Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изменение водного гомеостаза и гематологических показателей при дегидратации организма

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Изменение водного гомеостаза и гематологических показателей при дегидратации организма"

Ярославский ордена Трудового Красного Знамени государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского

РГ6 он

- На правах рукописи

КРУТОВА Лариса Викторовна

ИЗМЕНЕНИЕ ВОДНОГО ГОМЕОСТАЗА И ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ ДЕГИДРАТАЦИИ ОРГАНИЗМА

03.00.13 - физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Ярославль -1996

Работа выполнена на кафедре медико-биологических основ спорта Ярославского ордена Трудового Красного Знамени государственного педагогического университета имени К.Д. Ушинского

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор

В.Н. Левин

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор кандидат медицинских наук, доцент

J1.M. Бедрин H.JI. Черная

Ведущая организация - Российская государственная академия физической культуры (Москва)

Защита состоится " " 1997г. в " "часов

на заседании диссертационного совета К 113.27.03 при Ярославском ордена Трудового Красного Знамени государственном педагогическом университете имени К.Д.Ушинского ( 150000, Ярославль, ул .Республиканская, 108).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " " 1996г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук, доцент Л.Г.Зайцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Исследование жидкостного статуса организма и все аспекты, связанные с перераспределением жидкости между его секторами является одной из актуальных проблем биологии и медицины.

Распространенной формой нарушения водного гомеостаза организма является дегидратация (А.И. Струков и др., 1990; А.Н.Тихомиров, 1992). Синдром дегидратации часто встречается в условиях аридных зон, в клинике, при изменении барометрического давления на больших и средних высотах, в спортивной практике (Y. Kuno, 1956; И.Н. Черняков, И.В. Максимов, 1967; К. Кирш и др., 1977; Т.Н. Гетма-* нова, 1982; Р.И. Айзман и др., 1983; Г.В" Яцык и др., 1986; Э.Г. Атаева и др.,1989; Т.Н. Сарыева,1990).

В последние годы исследователями изучались морфофункциональные преобразования лимфатической и кровеносной систем при обезвоживании организма (М.А. Магомедов, 1979; А.Н. Тихомиров и др., 1988, 1989; А.Н. Тихомиров, 1992), изменения реологических и агрегационных свойств крови в условиях водной депривации . (Х.М. Исина, 1981; C.B. Гудимов, 1996;. И.А. Тихомирова, 1996). •

В то же время, практически отсутствуют комплексные исследования водного баланса и закономерностей перераспределения жидкости между водными компартментами организма на различных по продолжительности этапах дегидратации.

Жизнь эритроцитов в условиях циркуляции in vivo ограничена, по мере созревания и старения красных клеток крови, с ними происходят существенные морфофункциональные преобразования (Т. Shiga et al., 1979; G.B. Nash et al., 1981; S. Sutera et al., 1985; J. Stuart et al., 1988, 1990). Исследование общей, свободной и связанной фракций воды в клетках имеет особое значение для

понимания процессов, происходящих на молекулярном и субмолекулярном уровнях при адаптации организма к постоянно меняющимся условиям существования (К.С. Трин-чер, 1966; Г.П. Щелкунова, 1977; Э.М. Герасименко, 1983; С.И.Аксенов, 1990). До настоящего времени в специальной литературе практически не освещены вопросы, касающиеся качественных и количественных изменений водной фазы молодых, зрелых и старых эритроцитов в процессе обезвоживания организма.

Все вышеизложенное послужило основанием для выполнения данного исследования.

Цель работы, комплексное исследование водного гомеостаза организма в процессе дегидратации

Задачи исследования:

1.Изучить изменения водного баланса организма при обезвоживании.

2.Установить закономерности и особенности преобразований в основных водных секторах организма на различных этапах водной депривации.

3.Выявить различия в содержании общей, свободной и связанной воды в молодых, зрелых и старых эритроцитах в норме и в зависимости от степени обезвоживания организма.

4.Определить взаимосвязь между количеством и структурой воды в различных возрастных пулах красных клеток крови и их микрореологическими свойствами на этапах дегидратации.

Научная новизна исследования.

Впервые проведено комплексное исследование водного гомеостаза организма в условиях водной депривации. Установлены закономерности перераспределения жидкости между водными секторами организма на различных по продолжительности этапах дегидратации. Вскрыта зависимость характерной картины расстройств водного баланса и микрореологических свойств от степени дегидратации.

