Введение к работе
Актуальность исследования. Многие сферы производственной деятельности человека сопряжены с высокими психо-эмоциональными и физическими нагрузками, несущими в себе неблагоприятные последствия для здоровья. Особенно это относится к спортивной деятельности и, прежде всего, к современному спорту высших достижений. Постоянный рост национальных и мировых спортивных результатов связан со значительными физическими нагрузками в тренировке и психо-эмокионалышм напряжением соревнований [Р.Д. Сейфулла, 1999, 2000]. Политизация, коммерциализация, омоложение большого спорта и многие другие факторы предъявляют организму спортсмена чрезвычайно высокие требования. Часто он подвергается воздействиям, по мощности превышающим его адаптивные возможности, что часто приводит к срыву адаптации к экстремальным физическим и психо-эмоциональным нагрузкам, а в конечном итоге - к развитию патологических состояний.
К началу настоящего исследования уже было показано отрицательное влияние больших физических нагрузок в отношении сердечно-сосудистой системы [СИ. Красиков, 1987; Ф.З. Меерсон, М.Г. Пгаенникова, 1988; А.Г. Дембо, 1991; Э.В. Земцовский, 1995;, D.D. Munjal et al., 1983; A.S. Jaffe et al., 1984], иммунной системы [P.C. Суздальский и др., 1990; B.C. Соколовский, Ю.И. Бажора, 1992; Д.А. Дятлов и др., 1995, 1998; И.И. Долгушин и др., 1999; В.А. Колупаев и др., 2000], системы крови [Yamamoto J., 1998; A.M. Nies et al., 1998; Traber Daniel 1., 1999; Wang Jong-Shyan, Cheng Lee-Li, 1999], нервной системы [А.В. Лысенко и др., 1999; Husain К., Soman S.M., 1997], печени [В.А. Геселевич, A.M. Ягдук, 1995; М.А. Рубцова, 1997; Zhang Yong et al., 1999], жировой ткани [I. de Glisezinski et al., 1999]. Большинство авторов признают необходимость поиска и внедрения в практику дополнительных средств повышения устойчивости и сопротивляемости организма, предупреждения перенапряжения и нервных срывов, ускорения восстановления и повышения спортивной работоспособности. Не менее остро стоит вопрос о сохранении здоровья спортсмена после выхода из большого спорта.
Несомненно, что для эффективной профилактики и коррекции отрицательных последствий экстремальных физических нагрузок (ЭФН) на организм человека, требуется дальнейшее изучение молекулярных механизмов, лежащих в основе адаптивной реакции организма в целом и, клетки в частности, на экстремальное воздействие. Вместе с тем, широкое использование в спортивной практике фармакологических препаратов, превратилось в настоящее время, по мнению многих авторов, в нерегулируемый «фармакологический бум». Спортивные баталии превращаются, зачастую, в соперничество фармакологических фирм. При этом игнорируются существенные отрицательные последствия прямого
действия многих препаратов, не учитываются особенности биотрансформации лекарственных ксенобиотиков в условиях действия на организм ЭФН. Общепризнанна и преимущественно фармакологическая направленность проводимых сегодня в спорте восстановительных мероприятий. Практически отсутствуют медицинские немедикаментозные технологии, готовящие организм спортсмена к выходу из режима экстремальных соревновательных нагрузок. Отсутствуют рекомендации профилактики стрессорных поіреждений сердца, печени, органов желудочно-кишечного тракта спортсменов, предупреждения депрессии иммунной системы, предупреждения дисрегуляции многих функций организма.
Известно, что одной из важнейших функций печени и, прежде всего систем цитохрома Р450 и мононуклеарных фагоцитов, направлена на эффективную детоксикацию в организме избытка биологически активных веществ, образовавшихся на стадии напряжения адаптивных возможностей организма. Правомочна постановка вопроса о наличии в организме единой детоксикационной системы {П.В. Сергеев, 1982; В.Ю. Куликов и др., 1988], эффективно обеспечивающей поддержание гомеостаза при действии неблагоприятных факторов внешней среды. Известно, что активность мембранно-связанных белков, в том числе и микросомальных монооксигеназ, функциональная активность иммунно-коипетентных клеток зависит от физико-химических характеристик биомембран [Ю.А. Владимиров, 1989; А.А. Болдырев, 1990; В.А. Ляшенко и др., 1988; Г.Б. Афонина, и др., 1992; A. Ohta et al., 19S9]. Однако вопрос о влиянии экстремальных физических нагрузок на структурно-функци опальное состояние мембран и активность меибранно-зависимых процессов до настоящего времени остается открытым.
