Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Адаптационные перестройки перекисного метаболизма при кратковременных прерывыстых барокамерных воздействиях и адаптации к условиям высокогорья

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Адаптационные перестройки перекисного метаболизма при кратковременных прерывыстых барокамерных воздействиях и адаптации к условиям высокогорья"

УДК612.127: 616-003.96 (23.03)

На правах рукописи

РГ§ од

БАЙХОДЖОЕВ МУРАТБЕК СЕЙТКАЗИЕВИЧ

АДАПТАЦИОННЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ ПЕРЕКИСНОГО МЕТАБОЛИЗМА ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПРЕРЫВИСТЫХ БАРОКАМЕРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ И АДАПТАЦИИ К УСЛОВИЯМ ВЫСОКОГОРЬЯ

03.00.13 — физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Республика Казахстан Алматы 2000

Работа выполнена в Институте физиологии и экспериментальной патологии высокогорья Национальной Академии Наук Кыргызской Республики и Международном Университете Кыргызстана

Научный руководитель:

Академик Национальной Академии наук Кыргызской Республики Айдаралиев А.А. Доктор медицинских наук, Шаиазаров А.С.

Официальные оппоненты-.

Доктор биологических наук Никитин Б.Н. Доктор биологических наук Иванов A.C.

Ведущая организация: Казахский Государственный Национальный

Университет имени Аль-Фараби

Защита состоится «22 2000 года в ^Очасов на заседании

диссертационного совета Д 53.26.01 при Институте физиологии человека и животных МО и Н РК по адресу: Республика Казахстан, 480060, г. Алматы, Академгородок, пр. Аль-Фараби, 93-А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии человека и животных МО и Н РК.

Автореферат разослан " а^Цетд 2000

года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук М.Р. Халтурин

Е&>ьг о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Решение социально-экономических и производственных задач в современном обществе связано с интенсивным освоением новых регионов с экстремальными условиями окружающей человека среды, включая и высокогорье. Организм человека в этих условиях подвергается действию целого ряда климатогеографических факторов, которые в сочетании с психоэмоциональной и физической нагрузкой вызывают чрезвычайные степени напряжения вегетативных функций и ведут к метаболическим, энергетическим и структурным изменениям, а в последующем могут приводить к возникновению таких патологических состояний, как высокогорный отек мозга и легких, острая сердечная или почечная недостаточность, тромбоз сосудов, расстройства нервной и психической деятельности / Singh, 1965; Миррахимов, 1984; Word, 1975; Бейкер, 1967; Айдаралиев и сотр., 1983; Schmidt, Thews, 1986 и др./.

В этой связи познание особенностей взаимоотношений организма с окружающей средой, раскрытие механизмов устойчивости и приспособления, разработка на этой основе целенаправленных средств профилактики и коррекции функциональных нарушений представляют не только теоретическую, но и важную прикладную значимость.

К настоящему времени в отечественной и зарубежной литературе накоплен обширный материал по вопросам адаптации человека и животных к высокогорной гипоксии / Слоним, 1952-1982; Барбашова, 1960; Агаджанян, 1973-1989; Миррахимов, 1964-1996; Данияров, 1976-1999; Айдаралиев, 19761999 и др./. Описаны физиологические принципы реагирования организма человека на высокогорную гипоксию и картина специфических патологических процессов в горах, определены уровни высот, ведущие только к изменениям функций или их напряжению, охарактеризованы механизмы адаптации на системном, организменном и тканевом уровнях / Верболович, 1995; Яковлев, 1994; Кононец, 1999; Шаназаров, 1998/.

Вместе с тем, в последние годы внимание исследователей, занимающихся вопросами адаптации на клеточном и субклеточном уровнях, привлечено к процессам свободно-радикального окисления (СРО) липидов как одному из универсальных механизмов повреждения мембранных систем.

Показано, что при гипероксии, авитаминозе Е, воздействии ультрафиолетовых лучей и ионизирующей радиации, повреждающем действии ионов тяжелых металлов, отравлении четырехлористым углеродом, эжоговой болезни, а также при различных формах гипоксии происходит 1резмерное образование свободных радикалов и усиление процесса липидной тероксидации Ларусов, 1962; Владимиров, Арчаков, 1972; Бурлакова, 1975; УЬситарян, 1982; Haygaard, 1968; Ргуог, 1973; Tappel, 1973; Frank, 1982; VieepcoH, 1984, 1985/.

Эти работы свидетельствуют о важности изучения процессов СРО липидов и антиокислительной активности при действии экстремальных факторов среды, в том числе высокогорной гипоксии, и доказывают возможность использования различных биорегуляторов и ингибиторов перекисного окисления липидов (ПОЛ) для мобилизации защитных реакций организма.

Однако, несмотря на большое количество работ, указывающих на первостепенную роль мембранных липидов в формировании адаптивного ответа организма на различные стрессорные воздействия, исследования, связанных с оценкой процессов свободно-радикального окисления липидов. в горах, фрагментарны и, как правило, они выполнены в экспериментах на животных. Не достаточно ясно с какой интенсивностью происходит активация ПОЛ в различные фазы адаптации в условиях высокогорья, каковы характер и степень изменений про- и антиокислительной активности, их значимость в ограничении адаптивных возможностей организма человека.