Расшифрована роль каждого водного отсека в процессе выживания организма при обезвоживании. Получены новые

сведения, позволяющие сформулировать положение о роли выявленных изменений водного баланса молодых, зрелых, старых эритроцитов в становлении приспособительных и компенсаторных реакций со стороны клеточного компартмента крови в условиях водной депривации. Выявлена зависимость между соотношением свободной и связанной фракций воды в различных возрастных популяциях эритроцитов и состоянием их цитоплазматической вязкости.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Полученные данные имеют значение для расшифровки механизмов изменения водного баланса организма при дегидратации, что позволяет обосновать принципы коррегирующей терапии в соответствии с характером гомеостатических реакций. Способы исследования, примененные в работе, могут быть рекомендованы как в комплексе, так и по отдельности к применению в клинике и эксперименте с целью оценки водного баланса организма в норме и при эксикозе. Материалы диссертации имеют прикладное значение и могут быть использованы для преподавания соответствующих разделов физиологии и медицины, составления учебных пособий и руководств, а также для проведения дальнейших исследований в данной области.

Положения работы, выносимые на защиту:

1.Уменьшение общей воды организма при дегидратации сопровождается перераспределением жидкости между основными водными секторами.

2.Направленность и величина сдвигов водного баланса в отдельных жидкостных компартментах организма зависит от степени обезвоживания.

3.Молодые, зрелые, старые эритроциты характеризуются различным содержанием воды и соотношением ее фракций.

Данная зависимость сохраняется на этапах дегидратации организма.

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены и обсуждены на XVIII Европейской конференции по микроциркуляции ( Рим, 1994 г.);

Поволжской научной конференции "Экспериментальные и клинические аспекты микрогемоциркуляции" (Ярославль, 1995г.); научных конференцияхЯГПУ (Ярославль, 1994,1996 г).

Объем и структура диссертации.

Диссертация содержит.....страниц машинописного текста,

..... таблиц, ...... рисунков и графиков. Рукопись состоит из

введения, четырех глав ( обзор литературы, материал и методы исследования, главы собственных исследований, обсуждение результатов), выводов и библиографического указателя, включающего......наименований.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Общий план исследования.

Работа выполнена на 173 беспородных крысах-самцах массой от 150 до 250 г. Дегидратация воспроизводилась алиментарным путем. В ряде исследований апробирована данная модель обезвоживания организма и доказана ее целесообразность (М.А. Магомедов, 1979; Х.М. Исина, 1981; А.Н. Тихомиров, 1992; C.B. Гудимов, 1996; И.А. Тихомирова, 1996). Исследования водного баланса и гематологических свойств проводились на 3, 6 и 10 сутки безводного содержания животных ( Табл.)

№ п/п Группы . Число животных

1 Контрольная группа 53

2 3 сутки дегидратации 45

3 6 сутки дегидратации 38

4 10 сутки дегидратации 37

В связи с тем, что организм реагирует на экстремальные условия как целостная система, были использованы методы исследования, которые позволяли бы судить о сдвигах в нем на различных функциональных уровнях.

Методы исследования.

1. Определение общей воды проводили с использованием антипирина по методу, разработанному И.Ю. Ивановым, Б.А. Пахмурным (1965).

2. Объем экстрацеллюлярной жидкости исследовался по методу Ч.Л.Касалицы, Г.Т. Сокольской (1964), основанному на титровании тиосульфата натрия раствором йода.

3. Объем циркулирующей крови и ее компонентов оценивался по разведению синего Эванса методом, предложенным H.H. Угловой, А.И. Воложиным, В.Е. Поткиным (1972).

4. Гематокритное число в пробах исследуемой крови определяли модифицированным, на кафедре медико-биологических основ спортаЯПГУ, способом^ Рац. предл. №78, выдано 27.05.95г., Ярославль ). Кровь центрифугировали при 12000 об/мин в течение 7,5 минут при помощи микроцентрифуги ТН-21 (Германия ).

5. Число эритроцитов устанавливали путем подсчета клеток под микроскопом в камере Горяева.

6. Определение общей, свободной, связанной и прочносвязанной воды в эритроцитах и плазме крови производили методом десорбции в динамическом режиме (испарение влаги из объекта исследования в поток« газа-носителя ), В.И. Болдина (1995).

7. Общую концентрацию гемоглобина крови исследовали цианметгемоглобиновым методом при помощи фото-электроколориметра КФК- МП 56 в 10 мм кювете при длине волны 560 нм.

