Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние гипоксии и гипероксии на показатели красной крови и кислородосвязующие свойства гемоглобина млекопитающих до и после рождения

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние гипоксии и гипероксии на показатели красной крови и кислородосвязующие свойства гемоглобина млекопитающих до и после рождения"

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена трудового красного знамени Государственный университет им. И. В. Ломоносова

Биологический Факультет

На правах рукописи УДК 591.121

ГЛАДИЛОВ ВАЛЕНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ

влияние гипоксии и гипероксии на показатели

красной крови и кислородосвязущие свойства

гемоглобина млекопитающих до и после рождения

оз.оо. 13 - физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва - 1992

- г -

Работа выполнена в сыктывкарском государственном университете

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, член-корреспондент АНН Н.А. Агаджанян доктор биологических наук, профессор и. И. Дементьева доктор биологических наук, старший научный сотрудник В. Б. Кошел(

Ведущая организация: научно-исследовательский институт скорой помоши имени Н.В. СклиФосовского, г. Москва

Зашита .состоится "___"_____________ 1992 г. в________часов

на заседании специализированного Совета Д 053. 05. 35. по присуждению ученой степени доктора биологических наук в Московском государственном университете им. к. в.Ломоносова но адресу; 119899, г. Москва, Ленинские горы, биологический Факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического Факультета МГУ.

Автореферат разослан "___•"_____________" 1992 г.

Ученый секретарь специализированного- Совета, кандидат биологических наук

Б. а, Унарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Актуальность изучения ответных реакций >рганизма человека и животных на-изменение условий дыхания обусловлена тем, что многие заболевания и патологические процессы :опровождаютсй гипоксическими явлениями, а гипербарическая жсигенания является мощным средством борьбы с ней. гипоксия и "'ипероксия, как и многие другие методы воздействия на организм, 1меют присущие им ограничения, недостатки и противопоказания, но терапевтический эффект кислорода бесспорен при лечении многии заболеваний (Агаджанян, 1972; Коваленко, Черняков, 1972; 5ураковский, Бокерия, 1974; Петровский, ЕФуни, 1975; Казначеев, 1980; Рябов, 1985).

В последнее время в результате сложившихся социально-экономических условий на передний план выдвигается ряд вопросов, гвязанных с гипоксическим повреждением и его последствиями у плодов л новорожденных. Многие важные стороны этой проблемы недостаточно полно исследованы и результаты продолжают отставать от задач чедииинской практики, Б связи с этим не оставляет сомнений необходимость расширения исследований в области Физиологии организма млекопитающих, находящихся на ранних этапах »нтогенетического развития, для выявления закономерностей Формирования и развития Функциональных нарушений с целью проведения мероприятий, направленных на уменьшение неблагоприятных сдвигов в организме плода, происходящих под влиянием сниженного кислородного снабжения (Савельева, 1987; Сотникова, 1987; Федорова и др. , 1987).

Одним из ранних критериев изменения состояния внутриутробно развивающихся плодов, новорожденных и взрослых млекопитающих являются показатели дыхательной Функции крови. Как указывал к. Д. Слоним (1982), самые высокие степени адаптации организма к недостатку кислорода следует видеть в особенностях структуры и жизни эритроцитов, сродства гемоглобина к кислороду и свойств тканей утилизировать этот кислород. Однако работ, касающихся изменений показателей дыхательной функции крови плода и новорожденного и обобщающих комплексные исследования данной проблемы, в научной литературе единицы. К такому мнению приходит целый ряд отечественных ученых (Персианинов и др., 1971; савченков, Лобынцев, 1980; Исаков и др. , 1981; Аршавский, 1982; Антонов и др. , 1984; Иржак и др. , 1985).

знание же особенностей дыхательной функции крови плодов, новорожденных и взрослых человека и животных имеет не только практическое значение для профилактических мероприятий, предупреждающих нарушение адаптивных механизмов (Казначеев. 1980), но и теоретическое значение, так как на примере дыхательной Функции крови выявляются общие закономерности биологической реакции на экстремальное воздействие.

Наши исследования проводились в соответствии с планом научно "следовательских работ Сыктывкарского государственного г.'^шерситета, включенным в координационные планы важнейших НИР по ■г/.';<:огт АН СССР по теме "Анализ Физиологических основ адаптации организма к Физическим факторам среды", а также в соответствии с планом целевой программы АН СССР "Способы коррекции гипоксии в паняк" на 1966-1990 гг.

Цель работы. Основной целью работы является теоретическое и :кспериментальное исследование особенностей Формирования /указателен кислородной емкости крови, ее кислородосвязуюших 'воПств и механизмов, обеспечивающих динамику этих показателей, в -тловиях искуственно созданных гипоксической гипоксии, гипероксии ..лероарической оксигенации у млекопитаюших,. находящихся на разны: ."алиях онтогенеза.

Задачами работы являлись:

- теоретический анализ научных исследований динамики сказателей дыхательной функции крови животных при действии на ни: :1зких и высоких концентраций кислорода в дыхательной среде;

- выявление нарушений процессов Формирования показателей -лслородной емкости крови у плодов и новорожденных животных в

. эвисимости от сроков беременности, степени и времени изменения " зрциального давления кислорода в дыхательной среде;

- определение динамики физико-химических и биохимических ■араметров вне- и внутриэритроцитарной среды, определяющих

лородосвязушле свойства гемоглобина у млекопигаших разного зозраста при гипоксии и гипероксии;

- определение направлений и уровня изменений г.ислородосвязуших свойств гемоглобина при действии хронической и .'строй гипоксии и гиперокси на млекопитающих в пренатальном и костнатальном онтогенезе;

- анализ механизмов регуляции кислородосвязуюпшх свойств гемоглобина животных разного возраста после действия гипоксии и гипероксии.

Научная новизна. На основании теоретического анализа и результатов собственных исследований обосновано представление о колебательном характере изменения морфо-функциональных свойств красной крови в онтогенезе млекопитающих как в нормальной, так и 5 ".змененной дыхательной среде.

Впервые установлено, что длительное многоразовое влияние кислорода на животных приводит к Фазовому изменению кислородосвязуюпшх свойств гемоглобина.

Значительно расширен видовой и возрастной состав млекопитающих, подвергавшихся влиянию гипероксии. Установлены

основные направления изменения кислородосвязуюпшх свойств_

гемоглобина у животных разных возрастных групп.

Впервые у плодов млекопитающих выявлена зависимость

кислородосзязумеих свойств гемоглобина от гипероксигенапин Зеременного организма. Смещение кривых диссоциации оксигемоглобина происходит в направлении кривых диссоциации животных старших зозрастных групп.

Показано, что у новорожденных животных в условиях гипероксии, <ак и при гипоксии, сродство гемоглобина к кислороду снижается, несение кривым диссоциации происходит по гипоксическому тягу. ■: увеличением возраста у "гипероксических" животных направление :мешения кривых диссоциации меняется на противоположное и таким образом выявляется видоепепиФический характер этой реакции.

На основании изучения Физикохимических, биохимических свои:. ¡в <рови и сродства гемоглобина к кислороду подтверждено ранее зысказанное предположение, что в условиях гипероксигенации переменных животных у плодов и новорожденных развивается 'гипероксическая" гипоксия.

В опытах m vitro установлено, что модифицированное в результате гипероксигенации сродство гемоглобина к кислороду :пособно сохраняться в измененном виде длительное время.

научно-практическое значение работы, результаты исследования и основанные на них закономерности Формирования системы транспорта сислорода кровью в организме плодов и новорожденных представляют ■обои разработку нового перспективного направления в возрастной, »«логической и обшей Физиологии.

Экспериментальные материалы использованы в коллективной юнограФии. часть материалов цитируется в фундаментальном руководстве "Физиология системы крови. Физиология зритропозза" ¡1979). Разработанные положения и методические подходы, экспериментальные методы и написанное на их основе учебное пособие 'Большой практикум по Физиологии и биохимии системы крови" :гладилов, 1982) используются в преподавании Физиологических глсниплин в сыктывкарском государственном университете, в практик/ 'чебных занятий и научных исследований СГУ и Коми педагогического гнстатута внедрен способ определения гетерогенности гемоглобина на !«п.енках из ацетата веллмоэы (положительное решение на выдачу а. ю заявке N 463064-7 от г. 01. 91 г. , акт о внедрении от 25.04.89), (редложено и внедрено 5 рационализаторских предложений, нашедших [рименение в исследовательской и учебной практике.

Основные положения, выносмые на защиту:

- изменение показателей кислородной емкости крови и ее :ислс>родосвязуших свойств в онтогенезе млекопитающих носит :олебательный характер;

- в условиях гипоксии и гипероксии характер Формирования юказателей кек и ее киспородосвязуюших свойств нарушается и ¡ависит от срока беременности, в течение которого оказывалось юздействое на беременный организм;

- гипероксия приводит к развитию в организме плодов и

- 6 -

новорожденных гипокскческкк реакций.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на 12 съезде Всесоюзного Физиологического общества им, И.П.Павлова (Тбилиси, 1975). 7 научном совещании по эвЬлюдионной Физиологии, посвяшенном памяти академика Л А.Орбели (Ленинград, 1978), Всесоюзной конференции по механизмам регуляции в системе крови (Красноярск, 197.3), научной конференции северных Филиалов А] СССР (Сыктывкар. 1979!, научной конференции "Специальная и клиническая физиология гипоксических состояний" (Киев, 1979), всесоюзном симпозиуме "Биологические проблемы севера" (Сыктывкар, 1981), 7 Международной конгрессе по гипербарической медицине (Москва. 1981), 3 Всесоюзном симпозиуме "физиологические и клинические проблемы адаптации к гипоксии, гиподинамии и гипертермии" (Москва. 1981). 6 Всесоюзной конференции по экологической физиологии (Сывтывкар, 1962), 10 Всесоюзном симпозиуме "Биологические проблемы севера" (Магадан, 1963), Всесоюзной научно-практической конференции "Теоретические и клинические аспекты патофизиологии дыхания" (Куйбышев, 1983), на и 4 всесоюзных рабочих совещаниях по транспорту газов кровью (Сыктывкар, 19 83; Гродно, 1984), научно-практической конференции "Ускорение социально-экономического развития Урала" (Свердловск, 1989!, Всесоюзной конференции "компенсаторно- приспособительные реакции организма при гипоксии" (.Куйбышев, 1989), з Международном симпозиуме по лосю (Сыктывкар, ir/90), -2 Всесоюзной конференции "Системы микроциркуляции и генокоагулядии в экстремальных условия (Фрунзе, 1990), Всесоюзной конференции "Молекулярные и клеточные основы кислотно-основного и температурного гомеостаза" (Сыктывкар 1991), научной сессии "Актуальные проблемы адаптации и здоровья населения Севера" (Архангельск. 1991).

