Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Кардио-гемодинамика при гипертермии

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Кардио-гемодинамика при гипертермии"

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ ИМ. А. А. БОГОМОЛЬЦА

На правах рукописи УДК; 612.591 + 591.128 + 612.13

ШИМАШКАЯ ТАТЬЯНА ВИТАЛЬЕВНА

КАРДИО-ГЕМОДИНАМИКА ПРИ ГИПЕРТЕРМИИ

ОЗ. 00.13 - физиология человека и животных

Автореферат • диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

КИЕВ - 1992

Работа выполнена в Институте физиологии им. А. А. Богомольца АН Украины.

Научный руководитель -

доктор медицинских наук Е Ф. ОАГАЧ Официальные оппоненты : .

доктор медицинских наук, профессор М. К. СЕРЕДЕНКО доктор медицинских наук К Е ОРЛОВА

Вздущее учреждение - Киевский медицинский институт

Защита диссертации состоится " 1992 г.

на заседании специализированного совета ^016.16.01 при Институте .физиологии им. А. А. Богомольца АН Украины Киев, ул. Богомольца, 4

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии им. А. А. Богомольца АН Украина

Автореферат разослан ¿Мш^у^аР 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор биологических нг—

'А

а А. СОРОКИНА-МАРИНА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТЫ. АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Высокая температура внешней среды -г из неблагоприятных факторов, наиболее часто воздействующих »рганизм человека и приводящий к его перегреванию. Проблема тревания является весьма актуальной, поскольку длительное ¡ывание человека в условиях высокой температуры сопровождает-ниженйем его работоспособности и нередко заканчивается теп-[м ударом (Алфимов Е Н., 1972). Сфера практической деятельности, где человек может испыты-' неблагоприятное влияние высокой внешней температуры, чрез-йно широка. Это, прежде всего, касается работников металлур-ских предприятий, ремонтников плавильных и нагревательных й, горноспасателей, специалистов по производству стекла и мики и проч. (Богомолец А. А., 1953; Васюков Г. Е и др., 1982; A.R., 1970 и др. ). Наряду с этим большую группу составляют е производства, где . процесс труда протекает при высокой ней температуре, обусловленной естественными природно-клима-зкими факторами.

В последние годы изучение механизмов нарушений деятельности эчно-сосудистой системы при перегревании организма приобрело ¡то важность еще и потому, что гипертермия становится все бо-вироко применяемым средством лечения некоторых заболеваний, занп. что опухолевые клетки менее устойчивы" к гипертермии, ■гормальные, что послужило основанием для использования гипер-та в лечении опухолей (Streffer С. ,1978; Ostrovf S. et al,1981; )в Е. И.; Пйлежаев А., 1983). Однако, поддержание у больных в те 1-2 часов температуры тела 41.8'С влечет за собой общее 'ревание организма, что порождает массу новых проблем. Многочисленными исследованиями ( Eisalo А., 1956; Koroxeni-З.Т. et al, 1961; O'Donnel Т. F.. Clowes 6. H; , 1972; Rowell . 1974; Султанов Ф. Ф., 1978) показано, что возможности сердеч-гсудистой системы лимитируют переносимость организмом тепло-юздействий: длительная гипертермия ( t тела превышает 41*С ) щит к снижению сердечного выброса и развитию системной гипО" га (Мойбенк' А. А. и др. ,1988). Совершенно очевидно, что инфор-[ о нарушениях центральной и регионарной гемодинамики, а также льности сердца при перегревании весьма существенна для пони-механизмов адаптации организма к высоким температурам. Выясне-рироды этих нарушений способствует поиску путей их коррекции.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучить влияние гипертермии на гемо- и кардиод намику у собак.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ -исследовать изменения параметров центральной и регионарной гемодинамики при действии высокой температуры окружающей.среды ( 50* С);

- выяснить роль биологически активных веществ - производных циг лооксигеназного пути метаболизма арахидоновой кислоты - в развитии гемодинамических сдвигов при гипертермии;

- исследовать характер изменений кардиодинамики и их роль в нарушениях системного кровообращения при гипертермии;

- оценить резервные возможности миокарда при гипертермии.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Проведенное комплексное исследован! позволило определить характер нарушений функций сердечно-сосудистой системы при перегревании.

Установлено, что снижение насосной функции сердца, приводящее к системной гипотензии, происходит в результате развития ограничения венозного возврата крови к сердцу и нарушения его деятельности .