8. Метод разделения эритроцитов на возрастные фракции основан на разделении их по градиенту плотности (J.Vaysse, R.Vassy et al.,1988). Возрастные популяции красных клеток фракционировали центрифугированием в течение 15 минут при 12000 g (J.R. Murphy, 1973; H.S. Cohen et al.,1976) с использованием разработанного нами рационализаторского предложения (№76, выдано ЯГПУ, 27.05.95г., Ярославль ).

9.Удельный вес крови, плазмы определяли по методу падающей капли ( С.Д. Балаховский, И. С. Балаховский,1953 ).

10. Осмолярность плазмы оценивали используя осмометр производства фирмы "VOGEL" (Германия) типа ОМ-801.

11 .На основании полученных экспериментальным путем данных, рассчитывали среднюю концентрацию и вязкость гемоглобина в эритроцитах, объем интерстициального и внутриклеточного секторов, показатель коллоидно-осмотического давления плазмы, удельный вес эритроцитов.

12.Математическую обработку результатов и статистический анализ производили на компьютере в статистической системе Statist.

РЕЗУЛЬТАТЫ* ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ результатов проведенного исследования позволил установить значительное снижение общей воды организма, характерное для всех этапов эксперимента. На 3, 6, 10 сутки дегидратации уменьшение общего объема жидкости по отношению к контролю составило 31,5% ( Р< 0,001); 17,2% (Р<0,01 ) и 18,4% (Р< 0,05% ), соответственно ( Рис. 1 ) .

Масса тела взрослого млекопитающего и человека на 7075% состоит из воды (А.Г.Гинецинский,1963; Б.Д.Кравчинский, 1963; М.В. Боголюбов, 1968; Н.И. Лосев, В.А. Войнов, 1981; В.Д. Малышев, 1985 ). В соответствии с вышеуказанным фактом, при обезвоживании организма степень водного дефицита в значительной степени отражается на потере массы тела (Е.В. Гембицкий, 1986 ).

Содержание животных на безводной диете в течение 3, 6 и 10 суток приводило к потере веса тела на 19%, 27% и 29% (РОДИ), (Рис.1).

Большинство авторов подразделяют воду живых организмов по ее размещению в пределах определенных структурных пространств на внутриклеточную и внеклеточную воду организма (В.М. Боголюбов, 1968; Л.Проссер, 1971;

A.A. Крохалев, 1972; Ю. Шугец, 1981; В.Д. Малышев, 1985; К.С. Лосев, 1989; А.Н. Тихомиров, 1992 ).

80 70 ■■ 60 5040 •■ 30 2010-

0

[ IОВО (%) —♦— масса (г)

-цц-1-1-+

контр. 3 сутки 6 сутки 10 сутки

250 200 150 100 50 0

Рис.1. Динамика уменьшения общей воды организма и изменение массы тела животных при дегидратации

Внеклеточная вода ( экстрацеллюлярная жидкость ) включает в себя два пула - внутрисосудистый ( плазма крови, лимфа) и интерстициальную жидкость (Г.С. Чудновский, 1966; Ю.А. Юнусов, 1969; А.А. Крохалев, 1972).

Материалы исследования позволили установить, что прогрессирующее обезвоживание организма приводило к нарастанию количества жидкости во внеклеточном пространстве. Последнее было особенно выражено на более поздних ( 10 сутки ) этапах эксперимента, где увеличение составило 73% (Р< 0,001). Данные преобразования в основном были сопряжены с нарастанием количества воды в интерстициальном пространстве. Об этом свидетельствовали изменения, произошедшие в соотношении между секторами, составляющими внеклеточное пространство - интерстициаль-ной жидкостью и циркулирующей плазмой. Данное отношение менялось в пользу интерстициального сектора, нарастая по мере продления сроков безводного содержания животных, на 3 и 10 сутки составляло 1:6 и 1:8 ( в контроле - 1:4 ).

Микропотоки жидкости в интерстициальном простран-

стве обеспечивают транспорт питательных веществ, газов и эвакуацию продуктов метаболизма из клеток, что позволяет поддерживать определенные условия, адекватные их метаболической потребности в данный момент (Я. JL Караганов, В.В. Банин, 1978; В.В. Куприянов, В.В. Банин, 1979). При дегидратации, в геле развивается отрицательное давление, указывающее на его способность связывать и притягивать воду. При полном насыщении жидкостью, интерстициальный гель может дополнительно гидратироваться на 30% (A.C. Guyton et al., 1972 (А), 1972 (Б)). Материалы наших исследований показали, что на всех этапах дегидратации происходило накопление воды в интерстициальном пространстве, прогрессирующее по мере продления сроков безводного содержания животных. Эффект увеличения обводненности геля от уровня нормальной гидратации наблюдался также другими авторами при различных видах патологии, в частности, при острой пневмонии (В.Н. Левин с соавт., 1981). Значительная гидратация интерстициального геля, снижение его гидравлического сопротивления должно способствовать более интенсивным перемещениям микропотоков циркулирующей жидкости, снижению концентрации токсических веществ, улучшению условий протекания метаболических процессов. При этом устанавливается новый уровень динамического равновесия между водными компартментами организма.