Публикации. Результаты научной работы экспонировались на Международной выставке научных разработок университетов соцстран (София, 1986) и вднх СССР (1984). По материалам диссертации опубликована 41 работа, в том числе монография, учебное пособие, статьи и тезисы докладов на конференциях, получено положительное решение на-выдачу A.c. по заявке К 1630647/14 от 02.01.91 "Способ определения гетерогенности гемоглобина".

структура и объем работы, диссертация состойт из введения. 7 глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 319 страниц машинописного текста, включая 41 таблицу и '23 рисунка. Список литературы состоит из 469 работ, из них гез работы отечественных авторов.

____СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Т. Кислородный режим тканей~сгрганнзма-нлекоаитающих.___

В первой главе приводится обзор научных работ, посвященных динамике газового состава различных тканей организма млекопитаюши

разного вазраста. находящихся в условиях нормальной и измененной газовой среды. Анализ исследований последних лет показывает, что газовый режим тканей плода и матери даже при нормально протекаете» беременности весьма динамичен. Нормальные, по-видимому, генетически обусловленные циклические изменения р02 тканей в условиях гипоксии II гипероксии, в которых находится беременный организм, в значительной степени углубляются.

Колебательный процесс изменения газового состава тканей характерен и для взрослых млекопитающих. Это приводит к тому, что в системе крови, отличавшейся от других тканей уникальными особенностями, создаются новые необычные условия выполнения дыхательной Функции, г. материал и методики.

Материалом исследований служила красная кровь млекопитающих разного возраста. В острых опытах отбор проб осуществлялся под гексаналовым и спирт-.эфирно-хлороформенным наркозом.

Гематологические и биохимические исследования крови проводили согласно общепринятым методам (Т<3доров, 1968; кгшаковский, 196«) и методикам, утвержденным Минздравом СССР, в ряде биохимических исследовании использованы наборы реактивов зарубежных Фирм. Анализ биохимических и Физикохимических показателей крови проводили с использованием 40К-56И. КФК-г, спектрофотометров, иономера эв-74, а также аппаратов СР-210/2 (Венгрия), АВС-1 и АВЬ-2 (Дания).

Для создания повышенных и пониженных концентраций кислорода в дыхательной среде животных их помешали в специально изготовленные или переоборудованные из серииных автоклавов типа ГК-100-2 барокамеры.

Полученные в оштах результаты обрабатывали математически (йонцевичюте-Эрикгене, 1964; Плохинский, 1978; Лакин, 1960). 3. Кислотно-основное состояние крови млекопитающих в условиях гипоксии и гипероксии.

При изучении влияния гипоксической гипоксии и гипероксии на показатели КОС крови плодов кроликов одну группу беременных крольчих ежедневно по 29-й день беременности подвергали влиянию газовой среды, соответствующей высоте 5000 м, вторую группу крольчих - при рОг 2 ата также по часу ежедневно.

Результаты этих опытов (табл. 1) показали, что направление изменений показателей КОС крови плодов обеих экспериментальных групп одинаково - е сторону ацидоза дыхательного происхождения, что дает основание полагать развитие гипоксии в организме плода как при гипоксии, так и гипероксии матери.

Исследование кос крови кроликов и котят, которых сразу после рождения помешали в барокамеру и выдерживали в ней в течение часа в атмосфере, соответствовавшей высотам 5000 и 7000 м, позволили констатировать развитие в крови котят метаболического ацидоза, частично компенсированного снижением рсо2. особенно это явление

- в -

отмечал..':ь после действия "высоты" тооо и.

Таблица 1

Показатели КОС крови 29-дневных плодов кроликов при гипс- и гипероксии беременных крольчих

Условия опыта

казахели

1ХС

Контроль Гипоксия Гипероксия

<п 15) (П=14) (11 = 20)

РН 7, 245 ± 0, 03 7, 144 + 0, 026* 7,181 ± 0, 01*

РС02 , мм рт. ст. 34, 1 + 1,4 41,3 + 1,1* 43, 7 + 1,6*

р .¡г , мм рт. ст. £1.2 1 1,4 гз, ь ± 1,7 17, 1 ± 0,7*

НЕ? ммоль/л -11,8 1 2, 3 - 13, 5 1 3,4 -11,3 + 3,3

ммоль/л 44, 6 1 г, 1 44, 6 1 2, 3 44, 9 + 3. 0

Примечание:

здесь и далее статистически достоверная разница с контролем.

Обшей реакцией на гипоксию у новорожденных кошек и кроликов явилось значительное увеличение концентрации НЬ в крови, что можно расценивать как компенсаторный механизм, способствующий повышению буферной емкости крови и вместе с этим повышению или поддержанию р02 в крови н; уровне, приближающемся к нормальному. Последнее подтверждается нашими опытами по исследованию буерных "возможностей" цельной крови и ее компонентов.

Полученные нами данные свидетельствуют, что у новорожденных крольчат и котят белки плазмы и эритроцит.зрных мембран подщелачивают Физиологический раствор в той же мере, как и в контрольных опытах. В то же время НЬ крольчат существенно (на 36*) натачивает буферную активность (рис.1). При титровании Физраствора с высоким рН (7, 80) дл4 всех объектов характерно резкое увеличение выброса протонов, что приводит к подкислению испытуемой среды на 61, 79 и 70/. соответственно.

Основываясь на полученной информации можно утверждать, что активность буферных систем, в том числе и НЬ, значительно возрастает, прослеживается и направленность этого процесса в сторону снижения высоких значений рН и смешения КОС крови преимущественно в кислую сторону, что соответствует прямым измерениям его показателей в предыдущих опытах.

Нарастание буферной активности крови и НЬ, приводящее к снижению рН, по-видимому, следует рассматривать как механизм поддержания низких значений рн. характерных для животных этого возраста, тормозяаотй развитие алкалоза, связанного с повышением деятельности дыхательной системы.

Гипербарическая оксигенаиич новорожденных кошек и крольчат

также вызвала изменение кос крови, после действия гбо (г ата. 1 час) показатели КОС крови новорожденных крольчат имели тенденцию к смешению в щелочную сторону, новорожденные кошки характеризовались выраженным сдвигом показателей кос в сторону метаболического алкалоза.

В серии экспериментов на взрослых крысах была изучена динамика показателей кос крови после влияния на животных ро2, которое соответствовало разным высотам при одинаковой экспозиции в барокамере II час).

Газовая среда, эквивалентная высоте эооо м, приводила к существенному сдвигу рН в сторону меньших значений, которое сопровождалось снижением буферной емкости крови, что свидетельствует о развитии в крови ацидоза метаболического происхождения.

После действия р02, соответствующего высоте 6000 м, рН крови крыс не отличался от контрольного уровня, по-видимому, за счет компенсации со стороны буферных основании и достижения нормальной величины ВЕ.

после подъема животных на высоту тооо м рн крови вновь снижался за счет увеличения дефицита буферных оснований.

В результате действия р02, эквивалентного высоте еооо м, величина рн плазмы становилась меньше, чем у интактных животных, т. е. смешалась в сторону ацидоза, но он имел явно выраженное дыхательное происхождение и частично компенсировался метаболическими компонентами, высокий прирост со2 в крови свидетельствует о резком падении компенсаторной возможности системы дыхания. Однако можно отметить, что концентрация НЪ в этом случае увеличилась в крови крыс на .37у. (с 96,0 + з.о г/л до - о

г/л).

Мы можем констатировать, что КОС крови при действии гипоксии на животных может меняться неодинаково, изменение это носит Фазный характер и зависит от р02 в дыхательной среде.

Параллельные исследования буферных свойств цельной крови ^е компонентов у крыс показало, что и они в зависимости от гипоксического влияния существенно меняются и эти изменения им*ы определенные особенности. Например после действия р02, соответствующего высоте бооо м, наибольшие изменения про// хс-дя" молекулами нь. которые меняли свою буферную активность и в кисло,-! л в шелочной среде. Белки плазмы снижали способность выделять протоны в шелочной среде. После действия высоты 8000 м НЪ снижал буфер.чу-активность до нормы, а белки плазмы увеличивали ее как в кислои, так и шелочной среде.

Весьма похожие результаты были получены на кроликах, в равных условиях эксперимента НЬ кроликов также утрачивал буферную активность в кислой среде и снижал в шелочной.

Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют об

усилении буферной активности белковых молекул при действии гипоксичеекого стимула на взрослых животных и в силу этого принимают непосредственное участие в регуляции КОС крови и эритроцитов в экстремальных условиях.

Влияние гиперсксии на показатели КОС крови было исследовано нами на нескольких видах взрослых животных. Эти опыты позволили установить, что гипероксия при равных условиях эксперимента приводит к возникновению в крови млекопитающих разных видов (крыса, кролик, кошка, овца) одного и того же эффекта -' смешению показателей КОС в сторону компенсированного или не компенсированного алкалоза (рис. 2).

В опытах на овцах получены результаты, свидетельствующие о том. что разная степень гипероксигенации организма животных при одинаковой экспозиции их в барокамере вызывает изменение активной реакции крови из щелочной в кислую сторону.

