Физиологические механизмы формирования функциональных взаимоотношений эндокринных комплексов в условиях высокогорья Закиров, Джеенбек

Введение к работе

Актуальность проблемы. Познание сущности приспособления человека и животных к условиям высокогорья является важной и далеко еще не решенной общетеоретической проблемой современной биологии и медицины. Процесс приспособления к геофизическим факторам высокогорья хорошо изучен на уровне различных физиологических систем: сердечно-сосудистой, дыхания, крови и кроветворения, терморегуляции^ и других (МиррахимовД964—1994; Агад-жанян,1957, 1994; Турусбеков, 1970—1995; Данияров, 1967—1994; Исабаева. 1975; 1983; Айдаралиев, 1978; Hurtado, 1967; Imamura et ai, 1992 и др.). Сравнительно недавно начато исследование молекулярных механизмов адаптации (Яковлев с соавт., 1990, 1992, І994). Известны также работы по адаптационной динамике отдельных гормонов, преимущественно в начальный период приспособления организма к барокамерной гипоксии и к высокогорью ((Петров, 1967; Васильев с соавт., 1974; Калюжный, 1977; Турусбеков с соавт., 1979; Джумалиев,1987; Тигранян, 1990; Заречнова, 1996; Malhotra, Murthy, 1977 и др.). Не подвергая детальному анализу результаты этих работ, отметим, что, в целом, они однозначно демонстрируют вовлечение вышеуказанных систем в реакции организма к гипоксии. Однако особенности взаимозависимости и взаимодействия между гормональными комплексами на разных уровнях организации организма, а также приспособительные последствия этих реакций (устойчивость к недостатку кислорода, обучаемость, сохранение параметров гомеостаза и др.) на разных высотах и при длительной адаптации практически не изучены. Кроме того, о влиянии гипоксии на

функции гипоталамуса, гипофиза, половых желез и эндокринные части поджелудочной железы, определенных выводов сделать пока очень трудно. В связи с этим предметом настоящего исследования стали вопросы взаимоотношений подсистем внутри некоторых эндокринных комплексов и особенно между ними у людей и животных при адаптации к условиями высокогорья, а также обследованы коренные жители высокогорья (люди и животные). Работа начата с 1964 г.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования язлялась — выявление оснпных закономерностей и механизмов функциональных взаимоотношений надпочечникового, тиреоидного, гонадального и поджелудочного эндокринных комплексов на разных уровнях организации организма в условиях высокогорья.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Установить нормативные показатели гормонального гомеостаза эндокринных комплексов у людей постоянно живущих и адаптирующихся к горно-экологической системе Тянь-Шаня (3000 —3500 м над ур. моря).

2. Выяснить особенности функциональных взаимоотношений между эндокринными комплексами у животных — постоянных обитателей различных высот

3. Изучить динамику изменений гормонального статуса основных эндокринных комплексов организма, установить характер их взаимодействий на разных уровнях: гипоталамическом,' гипофизарном, эндокринной железе-мишени и тканево-рецепторном у равнинных организмов в процессе кратковременной и длительной адаптащш к условиям высокогорья, .

4. Определить характер взаимосвязей между уровнем нейро-медиаторов мозга и активностью эндокринных систем, изучить влияние этих взаимосвязей на процесс образования и фиксации условно-рефлекторных реакций у животных при адаптации к высот когорью. ,

5. Изучить видовые и популяционные особенности функционирования эндокринных систем у животных, обитающих на различных высотах. ,_ч ,

Научная новизна работы. Впервые установлены гормональные

нормативы для пшофнзарных, гонадальных, надпочечішковьіх и поджелудочных желез внутренней секре'цги у людей, постоянно живущих в высокогорье Тянь-Шаня (3000 — 3500 м). Впервые вскрыт характер взаимоотношений надпочечникового, тиреоидного и гонадального эндокринных комплексов на пшоталамическом, гипофизарном, периферическом (железа-мишень) и тканево-рецепторном уровнях у животных, обитающих на различных высотах. Впервые показаны особенности реализации прямых и обратных положительных и отрицательных связей менаду подсистемами вышеуказанных эндокринных комплексов, в зависимости от сроков пребывания в высокогорье. Впервые дана количественная оценка динамики гормонального статуса эндокринных комплексов в условиях гор на уровне тканевой рецепции изученных нами гормонов. Получены новые" факты об активности гипофизарно-гонадалыгого н гипоталамо-гипофизарно-надпочечникового комплексов и их взаимосвязей с основїшми эндокринными системами при адаптации к высокогорью. Показано, что после предварительного приспособления животных к г, тсокой температуре (32С) и продолжительной прерывистой дегидратации, сопровождающиеся характерными сдвигами в нейро-эндокрипных регуляторних системах, повышается устойчивость к высокогорью.