При оценке состояния объема циркулирующей плазмы (ОЦП) в динамике дегидратации, было установлено, что значительное его снижение (22,3 % при Р<0,001) было зарегистрировано только на начальном (3 сутки ) этапе безводного содержания. Эффект резкого снижения объема циркулирующей плазмы на ранних сроках водной депривации отмечался и другими исследователями (Э.Г. Атаева и др., 1989; Т.Н. Сарыева и др., 1990 ).

Уменьшение ОЦП на 3 сутки безводного содержания животных являлось главной причиной снижения объема циркулирующей крови ( на 16,6% при Р<0,01 ), поскольку глобулярный объем в этих условиях практически не изменялся.

После 6 и 10-суточной дегидратации была выявлена направленность ОЦП к возвращению к исходному уровню. В исследованиях B.C. Миронова ( 1966 ) было установлено, что значительное по продолжительности водное голодание изменяет количество циркулирующей плазмы менее существенно, чем на ранних этапах эксикоза. По мнению отдельных авторов (Б.Д. Кравчинский, 1963), объем плазмы крови остается неизменным до последней стадии водного истощения организма. Последнее может быть связано с тем, что при дегидратации организм "жертвует" осмотическим постоянством в пользу постоянства объема плазмы в целях возможно продолжительного сохранения количества крови.

В ходе исследования нами зафиксировано достоверное увеличение осмолярности плазмы на всех этапах обезвоживания.

Наибольший прирост осмолярности выявлен на более поздних этапах эксперимента ( 6 и 10 сутки ), он составил 14% и 8% (Р<0,001), (Рис.2).

Рис.2.Изменение (в%) осмолярности плазмы, коллоидно-осмотического давления и удельного веса плазмы в динамике дегидратации.

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

0,1 0,05

0

з ' " -Га

сутки сутки сутки

Согласно современным концепциям, величина осмолярности жидкости зависит в основном от концентрации электролитов ( О.Я.Веуап, 1978; Г.А. Рябов, 1979; Д.М. Осман,

1987). Алиментарная дегидратация сопровождается нарастанием концентрации ионов натрия и калия в плазме крови (А.Н.Тихомиров, 1992). Подобное увеличение концентрации солей, по-видимому, являлось одной из причин роста осмолярности плазмы, зафиксированного в наших исследованиях.

Определеное значение в создании коллоидно-осмотического давления принадлежит белкам (M.P.Morrissette, 1977; А.З. Маневич с соавт., 1981), которые играют важную роль в распределении воды в плазме. Так, было показано (И.А. Тихомирова, 1996), что содержание животных на безводной диете сопровождается увеличением общего белка плазмы и его альбуминовой фракции, особенно на ранних этапах дегидратации, которое можно рассматривать как адаптационную реакцию, направленную на удержание жидкости в сосудистом русле, поскольку сдвиги содержания этого белка ответственны за регулирование распределения воды между плазмой и межклеточной жидкостью (С.И.Чегер,1975; R. Schmidt et al., 1986 ). В этих условиях выявлена динамика показателя коллоидно-осмотического давления, который отражает вклад коллоидов плазмы (преимущественно белков) в осмотическое состояние суспензионной среды ( Рис.2 ). На 3, 6 и 10 сутки дегидратации увеличение показателя коллоидно-осмотического давления плазмы составило 36%, 46%-и 29% (Р<0,001). Возрастание белка в плазме приводило к увеличению ее плотности, что было особенно выражено на 6 сутки дегидратации (Рис.2).

Для качественной оценки водной фазы плазмы проводилось изучение фракций, ее составляющих. На протяжении всех этапов исследования в плазме экспериментальных животных содержание общей воды и ее свободной фракции оставалось практически неизменным ( изменения не превышали 1 % ). Фракция прочносвязанной воды плазмы в течение всего периода обезвоживания имела тенденцию к снижению. Последнее позволяет заключить, что качественное состояние водной фазы плазмы в условиях как

кратковременной, так и продолжительной дегидратации оставалось достаточно стабильным.