В доступной литературе также отсутствуют какие-либо данные о реакциях перекисного окисления липидов и антиокислительной активности организма на кратковременные гипоксические воздействия, которые лежат в основе всех интервальных гипоксических тренировок (ИНГ).

Эти теоретические предпосылки определили цель и задачи исследования.

Цель исследования

Цель настоящей работы изучить общие и индивидуально- типологические особенности реакций перекисного окисления липидов и антиокислительной активности крови при кратковременных барокамерных гипоксических воздействиях и в экстремальных условиях высокогорной среда и оценить характер адаптационных перестроек в системе ПОЛ/АО под влиянием антиоксидантов.

Задачи исследования

1. Исследовать в эксперименте на животных характер ответных реакций в системе ПОЛ/АО на кратковременные однократные и многократные гипоксические воздействия.

2. Изучить общие и индивидуальные особенности процессов ПОЛ и антиокислительной активности крови в различные сроки адаптации в экстремальных условиях высокогорья.

3. Выявить функциональные взаимоотношения процессов ПОЛ и анаэробного метаболизма в условиях больших высот и их влияние на адаптационные возможности организма.

4. Оценить влияние различных антиоксидантов на процессы перекисного и анаэробного метаболизма и определить их адаптационный эффект.

Научная новизна исследования

В природных условиях высокогорья, в исследованиях на человеке исследованы взаимоотношения процессов липидной пероксидации, антиокислителыюй активности и анаэробного метаболизма. Показано, что при

ыраженном угнетении антирадикальных и (супероксиддисмутаза) и нтиперекисных ферментов (катал аз а, глютатионредуктаза), наибольший [рирост продуктов перекисного метаболизма (МДА), сопровождающийся [арушением структурной целостности эритроцитарных мембран, наблюдается ; острую фазу адаптации к экстремальным факторам высокогорья (3-7 дни).

Выявлено, что в эти сроки динамика изменения уровня малонового иальдегида параллельна кривой роста содержания лактата, а нарастание оследнего способствует инициации процесса ПОЛ и снижению перекисной езистентности.

Изучены и обнаружены индивидуально-типологические особенности про-антиокислительной активности крови, показано, что у лиц с низким уровнем аталазы в острый период адаптации наблюдается повышение ее активности, то время как у лиц с высокой активностью фермента - ее снижение.

Установлено, что падение антиокислителей, накопление в организме родуктов переокисления ингибируют адаптивные возможности организма и граничивают переносимость физических нагрузок в условиях высокогорья.

С целью повышения уровня физической работоспособности применен нтиоксидант - бемитил, при этом показана его эффективность в изменении нтенсивности метаболических процессов, ингибировании перекисной еакции окисления липидов, стабилизации резервов антиокислительных истем.

Выявлено, что введение антиоксиданта альфа-токоферола в ранние сроки паптации ограничивало активацию, перекисного окисления липидов и овышало устойчивость мембран эритроцитарных клеток.

Теоретическая и практическая значимость исследования

Результаты работ об изменениях процессов перекисного окисления ипидов при кратковременных гипоксических воздействиях и при адаптации к исокогорным факторам среды относятся к фундаментальным изиологическим разработкам и их теоретическая значимость определяется сгуальностыо проблемы и новизной полученных данных. Результаты гследований не только создают основу для понимания физиолого-аохимических механизмов регуляции процессов перекисного и анаэробного етаболизма в горных условиях, но и позволяют решить прикладные аспекты м целенаправленной коррекции и оптимизации функционального состояния гловека при адаптации и жизнедеятельности в условиях высокогорья.

Результаты работ и практические предложения используются при чтении фса лекций "Организм и среда" в Международном Университете, на [федре патофизиологии Кыргызской Государственной Медицинской кадемии.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Угнетение антирадикальных (СОД) и антиперекисных ферментов (каталазы, глютатионредуктазы) в острый период адаптации в экстремальных условиях высокогорья способствует переокислению

липидов мембран, что отягощает течение приспособительного процесса.

2. У лиц с различным уровнем устойчивости к гипоксии имеются отличия в показателях перекисного и анаэробного метаболизма.

3. Фармакологические соединения с выраженной ПОЛ - коррегирующей ' способностью (бемитил, альфа-токоферол, фенозан 1-калиевая соль)

увеличивают продолжительность жизни животных при действии острой барокамерной гипоксии и оптимизируют процесс приспособления человека в горах.