диализ научной литературы и собственные результаты показывают, что даже относительно кратковременное пребывание млекопитающих в условиях низких или высоких концентраций Ог в дыхательной среде существенно влияет на ряд Физико-химических показателей крови, что проявляется в нарушении буферных систем, электролитного баланса и кос. Что касается раннего онтогенеза, то в ответ на изменение условий дыхания матери у плода и только что родившегося животного в крови развиваются преимущественно явления ацидотического характера. При этом основным показателем, связывающим процессы газообмена и метаболизма клеток является сог. которая накапливается в крови плода или новорожденного, перенесших внутриутробную гипоксию (Персианинов и др., 1971; Савельева и др., 1974; Райвио и др. , 1984; Koos et ai,. 1987) и характеризуется условиями ее транспорта в этот период с шествования млекопитающих.

В наших экспериментах с плодами кроликов 29-дневного возраста показано, что рн крови "гипоксических" и "гипероксических" плодов значительно ниже, чем в контрольной группе при больших значениях рСОг. По данным Л. С. Персианииова и др. (1971) колебания pH крови в пределах 7, 15 - 7,09 и рсог от 39, 1 до 41,1 мм рт. ст. характерны для асфиксии легкой степени. Авторы полагают, что аиидоз со сдвигом pH ниже 7,2 следует относить к паталогическому явлению, следовательно, по этому признаку подопытные плоды кроликов в нашем опыте находились в состоянии стресса.

Своеобразие транспорта рС02 кровью плода объясняется тем, что его эритроциты не содержат совсем или содержат следовые количества карбоангидразы. Ко времени рождения человека и животных появляются заметные количества этого Фермента, но значительно меньше, чем у взрослых (Иржак, 1961) и активность ее также значительно меньше (Пигарева, 1947). Из этого следует, что в раннем возрасте до рождения формы транспорта С02 - это бикарбонаты и свободная угольная кислота, карбонат как Форма транспорта имеет, по-видимому,

Рис. I. Изменение рН физиологического раствора кровью ( I ), эритроцитами ( 2 ) и раствором гемоглобина ( 3 ) после действия гипоксии на новорожденных кроликов.

Рн

7.39 7.39

7.44

7.41

7.47 '

7.41

7,27 11

7.2

Крыса• Кролик Кошка Овца Вид

Рис.2. Значения рН крови животных разных видов в

контроле (1) и после действия гипероксии (2).

весьма ограниченное значение у плодов, потому что процесс обмена с02 между плазмой и средой эритроцита без участия карбоангидразы происходит медленно (Иржак, 1981).

На ранних этапах развития млекопитающих основным регулятором КОС крови плода служит организм матери, обеспечивающий за счет выделительных систем поддержание РН крови плода на присущем ему уровне (Персианинов и др. , 1971). тем не менее, ранний плод может быть весьма чувствительным к гипоксии или гипероксии матери, которые способны вызвать аномалии в развитии и даже гибель плода (Агаджанян, 197г; савченков, лобынцев, 1960; иржак и др. , 1985), поскольку в этих условиях нормальный газообмен в организме матери и плода нарушается. Одной из причин накопления в крови плода с02 может быть повышение рсо2 в крови матери.

Оценивая динамику показателей КОС крови плодов на 29-й день развития можно сделать вывод о том, что в организме подопытных "гипероксических" плодов кроликов возникает более глубокая гипоксия, чем "гипоксических", что может быть связано с вазоконсгрикторным действием ГБО (Бураковский, Бокерия, 1974; Петровский, ефуни, 1976; Исаков и др., 1981). кроме этого, можно сделать вывод, что на ранних этапах" онтогенеза гипоксия и гилероксия, действуя на плод через беременный организм, являются Факторами, сдерживающими Формирование реакций, обеспечивающих кислотно-основной гомеостаз.

Новорожденные кошки и кролики после действия на них гипоксии, как и плоды, отвечают смешением показателей кос крови в сторону . ацидоза. Однако в равных условиях гипооксигенашт буферные системы крови новорожденных крольчат более устойчивы, чем у котят.

этот вывод подтверждается не только динамикой показателей кос, но и результатами исследований буферной активности компонентов крови. Гипоксия котят и крольчат не меняет буферную активность плазмы крови, в то же время при неизменной реакции нь у котят, способность НЬ крольчат подщелачивать среду с низким значением рН достоверно возрастает, что, ло-видимому, является одной из реакций нейтрализации высокого уровня рсо2 и не дает рн крови резко смешаться в кислую сторону. У новорожденных кошек эта реакция отсутствует, что, вероятно, является одной из причин смешения рН в кислую сторону, которое не компенсируется даже значительным падением уровня рС02 в ней. Снижение рС02 в крови новорожденных животных можно, по-видимому, объяснить увеличением частоты дыхания на высотах 7-е км (Савченков, лобынцев, 1980).

Отличие в реакции показателей КОС крови новорожденных котят и крольчат можно объяснить и тем, что у кошек буферная емкость крови ниже, чем у кроликов (вержбинская и др., 1919), а причину смешения активной реакции крови в кислую сторону накоплением кислых продуктов в результате повышения обмена веществ (Аршавский, 1982; Антонов и др. , 19&Ч-; Исаков и др. , 1981).

- 13 -

Возникновение ацидоза в крови можно связать и с морфо-Функциональными особенностями системы дыхания в этом возрасте. У новорожденных из-за наличия плохо расправленных легких имеет место региональная гиповентилядия и утолщение альвеолярной мембраны .(Кузнецова, Назарова, 19,76).

Обсуждение динамики показателей КОС крови у животных раннего возраста после действия гбо затруднительно из-за отсутствия данных в научной литературе.

По нашим данным, кратковременная ГБО вызывает возникновение алкалоза в крови новорожденных животных.

Оценивая результаты этих опытов, можно отметить, что КОС крови новорожденных котят меняется за счет метаболического компонента. Более высокий уровень ро2 в крови крольчат и умеренность сдвига кос крови свидетельствуют, по-видимому, о более высоком уровне развития системы дыхания у них по сравнению с котятами.

действие гипоксии на организм взрослых животных в наших условиях огшта приводило к развитию в крови крыс ацидоза метаболического происхождения и только после действия р02, соответствующего высоте йооо м, адидоз носил газовый характер, эти данные подтвердили сведения, полученные рядом других авторов (Каплан и др. , 1958; Мацыннн, 1972; Капохин, 1981; Пожаров и др. , 1990), объясняющих возникновение ацидоза накоплением кислых продуктов обмена в крови (молочной, пировинограднои, уксусной кислот), которые, взаимодействуя с бикарбонатами, образуют соли и свободную нгсоэ, отчего содержание бикарбоната снижается, а со/ вытесняется из крови и подлежит удалению, из организма (Иржак, 1981).

этим классическим представлениям соответствуют в наших опытах результаты барокамерного влияния высоты 5000 м. По-видимому, на высотах более 5000 м нестандартные-нарушения КОС крови отражают изменения координации деятельности систем транспорта газов. Особенно ярко этот дисбаланс проявляется после подъема на высоту 8000 м.

возможно, что определенная доля изменений кос крови является результатом резкого перехода животных на дыхание воздушной средой, которая в некоторой степени в этот момент становится для них гипероксическоя (Агаджанян, 197£).

Современные гипотезы об изменениях КОС крови при гипероксии и ГБО исходят из того, что, во-первых, большое количество ионов К+ остается связанным с нъо2 и реакция образования бикарбоната в эритроцитах нормально осухцествлятся не-может. Количество растворенной н2сог возрастает, что вызывает сдвиг рН в кислую сторону (Иванов, 1969; Березин, 1974). Во-вторых, на том основании, что в условиях ГБО НЪ переходит в оксиФорму и НЬ02 является более сильной кислотой, чем НЬ восстановительный, делают вывод о том, что гипероксия должна сопровождаться подкислением крови Ша1г. 1967).

такой механизм изменения кос крови возможен и подтверждается результатами опытов с длительным пребыванием млекопитающих в условиях высоких р02 (Глазкова, Черняков, 1973; Калачева, Трошихин, 1976). в частности и нашими опытами на кроликах при увеличении времени экспозиции их в 02. В этом случае рН крови снижался за счет уменьшения в крови буферных оснований, которые первыми обеспечивают нейтрализацию поступающих в кровь кислых продуктов.

Поскольку изменение показателей кос крови в сторону ацидоза или алкалоза возможно в течение нескольких минут (Мухин и др. . 1976; гладилов, нойсеенко, 1967; Lewis et. ai,, 1973; Lenz. Tenney, 1986), а по данным P. Scotto et al. <1987) за несколько секунд, не исключается и то, что развитие дыхательного алкалоза связано с реакциями системы дыхания и других функциональных систем на гипоксию, возникающую при перекоде животных из гипероксической среды в нормальную (Агажджанян, 1972).

характеризуя в делом изменение кос крови, можно выделить несколько важных особенностей; КОС крови и эритроцитов млекопитающих в значительной степени зависит от рОг дыхательных смесей, а также ^т длительности действия гипоксии и гипероксии на организм, иным, ловами, действие этих Факторов носит выраженный хроноконсерваци^нный характер. Кроме этого, результат влияния гипо-и гипероксии зависит от состояния и возраста животных.

У новорожденных млекопитающих в зависимости от вида динамика показателей КОС крови может быть неодинаковой. Зависимость эта представляется довольно сложной, поскольку основывается на мощности буферных систем, устойчивости эритроцитарных мембран к действию высоких или низких концентраций кислорода, реактивности дыхательной, сосудистой и других систем, развитие которых у представителей разных видов и т,:.угри одного вида может отличаться. Все это служит причиной того, что у одних видов животных в одинаковых условиях опыта в крови развивается алкалоз, в крови других - ацидоз за сравнительно короткое время.