Прямое измерение содержания общего количества внутриклеточных жидкостей всего тела невозможно, поэтому об объеме внутриклеточной жидкости принято судить по разности между общим объемом жидкости тела и объемом внеклеточной жидкости. Материалы исследования показали, что прогрессирующее обезвоживание организма приводило к нарастанию количества внеклеточной жидкости на фоне существенного снижения общей воды. Таким образом, уменьшение общего содержания жидкости организма животных связано с элиминацией воды из внутриклеточного пространства. По мнению ряда авторов, при дегидратации организма в первую очередь обезвоживанию подвергаются клетки кожи, мышц, почекипечени (Н.В.Данилов, 1956; А.Г.Гинецинский, 1963; А.Д. Соболева, 1975; Е.Г. Антонова, Г.В. Правоторов, 1978; Т.Н. Гетманова, 1982).

Феномен элиминации жидкости из внутриклеточного пространства был характерен для всех этапов безводного содержания, а степень выраженности изменений находилась в прямой зависимости от длительности обезоживания. Так, уменьшение количества внутриклеточной воды на 3,6 и 10 сутки дегидратации по отношению к контролю составило 52,1% ( Р<0,001), 32,8% (Р<0,001 ), 60,2% (Р0,001).

Уменьшение жидкости и перераспределение ее между основными водными пространствами организма сопровождалось изменениями в их соотношениях. Так, отношение объема внеклеточной жидкости к объему внутриклеточной воды у интактных животных составляло 1:2, что согласуется с данными литературы (Я.Л.Лазарис, И. А: Серебровская, 1974; С.Х. Хайдарлиу, 1984). На начальном и конечном этапах дегидратации данное соотношение составило 1:1 и 2:1 , соответственно.

Таким образом, прогрессирующее обезвоживание организма приводит к значительным изменениям в соотношениях между основными водными компартментами, эти

изменения происходят в пользу внеклеточного пространства (преимущественно - интерстициального) за счет внутриклеточного сектора.

Изучение биофизических и биохимических свойств эритроцитов в процессе их старения представляет большой интерес для исследователей (E.R. Borun, 1957; Р.В. Canham et al., 1968; R.I. Weed, 1970; P.L. La Celle et al., 1975; E.A. Evans et al., 1976; M. Hjelm, 1978; A.R. Williams et al., 1980; G.B. Nash et al., 1981; O. Linderkamp et al., 1982; J. Vaysse et al., 1988). Однако, до настоящего времени в специальной литературе отсутствуют данные о комплексных исследованиях содержания воды, соотношения ее фракций и влияния водной фазы эритроцитов на их реологические свойства. Нет сведений относительно изменений соотношения и перераспределения отдельных фракций воды в эритроцитах с возрастом и в экстремальных условиях. Вместе с тем, структуру и свойства внутриклеточной воды, как составной части биологической системы, наиболее наглядно можно рассмотреть на примере эритроцита млекопитающего и человека. Установив основные свойства наиболее простой системы, какой являются безъядерные красные клетки крови, можно предположить, что эти свойства являются общими для любой живой системы, какой бы сложной она не была (К.С. Тринчер, 1965).

В контрольной группе животных была выявлена тенденция к снижению количества общей воды по мере старения клеток. Наименьшее значение зарегистрировано в группе старых эритроцитов, последнее было меньше аналогичного показателя зрелых клеток и еще более - молодых. По мнению С.И. Аксенова с соавт. (1990) , изменение количества общей воды клетки неизбежно приводит к перераспределению ее водных фракций. Нами отмечена направленность к уменьшению фракции свободной воды у старых эритроцитов в сравнении с более молодыми (Рис.3).

Вместе с тем, вектор изменения связанной и прочносвязанной фракций клеток по мере их старения был направлен в противоположную сторону. Так, количество

прочносвязанной воды старых эритроцитов на 31,7% (Р<0,02) превышало аналогичный показатель молодой популяции.

Различия в содержании общей, свободной и связанной воды в молодых, зрелых, старых эритроцитах отражались на соотношениях между отдельными водными фракциями клеток. Соотношение свободной и связанной воды в популяциях молодых и зрелых эритроцитов ( 0,6 ) превышало этот показатель в группе старых клеток ( 0,5 ).

