Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время гипербарическая оксигена-ция (ГБО) применяется у здоровых людей в связи с их профессиональной деятельностью (реабилитация спортсменов, летчиков, водолазов) (Мясникова Н.А., 1987; Плисак Л.М., и др., 2002; Gabb G., 1987; Babul S., Rhodes E.C., 2000 и др.), а также при лечении заболеваний, не сопровождающихся системной гипоксией организма или локальной церебральной гипоксией (Белокуров Ю.Н. и др., 2002; Васильев М.В., 1997; Jamil M.U. etal.,2000; DwyerK.M. etal., 2002 и др.). Наиболее часто используют режимы ГБО (1,2-2,5 ата, 45-60 мин. изопрессии, 5-20 сеансов),- при этом большая суммарная курсовая нагрузка ставит вопрос о возможности развития неблагоприятных субклинических изменений, особенно в органах, чувствительных к гипероксии, например, в головном мозге (Селивра А.И., 1974;BergoM., 1992; Bert Р., 1878; Elayanl.M. etal., 2000).
Известно, что одним из основных механизмов токсического действия ГБО является повышение генерации свободных радикалов (Леонов А.Н., 2003; Gerschman R., 1954; Jerrett SA et al, 1973; Piantadosi C.A. et al, 1990) и нарушение равновесия процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и антиок-сидантной защиты, формирующее в организме состояние окислительного стресса (Казанцева Н.В., 1996; Dean J.В., 2003; Rothfuss А., 2002). Вместе с тем, согласно адаптационно-метаболической теории (Леонов А.Н., 1969-2003), гипербарический кислород может выступать регулятором развития и соотношения компенсаторно-приспособительных реакций организма. Однако действие ГБО в клинических режимах в этом аспекте остается малоизученным, и вопрос о возможных механизмах действия ГБО на головной мозг с нормальным кислородным режимом остается открытым.
Цель исследования заключается в выявлении динамики проявлений окислительного стресса в головном мозге здорового организма по взаимоотношению процессов ПОЛ, реакций антиоксидантной системы и поведенческой активности здоровых животных при клинических режимах ГБО.
*
С.П*тер(«рг . ОЭ »Ю/)актб)(
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
Изучить динамику процессов ПОЛ по содержанию диеновых конъюга-тов (ДК), кетодиенов и сопряженныхтриенов, малонового диальдегида (МДА) в ткани ствола, мозжечка и больших полушарий головного мозга, артериальной и венозной крови здоровых животных при ГБО (2 ата - 50 мин, 1,5, 10, 18 сеансов, 1 сеанс в сутки).
Исследовать динамику изменения активности ферментных (СОД, ката-лаза) и неферментных (мочевина, мочевая кислота) антиоксидантов в отделах головного мозга и в крови здоровых животных при указанных режимах ГБО.
Определить влияние ГБО в указанных режимах на двигательную, ориентировочно-исследовательскую и эмоциональную активность здоровых животных.
Установить фазность развития проявлений окислительного стресса в отделах головного мозга и в крови в процессе нарастания гипероксической нагрузки (1,5,10,18 сеансов) по соотношению про- и аитиоксидантных реакций и содержанию внеэритроцитарного гемоглобина (ВЭГ) в плазме крови.
Выявить последействие ГБО (2 ата- 50 мин, 1 и 5 ежедневных сеансов) на динамику процессов ПОЛ (по МДА), активность ферментных (СОД, катала-за) и неферментных (мочевина, мочевая кислота) антиоксидантов в отделах головного мозга и в крови, а также на двигательную, ориентировочно-исследовательскую и эмоциональную активность здоровых животных.
Научная новизна. Впервые исследованы механизмы действия ГБО (одного и курсовых сеансов) на головной мозг с анализом взаимосвязи показателей прооксидантной (процессы ПОЛ), антиоксидантной систем и поведенческой активности здорового организма. Установлено, что ГБО в этих условиях вызывала окислительный стресс, проявления которого в головном мозге носили двухфазный характер: некомпенсированный окислительный стресс после 1 и 5 сеансов сменялся фазой компенсации после 10 сеансов и 18 сеансов. Выявлено стимулирующее действие ГБО на поведенческую активность животных и снижение стимулирующего действия ГБО (преимущественно на двигательную активность) после 18 сеансов. Установлено, что ГБО (1 и 5 сеансов) облада-
ла длительным последействием (5-Ю дней), в течение которого в головном мозге сохранялись проявления окислительного стресса, при этом стимулирующее действие ГБО на поведение крыс снижалось.
