
Интравентрикулярные инъекция норадреналииа повышают активность окислительных процессов в бурой жировой ткани и мышцах. Особую роль в опосредовании данного пронесса играют бета-адренергические рецепторы, о чем свидетельствуют результаты, полученные при изучении температурного эффекта экзогенного норадреналииа в условиях предварительного введения бета-адреноблокатора обзидана. Длительная холодовая адаптация приводит к повышению чувствительности адренорецепторов мозга к экзогенному норадреналину.
Продолжительное воздействие низких температур вызывает повышение активности окислительных процессов в бурой жировой ткани и изменение общего содержания липидов и свободных жирных кислот в мышцах белых крыс.
Увеличение содержания ненасыщенных жирных кислот в скелетных мышцах при адаптации к холоду сопровождается изменением активности некоторых митохондриальных ферментов и транспортных функций сарко-плазматнческого ретикулума. В результате при длительной холодовой адаптации происходит возрастание активности FoFi-АТФазы и снижение эффективности работы кальциевого насоса в гомогенате мышечной ткани.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные результаты позволили обобщить ряд теоретических вопросов, касающихся механизмов регуляции теплообразования и энергетики мышечной ткани в условиях длительного воздействия низких температур.
Данные о влиянии интравентрикулярных инъекций экзогенного норадреналииа на температурный гомеостаз в условиях холодовой адаптации и кратковременного охлаждения углубляют существующие представления о центральных механизмах приспособления гомойотермного организма к различным факторам окружающей среды.
Исследования, проведенные на скелетных мышцах позволили оценить некоторые аспекты биохимических изменений в мышечной ткани при адаптации к холоду.
Более полное познание центральных механизмов формирования холодовой адаптации создает практические предпосылки для направленного поиска путей управления адаптационным процессом. В частности, выводы о сочетанием влиянии адаптации, кратковременного охлаждения и интравентрикулярных инъекций норадреналииа на изменение терморегуляции могут быть применены в медико-биологических исследованиях по изучению механизмов приспособления человека и животных к экстремальным факторам среды. Более того, наблюдаемые изменения липидного обмена, активности ферментных и транспортных систем в мышечной ткани при адаптации к холоду, могут служить основой дальнейшей расшифровки механизма изменения теплопродукции скелетных мышц. Следует учитывать возможность влияния липидного обмена на сократительный аппарат мышечной ткани. В результате созданы предпосылки для поиска путей кор-
рекции уровня теплопродукции и функциональных изменений в скелетных мышцах.
Апробация работы. Материалы. диссертации представлены на научных конференциях Ивановского госуниверситета (Иваново, 1989, 1990, 1996, 1997), на Ш-ей и IV-ой областных конференциях молодых ученых и специалистов ( Иваново, 1989, 1990), на 3-й Международной и 6-й Всероссийской научно-практической конференции "Экология и охрана окружающей среды" (Владимир, 1996), на Ш-ем съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1997).
Данные, полученные в ходе проведенного исследования, используются при чтении спецкурсов ("Физиология терморегуляции", "Биофизика" и др.) для студентов кафедры физиологии человека и животных Ивановского госуниверситета.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в том числе в Физиологическом.журнале им. И.М. Сеченова и в журнале "Биохимия".
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения , пяти глав, заключения, выводов и списка литературы. Её объем составляет 146 страниц, в том числе 10 таблиц, 19 рисунков. Список литературы включает 152 отечественных и 134 зарубежных источников.