Увеличение содержания связанной воды большинство исследователей оценивает как адаптационные процессы, происходящие на клеточном уровне, способствующие укреплению устойчивости организма к действию неблагоприятных факторов (A.A. Ябров, 1972; P.A. Саханова, 1974; Л.Ю. Новожилова, 1988). Возрастная дегидратация эритроцитов, отмечавшаяся также ранее в работах S. Sutern et al. "(1985), J. Stuart, J. Ellory (1988), G.B. Nash, H.J. Meiselman (1991), В.И. Болдиной (1993), обуславливала тот факт, что старые эритроциты обладали максимальными значениями средней концентрации гемоглобина в сравнении с другими пулами клеток. В этих условиях, значение цитоплазматической вязкости старых эритроцитов, являющейся производной средней концентрации гемоглобина в клетке (S. Chien, 1981 ) и плотности клетки (G.B. Nash et al., 1988) более, чем в три раза превышало аналогичный показатель молодой популяции.

1 оо%

90% 30% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

молодо ' стар. ' '

Рис.3. Содержание свободной, связанной и прочносвязанной воды в молодых и старых эритроцитах у интактных животных.

□ общ ая В пр.евяэ.

□ свяэ. Освоб.

Таким образом, меньшее количество общей воды старых эритроцитов (в сравнении с молодыми и зрелыми фракциями) и более высокое содержание прочносвязанной и связанной форм воды обуславливают наивысшую концентрацию и вязкость гемоглобина в старых клетках.

Анализ результатов проведенного исследования показал, что изменения в содержании внутриклеточной воды по мере старения эритроцитов сохраняются и усугубляются при дегидратации организма. Так, количество общей воды молодых клеток достоверно превышало аналогичный показатель старой популяции на всех этапах безводного содержания животных, причем различия по данному показателю на 3, 6 и 10 сутки обезвоживания в процентном отношении были выше в сравнении с исходным периодом. Рост степени отличий в водном содержимом эритроцитов различных возрастных фракций корреспондировал с изменениями в реологических свойствах клеток, что особенно четко проявлялось на 10 сутки дегидратации. Значения средней концентрации и вязкости гемоглобина в старых эритроцитах на 40% и 338% превышали аналогичные показатели в группе молодых клеток. Последнее позволяет заключить, что водная депривация приводит к росту степени отличий в морфофункциональных свойствах молодых и старых эритроцитов, рассматриваемых с позиции изменения количества внутриклеточной воды и микрореологических свойств клеток.

Анализ экспериментальных данных позволил установить, что дегидратация организма приводит к качественным и количественным изменениям воды в клеточном компартменте крови. Вместе с тем, следует отметить, что характер и степень изменений в различных возрастных группах эритроцитов не были одинаковыми и зависели от срока безводного содержания.

Молодые и зрелые пулы эритроцитов на 3-х и 6-дневную дегидратацию реагировали аккумуляцией внутриклеточной воды. Так, для зрелых клеток прирост общей воды на 3 и 6 сутки безводного содержания составил 6,8%(Р<0,05)и 7,4%(Р<0,05 ), соответственно. Данные изменения сопровождались измене-

ниями во фракционном составе воды. Зарегистрирована тенденция к снижению содержания свободной воды на фоне увеличения связанной фракции. Последняя увеличивалась в пулах молодых и зрелых клеток на 6 сутки обезвоживания организма на 19% и 19,5% (Р<0,05). Связанная вода входит в состав большинства биополимеров в качестве их гидратных оболочек, в том числе и в состав гемоглобина (С.П. Габуда, А.Ф. Ржавин, 1978). Увеличение количества связанной воды сопровождалось ростом средней концентрации и вязкости гемоглобина в эритроцитах. Так, на 6-дневном этапе исследования, прирост в показателях цитоплазматической вязкости в молодых и зрелых популяциях по отношению к контролю составил 90 и 93% (Р < 0,05). По мнению J. Stuart, G.B. Nash (1990), потеря воды клеткой является наиболее частой причиной увеличения средней концентрации и вязкости гемоглобина в эритроцитах. Поскольку в наших исследованиях на указанных сроках водной депривации красные клетки крови не только не теряли, а, наоборот, накапливали воду, представляется возможным высказать предположение, что в данном случае эффект увеличения цитоплазматической вязкости был существенно связан с ростом количества связанной воды. Увеличение фракции связанной воды можно рассматривать как приспособительную реакцию красных клеток крови, направленную на адаптацию к условиям обезвоживания организма. Данное предположение согласуется с результатами ряда работ, интерпретирующих роль связанной воды, как защитную (P.A. Саханова, В.А. Юсин, 1972,1973; P.A. Саханова, 1974;Г.П.Щелкунова, 1977;Э.М.Герасименко, 1983; Л.Ю.Новожилова, 1988 и др.). Прочносвязанная вода в этих условиях практически не изменялась, что согласуется с результатами, полученными в исследованиях I. Kuntz, W. Kauzmann (1974), которые установили, что прочносвязанная (конституционная) вода претерпевает незначительные изменения в ходе различных биологических процессов. Десятидневная дегидратация определила тенденцию к некоторому снижению значений общей воды молодых и зрелых эритроцитов. В этих условиях

