Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изучение влияния некоторых физических и химических факторов на физические параметры поперечно-полосатой мышцы задней конечности и сердечной мышцы кролика

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Изучение влияния некоторых физических и химических факторов на физические параметры поперечно-полосатой мышцы задней конечности и сердечной мышцы кролика"

ТШИССКИй ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ШЮЁРСИТВГ им. И.А.ШВШЩШЛИ

На правах рукописи

АШЖАЦИ ДШЩ АНДРЕЕВ«

УДК 612.04.462-06:612.172.3:558.1

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕКОТОРЫХ ФИЗИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПОПЕРЕЧНО-ПОЛОСАТОЙ ЦЖ У'ЗАДНЕЙ КОНЕЧНОСТИ Я СЕРДЕЧНОЙ шэд КРОЛИКА

03.00.02 - Биофизика

-АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Тбилиси - 1992

Работа выполнена в лаборатории возбудимых ыешбран НШ по Б КС, и в экспериментальна;; лаборатории 1Ш курортологии и физиотерапии МЗ Грузки.

Официальные оппоненты: доктор биологических наутс В..В.Герасимов

доктор медкшшских паут-;, проф. З.А.ЗураОашвкли

Ведущая организации: Институт физики РГ

о Защита состоится " / у " (г97 1992 в " часов на заседании Специализированного совета Д 057.03.19 по защитам докторских диссертаций при Тбилисском государственного университете по адресу: 380043, г.Тбилиси, ул.Университетская, 2, ТГУ. биологический факультет.

С диссертацией иозяо ознакомиться в библиотеке Тбилисского государственного университета.

Автореферат разослан " ^ " (/Ы <У< ¡^ Х&52 г.

Ученый секретарь Специализированного совета шжгор. биолог, наук, профессор

(/ !' г ' К.Г.КОТККАДЗЕ

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБ01У

Акту ал ы i ос т ь теми: В настоящее время изучение влияния физических и хи/лческих факторов на биологический объект широко применяется для исследовательской и лечебной цели в биологии и в медицине. Для примера достаточно отметить, что эле: громаг-нитное пале у людей увеличивает количество теикоштов (Р.Я.Вея-хвадза и др.). Для поиска эффективных физико-химических средств воздействия на биообъект требуется проведение широкомасотабных исследований в это.-t направлении. В настоящее время механизмы действия этих факторов на мышечные ткани еще недостаточно изучены. Известно, что внешние физические факторы при воздействии на биолог"чэский объект яередаэт энергию, которая в объекте визивает соответствующие биологические изменения Шресман A.C., 1S6Ü). Более слозлш является влияние химических веществ на биообъект. В этом случае травную роль играет активность и концентрация препарата (Карнаухов В.Н., 1978; Зинченко В.П.,1975). Поэтому изучение влияния этих факторов яа биообъект весьма современно ж актуально.

Креме иго исследование р.таяния физических факторов на биообъект привлекает внимание учета: в аспекте дальнейших творческих исканий и физиологических механизмов воздействия вышеуказанных1"''факторов :а возбудимые ткани.

Целью работы являлось исследование влияния ультразвука электромагнитного поля и их комбинированного 'воздействия на дляечнув ткань кролюса. Исследовалось также влияние активато -ров (новодрин, адреналин) и ингибиторов (азид натрия, 2,4-ди-нитртфонол, ФСС?) дыхания на накопление НАД - Ни на потреб -ление кислорода клерками (предсердие кролика).

Осиовшш задачами исследования явились:

1. Исследование изменения мшачной ткани при раз -дельном и комбинированном воздействии ультразвука к ЭШ в диапазоне частот 0-30 мГц.

2. Установление характера изменения интенсивности лхъшнес-ценций НАД. Н-ом после воздействия электрических импульсов, новодрина, адреналина, ФССР, 2,4-динитрофенола на предсердие сердечной ышцы кролика. п

3. Установление изменения потребления кислорода преде ер -даем сердечной мыэды кролика на фгле воздействия различных

а

фармакологических препаратов (новодрина, атренаяина, ФССР-ом, 2,4-дишкрофенадом).

Научная новизна: Механизм воздействия ультразвука и ЭШ на мышечную ткань слабо изучен. Так, практически в литературе отсутствуют данные о совместном влиянии ультразвука и 2Ш на сквдетгю ьшшцу кролика. В связи с этим нами были проведены исследования по изучении этого влияния на скелетную ыышпу кролика.