Показано, что ограничение венозного возврата крови к сердцу наблюдается вследствие увеличения растяжимости емкостных сосудов развития реакции депонирования крови на периферии сосудистого русла.

Впервые установлено, что эндогенно синтезируемые простаглан дины принимают участие в развитии гемодинамических сдвигов при тепловом стрессе, вызывая увеличение растяжимости венозного сосудистого русла, которое может в значительной степени предотвращаться блокадой их биосинтеза.

' Впервые подробно исследованы изменения кардиодинамики и сократительной функции миокарда при перегревании. Показано, что основной причиной падения сердечного выброса при гипертермии явл ется снижение силы сокращений сердца вследствие уменьшения эффек тивности механизмов гетерометрической регуляции деятельности миокарда.

Сопоставлены изменения индексов сократимости миокарда с изменениями показателей насосной функции сердца при перегревании. Показано, что скоростные характеристики сократительной активност

сарда поддерживаются на высоком урог,не на протяжении всего пе-теплового воздействия, в то время как силовые - постепенно, ютом температуры тела, снижаются.

Установлено, что по мере повышения температуры тела собак «¡ходит снижение резервных возможностей миокарда. Ухудшение зсной функции сердца животных при гипертермии обусловлено нагнием его диастолической функции вследствие увеличения яест-ги сердечной мышцы. Полученные данные позволили установить, функциональные нарушения сердечной деятельности при перегре-ш сопровождаются изменениями структуры миокарда, проявляющи-I в достоверном уменьшении длины саркомера.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ.

Результаты исследования об изменениях гемо- и кардиодинамики гипертермии вносят определенный вклад в изучение генеза нару-1й кровообращения при тепловом воздействии, способствуют пони-ш деятельности сердечно-сосудистой системы при различных сте-!х перегревания организма.

Полученные данные об изменениях сократительной активности сарда при тепловом воздействии и положение о снижении зффек-юсти механизма Франта-Стерлинга в этих условиях позволяют >лизиться к расшифровке механизмов нарушений функционирования ща при гипертермии.

Сведения о роли эндогенно синтезируемых простагландинов в ¡итии гемодинамических сдвигов при длительном тепловом воз-:твии представляют интерес для разработки методов коррекции ппений кровообращения в условиях гипертермии.

Понимание и оценка роли системы кровообращения в формирова-реакции адаптации организма к острому перегреванию способст-: целенаправленному выбору путей профилактики и лечения расисте гемодинамики при" тепловом стрессе.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения работы доложены и об-дены: на 13 съезде Украинского физиологического общества >ьков, 1990), на Всесоюзной конференции "Физиологические )рвы и адаптация" (Киев, 1990), на заседании Сектора Висце->ных систем Института физиологии им. А. А. Богомольца АН Украины 1брь, 1991)

По материалам диссертации опубликовано Б печатных работ.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из ввел кия, шести.глав, Выводов и списка литературы. Работа изложена н 150 страницах машинописного текста, иллюстрирована 27 рисунками 8 таблицами. Список, лт.гературы состоит из 185 источников, шода ИССЛЕДОВАНИЙ.

Эксперименты выполнены на 64 беспородных наркотизированни собаках..весом 15-25 кг.--'.Животным в/в вводили смесь хлоралозй, уретана' ( 0. 05 и 0. 5 г/кг).

После оперативной подготовки, катетеризации сосудов и вве дения гепарина из расчета 500 ед/кг, животных помещали в тепло вую камеру, в которой поддерживали температуру воздуха 50'С. Ре гистрацию' исследуемы* параметров производили при повышени температуры крови собаки на каждый градус. Температуру крови со баки регистрировали с помощью термистера МГ-54, введенного в аорту животных .

Регистрировали параметры системной гемодинамики: системно артериальное давление (САД), центральное венозное давление (ЦВД минутный объем крови (МОЙ, методом термодилюции и реографическ методом), частоту сердечных сокращений (ЯСС), давление в легочк артерии (ДЛА). Регистрацию всех параметров осуществляли с помош электроманометра (Элеыа, Швеция) на 8-канальном самописце "Мин гограф-В2" (Сименс-Элема, ФРГ-Швеция).

Из данных МОК рассчитывали ряд показателей: ударный объе (УО), общее периферическое сопротивление (ОПС), общее легочно сопротивление (СЛА).

Рассчитывали величину среднего давления наполнения систем (СДП) при остановке сердца. Остановку сердца производили путе введения 30 мг ацетилхолина в правое предсердие (Versprille А., Jansen J. R.C., 1985).