В результате проведенного исследования Полугены ряд новых
данных: ^: , '

I. Методическая новизна работы: 1) адаптирован и аргументирован метод флюориметрин, в сочетают с методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) и конкурентно-белкового связывания (КБС) для определения кортнкостероидов в тканях различных органов.что дает возможность количественно характеризовать тканево-рецеп-торігуїо подсистему в целостном эндокринном .комплексе, изучить ее значение в механизмах обратной связи; 2) разработаны новые экспериментальные модели: а) экспериментальная прерывистая дегидратация— на/л удалось продлить переносимость недостатка воды после сухоядешгя до 17—21 дней; б) перекрестная адаптация, где осуществлялись предварительные тренировки s теплу с.последующим воздействием факторов высокогорья.

П. Методологическая новизна: показана необходимость строгого соблюдения циркадного фактора, т. е. одновременное исследование

всех шести эндокринных комплексов в определенные часы суток (8—9 час.) для учета взаимоотношений на уровне подсистему различных функциональных состояниях.

III. Новизна работы в области функциональных взаимоотношений между эндокринными комплексами:

1). Выявлена низкая функциональная активность центрального отдела эндокринных комплексов (гипоталамуса и гипофиза), мине-ралокортикоидной функции коры надпочечников и гормональной функции САС (снижение содержания адреналина) на фоне высокой активности медиаторной функции САС (повышение уровня нора-дреналина, дофамина), высокого уровня глюкокортикоидов, инсулина, тестостерона и нейромедиаторов мозга у людей и животных постоянных обитателей высокогорья.

2). Установлено в ранние сроки адаптации реципрокные взаимо^ отношения надпочечникового и тиреоидного, надпочечникового и гонадального комплексов эндокринной системы, на гипоталами-ческом, гипофизарном, периферическом и тканево-рецепторном уровнях.

3). Обнаружено, что при длительной адаптации к высокогорью независимо от вида и «экологической специализации животного имеют место синергические взаимоотношения указанных выше эндокринных комплексов на уровне гипоталамуса и гипофиза, при сохранении реципрокных взаимоотношений на периферическом и тканево-рецеп-торном^уровнях.

4). Показана роль тканево-рецепторной подсистемы и специфические особенности рецепции гипоталамусом гормонов кортико-стерона, норадреналина, дофамина, серотонина и тироксина, их роль в обеспечении обратных связей между надпочечниковым и тире-оидным эндокринными комплексами. ^

5). Показаны корреляционная зависимость выработки и фиксации условных рефлексов при адаптации животных к высокогорью от уровня нейромедиаторов в высших отделах центральной нервной системы. .

6). Результаты работы. послужили основанием для разработки научно-практических рекомендаций: номограммы исходных показателей (нормы) функционирования эндокринных систем у.жителей

высокогорья и нормы реакции эндокринных 'систем в динамике при острой и хронической адаптации у человека, а также — математической модели функционирования этих систем, с учетом взаимодействия их подсистем при адаптации к условиям гор.

IV. Проведено систематическое комплексное исследование функции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой (ГГНС), гипоталамо-гипофизарно-щитовидной (ГГЩС), гонадально-гипофизарной (ГнГС), симпато-адреналовой систем (СА.С) и поджелудочной железы, изменения содержания циклических нуклеотидов и водно-солевого обмена; установлен фазовый характер функционирования этих систем, вскрыты механизмы активации центрального звена регуляции ГГНС (роль кортикотропин-рилизинг-гормона, адренкортикотропного гормона, обратной связи и значение биогенных аминов) у животных, обитающих на разных высотах.

Практическое значение работы. На основании совокупности обнаруженных нами фактов и закономерностей при адаптации к высокогорью выдвигается новая теоретическая трактовка роли и характера механизмов нейро-эндокринных систем в данных условиях. Наша концепция может лечь в основу разработки Atep профилактики и лечения при ряде эндокринных расстройств. Определены точные количественные характеристики функционирования и взаимосвязей эндокринных колшлексов в условиях высокогорья, значение динамики глюкокортикоидов, катехоламинов, тиреоидных, половых гормонов и инсулина в модуляции энергетического обмена, их роль в состоянии резистентности к острой барокамерной гипоксии. На основании полученных данных составлены номограммы показателей функционирования эндокринных систем (нормативы) у жителей предгорья и высокогорья. У животных изучены нормы реакции ряда эндокринных систем: гипоталамо-пгаофизарно-надпочечниковой, гипоталамо-гапофизарно-тиреоидной, гонадально-гипофизарной, симпато-адреналовой систем, а также поджелудочной железы при острой и длительной адаптации- к высокогорью.