Апробации работы

Основные положения диссертации представлены на Всесоюзной конференции "Проблемы оценки функциональных возможностей человека и прогнозирования здоровья", Москва, 1985; Научно-практической конференции врачей Среднеазиатского военного округа,' Алма-Ата, 1988; Съезде физиологов Средней Азии и Казахстана, Душанбе, 1989; I Всесоюзной конференции "Фармакологическая коррекция гипоксических состояний", Москва 1990; 2-й Всесоюзной конференции "Фармакологическая коррекция гипоксических состояний", Гродно, 1991; 12-й Научной конференции молодых ученых, Бишкек, 1994; 3-й Международно-практической конференции, Бишкек, 1997; Конференции "Адаптация организма к природным и экосоциальным условиям среды, Бишкек, 1998; Научно-практической конференции "Наука-высокогорью", Бишкек, 1999.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 работ.

Объем н структура диссертации

Диссертация изложена на 92 страницах' машинописного текста, состоит из перечня сокращений, введения, основной части, заключения, списка использованных: источников, включающего 201 источник. Диссертация иллюстрирована 14 таблицами и 16 графиками.

Объекты н методы исследования

Настоящая работа включает как экспериментальные исследования, так и исследования на человеке. Эксперименты на животных выполнены в г. Бишкек. Использованы 360 половозрелых крыс-самцов, массой 180-200г, которые были разделены на 5 групп, содержащихся в условиях вивария. Первую группу составили контрольные животные. Вторую группу животных подвергли однократному подъему в барокамере на "высоту" 8000 м и 10000 м, с общим временем пребывания в гипоксических условиях 5 мин. Третья группа подверглась 3-х кратному подъему на 8000 м с общим пребыванием в течение 15 мин.; четвертая - 15 кратному подъему на 8000 м, с общим временем пребывания в условиях недостатка кислорода 75 мин.; пятая группа животных - внутрибрюшинно вводили антиоксидант - фенозан 1-калиевую соль в дозе 100 мкгр на 1 кг веса.

У животных определяли устойчивость организма к гипоксии, которую оценивали по времени выживания на "высоте" 10000 м. Регистрировали малоновый диальдегид (МДА) и эндогенные перекиси до и после подъема животных через 3, 24 и 72 ч после гипоксического воздействия.

Исследования с участием 36-ти мужчин добровольцев в возрасте 18-22 лет выполнены в натурных условиях среднегорья (высота 1.700 м над ур.м.) и высокогорья Тянь-Шаня (высота 3.600 м над ур.м.).

Испытуемых обследовали во 2-й, на 8-й, 15-й и 25-й дни пребывания в горах. В качестве препаратов, коррегирующих процессы метаболизма, использованы бемитил в дозе 750 мг/сутки в течение 5 дней и альфа-токоферол в дозе 650 мг/сутки в течение двух 5-дневных курсов с 2-х дневным перерывом между ними. Дозировка применена в соответствии с рекомендацией Института фармакологии Академии медицинских наук Российской Федерации.

В работе для оценки реакции перекисного окисления липидов, антиокислительной активности и процесса гликолиза в организме были использованы следующие показатели.

Классический ТБК-тест (реакция с тиобарбитуровой кислотой), включающий количество ТБК-активных продуктов, окисляемость в присутствии аскорбиновой кислоты и ионов железа (FeJ+), окисляемость в присутствии НАДФН и Fe3+.

Для определения ТБК-активных продуктов использовали безгемоглобиновый гемолизат эритроцитов, а их регистрация велась методом /Noguchi, 1973; Ohkawa, 1979/ в модификации Верболович /1986/.

МДА определяли в цельной крови по методу Yagi /1968/, на спектрофотометре СФ-26 при длине волны 532 нм. Эндогенные перекиси липидов определяли методом хемилюминесценции в присутствии ионов двухвалентного железа/Гукасов, 1976/.

Активность фермента супероксиддисмутаза определяли по методу Beauchamp и Fridovich /1971/ в модификации Чумакова и Осинской /1977/, а активность катал азы - методом Королюк . /1988/, активность глютатионредуктазы по методу Carlberg и Mannerrick /1975/.

Перекисную резистентность определяли по методу Bieri и Ponkka /1970/.

Концентрация гемоглобина в крови определялась по методике Сали.

Содержание молочной кислоты определяли в крови по методу Barker и Sammerson /1941/, пировиноградной кислоты - по методу Бабаскина/1976/.

Среднестатистическая обработка проводилась на персональном компьютере IBM с применением критерия Стьюдента.

ОПИСАНИЕ СУЩЕСТВА ДИССЕРТАЦИИ

1.Изменение реакций переишсного окисления липидов прв кратковременных воздействиях барокамерпой гипоксии

Результаты проведенных исследований показывают, что однократньи подъем животных на "высоту" 8000 м с общим пребыванием в условия; пониженного парциального давления кислорода в течении 5-ти мину' вызывает достоверное снижение активности СОД в крови на 50% ш сравнению с контрольными данными. Увеличение высоты подъема до 10000 \ сопровождается также достоверным снижением данного показателя ш сравнению с контролем на 37,2%. Вместе с тем, статистически значимые различий в активности СОД у животных, подвергнутых подъему до 8000 м I 10000м, не обнаружено.

Примечательно, что если активность фермента СОД в результат* однократного гипоксического воздействия снижается, то концентрацш гемоглобина после подъема на высоту 8000 м и 10000 м. увеличиваете) соответственно на 40% и 50% (Р<0,001).

