Введение к работе
Актуальность проблемы
Исследование закономерностей приспособления организма к факторам внешней среды и изменениям, происходящим в нем самом, остается актуальным направлением современной биологии и медицины.
Интенсивное изучение медиками проблем адаптации помогает понять не только механизмы приспособления больного организма, но и возможность использования адаптационных реакций для предупреждения болезней, то есть с целью естественной профилактики,
К настоящему времени опубликовано большое число фундаментальных работ, посвященных разработке проблем стресса, адаптации и функциональных нарушении (Казначеев В.П. и соавт., 1979; Марачев А.Г., 1980; Агаджанян Н.А., 1983; Меерсон Ф.З., 1981, 1986;Хитров Н.К., Пауков B.C., 1991; Хорева С.А., Медведев М.А., 1993; Эверли Дж.С, Розен-фельд Р., 1985;Хочачка П., Сомеро Дж., 1988 и др.)
Однако, несмотря на значительное развитие науки об адаптации — адаптологии — и знания разнообразных проявлений этого процесса на разных уровнях интеграции организма, остаётся неясным, возможно, принципиально общий механизм адаптационных реакций при действии различных стрессорных факторов.
Сложилось представление, что так называемый срочный этап адаптации не является совершенным и не в полной мере обеспечивает необходимый для организма эффект (Меерсон Ф.3.,1981).
Известно, что стадия срочной адаптации возникает непосредственно после начала действия раздражителя на основе имеющихся генетически предопределенных механизмов. При этом генетическая программа организма обеспечивает реализацию только жизненно необходимых адаптационных реакций (Судаков К.В.. 1986).
Однако до сих пор остаются невыясненными некоторые конкретные механизмы этих реакций, в частности, каким образом и какие именно изменения на этапе срочной адаптации приводят к формированию её долговременного этапа. .
Не вызывает сомнений, что адаптационные реакции составляют основу естественной профилактики болезней. В частности, было доказано, что использование периодического действия гипоксии может предупреждать экспериментальную патологию кровообращения (Меерсон Ф.З., 1981).
Умеренное прерывистое гипоксическое воздействие применяется для лечения многих заболеваний (Аматуни В.Г., 1975; Миррахимов М.М., 1977; Чижов А.Я. и соавт., 1980; Стрелков Р.Б. и соавт., 1988; Березовский В.А., Левашов М.И., 1992; Анохин М.И. и соавт., 1994; Тиньков А.Н. и
— 2 —
соавт., 1994;ТвердохлибВ.П. Меерсон Ф.З., 1994 и др.). Однако до насто ящего времени не ясны причины и механизмы лечебного действия преры вистой гипоксии.
Теоретическое обоснование применяемых методов повышения устой чивости организма к воздействию экстремальных факторов,поиск патоге нетически оправданных способов лечения является актуальной проблемо) современной медицины.
Цель и задачи исследования
Целью работы явилось изучение оксигенации крови, систем транспор та кислорода и параметров кислотно-щелочного состояния на стадій срочной и долговременной адаптации у экспериментальных животных і условиях наркоза и операционной травмы, при хроническом стрессе и т модели инфаркта миокарда.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
-
Изучить изменения оксигенации крови и сдвиги показателей кислотно-щелочного состояния на экспериментальных моделях, имитирующи> физиологическое напряжение симпатической нервной системы при хроническом стрессе, ишемическом повреждении сердца, з динамике работь экстракорпорального искусственного сердца.
-
Оценить изменения параметров красной крови и тем самым возможности транспорта кислорода в первые минуты введения малых доз норад-реналина в сосудистое русло и при гиперкатехоламинемии. стимулированной длительным многократным введением норадреналина.то есть на модели хронического стресса.
-
Выяснить зависимость глубины сдвигов показателей кислотно-щелочного состояния от дозы, продолжительности и кратности введеній норадреналина.
-
Исследовать содержание миоглобина в миокарде желудочков сердц; при гиперкатехоламинемии различного генеза.
-
Сопоставить изменения содержания миоглобина в миокарде с ульт раструктурной его организацией при различных видах повреждения серд ца.