В условиях длительного эксперимента эти состояния могут сменять друг друга, отчего динамика показателей кос крови становится фазной, а между ацидозом и алкалозом могут быть их промежуточные (смешанные) варианты.

при кратковременных экспозициях взрослых животных в условиях гипоксии в их крови может возникнуть ацидоз, а при ГБО - алкалоз.

Так или иначе, изменение газового состава крови, ионного баланса, буферных систем плазмы и эритроцитов существенно отражается как на состоянии клеточных мембран и связанных с ними биохимических процессов, так и на.состоянии и свойствах функционирующего, в них нь.

Ч, Метаболизм эритроцитов млекопитающих в условиях гипо- и . > гипероксии. • •

гипоксическое воздействие на мать во время беременности,

асфиксия новорожденных или,респираторный дистресс-синдром приводит к значительным изменениям основного энергетического процесса в эритроцитах - гликолиза.

данные табл.2 показывают, что в условиях гипоксии и гипероксии матери у плодов практически не меняется концентрация молочной кислоты и активность гексокиназы. Содержание глюкозы в крови гипоксических плодов выросло на г\у. и на 57'/ снизилась активность альдолазы. В крови гипероксических плодов количество глюкозы выросло на ¿О'/-, а активность альдолазы уменьшилась на 30*. Хотя эти различия математически не подтверждаются в силу больших индивидуальных колебаний показателей, общая тенденция к изменению такая же, как и у гипоксических плодов.

При этом пределы изменений концентрации глюкозы в крови контрольных плодов составили от 8, 49 до 5,12 ммоль/л, у "гипоксических" длодов 9,59 - 5,42, а у "гипероксических" -.11,86 -4.3 ммоль/л.

Если по этому показателю оценивать устойчивость плодов к гипоксии, то она снижалась у 53/. особей, а в условиях гипероксии матери - у ну плодов кроликов.

Таблица 2

Биохимические показатели крови контрольных и подопытных плодов кроликов

показатели Условия опыта

Контроль Гипоксия Гипероксия

Глюкоза, ммоль/л Альдолаза, ммоль/л/ч 6,80 1 0, 5(14) 0, '1:9 ± 0, 07(10) а, 23 ± 0, 31 14)* 0, 21 1 0. 04(11)* 8, 2 ± 0, 6(16) 0, 34 ± 0,05(11)

Гексокиказа, ммоль/л/1О5 9. 1 + 1, 64(12) 10, 3 + 2, 0(6) 9. 1 г 1,1(11)

Резкие изменения были обнаружены нами в крови новорожденных крольчат, матери которых от начала и до конца беременности испытывали нагрузку гбо в том же содержание глк>козы в крови

новорожденных крольчат было почти в 2 раза меньше, чем у плодов и составило 3,67 + 0,15 ммоль/л, значительно упала, активность гексокиназы (б, Об ± 1,47 мколь/мин/ю*) и выросла концентрация молочной кислоты (5,8 » 0,15 ммоль/л). Все показатели, кроме гексокиназы статистически достоверно отличались от показателей контрольных и гипероксических плодов (р<о.ог я о. ооп.

- 16 -

При гипербарической оксигенадии беременных крольчих в тренировочном режиме существенной модификации подвергается г, 3-диФосФоглицериновый шунт как у самих крольчих, так и их приплода. при -этом уровень ДФГ в крови крольчих уменьшался на а у новорожденных крольчат, напротив, увеличивался почти в 2 раза (с 0,8 до 1,5 ммоль/л). В то же время в эаироцитах крольчат, родившихся от интактных крольчих и сразу после рождения помешенных в барокамеру на 1 час й при том же давлении, содержание ДФГ не менялось. Гипоксйческое воздействие в течение 1 часа на взрослых животных приводило к значительному накоплению в их крови исходных и промежуточных продуктов гликолиза и изменению акивности Фермента альдолазы. Так, после влияния рОг, соответствующего высоте 5000 м, в крови кроликов на 72* увеличивалась .концентрация глюкозы, после подъема на высоту 7000 м - на концентрация ДФГ в первом случае

возросла на £ 1 у., а во втором - на 41'/.. Активность альдолазы после действия высоты 5000 н увеличивалась на 1зх,. а после подьема на высоту 7000 м - всего на

В условиях ГБО при разных р02 <г-3 ата) и времени экспозиции взрослых животных в барокамере (1-2 часа) наблюдалось отчетливо выраженное увеличение концентрации глюкозы и снижение активности альдолазы в крови овец, кроликов и золотистых хомяков во всех вариантах опытов, .

Таким образом, если при гипоксии активность фермента в крови возрастала, то после ГБО в любом варианте опытов снижалась. При этом меньшая активность связана с большей по длительности экспозицией и величиной рОг в барокамере.

Для изучения хроноконцентрационного влияния высоких р02 на параметры гликолиза мы провели эксперимент, в котором взрослые белые крысы выдерживались в барокамере при р02 г ата в разные временные интервалы. Параллельно вели наблюдение за динамикой КОС крови.

Оказалось (рис. 3), что уже через 15 минут экспозиции крыс в 02 в их крови снижался уровень дфг на 15'/., после 30 минут это снижение достигало 66и. активность' альдолазы уменьшалась на & 1 х, а концентрация глюкозы выросла на 30*. Несколько иначе вели себя показатели КОС крови: через 15 минут экспозиции они смешались в сторону алкалоза, а через зо минут не отличались от контрольного уровня. Через 60 минут воздействия мы отмечали только уменьшенную концентрацию ДФГ в эритроцитах, остальные показатели нормализовались,

Несмотря на то, что действие стрессора (2 ата, 1 час) снимается после опыта, его эФФект остается и продолжает развиваться дальше. Если сразу после гбо концентрация глюкозы и активность Фермента альдолазы достигают нормальных величин, то через сутки действия гбо уменьшаются. Это уменьшение продолжается в течение 2-3 суток, и только после этого показатели гликолиза крови возвращаются

к контрольному уровню,

Сравнительно-онтогенетический анализ динамики показателей . гликолиза в крови животных указывает на одну обшую закономерность -увеличение концентрации глюкозы как при влиянии гипоксии, так и гипероксии на организм. Учитывая это, а также активацию симпатно-адреналовой системы, можно констатировать, что действие гипоксии и гипероксии на млекопитающих, вызывает у них состояние стресса (Исаков и др., 1981; Панин, 1983; Ермаков и др., 1986).. Кроме этого, обшее направление изменений показателей КОС и биохимических показателей крови плодов кроликов, матерй которых подвергались действию гипоксии и гипероксии, дает основание считать, что у гипероксичёских плодов развивается гипоксия, которою для взрослых животных обозначили как гипероксическую гипоксию (Агаджанян, 1972; Жиронкин, 1972). Такое высказываие подтверждается и достоверным (р<0,01) нарастанием массы тела плодов кроликов после гипероксигенадии матери с-29,1 (п-15) до Зб, 2 (п-15) для "гипоксических" плодов и до 37,4 г (п=20) для "гипероксических", что по мнению И. А. Аршавского (1982) является "индикатором" гипоксичэского состояния плода (рис.4).

Если у "гипоксических" крольчих рождалось потомство, то изменения в крови новорожденных крольчат (резкое снижение концентрации глюкозы, увеличение молочной кислоты и дфп, могут свидетельствовать о переключении обмена на более выгодный аэробный путь дыхания (Иржак, 1964), однако высокое р02> встречающее плод при рождении, снижает активность Ферментов, содержащих бн-группы. Этим, видимо, можно объяснить значительную инактивацию гексокиназы и отчасти снижение глюкозы в крови после рождения. в то же время, если при беременности содержание метаболитов в крови плода регулируется материнским организмом, то после рождения такая система регуляции прекрашает действовать и это может' явиться одной из причин снижения глюкозы и накопления лактата в крови плода. Накопление лактата связывают и с резко возрастающей функциональной активностью клеток новорожденного животного и его двигательной реакцией (Аршавския, 1982) и в то же время это. свидетельствует о значительном нарушении обменных реакций в организме, о преобладании анаэробного пути высвобождения энергии (Коваленко, Черняков, 1972).

Поскольку активность Ферментных систем зависит от рн среды (Черняков, 1976; Рубина, 1979) и известно, что ионы рН активируют образование глюкозо-6 и фруктозо-б-фосфата и ингибируют следующие звенья цепи гликолиза гшпакапи. 1969), то наличие такого механизма, в соответствии с нашими данными, можно предположить только у плодов, кровь которых в условиях гипоксии и гипероксии матери приобретает кислую реакцию, что приводит к снижению активности альдолазы.

в зависимости от рН и активности Ферментов находится концентрация дфг в эритроцитак. известно, что алкалоз приводит к

60 мин

Рис. 3. Изменения рН ( I ), концентрации, ДФГ ( 2 ) и активности альдолазы ( 3 ) в учрови> крыс в зависимости от времени действия'ГБО ( рС^ 2 ата ).: г

Масса, г

35.2*

29.1

37.4

Контроль Гипоксия Гилерокеия

Рис. 4. Динамика массы тела плодов кроликов после влияния гипоксии и гипероксии на беременных крольчих.

накоплению ДФГ, а ацидоз - к снижению количества фосфатов в клетках (СагМ, 1971). Пряные измерения показывают, что увеличение рН на 0,01 ед увеличивает содержание ДФГ в эритроцитах на 3-4'/- (¡гогЧЪ, 1971).

В соответствии с нашими данными, между динамикой рН, активностью альдолазы и ДФГ отношения обратные вышеизложенным, возникновение этого противоречия, по нашему мнению, возможно потому, что при переходе на дыхание воздушной средой после пребывания взрослых животных и человека в условиях гипоксии их организм испытывает действие высокого ро2 и системы быстрого реагирования (внешнее дыхание, сердечно-сосудистая) начинают Функционировать в новом режиме, снижая сво» активность (Агаджанян, 19Т£), отчего реакции, способные к быстрой реверсии, в частности поддерживающие КОС, в основе которых лежат ионные превращения, осуществляются с большей скоростью, а основанные на молекулярных превращениях (синтез дфг) не успевают за короткий срок перестраиваться и идут с запозданием по гипоксическому типу.