При этом достоверное снижение концентрации МДА в крови наблюдалос» лишь при кратковременном подъеме на высоту 10000 м (на 47,4%) пс сравнению с контрольными значениями.

Эти результаты могут указывать на то, что высокое содержанш гемоглобина подавляет накопление продуктов ПОЛ путем утилизацщ реактивных интермедиаторов, и сохраняет концентрацию МДА пр* гипоксическом "ударе" на низком уровне.

При многократных кратковременных гипоксических воздействиях (подъем в барокамере на высоту 8000 м в течение 15 раз), которые рассматривались как гипоксическая тренировка, наблюдалось снижение активности СОД на 37,2% (Р<0,05), недостоверное повышение концентрации МДА на 10,2% по сравнению с контролем. Содержание гемоглобина в крови увеличивается на 35,3%. Обнаруженная тенденция к повышению концентрации МДА позволяет предположить, что ускоренный режим тренировки к гипоксии сопровождается образованием свободных форм кислорода, играющих основную роль в инициировании цепи свободно-радикального окисления липидов. Однако наличие естественных антиоксидантных систем обуславливает защиту клеток от окислительного повреждения и предотвращает активацию перекисных реакций. Подтверждением сказанного могут служить данные по изменению СОД при однократном и 15-кратном подъеме на высоту 8000 м. Как видно из рисунка 1, при 15-кратном гипоксическом воздействии уровень СОД почти в 1.5 раза выше, по сравнению с результатами, полученными при однократном подъеме в барокамере.

Изменение концентрации МДА, СОД, НЬ при одно- и 15-кратном подъеме на высоту 8000 м

180-1

К 1 15

По оси абцисс - кратность подъема; где К - контрольные данные. По оси ординат значения: (а) - МДА (нмоль/мл); (б) - СОД (ед. акт. СОД/мл); (в) - НЬ (г%)

Рисунок 1.

Исчерпание запасов естественных антиоксидантов и чрезмерное образование перекисных радикалов, как показали результаты наших исследований, лимитируют адаптивные возможности организма и снижают устойчивость экспериментальных животных к гипоксии. Особенно наглядно это проявилось в исследованиях на мышах. В частности, в первые часы гипоксического воздействия (15-кратный подъем на высоту 8000 м) уровень эндогенных перекисей резко увеличивается и достигает максимума к исходу первых суток после воздействия, превышая фон на 47,7%. Через трое суток данный показатель сохраняется повышенным на 27,3%. Концентрация малонового диальдегида - одного из вторичных продуктов СРО липидов - в течение трех суток после гипоксического воздействия оставалась повышенной, при этом, максимальный уровень накопления МДА наблюдался на 3-й день - 46,3% по отношению к фону. Весьма важным является тот факт, что прослеживалась прямая корреляционная взаимосвязь между интенсивностью образования продуктов ПОЛ и резистентностью экспериментальных животных к последующему действию острой гипоксии: время выживания мышей на высоте 10000 м сократилось в среднем на 14%.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что данный режим тренировки для мышей является не оптимальным. В процессе его, по-видимому, наступает чрезмерное функциональное и энергетическое напряжение клетки, что сказывается на времени выживания мышей в условиях больших "высот".

Введение антиоксиданта - фенозан-1-калиевой соли - перед гипоксическим воздействием способствовало заметному снижению количества эндогенных перекисей в первые часы исследований и скорости накопления МДА, а также на 16% повышало резистентность животных к гипоксии.

2.Перест-ройка перекисного и анаэробного метаболизма при адаптации к условиям средне- и высокогорья и их коррекция ¡актиоксыда нтам н

В первые дни адаптации к условиям экстремального высокогорья в значительной степени активируются процессы перекисного метаболизма. Содержание МДА в эритроцитарной взвеси и плазме повышается на 53,9% и на 231%, соответственно, по сравнению с данными, полученными в условиях среднегорья. Высокий уровень МДА сохраняется до 8-го дня адаптации и лишь к 25-му дню концентрация МДА достигает уровня, зарегистрированного в условиях среднегорья (рисунок 2).

Значительное накопление МДА, зарегистрированное в начальный период пребывания на высоте 3600 м, свидетельствует, по-видимому, о резком увеличении скорости СРО липидов и усиленном образовании кислородных радикалов.

Изменение показателей ПОЛ в эритроцитах при адаптации к условиям высокогорья

По оси абсцисс - дни адаптации (3600 м); где Ф - фоновые данные (1700 м). По оси ординат значения: (а) - МДА (нмоль/мл); (б) - СОД (ед.акт.СОД/мл х 103); (в) - глутатионредуктазы (мкМ/мл х 10); (г) - гемолиз (%)

Токсичные продукты переокисления, воздействуя на функциональную и структурную целостность эритроцитов и эритроцитарных мембран, могут вызывать при антиоксидантной недостаточности нарушение проницаемости и гемолиз эритроцитов /Stocks, Dormandy, 1971/.

