Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Кровенаполнение органов у животных при различных нагрузках

ВАК РФ 06.02.05, Ветеринарная санитария, экология, зоогигиена и ветеринарно-санитарная экспертиза

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Просоедов, Николай Юрьевич, Краснодар

КУБАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

/

щ У

ПРОСОЕДОВ Николай Юрьевич М

КРОВЕНАПОЛНЕНИЕ ОРГАНОВ У ЖИВОТНЫХ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ НАГРУЗКАХ

Специальность - 06.02.05 - физиология, биохимия и биотехнология сельскохозяйственных животных

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: к.м.н., профессор Ю.Д.Попов

Краснодар - 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................................................................5

ГЛАВА 1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ КРОВЕНАПОЛНЕНИЯ ОРГАНОВ ПРИ МЫШЕЧНОЙ РАБОТЕ

(Обзор литературы)..........................................................................10

1.1 Общая характеристика адаптации организма к

мышечной деятельности..............................................................11

1.2. Кровенаполнение органов в состоянии покоя организма

и при его мышечной деятельности...........................................14

1.3. Динамика содержания в крови нетренированных и тренированных животных адреналиноподобных веществ и ацетилхолина в состоянии покоя и при мышечной

работе...........................................................................................20

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ, ОБЪЕКТ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ.................27

2.1. Методы исследования................................................................27

2.1. а. Методика определения кровенаполнения, массы органов и

калибра сосудов.......................................................................27

2.1. б. Методика определения адреналиноподобных веществ.........31

2.1. в. Методика определения ацетилхолина...................................32

2.1. г. Методика определения гематокритной величины................33

2.2. Объект и организация исследования.........................................33

2.2.а. Методика тренировки, стрессового воздействия и убоя

животных..................................................................................37

ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГИОНАРНОГО КРОВЕНАПОЛНЕНИЯ У НЕТРЕНИРОВАННЫХ ЖИВОТНЫХ В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ И ПОСЛЕ БЕГА РАЗЛИЧНОЙ МОЩНОСТИ..................44

3.1. Регионарное кровенаполнение, масса органов, гематокрит-ная величина, калибр сосудов в состоянии покоя животных и после бега большой мощности...............................•.................44

3.2. Регионарное кровенаполнение, масса органов, гематокрит-ная величина, калибр сосудов в состоянии покоя животных

и после бега малой мощности....................................................49

3.3. Содержание адреналиноподобных веществ, ацетилхолина

в крови животных у нетренированных животных в состоянии покоя, после бега большой и малой мощности.......55

ГЛАВА 4. ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГИОНАРНОГО КРОВЕНАПОЛНЕНИЯ У ТРЕНИРОВАННЫХ ЖИВОТНЫХ В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ И ПОСЛЕ БЕГА РАЗЛИЧНОЙ МОЩНОСТИ.....................60

4.1. Регионарное кровенаполнение, масса органов, гематокрит-ная величина в состоянии покоя и после бега большой мощности.....................................................................................60

4.2. Регионарное кровенаполнение, масса органов, гематокритная величина, калибр сосудов в состоянии покоя и после бега малой мощности..........................................................................65

4.3. Содержание адреналиноподобных веществ, ацетилхолина крови у тренированных жиотных в состоянии покоя, после бега большой и малой мощности..............................................72

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ СТРЕССОВОГО ФАКТОРА НА КРОВЕНАПОЛНЕНИЕ ОРГАНОВ........................................................................77

5.1. Регионарное кровенаполнение, масса органов, гематокритная величина у нетренированных животных в состоянии покоя и после плавания в холодной воде..................................77

5.2. Регионарное кровенаполнение, масса органов, гематокритная величина у тренированных к нагрузке большой мощности животных в состоянии покоя и после плавания в холодной воде...............................................................................................83

5.3. Регионарное кровенаполнение, масса органов и гематокритная величина у тренированных к нагрузке малой мощности животных в состоянии покоя и после плавания в холодной воде.............................................................................................85

5.4. Содержание адреналиноподобных веществ, ацетилхолина в крови у нетренированных животных в покое и состоянии

покоя плавания в холодной воде...............................................87

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.........................92

ВЫВОДЫ..........................................................................................................100

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ......................................102