Для определения объемов крови, содержащихся в левом зкелу дочке в,конце диастолы и систолы (КДО и КСО), использовали мето вымывания индикатора ( охладценный физиологический раствор) и полости желудочка (Rollet E.L. et al, 1964; Данилов JLE , Хме' левский A. ML, 1975).

Для оценки резервных возможностей миокарда проводили серию экспериментов с нагрузкой объемом и давлением.

Нагрузку объемом создавали посредством кратковременного

- Б -

быстрого введения 60-80 мл раствора политлюкина через яремную вену, что приводило к увеличению конечно-диастолического давления (КДЦ) на 2-3 мм рт. ст. Строили нагрузочные кривые отношения прироста УО к КДЦ и рассчитывали тангенс угла наклона этих кривых.

Нагрузку давлением создавали путем перекрытия просвета аорты до повышения САД на 10-15 мм рт. ст. ' Для этого через правую плечевую артерию вводили катетер с резиновым раздуваемым баллончиком на конце. Строили постнагругочннэ кривые отношенияadp/dtmax /дСАД (Трубецкой A.B. и Др. , 1983).

Для определения давления в левом желудочке миокарда (Рлк), конечно-диастолического давления (КДЦ) и конечно-систолического давления (Ркс) катетеризировали полость левого желудочка проводя катетер через левую сонную артерию.

Сократительная функция миокарда оценивалась на основании анализа комплекса показателей, отражающих скоростные и силовые характеристики сокращения сердечной мышцы. Регистрировали величину максимальной скорости подъема давления в желудочке - dp/dt max и ее производные - индекс Верагута (Veragut Р. , Krayenbuhl Н., 1955), индекс сократимости (ИС) (Little V. et al, 1985). , а также показатели расслабления миокарда - максимальную скорость мшжения давления в левом желудочке (dp/dt min) и индекс расслабления, ИР (Меерсон Ф. З.Капелько В. И., 1974)

Силовые компоненты сократительной активности миокарда: растаптывали максимальное изоволюмическое внутрижелудочковое давле-ме (Сахаров М. П. и др. > 1980), величину Emax (Suga Н. et al, 973), максимальный ударный объем SVmax,. величину максимальной >аботы за одно сокращение A max (Казьмин С. Г. , 1985)..

Для оценки эластических свойств сердечной мышцы рассчитыва-и величину диастолической жесткости левого желудочка по соотно-ению изменения давления и объема крови в полости желудочка Dimond G., Forrester J. S., 1972).

Для оценки резистивной и емкостной функции сосудов задней энечности катетеризировали бедренную артерию й вену с наличием сстракорпорального участка сосудов. Производили гемодинамическую юляцию исследуемой области с помощью проволочных турникетов, )Торые накладывали у основания задней конечности собаки. Регистровая давление в бедренной артерии (АД), уровень кровотока (Q)

- б -

б ней с помощью магистрального датчика электромагнитного расходомера РКЭ2-БИ, давление оттока в бедренной вене (ВДот). Оценку сосудистого сопротивления производили на основании изменения давления исходя из соотношения R=P/Q (Хаютин В. М., 1958).

.Рассчитывали среднее давление наполнения (СДН) бассейна бедренной артерии (Versprille А, Jansen j. R. С. , 1985), растяжимость венозной части сосудистого русла по соотношению V/ Р, где V - дополнительный объем (мл), вводимый в сосудистое русло конечности; Р - прирост давления в вене при введении дополнительного объема (Hirakawa S. et al 1987).

Для изучения структурных изменений в ткани миокарда при гипертермии был использован метод электронной микроскопии. На всех этапах подготовки и проведения исследований производили случайны*1 отбор образцов.' На полученных микрофотографиях измеряли длину саркомеров. Результаты измерений обработаны статистически.

Определение содержания тромбоксана В2 (ТхВ^) в плазме крови проводили радиоиммунным методом 11 i2il с помощью стандартных наборов.

Блокаду биосинтеза простагландинов осуществляли посредством в/в введения шдометацина в дозе 5 мг/кг за 10 мин до начала теплового воздействия.

Результаты исследований обрабатывались с помощью методов вариационной статистики по критерию Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Как показали результаты наших.исследований, длительное тег ловое воздействие 50*0 приводит ' к развитию двухфазной реакцю системы кровообращения.- В первую фазу - умеренной гипертермии -когда температура крови не превышала 39-40°С, параметры системнс гемодинамики существенно не отклонялись от нормы.