Это подтверждается результатами по оценке степени устойчивости эритроцитов к действию диалуровой кислоты, которая является интегративным показателем защиты от продуктов ПОЛ. Перекисный гемолиз увеличивается с 2,38% в условиях среднегорья до 7, 42% в высокогорье: солевой гемолиз с 3,76% до 7,41%, соответственно. Динамика изменения перекисной резистентности аналогична динамике изменения МДА: высокий процент диалурового гемолиза на 2-й и 8-й дни адаптации, затем постепенное повышение перекисной устойчивости эритроцитов и выход на уровень, характерный для среднегорья.

Как считает Weiss /1980/ гемолиз эритроцитов происходит за счет взаимодействия супероксидных радикалов с оксигемоглобином, в результате которых образуется целый комплекс, обладающий свойствами сильного окислителя и влияющий как на проницаемость эритроцитарных мембран, так и на образование перекисных радикалов.

В предупреждении избыточного образования токсичных радикалов принадлежит ферментам антирадикальной и антиперекисной защиты.

Оценка активности СОД в эритроцитах и плазме крови в острой фазе адаптации (2-й день) выявило снижение активности фермента на 30,3% в эритроцитах и 31,7% в плазме относительно данных среднегорья, что вероятно, связано с нейтрализацией образующихся при действии высокогорной гипоксии супероксидных анион-радикалов.

Седьмой день адаптации не выявил достоверных изменений в активности СОД в эритроцитах и в плазме, по сравнению со вторым днем, однако, определенная же тенденция к повышению ее активности имела место. Достоверное же возрастание активности этого фермента отмечалось к концу месячной адаптации в условиях высокогорья, достигая при этом уровня, зарегистрированного в среднегорье.

Важно отметить, что в острую фазу адаптации у всех обследуемых лиц наблюдалось снижение запасов этого природного антиоксиданта, хотя в среднегорье при индивидуальном анализе отчетливо выявлялись две группы с различной степенью активности СОД: 1-ю группу составили 38% обследуемых лиц с пониженной активностью (М<54,8 ед.акт.СОД/мл); 2-ю группу - 62% лиц с повышенной активностью фермента (М>54,8 ед.акт.СОД/мл). С увеличением сроков адаптации активация СОД в обеих группах возрастала, что, вероятно, носит защитный характер, предохраняя мембранные фосфолипиды от токсического действия активных форм кислорода. Полученные данные согласуются с работами Алиева и соавт. /1989/, показавших в экспериментах на животных, что высокогорная адаптация вызывает повышение активности СОД после двухнедельного

пребывания на высоте, а также исследованиями Герасимова с соавт. /1984/, которые установили, что после барокамерной тренировки активность СОД существенно возрастает.

Если подавление активности СОД наблюдается на ранних этапах адаптации, то снижение эффективности функционирования каталазы в ингибировании продуктов липидной пероксидации наступает, судя по среднегрупповым значениям, несколько позже, на 5-7-й день пребывания на высоте 3600 м. Именно в эти сроки обнаруживаются достоверно низкие значения активности каталазы.

При индивидуально-групповом анализе каталазной активности установлен различный ее уровень в условиях среднегорья и неоднозначная направленность при перемещении испытуемых в высокогорье.

Так, в среднегорье выявлено две группы лиц с различным уровнем активности каталазы, причем 55% обследуемых лиц составили группу с низкой активностью (М<20,7 мкат/л) и 45% - с высокой активностью (М>20,7 мкат/л).

В условиях высокогорья у лиц с низким уровнем активности каталазы на 3-й день адаптации наблюдалось повышение ее активности, в то время как у лиц с высокой активностью фермента, наоборот, происходило ее снижение. Истощение этого естественного антиоксиданта у лиц с высоким уровнем активности обусловлено, по-видимому, нейтрализацией образующихся гидроксильных радикалов и перекисей водорода, тогда как у лиц с низкой активностью фермента происходила мобилизация возможностей и усиленная ее генерация.

К 13-14 дням пребывания в горах уровень активности каталазы практически достигает в обеих группах одинакового уровня, а затем начинает увеличиваться, причем, если у лиц с повышенной активностью фермента к концу месячного пребывания в горах зафиксированы примерно те же значения, что и в среднегорье, то у лиц с пониженной активностью каталазы отмечается более чем двукратное увеличение. С увеличением сроков адаптации (25-30 дни) обнаружено достоверное синхронное с супероксиддисмутазой повышение активности каталазы в эритроцитах.

Оценка эффективности глютатионредуктазы катализировать окислительно-восстановительные реакции глютатиона в эритроцитах снизилась на 2-й день пребывания в горах на 25,4%, по сравнению с результатами, полученными в среднегорье. Полученные результаты совпадают с данными Айдарханова /1988/, установившего на высоте 3600 м падение активности ферментов антиперекисной глютатионпероксидазной системы и уровня восстановленного глютатиона. Причина угнетения глютатионредуктазы, возможно, обусловлена недостатком фонда восстановленных пиридиннуклеотидов и других, на что указывают в своих работах Воскресенский и соавт. /1982/.