После действия гипероксии происходят противоположные процессы, сказанное подтверждается нашими опытами по изучению влияния гбо на крыс в зависимости от срока пребывания- их в барокамере. Из рис. 4 видно, что действие стрессора приводит к смешению всех показателей от начального уровне, к которому они постепенно возвращаются, однако скорость обратного движения их неодинакова. Динамика рН крови значительно опережает динамику активности фермента и, тем более, дфг, поскольку после зо-минутной экспозиции значение рн статистически достоверно не отличается от контрольного уровня. Активность альдолазы достигает начального уровня через час, а концентрация дфг за этот срок не успевает вернуться к нему и остается существенно меньше.

В связи со сказанным, основываясь на собственных данных и результатах других авторов, мы ставим в зависимость динамику дфг в эритроцитах плодов и только что родившихся млекопитающих от КОС крови, а разницу в динамике этого ФосФата у животных более старших возрастных групп от способности систем транспорта газов регулировать их поток из среды в организм и обратно.

Обсуждая этот вопрос, по-видимому, необходимо учитывать многие Факторы: возраст, плода и новорожденного, вид животных, величину и длительность действия стрессора на мать, динамику дфг и ее исходную величину в эритроцитах плода и новорожденного. Последнее имеет специальный интерес, поскольку уровень дфг в крови плода с возрастом меняется от высокого у раннего эмбриона до низкого у новорожденного и вновь высокого у взрослого животного. Это показано на мышах (Petscllov е1 а1., 1978) и других видах шеиз, ниеьдз, 1978).

Приведенные данные научной литературы свидетельствуют о том, что динамика дфг в эритроцитах развивающихся млекопитающих

является сложным колебательным процессом, сопряженным с изменениями рН в крови.

В условиях гипероксии и ГЕО механизм регуляции реакций гликолиза осложняется пряным вмешательством о2 в деятельность Ферментных систем» что приводит к угнетению гликолиза. Поскольку в эритроцитах эффект Пастера невозможен (Рубина, 1979), то должен существовать другой механизм снижения активности гликодктического процесса.

Некоторые авторы (MinaKami, 1969) считают, что существует несколько путей ингибируюшего эффекта 02: чегез окисление НЛДФ-Н метгемоглобинредуктазой, через увеличение концентраций ДФГ, высвобождающегося в условиях полной оксигенации НЬ и за счет Н+.

Однако значение первого пути, вероятно, минимально потому, что эффект подобный кислородному, вызывает и СО (Рубина, 1979). Концентрация ДФГ при ГЕО быстро убывает, так что использование этого пути также маловероятно, наконец, в условиях гбо высвобождение Н+ гемоглобином не мож.ет быть многокгатнкм потому, что почти весь НЬ оксигенирован.

Исходя из вышесказанного и основываясь на материалах, которые свидетельствуют о том, что Ферменты цикла Эмбден-Иейергофа, содержащие в своем составе SH-группы, легко окисляются при высоких ро2 в крови (рураковсккй. Бокерия, 1974; DiKer.s, 1946; хапан, 1967), а также учитывая высокую зависимость активности Ферментов от рН среды (Рубина. 1979) можно предположить, что именно Ферментам принадлежит основная роль в регуляции процесса его иизятивачии кислородом.

Макроэргические соединения (АТФ) составляют еше одну групгу внутриклеточных механизмов регуляции гликолиза, но и их концентрация по данным некоторых авторов снижается (Хзр1зп, 1967).

Можно, по-видимому, считать, что механизм регулирования биохимически* реакций в процессе гликолиза является интегральным, включающим несколько Факторов, которые в большей или меньяер мере оказывают влияние на этот процесс и либо прямо, либо косвенно изменяют активность его Ферментативной системы Обсуждая механизм '.-егуляяии гликолиза в зритрочитах естественно учитывать, что в определенных условиях оксигенации крови число участников этого механизма может меняться, отчего меняется направленность динамики концентрации и активности веществ, вступающих в реакции никла.

Весьма важным для Физиологии и мелч^инн представляется =ше w-.-m аспект обсуждаемой проблем«, а именно кзлебатояыгкК характер изменения концентрации продуктов и активности ферментов при runo- и гипероксигенации млекопитающих. На примере влияния ГВО на организм животных видно, что кислородный удар в течение всего нескольких ищут способен вызвать нарушения в метаболизме эритроцитов, которые организм также ';ерез несколько минут способен нейтрализовать, но это'•о удара носйт пролонгированный характер и

сохраняются в течение нескольких суток после воздействия.

Изменение газовой среды не меняет эволюционно сложившегося набора биохимических реакций гликолиза! однако через изменение КОС крови, активности ряда Ферментов этого процесса может сдвигать ход реакций во времени, в крови млекопитающих может накапливаться или снижаться количество метаболитов.

Динамика гликолитического процесса зависит от величины и времени дейсвия стрессора, сильное влияния которого может заблокировать ход реакций, в результате чего происходит нарушение структуры и функции красной крови не только на молекулярном, но и на клеточном уровне, что может быть причиной патологических изменений как в крови, так и в организме (Агаджанян, 1972; иржак и др. , 1985!.

Даже при отсутствии патологических изменений адаптация млекопитающих к гипоксии и гипероксии сопровождается изменением энергетического и пластического обмена, что связано, главным образом, с изменением гормонального Фона, буферных систем, поддерживающих КОС крови, активности и концентрации Ферментов, обеспечивающих обменные процессы, и других биологически активных веществ в крови. Все эти процессы в значительной мере определяют морфологическую картину крови, ее количественный и качественный состав.

5. Эритропоэз и концентрация гемоглобина в крови млекопитающих при гипоксии и гипероксии

становление кроветворения в онтогенезе млекопитающих проходит ряд этапов, последовательно сменяющих друг друга. Характерной особенностью этих этапов является то, что в процессе онтогенеза они перекрывают, дополняют друг друга на определенных стадиях развития организма, отчего в русле крови циркулируют клетки разных генераций одного типа кроветворения и клетки другого. Это приводит к тому, что функцию крови выполняют клетки разного происхождения, неравнозначные по качественным характеристикам и количественному составу (Иржак, 197 9).

После рождения картина красной крови млекопитающих становится менее гетерогенной ввиду того, что кроветворная функция осуществляется одной или двумя системами. Результатом этих изменений является менее широкая норма реакции со стороны системы крови новорожденных и, тем' более, взрослых животных.

Гипоксия и гипероксия вносят существенные изменения в процесс кроветворения и картину периферической крови.

Сравнительный анализ динамики эритроцитарного состава крови у новорожденных и взрослых животных, исходя из наших данных, показывает, что при одной и той же экспозиции (1 час) и одинаковом давлении ог (5000 м) у новорожденных крольчат прирост эритроцитов составил 1, 5«ю9 /л а у взрослых кроликов - о, 89«10' /л. Семидневные котята характеризуются увеличением концентрации клеток

на 1,оз»ю9 /л. а взрослые кошки лишь на о, 54«ю9 /л. в процентном отношении эта разница представлена на рис. 5, из которого видно, что выход клеток красной крови в периферическое русло у крольчат выше в 2 раза, а у котят в 3 раза, чем у взрослых животных этих видов, в то же время сами эритроциты становятся меньше по объему и йодьше в диаметре. Последнее особенно наглядно видно на примере диаметров эритроцитов у 7-дневных котят (рис.б).

Значительную (в 2-3 раза) разницу в накоплении эритроцитарной массы у новорожденных животных по сравнению со взрослыми, по-видимому, можно объяснить разной мощностью кроветворной системы. Если у взрослых только костый мозг является очагом кроветворения, то у новорожденных в эту систему в зависимости от их степени зрелости включается печень и селезенка, это обстоятельство позволяет оценить систему компенсации низкого рОг у новорожденных животных как более мощную, что соответствует представлениям о большей устойчивости новорожденных животных к гипоксии (Филатова, 1961; Абакарова, 1977).

Согласно результатам наших опытов аспирация 99х Ог от начала беременности крольчих до рождения крольчат у последних картина крови также отличается от интактных крольчат, за исключением объема клеток и их диаметра. Количество эритроцитов у подопытных крольчат возрастало на 24*. нь и ретикулодитов уменьшалось на 9 и 42/.. показатель гематокрита повышался на 13Снижалось количество НЬ и в отдельных клетках. Следовательно, многократная изобарическая гипероксипенадия беременных крольчих не приводила к изменению размеров клеток в крови приплода, но число их увеличивается. Такая динамика, вероятно, позволяет "гипероксическим" крольчатам сохранять кек по этим параметрам в пределах контрольного уровня.

Результаты изложенного эксперимента позволяют считать,'что гипероксия матери приводит к тому, что система красной крови плода реагирует по гипоксическому типу, когда стимулируется эритропоэз и ускоряется созревание эритроидных клеток.

В то же время, у 40-дневных крольчат, которые с 10-го по 40-й день после рождения испытывали влияние изобарической гипероксии (1 час ежедневно) непосредственно, а не через организм матери, реакция системы красной крови была несколько иной. Число эритроцитов и ретикулодитов в крови снижается, возрастает объем клеток, растет среднеклеточное содержание НЬ в них. Непропорциональное изменение размеров клеток свидетельствует об утолшении эритроцитов. Такая динамика клеточного состава свидетельствует о "гипероксическом" типе реагирования системы красной крови 40-дневных кроликов и характерна по большинству параметров для взрослых животных этого вида.

Исследование картины красной крови взрослых животных разных видов после влияния на них низких р02, соответствующих высотам 5000 м и 7000 и, в течение 1 часа показало, что обшей закономерностью

- гч -

является увеличение концентрации эритроцитов, ретикулоцитов и нъ в крови, показателя гематокрита и изменение Формы клеток, что выражалось в повышении диаметров эритроцитов, а у кошек и их объема.