т? кт

С использованием формулы о> «V----- ■ —

*Ъ • а3

бшт проведен математический анализ изменения ыкшеч-

ной ткани в широком диапззоне частот.

Полярографическим и флюоресцентным методами выявлено из -лекенпэ потребления кислорода сердечной мышцей кролика при воздействии адреналина, новодрина, 2,4-данитрофенола, азида ае^рия.

Практическая данность. Полученные данные представляют интерес для биофизиков, медиков, изучающих биологические изменения з 'мышце при воздействии ультразвука, электромагнитного

поля и разл-чшя: химических соединений.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 3 работах, опубликованное в печати.

1. Ахалкаци Д.А. - Исследование потребления кислорода озолировашш.ш предсердиями кролика и развиваемой силы .-¡окра-цешш лрг действии активатора - $ - адрени-рецептора - но-водрнаа. Республиканская научная конкуренция молодых медиков Грузии, посвященная 40-летию Великой Победы над фашистской Германией, ¿акуриани, 4-7 апреля 1935 г., с. 75.

2. Ахалкаци Д.А. - Влияние ультразвука, электромагнитного поля и их комплексов на мыаочиун ткань кролика. Республп -канешй слот молодых медиков, {¡освященный ХХУП съезду КПСС и ЮСУЯ съезду Компартии Грузии.

3. Ахалкаци Д.А. - Изучение влияния некоторых физических факторов на поперечнополосатой шлщо задней конечности кролика. Сообщения Академии наук Грузинской ССР. 140, № 1, 1990 г., с. ИЗ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, четырех гла~, заклвчения и выводов. Список цитируемой литературы составляет 62 единицы. В диссертации приводится 21 рис. и фиг. 3.

метолы и&щозлниг и ;.цтерйа;ш

Ддя исследования склетной мышцы кролика использовали методику измерения тангенса угла диэлектрических потерь ( ) в диапазоне 0-30 МГц. Для этого изготовили илециальные кюветы в форш конденсатора, размеры пластин конденсатора были: в первой кювете диаметр пластин 42 мм, во второй «• 25 мм» тьей - 19 мм, в четвертой - 3 ш (фйг«±)»

Величина tg-сГ в диапазоне (0-10) кГц измерялась мостовым методом (мост типа Р-57), а в диапазоне (О-оО) МГц измере-нив проводилось резонансным методом па установке типа Е-4-4.

Определяемое напряжение на кяемах измерительной кюветы не превышало 100 т (рис. I, фиг. I). Измерительные кюветы применяли специальной конструкции, позволяющие обеспечить заданные условия эксперимента.

Для измерения накопления НЛД'Н в клетке сердечной мкшш кролика использовали люминесцентный метод. Уста'овка состояла из люмине сцентного микроскопа типа JE.I—2» фотомножителя, само -

о

писца и геьератора высокого напряжения.

■ Изучение потребления кислорода сердечной ныацы кролика производилось полярографическим методом. Установка состояла из измерительного аппарата типа Ш1-1, электродов и измерительной кюветы.

В качестве источника ультразвукового измерителя использовался аппарат Т-5. Частота генерированных акустических колебаний составляла 880 + 8,8 кГц. Использовался керамический излучатель типа НУТО с аффективными диаметрами 0,88 - 4,24 см . Облучение проводилась в пульсирующем рекима в течение 20 мин с интенсивностью 2 вт/см2. ,,

Обработка мышцы электромагнитным полем провод лась на специальной установке, состоящей из резонансного контура и низкочастотного генератора. Ткань помещали в соленоид. Воздейст -вия ЗШ проводились в течение 40 мин В „.„_„ = 25 вольт.

МоЛО «

^макс = 4,5 эрс " чаото'!:а колебания f = 4,7 кГц.

При комбинированном воздействии обоих факторов производилась обработка мышечной ткани сначала ультразвуком, а потом электромагнитным полем.

Во тзсзх случаях обрвсютка "пенни производилась через 2—3

Рис. - емкость и сопротивление двойного электри-

ческого слоя металлических электродов; емкость раствора иезду электродами - Кз, Сз. электрические пара-штры биологических объектов - В2.С2, еьпсость гео -метрии кюветы и монтажа С4.

Фигура 1. Измерительная кювета:

I/ Измерительные электроды; 2/ Ялексигласная пластинка; 3/ Соединительные проволзш; 4/ а - расстояние мезду электродами.