ПРИЛОЖЕНИЕ................................................................................................135

ВВЕДЕНИЕ

Проблема приспособления организма к окружающей среде является одной из важных в биологии (Ф.З.Меерсон, 1973, 1981; Г.И.Царегородцев, 1975; Эверли, Розенфельд, 1985; Ф.З.Меерсон и соавт., 1988). Долговременная, постоянно развивающаяся и достаточно надежная адаптация является необходимым условием расширения возможностей деятельности в необычных условиях среды, важным фактором повышения резистентности организма (Ф.З.Меерсон, 1981; Ю.Я.Кисляков, 1983; Г.Ф.Берштейн и соавт., 1986; Ф.З.Меерсон и соавт., 1988). Факторы окружающей среды сравнительно быстро приводят к формированию функциональных систем с возникновением физиологических изменений в органах и тканях (П.К.Анохин; 1968; В.П.Казначеев, 1973; Peronnet et.al., 1986). Этот факт имеет большое значение в связи с бурным развитием животноводства (О.В.Супрунов, 1987).

Аспекты изучения регионарных перераспределений крови, в частности при мышечной деятельности, приобретают особую актуальность, так как связаны с выявлением резервных возможностей системы кровообращения (В.П.Карпман, Б.Г.Любина, 1982; П.П.Озолинь, 1984; Н.И.Аринчин, Г.Ф.Борисевич, 1986; М.К.Ивашев и соавт., 1996). Изучение степеней адаптации этой системы соответственно различным режимам мышечной деятельности отражает требование времени, особенно когда речь идет об устойчивости организма к экстремальным условиям. С учетом необходимости многогранного и тонкого аналитического исследования проблемы в плане значения тренированности и характера физических нагрузок его целесообразно проводить в экспериментальной модели на крысах. Методологически, такой подход соответствует традициям физиологической павловской школы и позволяет оценивать функции организма как целостной системы с сохранением механизмов регуляции при различных воздействиях, в том числе и с количественной характеристикой взаимной связи регионарного кровенаполнения (Ф.З.Меерсон, 1973; Ю.И.Баженов, 1974; Chin et.al., 1973; Theinz, 1986). Считают, что колебания регионарного кровенаполнения связаны с реакцией ре-

зистивных и емкостных сосудов (Б.И.Ткаченко, 1971; О.А.Ковалев, 1976; В.Л.Карпман, Б.Л.Любина, 1982; Т.Н.Маляренко, 1985; Т.Е.Шумилова, 1985; Б.И.Ткаченко и соавт., 1996). Кровь, содержащаяся в различных сосудистых областях, представляет внутрисосудистый резерв, который используется при выполнении мышечной работы. Изменения регионарного кровенаполнения определяются степенью адаптации к физическим нагрузкам. Адекватность изменений обеспечивает высокий уровень работоспособности (В.А.Левтов, 1973; О.А.Ковалев, 1976; В.Л.Карпман, Б.Г.Любина, 1982; В.М.Машкова и соавт., 1983; П.П.Озолинь, 1984; В.И.Тхоревский и соавт., 1985; Эверли, Ро-зенфельд, 1985; ЕЬег1, 1986;). Вопрос этот имеет важное значение в различных сферах деятельности: в сельском хозяйстве, в связи с учетом двигательной активности животных, в медицине, в практике физической культуры и спорта, в производстве при определении устойчивости и работоспособности в экстремальных условиях, повышения общей работоспособности. Проблема эта, несмотря на теоретическую и практическую значимость, изучена недостаточно.

Рабочая гипотеза. Предполагалось, что кровенаполнение органов изменяется в зависимости от характера нагрузок животным, уровня их тренированности и устойчивости к экстремальным воздействиям.

Целью работы явилось выявление изменений в кровенаполнении отдельных органов, их массы, гематокритной величины, уровня адреналино-подобных веществ и ацетилхолина в крови у тренированных и нетренированных животных под влиянием различных режимов мышечной работы в виде бега в тредбане и плавания в холодной воде'.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить адаптационные изменения кровенаполнения органов и тканей у животных после полуторамесячной тренировки к бегу в тредбане большой и малой мощности.

2. Изучить характер кровенаполнения полушария головного мозга, мозжечка, скелетной мышцы, легкого, печени, почки, селезенки и кожи у нетренированных и тренированных животных после контрольных нагрузок большой и малой мощности.

3. Исследовать реакцию кровенаполнения органов и тканей нетренированных и тренированных животных на стресс-фактор (плавание в холодной воде).

