Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гепаторенальные механизмы поддержания гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Гепаторенальные механизмы поддержания гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия"

На правах рукописи

Ядыкина Татьяна Константиновна

ГЕПАТОРЕНАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ ГОМЕОСТАЗА В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ

ФТОРИДА НАТРИЯ (экспериментальные исследования)

03.03.01 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

г 7 г:сн ¿013

Томск-2013

005531023

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (г. Новокузнецк)

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Михайлова Надежда Николаевна

Официальные оппоненты:

Суханова Галина Алексеевна - доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры биохимии и молекулярной биологии Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Вымятнина Зоя Кузьминична - кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры физиологии человека и животных Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»

Ведущая организация: Факультет фундаментальной медицины Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»

Защита диссертации состоится «с*^^" » г.сГ .часов на заседа-

нии диссертационного совета Д 208.096.01 при Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации: 634050, г. Томск, ул. Московский тракт, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-медицинской библиотеке университета (634050, г. Томск, пр. Ленина, 107).

Автореферат разослан « у> ¿¿¿1£2с&2.§\Ъ г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

И.В. Петрова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Нормальное функционирование организма возможно при условии поддержания относительного постоянства параметров его внутренней среды. Понятие «гомеостаз» отражает состояние, характеризующееся постоянством биохимических и физиологических констант, а также механизмов, обеспечивающих единство организма как в нормальных, так и в необычных для него условиях существования. Понимание механизмов сохранения гомеоста-за является особенно актуальным в условиях негативного воздействия на организм человека антропогенных факторов [Баевский P.M., 1979; Горизонтов П.Д., 1981; Новицкий В.В., 2004; Архипенко Ю.В. с соавт., 2005; Агаджанян H.A., 2006; Захаренков В.В. с соавт., 2012]. При этом компенсаторно-приспособительные реакции, обеспечивающие гомеостаз, представляют собой разнообразные комбинации функций организма, развертывающиеся на той же, что и в норме, материальной основе, но протекающие с большей интенсивностью и сопровождающиеся своеобразными тканевыми изменениями [Струков А.И. с соавт., 1990].

Выяснение закономерностей структурной организации и регуляции систем жизнеобеспечения в условиях сдвига гомеостатических характеристик имеет ключевое значение. Совокупность физиологических явлений, возникающих в организме в ответ на действие возмущающего фактора, включает адаптационные защитные механизмы, которые развиваются волнообразно, через переходный период до момента срыва компенсаторно-приспособительных реакций [Панин JI.E., 1975; 1980; Селятицкая В.Г., 2001; Хананашвили М.М., 2012].

Выявить механизмы поддержания гомеостаза в условиях трансформации физиологического ответа организма позволяют экспериментальные модели, например такие, как длительное воздействие на организм соединений фтора, своеобразным отличительным признаком которого является совокупность нарушений гомеостатических параметров, не встречающихся в виде подобного симпто-мокомплекса при воздействии какими-либо другими веществами [Котов Ю.И., 1991; Николаева JI.A., 2010]. С молекулярной точки зрения, фторид натрия полиэффектен и его накопление в организме приводит к постепенным сдвигам параметров гомеостаза на системном уровне [Зислин Д.М., Гирская ЕЛ, 1971; Ав-цын А.П. с соавт, 1991; Агалакова Н.И., Гусев Г.П., 2011; Shi X. et al., 2009; Barbier О. et al, 2010; Rupal A Vasant, 2011].

Поддержание относительного постоянства внутренней среды организма обеспечивается функциональной согласованностью всех органов и систем, ведущими из которых являются - печень, как центральный орган химического гомеостаза, и почки, как основной эффекгорный орган водно-солевого баланса [Блюгер А.Ф, 1988; Иванова JI.H, 1996; Баева И.И, Толстая Л.А, 2008; Наточин Ю.В, 1982; 2010]. Физиология этих органов достаточно полно изучена, тем не менее, многие вопросы гепаторенальных механизмов обеспечения гомеостаза в условиях постепенного сдвига его параметров, обусловленного воздействием фтора, остаются открытыми, либо спорными, что определило цель настоящей работы.

Цель исследования: в эксперименте изучить гепаторенальные механизмы поддержания гомеостаза в условиях постепенного сдвига его параметров воздействием на организм фторида натрия.

Задачи:

1. В эксперименте определить роль печени в поддержании гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия на основе анализа биохимических параметров крови, ферментативной активности, баланса про- и антиок-сидантных процессов, морфологических изменений.

2. Определить клеточные гепатоспецифические механизмы, обеспечивающие поддержание гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия.

3. Выявить морфофункциональные изменения почек, направленные на обеспечение гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия.

Научная новизна. На экспериментальной модели определены гепаторе-нальные механизмы поддержания гомеостаза организма в условиях постепенного сдвига его параметров фторидом натрия. Впервые показано, что ответная реакция на постепенную аккумуляцию фтора развивается от физиологической до патологической, между которыми существует переходный период. Запускает механизмы поддержания гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия активация внутриклеточных систем - НПМа, белка теплового шока -ШР73, НОх-2, антиоксидантной системы.

Стадия физиологического ответа (с 1-й до 6-й недели) характеризуется константностью показателей белкового и углеводного обменов, обеспечивается усилением обменных процессов; высокой ферментативной активностью печени; сохранением водно-солевого баланса за счёт полиурической реакции почек. В основе поддержания гомеостаза лежит сохранность морфологической структуры печени и почек. Переходный период (с 6-й до 9-й недели) характеризуется сохранением физиологического уровня общего белка на фоне гипоальбуминемии, усилением липолиза, снижением ферментативной активности печени и начальными изменениями её морфоструктуры. Относительное постоянство ионного равновесия в этот период обеспечивается усилением полиурии и компенсаторными взаимоотношениями фтора и кальция в организме.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты проведенных экспериментальных исследований расширяют и углубляют фундаментальные представления о механизмах гепаторенальной системы в поддержании гомеостаза в условиях постепенного сдвига его параметров, позволяют определить периоды трансформации физиологического ответа, что имеет не только теоретическое, но и практическое значение для разработки рекомендаций по своевременному проведению профилактики и коррекции гомеостатических нарушений, вызванных длительным воздействием фтора на организм.

Работа выполнена по плану Федерального государственного бюджетного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук в рамках темы НИР № 049 «Изучение закономерностей и механизмов влияния факторов производственной среды и трудового процесса на здоровье работников алюминиевой промышленности» (номер государственной регистрации 0120.0 810694).

Материалы диссертационной работы используются в научно-исследовательской и клинической практике Новокузнецкого государственного института усовершенствования врачей МЗ РФ; в ФГБУ «Научно-исследовательский ин-

статут комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний» СО РАМН; в образовательном процессе ФГБОУ ВПО «Кузбасская государственная педагогическая академия».

Положения, выносимые на защиту:

1. Сдвиг гомеостатических параметров воздействием фторида натрия на организм вызывает стадийную ответную реакцию. Стадия физиологического ответа (с 1-й до 6-й недели) характеризуется сохранением гомеостаза организма, обеспеченного активацией системы энергообеспечения и обменных процессов; перестройкой липидного профиля; повышением ферментативной активности ге-патоцитов и диуретической функции почек; сохранением тканевой морфострук-туры органов.

2. Переходный период (с 6-й до 9-й недели) характеризуется относительным сохранением основных гомеостатических показателей за счёт включения различных вариантов энергосинтеза; поступательного развития полиурии, компенсаторных фтор-кальциевых взаимоотношений на фоне снижения ферментативной активности гепатоцитов, дислипидемии и начальных морфологических изменений в печени и почках.

3. Гепатоспецифические механизмы поддержания гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия запускаются активацией синтеза компонентов редокс-сигнальной системы - ЮТ-1а, гем-оксигеназы-2 и белка теплового шока - НЯР73.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены на научно-практических конференциях с международным участием: «Гигиена, организация здравоохранения и профпатология» (Новокузнецк, 2009-2012); Ш Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье» (Москва, 2009); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Профессиональные интоксикации: гигиенические, клинические и экспериментальные исследования» (Ангарск, 2009; 2010); VIII Всероссийском конгрессе «Профессия и здоровье» (Москва, 2009); 13-й межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы медицины» (Абакан, 2010); Всероссийской научно-практической конференции «Производственно-обусловленные нарушения здоровья работников в современных условиях» (Шахты, 2010); Всероссийских научных конференциях молодых ученых «Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия» (Санкт-Петербург, 2010; 2012); V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов» (Новосибирск, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, из них 6 в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ для публикации основных научных результатов диссертации.

Личный вклад автора заключается в разработке идеи, постановке, обосновании цели и задач исследования, выборе методов, планировании и непосредственном проведении экспериментов на животных по изучению гепатореналь-ных механизмов поддержания гомеостаза организма, обработке биологического материала, систематизации и интерпретации результатов.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 170 страницах, состоит из введения, обзора литературы, описания объекта и методов исследования, глав «Результаты исследований и их обсуждение», заключения, выводов и списка литературы, содержащего 384 отечественных и 152 иностранных источников. Иллюстративный материал представлен в 8 таблицах и на 31 рисунке.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для решения поставленных задач было проведено 7 серий экспериментов на белых нелинейных крысах-самцах массой 200-250 г. Общее количество животных составило 630 крыс, из которых 220 - контрольные и 410 - опытные. Поступательный сдвиг гомеостатических параметров вызывали в опытной группе животных свободным доступом к раствору фторида натрия в концентрации 10 мг/л, что составляет суточную дозу 1,2 мг/кг массы тела, соответствующей ПДК по ГОСТу 2784-54. Суточное поступление такого количества фторида натрия не является токсичным, однако в связи со способностью фтора накапливаться в организме, при длительном его поступлении (продолжительность эксперимента составила 12 недель), происходит постепенный сдвиг параметров гомеостаза.