Число эритроцитов в крови мыией после подъема на высоту 5000 м выросло почти на 39*, у кроликов - на 23'/. и меньше всего у кошек -на 7у- концентрация нь в крови увеличилась на 1 ох у мышей, не менялась у кроликов, а у кошек повысилась на 35'/..

В то же время количество регикулоцитов в крови мышей и кроликов повышалось, а у кошек оставалось неизменным.

После действия высота 7000 м изменения в крови всех видов животных были одинаково направлены в сторону увеличения. Кошки отличались в этом случае резким (на <Ш) снижением числа ретикулоцитов.

После действия гипоксии у всех видов животных меняется Форма эритроцитов, они становятся более плоскими, а у кошек и более мелкими.

Если сравнить действие определенной высоты на эти" три вида животных, го оказывается, что мши реагируют на ее влияние увеличением числа клеток, концентрации НЬ в крови и отдельном эритроците. V кошек накопление НЬ в одном эритроците начинается после действия высоты 7ооо м, у кроликов эта реакция не наблюдается.

В условиях нашего опыта гипоксия (7000 м) изменяла возрастной спектр ретикулоцитов у мышей и кошек в сторону менее зрелых стадий,

В опытах с кроликами, которых подвергали ежедневным (в течение 1 часа) экспозициям в 99* 0г в течение 2 месяцев было установлено, что уже через г недели ежедневного действия ИБО в крови животных увеличивались количество НЬ и средний диаметр эритроцитов. Через 4 недели опыта число клеток увеличилось еше больше, их диаметр уменьшился до контрольных значений, а объем эритроцитов снизился. После 6 недель эксперимента все ¡показатели не выходили за пределы нормальных величин, а через в недель вновь установлено достоверное увеличение числа клеток и концентрации нь. кроме этого, к концу г-го месяца в крови кроликов резко снижается количество ретикулоцитов, которое имело тенденцию к этому в предыдущие контрольные сроки, и количество метгемоглобина в крови.

Увеличение нагрузки кислородом кроликов до 3 часов ежедневно в течение 4 недель в наших опытах также вызывало изменение картины крови, подобные изменениям предыдущего варианта с той разницей, что число ретикулоцитов у животных снижалось на значительную величину уже через 2 недели и заметно уменьшалось количество метгемоглобина после 4-недельного срока.

Наряду с изучением динамики концентрации эритроцитов и НЪ в крови животных нами были предприняты попытки исследования электроФоретической картины белка.

45.5

100

23.1

21.5

7.3

Кролик

Кошка

Рис.5 . Динамика числа эритроцитов (%) в крови

новорожденных (Н), 7-дневных и взрослых кроликов и кошек.

Рис. 6 . Кривая распределения эритроцитов котят по

диаметрам в норме и после действия гипоксии 1 (пунктир).

После влияния измененной газовой среды на организм животных разных видов и возраста электрофоретическая картина их НЬ не менялась, что свидетельствует о неизменности синтеза этого белка и подтверждает ранее полученные данные (Сиротинин, 1971). в то же время электроФоретическая подвижность НЬ и концентрация его в отдельных фракциях отличались от контрольных значений (рис. 7), что свидетельствует об изменении заряда молекул НЬ и в связи с этим его конФормационных превращениях (Иржак, 1975; стародуб, Назаренко, 1967).

Обобщая имеющийся материал, можно констатировать, что как хроническая, так и острая гипоксия, влияющая на организм нормально развивающихся животных в пре- и постнатальный период вызывает эритродитоз с ускоренным развитием клеток, это обстоятельство подчеркивают многие исследователи. При этон сопоставление динамики показателей КЕК у новорожденных животных и детей, перенесших внутриутробную гипоксию, указывает на ее идентичность, хотя различная по длительности гипоксия обусловливает различный морфологический состав крови в первый день жизни (Лихнипкая,1950; савченков, лобынцев. 1980).

Так же, как и при гипоксическом воздействии, в условиях гипероксии система крови плодов, новорожденных и взрослых млекопитающих отвечает реакциями нескольких типов, некоторые авторы отмечают ускорение или замедление созревания клеток в условиях ее кратковременного действия. Кроме этого, изменения клеточного состава могут "маскироваться" изменением микроциркуляции эритроцитов и гемодинамики в целом, отчего, по-видимону, при некоторых режимах гипероксии и гбо клеточная динамика отсутствует.

В то же время важно отметить, что эффект гипероксического воздействия носит явно выраженный-аккумулирующий или хроноконцентрационный характер, так как при увеличении концентрации о2 за более короткое время достигается тот же эффект, что и при меньших р02 и более длительных экспозициях животных в 02. Как и при гипоксии, можно отметить и определенную разность в динамике эритроднтарного состава, концентрации НЬ в крови при длительном влиянии 02 на организм.

Материалы экспериментальных исследований свидетельствуют, что клеточный состав крови в онтогенезе животных зависит, по меньшей мере, от трех составляющих механизм его регуляции Факторов: эритропоэтической активности плазмы, перекисиого окисления липидов и изменения обьема плазмы, по-видимому, следует считать, что в условиях низких или высоких р02 в дыхательной среде в зависимости от времени и степени изменения г02 в крови, возраста и состояния организма различная комбинация '"ич Факторов или превалирова?;н-: одного над другим может привести неодинаковам результатам. Билете с этим, опыты показывают, что г~ три основных фактора могут принимать участие в регуляпии г: красной крови, хотя и в

разной степени в зависимости от формы воздействия стрессора, острого или хронического его варианта (Ь'арбааова, 1981; Черниговский и-др. , 1967; Войткевич, 1973; Казначеев, 1980; Моисеева, 1985; озереденко. зейФерт. 1987), ^

В условиях гипоксии оба варианта приводят к стимуляции эритропоэтинпродуцируюших органов, однако действие эритропоэтина, стимулирующего истинный эритропоэз, регистрируется только при длительных экспозициях млекопитающих в горных или барокамерных условиях. При острой и кратковременной гипоксии 'эффект эритропоэтинов проявляется через какое-то время после перехода на дыхание воздухом. В связи с этим эритропоэтины рассматриваются как регуляторы клеточного состава крови пролонгированного действия. Последнее подтверждается опытами ряда ученых (Гиппенреитер, 19бй;

горизонтов и др., 1983).

При длительном влиянии гипероксии на передний план выдвигаются ингибиторы эритропоэза, а при кратковременном, как и при гипоксии, два других Фактора. При этом первоначальное падение количества эритроцитов» возможно, является результатом эритродиереза, . который впоследствии маскируется повышенным эритропоэзом.

" Процессы перекисного окисления клеточных мембран и изменения объема плазмы более лабильны, их влияние на клеточный состав крови регистрируется значительно быстрее. Независимо от комбинации этих реакций их влияние на Физико-химические и биохимические процессы в клетках красной крови быстро проявляются на состоянии клеточных мембран, возможно, что Фазный характер изменения активности супероксиддисмутазы является одной из ведущих причин волнообразной динамики клеточного состава красной крови, что в свою очередь можно расценивать как проявление обшей закономерности для систем, находящихся под действием внешнего фактора, отражающей поиск адекватного пути реализации этого воздействия.

имеющиеся к настоящему времени сведения показывают, что снижение или повышение ро2 в дыхательной среде млекопитающих является причиной возникновения сложных, отличающихся большим многообразием объективных Физиологических и биохимических реакций со стороны красной крови, вызывающих изменение эритропоэза, эритродиереза и клеток, циркулирующих в периферическом русле. Это приводит, во-первых, к тому, что в русло крови прслиферируют клетки, представляющие популяцию, отличающуюся по своим свойствам от нативной. Во-вторых, изменения в плазме крови, выражающиеся в нарушении ее обьема, буферных систем, электролитного баланса, кос и т. п., создают в ней новую среду, к которой вынуждены приспосабливаться уже циркулирующие в крови клетки, меняя объем. форму и другие Физико-химические характеристики, что прежде всего отражается на состоянии клеточных мембран и метаболизме клеток вследствие дисфункции Ферментных систем. Все это свидетельствует о том, что наряду с существенными во многих случаях отклонениями

количественных показателей имеют место и качественные изменения клеточного состава крови, что дает' основание предполагать и неодинаковые функциональные возможности находившихся до воздействия гипоксии или гипероксии в периферической крови клеток и вновь появившихся в нем в момент воздействия этих Факторов на организм плодов, новорожденных и взрослых животных и человека, б. кислородосвязтание свойства гемоглобина млекопитающих в условиях гипо- и гипероксии.

Анализ динамики кислородосвязпоших свойств НЬ плодов и новорожденных животных при нормально протекаюшея беременности в нормальной газовой среде позволяет Еысказать предположение о колебательном характере формирования способности НЬ связывать Ог в отличие от представления о линейном процессе изменения сродства Тетраметра к о2, сложившегося под влиянием работ Дж. Баркрофта (1935) и развитого в дальнейшем другими учеными (Лихницкая, 1950; Ирэсак, 1964. 19бб; коржуев, 1964). согласно которому высокое сродство НЬ к 02 у плодов и новорожденных с возрастом постепенно снижается.

в соответствии с нашими данными у интактных плодов кроликов сродство НЬ к 02 заметно ниже, чен у новорожденных крольчат, и у некоторых из них КД располагались в интервале колебаний КД кроликов в возрасте 40 дней (рис, 8). .

Влияние гипоксии и гипероксии на плод, во-первых, не меняет колебательный характер измейения сродства НЬ к Ог и свидетельствует ,о 'том. что при этих воздействиях аффинность НЬ к ог возрастает, а у новорожденных крольчат снижается. Во-вторых, прослеживается вполне определенная зависимость положения КД от длительности влияния высоких р02 на организм беременной матери, которая свидетельствует .об ускоренном развитиии кислородосвязуюпшх свойств НЬ у подопытных плодов и новорожденных животных, что соответствует положению о ' гетерохронном развитии отдельных функциональных систем организма (Анохин, 1980).