В последующие дни адаптации (7-й и 15-й день) у испытуемых, уровень

активности глютатионредуктазы в эритроцитах, по-прежнему остает сниженным, и только к 25-му дню адаптации интенсивно« глютатионредуктазной реакции имеет тенденцию к увеличению.

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о значительн снижении активности ферментов антиоксидантных систем в период остр фазы адаптации к условиям высокогорья, что непосредственно приводит увеличенному образованию продуктов свободнорадикального окислен липидов, которые являются одним из факторов нарушения целостное эритроцитарных мембран и возникновения перекисного гемолиза.

При адаптации к условиям высокогорья наблюдается нарушение б ал at между скоростью образования и выведения лактата из организма, от которс во многом зависит состояние процессов перекисного окисления липидов антиокислительной активности организма.

Так, если значения лактата и пирувата, а также лактат-пируватнс коэффициента (К) в условиях среднегорья (1700 м) находились в предел общепринятых значений 1,27 ммоль/л, -0,131 ммоль/л, -10,9 усл.е соответственно, то на 2-й день адаптации к высоте 3600 м (рисунок установлено резкое накопление уровня лактата в крови (на 98,4%) на фо незначительного увеличения содержания пирувата (на 17,6%).

Отмечается повышение коэффициента К с 10,9 усл.ед. до 16,8 усл.ед., ч составляет 54,1%.

Сопоставление результатов, полученных на 8-й день пребывания в гор со 2-м днем, свидетельствует о сохраняющейся гиперлактатемии испытуемых, на что указывает значение лактат/пируватного коэффициент; 15,9 усл.ед. После 15-го дня наблюдается дальнейшее достоверное снижен изучаемых параметров: лактат на 25,4%, пирувата - на 18,8%, по сравнении результатами, полученными на 2-й день адаптации. В свою очередь, значен лактат-пируватного коэффициента было несколько выше нормативш данных (14,4 усл.ед.), что указывало на все еще сохраняющееся участ анаэробных процессов в окислительных реакциях. Только к 25-му дт пребывания на высоте 3600 м значения всех показателей были такими же, к в условиях среднегорья.

Следует подчеркнуть, что обнаружена прямая корреляция между крив роста лактата в крови и уровнем МДА в процессе адаптации, поэто! прослеживается определенная зависимость между лактат-ацидозо усилением процессов ПОЛ и изменением структурной целостности проницаемости мембран.

При индивидуально-типологической оценке /Махновский, 198 наибольшие различия в приросте молочной кислоты у лиц с различнь уровнем устойчивости к гипоксии обнаружены в острую фазу адаптации.

Так, у испытуемых с низким уровнем устойчивости к гипокс] концентрация лактата повысилась на 147,1%, при этом соотношеи лактат/пируват возросло с 11,04 до 20,5 усл.ед., тогда как у лиц с высокой

Содержание метаболитов углеводного обмена в условиях средне- и высокогорья

По оси абсцисс - дни адаптации (3600 м); где Ф - фоновые данные (1700 м). По оси ординат значения: (а) - лактата (ммоль/л); (б) - пирувата (ммоль/л); (в) - коэффициента соотношения лактата/пирувата (усл.ед х 10)

устойчивостью к гипоксии, увеличение содержания лактата и пирувата составило 107,2% и 54,4%, соответственно. Лактат-пируватный коэффициент повысился с 10,2 до 13,53 усл.ед.

Избыточное накопление уровня лактата, снижение активности антиокислительных ферментов, образование продуктов переокисления ограничивало адаптивные возможности организма испытуемых обеих групп в острую фазу адаптации, однако, степень переносимости дозированных физических нагрузок (велоэргометрический тест) была ниже в 1.5 — 1,6 раза у испытуемых с пониженной устойчивостью к гипоксии. У них же отмечались большой прирост концентраций лактата и МДА, а также падение активности антиокислителей.

Назначение бемитила в течение 5-ти дневного пребывания на высоте 3600 м приводило к ингибированию перекисных процессов образования токсичных продуктов окисления и стабилизации резервов физиологической антиоксидантаой системы: у лиц, принимавших препарат, наблюдали снижение содержания МДА в эритроцитах на 30,9% (Р<0,001), в плазме крови

- на 51,5%, активность СОД значительно повышалась по отношению ко второму дню и это увеличение составило 37% в эритроцитах, а в плазме крови

- 34,1%.

Фармакологическое действие бемитила было настолько эффективным, что непосредственно к 15-му дню адаптации наблюдалось практически полное восстановление как уровня МДА и активности СОД, так и перекисной резистентности. Увеличилась перекисная резистентность эритроцитов, т.е. процент гемолиза снизился с 6,6% до 3,1%.

После приёма бемитила у испытуемых (рисунок 4) наблюдается достоверное снижение концентрации молочной кислоты на 40,2%, пировиноградной кислоты - на 17,3%, при этом лактат-пируватный коэффициент восстанавливался до нормы (9,9 усл.ед.).