Животные содержались в стандартных условиях вивария. Эксперименты проводили в соответствии с международными правилами Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных целей «Guide for the Care and Use animals» (Страсбург, 1986), «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приложение к приказу МЗ № 755 от 12.08.1977; приказ № 1179 от 10.10.83).

Для изучения метаболических изменений исследовали биохимические показатели крови, забор которой осуществляли из хвостовой вены на вторые и четвёртые сутки, а затем через 1, 3, 6, 9, 12 недель эксперимента. В эти же сроки собирали суточную пробу мочи в обменных клетках. В отдельной серии экспериментов после декапитации крыс, которая проводилась под эфирным наркозом, забирали образцы печени и почек для гистологического исследования.

Для характеристики основных метаболических изменений в плазме крови и моче стандартными методами с использованием реактивов ЗАО «Вектор-Бест» (Новосибирск) определяли: иопогралшу (Na+, К*, лшоль/л) ионоселективным методом на иономере ЭЦ-59 (Россия), концентрацию Са2+, Рнеорг., мочевины (лшоль/л) - колориметрическим методом, креатинина (лшоль/л) - кинетическим методом по цветной реакции Яффе на анализаторе КФК-2МП; в плазме крови определяли содержание: общего белка и альбумина (г/л), билирубина общего и прямого (мкмоль/л) - колориметрическим методом на КФК-2МП, глюкозы (лшоль/л) - глюкооксидазным методом, ХС, ХСлпвп, ТГ, ФЛ (ммоль/л) - спектрофотометрическим методом на фотометре РМ-5010 (Германия). Уровень ХСлпнп, ХСлпонп рассчитывали по Friedwald W.T. (1972).

Продукты переписного окисления липидов (ПОЛ) в гептанизопропаноль-ных экстрактах крови определяли методом прямого спектрофотометрирования на СФ-26 (Россия). Уровень паратиреоидного гормона (ПТГ) и кальцитонина (пг/мл) - иммуноферментным тестом (наборы Diagnostic System Laboratories и Nordicbioscience) на мультискане EX Labsystems (Финляндия).

Ферментный статус лейкоцитов (ед. активности) периферической крови: щелочная и кислая фосфатазы (ЩФ, КФ), сукцинатдегидрогепазы (СДГ), а-глицерофосфатдегидрогеназ митохондриалыюй и цитоплазматической (а-ГФДГмит., а-ГФДГцит.) в лимфоцитах определяли стандартным цитохимическим методом окрашивания и последующим микроскопическим описанием мазков крови на микроскопе MS-50 (Австрия). Активность основных метаболических ферментов в сыворотке крови (Е/л): аланинаминотрансферазы (AJIT), аспартатаминотрансферазы (ACT), гидроксибутиратдегидрогеназы (ГБДГ), ЩФ, лактатдегидрогепазы (ЛДГ), галшаглутамилтраиспептидазы (у-ГТ), холинэстеразы (ХЭ) определяли унифицированными методами с помощью реактивов ЗАО «Вектор-Бест». Подготовку ткани печени для оценки активности ферментов и процессов свободнорадикального окисления (СРО) осуществляли с использованием стандартной среды для гомогенизирования в соотношении тканысреда, равном 1:12, с помощью гомогенизатора тефлонхтекло. Активность AJIT, ACT, у-ГТ, ЩФ, ЛДГ (ЕА/гр.сыр.тк.) в гомогенате печени определяли стандартными методами. Активность каталазы (мкМН20/мин/г белка) определяли методом Luck Н. по потреблению Н2О2, регистрируемому при 240 нм на фотометре РМ-10 (Германия). Уровень фактора транскрипции, индуцируемого гипоксией - HIF-la, защитных белков HSP73 и НОх-1,2 (ODE) в печени оценивали методом Western-блот анализа, применяя 8-10% полиакриламидный гель и перенос на PVDF мембрану с использованием первых моноклональных антител к этим белкам (Stressgen, Канада) и вторых антител с пероксидазной меткой (Jackson Immuno Research). Детекцию проводили по хемилюминесценции с использованием реактивов ECL (Amersham) на рентгенографическую пленку (Kodak). Изменение печени оценивали по уровню продуктов СРО, индуцированного in vitro (система, содержащая аскорбат 0,2 мМ при концентрации белка не выше 2,5 мг/мл). Концентрацию свободнорадикальных (CP) продуктов оценивали по реакции с 2-тиобарбитуратовой кислотой по классическому методу Ohkawa Н. et al. (1979) в модификации Kikugawa К. et al. (1992).

Суточный диурез определяли метрическим способом в обменных клетках для крыс. Концентрацию фтора в моче (лшоль/л) определяли ионоселекгивным методом [Голованова Л. А., 1977] на ионом ере «Анион-4100» (Россия) с использованием фтор-селективного электрода. Парциальные функции почек рассчитывали по общепринятым формулам [Наточин Ю.В., 1974; Орехов К.В. с соавт., 1983].

Гистологические исследования печени и почек проводили на срезах толщиной 5-7 мкм, которые готовили на ротационном микротоме МЗП-01 (Россия). Для фиксации тканей применяли нейтральный 10% формалин, проводку осуществляли в аппарате «Автогистолог АТ-4-М». Депарафинированные срезы окрашивали гематоксилином и эозином по Ван Гизону. Микроскопирование препаратов проводили на «Nicon Eclipse Е 200», с передачей цифрового изображения на монитор и обработкой в программе «Bio Vision 4.0». Статистический анализ полученных результатов проводили на основе вычисления средних значений показателей (М) и их ошибок (±т) [Лакин Г.Ф., 1990]. Различия показателей оценивали по t-критерию Стьюдента и считали достоверными при р<0,05; р< 0,01; р<0,001. Сравнение групп данных проводили на основе линейного корреляционного анализа с использованием коэффициента корреляции (г).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Роль печени в поддержании гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия

Ответная реакция организма на воздействие фтора сопровождается включением адаптивных механизмов, обеспечивающих поддержание уровня общего белка и глюкозы в плазме крови на физиологическом уровне, в значительной степени за счёт участия печени в белковом и углеводном метаболизме. Начальный период (1 неделя) характеризовался сохранением уровня общего белка и альбумина в сыворотке крови крыс (рис. 1).

2 СП 4 суг. 1 кед. 3 аед. 6 нед. 9 нед.

2 су|. 4 от. 1 нед. 3 нед. б нед. 9 нед.

2 сут. 4 с>"1. 1 нел. 3 нед. 6 вех 9 нед.

2 суг. 4 I V!- 1 нед. 3 нед. б нед. 9 нед.

Рис. 1. Показатели белкового и углеводного обменов в сыворотке крови крыс. Обозначения: * - при р < 0,05; ** - при р < 0,01 - достоверные различия данных по сравнению с контрольной группой животных. □ - контроль (п = 20); §| - опыт (п = 40),

К 3-й неделе снижение этих показателей было обусловлено усилением отю-козо-аланинового шунта, а также использованием альбуминов в детоксикацион-ной цепи, обеспечивающей транспорт ксенобиотика, что согласуется с данными ряда авторов. Н.А. Богданов, Е.В. Гембицкий (1975), Ю.И. Котов (1991) связывают снижение уровня альбуминов в сыворотке крови с его использованием в транспортных и энергетических целях. Понижение уровня белков коррелировало с по-луторакратным повышением содержания мочевины - важнейшего продукта белкового распада (г=0,6*; р=0,04). Шестая неделя сопровождалась снижением содержания мочевины в плазме крови крыс опытной группы на фоне гипоальбуми-немии. К 9-й неделе, на фоне сохранения физиологического уровня общего белка, содержание альбуминов в сыворотке крови в 1,5 раза превысило контрольные значения, что, возможно, связано с усилением его синтеза в связи с возросшими потребностями организма в транспортных белках (рис. 1).

Содержание глюкозы в плазме крови крыс опытной группы сохранялось на физиологическом уровне до шестой недели. Затем, на стадии крайней напряженности синтетических процессов, её содержание достоверно снизилось, что согласуется с литературными данными о развитии гипогликемии в условиях длительного накопления фтора в организме [Мусийчук Ю.И. с соавт., 2012]. Печень выполняет роль адаптивного органа, стабилизируя уровень глюкозы в крови [Базе-

люк JI.T., Мухаметжанова Р.А., 2003], и с 9-й недели эксперимента содержание глюкозы в плазме крови приблизилось к физиологическому (рис. 1). Поскольку отмечена корреляционная связь между уровнем глюкозы и содержанием общего белка (г=0,7*; р=0,03), можно предположить использование белковых молекул в качестве энергоресурсов, что обеспечивало гомеостаз углеводов.