часа после ее изоляции. - •

7 о

Химические соединения с концентрацией 10 - 10 ьй добавляли в раствор с концентрацией 0,9% дСаС1.

Результата обрабатывали статистически, средне квадрати -часкмм методом.

ОБСУдЩЩ РЕЗУЛЬТАТОВ

анализа полученных результатов использовались следующие соотношения: "

где

К - коэффициент пересчета единиц,

тангенс угла г^электрических потерь, с - суммарная емкость изучаемого объекта и электродов (кювет), - частота колебания тока, проходящего через измерительные тлектроды,

К - суммарное оыическое сопротивление объекта и кявет.

Возрастает соответствует утлекьиевив (см.

рис. 2-9). Если частота и) = ООПЬ^ не изменяется, значит изменилось произведение С^ . Соединение объекта с электрода'.ш последовательное, поэтому для сопротш .енкя. ешсостей мозао записать:

о в - к т т т Сэл,. Соб

л = эл + /ч об; —— = + шш С --

С Сэл Соб Сзл + Соб

Если Я эл и Сэл постоянны, тогда К = К об и

г. Сэл • Соб

V — ————————

Сэл + Соб

3 о том случае конкретно нельзя сказать, что изменение

Рлс.2. поперечнополосатой мшцы кролика в диапазоне

0-10 кГц. 1. через 1-2 часа после изоляьГии (п=&/; 2. через 24 часа после изоляции /п=10/. Измерено в

1-ой кювете.

вызвано изменением R об ;;ли Соб. Но, если величина вмещается в сторону увеличения частот, то есть t^f для анализа удобно воспользоваться формулой: TP ic?

w rv -— , где

>Ь • a3

К - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура объекта, ^ - вязкость объекта,

а - линейный размер колеблющейся молекулы. Поскольку величина а входит в формулу в третьей степени, ее вклад в изменение

О

частоты больше вклада величины fy, и Т. ..

Вполне правомерно считать, что, по сравнении с величиной а, величина tj, практически неизмерима и поэтому перемещение кривой вправо или влево вдоль оси частот будет обусловлено, соответственно, уменьшением или увеличением структурных элеыен :ов в объекте. Так как установка регистрирует резонансную частоту, когда частота переменного тока (напряжения), подаваемого на объект, равна частоте коле бани": структурных элементов объекта.

Рассмотрим полученные рззультаты в отдельности. На рпс. 2-3 показано изменение величины диспепсии в зависимо -

сти от частота поданного на объект напряжения. Объектом еду -жила изолированная мышца кролика, взятая через 1-2 часа (контр.) и через 24 часа после декапитахот. Все представлен -ные кривые статистически обработаны (п=10). Видно, что кривая с. 2 смещена вправо и вверх по сравнению с контрольной кр:^ой. В диапазоне частот 3-10 кГц смещение кривой вверх объясняется увеличением величины ¿.ц. объекта, а пвремеще'~ае вправо можно объяснить тем, wo уменьшились геометрические размеры

Рис. 3. т$.о поперечнополосатой мшцн кролика в диапазоне | О -30 мГц. 1. через 2 часа после изоляции мшцн (п=5), 2. через 24 часа после изоляции (п=10). Измерено в 1 кювете.

структур, собственная частб'та которых соответствует поданной частоте яа объект в диапазоне 0-10 кГц. В диапазона (0,06-15) мГц таеем тоже самоа представление, которое объяснить нетруд -но.

На рис. 4-5 показано изменение величины дисперсии -£д<Г изолированной мышцы кролика, измеряющуюся через 24 часа после ее изоляции (контроль) й через 24 часа (при воздействии ульт -развука) после изоляции. Наблюдаемое различие., вызвано действием ультразвука.

На рис. 5-7 видно, что криваг-, соответствующая опыту с

о

мышцей, обработанной ЭШ, смещена относительно контрольной вправо и вверх. Таким образом, в этом случае тоже изменения, происшедшие в мышце, аналогичны тем, которые в ней происходят при обработке ультразвуком.

На рис. 8-9 показано, что прп комбинированном воздействии на мышцу ультразвуком и ЭШ оказалось, что в диапазоне 0,1-10 кГц соответственно кривая смещается относительно контрольной вправо и вверх, причем это смещение более значительно, чем при воздействии, каадого физического фактора в отдельности.

На рис. 10 на графике представлены кривые относительного изменения <Г . Кривая I - деКствие Ультразвука у кр;гвая 2 -действие Э:.Ш; кривая 3 - комбинированное действие ультразвука и ЗИП. Обращает на себя внимание тот факт, что эффекты, вн -•вааяке ультразвуком и Э,'Л суммируются (2-10 кГц).