Во вторую фазу, выраженной гипертермии, при дальнейшем нг растании температуры крови, отмечались значительные изменения г< модинамики, проявляющиеся в первую очередь в развитии систем» ■гипотензии.

Уровень САД, отражающий в определенной мере состояние гем ■динамических.процессов в целом организме, , не претерпевал енач •тельных .'изменений в фазу умеренной гипертермии. Через 20-25 ь

Рис.1. Изменение параметров системной гемодинамики при гипертермии (—) и на фоне введения индометацина (—).

нагревания системное артериальное давление снижалось на 8-11 X и поддерживалось таковым в течение часа (1-39'С), фи 1-40*С величина САД возвращалась к исходному уровню. В фазу выраженной гипертермии при ^41'С отмечалось уменьшение САД на 14%. В дальнейшем, по мере подъема температуры тела, снижение давления принимало выраженный характер и при 1-43*С оно составляло 42Х исходного уровня (рис.1).

Наблюдаемые нами изменения сердечного выброса носили фазный характер и были подобны изменениям САД: первоначально (до 1-40'С) СВ имел тенденцию к увеличению (на 16%), при нарастании температуры тела выше 40"С мы регистрировали его резкое снижение ( до 587 ± 66 мл при 1=43'С ). Приведенные результаты согласуются с

данными, представленными Miki К. et al (1983), Мойбенко А. А. и др., (1988), Середенко М. М. и др. (1988), также полученными б опытах на собаках (рис.1).

Падение САД возможно лишь в том случае, когда уменьшение СВ не будет компенсироваться адекватным повышением ОПС сосудов. В наших экспериментах первоначальное снижение ОПС на Z3X при температуре 38*С сменялось восстановлением его уровня до исходных величин-(7348 + 389 дин с см"5) который достоверно не изменялся вплоть до конца нагревания ( 6199 ± 568 дин с см"5 при t=43'C ). ■ Поскольку снижение САД не сопровождалось падением 0Í1C, мы пришли к заключению, что основной причиной развития системной гипотензии при перегревании являлось снижение насосной функции сердца.

Как известно, величина сердечного ЕЫброса определяется соотношением УО и ЧСС. Наблюдаемое нами увеличение ЧСС на протяжении всего периода теплового воздействия ( со 150 ± 14 уд/мин в исх. состоянии до 247 ± 11 уд/мин при 42*С ) согласуется с данными многочисленных исследований о развитии тахикардии при тепловой нагрузке ( Hales J., 1974; Rovell L., 1983; Brengelmann 6., 1983 et al), которая представляет собой рефлекторный ответ на раздражение кожно-температурных рецепторов. Повышение ЧСС совпадало с увеличением СВ при перегревании лишь до определенного момента( t» 40'С). Дальнейшее углубление гипертермии приводило, несмотря на I усиление тахикардии, к снижению СВ за счет.падения УО.

Представленная нами динамика изменения УО, в целом , совпадает с .результатами исследований других авторов, полученных в опытах на собаках (Тилис А. Ю., 1964; Miki К et al,1983), быках (Whittov/ R. , 1965), кошках (Ташлиев RA., 1984) и др. Данные говорят в пользу общей закономерности: при высокой степени гипертермии происходит снижение УО (табл.1). Отмеченное уменьшение УО И обуславливает значительное падение СВ.

Величина УО во многом определяется состоянием сократительной функции миокарда, с одной стороны, и объемом притекающей крови -давлением наполнения полостей сердца - с другой. Сразу, после начала теплового воздействия, мы наблюдали тенденцию к снижению давления в правом предсердии. При температуре тела 40*0 эти изме-' нения были уже достоверны и по мере прогрессирования гипертермии углублялись (' с 3.1 ± 0.6 мм рт. ст. в исх. состоянии до - 1.5 ±

0.8 мм рт. ст. при Ы 42'С, рис. 1). Падение ЦВД, сопровождавшееся снижением насосной функции сердца, свидетельствовало об ограничении венозного возврата крови к сердцу . Причиной снижения давления в правом предсердии, по-видимому, является перераспределение крови из центральных органов в сосуды кожи, мышц и верхних дыхательных путей при развитии гипертермии. Отмеченное нами падение ЦВД согласуется с данными КохеИ Ь. (1974) и М1к1 К. et а1. (1983), Мойбенко А. А. и др. (1988), полученными в опытах на людях и собаках. Динамика изменений давления наполнения сердца носила сходный характер.