Печень является центральным органом в метаболизме липидов. Ранние сроки эксперимента сопровождались усилением липолитической активности. На 1-й неделе в сыворотке крови крыс наблюдалось достоверное повышение уровня ХСЛПНП до 1,03±0,16*ммоль/л и, как следствие, общего ХС, уровень которого составил 1,69±0,09*ммоль/л, поскольку известно, что около 70% его находится в составе ЛПНП. Установлено, что в начале фтористого воздействия в крови отмечается двукратное увеличение концентрации ХС и ТГ [Окунев В.Н. с соавт., 1987; Лукьянова М.В., 2002]. В наших экспериментах гиперхолестеринемия отмечалась к концу 1-й недели, свидетельствуя о стрессорном влиянии фтора в начальный период. Содержание ТГ (0,67±0,05 ммоль/л) и ФЛ (1,85±0,35 ммоль/л) находилось на физиологическом уровне.

На 3-й неделе отмечалось достоверное полуторакратное снижение концентрации ТГ до 0,44±0,03**ммоль/л и ХСЛПОНП до 0,19±0,01***ммаль/л на фоне двукратного повышения уровня ХСЛПНП. Понижение уровня ХСЛПОНП может быть связано с временной активацией их потребления тканями и возможным возрастанием активности липолитических ферментов в печени, как проявление защитной реакции организма для поддержания энергетического гомеостаза [Гулый М.Ф., 1961]. При этом в 1,5 раза повысился уровень ФЛ, составив 3,36±0,47*ммоль/л, по всей вероятности, связанный с компенсаторным усилением синтеза для восстановления клеточных мембран. Развивающаяся гиперлипидемия может быть отнесена к разряду транспортных форм и связана с усилением липолиза в жировой ткани, что согласуется с литературными данными [Филимонов С.Н., 2007; Скрип-ченко А.Е. с соавт., 2011]. Изменение уровня липидов находится в тесной корреляционной связи с продолжительностью воздействия фтора на организм. К 6-й неделе отмечается снижение компенсаторных возможностей организма. Отчётливо проявилась ДЛП: достоверное снижение ХСЛПВП до 0,44±0,02*** ммоль/л и ФЛ до 1,41±0,37*ммоль/л на фоне высокого уровня ХСЛПНП, сохранившаяся до конца эксперимента и являющаяся инициальным фактором трансформации стадии физиологического ответа в переходную. С 9-й недели отмечен сдвиг в липо-протеидном профиле, проявляющийся достоверным снижением уровня ХСЛПВП в 1,7 раза и ФЛ в 2 раза, на фоне увеличения содержания ХСЛПНП.

Сдвиг гомеостатических показателей тонко адаптирует организм к изменяющимся условиям среды, понижая или усиливая метаболические процессы [Рослый И.М. с соавт., 2002]. Определение активности ферментов в сыворотке и тканях имеет чрезвычайно важное физиологическое значение, позволяет судить о степени адаптивных возможностей органа и организма в целом. Первая неделя эксперимента характеризовалась физиологическим уровнем активности ферментов в сыворотке крови: ACT, ЩФ, ГБДГ на фоне повышенной активности ЛДГ, свидетельствуя о достаточности основных метаболических путей.

Компенсаторно-приспособительные реакции обеспечиваются устойчивостью системы энергообеспечения. Полученные в эксперименте данные о достоверном повышении цитохимической активности ферментов (СДГ и а-ГФДГ цит. - на

15 %, а-ГФДГ мит. и КФ - на 10 %) свидетельствуют о высоком энергетическом потенциале цикла Кребса и функциональной мобилизации защитных клеточных систем, определяющих степень резистентности организма.

Активность ферментов отражает динамику изменения функционального гомеостаза [Долгушин М.В. с соавт., 2005; Михайлова H.H. с соавт., 2010]. Снижение активности у-ГТ и ЩФ в гомогенате печени на фоне относительно стабильного уровня АЛТ, может свидетельствовать об «энергетическом покое» в печени [Корчак В.И., 1985; Рослый И.М., Абрамов С.В., 2003].

Усиление активности АЛТ в гепатоцитах на ранних сроках (4-е сутки) обеспечивает рабогу глюкозо-аланинового шунта и является срочной адаптивной реакцией на стресс (табл. 1). Рассогласованность между активностью ами-нотрансфераз в печени на ранней стадии, проявляющаяся в высокой активности АЛТ на фоне снижения в 1,5 раза каталитической активности ACT, в большей степени отражает активацию анаболических процессов.

К 3-й неделе активность ACT, ЩФ в сыворотке крови сохранялась на фоне адаптивного повышения активности АЛТ, свидетельствуя об усилении роли белкового обмена в метаболизме и активации глюкозо-аланинового шунта как механизма поддержания гомеостатического уровня тюкозы в организме. Возросла активность ЛДГ, связанная с усилением шиколитических процессов на фоне сниженной активности у-ГТ, ГБДГ, что согласуется с литературными данными [П. Хочачка, Дж. Сомеро, 1988; Агалакова Н.И., Гусев Г.П., 2011].

Повышение активности АЛТ в печени на ранних сроках, с последующим поддержанием физиологической активности фермента до 6-й недели, обеспечивает работу гаюкозо-аланинового шунта и, наряду с физиологическим уровнем ACT и достоверным повышением активности ЩФ в печени (3 недели), является адаптивным механизмом на воздействие фторида натрия. Активность ЛДГ в печени находилась на физиологическом уровне до 6-й недели (табл. 1).

Поддержание гомеостаза на 6-й неделе эксперимента осуществлялось за счет напряженности гликолиза и вовлечения фосфатов в биоэнергетические процессы, достаточности системы трансмембранного переноса аминокислот из тканей и сопровождалось поддержанием физиологического уровня активности ферментов (ЩФ, у-ГТ, ЛДГ, КФ), обеспечивая энергетические потребности организма на фоне ингибирования активности АЛТ, АСТсыв. и ГБДГ (табл. 1). Значительное увеличение активности у-ГТ в сыворотке крови на фоне достоверного снижения уровня мочевины является своеобразным адаптивным механизмом, указывая на интенсификацию поступления аминокислот через мембрану в условиях дефицита белка [Кузьмина Л.П., Тарасова Л.А., 2000].

С 9-й недели поддержание гомеостаза осуществлялось за счет повышения механизма мембранного транспорта аминокислот при доминантном участии у-ГТ (двукратное повышение), достоверного повышения активности ACT и увеличения активности АЛТ и ЩФ в 1,5 раза; нарастающего усиления роли липид-ного обмена в метаболизме на фоне снижения активности ЛДГ как маркера напряженности терминального этапа гликолиза (табл. 1). Данный факт согласуется с литературными данными [Голиков С.Н. с соавт., 1980; 1986; Мамырбаев A.A., 2002; Шалина Т.П., Васильева Л.С., 2009].

Таблица 1

Ферментативный профиль сыворотки крови и печени крыс в условиях воздействия на организм фторида натрия (М±ш)

Показатель Группа животных Срок воздействия

2 суток 4 суток 1 неделя 3 недели 6 недель 9 недель

АСТсыв., Е/л опыт(п=40) контроль(п=20) 172,5±9,7 169,6±5,1 161,7±5,6 168,8±10,1 156,3±7,9 166,9±8.4 156,4±3,4 166,9±5,1 139,6±5,3** 167,5±8,5 195,4±14,1* 162,7±4,1

АСТпеч., ЕА/гр.сыр.тк. опыт(и=40) контр оль(п=20) 21,1±5,7** 53.8±3,1 30,7±5,3* 53,8±3,1 45,8±10,1 50,9±6,2 53,6±1,4 53,1±0,4 98,9±12,2* 53,1±6,3 49,3±0,6" 51,3±1,4

АЛТсыв., Е/л опыт(п=40) контр оль(и=20) 41,2±2,0 44,4±3,5 51,6±4,7 45,5±5,0 39,2±1,6* 47,2±2,5 55,1±2,6* 46,0±2,8 36,3±2,5** 47,2±2,7 72,1±6,1**## 49,2±3,9

АЛТпеч., ЕА/гр.сыр.тк. опыт(п=40) контроль(п=20) 116,2±3,5* 86.1± 10,1 101,1±6,3 86,1±10,1 65,7±10,2 70,3±13,0 72,2±21,9 84,9±9,7 49,0±7,9* 85,0±10,1 94,7±3,4* 82,3±2,9

ЩФсыв., Е/л оиыт(п=40) контроль(п=20) 470,6±25,6 471,1±44,8 522,1 ±44,4 471,1 ±34,6 416,8±46,9 476,3±27,7 538,3±35,4 476,9±16,6 503,2±52,9 460,0±31,5 605,6±60,5* 453,2±25,8

ЩФпеч., ЕА/гр.сыр.тк. опыт(и=40) контр оль(п=20) 437,7±37,1** 782,9±35,7 506,0±38,4** 782,9±35,7 755,0±67,5 781,0±77,2 1343,0±147,5*АЛ 805,2±124,2 853,7±60,6 804,8±49,8 876,2±152,2 808,2±64,8

у-ПГсыв., Е/л опыт(п=40) контроль(п=20) 8,3±0,6 9,5±0,34 10,2±0,9 9,5±0,8 6,7±0,5* 9,5±0,9 6,4±0,6* 9,3±0,6 11,9±0,8Л 9,9±0,9 12,6±0,7**# 9,2±0,6