показатели вязкости гемоглобина возросли на 233% и 549% (Р<0,01) и были максимальными. Наряду с этим, изменения соотношений между основными фракциями воды в молодых и зрелых клетках носили разнонаправленный характер. Так, для зрелой популяции выявлено снижение соотношения свободной и связанной воды, а для молодой - нарастание данного показателя по отношению к исходному периоду. Последнее свидетельствует о более высокой устойчивости молодых эритроцитов к условиям обезвоживания в сравнении с другими возрастными пулами красных клеток крови.

Динамика внутриклеточной воды и ее фракций старых эритроцитов носила несколько иной характер, в сравнении с более молодыми и зрелыми клетками. Так, на 3 сутки безводного содержания животных, наряду с тенденцией к увеличению количества общей воды, был о зафиксировано существенное (18,1%, Р<0,05) нарастание свободной фракции воды. Соотношение свободной и связанной воды превысило уровень контроля, свидетельствуя об увеличении доли свободной фракции.

Повышение уровня свободной, более подвижной воды является неспецифической реакцией клеток и обнаруживается, как правило, при патологических процессах - в опухолевой ткани, регенерирующей печени, гипертрофирующей почке и др. (Л.Ю. Новожилова, 1988). Таким образом, значительное увеличение фракции свободной воды на фоне тенденции к снижению связанной формы воды может свидетельствовать о появлении неблагоприятных функциональных сдвигов, происходящих в старых эритроцитах уже на ранних (3 сутки) сроках обезвоживания организма. На шестидневном этапе обезвоживания изменения в количестве общей воды показали направленность возвращения к исходному уровню, что отмечалось также и для соотношения основных водных фракций старых клеток.

После содержания животных на безводной диете в течение 10 суток была выявлена тенденция к незначительной элиминации общего количества внутриклеточной воды из

старой популяции эритроцитов. Наряду с этим, зафиксировано резкое (19,5%, Р<0,05) уменьшение фракции прочносвязанной воды, тенденция к снижению связанной воды и увеличению свободной (Рис.4).

По мнению A.A. Яброва (1972), наличие необратимых процессов, вызывающих гибель клетки при действии неблагоприятных факторов среды, сопровождется значительным снижением количества связанной воды и переходом ее в свободное состояние.

Рис.4. Влияние изменения ( в %) общей воды и ее фракций в молодых и старых эритроцитах на динамику средней концентрации гемоглобина после 10 суток безводного содержания животных.

Таким образом, на основании полученных результатов и данных литереатуры, можно заключить, что продолжительная дегидратация приводит к нарушению структурной организации и метаболических процессов, протекающих в старых эритроцитах. Об этом может свидетельствовать комплекс параметров, характеризующий биофизические свойства клеток. Так, на 10 сутки обезвоживания организма прирост показателя средней концентрации гемоглобина в старых эритроцитах составил по отношению к контролю 41 % (Р<0,01). Необходимо отметить, что значение СКГЭ на 10 сутки дегидратации превысило уровень всех предыдущих этапов и по своей

гэ

величине - 51,3+-4,3 г/дл3 (в контроле - 36,46+-0,86 г/дл3) приблизилось к максимальному критическому значению концентрации гемоглобина, которое приводит к гибели клетки (G.B. Nash, H.J. Meiselman, 1991). Вязкость раствора гемоглобина повышается экспоненциально, если его концентрация превышает 30 г/дл3; увеличение цитоплазма-тической вязкости является одним из факторов, который ухудшает деформируемость эритроцитов с возрастом (J. Stuart, G.B. Nash, 1990). Значительное увеличение средней концентрации гемоглобина в старых эритроцитах на 10 сутки дегидратации обуславливало крутой рост их внутренней вязкости. Последняя по отношению к исходному периоду возрастала на 312% (Р<0,05). По мнению C.B. Гудимова (1996), максимальное увеличение концентрации и вязкости гемоглобина, а также плотности и ригидности старых клеток, происходит при длительном обезвоживании организма, что обуславливает, с одной стороны - значительное снижение способности фракции старых эритроцитов к деформации, а с другой - к росту степени отличий в реологических свойствах молодых и старых популяций красных клеток крови.