Ограничение притока крови к сердцу приводит к снижению УО. Поскольку объем притока зависит от величины системного давления наполнения сосудистого русла и регионарных сосудистых ^еакций, осуществляющих перераспределение объема крови при гипертермии, мы анализировали данные об изменении тонуса артериальных и венозных сосудов кожно-мышечной области.

Развитие умеренной гипертермии сопровождалось снижением среднего давления наполнения в конечности в 2 раза и увеличением растяжимости емкостных сосудов кожно-мышечной области (рис.2). Кровоток в бедренной'артерии имел тенденцию к увеличению при температуре 40"С. При дальне?, ем повышении температуры тела и усилении гипертермии тонус резистивных сосудов снижался на 52% при 1=43°С, растяжимость емкостного русла возрастала в 5 раз к концу нагревания. Уровень среднего давления наполнения в сосудах конечности (как и системного СДН) достоверно уменьшался ( с 60.8 ± 7. 4 мм рт. ст. в исходном состоянии до 14.9 ± 1.4 мм рт. ст. при 1=42'С, р< 0.001).

Мы полагаем, что причиной ограничения венозного притока крови к сердцу является депонирование крови на периферии сосудистого русла вследствие увеличения растяжимости венозных сосудов.

Многочисленные данные литературы (Сагач В. Ф., 1986) свидетельствуют об. исключительной роли биологически активных веществ в развитии гемодинамических реакций при различных шоковых состояни-IX. Учитывая, что продукты метаболизма арахидоновой кислоты в определенней мере могут воспроизводить изменения кровообращения, юдобные наблюдаемым нами при тепловом воздействии, и тот факт, по содержание их в крови животных при гипертермии увеличивается

Рис.2. Изменение параметров регионарной гемодинамики при гипертермии (-*-) и на фоне введения индометацина (-•-).

А - среднее давление наполнения, Б - венозное давле! В - сопротивление сосудов бассейна бедренной артерт Г - растяжимость венозных сосудов.

( Andrianakis Р. et al, 1989), мы выясняли роль простаноидов, как возможных инициаторов изменений гемодинамики при интенсивном перегревании.

Действительно, как показали результаты наших экспериментов, выраженные изменения кровообращения совпадали по времени с увели четей содержания ТхВ2 в плазме крови животных (с 1834 + 83 пг/ш в исходном состоянии до 2322 ± 108 нг/мл при t-41'С, р<0.01). Тепловое воздействие на фоне предварительной блокады биосинтеза

простаноидов приводило к менее выраженным изменениям гемодинамики (рис. 1,2). Однако, как и в контрольной серии экспериментов, отмечалось развитие системной гипотензии вследствие снижения СЕ В отличие от контрольной серии экспериментов после блокады биосинтеза простагландинов растяжимость емкостных сосудов конечности достоверно не увеличивалась. В пользу этого свидетельствует и менее существенное уменьшение СДН и ВДот. У животных после блокады биосинтеза простаноидов достоверных изменений ЦВД не зарегистрировано, что позволяет считать, что простагландины принимают участие в развитии гемодинамическлх сдвигов при тепловом воздействии, вызывая увеличение растяжимости венозного сосудистого русла, которое может з значительной степени предотвращаться блокадой их биосинтеза.

Поскольку блокада биосинтеза простаноидов не предотвращала падение сердечного выброса и гибель животных при перегревании, надо полагать, что обусловленные простаноидами сосудистые реакции, приводящие к ограничению венозного притока, являются лишь одним из механизмов развития сердечно-сосудистой недостаточности при тепловой нагрузке.

Снижение ЦВД, наблюдаемое превде, чем происходят сдвиги других гемодинамических параметров,дает возможность сделать предположение, что нарушения в системе низкого давления являются одним из первых звеньев, ограничивающих производительность сердца, и, как следствие, переносимость тепловой нагрузки организмом. Это подтверждают данные экспериментов с увеличением ОВД при переливании кровезаменителя. Сохранение , хотя и в меньшей степени, падения СВ в этих условиях , заставило нас искать причину его уменьшения в нарушении функциональных возможностей сердца.

Давление в левом желудочкр не претерпевало существенных изменений в процессе развития гипертермии, однако конечно-систолическое и конечно -диастолическое давление достоверно снижались (табл.1). Динамика изменения КДД совпадала с таковой для ЦВД, что подтверждает вывод о снижении преднагрузки на сердце при гипертермии.

Анализ характера изменений объемов левого желудочка, измеренных нами в различные фазы сердечного цикла, свидетельствует, что при перегревании организма происходит существенное

Таблица 1

ВЛИЯШЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КАРДИОДИЯАМШШ

температура С 36 38 40 42 43

Конечно- М 6.3 диастолическое 1.1 давление р < в лев. жел. мм рт.ст.

