Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Адаптация организма к физическим нагрузкам постоянно привлекает внимание исследователей, и в настоящее время остается одной из актуальных проблем биологии и. медицины. Правильное понимание механизмов работоспособности делает возможным активное управление этим процессом, что в свою очередь создает предпосылку для наиболее рационального использования преимуществ адаптации.
В это же время изучению системы внешнего дыхания, и в особенности сурфактантной системы легких, как ее структурно-функциональной единицы при выполнении организмом двигательных циклов, посвящены единичные исследования. Действительно, несмотря на увеличение удельного веса заболеваний системы внешнего дыхания, существование гнперреактивностн дыхательных путей у спортсменов тренирующих качество выносливости (Ramboldi С. 1987, Morley J. 1992) и осознание чрезвычайной роли системы внешнего дыхания в формировании уровня работоспособности (Карпман В. 1993, Магльованый А. 1993), внимание исследователей в области спортивной физиологии и медицины и до настоящего времени направлено на изучение физиологии и патологии сердечно-сосудистой системы. Однако следует осознавать, что степень вовлеченности дыхательной системы в физиологические механизмы адаптации организма зависит от мощности и продолжительности физической нагрузки (Nava S. 1995). Если значение дыхательной системы в адаптации организма к нагрузке средней мощности не является основополагающим, то нагрузка максимальной мощности всецело зависима от параметров легочной вентиляции (Norton К. 1992). -
Можно предполагать, что сурфактантная система легких позволяет организму эффективно адаптироваться к ситуациям, требующим изменения вентиляторной функции легких и напряженной работы аппарата внешнего дыхания. Это предположение основывается на многочисленных сведениях литературы показывающих ведущую роль выстилающего комплекса легких в формировании и поддержании внутреннего объема альвеол и мелких дыхательных ходов (Harwood J. 1987, Seeger W. 1995). Именно с нарушением функции сурфактантного комплекса связывается (Ramboldi С. 1987) также развитие хронических заболеваний системы внешнего дыхания у спортсменов (эмфизема легких, пневмосклероз).
Несмотря на принципиально важные функции, выполняемые альвеолярным сурфактантом в систдме регуляции биохимических процессов в органах внешнего дыхания, патофизиологические аспекты нарушений выстилающего комплекса легких, его участие в развитии тяжелых, порой необратимых состояний аппарата внешнего дыхания у спортсменов (респираторный дисстресс синдром, обтурационный синдром, синдром мукоцилиарной дисфункции) остаются неизвестными.
Крайне важными представляются вопросы изучения мембранозависимых процессов в легких, в частности состояние процессов перекисного окисления липидов и системы антиоксиданпюй защиты. В частности, сурфактантная система легких находится в постоянном контакте и под постоянным влиянием атмосферных индукторов перекисного окисления липидов - озона, сернистого таза, атомарного кислорода и пр. (Di Benedetto G. 1989). С другой стороны, сурфактантный комплекс легкого является важнейшей коммуникативной средой, обеспечивающей генерализацию биологически активных веществ на клетки-
2 '
мишени бронхоальвеолярного пространства.
В этой связи представляется весьма вероятным участие выстилающего комплекса легких в механизмах регуляции проводимости бронхоальвеолярного пространства. За время прошедшее с момента установления эндоперекисной природы медленно-реагирующей субстанции и описания химической структуры лейкотриенов, липидогенные индукторы бронхоспазма признаны наиболее мощными медиаторами бронхиальной реактивности, чьи бронхокопстриктивные свойства в сотни раз превышают таковые у гистамина (Ingenito Е. 1990) Предполагается, что именно сурфактантная система легких принимает участие в регуляции процессов эйкозаноидного метаболизма в системе внешнего дыхания, поскольку сурфактантные фосфолипиды содержат чрезвычайно большие количества резервированной арахидоповой кислоты (Miles Р. 1988).Несмотря на достаточно глубокий уровень понимания механизма метаболической трансформации эйкозаноидов по лнпокснгеназпому пути и идентификацию клеток-продуцентов бронхоконстриктлвпых гидроперекисей лишщов в бронхоальвеолярном пространтстве (Barnes Р. 1991), вопрос о их роли в формировании дыхательной недостаточности при физических нагрузках изучен недостаточно. Следует особо подчеркнуть, что от уровня обеспеченности организма антиоксидантами, чьи регулирующие функции по отношению к эйкозаноидному метаболизму известны давно, зависит реакция целостного организма на физическую нагрузку и спектр возникающих в нем патологических изменений (Gillam I. 1994).