у-ГТпеч., ЕА/гр.сыр.тк. опыт(п=40) контроль(п=20) 12,0±0,3** 14,8±0,3 12,9±0,2*** 14,8±0,3 13,0±0,3** 15,3±0,7 14,3±1,5 15,7±1,8 13,3±1,8 14,6±2,0 28,5±3,5*### 14,3±1,8

ЛДГсыв., Е/л опыт(п=40) контроль(п=20) 676,6±71,9 720,9±79,0 513,1±46,3** 729,3±50,1 904,8±57,4* 720,6±45,7 876,8±58,5* 709,9±40,3 677,8±48,4 713,2±28,7 434,2±72,2* 721,4±35,9

ЛДГпеч., ЕА/гр.сыр.тк. опыт(п=40) контроль(п=20) 676,0±226,3 707,5±85,5 823,8±221,8 707,5±85,5 465,8±80,4 677,6±99,9 664,4±104,8 690,6±144,5 401,1±25,6* 701,6±162,1 467,5±54,3* 706,5±29,6

ГБДГсыв.., Е/л опыт(п=40) контр оль(п=20) 332,6±69,9 352,4±52,9 477,3±91,0 331,1±85,5 329,9±63,5 319,0±41,2 164,4±19,9*** 358,5±34,7 265,9±23,2** 348,4±17,1 334,4±30,4 349,4±46,0

ХЭсыв., Е/л опыт(п=40) контроль(п=20) 425,9±64,4 422,2±70,2 448,9±54,9 418,1 ±48,2 417,9±101,6 418,8±29,9 202,1±34,3 431,4±47,7 170,8±64,5 420,1±72,7 185,3±48,1 429,0±71.0

Обозначения: * - при р < 0,05; ** - при р < 0,01; *** - при р < 0,001 - достоверные различия данных по сравнению с контрольной группой животных; # - при р < 0,05; ##, АЛ - при р < 0,01 - достоверные различия данных по сравнению с 1-й неделей; Л - при р < 0,05 -достоверные различия данных по сравнению с 3-й неделей; ### - при р < 0,001 - достоверные различия данных по сравнению с 1-й неделей; " - при р < 0,01 - достоверные различия данных по сравнению с 6-й неделей.

Сывороточная ХЭ синтезируется в печени, регулирует содержание холина в плазме крови и его метаболизм. В организме выполняет защитные функции, являясь детоксикантом, и служит показателем функционального состояния гепа-тоцитов [Старостина В.К., Дегтева С.А., 2010]. В наших экспериментах активность ХЭ на ранних сроках поддерживалась на физиологическом уровне. Снижение активности ХЭ в 2 раза с 3-й недели и до конца эксперимента четко отражает картину ингибирования фторид-ионами активности фермента, но не доминирующее снижение синтетической активности печени (табл. 1).

Показатели состояния про- и антиоксидантной системы в условиях воздействия на организм фторида натрия

Установлено, что мишенью первичного воздействия негативных факторов являются мембраны, представляющие собой эффекторные звенья вегетативного гомеостаза [Баевский Р.М., 1987; Геннис Р., 1997; Буеверов А.О., 2002]. Реакции СРО направлены на выработку оптимальной стратегии живой системы, обеспечивающей гомеостаз [Архипенко Ю.В. с соавт., 2005; Жукова А.Г., 2005; ЯЬапШа-китап О. с! а1., 2004]. Поддержание метаболических показателей на физиологическом уровне контролируется изменениями внутриклеточного окислительно-восстановительного состояния. Универсальными индукторами изменения ре-докс-баланса в ответ на воздействие факторов среды выступают активные формы кислорода (АФК) и свободнорадикальные (СР) продукты.

Среди наиболее значимых механизмов действия фтора на клетку выделяют изменение путей внутриклеточной сигнализации и ингибирующее влияние на процессы транскрипции и трансляции. Недавними исследованиями показана активация трансляции в различных тканях на начальных этапах действия высоких концентраций фтора [Жукова А.Г. с соавт., 2011; Хи Н. е! а1., 2008; Ьи I. е1 а1., 2009]. Изменение уровня редокс-регулируемых факторов транскрипции (I ИР-1 и ЮТ-зависимых белков) в динамике воздействия фторида натрия на организм практически не изучено. В связи с этим, в наших экспериментах мы исследовали динамику и взаимосвязь изменения уровня СРО и активности защитных систем - фактора транскрипции ЮТ-1а, белков с защитной функцией ШР73, НОх-1,2 и антиоксидантного фермента - каталазы в условиях воздействия на организм фторида натрия.

Анализ экспериментальных данных показал, что на ранних сроках (3 недели) в ответ на действие фтора развивается кратковременная активация СРО, которая сопровождается сдвигом про- и антиоксидантного равновесия в сторону антиоксидантных (АО) реакций, обеспечивающих устойчивость мембранных структур гепатоцитов к индукции СР процессов. На 4-е сутки произошло двукратное увеличение начального уровня СР продуктов, однако резистентность мембранных структур гепатоцитов не отличалась от контроля (рис. 2).

Пусковым механизмом, инициирующим формирование процессов клеточной адаптации и поддержания физиологического гомеостаза организма в условиях воздействия фторида натрия, является активация компонентов редокс-сигнальной системы и усиление синтеза защитных белков в печени. Так, уже на 4-е сутки повышение уровня ЮТ-1а (в 2 раза) в печени крыс опытной группы, сопровождалось активацией синтеза белка с защитной функцией НБР73 (в 2 раза) и НОх-1,2 (в 1,5 раза).

8.

О,»

20 \«ffl -10 ¿0 чяи!

Рис. 2. Влияние фторида натрия (1-3; б недель) на уровень свободнорадикальных продуктов в печени крыс.

Усиление синтеза защитных белков в гепатоцитах является компенсаторным и имеет триггерное влияние на АО ферменты в клетке. Повышение уровня HSP73 и НОх-2 в печени коррелировало с повышением активности каталазы и обеспечивало резистентность мембранных структур печени к индукции СРО (рис. 3). Высокий уровень защитных белков сохранялся в течение 3-х недель эксперимента, запуская ведущие компенсаторные механизмы, обеспечивая устойчивость мембранных структур печени к индукции СРО на ранних сроках.

ODE

- IUF-1C -HSP73

- HOt 2 -HOs-1

45

| 40

КО 35

я "5 30

Ч я J 25

£ 20

й о 15

1 10

S 5

контроль 4 cvr. I нед.

2 cvr. 4 cvr. 1 нед. 3 нед. 6 нед.

Рис. 3. Влияние фторида натрия на уровень HIF-la, HSP73, НОх-1,2 и активность каталазы в печени крыс: * - при р < 0,05; ** - при р <0,01; *** - при р < 0,001 - достоверные различия данных по сравнению с контрольной группой животных. ODE - относительные денситометрические единицы.

Активация CP процессов в организме может выполнять регулирующую роль в развитии компенсаторных механизмов. При этом происходит изменение метаболических показателей в крови и тканях. Изменение активности ферментов отражает соотношение адаптационных механизмов, а сами ферменты обеспечивают реакции, за счёт которых поддерживаются гомеостатические показатели на относительно стабильном уровне, особенно в условиях чрезвычайной напряженности синтетических процессов, обусловленных длительным воздействием фтора на организм. С 6-й недели и до конца эксперимента отмечалось смещение про- и антиоксидантного равновесия в направлении активации СРО (рис. 2). Начальный уровень CP продуктов не был увеличен, повысилась чувствительность мембранных структур печени к индукции СРО in vitro почти в 2 раза на фоне

снижения активности каталазы. Это обусловлено тем, что активации синтеза защитных белков и ферментов АО защиты в этот период не происходит в ответ на усиление СРО, что согласуется с литературными данными об ингибирующем влиянии на процессы транскрипции и трансляции длительного воздействия фтора [ЯгепзЫ II, 1998; СИзиН Б. е! а1, 2005]. Снижение уровня защитных систем приводило к изменению мембранных структур гепатоцитов, которое наблюдалось при гистологическом исследовании (рис. 4).

1 неделя: 1 - ядра с конденсированным хроматином и просматривающимися ядрышками; 2 - увеличение ядра

3 недели: 1 - зернистая и 2 - баллонная дистрофии гепатоцитов; 3 - полнокровие портального тракта; 4 - двуядерные гепатоциты

6 недель: 1 - крупные просветленные ядра; 2 - зернистая дистрофия гепатоцитов

,А

*

недель: 1- фибропластические изменения, лимфоплазмоци гарная инфильтрация портальных трактов: 2 - зернистая дистрофия гепатоцитов; 3 - полнокровие вен портального тракта; 4 - крупные ядра, просматривающиеся ядрышки

Рнс. 4. Влияние фторида натрия на морфологические изменения ткани печени крыс. Окраска гематоксилин-эозином; увеличение * 40,х 100.

Наряду с этим, морфологические изменения печени вьивили сохранность и высокую степень синтетической и репаративной активности до 6-й недели эксперимента, о чем свидетельствовали, в частности, вакуолизация и увеличение ядер гепатоцитов, ядерный дуализм (рис. 4), связанные с приспособлением клеточных структур к напряженности обменных процессов. Ядерный дуализм обеспечивает высокую лабильность метаболизма, обусловленную увеличением ядер-но-цитоплазматического соотношения [Авцын А.П, Жаворонков A.A., 1981].