Систолическое давление М 161 в левом т 9.3 желудочке р <

ММ РТ.СТ.

Конечно-систолическоё давление М 100 в левом . ш 5.0 желудочке р < мм рт.ст

5.6

1.7

156 13.8

78 4.0 0.01

3.5

1.6

177 15.8

87 3.3 0.05

2.1 1.7 0.05

146 14.7

72 4.0 0.001

0.2 1.4

0.01

119 12.9 0.05

40 5.4 0.001

Ударный объем крови мл

М 17.7 т 2.5 Р <

16.5 1.7

14.6 2.5

10.3 2.2

9.0

2.1 0.05

Конечно- М 77.4 54.1 45.6 24.3 19.7

диастолический 7.4 9.1 11.4 5.8 4.5

объем мл р < 0.05 0.001 0.001

Конечно- М 62.0 39.6 34.3 15.9 12.4

систолический 7.6 7.4 8.2 3.5 3.1

объем мл р < 0.05 0.001 0.001

Частота . М 149 175 198 247 225

сердечных т 14 9 12 11 11

сокращений р< 0.05 0.001 0.01 уд/мин

- 13 -

уменьшение КДО и КСО (табл.1).

Существенное снижение объемов левого желудочка и УО в динамике 'нарастания температуры тела животных говорило об угнетении насосной функции сердца. Потверждением этому служат результаты экспериментов по выяснению резервных возможностей миокарда при перегревании с помощью нагрузок объемом и сопротивлением. Показано, что с увеличением температуры тела угол наклона функциональных кривых сердца зависимости величины прироста УО от КДЦ при нагрузке объемом постепенно уменьшался и при Т=42'С составлял 22'20' (в исходном состоянии - 50'40')(рис. 3). Таким образом, данные об изменении крутизны функциональных кривых сердца при значительном перегревании, позволяют утверждать, что, несмотря на

1.5

1.0

0.5

о1

Ца

I

35'С 38 'С

I

*

# т

т Л, т

35 37 ЗЭ 41 t•C

Рис. 3. Изменение величины тангенса угла наклона функциональных кривых УО - КДД при гипертермии

ограничение венозного возврата крови к сердцу, резервные возможности миокарда, по мере углубления гипертермии, значительно снижаются вследствие ограничения функционирования механизма Фран-ка-Старлинга в этих условиях.

При выяснении резервных возможностей миокарда по преодолению нагрузки сопротивлением оказалось, что в период умеренной гипертермии, когда температура тела не превышала 40'С, сердце справлялось с предложенной ему нагрузкой, отвечая повышением сократительной активности. В дальнейшем, при углублении перегревания, нагнетательная способность миокарда в условиях нагрузки значительно снижалась и составляла 62% исходного уровня при ^42' С.

Таким образом, "тестирование" миокарда в динамике повышения температуры с помощью нагрузок объемом и сопротивлением свидетельствовало о снижении насосной функции сердца в период интенсивного перегревания вследствие ограничения функционирования механизмов гетерометрической регуляции сократительной функции миокарда.

С другой стороны, сократительная функция сердца, определяемая по значениям изометрических индексов, не претерпевала существенных изменений практически на протяжении всего периода теплового воздействия (табл.2). Скорость нарастания давления в левом желудочке снижалась лишь к концу нагревания на 36%, а отклонения величины индекса сократимости Верагута были ешэ менее I существенны и не носили достоверный характер.

Показатели сократительной активности, включающие данные об изменении объема левого желудочка значительно возрастали при гипертермии. Отношение конечно-систолического давления и объема (Екс) увеличивалось более , чем в три раза в период интенсивного перегревания. Еще существеннее повышалась величина индекса сократимости (<Зр/сК.тах/ КДО ).

Многие исследователи полагают, что одним из наиболее информативных индексов сократимости является -зависимость конечно-систолическое давление/конечно-систолический объем, обозначаемый как Ешах. Величина Етах, наклон прямой КСЗОД, в период умеренной гипертермии существенно не изменялась, с углублением перегревания имела тенденцию к повышению (рис.4). С другой стороны, максимальная величина давления, развиваемого желудочком при изоволюми-

Таблица 2

ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОКРАТИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ МИОКАРДА ПРИ ГИПЕРТЕРМИИ '

35

36

температура ° С 37 38 39 40

41

42

43

Скорость нарастания . давл. в л. ж. мм рт. ст./с

М m Р<

4441 324

Скорость М снижения m давл. в л.жел. р< мм рт.ст./с

Индекс М

сократимости ш Верагуга с1

Е кс М

мм рт. ст./мл m р<

Индекс М

сократимости m dp/dt max / КДО мм-рт.ст./сек мл

3225 324

54.6 5.5

Индекс

расслабления усл.ед.