Среди немедикаментозных технологий повышения резистентности организма к повреждающему действию экстремальных факторов среды несомненный практический интерес заслуживает метод адаптации к действию периодической гипоксии. Обоснованный большим экспериментальным материалом, метод зарекомендовал себя как мощное средство предупреждения стрессорных повреждений сердца [Ф.З. Меерсон, 1977-1997; Ю.Н. Копылов,' 1992], иммунной системы [Б.А. Фролов, 1988; А.И. Смолягин, 1996], печени [В.П. Твердохлиб, 1989; А.А. Никоноров, 1990], повышения устойчивости организма животных и человека к действию неблагоприятных факторов внешней среды [В.М. Боев, Н.П. Сетке, 2001]. Еще больший интерес представляют клинические наблюдения применения адаптирующих режимов в многоместных вакуумных барокамерах типа «Урал-1», попученные в исследованиях сотрудников Центра адаптационной медицины МЗ РФ в Оренбурге и его филиалах в Челябинске, Зеленограде, Красноярске, в Липиджом центре МЗ Республики Беларусь в Витебске. Формирование долговремешшй адаптации к периодической
гипоксии в виде «разветвленного системного структурного следа» [Ф.З. Меерсон, 1977-1997] оказаюсь высокоэффективным способом лечения многих соматических заболеваний [В.П. Твердохлиб, 1989; Ю.Н. Копылов, 1992; И.А. Алешин, 1994; СИ. Красиков, 1995; А.И. Смолягин, 1996; В.К Банников, 1998; А.Н. Тиньков, 1999].
Вместе с тем, возможность использовашія предварительной адаптации к
действию регламентированной гипобарической гипоксии для
предупреждения отрицательных последствий спортивной деятельности
изучена не достаточно. Большое разнообразие видов гигоксического
воздействия (нормобаричессое, гипобарическое, среднегорное), режимов, времеїш воздействия, продолжительности курсов адаптации к гипоксии и т.д. требует детального изучения механшмов реализации положительного эффекта адаптации к гипоксии, особенно на организм высококвалифицированных спортсменов, поскольку вероятность возникновения патологии в процессе спортивной деятельности прямопропорционалыга уровню спортивного мастерства [В.А. Левандо и др., 1985; Р.С. Суздальский и др., 1990; А.Г. Дембо, 1991; B.C. Соколовский, ГО.И. Бажора, 1992; Э.В. Земцовский, 1995].
Все вышеизложенное определило основную цель исследования! обосновать возможность использования адаптации к действию регламентированной пшо барической гипоксии для повышения резистентности организма спортсменов к экстремальным физическим (соревновательным) нагрузкам, а также уточнить некоторые механизмы защитного эффекта адаптации к периодической барокамерной гипоксии (Aran) в условиях многоместной барокамеры «Урал-1», работающей в условиях разрежения воздуха.
Исходя из целей исследования были поставлены следующие конкретные задачи:
-
Исследовать в эксперименте на животных влияние ЭФН на состояние биомембран по их физико-химическим характеристикам, уровню перекисного окисления липидов, активности основных ферментов антирадикапьной защиты клетки - СОД и каталазы, а также выраженности органоспецифической ферментемии.
-
Исследовать в эксперименте влияние ЭФН на активность мембранно-зависимых процессов (активность различных изоформ мулътиферментной системы цитохрома P4so, фагоцитарную и дигестивную функцию клеток макрофагальной системы).
-
Изучить протекторный эффект предварительной адаптации к действию регламентированной гипобарической гипоксии на состояние мембран и мембранно-зависимые процессы при экстремальной физической нагрузке.
-
Изучить влияние соревновательных нагрузок у спортсменов на состояние биомембран по их физико-химическим характеристикам, интенсивности свободно-радикальных процессов и уровню органоспецифической ферментемии.
-
Изучить влияние ЭФН на некоторые импедансометрические показатели функциональной активности и сократительной способности миокарда спортсменов, а также состояние регуляторних механизмов сердечной деятельности.
-
Изучить влияние соревновательных нагрузок на некоторые показатели иммунной системы спортсменов.
-
Изучить защитный эффект предварительной АГ1Ш на исшедуемые показатели у спортсменов при ЭФН в различные сроки периода деадаптации (24 часа, 2 недети и 4 недели после окончания А^) Научная новизна исследования определяется его основными результатами:
дана характеристика состояния процессов свободно-радикального окисления в клетке в условиях действия на организм экстремальной физической нагрузки и их взаимосвязь с физико-хила гческими характеристиками биомембран и уровнем органоспецифической ферментемии;
впервые показано, что ЭФН сопровождается снижением активности различных (фенобарбитал- и ыетилхолантренчшдуцируемых) изоформ цитохрома Р4» и подавлением как рецепторного, так и нерецегггорного фагоцитоза мононуклеарных фагоцитов печени;
впервые показано, что в процессе развития реакции организма на ЭФН формируется своеобразный порочный круг нарушения физико-химических характеристик биомембран и мембранно-зависимых процессов, в основе которого лежит постнагрузочнос снижение активности ключевого фермента метаболического пути катаболизма холестерола (ХС) - 7а-холестеролгидроксилазы;
впервые показан защитный эффект адаптации к действию регламентированной гишхбарической гипоксии при ЭФН в отношении микросомальньк моноокшгеназ и макрофагальной системы лечени;
показано, что месячный курс А,, повышает работоспособность спортсменов, специализирующихся в видах спорта на выносливость;
впервые показано, что предварительная Ащп существенно снижает вероятность развития характерных для спортивной деятельности иммунодефицигных состояний, причём защитный эффект Апд, сохраняется на протяжении четырёх недель периода деадаптации;
показано, что существенно повышая структурно-функциональный резерв биомембран, Агш увеличивает резисгаггаость мембран и мембранно-зависимых процессов к ЭФН, вследствие чего сохраняется высокая экономичность фуіпеционирования и сократительная способность в частности кардиопитов спортсменов в постсоревновательный период, а, следовательно, и высокий уровень работоспособности.