В звязи с вышеизложенным актуальность и научная новизна настоящего исследования, посвященного изучению функционального состояния выстилающего комплекса легких при физических нагрузках не вызывает сомнений.
В ходе исследований нами впервые показано, что процесс адаптации к физической нагрузке сопряжен с изменением поверхностно-активных свойств альвеолярного сурфактанта. Цикличность изменения поверхностной активности сурфактантного комплекса выражалась в первоначальном повышении, а потом и нормализацией поверхностного натяжения сурфактантного комплекса, и отражало динамику изменения липидного спектра выстилающего комплекса. В частности возрастание поверхностной активности сурфактанта у животных адаптирующихся в физической нагрузке можно связывать с усилением биосинтеза и /или/ секреции легочных поверхностно-активных веществ - фосфолипидов и ,отчасти, холестерина. Их увеличенная концентрация коррелировала с изменением поверхностно-активных свойств выстилающего комплекса легких у тренированных животных..
Среди тех систем, чье значение в формировании уровня физической работоспособности еще только предстоит исследовать, является система альвеолярного сурфактанта. До настоящего времени неоспорим тот факт, что функционирование системы альвеолярного сурфактанта тесно связано с процессами липидного метаболизма в организме кислорода (Селезнев С. 1993). Несмотря на то, что с момента открытия системы альвеолярного сурфактанта в работах Pettle R. (1955 ), прошло свыше трех десятилетий, интенсивное изучение сурфактантной системы и се роли в жизнедеятельности организма начато только в последнее десятилетие. Сведений о ее значении в механизмах адаптации организма к физическим нагрузкам в литературе пет. Проблемой самостоятельной важности является вопрос о состоянии
окислительно-восстановительных процессов при гнперкннетнческом стрессе, чье значение в процессах повреждения биологических мембран является достоверно установленным фактом (Владимиров 10. 1972, Дубинина 1993).
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью настоящей работы явилось исследование физико-химических свойств альвеолярного сурфактанта в , механизмах адаптации организма к физическим нагрузкам. Для реализации цели были поставлены следующие задачи:
[.Исследовать физико-химические свойства альвеолярного сурфактанта в динамике адаптации экспериментальных животных к модельной физической нагрузке.
2. Исследовать изменения физико-химических свойств сурфактантного
, комплекса легких при остром физическом перенапряжении.
3. Выявить роль процессов липопероксидации в альвеолярном сурфактанте
экспериментальных животных при моделировании состояния острого физического
перенапряжения.
4. Исследовать состояние сурфактантной системы у спортсменов при
модельной физической нагрузке. '
НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ДИССЕРТАЦИИ. В работе впервые:
проведено комплексное изучение физико-химических свойств альвеолярного сурфактанта в динамике адаптации организма к модельной физической нагрузке
выявлены основные тенденции изменения свойств ^альвеолярного сурфактанта экспериментальных животных при остром физическом перенапряжении
установлены основные изменения процессов липопероксидации в альвеолярном сурфактанте экспериментальных животных при модельном состоянии острого физического перенапряжения
— определены основные функциональные характеристики при модельных
физических нагрузках у спортсменов.
Вскрытые закономерности изменения свойств сурфактантной системы легких определяют практическую ценность исследований, что может иметь значение дополнительного функционального приема исследования функции аппарата внешнего дыхания и прогнозирования состояния острой дыхательной" недостаточности у спортсменов.
В работе впервые показано, что состояние острого физического перенапряжения сопровождается инактивацией сурфактатпого комплекса легких, а также активацией процессов липопероксидации в сурфактантной системе легких, усилением в ней 5-липоксигеназного метаболизма циклических гидроперекисей липидов. Определено, что функциональные параметры сурфактантной системы легких' реактивны по отної пению к физической нагрузке, моделируемой у спортсменов. Изменения функциональных параметров выстилающего комплекса легких у спортсменов принципиально соответствуют изменениям, выявленным в условиях эксперимента на животных.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на I и II Международной региональной научно-практической конференции "Роль физической культурькв здоровом образе жизни" (Львов, 1995 г., 1997 г.), совещании кафедры физической культуры и здоровья с
циклом ЛФК и кафедры патологической физиологии ЛГМУ (Львов, 1997 г.) ПУБЛИКА ЦП И. По теме диссертации опубликовано 19 работ, 2 рукописи
приняты в печать. Перечень основных научных работ приведен в конце
автореферата диссертации.
СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа состоит из