м

m

Р<-

22.3 2.0

3636 344

2896 344

55.4 4.5

1.6

0.2

56.1 6.2

23.6 3. Г

3442 376

3231 376

53.3 4.2

28.5 2.8

3262 337

3238 337

56.5 7.0

1.5 0.1

71.1 7.7

23.8 1.6

5026 559

3625 456

60. 4 ©.6

25.9 1.6

5377 530

3717 204

58.5 4.7

2.1 0.1

95.4 13.0

23.0 2.5

4538 455

2947 168

47.2 4.1

3492 2823 199 229 0. 05 0.01

2740 2237 219 209 0.05

46.4 3.4

46.6 1.2

5. О 4.3

1.3 0.9

0. 05 0.05

241.5 262.2

50.0 68. 6

0. 01 0.05

15.5 1.1 0. 05

11.2 1.7 0.01

16.1 1.2 0. 02

Рис. 4. Зависимости давление-объем левого желудочка в динамике перегревания.

ческом сокращении (Ртах) , силовой компонент сократимости, существенно снижалась по мере нарастания температуры тела с 171.5 + 8.5 мм рт. ст. в исходном состоянии до 87.8 + 11.1 мм рт. ст. при (>=43'С, что свидетельствовало о том, что желудочек терял способность к развитию давления. Величина внешней работы желудочка за одно сокращение Атах к концу нагревания снижалась в 7 раз, вследствие ограничения систолического опорожнения желудочка, поскольку значение максимального ударного объема существенно уменьшалось при нарастании температуры тела животных (табл.3).

- 17 -

ТАБЛИЦА 3. ИЗМЕНЕНИЕ НЕКОТОРЫХ СИЛОВЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОКРАТИТЕЛЬНОЕ АКТИВНОСТИ МИОКАРДА ПРИ ГИПЕРТЕРМИИ

температура 'С 36_38_40_42_43.

Ртах М 171 148 *

мм рт. ст. т 8 7

144 ■ 128 88

Етах М 5.0 4.1

мм рт. ст. /мл ш 1.5 0.' 5

Максимальный М 44.1 40.1

ударный ш 5.1 4.9

объем мл р <

4 ' 11 11

4.8 6. 4 7. 4

1.1 2.1 1.6

37.1 26. 5 13. 4

6. 3 5. 2 2.1

0. 05 0. 05

Максим, внешняя М 2093 1512 работа за т 154 221

один цикл р <

1334 832 294 233 169 65 0. 05 0.001 0. 001

мм рт. ет. мл

Тага™ образом, результаты наших исследований свидетельствуют, что при тепловом воздействии (50'С) скоростные характеристики сократительной функции миокарда поддерживаются на высоком уровне. С другой стороны, силовые параметры сократительной активности миокарда при нарастании температуры снижаются, сила сокращений сердца значительно уменьшается, что и приводит к ослаблению сердечной деятельности при перегревании организма.

По нашим данным происходит пересокращение саркомера, его дллна достоверно уменьшалась при глубокой гипертермии с 1.9 + 0.02 мкм до 1.4 + 0.05 мкм при t= 43'С, когда нити актина перекрывают друг друга таким образом, что контакт поперечных мостиков с нитями миозина значительно снижается. По данным Еендолл Д. (1970) при таком укорочении вследствие уменьшения перекрытия нитей актина и миозина сила сокращений может падать весьма существенно, что мы и наблюдали.

Значительное увеличение Екс, отражающего эластические свойства сердечной мышцы, свидетельствовало о повышении конечно-систолической жесткости миокарда. В то же время мы наблюдали увели-

чение и диастолической жесткости левого желудочка (рис. б) с 0. 68 + 0.15 мм рт. ст. /мл в состоянии до 4.2 + 0. 8 мм рт. ст. /мл при Ь=*43'С. Изменение жесткости миокарда, по-видимому, связано с нарушением процессов расслабления сердечной мышцы. Это подтверждается данными об уменьшении скорости расслабления левого желудочка и индекса расслабления миокарда (табл.2).

