Введение к работе
Актуальность проблемы. Актуальность проблемы определяется в 1ервую очередь тем, что новый метод адаптации к гипоксии, зародившийся в |бласти авиакосмической биологии и медицины в виде интервально -ипобарических и интервально - нормобарических тренировок начинает іолучать широкое распространение в практике как универсальный и ффективный способ профилактики лечения различных заболеваний и ювышения общего адаптационного потенциала организма (Е.А. Коваленко, 995).
Действующим фактором интервальной гипоксической тренировки так ке, как и других видов гипокситерапии (в горах, барокамере, ипоксикаторах), является низкое парциальное давление кислорода (А.З. Солчинская, 1993). При этом функциональные и структурные изменения в слетках и тканях вызываются, как известно, не непосредственным действием тпряжения кислорода (Рог), а биохимическими и биофизическими юследствиями снижения парциального давления кислорода, которые и )бразуют механизмы физиологического эффекта адаптации.
Именно поэтому при подведении итогов научных конференций 'Информационные проблемы в теории и практике современной медицины" i симпозиума "Актуальные проблемы гипоксии", проведенных в рамках Международного Форума Информатизации (МФИ-93, 95, 98) центром по фундаментальным и прикладным проблемам гипоксии при Академии сосмонавтики им. К.Э. Циолковского и научно-клиннческой лабораторией 'Гипоксия в медицине" (1993, 1994, 1996, 1998), ведущие гнпоксикологи определили в качестве одной из актуальнейших целей научных исследований - изучение глубинных клеточно-тканевых физиолого-биофизических и биохимических механизмов адаптации организма к условиям гипоксии и поиск эффективных способов тренировки организма гипоксией и препаратов для ее коррекции.
В этой связи ак1уальность темы настоящей диссертационной работы «Ускоренная адаптация к гипоксии и ее функциональные механизмы» эпределяется тем, что она посвящена изучению механизмов действия и знтигипоксантных свойств нового импульсно-гипоксического режима тренировки и ранее неизученной группы антиоксидантов, позаимствованных у живой природы - модели флуктуации, напряжения кислорода нервных клеток коры головного мозга и отдельных компонентов облепихи крушиновидной - «королеве целебных растений» (А.С. Эйдельнант, 1998), удивительным и профилактическим свойствам которой посвящался зпециальный Международный симпозиум (Китай, 1989).
Цель и задачи исследования. Цель -разработать способы ускоренной
адаптации к гипоксии и изучить в условиях in vivo функциональные
механизмы их действия на клеточно-тканевом уровне биологической
_ишірации.
Для достиж^пя^пТ^с^^
-
На основе естественных самотренировок нервных клеток гипоксией разработать новый импульсно-гипоксический (ИГ) режим ускоренной адаптации организма и изучить его антигипоксическое действие.
-
Определить антигипоксическое действие антиоксидантов и облепихи крушиновидной, доступных в системе здравоохранения.
-
Исследовать динамику Ро: и импульсной электрической активности (ИЭА) нервных клеток коры головного мозга, вызванную ИГ тренировками и.антиоксидантами.
-
Исследовать влияние ИГ, антиоксидантов и облепихи крушиновидной на Роти суммарную электромиограмму (СЭМ) мышечной ткани.
-
Установить возможные механизмы формирования ускоренной адаптации на клеточно-тканевом уровне биологической интеграции на основе динамики Рог, ИЭА и СЭМ нервных клеток и мышечной ткани.
Научная новизна работы. Разработка эффективных способов повышения адаптационного потенциала организма и поиск новых антигипоксических препаратов - одна из важнейших проблем современной гипоксикологии.
В этой связи новизна настоящей работы определяется тем, что в ней предлагается принципиально новый импульсно-гипоксический метод тренировки организма, суть которого заключается в многократной смене нормоксии гипоксией с частотой и амплитудой аутотренировки нейронов коры головного мозга гипоксией. Кроме того, впервые изучено антигипоксическое действие целого комплекса антиоксидантов. Установлено, что новый ИГ режим и апробируемые антиоксиданты ускоренно (от 5 до 10 суток) формируют состояние адаптации к гипоксии и существенно повышают адаптационный потенциал организма - происходит возрастание его высотоустойчивости в среднем до 2,5± 0,15 км.
С целью определения механизмов формирования ускоренной адаптации к гипоксии сделан анализ динамики Рог, ИЭА и СЭМ нервных клеток и мышечной ткани в условиях нормы, действия ИГ и антигипоксантов и в период последействия.