Внедрение результатов работы. Ряд положений и выводов работы получили практическое воплощение и используются для выявления и изучения особенностей лечения мочекаменной болезни в условиях высокогорья, в городской клинической больнице г. Биш-

кека, а также, в практике работы оиохимических гормональных лабораторий больниц в горных районах Кыргызстана.

Теоретические положения работы внедрены в учебный процесс на кафедре физиологии человека и животных Кыргызского государственного национального университета и на кафедре биологии Кыргызского, педагогического института. Основные положения работы включены в «Руководство по физиологии» (том «Экологическая физиология животных», части 1 и 3).

Разработанные нами экспериментальные модели для изучения адаптации к условиям высокогорья и недостатка воды открывают новые возможности для исследования данных процессов. Нами предложены эффективные методы повышения устойчивости животных к высокогорью и дегидратации.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Гормональный гомеостаз нейро-эндокринной системы у людей-
аборигенов высокогорья и у животных, постоянных обитателей
разных высот отличается от такового у обитателей равнины.

2. Независимо от сроков пребывания в высокогорье (кратковременного -до 30 сут., длительного -до 10 лет у людей и 10-го поколения у животных), у обследованных отмечены фазные перестройки нейро-эндокринной системы регуляции, сопровождающиеся изменением реципрокных и синергических отношений между гормональными комплексами, качественными изменениями прямых и обратных отрицательных связей в эндокринных системах и между ними.

3. Разработана динамика структуры взаимотношений нейро-эндо-кринных комплексов в процессе адаптации к высокогорью и состояния этих регуляторних систем у постоянных обитателей разных высот.

. 4. Функционирование гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой, симпато-адреналовой и пшоталамо-гипофизарно-щитовидной систем имеет видовые и популяционные особенности' у животных — обитателей разных высот.

5. Предварительная температурная тренировка (+32С в течение
45 дней) и прерывистая водная дегидратация (21 день) повышают
адаптационные возможности и устойчивость подопытных 'животных
к гипоксии. /..'-:

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и обсуждены на 2і>Международньіх физиологических конгрессах (Париж, 1976 и Будапешт, 1980); — 3 съездах Всесоюзного физиологического общества им. И. П. Павлова (Тбилиси,1975; Алма-Ата,1979; Баку, 1983);—Всесоюзной конференции по экологии, физиологии, биохимии и морфологии (Фрунзе, 1977); — Всесоюзных симпозиумах «Стресс и адаптация» (Кишинев, 1978, 1954): —V-конференции биохимиков республик Средней Азии и Казахстана (Фрунзе. 1976); — I и II Всесоюзных симпозиумах* Система микроциркуляции в экстремальных условиях» (Фрунзе, 1981, 1990); — II и III Всесоюзном симпозиумах «Физиологические и клинические проблемы адаптации организма человека и животного к гипоксии, гипертермии, гиподинамии и неспецифические средства восстановления» (Москва, 1978,1981); — III и IV- Всесоюзном конференции «Физиология и биохимия медиаторных процессов» (Москва, 1980,1985); —IV, V и VI-Всесоюзном конференции «Память и следовые процессы» (Пушино, 1979, 1982 и 1985); —VII Всесоюзном конференции по экологической физиологии (Ашхабад, 1989); —I международном симпозиуме «Проблемы саногенного и патогенного эффектов экологического воздействия на внутреннюю среду организма» (Чол-пон-Ата, 1993).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 75 научных работ, из них. 3 монографии:«Гипофизарноадреналовая система и сложные формы адаптации»(1979), «Гуморально-гормональные механизмы адаптации в горах» (1983) и «Ней-рогормональные механизмы адаптации у зимоспящих» (1987) и 25 научных статей. .

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, главы материалов и методов исследования, шести глав (3—9),посвященных изложению результатов собственных исследований, главы обсуждения полученных данных, выводов и списка литературы. Работа изложена на 375 страницах, содержит 15 рисунков и 51 таблицу. Список литературы включает 708 источников, из которых опубликовано в отечественных изданиях 423 и в зарубежных—285.