Результаты опытов, проведенных лшлинесцентным методом показывают, что ¿ССР, 2,4-динитрофенол уменьшали интенсгв кость люминесценции ЕАд • Н, а новодрин, адреналин - напротив, увеличивали. Во всех случаях концентрации этих веществ были

о

.одинаковы - 10 Мм. Этот метод можно использовать для поиска

Рис. 4. поперечнополосатой цщзд кролика через 24 часа после из ох ода' з диапазоне частот (0/¿-10) кГц. I. Козтроль (П=10). 2. Посла обработки ультразвуком. Обрабатывались через 2-3 часа после изолнця*- (п=5). Измерения проведены в I хиваге.

поперечнополосатой мышцы кролика через 24 часа после изоляции в диапазоне частот о — 3,) ыГц. I. Контроль о=Ю; 2. После обработки ультразвуком через 2-3 часа после изоляции- Непрерывг и реяим. Изм.проведены в I кювете.

Рис с>. поперечнополосатой кклци кролика в диапазоне

О -Ю) кГц .ерез 24 часа по~;ге изоляции. 1.Коя-г-т>оль (п-10). 2. После обработки ЗИП. Обоаботана полег,' через 2-3 часа после изоляции (п=В). йзмере-. ние проводили в I хоте те.'

Рис.7. поперечнополосатой мкзпш кролика в дпалазопо

о -30) мГц через 24 часа после изоляция. Т.ло.чт-роль (п=Ю). 2. После обработки 3.31. Обработано п -дам через 2-3 часа после изоляции Чп=5). измерения проводились в I кювете.

Рис.8. тго^ереч-тополосатой гядщы кролика з диапазоне

частот —10) кГц черо; 24 часа после ззолящш. I. Контроль (п=10). 2. После обработка ультразвуком и ЗиЛ (п=5). Обрабатывали ультразвг—ом в не -прерывном зязоые к зате;.: - переме~нкл Ы через 2 часа после изоляция, йзьвравия проводились в I кювете.

Рис.9. поаетечнополосатон ышцы кролика в диапазоне

частот Л О -30) кГц через 24 часа после изоляции. I. Контроль (п=Ю). 2. После обработки ультразвт -ксы и (п=5). Обрабатывалось,у ьтразвуксм в ив-прерьшнсм режиме и затем переыешшм ¿Я через 2 часа после изоляции. Измерения дрподились в I кювете.

Рис. 10, изолированной поперечнополосатой ы жщ ..-ролика в % по отношению к контролю

в диапазона 0,07-4 мГц: I. посла обработки ультразвуком; 2. посла обработки лереыон-иш МП: 3. после обработки улт тразвуком и церемонным МП. Обработка производилась через 2-3 часа посла изоляции, ьл.;ереши чаро? 24 часа после изодеддо киветон Ь I.

новыг эффективных соедапоний (рис.II).

Изучалось потребление кислорода полярографическим .методом изолчровадной нилцы кролика при действии газличных фармаколо -гических препаратов. Все средства (СССР, 2,4-динитро:[енол, азид натрия, новодрин, адреналин) импульсы тока, использован -ные в ©том эксперименте, влияют на дыхателыгую цепь сердечноР. ыышцы. Цоводрин в концентрации 10"^ fil увеличивает потребление кислорода на 15-20^, а я концентрации I0"7 - на 30-10Î. То есть "количество потребления кислорода сердечной кшщы измена -лось з зависимости от концентрации химического агента и от самого вида веществ. Кроме того намечается то отношение между внешним воздействием п потребление?.;, кислорода с дыхательно?, цепочкой, которое заслуживает более точного изучения.

Экспериментально показано, что, &й«кт, вызванный при комбинированном воздействии ультразвука и 3£1 на мышцу суммируется.

Такхе опыты показали, что химические вещества (новодрин, адреналин, 2,4-дн':ктра;«нал, азид натрия, ФССР) влияют на по -требление кислорода дыхательной цепи в ишце еивотпого.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе показано, что в изолированной щзлце кролика че -рез 24 часа после декадитацки изменяется ts- <Г при частоте 8 кГц. Аналогичный эффект наблюдается и при воздействии на мышцу ультразвука или 2Ш. Если в основе влияния ультразвука лежит механическое воздействие, то механизм действия Э.Ш более сложен и в настоящее время не вполне ясен. '

При комбинированном воздействии удьтраз-ука и ЗШ суммирование ¡аффектов происходит в диапазоне 0,1-10 кГц.