4. Исследовать динамику адреналиноподобных веществ, ацетилхолина, массы органов, гематокритной величины в зависимости от уровня тренированности после беговых нагрузок и плавания в холодной воде.

Новизна полученных результатов. В настоящей работе впервые:

- представлены новые данные об изменениях кровенаполнения органов и тканей, динамики содержания адреналиноподобных веществ, ацетилхолина в крови, гематокритной величины, массы органов после длительной адаптации к нагрузкам большой и малой мощности; отмечено влияние контрольных беговых нагрузок и экстремальных воздействий на нетренированных и тренированных животных;

- обнаружено отсутствие значимых изменений в исследуемых показателях у животных, подвергавшихся длительному тренировочному воздействию физическими нагрузками;

- полученны данные о значительных изменениях кровенаполнения органов и тканей, показателей адреналиноподобных веществ, ацетилхолина, гематокритной величины, массы органов у нетренированных животных после обеих видов нагрузок, по сравнению с тренированными;

- выявлены разнохарактерные изменения исследуемых показателей у нетренированных и тренированных животных после беговых нагрузок и плавания в холодной воде;

- установлено, что реакция организма на мышечную работу в тредбане и плавание в холодной воде определяется спецификой длительного тренировочного эффекта.

Научно-практическая значимость работы. Исследование носит экспериментальных характер, имеет большое теоретическое и практическое значение и посвящено важному вопросу физиологии кровообращения - кровенаполнению органов при различных функциональных состояниях (покой, работа большой и малой мощности, плавание в холодной воде) нетренированных и тренированных животных. Работа содержит новое решение актуальной научной задачи - раскрывает функциональный контекст тренировочного эффекта по показателю кровенаполнения; показывает зависимость кровенаполнения органов от характера нагрузок, устанавливает взаимосвязь между степенью адаптации к мышечным нагрузкам и устойчивостью к экстремальным воздействиям.

Практическое использование полученных результатов. Результаты работы широко используются в лекционном курсе и на практических занятиях на кафедре физвоспитания и здоровья Кубанской государственной медицинской академии при освещении вопросов, касающихся функционального состояния организма при мышечной деятельности, физиологической характеристики тренированности (см. приложение 1). На ипподромах при подготовке скаковых лошадей к соревнованиям (см. приложение 2). Кроме того, результаты работы могут использоваться в сельскохозяйственных учреждениях для моделирования двигательных режимов животных с учетом перераспределительных реакций крови в связи с потребностью органов и систем на данный момент. Оформлено одно рационализаторское предложение (см. приложение 3).

На защиту выносятся следующие положения:

1. Кровенаполнение органов в состоянии покоя у тренированных в тредбане животных осуществляется согласно специфике нагрузок большой и малой мощности.

2. Однократные беговые нагрузки большой и малой мощности у нетренированных животных сопровождаются более значительными изменениями кровенаполнения органов и тканей, чем у тренированных.

3. Реакция организма на мышечную работу в тредбане и при плавании в холодной воде определяется уровнем тренированности и спецификой длительного тренировочного эффекта.

ГЛАВА 1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ КРОВЕНАПОЛНЕНИЯ ОРГАНОВ ПРИ МЫШЕЧНОЙ РАБОТЕ (обзор литературы)

Важнейшим условием жизнедеятельности организма является взаимодействие его с окружающей средой, в результате которого в организме протекает процесс адаптации (Ф.З.Меерсон и соавт., 1988). Различные по характеру и силе раздражители, конвергирующие на организм из среды, приводят к изменению деятельности его систем, жизненно важных гомеостатических констант и др. (П.Н.Анохин, 1968; В.В.Антипов и соавт., 1975; Г.И.Царегородцев, 1975; А.А.Логинов, 1976; Ю.Я.Кисляков, 1983).

В структуру адаптации включаются механизмы, обеспечивающие перераспределение крови в организме, являющиеся одним из важных вегетативных компонентов, поддерживающих мышечную работу (В.Л.Карпман, Б.Г.Любина, 1982; П.П.Озолинь 1984; Н.И.Аринчин, Г.Ф.Борисевич, 1986; В.Л.Карпман и соавт., 1994). От эффективности перераспределения крови, которая обусловлена взаимодействием регуляторной и сосудистой систем, зависит адекватность и надежность адаптационного эффекта (А.А.Виру, 1972; Н.Н.Яковлев, 1973; Г.Н.Кассиль и соавт., 1978; П.П.Озолинь, 1984; В.В.Орлов и соавт., 1986; Б.И.Ткаченко и соавт., 1996).