6. Изучить особенности оксигенации крови и реакции показателе!
кислотно-щелочного состояния в динамике работы экстракорпоральной
искусственного сердца для обоснования выбора её оптимальных режимов
— з —
Научная новизна работы
Выполненная работа носит фундаментальный характер и посвящена исследованиям механизмов стресса и адаптации, что подтверждается следующими полученными результатами.
Впервые установлено на стадии срочной адаптации снижение напряжения кислорода в артериальной крови при введении норадреналина в дозе, имитирующей физиологическое напряжение симпатической нервной системы, у бодрствующих интактных собак, в условиях наркоза и операционной травмы, после хронического экспериментального стресса и инфаркта миокарда.
Впервые показано, что уменьшение напряжение кислорода в артериальной крови на стадии срочной адаптации сопровождается кратковременным возрастанием числа эритроцитов, количества гемоглобина, гема-токрнгной величины, то есть выявлены изменения параметров красной крови, характерные для реакции адаптации при гипоксии.
Впервые установлено при введении малых доз норадреналина резкое замедление скорости оседания эритроцитов, свидетельствующее о повышении их суспензионной стабильности. Регистрируемая на стадии срочной адаптации, указанная реакция может способствовать улучшению мас-сопереноса кислорода между мембранами эритроцитов и эндотелнальных клеток капилляров.
Впервые на стадии срочной адаптации установлен сдвиг параметров кислотно-щелочного состояния в сторону метаболического ацидоза. Выявлена зависимость глубины метаболического ацидоза от дозы вводимого норадреналина. На модели хронического стресса показано, что каждое последующее введение норадреналина сопровождается более глубоким сдвигом параметров кислотно-щелочного состояния, и через сутки после окончания шестидневного эксперимента сохраняется умеренный компенсированный метаболический ацидоз.
Впервые на модели хронического стресса показано, что каждая инфу-зня норадреналина сопровождается кратковременным повышением числа эритроцитов, количества гемоглобина, гематокритной величины, замедлением скорости оседания эритроцитов, тогда как после шести дней инфу-зий перечисленные параметры красной крови уменьшаются, падает объем циркулируюаіей крови преимущественно за счет снижения массы циркулирующих эритроцитов в результате их депонирования.
Впервые при длительной экспериментальной гиперкатехоламинемии показано увеличение содержания миоглобина в миокарде желудочков
_4 —
сердца и проведено сопоставление его динам ики с изменениями субклеточной организации тех же участков миокарда.
Теоретическое и практическое значение работы
Результаты, полученные в экспериментах при относительно кратковременном «физиологическом» стрессе у интактных животных и на моделях повреждения сердца, позволили сформулировать концепцию об универсальном механизме раннего ответа на воздействие стрессорного фактора, выражающемся в развитии умеренной артериальной гипоксемии, обусловленной ею реакцией систем крови, сердечно-сосудистой, дыхательной, метаболическим ацидозом. При этом гипоксемия является составной частью адаптационного процесса и пусковым механизмом включения основных систем жизнеобеспечения в гомеостатические реакции.
На примере сдвигов параметров кислотно-щелочного состояния показаны тонкие изменения физико-химического гомеостаза, наступающие на стадии срочной адаптации после минимальной активации симпатической нервной системы. Подтверждена зависимость глубины развивающегося метаболического ацидоза от выраженности и продолжительности гипер-катехолам пиемии, что позволяет использовать показатели кислотно-щелочного состояния для оценки интенсивности стрессорного воздействия.
Теоретическое и практическое значение работы состоит в том, что результаты исследования отвечают постоянно возрастающей потребности теоретической и практической медицины в разработке и применении конкретных методов повышения устойчивости организма к воздействию экстремальных факторов, патогенетически оправданных способов лечения патологии сердечно-сосудистой системы, в том числе теоретическим обоснованием лечебного действия широко применяемого в настоящее время умеренного прерывистого гипоксического стимула.
Установленный общий — гипоксический — фактор механизма срочной адаптации может служить объяснением эффективности перекрестной адаптации.