Роль почек в поддержании гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия

Для выяснения роли почек в поддержании гомеостаза организма в условиях поступления фторида натрия были проанализированы основные парциальные функции: средний диурез, фильтрационно-реабсорбционные процессы, ионо-урез. Полиурия поступательно нарастала с начала эксперимента и достигла максимума к 9-й неделе. Анализ фильтрационно-реабсорбционных процессов пока-

зал, что ттолиурическая реакция развивалась на фоне поступательного снижения СКФ. Получена отрицательная корреляционная связь между уровнем среднего диуреза и СКФ (г=-0,7; р=0,04*). Уменьшение СКФ, вероятно, возникает, вследствие отмеченного рядом авторов утолщения базальной мембраны клубочков [Колмогорцева В.М., 1981], наличия гипертрофированных клубочков, гиперемии гломерул нефрона [Габович Р.Д., Овруцкий Г.Д., 1969; БЬ^бЫ А. сЧ а1., 2002]. На протяжении 9 недель на фоне сниженной фильтрационной загрузки нефрона отмечалось достоверное снижение уровня канальцевой реабсорбции, что выражалось поступательным повышением процента экскретируемой фракции жидкости (ИМ |20 %) в 2 раза (табл. 2). Известно, что реабсорбция в почечной медулле обеспечивается анаэробным метаболизмом, который, вероятно, тормозится фтором.

Полиурическая реакция способствовала выведению фтора из организма экспериментальных крыс. К 1-й неделе уровень фтора в моче составил 4,85± 0,2 ммоль/л, к 3-й неделе, экскреция фтора увеличилась в 2 раза (рис. 5). Начиная с 6-й недели, количество фтора в моче резко повысилось до 14,7±0,1 ммоль/л, а к 9-й, поступательно увеличиваясь, уровень его достиг 17,5±1,4 ммоль/л, почти в 20 раз превысив соответствующий показатель в контрольной группе животных.

Рис. 5. Влияние фторида натрия на V, содержание фтора, кальция и фосфора в моче крыс. Обозначения: * - при р < 0,05; ** - при р <0,01; *** - при р <0,001 - достоверные различия данных по сравнению с контрольной группой животных. □ - контроль (п - 20): И - опыт (п = 40).

Элиминация абсорбированного фтора происходит практически исключительно через почки, поскольку 60-90% фторидов экскретируется с мочой путем клубочковой фильтрации [Цытович А.Л., Саломатин В.В., 2001]. Через неделю на фоне повышенного содержания фтора концентрация Р„е0рг. Б моче крыс сохранялась на уровне контрольных и составила 32,4±1,8 ммоль/л, а уровень Си' составил 1,23±0,1 ммоль/л. На 3-й неделе уровень Са2+ в моче в 1,5 раза превысил контрольные значения, а к 6-й - в 2,5 раза. Содержание Рнеорг в моче к 3-й неделе составило 31,3±1,6 ммоль/л и сохранялось таковым до 6-й недели. На 6-й неделе содержание его в моче резко возросло. К 9-й неделе наблюдался пик уровня Р„еоРг в моче (81,5±3,4 ммоль/л). С 9-й недели фосфорно-кальциевые компенсаторные взаимоотношения нарушаются, о чем свидетельствует достоверный выброс обоих элементов с мочой (рис. 5). Обнаружена положительная корреляционная связь между средним диурезом, содержанием Са2+ (г=0,6*; р=0,04) и фтора (г=0,9**; р=0,007) в моче крыс. Содержание Са2+, Р„еорг в плазме крови крыс на 1-й неделе поддерживалось в физиологических пределах и составило для Са2+ -

2,2±0,14 ммоль/л; для РнеоРг. — 2,2±0,08 ммоль/л. Изменение гомеостатаческой функции почек сопровождалось увеличением содержания Р„еорг в плазме крови крыс до 2,4±0,09*ммоль/л к концу 3-й недели. С 9-й недели уровень Са2+в плазме достоверно возрос и составил 2,6±0,12*ммоль/л на фоне сохранения Р„е0рг Компенсаторные взаимоотношения фтора и Са2+ в организме, очевидные на ранних сроках, нарушаются с 9-й недели. Центральная роль в поддержании гомео-стаза Са2+ в организме принадлежит ПТГ и кальцитонину [Мецлер Т., 1980; Анохина A.C., 2007; Милованова Л.Ю. с соавт., 2011]. Поскольку ПТГ оказывает фосфатурическое действие, избыток фосфатов экскретируется с мочой, но реаб-сорбция Са2+ в почечных канальцах повышается: часть мобилизованного Са2+ задерживается, и уровень его в плазме сохраняется на физиологическом уровне с последующим достоверным повышением к 9-й неделе. На этом фоне отмечалась тенденция к снижению содержания кальцитонина, обладающего гипокальцие-мическим и гипофосфатемическим действием.

Высокий уровень мочевины в крови, при относительно стабильной экскреции с мочой до 6-й недели, является интегрирующим адаптивным механизмом между функциональной активностью печени и почек на стадии крайней напряженности физиологических процессов и доказательством усиления белкового метаболизма. Экскреция креатинина до 6-й недели находилась в пределах физиологической нормы с последующим повышением. Уровень креатинина в плазме крови сохранялся в пределах контроля до 6-й недели эксперимента и составил 0,071±0,006 ммоль/л, несмотря на низкую СКФ, что является адаптивной реакцией почек, поддерживающей уровень азотистых шлаков в крови на физиологическом уровне. К 9-й неделе экскреция креатинина увеличилась в 3 раза и составила 0,082±0,004*ммодь/л. Найдена корреляция между снижением СКФ и увеличением экскреции креатинина (г=-0,8**; р=0,01) и белка (г=-0,9***; р=0,0002), что обусловлено нарушением гломерулярного аппарата нефрона. Изменение ио-ноуретической функции сопровождалось поддержанием уровня Na+, К+ в плазме крови до 6-й недели в пределах контрольных значений (табл. 2). На фоне поли-урии огмечался калийурез к юнцу эксперимента и достоверный натрийурез за счет увеличения экскретируемой фракции Na+ (EFN„), т.е. снижения его канальце-вой реабсорбции на протяжении всего срока, что приводит к выбросу его с мочой.

В организме развиваются компенсаторные реакции, направленные на предотвращение потери натрия: усиливается образование в ЮГА ренина, возникает сужение приводящей артериолы клубочка, снижается гломерулярная фильтрация [Наточин Ю.В., 2012]. Гомеостаз обеспечивался напряженностью фильтрацион-но-ребсорбционных процессов, компенсаторными фосфор-фтор-кальциевыми взаимоотношениями и поддержанием гидро-ионного баланса на относительно стабильном уровне.

Морфологические исследования почек крыс показали изменения их морфологического состояния различной степени выраженности (рис. 6). Морфострукгу-ра почек до 3-й недели характеризовалась адаптивными признаками в виде полнокровия и утолщения стенок сосудов, расширения просвета капсулы Шумлянского-Боумена. Выявлена пролиферация мезангиальных клеток, диффузная лимфоци-тарная инфильтрация, ядерный дуализм, зернистая дистрофия (рис. 6). Морфологическая картина зернистой дистрофии может отражать степень синтетической активности и внутриклеточной регенерации [Авцын А.П., Жаворонков A.A., 1981].

Таблица 2

Показатели парциальных функций почек и водно-солевого обмена у крыс в динамике воздействия фторида натрия на организм (М±ш)

Показатель Группа животных Срок воздействия

2 суток 4 суток 1 неделя 3 недели 6 недель 9 недель

Средний диурез (V), мл/ЮОг-сут. опыт(п=40) контроль(п=20) 4,1±0,32 2,7±0,44 4,6±0,86*** 3,3±0,01 3,6±0,23 3,2±0,32 4,0±0,12* 2,9±0,31 4,2±0,29* 2,9±0,42 4,3 ±0,26** 2,5±0,22

СКФ (Р), мл/100 гсут. опыт(п=40) контроль(п=20) 541,4±29,17 642,4±55,77 439,6±37,54* 589,6±43,40 394,5±17,04* 459,9±26,90 391,3±46,60 495,2±42,67 349,6±10,05* 472,0±50,05 312,1±37,0* 442,4±30,8

Экскретируемая фракция жидкости (ЕРШ0), % опыт(п=40) контроль(п=20) 0,73±0,06 0,60±0,08 1Д0±0,11* 0,69±0,08 0,91±0,07 0,69±0,08 1,02±0,09* 0,59±0,08 0,93±0,08* 0,62±0,04 0,85±0,08* 0,57±0,05

Экскреция натрия (ик,-У), ммоль/100 г-сут. опыт(п=40) контроль(п=20) 410,3±15,2 375,5±16,4 492,1±25,8*** 309,6±15,8 365,2±10,2*** 253,9±12,8 417,3 ±25,8*** 231,1±21,4 702,7±22,8*** 264,9±18,5 801,8±29,4*** 243,0±15,7

Экскреция калия (1»к-У), ммоль/100 г-суг. опыт(п=40) контроль(п=20) 79,2±1,8 80,2±1,7 69,8±6,7 95,2±16,9 73,7±19,5 90,3±5,7 90,0±26,6 93,4±11,6 83,0 ±7,7 94,0± 15,9 180,2±40,6** 91,8±8,8