Адаптация человека и животных к окружающей среде невозможна без мышечной деятельности, лежащей в основе поведенческих актов различной сложности. Сама по себе адаптация к мышечным нагрузкам неодинакового объема и интенсивности составляет актуальную проблему биологии. Известно, что их воздействие на организм приводит к дефициту макроэргов, увеличению потенциала фосфорилирования и другим изменениям. Этот первичный сдвиг стимулирует генетический аппарат клеток, в результате чего увеличивается мощность систем транспорта, утилизации кислорода, ресинтеза АТФ и

способствует развитию устойчивой адаптации (Ф.З.Меерсон, 1973; О.С.Медведев, 1980; Эверли, Розенфельд, 1985; Ф.З.Меерсон и соавт., 1988).

1.1. Общая характеристика адаптации организма к мышечной деятельности

Возрастающие темпы и масштабы преобразования окружающей среды, принимающие в условиях современной научно-технической революции глобальный характер, выдвигают проблему приспособления на одно из первых мест (Эверли, Розенфельд, 1985). По И.П.Павлову (1951), идея о приспособлении и целесообразности представляет собою неисчерпаемый источник научных гипотез и дает могучий толчок к дальнейшему изучению вопросов о сущности жизненных явлений.

Физические нагрузки различной направленности и мощности, вызывающие процесс адаптации, нередко требуют предельной активации механизмов регуляции жизненно важных систем (В.П.Карпман, 1985; Т.Е.Шумилова, 1985; Б.И.Ткаченко и соавт., 1996). На начальных этапах приспособление осуществляется за счет включения компенсаторных механизмов, являющихся составной частью резервных средств организма. По мере развития адаптационного процесса активность их снижается (В.П.Казначеев, 1973; Г.Н.Кассиль, 1978; Ю.Я.Кисляков, 1983; П.П.Озолинь, 1984). При воздействии комплекса факторов, суммарный адаптационный эффект в значительной мере определяется взаимодействием составляющих компонентов, вызывающих адаптацию. Синергизм в действии факторов может оказывать неблагоприятное влияние на организм, антагонизм, наоборот - благоприятное (Бартон, Эдхолм, 1957; Хэссет, 1981).

Интегральным критерием степени адаптации является изменение физической работоспособности. От уровня последней зависит эффективность мышечной деятельности (Г.Н.Кассиль и соавт., 1973; В.И.Тхоревский и соавт.,

1985). Приспособление к систематическим физическим нагрузкам происходит за счет специфических морфофункциональных изменений тканевых структур, степень и характер которых зависят от особенностей и режима работы (Л.А.Орбели, 1926; Э.Ш.Матлина и соавт., 1970; А.А.Виру, 1972; Н.И.Петрищев, 1980; И.А.Лебедев, 1985; КаЬап а1., 1982) В синдроме адаптации отражается тесное взаимодействие нервных и гормональных механизмов, совершенная сбалансированность их функций (Л.А.Орбели, 1938; В.Л.Карпман, Б.Г.Любина, 1982; П.П.Озолинь, 1984; В.Л.Карпман и соавт., 1994; Клегг, Клегг, 1971; РегошкЛ а. а1., 1986).

Функциональная структура приспособительных реакций включает систему "гипоталамус-гипофиз-надпочечники", обеспечивающую регуляцию кровообращения и дыхания, процессы теплорегуляции, теплоотдачи, объем и состав крови, других функций организма, направленных на сохранение го-меостазиса (Н.Н.Петрищев, 1980; Селье, 1960; Эегеуепко е!а1., 1968). Адаптивные механизмы на специфические раздражители определяют характер реакций организма на неспецифические раздражители (А.В.Еремин и соавт., 1971; П.Д.Горизонтов, Н.Н.Сиротинин, 1973; В.Г.Заглядский, 1973; Ф.З.Меерсон, 1973; Г.Н.Царегородцев, 1975;Хэссет, 1981).

Представление о физиологических основах адаптации складывалось на базе учения о гомеостазисе в условиях существования высших организмов (А.В.Сахно, 1973; А.Н.Сорокин, 1973; П.П.Озолинь, 1984). Механизмы регуляции гомеостазиса при де