Изучение влияния гипоксической гипоксии на сродство НЬ к 02 у взрослых животных разных видов позволило подтвердить результаты опытов других исследователей и в то же время показать, что, во-первых, экспозиция млекопитающих в среде с низким содержанием 02 в течение одного лишь часа уже вызывает стасистически значимое изменение этого показателя. Во-вторых, сродство НЬ к 02 у кошек изменяется прямо противоположным образом по сравнению с кроликами и мышами, в-третьих, у мышей при увеличении "высоты" до 50ó0 м изменений сродства ЦЬ к 02 не' обнаружено и только после действия высоты 7000 м установлена с'татистически значимая разница величины р50 с контролем, что свидетельствует о разной видовой устойчивости к гипоксии по этому показателю, а также о его зависимости от величины рЬг з дыхательной среде животных. Следует, отметить и тот Факт, что в отдельных случаях у млекопитающих всех трех видов даже

1

Рис. Электрвфосегцашы Нв новорожденных котят до ( I ) и после ( 2 ) действия гипоксии ( 7000 м ).

Плоды Новорожд. 40-дней Взрослые

Рис. 8. Изменение величины р50 КД'(мм рт. ст.) у

контрольных (сплошная линия) и "гипероксических" (пунктир) кроликов в онтогенезе.

в условиях ро2, соответствующих высоте тооо и. кд ньог не покидали пределы контрольных животных, что свидетельствует о разной устойчивости отдельных ос обей к гипоксии.

как показали наши исследования, ежедневная барокамерная "тренировка" кроликов в среде Ог по 1 часу в день 2 недели вызывала тенденцию к снижению величины р50 КД, а после 4 недель наблюдалось достоверное уменьшение р50. увеличение кислородосвязуших свойств НЪ различно у отдельных особей независимо от разницы между исходными величинами. Значения р50 уменьшались от 4 до П'/., а у двух кроликов этот показатель почти не менялся при рн т. г и зт°с. Во второй половине эксперимента сродство НЬ к Ог начинало снижаться и к 2-месячному сроку возвращалось к нормальному.

Таким образом, нами впервые было показано, что изменение кислородосвязуюшх свойств НЬ у кроликов под влиянием ИБО в повторяющемся режиме носит фазный характер. Кривые диссоциации НЬ в первой половине опыта смешалось влево, а во второй - вправо.

Кооперативный зФФект гемоглобина увеличивался в первой половине опыта и возвратился к исходной величине во второй, изменение его прямо противоположно изменению рэо. температурный коэффициент гемоглобина, оставаясь неизменным в начале опыта, уменьшался к концу, правда разница оказалась достоверной лишь при рн Г, б и температуре го°с (р<о, ог>. через г недели наблюдалось достоверное снижение величины эффекта Бора.

Процесс изменения сродства НЬ к 02 можно ускорить, если ежедневную экспозицию животных в среде ог продлить до з часов, в этом случае сродство НЪ к Ог оказалось наибольшим через 2 недели опыта.

Взрослые кошки реагируют иначе, чем кролики, на одинаковое действие ог. Сродство НЬ к 02 у них снижается, и это снижение отмечено после 4-недельного влияния Ог. Константа Хилла также значительно уменьшалась, что свидетельствует об ослаблении кооперативного взаимодействия субъединиц в молекуле НЬ.

Создание более высоких рО? в дыхательной среде, т. е. ГБО, принципиально не меняет характер изменения сродства нь к о2 изученных видов животных, однако время, необходимое для модификации кислородосвязуюших свойств НЪ, становится значительно меньшим.

например, у кошки сродство нь к ог может изменяться уже за зо минут экспозиции в Ог. Эту зависимость мы специально проследили на крысах, которые находились в барокамере при р02 2 ата в течение 15, зо и бо минут, для этого вида животных характерный являлось то, что изменение сродства НЬ к Ог только через 60 минут воздействия Ог сопровождалось достоверным сдвигом влево, тогда как через 15 и 30 минут этих изменений не наблюдалось <рис. 9).

Эффект гбо, вызывающий изменение сродства, продолжается спонтанно в течение суток и более. По нашим данным через сутки после действия ро^ г ата в течение часа значения р50 кд крыс

- 30 -

уменьшаются почти на а у золотистых хомяков на зг*.

Через двое суток ХД Ш>02 крыс смешаются вправо и через трое суток не отличаются от контрольных. У хомяков величина р50 КД остается пониженной и на четвертые сутки.

В опытах In vitro экспозиция эритроцитов взрослых кроликов на воздухе при 4°С в течение 10-12 суток-всегда приводила к увеличению сродства къ к о2, но у контрольных кроликов это изменение значительно больше, чем у подопытных в 2-месячном эксперименте. Кроме того, у "гипероксических" животных эффективность такого воздействия различна в зависимости от стадии эксперимента,,.

Диализ растворов нь приводит к большему увеличению сродства нъ к Ог у взрослых кроликов, чем у новорожденных, что указывает на значительные отличия среды внутри эритроцитов этих возрастных групп животных, а также на меньшую реакцию со стороны НЬ новорожденных крольчат, отчего кислородосвязуюшие свойства у них становятся почти такими же, как у взрослых {рис. Ю).

Таким образом, наши исследования подтверждают известные .сведения о том, что гипоксическая гипоксия, ибо и ГБО в их остром и хроническом вариантах воздействия на организм млекопитающих существенно модифицирует сродство НЬ к Ог и, в то же'время, позволяют сделать-заключение, во-первых, о том, что влияние гипоксии и гипероксии в режиме многоразовых экспозиций беременных животных в барокамере вызывает увеличение кислородосвязуюших свойств НЬ у плодов. Подобное явление подтверждает предположение о развитии в организме "гипероксических" плодов гипоксии, а также то, что Формирование функциональных свойств НЬ плодов в условиях наших экспериментов ускоряется, поскольку КД НЬ0г■смешаются в сторону интактных новорожденных, во-вторых, у новорожденных животных разных видов разовое действие гипоксии и гипероксии приводит к снижению кислородосвязуюших свойств НЬ. При этим смещение КД НЬ02 вправо примерно одинаково как при действии ро2, эквивалентном высоте бооо м, так и 7000 и, что может свидетельствовать об исчерпании Функционально-компенсаторных возможностей молекул белка в пределах этих высот.

Через неделю после рождения отмечается появление s

видоспецифической реакции сродства НЬ к 02: у котят при гипероксии оно снижается, как у взрослых кошек, а у крольчат до 40-дневного возраста отмечается гилоксический характер смешения КД.

В-третьих, длительное многорозовое влияние ИБО на кроликов приводит к Фазному изменению кислородосвязуюших свойств нь, при этом кооперативный эФФект вначале увеличивался, а затем снижался, эффект Бора уменьшался во второй половине опыта, температурный коэффициент оставался неизменным, v кошек в подобных экспериментах КД сдвигались вправо, а константа Хнлла уменьшалась, и, таким образом, своеобразие сродства НЬ к 02 у кошек сохраняется и при

р50

О'

15

30

Дфг

35.0 35.7

33.5

29.5 *

4.9

4.1

. - 2.9

1.8 *

1 1 2 1 2 1 2 1 2

60

мин

Рис. 9 . Изменение величины р50 КД (1, мм рт. ст.) и концентрации ДФГ (2, ммоль/мл) в крови крыс в зависимости от времени влияния гипрроксии (мин.).

р50

32,9

1а.о* - 16.2

14.0

1 >- 2 1 г

Взрослые

Новорожденные

Рис ДО. Величина р50 КД (мм рт. ст.) взрослых и новорожденных кроликов до (1) и после диализа (2) растворов, НЬ.

в нормальных условиях оксигеначии основными Факторами, регулирующими сродство НЬ к 02 являются С02, рН и ДФГ, а также структурные особенности НЬ того или иного вида животных Шржак, 1975). Принципиально этот механизм регуляции кислородосвязуюших свойств НЬ при низком дай высоком р02 в дыхательной среде остается прежним, но при этом наблюдается ряд особенностей, которые обусловлены отклонениями от нормального протекания Физико-химических и биохимических реакций.

Ведущая роль в механизме регуляции сродства НЬ к 02 многими учеными отводится кос крови, учитывая, что уровень сог в крови как прямо, так и косвенно через изменение рН, является причиной изменения эффекта Вериго-Еора, то именно этим эффектом объясняют смешение нъ кд влево или вправо при гипоксии, при этом увеличение рСОг в крови приводит к уменьшению эФФекта Бора, и, наоборот, при снижении рС02 зависимость величины р50 кд от рН возрастает (Северин и др. . 1931).

Понижение рС02-емкости крови при гипоксии рассматривают как компенсаторное изменение, умеряющее сдвиг рК крови в щелочную' сторону. Если на высотах регуляторное снижение С02-емкости крови развивается быстро и в значительной степени, рН плазмы венозной крови снижается и может вернуться к величинам, определяемым на равнине, v таких лиц, в силу значительного падения шелочного резерва крови уже незначительное повышение р02 в ней может повлечь сдвиг рН в кислую сторону, а уменьшение рс02 - обусловить сдвиг в шелочную (Владимиров и др. , 1939; дедюлин, 1911),

Такое представление, если учитывать Фазный характер динамики газов в крови, позволяет получить ответ на вопрос почему в условиях адаптации организма к низким ро2 КД меняет свое положение в ту или иную сторону от нормального.

Если в нормальных условиях дыхания путем Физического растворения выводится небольшое количество со2, то при гбо именно этот способ ее транспорта становится основный, что придает ДФК новые черты. Начиная с 1-2 ата давления 02 транспорт его также выполняется за счет, главным образом. Физического растворения в плазме и гемоглобине. Следовательно, в условиях гбо роль плазмы в осуществлении ДФК изменяется, что накладывает отпечаток на функцию эритроцитов и содержащегося в них нь (иржак и др. , 1985).