Экскретируемая фракция натрия №„), % опыт(п=40) контроль(п=20) 0,55±0,02 0,42±0,08 0,78±0,12** 0,37±0,07 0,43±0,07 0,35±0,09 0,45±0Д2* 0,29±0,08 1,21±0,11*** 0,32±0,07 1,19±0,09*** 0,32±0,06

Экскретируемая фракция калия (ЕРк), % опыт(п=40) контроль(п=20) 2,85±0,80 2,19+0,52 2,35±1,99 2,75±4,45 2,49±1,10 2,29±0,53 2,58±0,34 3,12±0,38 3,26±0,66 3,12±0,65 3,16±0,82 3,42±0,50

Рка+, ммоль/л опыт(п=40) контроль(п=20) 138,2±2,87 138,4±2,11 144,2±1,56 143,3±1,03 147,5±2,90* 159,0±2,55 164,2±7,36 161,5±13,99 177,0±6,04* 165,4±9,53 215,8±7,17** 172,0±6,38

Рк+, ммоль/л опыт(п=40) контроль(п=20) 5,5±0,21 5,4±0,16 6,6±0,24 6,9±0,20 7,9±0,29* 6,9±0,21 6,5±0,23 7,0±0,49 6,6±0,39 7,0±0,26 8,4±0,50** 6Д±0,25

Обозначения: * - при р < 0,05; ** - при р < 0,01;***- при р < 0,001 - достоверные различия данных по сравнению с контрольной группой живот.

Зерна белка появляются в клетках при усилении функции органа, являясь морфологическим выражением гиперфункции и отражая адаптацию канальцево-го аппарата. Уплощение нефроэпителия, единичное увеличение числа низких кубических клеток свидетельствовали об активной регенерации.

1 неделя: 1 - просветы капсул расширены:

2 - минимальная пролиферация клеток мезангия;

3 - зернистая дистрофия эпителия канальцев

3 недели: 1 - капиллярные петли расширены, полнокровны; 2 - просветленные ядра; 3 - зернистая дистрофия эпителия канальцев; 4 - пролиферация клеток мезангия

6 недель: 1 - просвет капсул уменьшен; 2 - пролиферация клеток мезангия; 3 - зернистая дистрофия эпителия канальцев; 4 - клетки ка-нальцевого эпителия, лишенные ядер; 5 - диффузная лимфоцитарная инфильтрация

9 недель: Ї - утолщение стенок капилляров клубочка; 2 - просвет капсулы резко сужен: 3 - количество клеток мезангия увеличено; 4 - зернистая дистрофия канальцев; 5 - эпителий низкого кубического типа; 6-нефро-некроз канальцевого эпителия

Рис. 6. Влияние фторида натрия на морфологические изменения ткани почек крыс. Окраска гематоксилин-эозином; увеличение ■ 40,х 100.

Заключение

Понятие «гомеостаз» отражает не только состояние организма, характеризующееся относительным постоянством физиологических параметров, но и те процессы координации физиологических механизмов, обеспечивающих единство организма как в нормальных, так и в необычных для него условиях существования. В основе адаптации к действию негативных факторов лежит способность организма к активации защитных систем. В зависимости от степени гомеостати-ческого сдвига и исходного состояния организма, возможно либо формирование долговременной адаптации, либо развитие патологических процессов и их хро-низация [Айдаралиев A.A. с соавт., 1988; Сазонтова Т.Г., 1998; Селятицкая В.Г., Обухова JI.A., 2001; Архипенко Ю.В., 2005; Михайлова H.H. с соавт., 2010; 2012; Жукова А.Г. с соавт., 2011; Кацнельсон Б.А. с соавт., 2012].

В наших экспериментах установлены механизмы, обеспечивающие поддержание гомеостаза в условиях постепенного сдвига его параметров поступлением фторида натрия. Экспериментальная модель позволила реализовать по-

ставленную цель и выявить ключевые гепаторенальные механизмы, обеспечивающие до определенного периода сохранность основных гомеостатических параметров.

Поступательная кумуляция фтора в организме сопровождается волнообразным характером ответа и имеет стадийный характер. Физиологический ответ характеризуется разнонаправленной сменой метаболических реакций, обеспечивающих совершенное приспособление к кратковременному действию фтора, которое вначале является стрессорным фактором воздействия. Возникающее при этом периодическое смещение метаболического равновесия индуцирует многокомпонентный ответ, направленный на преодоление возникающего дисбаланса.

Переходный период характеризуется метаболической нестабильностью, включающей долговременные механизмы адаптации, обеспечивающие определённое время устойчивость организма в условиях напряженности синтетических процессов. Накопление фтора в организме в результате его длительного поступления приводит к истощению компенсаторных механизмов, нарушению метаболического баланса, невозможности поддержания параметров гомеостаза на физиологическом уровне.

Полученные в работе результаты о стадийной ответной реакции организма, определяемой уровнем гомеостатического сдвига, и достоверный характер выявленных при этом изменений биохимических показателей позволяют разрабатывать рекомендации по коррекции гомеостатических нарушений, вызванных длительным воздействием фтора на организм, с учётом эндогенных защитных гепа-торенальных возможностей организма.

ВЫВОДЫ:

1. Сохранение гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия до шестой недели обеспечивается усилением синтетических и регенеративных процессов в печени, характеризующихся активностью основных ферментов (AJIT, ACT, ЩФ, ЛДГ), свидетельствуя о достаточности метаболических путей, направленных на поддержание гомеостаза. Компенсаторно-приспособительные реакции определяются устойчивостью системы энергообеспечения, которая обеспечивается повышением цитохимической активности дыхательных ферментов (СДГ и а-ГФДГ цит., а-ГФДГ мит., КФ). На гистологическом уровне выявлено сохранение тканевой морфоструктуры, компенсаторные проявления: зернистая дистрофия, увеличение числа двуядерных гепатоцитов.

2. Гепатоспецифические механизмы поддержания гомеостаза в условиях сдвига его параметров воздействием фтора на организм запускаются усилением синтеза компонентов редокс-сигнальной системы - НПМа, НОх-2 и белка теплового шока - HSP73.

3. Физиологический ответ организма в условиях сдвига гомеостаза фторидом натрия обеспечивается полиурической реакцией почек, относительным постоянством гидро-ионного равновесия, компенсаторными фтор-кальциевыми взаимоотношениями, сохранением морфоструктуры почек.

4. Переходный период (с 6-й до 9-й недели) трансформирует стадию физиологического ответа и характеризуется относительным сохранением основных параметров гомеостаза посредством усиления белкового метаболизма и мембранного транспорта аминокислот из тканей при доминирующем участии фермента у-ГТ на фоне снижения каталитической активности ферментов (AJIT, ACT, ГБДГ, ЛДГ, ХЭ), гипогликемии и дислипидемии. Морфологическим выражением гиперфункции в печени и почках является зернистость цитоплазмы, полиморфизм ядер на фоне начальных изменений морфоструктуры.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Михайлова H.H. Влияние хронической фтористой интоксикации на парциальные функции почек и водно-солевой обмен / H.H. Михайлова, Т.К. Яды-кина, A.C. Казицкая, E.H. Масленникова // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН: Материалы научно-практической конференции с международным участием «Профессиональные интоксикации: гигиенические, клинические и экспериментальные исследования». - Иркутск, 2009. - № 1 (65). - С. 252-255.

2. Уланова Е.В. Токсическое действие фторида натрия при экспериментальном флюорозе / Е.В. Уланова, Д.В. Фоменко, Н.В. Кизиченко, Т.К. Ядыкина, E.H. Масленникова // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН: Материалы научно-практической конференции с международным участием «Профессиональные интоксикации: гигиенические, клинические и экспериментальные исследования». - Иркутск, 2009. - № 1 (65). - С. 275-278.

3. Ядыкина Т.К. Функционально-метаболический ответ гепатобилиарной системы на фтористую интоксикацию (экспериментальные исследования) / Т.К. Ядыкина, А.Г. Жукова, Е.В. Уланова, Н.В. Кизиченко, Д.А. Щербакова, М.С. Бугаева// Бюллетень ВСНЦ СО РАМН.- Иркутск, 2010 - № 4 (74).- С. 64-68.

4. Захаренков В.В. Специфичность иммунного ответа на действие различных производственных факторов / В.В. Захаренков, A.C. Казицкая, Т.К. Ядыкина, Д.В. Фоменко, E.H. Масленникова // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - Иркутск, 2010. - № 4 (74). - С. 24-27.

5. Жукова А.Г. Динамика компенсаторных механизмов на ранних стадиях интоксикации фтором / А.Г. Жукова, Е.В. Уланова, Д.А. Щербакова, Т.К. Ядыкина // Технологии живых систем. - 2011. - Т. 8, № 1. — С. 10-17.

6. Жукова А.Г. Специфичность клеточного ответа на действие различных производственных токсикантов/А.Г. Жукова, Е.В. Уланова, Д.В. Фоменко, A.C. Казицкая, Т.К. Ядыкина // Медицина труда и промышленная экология. — Москва, 2011. - № 7. - С. 23-26.