Его результаты говорят о том, что формирование ускоренной адаптации к гипоксии основано на базе согласования ритмов различных по скорости и энергоемкости функциональных процессов кислородного метаболизма и биоэлектрогенеза, что за короткий промежуток времени завершается возрастанием мощности энергопродукции и снижением энергопотребления в клетках и тканях.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Диссертационная работа является существенным вкладом в еоретические исследования, посвященные механизмам формирования [даптации и коррекции гипоксии.
Так, из результатов настоящего исследования следует, что одним из «еханизмов ускоренного формирования состояния адаптации к гипоксии и ее юррекции может быть согласование ритмов энергопродукции и шергопотребления в клетках, Н а базе этого создаются условия, [еобходимьіе для быстрого восстановления процессов образования энергии в слетках и их удержания на уровне адекватном для реализации «ергозависимых функций что считается ведущим звеном в современных юнцепциях антигипоксиче,ской защиты и коррекции любых форм гипоксии Л Д Лукьянова 1999) МатериальГработы вошли в состав двух монографий: (Формирование,системь, противокислородной защиты организма» (Москва 1998) и «Ускоренная адаптация к гипоксии и её функциональные
Настоящая диссертационная работа имеет значительную фактическую направленность, т.к. в ней предложены эффективные способы ускоренного повышения устойчивости живых систем к гипоксии, что может Зыть использовано в прикладных областях физиологии и медицины, ;вязанных с состоянием гипоксии и адаптации.
Отдельные фрагменты диссертации нашли применение в учебном iроцессе на биологическом факультете КБГУ - создан спецкурс (Экологическая биофизика клетки» и в нейрохирургическом отделении Республиканской клинической больницы КБР (г. Нальчик) - создан метод (Комплексная импульсно-гипоксическая и биоантиоксидантная протекция нозга в постоперационный период», который существенно снижает случаи рецидивов после удаления внутримозговых опухолей.
Основные положения, выносимые на защиту. ria защиту выносятся следующие положения:
-
Предложен новый импульсно-гипоксический режим адаптации к 'ипоксии путем воспроизведений амплитудно-частотных параметров 1риродной аутотренировки нейронов коры головного мозга с помощью жоростной гипобарической барокамеры.
-
Установлены антигипоксические действия Р-каротина и зитаминов Е и С, распространенных широко в живой природе и «готавливаемых фармацевтической промышленностью антиоксидантов.
-
Эффект адаптации ИГ тренировками достигается за 5 суток іротив 10-12 - интервальными и 30-50 суток ступенчато-горными методами адаптации.
4. Состояние адаптации биоантиоксидантами формируется за 9-Ю
суток, что примерно совпадает с интервально - нормобарическими и
-ишо6аринескими способами, но по времени значительно (в 3-6 раз)
опережаеігег^їо"^
5. Доминирующими механизмами ускоренной адаптации к
гипоксии являются согласование ритмов энергопродукции и
энергопотребления в нервных клетках коры головного мозга под влиянием
ИГ и возрастание мощности энергетического потенциала нервных клеток и
мышечной ткани под влиянием биоантиоксидантов и облепихи
крушиновидной. . .
Апробация работы. Основные положения диссертации
апробировались на Международной научной конференции, посвященной 35-
летию Гродненского медицинского института (Гродно, 1993),
Международных конференциях «Гипоксия в медицине» (Москва, 1994, 1996,
1998), Региональных научных конференциях по прикладным проблемам
физиологии и биологии (Нальчик 1994, 1998), Международном
аэрокосмическом конгрессе (Москва, 1994), Всемирном конгрессе
«Информационные/процессы и технологии» МФИ-94 (Москва 1994)
Приэльбрусских беседах «100 лет со дня рождения академика Н.R
Сиротинина (пос Терскол 1996") симпозиуме «Интеграция механизмов
регуляции висцеральных функций» (Краснодар 1996) Международной
школе «Проблемы теоретической биофизики» (Москва МГУ 1998)
Международной конференции «Гипоксия деструктивное и,конструктивное
действие» (Киев-Терскол 1998) Всероссийские конференции «Гипоксия:
механизмы адаптация ,коррекция» (Москва 1998 1999) 17 съезде
физиологов России (Ростов на Дону 1998) и на кафедральных и
факультетских науч^ кафедральных
Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (гл. 1), методов и объектов исследования (гл. 2), результатов исследования и их анализа (гл. 3), заключения, практических рекомендаций, выводов, списка литературы (436 названий, из них 92 на иностранном языке) и приложения.