Впервые показано, что заппггный эффект предварительной Апш при ЭФН в отношении мембран и мембранно-зависимых процессов сохраняется на протяжении двух недель периода деадаптации:.
Практическая значимость работы.
Полученные данные являются обоснованием практического применения адаптации к действию регламентировашюй гипобарической гипоксии, во-первых, для нефармакологического повышения работоспособности спортсменов, специализирующихся л видах спорта на выносливость и, во-вторых, для предотвращения отрицательных последствий экстремальных физических нагрузок, характерных для лиц, работа которых связана с различными экстремальными ситуациями (спортсмены, служба МЧС, водолазы, военнослужащие горных пограничных застав и т.д.). Метод адаптации к периодическому действию гипобарической гипоксии используегся в подготовке спортсменов высокого класса в отделениях адаптационной терапии Областной клинической больницы предприятия «Оренбурггазпром» (Оренбург), Челябинской областной клинической больницы.
Адаптационная индукция микросомальных монооксигеназ печени может быть использована для попышения специфической резистентности организма к химическим факторам внешней среды, в случае необходимости работы в зонах экологического неблагополучия.
Адаптационная активация элиминации ХС из биомембран с его последующим окислением в желчные кислоты вследствие индукции 7а-холестерол-гидроксилазы, является перспективным путём нефармакологической коррекции атерогенных ситуаций, характерных для современного человека, попыткой нехимической регрессии холестеринозов.
Сохранение функциональной активности резидентных и циркулирующих макрофагов, а также нормального титра иммуноглобулинов у Агил спортсменов при ЭФН позволяет рекомендовать данный метод для профилактики спортивных иммунодефицитов и, соответственно, повышенной заболеваемости спортсменов в соревновательный период.
Теоретические положения и практические рекомендации по повышению уровня работоспособности и профилактике отрицательных последствий спортивной деятельности используются в работе Областного врачебно-физкультурного диспансера, включены в учебный курс по спортивной медицине и физиологии спорта студентов факультета физичесхой культуры и спорта Оренбургского Государственного педагогического университета. Теоретические положения о молекулярных механизмах реакции организма на ЭФН и Агкп используются при чтении лекций и проведении семинарских занятий на кафедрах физиологии, гигиены, биохимии ОГМА.
Апробация работы: Материалы диссертации доложены на IV всесоюзном съезде патофизиологов [Москва, 1989], на V всесоюзной конференции «Цитохром Р-450 и модификация макромолекул» [Ялта, 1989], на VI Ростовской научно-практической школе-семинаре «Механизмы адаптации животных и растений к экстремальным факторам среды» [Ростов н/Д, 1990], на IV Всесоюзном симпозиуме «Стресс, адаптация и дисфункция» [Кишинёв, 1991], на VI Всесоюзном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» [Красноярск, 1991], in Constituent Congress International Society for pathophysiology [Moscow, 1991], на-III Всесоюзном симпозиуме "Клеточные механизмы адаптации" [Киев, 1991], in 1st International Conference on Immunorehabilitation [Sochi, 1992], in 2nd International Conference "Hypoxia in Medicine" [Moscow, 1996], на II съезде биохимического общества РАН [Москва, 1997], in World Congress International Society for Adaptive Medicine (ISAM) [Framingham, USA, 1997], на региональной конференции биохимиков Урала, Поволжья и Западной Сибири [Уфа, 1998], на IV Всеармейской научно-практической .конференции с международным участием «Баротерапия в комшіексном печении и реабилитации раненных, больных и поражённых» [Санкт-Петербург, 2000], на II Российском конгрессе по патофизиологии [Москва, 2000], на национальной научно-практической конференции с международным участием «Охрана и укрепление здоровья населения. Международный и отечественный опыт» [Москва, 2001], на национальной научно-практической конференции с международным участием «Свободные радикалы, антиоксиданти и болезни человека» [Смоленск, 2001].
Публикации: по материалам диссертации опубликовано 39 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 202 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, характеристики материала и методов исследования, пяти глав собственных исследований, заключения, выводов, библиографического указателя, который включает 415 источников (из них иностранных 175). Работа иллюстрирована 24 рисунками и 28 таблицами.