7. Ядыкина Т.К. Динамика изменения парциальных функций почек и водно-солевого обмена в условиях хронической фтористой интоксикации / Т.К. Ядыкина, A.C. Казицкая, E.H. Масленникова, Д.В. Фоменко // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье»: Электронный сборник. Номер в списке 83.-Москва, 2009.

8. Масленникова E.H. Влияние избытка фтора на белковый обмен организма (экспериментальные исследования) / E.H. Масленникова, Т.К. Ядыкина, A.C. Казицкая, М.С. Бугаева // Актуальные вопросы профпатологии, гигиены и экологии человека: Материалы XLV научно-практической конференции с международным участием «Гигиена, организация здравоохранения и профпатоло-гия» и семинара «Актуальные вопросы современной профпатологии». - Новокузнецк, 2010. - С. 135-137.

9. Уланова Е.В. Диагностическое значение изменения ферментативной активности печени на ранних стадиях развития флюороза / Е.В. Уланова, Л.Г. Горохова, A.C. Казицкая, Т.К. Ядыкина, Д.А. Щербакова // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Производственно обусловленные нарушения здоровья работников в современных условиях». -Шахты, 2010. - С. 330-332.

10. Ядыкина Т.К. Экспериментальные исследования морфофункциональ-ных изменений гепаторенальной системы в динамике фтористой интоксикации / Т.К. Ядыкина // Медицинский академический журнал. - СПб, 2010. - Т. 10, № 5. - С. 42.

11. Ядыкина Т.К. Компенсаторно-приспособительные реакции печени на хроническую фтористую интоксикацию / Т.К. Ядыкина, A.C. Казицкая, Н.В. Ки-зиченко, E.H. Масленникова // Материалы V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов». - Новосибирск, 2011. - С. 261-262.

12. Ядыкина Т.К. Динамика изменения уровня альфа-1-антитрипсина и белков острой фазы и компенсаторно-приспособительный ответ печени на фтористую интоксикацию у крыс / Т.К. Ядыкина, Е.В. Уланова, Л.Г. Горохова, A.C. Казицкая / Вестник Кузбасского научного центра. - Вып. № 15 «Достижения медицинской науки Кузбасса практическому здравоохранению». - Кемерово, 2012.-С. 172-174.

13. Алехина Д.А. Соотношение про- и антиоксидантных систем в ткани печени в динамике фтористой интоксикации / Д.А. Алехина, Т.К. Ядыкина, М.В. Зубкова, H.H. Михайлова, А.Г. Жукова // Медицинский академический журнал. - СПб, 2012. - С. 14-17.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АЛТ - аланинаминотрансфераза

АОС - антиоксидантная система

АО реакции,

ферменты - антиоксидантные реакции, ферменты

АСТ - аспартатаминотрансфераза

АФК - активные формы кислорода

а-ГФДГ мит. - а-глицерофосфагдегидрогеназа митохондриальная

а-ГФДГ цит. — а-глицерофосфатдегидрогеназа цитоплазматическая

ГБДГ — гидроксибутиратдегидрогеназа

длп - дислипидемия

у-ГТ - гаммаглутамилтранспептидаза

КФ - кислая фосфатаза

лдг - лактатдегидрогеназа

пдк — предельно допустимая концентрация

птг - паратиреоидный гормон

сдг - сукцинатдегидрогеназа

СКФ - скорость клубочковой фильтрации

СРО — свободнорадикальное окисление

СР продукты - свободнорадикальные продукты

СР процессы — свободнорадикальные процессы

ТГ - триглицериды

ФЛ - фосфолипиды

хс - холестерин

хс лпвп - липопротеины высокой плотности

хс лпнп — липопротеины низкой плотности

хс лпонп - липопротеины очень низкой плотности

хэ - холинэстераза

ЩФ - щелочная фосфатаза

ЮГА - гокстагломерулярный аппарат

ГОР - (Heat Shock Proteins) - белки теплового шока

НОх-1,2 - (Hemoxygenasa) - гем-оксигеназа

НПЧа - (Hypoxia Inducible Factor) - гипоксией индуцируемый фактор

Подписано в печать 21.05.2013 г. Гарншура Тайме. Бумага ксероксная. Печать на ризографе К/-300 ЕР. Тираж 100. Заказ №1473 Отпечатано в типографии ГБОУ ДПО «Новокузнецкий государственный инстшуг усовершенствования врачей» Министерства здравоохранения РФ. 654005, г. Новокузнецк, пр. Строителей, 5.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ядыкина, Татьяна Константиновна, Томск

Федеральное государственное бюджетное учреждение «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук

на правах рукописи

04201359471

Ядыкина Татьяна Константиновна

ГЕПАТОРЕНАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ ГОМЕОСТАЗА В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ ФТОРИДА НАТРИЯ (экспериментальные исследования)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

03.03.01 - физиология

Научный руководитель -доктор биологических наук, профессор Н.Н. Михайлова

Томск -2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................... 3

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ................................................ 8

1.1. Теория гомеостаза. Значение гепаторенальной системы в поддержании гомеостаза организма................................................... 8

1.2. Состояние гомеостатических показателей в условиях воздействия на организм фторида натрия................................................ 28

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.................... 40

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.... 49

3.1. Роль печени в поддержании гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия............................................................... 49

3.1.1. Роль печени в обмене веществ в условиях воздействия на организм фторида натрия............................................................... 49

3.1.2. Ферментативная активность печени в условиях воздействия

на организм фторида натрия......................................................... 58

3.1.3. Показатели состояния свободнорадикальных процессов и анти-оксидантной системы в условиях воздействия на организм фторида натрия 76

3.1.4. Морфологические изменения в печени крыс в условиях воздействия на организм фторида натрия............................................ 83

3.2. Роль почек в поддержании гомеостаза в условиях воздействия

на организм фторида натрия........................................................ 92

3.2.1. Парциальные функции почек и водно-солевой обмен в условиях воздействия на организм фторида натрия.................................. 92

3.2.2. Морфологические изменения в почках крыс в условиях воздействия на организм фторида натрия............................................. 106

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................... 113

ВЫВОДЫ................................................................................... 121

Список сокращений и условных обозначений................................ 122

Список литературы.................................................................. 124

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Нормальное функционирование организма возможно при условии поддержания относительного постоянства параметров его внутренней среды. Понятие «гомеостаз» отражает состояние, характеризующееся постоянством биохимических и физиологических констант, а также механизмов, обеспечивающих единство организма как в нормальных, так и в необычных для него условиях существования. Понимание механизмов сохранения гомеостаза является особенно актуальным в условиях негативного воздействия на организм человека антропогенных факторов (Баевский P.M., 1979; Горизонтов П.Д., 1981; Новицкий В.В., 2004; Архипенко Ю.В. с соавт., 2005; Агаджанян H.A., 2006; Парахонский А.П., 2006; Захаренков В.В. с соавт., 2010; 2012). При этом компенсаторно-приспособительные реакции, обеспечивающие гомеостаз, представляют собой разнообразные комбинации функций организма, развертывающиеся на той же, что и в норме, материальной основе, но протекающие с большей интенсивностью и сопровождающиеся своеобразными тканевыми изменениями (Струков А.И. с соавт., 1990).

Выяснение закономерностей структурной организации и регуляции систем жизнеобеспечения в условиях сдвига гомеостатических характеристик имеет ключевое значение. Совокупность физиологических явлений, возникающих в организме в ответ на действие возмущающего фактора, включает адаптационные защитные механизмы, которые развиваются волнообразно, через переходный период до момента срыва компенсаторно-приспособительных реакций (Панин Л.Е., 1975; 1980; Селятицкая В.Г., Обухова J1.A, 2001; Хананашвили М.М., 2012).

Выявить механизмы поддержания гомеостаза в условиях трансформации физиологического ответа организма позволяют экспериментальные модели, например такие, как длительное воздействие на организм фтора, своеобразным отличительным признаком которого является совокупность нарушений гомеостатических параметров, не встречающихся в виде подобного

симптомокомплекса при воздействии какими-либо другими веществами (Котов Ю.И., 1991; Николаева JI.A., 2010). С молекулярной точки зрения, фторид натрия полиэффектен и его накопление в организме приводит к постепенным сдвигам параметров гомеостаза на системном уровне (Зислин Д.М., Гирская Е.Я., 1971; Авцын А.П., Жаворонков А.А., 1981; Агалакова Н.И., Гусев Г.П., 2011; Shi X. et al., 2009; Barbier О. et al., 2010; Rupal A Vasant., 2011).

Поддержание относительного постоянства внутренней среды организма обеспечивается функциональной согласованностью всех органов и систем, ведущими из которых являются - печень, как центральный орган химического гомеостаза, и почки, как основной эффекторный орган водно-солевого баланса (Блюгер А.Ф., 1988; Иванова JI.H., 1996; Баева И.И., Толстая JT.A., 2008; Наточин Ю.В., 1982; 2010). Физиология этих органов достаточно полно изучена, тем не менее, многие вопросы гепаторенальных механизмов обеспечения гомеостаза в условиях постепенного сдвига его параметров, обусловленного фтористым воздействием, остаются открытыми, либо спорными, что определило цель настоящей работы.

Цель исследования: в эксперименте изучить гепаторенальные механизмы поддержания гомеостаза в условиях постепенного сдвига его параметров воздействием на организм фторида натрия.