Фармакологическое действие альфа-токоферола в эти сроки было выражено в меньшей степени: содержание МДА уменьшилось в плазме на 27,8%, процент гемолиза эритроцитов при этом снизился с 9,6% до 5,6% при первом курсе приёма и с 5,6% до 2,9%, при втором курсе.

Применение витамина Е в первые дни адаптации вызывало незначительное снижение лактата и пирувата: на 19,7% и 13,7%, соответственно, по сравнению с данными 2-го дня адаптации.

При этом если соотношение лактат/пирувата во 2-ой день составляло 14,2 усл. ед., то после приёма препарата оно снижалось до 11,9 усл.ед..

К 15-му дню адаптации после второго курса фармакологической коррекции отмечалось дальнейшее снижение содержания лактата (на 36,4%) и некоторая тенденция к уменьшению пирувата. Лактат/пируватный коэффициент достигал величин, характерных для среднегорья, что может свидетельствовать о восстановлении обменных процессов.

Изменение процесса гликолиза при приеме бемитила в

горах ..

По оси абсцисс - дни адаптации (3600 м); где Ф - фоновые данные (1700 м). По оси ординат значения: (а) - лактата (ммоль/л); (б) - пирувата (ммоль/л); (в) - коэффициента соотношения лактата/пирувата (усл.ед х 10)

Таким образом, оценка эффективности препаратов показывает коррегирующее действие бемитила в ранние сроки адаптации, что связано с его способностью ингибировать как свободно-радикальное окисление лип идо в с прерыванием цепи радикальных реакций, так и энергетических процессов, а альфа-токоферола - в большей степени со специфической особенностью поддерживать мембранную устойчивость эритроцитарных клеток.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Кратковременные прерывистые гипоксические воздействия ("высота -8000 м, "подъемов" - 15, общее пребывание на "высоте" 8000 м - 75 минут) оказывают тренирующее влияние на состояние антиокислительных систем и активируют деятельность антирадикальных ферментов.

2. Адаптация к комплексу факторов высокогорной среды сопровождается активацией процессов перекисного окисления липидов, образованием высоких концентраций лактата, угнетением функций антирадикальных и антиперекисных ферментов, нарушением структурной целостности эритроцитарных мембран. Указанные реакции наиболее выражены в ранние сроки пребывания в горах.

3. Суммарный прирост продуктов перекисного окисления липидов, нарушение баланса между скоростью образования и выведения лактата из организма, снижение активности антиокислителей, повреждение эритроцитарных мембран выявлены в большей степени у лиц с пониженным уровнем устойчивости к гипоксии.

4. Назначение бемитила в острую фазу адаптации в условиях высокогорья приводило к изменению интенсивности метаболических процессов, стабилизации резервов физиологической антиоксидантной системы, сглаживанию субъективной симптоматики горной болезни. У лиц, получавших препарат, наблюдался меньший прирост уровня лактата, увеличивалась концентрация пирувата, снижалась концентрация малонового диальдегида в эритроцитах, повышалась активность супероксиддисмутазы и восстановление глютатионредуктазы, нормализовался перекисный гемолиз.

5. Применение альфа-токоферола в ранние сроки пребывания в горах показало менее выраженный метаболический эффект, по сравнению с бемитилом; его введение ограничивало развитие реакций перекисного окисления липидов и препятствовало повреждениям структурной целостности эритроцитарных мембран.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Махновский В.П., Байходжоев М.С. Влияние высокогорного стресса на содержание метаболитов углеводного обмена у лиц с различной гипоксической устойчивостью // Материалы 9-й научной конференции молодых ученых.- Фрунзе, 1988. - С.205-207.

2. Шаназаров А.С., Рыскулова Г.К., Байходжоев М.С. Свободнорадикальные процессы в механизмах адаптаций к гипоксии // Научно-практическая конференция врачей CABO. - Алма-Ата, 1988.- С.320-322.

3. Шаназаров А.С., Махновский В.П., Байходжоев М.С. Реакция перекисного окисления липидов при ускоренной тренировке к гипоксии // Механизмы- адаптации растений, животных к экстремальным факторам среды. - Москва, 1989. - СЛ25-126.

4. Шаназаров А.С., Рыскулова Г.К., Байходжоев М.С. Изменение активности СОД у лиц с различным уровнем устойчивости к гипоксии // Фармакологическая коррекция галоксических состояний: Тезисы докладов I Всесоюзной конференции. — Москва, 1990. -С.145.

5. Шаназаров А.С., Байходжоев М.С. Изменения перекисного окисления липидов при высокогорной адаптации и их модуляция антиоксидантами // Известия Академии наук Киргизской ССР. -Фрунзе, 1990. - №2. - с.95-99.

6. Шаназаров А.С., Байходжоев М.С. Данные о лактате и его связи с нарушением перекисного метаболизма эритроцитов в горах // Съезд физиологов Средней Азии и Казахстана. - Душанбе, 1989. - 4.2. -С.135-137.

7. Отчет "Ока-КиргН" // Инв.№50,1991. Сек.