Теоретическое значение работы заключается в расширении представлений об адаптации здорового организма к дискретному многократному действию гипербарического кислорода. Показано, что к десятому сеансу ГБО вызывала оптимальную реакцию антиоксидантных механизмов и формирование устойчивой адаптации головного мозга к гипероксии, которая сохранялась при нарастании гипероксической нагрузки до 18 сеансов. Учитывая феномен перекрестной адаптации, это явление создает перспективы использования ГБО в данных режимах при различных состояниях человека как в норме (адаптационная профилактика), так и при патологии (адаптационная терапия). Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего развития адаптационно-метаболической теории ГБО (Леонов А.Н., 1969-2003) и концепции адаптационной медицины (Меерсон Ф.З., 1993).
Практическая значимость работы. Учитывая обнаруженное адапто-генное действие ГБО (2 ата - 50 мин), данная работа обосновывает использование этого метода при реабилитации здорового организма после нагрузок, как фактора адаптационной профилактики и при лечении заболеваний, как фактора адаптационной терапии. Длительное последействие 1 и 5 сеансов ГБО, характеризующееся сохранением проявлений окислительного стресса в мозге в течение 5-Ю суток после заключительного сеанса, ставит вопрос о целесообразности назначения антиоксидантной терапии. Результаты данной работы при сравнении с предыдущими исследованиями (Яковлев Н.В., 2004), показывают, что органы-мишени действия гипербарического кислорода (головной мозг и легкие) при определенных курсовых режимах ГБО по динамике окислительного стресса находятся в различных состояниях.
Внедрение полученных результатов. Основные положения исследования внедрены в лечебную работу Мёжклинического отделения гипербарической ок-сигенации Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова, в учебную
работу кафедры военной токсикологии и медицинской защиты Государственного института усовершенствования врачей Министерства Обороны.
Работа выполнена в соответствии с программно-целевым исследованием Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н. Бурденко «Общие закономерности и фундаментальные механизмы адаптации организма при гипо- и гипероксии» (руководитель - Заслуженный деятель науки РСФСР, профессор А.Н. Леонов) и планом работы проблемной комиссии «Гипербарическая оксигенация» (председатель - лауреат Государственной премии СССР, профессор ВЛ. Лукич) Научного совета по хирургии.
Положения, выносимые на защиту:
Действие ГБО (2 ата - 50 мин, 1, 5, 10, 18 сеансов, 1 сеанс в сутки) вызывает в головном мозге здорового организма развитие проявлений окислительного стресса, что сопровождается изменениями поведенческой активности. При этом динамика взаимоотношений процессов ПОЛ и антиок-сидантных реакций характеризуется сменой некомпенсированного окислительного стресса (после первого и пятого сеансов) фазой компенсации (после десятого и восемнадцатого сеансов).
В течение 18-дневного курса ГБО (2 ата - 50 мин, 1 сеанс в сутки) период оптимальной выраженности реакций антиоксидантов мозга и формирование устойчивой адаптации к гипероксии наблюдается после 10 сеансов ГБО и сохраняется до 18 сеансов. Состояние головного мозга в течение курса ГБО соответствует дотоксической стадии гипероксического воздействия.
Гипербарическая оксигенация (2 ата - 50 мин, 1 и 5 ежедневных сеансов) оказывает выраженное последействие на процессы ПОЛ, реакции антиоксидантнои защиты головного мозга и поведенческую активность здорового организма в течение 5-Ю суток, что свидетельствует о сохранении в организме состояния окислительного стресса.
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на XII научно-практической конференции по космической биологии и авиакос-
мической медицине (Москва, 2002), XXI международном симпозиуме «Эколо-го-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2003), V Всеармейской научно-практической конференции «Баротерапия в комплексном лечении раненых, больных и пораженных» (Санкт-Петербург, 2003), III Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Санкт-Петербург, 2003), VII международной конференции «Высокое давление в биологии и медицине» (Москва, 2003), конференции молодых ученых ВГМА (Воронеж, 2003), межкафедральной научно-практической конференции ВГМА (Воронеж, 2004).
По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 141 странице машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, двух глав результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, заключения, выводов и библиографического указателя, включающего 292 источника, из них 149 отечественных и 143 зарубежных. Диссертация иллюстрирована 23 таблицами и 10 рисунками.