Задачи:

1. В эксперименте определить роль печени в поддержании гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия на основе анализа биохимических параметров крови, ферментативной активности, баланса про- и антиоксидантных процессов, морфологических изменений.

2. Определить клеточные гепатоспецифические механизмы, обеспечивающие поддержание гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия.

3. Выявить морфофункциональные изменения почек, направленные на обеспечение гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия.

Научная новизна. На экспериментальной модели определены гепато-ренальные механизмы поддержания гомеостаза организма в условиях постепенного сдвига его параметров фторидом натрия. Впервые показано, что ответная реакция на постепенную аккумуляцию фтора развивается от физиологической до патологической, между которыми существует переходный период. Пусковым механизмом поддержания гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия, является активация внутриклеточных защитных систем - НИМ а, белка теплового шока - Н8Р73, НОх-2, антиоксидантной защиты. Стадия физиологического ответа (с 1-й до 6-й недели) характеризуется константностью показателей белкового и углеводного обменов, обеспечивается усилением обменных процессов; высокой ферментативной активностью печени; сохранением водно-солевого баланса за счёт полиуриче-ской реакции почек. В основе поддержания гомеостаза лежит сохранность морфологической структуры печени и почек. Переходный период (с 6-й до 9-й недели) характеризуется сохранением физиологического уровня общего белка на фоне гипоальбуминемии, усилением липолиза, снижением ферментативной активности печени и начальными изменениями её морфост-руктуры. Относительное постоянство ионного равновесия в этот период обеспечивается усилением полиурии и компенсаторными взаимоотношениями фтора и кальция в организме.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты проведенных экспериментальных исследований расширяют и углубляют фундаментальные представления о механизмах гепаторенальной системы в поддержании гомеостаза в условиях постепенного сдвига его параметров, позволяют определить периоды трансформации физиологического ответа, что имеет не только теоретическое, но и практическое значение для разработки рекомендаций по своевременному проведению профилактики и коррекции гомеостатических нарушений, вызванных длительным воздействием фтора на организм.

Работа выполнена по плану Федерального государственного бюджетного учреждения «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук в рамках темы НИР № 049 «Изучение закономерностей и механизмов влияния факторов производственной среды и трудового процесса на здоровье работников алюминиевой промышленности» (номер государственной регистрации 0120.0 810694).

Материалы диссертационной работы используются в научно-исследовательской и клинической практике Новокузнецкого государственного института усовершенствования врачей МЗ РФ; в ФГБУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний» СО РАМН; в образовательном процессе ФГБОУ ВПО «Кузбасская государственная педагогическая академия».

Положения, выносимые на защиту:

1. Сдвиг гомеостатических параметров воздействием фторида натрия на организм вызывает стадийную ответную реакцию. Стадия физиологического ответа (с 1-й до 6-й недели) характеризуется сохранением гомеостаза организма, обеспеченного активацией системы энергообеспечения и обменных процессов; перестройкой липидного профиля; повышением ферментативной активности гепатоцитов и диуретической функции почек; сохранением тканевой морфоструктуры органов.

2. Переходный период (с 6-й до 9-й недели) характеризуется относительным сохранением основных гомеостатических показателей за счёт включения различных вариантов энергосинтеза; поступательного развития поли-урии, компенсаторных фтор-кальциевых взаимоотношений на фоне снижения ферментативной активности гепатоцитов, дислипидемии и начальных морфологических изменений в печени и почках.

3. Гепатоспецифические механизмы поддержания гомеостаза в условиях воздействия на организм фторида натрия запускаются активацией синтеза компонентов редокс-сигнальной системы — НИМ а, гем-оксигеназы-2 и белка теплового шока - Н8Р73.

Апробация работы. Материалы диссертации представлены на научно-практических конференциях с международным участием: «Гигиена, организация здравоохранения и профпатология» (Новокузнецк, 2009-2012); III Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье» (Москва, 2009); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Профессиональные интоксикации: гигиенические, клинические и экспериментальные исследования» (Ангарск, 2009; 2010); VIII Всероссийском конгрессе «Профессия и здоровье» (Москва, 2009); 13-й межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы медицины» (Абакан, 2010); Всероссийской научно-практической конференции «Производственно-обусловленные нарушения здоровья работников в современных условиях» (Шахты, 2010); Всероссийских научных конференциях молодых ученых «Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия» (Санкт-Петербург, 2010; 2012); V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов» (Новосибирск, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, из них 6 в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ для публикации основных научных результатов диссертации.

Личный вклад автора заключается в разработке идеи, постановке, обосновании цели и задач исследования, выборе методов, планировании и непосредственном проведении экспериментов на животных по изучению ге-паторенальных механизмов поддержания гомеостаза организма, обработке биологического материала, систематизации и интерпретации результатов.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 170 страницах, состоит из введения, обзора литературы, описания объекта и методов исследования, глав «Результаты исследований и их обсуждение», заключения, выводов и списка литературы, содержащего 384 отечественных и 152 иностранных источников. Иллюстративный материал представлен в 8 таблицах и на 31 рисунке.

ГЛАВА 1.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Теория гомеостаза. Значение гепаторенальной системы в поддержании гомеостаза организма

Под гомеостазом в его классическом представлении понимают относительно динамическое постоянство внутренней среды организма и устойчивость его основных физиологических функций (Кассиль Г.Н., 1978; 1983; Шидловский В.А., 1982; Bernard С., 1878; Cannon W., 1929).

Регуляторные механизмы, поддерживающие физиологическое состояние клеток, органов и систем, целостный организм на оптимальном уровне, называются гомеостатическими. Концепция гомеостаза применима к сложным системам, статистическая регулярность случайных процессов в которых обеспечивает устойчивость состояния системы в целом (Анохин П.К., 1975; Казначеев В.П., 1980; Котолупов В.А., Левченко В.Ф., 2009).

Впервые мысль о том, что постоянство внутренней среды обеспечивает оптимальные условия для жизни и размножения организмов, была высказана в 1857 году французским физиологом Клодом Бернаром, считавшим, что жизнеспособность нельзя объяснить только на основе обычных физико-химических процессов. Гомеостаз, по Бернару, - это результат сложных координационных и регуляторных взаимоотношений, осуществляемых на всех уровнях организации организма: молекулярном, клеточном, органном, системном. По его мнению, все проявления жизни обусловлены конфликтом между внутренней средой организма и влияниями внешней среды, проявляющимся в форме синтеза и распада - в современной терминологии анаболизм и катаболизм (Горизонтов П.Д., 1981; Bernard С., 1878).

Концепция Бернара явилась основой теории гомеостаза и стала одним из самых плодотворных учений в современной биологии и медицине.

Термин гомеостаз предложил американский физиолог У. Кеннон для обозначения эволюционно выработанной и наследственно закрепленной способности живых организмов поддерживать постоянство внутренней среды (Cannon W., 1929). Кеннон подчеркивал, что речь идет не о простом процессе уравновешивания, а об интеграции органов и систем, обеспечивающих посредством физиологических механизмов устойчивость к воздействию факторов среды. Он выделил две группы компонентов гомеостаза: субстраты, обеспечивающие клеточные потребности и факторы среды, влияющие на их активность. В дальнейшем предложенная им классификация была дополнена третьей группой компонентов гомеостаза - механизмами, обеспечивающими структурно-функциональное единство организма: наследственность, регенерация и репарация, иммунно-биологическая реактивность (Антомонов М.Ю., 1987; Воробьева Т.Н., 1996).

Предпринимались попытки свести представления о гомеостазе к принципу саморегулирования (Ashby W.R., 1958; 1962). Эту идею развил Л. Бер-таланфи, рассматривая биологическую систему как «упорядоченное множество взаимосвязанных элементов». На основе его теоретических представлений в биологии сложилось новое направление - системный подход (Bertalanffy L., 1960).

Следующий шаг в развитии гомеостатики сделал Стаффорд Бир, указавший на иерархический принцип построения гомеостатических систем (Beer St., 1960).

П.Д. Горизонтов (1981) отмечает, что понятие «гомеостаз» отражает не только состояние организма, характеризующееся постоянством физиологических констант, но и те процессы координации физиологических механизмов, которые обеспечивают единство организма, как в нормальных, так и в необычных для него условиях существования.

В последующем, идея постоянства внутренней среды организма разрабатывалась в рамках физиологических исследований. Главное внимание уделялось функциональному характеру реакций, обеспечивающих гомеостаз, на

выяснение роли и значения каждой из них в работе целостного организма (Горизонтов П.Д., 1981; Меерсон Ф.З., 1986; Баевский P.M., 1987). В то же время вопросы о том, где и как формируются приспособительные реакции, какова их структурная основа, оставались открытыми.

К.В. Судаков (1984; 1993), развив творческое учение П.К. Анохина, определил механизмы, обеспечивающие гомеостаз организма, как составляющие функциональной системы высшего порядка, организующей взаимодействие совокупности функциональных систем. При этом каждая из них поддерживает отдельные физиологические показатели и выступает в роли эффектора функциональных систем. Результатом функционирования системы гомеостаза является обеспечение адекватных обменных процессов организма (Анохин П.К., 1971; Tribus М., 1961).

Анализ определений, имеющихся в литературе, позволил сформулировать общее определение: гомеостаз - состояние относительного динамического равновесия системы, поддерживаемого за счет механизмов саморегуляц