Для практики трансплантологии особое значение приобретают полученные данные о сдвигах параметров кислотно-щелочного состояния и оксигенации крови в динамике функционирования экстракорпорального искусственного сердца, позволяющие подобрать оптимальные режимы его работы.
Практическое значение работы состоит также в том, что результаты исследования позволяют оценить, как адаптационные.метаболические перестройки, возникающие при стрессорных воздействиях. Это раскрыва-
— 5 —
ет новые возможности в клинической практике для диагностики и лечения патологии сердца.
Основные положения, выносимые на защиту
-
При наркозе и операционной травме, хроническом стрессе, ишеми-ческом повреждении сердца существует на стадии срочной адаптации универсальный механизм ответа на действие стрессорного фактора, заключающийся в развитии умеренной гипоксемии и обусловленной ею реакцией основных систем жизнеобеспечения: дыхательной, сердечно-сосудистой, системы крови.
-
Умеренное повышение содержания норадреналина в сосудистом русле сопровождается кратковременным увеличением количества гемоглобина, числа эритроцитов, гематокритной величины, замедлением скорости оседания эритроцитов, что улучшает условия транспорта кислорода, обратимо связанного с гемоглобином.
-
После хронического стресса уменьшается объем циркулирующей крови преимущественно за счет снижения массы циркулирующих эритроцитов, падает содержание гемоглобина, числа эритроцитов, гематокрит-ная величина.
-
На стадии срочной адаптации развивается метаболический ацидоз, глубина которого зависит от исходных значений параметров кислотно-щелочного состояния, продолжительности и выраженности катехолами-немии.
Внедрение результатов проведенных исследований осуществлено в учебном процессе кафедр авиационной и космической медицины, «Медицина катастроф» Российской медицинской академии последипломного образования, кафедры анестезиологии и реаниматологии ФУВ МОНИКИ им. М.Ф.Владимирского.
Апробация работы. Основные положения работы доложены на: II Международном патофизиологическом конгрессе, г.Прага, 1975; VI Всесоюзном съезде патологоанатомов, г.Иваново, 1977; Всесоюзной кардиологической конференции «Коронарная недостаточность и приобретенные пороки сердца», г.Ереван, 1977; II Всесоюзной конференции «О проблемах микроциркуляции (функция и структура)», г.Москва, 1977; Научной конференции ЦОЛИУ врачей «Системная оценка гомеостаза в норме и патологии», г.Москва, 1981; III Всесоюзной конференции «Проблемы спортивной морфологии», г.Тернополь, 1981; III Всесоюзном съезде патофизиологов «Повреждение и регуляторные процессы организма», г.Тбилиси, 1982; VII научной конференции ЦНИИ Тбилисского ГИУВ «Центральная регу-
— б —
ляиия вегетативных функций», г.Тбилиси, 1987; IV Всесоюзном съезде патофизиологов, г.Кишинев, 1989; Всесоюзном совещании «Физиология и биоэнергетика гипоксии», г.Пущино, 1990; IV Всесоюзном симпозиуме «Кровообращение в условиях высокогорной и экспериментальной гипоксии», г.Душанбе, 1990; Первом учредительном конгрессе Международного общества патофизиологов, г.Москва, 1991; Международном симпозиуме «Проблемы саногенного и патогенного эффектов экологических воздействий на внутреннюю среду организма», г.Чолпон-Ата, 1993; Международном симпозиуме «Лечебно-профилактическое действие нор-мобарической гипоксии и орогерапии», г.Киев, 1993; VII Всероссийском симпозиуме (с участием стран СНГ) «Эколого-физиологические проблемы адаптации», г.Москва, 1994; I Международной конференции «Гипоксия в медицине», г.Москва, 1994.
Публикации по материалам исследования составили 32 работы, список которых приведен в конце автореферата.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 254 машинописных страницах, иллюстрирована 28 рисунками и содержит 25 таблиц. Работа состоит из введения и 8 глав, в числе которых обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты собственных исследований. Далее следуют обсуждение полученных данных, выводы и библиографический указатель, который включает 394 источника, из них 249 отечественных и 145 зарубежных авторов.
