Введение к работе
Актуальность проблемы. Обеспечение тканей организма кислородом при различных условиях функционирования -Фундаментальная моднга-биологическлл проблема, имеющая исключительное теоретическое и прикладное значение. Только г; норм? в покое энергетические потребности организма, его органов и тканой удовлетворяются без существенного напряжения систем,ответственных за доставку кислорода и выработку энергии. В деятельном состоянии при разнообразию воздействиях внешней среды, или при изменениях внутренней среди одним из наиболее важных Факторов, ограничивающих энергетические возможности, является доставка в ткани кислорода, . необходимого для процессов аэробного дыхания. Однако, в методическом плане изучение кислородного гомеостаза непосредственно в тканях наименее доступно именно при деятельном состоянии организма. В настоящее время основным способом исследования кислородного режима тканей является полярографический метод, но он осуществим главным образом в состояниях близких к покою. Поэтому основные результаты в исследовании кислородного гомеостаза тканей получены при состояниях покоя или приближенных к нему. Серьезным препятствием в исследовании кислородного режима в других состояниях организма является недостаточная разработка и изученность возможностей полярографического метода определения кислорода в тканях. Изучение этих возможностей, как и собственно исследование тканевого кислородного гомеостаза затруднено определенной разобщенностью, взаимной изолированностью экспериментальных и теорети-" ческих методов вследствие того., что в том и другом случае изучаются по сути разные параметры, на различных уровнях и в разнородных условиях. В экспериментах обычно измеряется средний уровень напря.тгния. кислорода в тканях (р02) на макроуровне и его изменения во времени (Е. А. Коваленко и соавт., 1975). На математических моделях и в специальных экспериментах исследуется пространственное распределение р02 на микроуровне, в условном тканевом цилиндре или другой условной шкрошфкуляторней единице и в отдельных клетках (Ю. Я. "исляков, 1975; !Шюв М. Т., 1990). Это затрудняет., с одной стороны, строгую экспериментальную проверку адекватности математических моделей, а с другой - всесторонее исследование ?а-кономерносгей кислородного обеспечения тканей. Отмечается такта "отставание клиничзских и патофизиологических приложений матема-
тнческого моделирования" кислородного режима в тканях.[It А. Хаиин, lObUJ. Повышение теоретического и прикладного значения результатов исследования данной проблеми требует комплексного экспери-ценгалыга-теоретичоского подхода к выявлению закономерностей поддержания кислородного гомеостаза тканей и отражения указанных закономерностей на динамике среднего тканевого р02.
Цель исследования. Усовершенствование методов исследования кис.лородного гомеостаза мышечной ткани и изучение динамики кислородного режима этой ткани при различных функциональных состояниях организма.
Задачи исследования. . 1. Разработать математические модели динамики среднего тканевого р02, позволяющие исследовать основные закономерности стационарных и нестационарных режимов кислородного снабжения тканей.
:;. Усовершенствовать средства экспериментального исследования кислородного снабжения тканей в экстремальных и нестационарных режимах за счет снижения погрешностей определения тканевого рий в этих режимах' и разработать устройство для количественного измерения локального кровотока, обеспечивающего повышенную точность при измерениях кровотока в динамике.
3. Исследовать на моделях и в эксперименте закономерности кислородного гомеостаза мышечных тканей при различных состояниях и найти отражение этих закономерностей в динамике среднего тканевого р02.
4і На основе'результатов исследования проанализировать приемы оценки кислородного снабжения тканей, основывающиеся на анализе динамики среднего тканевого р02 при тестовых воздействиях: а) оценить их объективность; б) определить границы применимости; в) выявить специфику применения в разных условиях; г) рассмотреть пути повышения их эффективности.'
Научная новизна. Установлены, на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований критерии оптимальности основных параметров системы кислородного снабжения тканей на гисто-тематическом уровне в нестационарных режимах.
Впервые разработаны математические модели динамики среднего тканевого р02, адекватность которых может быть проверена экспериментально.
Разработан вариант метода измерения локального тканевого кро-вотога на основе водородного клиренса, обеспечивающий повышение
точности при измерениях кровотока в динамике.
П р a it т и ч е с к а я . значимость. Впервые оценена обтоктивнесть и значимость известных приемов ачализа результатов функциональных проб, использующихся при исследовании кислородного рг.тлма тканей с помощью полярографического метода, показаны границы их применимости и пути снижения методических погрешностей.
Выявлены условия и особенности возникновения специй ичеекнх V.fi~ тоді!чсскі:х погрешностей при полярографическом определении тканевого р02, обусловленных контактом электрода с кровью и влиянием молочной и пнровинсградной кислот. Найдены ре/пмы. обеспечиваю'::.:"1 существенное снигение погрешностей.
Создано, на основе модификации' метода водородного клиренса, устройство для измерения кровот-гл (а. с. \\ 94Fi501), позволлгеее повисить разрешающую способность и точность измерения локального кровотока в динамике и оценивать доставку кислорода в ткани.
Газработан пригодный для клинического внедрения вариант полярографической методики сценки кислородного рехима тканей, отличающийся простотой и оперативностью обследования, достоверностью и информативностью получаемых результатов.
Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования дологены и обсулдены на XXXYII Всесоюзной научной сессии, посвященной дню Радио, на заседании секции "Применение радиоэлектроники в биологии и медицине" (Москва, 1082г.), на Пленуме правления Всесоюзного общества травматологов и ортопедов '.Ленинград, 1982г.), соавторы В. И. Фишкин и В. Е. Удальцов, на заседаниях Ивановских отделений Всесоюзных обществ травматологов * и ортопедов (1982г.), физиологов (1984г.), на Всесоюзном совещании " Транспорт кислорода и антиоксидантные системы" (Гродно, 1989г.), на Учредительном конгрессе международного общества патофизиологов, (Москва, 1991г.).
На защиту выносятся следующие поло ж е н и я :
1. Впервые, на основе комплексных экспериментально-теоретических исследований установлены критерии оптимальности основных параметров системы кислородного снабжения тканей на гисто-гемати-ческом уровне в нестационарных режимах, соответствующие наиболее эффективному поддержанию тканевого кислородного гомеостаза.
2. Еыявлены закономерности отраггенпя динамики кислородного гомеостаза мч-лечных тканей на динамике среднего тісз.нєеого р02.
3. Выявлена взаимосвязь .между специфической формой кривой ' диссоциации оксигемоглобина и закономерностями поддержания кислородного гомеостаза мышечной ткани.
Структура и объем работы. Диссертация, издоенная на 05 страницах, содержит 146 страниц основного текста л состоит из введения, аналитического обзора литературы, 3 глав собственных исследований, обсуждения результатов и заключения, выводов, рг.иска литературы из 241 наименования, в том числе 118 на иностранных языглх, включает 18 таблиц, 47 рисунков.