Показана зависимость интенсивности леинео-цкруюцей ХЫШ от впс-мени, щ« ордикаряоц - сокращении сердечной шдцы кролика.

Рис.II. Экспериментально показана зависимость интенсивности лшшасцвнциа У АШ-а от времени при дагаюрнсм сокращении сепдечной мышцы кролика.

В работе показано, что переменный электрический ток, а также адреналин, новодрин, 2,4-динитрофенол, азид натрия, КСР вакявг на дыхательную активность предсердп кролика, частично -на накодлеаие НАД • Н г дыхательной цепи я на потребление кис -лорода мышцами.

С поиогцью полученных в работе результатов можно обнаружить различие в эффектах, полученных при воздействии внешних физико-химических факторов не только на нормальной ткани, но и при патологиях.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что кривая изсдированлоЗ ткани поперечнополосат ой мшш кролика через 24 часа после декапитацие

(I

в диапазоне часто! 0,4-10 кГц статистически достоверно растет по сравнению о кривой . соответствупцай 1,5 часам пос -

де декапитацид, а в диапазоне 0,05-30 цЩ кривая характеризут -щая не изменяется.

2. Доказано, что при воздействии ультразвука за 2 часа в пульсирущам режиме после изоляции шипы кролика, кр-'вая соответствующая за 24 часа после декапитапии в диапазоне час -то? 0,4-10 кГц растет по сравнению о за 24 часа после декалиадиа штатного, а в диапазоне 0,01-3О мГц эффект набли -дается о максимумом 0,4 ыГц.

3. При воэдаЁмвш электромагнитного поля за 2 часа в ке -прерываем режиме после изоляции мшцн кролика наблодазтея по -добада аффекты, что я под воздействием ультразвука.

4. Установлено, что при комбинированном воздействии ульт -развука и ЗЩ ва 2 часа после изоляция в мышце кролика ороисхо-

дат сушация эффектов в диапазон частот 0 ,¿-10 кГц, а в диапазоне 0,01-30 мГц. наблвдаотся умепьпациз эффекта по сравнения с эффектом визванни.1 только воздействием ультразвука.

5. При сокращении предсердия цщцц кролика с помсщьг электротока или адреналина (яоводрила) в начал« сокраиаяня уменьшается 3/, интенсивность дшинесдеяцяи >С АД • Н а по -гребле яке кислорода увеличивается.

6. НоЬодрин в концентрация Ю-8 ~М увеличивает силу сск -

г»

Г тщания на 15-20.1, а а концентрации 10"' ¡И - за 30-40^ к з соответствии с этиья эф^ектаги происходит активация потребла -аия кислорода.

Список опубликованных работ по теиз диссертации:

1. Ахалкацк Д. А. - Исследование потребления кислорода изолированными пр: усердиями кролика а развиваемой силы ¿окра -щеныя при действия активатора $ адренорецэптора новодрина. Республиканская научная конференция молодых медиков Гру :пи,посвященная 40-ле7из Великой Победы над фашзстской Германией. , Бакурпаня, 4-7 апреля 1985 г., с. 75.

2. Ахалкаци Д.А. - Влшшло ультразвука, электромагнитного псля и иг комплексов на мышечную ткань кролика. Республикам -ский слет гмод! : ?ледиксв, посвященный 22Ш съезду КПСС а. . ХОТ съезду компартия Грузии. Тбилиси, пай, 193б г., о. 2.

3. Ахалкаци Д.А. - Изучение влияния некоторых физических факторов на доперечнчлолосатую ыышцу ^аднок конечности кролика. Сообщения Академии наук Грузинской ССР, 140, Л X, Г"50 г.,

с. 113.

А

¿chicjjen ехза* ¿бчаш со

Sivöoooao sn&ojrw 20 ¿юзоза заж.сйьоь

&JÙRJX!SOàOL) Sj0F¿30J ЬПОЗЗООй

joejcoii ôùôoj^I:nos «o ¿JOOH jogsoj so&ojoú ¿><5Já0eux, но

(fíjbjc cß^&o)

ainçobo - 1992

Печатных л. 1-5 Учгетво-йзд.л. i.i Бесплатно.

Заказ I 30 Тира« 100

êoànaftc»300 j.eiotwbo, RjaoB^oijoU j. (с 50.