Таким образом, водная депривация не приводила к существенным потерям общего количества внутриклеточной воды, в эритроцитах, а сопровождалась перераспределением водных фракций в клетках.

ВЫВОДЫ

1. Алиментарная дегидратация организма в течение 3,6 и 10 суток приводит к значительному уменьшению количества общей воды организма, прогрессирующему падению массы тела.

2. Обезвоживание сопровождается перераспределением жидкости между основными водными компартментами организма. Изменения в соотношениях между ними происходят в пользу внеклеточного пространства (преимущественно интерстициального) за счет внутриклеточного сектора.

3. Понижение содержания общей воды тела в значительной степени сопряжено с элиминацией жидкости из внутриклеточного отдела, прогрессирующей по мере продления сроков безводного содержания:

4. Начальный этап обезвоживания (3 сутки) вызывает существенное уменьшение объема циркулирующей плазмы (ОЦП), что является главной причиной снижения объема циркулирующей крови. При пролонгировании водного голодания, ОЦП возвращается к исходному уровню. Качественный состав водной фазы плазмы - содержание общей, свободной и прочносвязанной фракций воды в этих условиях практически не изменяется.

5. Водная депривация приводит к значительному нарастанию показателей коллоидно-осмотического давления, удельного веса плазмы и ее осмолярности.

6. Изучение водного баланса разделенных соответственно возрасту эритроцитов в норме показало значительное изменение содержания воды и соотношения ее фракций по мере старения клеток. Количество общей воды в популяции старых эритроцитов является минимальным, в то время как содержание прочносвязанной и связанной форм воды достоверно превышает аналогичные показатели молодых и зрелых фракций. Изменения в содержании внутриклеточной воды сохраняются и усугубляются при дегидратации. ■

7. Водная депривация не приводит к потерям общего количества внутриклеточной воды в возрастных пулах эритроцитов, но сопровождается перераспределением водных фракций в клетках. Наибольшие изменения зарегистрированы в старых эритроцитах на 10 сутки дегидратации и выражаются в серьзных нарушениях их структурной организации. Молодые клетки являются более устойчивыми к условиям дегидратации в сравнении с другими пулами.

8. Эффект увеличения средней концентрации гемоглобина и цитоплазматической вязкости эритроцитов в условиях обезвоживания организма обусловлен ростом количества связанной воды клеток.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Изменение реологических свойств крови и водного баланса при обезвоживании организма. - В кн.: Физическая культура и спорт учащейся молодежи в развивающемся мире. Мат. международной научно-практической конференции. Шуя, 1994.- с. 61-62. (Соавт. C.B. Гудимов, И.Ю.Смирнов, И.А.Тихомирова).

2. Влияние водного баланса крови на ее реологические свойства при адаптации к мышечным нагрузкам. - В сб.: Тезисы докладов 3-й конференции молодых ученых. Ярославль, 1994.-с. 140. (Соавт. В.И. Болдина, C.B. Гудимов).

3. The blood plasma and red blood cytoplasma water change and microrheological properties of red cells under long-term exercise and pentoxifyline infusion // Internal Journal of Microcirculation.-1994. - VoL14. - Supplement 1.-P.73. (Co"-authors A. Muravyov, V. Levin, L. Zaitsev, S. Gudimov, I. Tikhomirova, E. Suloev).

4. Гемореология и водный баланс крови при гипердинамии мышечными нагрузками // Успехи физиол. наук.- 1994.- Т.25.-№1С.67-68. (Соавт. В.И. Болдина, A.B. Муравьев, Л.Г. Зайцев, C.B. Гудимов, М.Л. Берковский, А.Д. Викудов).

5.Состояние водного баланса организма при экспериментальной дегидратации. - В сб.: Экспериментальные и клинические аспекты адаптации микрогемоциркуляции. Ярославль, 1995.-с.36-39.

Рационализаторские предложения по теме диссертации:

1. Определение гематокритного показателя с повышенной точностью. Удостоверение №78 от 05.06.95, ЯГПУ, Ярославль (Соавт. C.B. Гудимов, И.Ю. Смирнов, И.А. Тихомирова).

2. Метод разделения эритроцитов крови по возрасту. Удостоверение №76 от 05.06.95, ЯГПУ, Ярославль (Соавт. С.В.Гудимов, И.Ю.Смирнов, И.А.Тихомирова).