8. Шаназаров А.С., Рыскулова Г.К., Байходжоев М.С. Адаптогенный эффект бемитила и а-токоферола в условиях высокогорья // Фармакологическая коррекция гипоксических состояний: Тезисы докладов II Всесоюзной конференции. - Гродно, 1991. - С.352.

9. Шаназаров А.С., Рыскулова Г.К., Байходжоев М.С. Адаптационные перестройки метаболизма и коррегирующий эффект альфа-токоферол // Физиология человека. — Москва, 1993. -Т.19. -С.93-100.

10. Shanazarov A.S., Ryskulova G.K., Baikhodjoev M.S. Adaptive changes in metabolism and the corrective effect of alpha-tocopherol at high altitudes // Human Physiology.- New York, 1994. - p.439-443.

T Y Ж Ы Р Ы М

Байходжоев Муратбек Сейтказыулы

Tay бшкпгше бешмделу жагдайындагы кыска уакыт аралышнда узшсп барокамералык, осср ету кезшдеп аскын тотыгу метаболизмЫн, бешмделтн кдйта капыптастыру

туралы

Бул едбекте бшк тау жагдайында жасалган теж1рибелс мен кыска мсрз1мд! оттегшщ жепспеу салдарынан тотыгуг карсы жене липидтердщ аскынган тотыгу (JIA1 реакцияларыныц жалпы жене жекелеген адамдарга ecepiHi ерскшел1ктер1 зерттедщ. Сонымен катар антиоксидантта ocepiHeH липидтердщ аскын тотыгуга карсы туру жуйесш таулы аймак жагдайына бсшмделуш кайта калыптастыр аныкталды.

Табигагга тау бшкпп жагдайында антирадикалды (супероксвдисмутаза), антиоксиданттык (каталазг глютатионпероксидаза) ферменттершщ жене лактатгы шамадан тыс кеп тузшу1 липидтердщ аскьшган тотыг урщсшщ жогарылауына, эритроцит мембраналар] тутастыгыньщ бузылуына екеледь

Сонымен катар, липидтщ аскынган тотыгу ешмдсрип жалпы молшершщ ecyi, лактаттыц организмнен шыгарылу] мен оньщ тузшу жылдамдыгыд бузылуы, тотыгуга карсы тур белсендшгшщ томендеу1, ecipece гипоксияга карсы тур децгсШ томен турган адамдарда кед келемде байкалады.

Тотыгуга карсы турушылыктьщ темендеуь аскынга тотыгу ошмдерщщ жиналуы таулы аймактарда организмш бешмделу, жумыс icrcy кабшетшщ шектеклуше екеледь Та бшкпп жагдайында адамнц жумыс кабшетш арттыру жон аскынган тотыгу механизмш тежеу максатында антиоксидаи биметил колданылды. Бул препаратты кабыдцаган адамдар% лактатгын, eciyiHin темендеу!, малон диальдсгид1ш мелшершщ азаюы, тотыгуга карсы туру жене жумыс icrc кабшетшщ артыуы байкалды.

Ал, а - токоферолдын, биметил мен салыстыргащ метаболитах ecepi онша кеп байкалган жок. о токоферолды енпзу липидтердщ аскынган тотыгуыны шектелуще жене эритроцит мембраналарыньщ тутастыгыны бузылуына кедерп кeлтipeтiнi аныкталды.

SUMMARY

Baikhodjoev Muratfoek Seitkazievteli

THE ADAPTIVE REORGANIZATIONS OF PEROXIDE METABOLISM UNDER SHORT-TERM, BROKEN BAROCAMERAL INFLUENCES AND ADAPTATION IN THE CONDITIONS OF HIGH ALTITUDE

In this work it was studied that common and individual typical reactions of peroxide oxidation of lipids (POL) and antioxidative activity under short-term îypoxic influences in extremal conditions of high altitudes and also the character of idaptive reorganizations was estimated in system of POL/AO under influence of mtioxidants.

It was showed, that under natural conditions of high altitudes the oppression of mtiradical (superoxide dismutase) and antiperoxide enzymes (katalase, glutatione peroxidase) and plentiful formation of lactate lead to initiation of process of POL ind to the break of structural integrity of erythrocytic membrane. Moreover, it was ietermined that total increase of products of POL, break of a balance between speed )f formation and leading out of lactate from the organism, reduction of activity of mtioxidations are expressed much by people with low level of stability to hypoxia.

It was revealed, the fall of antioxidations, accumulation of products of >eroxidation limit adaptive possibilities of organism and limit endurance of physical oads in conditions of high altitudes.

In natural conditions of high altitudes the antioxidant - bemitile was tried and ised with the aim of inhibition of the peroxide mechanisms of formation of toxic iroducts and increase of exercise performance of a man. It was marked that people vho have received the medicine had the increase of lactate less, fall of :oncentration of malon dialdehyde, increase of activity of antioxidation systems and ssential increase of exercise performance.

The use of a-tocopherol at early terms stay in the mountains showed less-xpressed metabolic effect in comparison with the bemitile; the use of it limited the levelopment of reactions of peroxide oxidation of lipids and prevented the damages if structural integrity of erythrocytic membrane.