Интересно отметить, что нарастание конечно-диастолической жесткости по мере развития гипертермии происходит в большей степени,' чем конечно-систолической, в результате чего разница между ними существенно сокращается. Это приводит к тому, что сердце теряет способность к развитию силы и поддержанию давления.

Рис.5. Влияние гипертермии на изменение величины

конечно-систолической □ и конечно-диастолической жесткости ■ левого желудочка.

Таким образом, исходя из результатов наших исследований, можно заключить, что интенсивное тепловое, воздействие приводит к развитию системной гипотензии вследствие снижения МОК Мы полагаем, что существует две главные причины снижения насосной функции сердца в этих условиях: 1) ограничение венозного возврата крови к сердцу; 2) ослабление сердечной деятельности.

Ограничение венозного притока, наблюдаемое прежде, чем проявятся другие существенные сдвиги гемодинамики, происходило вследствие увеличения растяжимости емкостного сосудистого■русла и развития депонирования крови на периферии. Одним из механизмов увеличения растяжимости венозных сосудов при этом является действие эндогенно синтезируемых простагландинов.

При развитии выраженной гипертермии наблюдалось значительное снижение насосной функции сердца: при температуре свыше 40*С ЧСС превышало свои оптимальные величины, вследствие этого значительно укорачивалась диастола, ухудшались восстановительные процессы в сердечной мышце, развивалась контрактура. Наполнение желудочков кровью уменьшалось. Существенной причиной падения УО явилось сни-* жение наполнения желудочков кровью вследствие значительного увеличение их жесткости. Сила сокращений миокарда в этих условиях* ослабевала, что приводило падению СЕ

ВЫВОДЫ

1. Острое перегревание собак, наступающее при воздействии внешней температуры 50" С, приводит к развитию системной гипотензии, обусловленной падением сердечного выброса. В основе снижения сердечного выброса лежит нарушение деятельности-' сердца и ограничение венозного возврата крови к сердцу вследствие увеличения растяжимости емкостных сосудов и уменьшения среднего системного давления наполнения.

2. Развитие гипертермии сопровождается увеличением содержания простаноидов в крови животных. Эндогенно синтезируемые про-стагландины принимают участие в развитии гемодинамических сдвигов при тепловом стрессе, вызывая увеличение растяжимости венозного сосудистого русла, которое может в значительной степени предотвращаться блокадой их биосинтеза. .

3. Изменение деятельности сердца при гипертермии характеризуется нарушением его насосной функции, сопровождающимся' существенным снижением ударного, конечно-диастолического, конечнго -систолического объемов левого желудочка сердца

4. Изменение сократительной функции миокарда при перегревании животных выражается в раннем и значительном уменьшении ее силовых параметров. Скоростные характеристики поддерживаются на высоком уровне на протяжении всего периода теплового воздействия.

5. Перегревание организма животных сопровождается уменьшением эффективности функционирования механизма гетерометрической регуляции сократительной функции миокарда (механизма Франка-Стерлинга).

6. По мере повышения температуры тела собак происходит снижение резервных возможностей миокарда при преодолении нагрузок объемом и сопротивлением.

7. Ухудшение насосной функции сердца животных при гипертермии обусловлено нарушением его диастолической функции вследствие увеличения жесткости сердечной мышцы и существенным уменьшением , Длины саркомеров. ,

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ '

1. Гуревич М. И., Еойко В. И., Дмитриева А. К , Шимаяская Т. В. Изменения кардиогемодинамики и газового состава крови при перегревании организма. Тез. докл. конф. "Оздоровление условий труда, профилактика заболеваний горнорабочих и горноспасателей и организация экстренной медицинской помощи на угольных шахтах" Донецк, 1985.

2. Шиманская Т. В., Гуревич М. И., Сагач В. Ф., Бойко В. И. Влияние перегревания собак на параметры кардио- и гемодинамики и кислотно-основное состояние крови. Физиол. журн., '1990, т. 36, N 3,с. 14-20.

3. Сагач В.Ф., Шиманська Т.В. До механ1зм1в вм1н кровооб!гу при тепловому стреск 36. мат. 13 з'1зду Укр. ф1310Л. товариства, Харк1в, 1990, с. 103-104.

4. Сагач Е Ф., Шиманская Т. Е Резервы насосной и сократительной функции сердца при гипертермии. Тез. Всесоюзной научн. конф. "Функциональные резервы и адаптация", Киев, 1990,' с. 104-105.

5. Сагач В. Ф., Шиманская Т. Е Участие простаноидов в развитии ге-модинамических изменений при гипертермии. Докл. АН Украины,1991,N 11 с.182-186.