По данным J. К1Iraartin, L. Rossi-Bernardi (1973) НЬА человека в дезоксиФорме связывает 0,4 И С02, а в оксиформе только 0, 15 И. причина этого состоит в том, что образование карбамата сопровождается высвобождением и+, как и при оксигенации, поэтому гипероксия тормозит присоединение С02 к НЬ.

Таким образом, снижение эффекта Бора объясняется повышенной оксигенацией крови при гипероксии и изменением „ее рС02 и рН. Ослабление этого эффекта - важное обстоятельство, так как характеризует реакцию самой молекулы НЬ в ответ на ее повышенную

оксигенацию.

Увеличение р02 в крови лежит и в основе увеличения кооперативного эффекта НЪ (Северин и др. , 1936; Кузнецов. 1949).

в условиях гипероксии кооперативный эффект нь существенно меняется и, вероятно, утрачивает свое биологическое значение потому, что молекулы НЬ длительное время как бы заперты в состоянии максимального насыщения кислородом, после возвращения организма к нормальным условиям дыхания эти изменения продолжают некоторое время сохраняться.

Еие меньше сведений в научной литературе о влиянии гипероксии на температурный эффект НЪ, который по нашим данным (Гладилов. 1976) снижаете,' во второй половине двухмесячного эксперимента с кроликами.

При обычном дыхании периодически наступающая оксигенация сопровождается высвобождением тепла, т. е. это реакция экзотермическая, в условиях гипероксии нормальная ритмика оксигенаиии нарушена, поэтому периодическое выделение и поглощение тепла гемоглобином прекращается. Таким образом, если в условиях нормоксии ДФК вносит свой вклад в обашй теплообмен между тканями за счет процесса оксигенации - дезоксигенаиии. то при гипероксии эта возможность ограничена (йржак , 1975).

в соответствии с данными некоторых авторов (мочалова и др. , 1984), в отличие от взрослых у новорожденных детей гипоксия не приводит к развитию гипервентиляции и оказывает лишь ингибиторный эффект на нейрогенные механизмы контроля дыхания, кроме этого, у новорожденных из-за наличия плохо расправленных участков легких имеет место региональная гиповентиляция (Исаков и др., 1981). Это, по-видимому, является одной из причин анидотического характера кос крови и в силу этого пониженного сродства НЬ к 02 у новорожденных млекопитающих в условиях измененной газовой среды.

Учитывая прямое влияние н* на количество ДФГ в крови, а также динамику КД при гипоксии, механизм изменения сродства НЪ к Ог представляется следующим: в условиях кратковременного действия низких ро2 на организм развивающийся алкалоз приводит к увеличению аффинных свойств НЬ, но по мере накопления ДФГ они начинают снижаться и ХД перемешается вправо. Таким образом, первоначальная позиция кд целиком определяется эффектом Бора, поскольку действие н+ на КД практически моментально (Rort.li. 1971). Как считает и. К1ееЬегв е1 а1, (1974) при острой гипоксии для повышения утилизации Ог тканями организм предпочитает механизм повышения связывания и транспортировки 02 механизму уменьшения сродства НЪ к ОгВ условиях гипероксии на Фоне алкалоза в крови концентрация ДФГ в эритроцитах не увеличивается, а снижается, как указывалось выше (гл. 4, 5). Ог в высоких концентрациях способен блокировать Ферменты гликолиза, что видно из наших работ на примере альдолазы. поскольку активность этого Фермента не иеняется при невысоких

•колебаниях рн (Роэенгардт. 1983), то причиной ее инактивации ■ следует считать 02. Такое влияние 02 на ферменты гликолиза и снижение продукции ДфГ является, по-видимому, одной из причин увеличения средства нь к о2 и смешения кд ш>о2 влево.

. Естественно полагать, что у тех видов животных, у которых в эритроцитах присутствует в значительных количествах ДФГ, этот фосфат включается в предложенный механизм регуляции средства нь к Ог, У кошек, овец и новорожденных животных ДФГ присутствует в малых количества^ или его влияние на НЬ незначительно, поэтому здесь превалирует "протонный" механизм регуляции, предложенный Л. И. Иржаком (1968).

• ' и Заканчивая обсуждение экспериментальных исследований, можно отметить, что в основе модификации аффинных свойств нь к о2 при " гипероксии и тем более при ГБО млекопитающих лежит нарушение нормального ритма окиси и деоксигенации белка, который при высоких .ро2 полностью или почти полностью оксигенируется и транспорт газов осуществляется плазмой, это приводит к. тому, что выключается эффект Бора и транспорт СО^в форме карбамата, изменен температурный режим реакций оксигенации. меняется и, вероятно, утрачивает биологическое

• значение кооперативный эффект НЬ. соответственно приобретается либо повышенное, либо пониженное сродство белка к Ог в зависимости от степени увеличения ро2, продолжительности экспозиции животных в таких условиях, возраста, вида и функционального состояния-организма, т. е. , в конечном счете, от взаимодействия органов и систем, принимавших участие в развитии стрессовой реакции организма на гилероксию. Последнее справедливо и для гипоксии.

Т. Заключение. Общие принципы Формирования КЕК и кислородосвязуших свойств нь в условиях измененной газовой среды.

Формирование дыхательной Функции крови в процессе онтогенеза млекопитающих подчиняется ряду закономерностей, сформулированных /]. й, Иржаком (1964). одна из важнейших закономерностей состоит в том, что развитие этой Функции контролируется соотношением между потребностью организма в 02 .и возможностями его доставки. Эта закономерность базируется на том, что с изменением условий диффузии и увеличением объема тела наряду с вовлечением все новых структур в осуществление дыхательной Функции крови происходит непрерывное изменение их качественного состояния,

Анализ научной литературы и материалы собственных исследований влияния измененной газовой среды на организм до и после рождения позволяет дополнить ранее высказанные положения тем, что:

- динамика кислородосвязуюших свойств гемоглобина носит колебательный характер, при этой периоды увеличения количества

• красной крови и содержание в ней нь. а также сродства к о2 сменяются периодами снижения КЕК, что, по нашему мнению, является отражением генетически детерминированной смены типов кроветворения и динамики метаболических процессов в тканях организма в разные

возрастные периоды;

- в условиях гипоксии и гипероксии характер Формирования КЕК и ее кислородосвязующих свойств в значительной степени нарушается, что свидетельствует о зависимости этого процесса от уровня ро2 в газовой среде животных и подтверждается результатами изучения динамики показателей красной крови млекопитающих разных видов и возраста, при этом изменение рог в дыхательной среде в сторону снижения или увеличения оказывает влияние как на количественный, так и на качественный состав компонентов красной крови.

В течение нескольких секунд после воздействия гипоксического и гипероксического стимула значительной модификации подвергаются показатели КОС крови у плодов и новорожденных.

выраженные процессы изменений кос крови сопровождаются значительными изменениями биохимических реакций в плазме и клетках крови. При этом нарушаются практически все виды обмена, отражением чего может быть появление в крови качественно отличающихся от нагивных клеток.

В антенатальном 'периоде развития млекопитающих в условиях измененной газовой среды характер Формирования показателей кислородной емкости крови существенным образом зависит от срока беременности, в течение которого оказывалось воздействие на организм матери и от степени изменения ро2 в дыхательной среде, от того, в какие сроки беременности и насколько меняется содержание 02 в дыхательной среде, зависит направление развития ДФК: оно может ускоряться и идти в опережающем темпе, регрессировать или оставаться постоянным.

В отличии от гипоксии, в условиях гипероксии матери в первой половине беременности эритропоэз плода в значительной степени возрастает, увеличивается и скорость обшего развития организна, У 15-дневных эмбрионов кроликов, например, в этих условиях уменьшается общее количество ядерных клеток, почти 87'/. безъядерных элементов составляют зрелые эритро- и мегалобласты, количество которых в несколько раз выше, чем у контрольных. Число ретикулоцитов 4 и 5 степени зрелости составляет около 90и от их общего числа, что более чем в 10 раз превышает контрольный уровень, а относительное содержание незрелых Форм в популяции эритроидных клеток снижено в несколько раз. соотношение различных типов эритроидных клеток в крови эмбрионов оказалось почти таким же, как-у контрольных новорожденных крольчат, что свидетельствует об увеличении скорости созревания клеток, смены типов и локализации кроветворения.

После завершения периода имплантации у плодов кроликов в возрасте 20 дней отмечались подобные явления, но выраженные в меньшей степени, что свидетельствовало о начавшемся процессе замедления скорости Формирования ДФК (Иржак и др., 1985).

Второй особенностью реакции показателей КЕК в ответ на

действие гипероксии или ГБО является то, что в отличие от гипоксии, у взрослых млекопитающих имеет место не увеличение КЕК, а снижение. При этом разовые экспозиции животных в условиях высоких рОг практически всегда приводят к немедленному проявлению этой реакции. В длительных экспериментах отмечаются колебательные изменения показателей КЕК. Количественная динамика клеточного состава и НЬ, как и при гипоксии, сопровождается качественной, в действии гипероксии также проявляется хроноконцентрадионная зависимоть: чем выше давление Ог в барокамере или время экспозиции животных в ней, сем бол^е значимы сдвиги в картине красной крови, качественные изменения клеток крови проявляются не только в разной степени их зрелости. Они могут отличаться Формой, размерами и Физико-химическими свойствами, что проявляется в изменении устойчивости мембран, фракционного состава и электроФоретической подвижности НЬ.

Имеющиеся в настоящее время сведения о влиянии гипоксии и гипероксии во время беременности на Формирование кислородосвязуюших свойств нь плодов позволяют считать доказанным, что это свойство белка изменяется с определенной закономерностью - кд нь02 смешается в сторону кд животных более старших возрастных групп, в зависимости от величины гипоксического или гипероксического стимула и времени действия на организм матери величина р50 кд плода может приближаться к значениям p50 новорожденных контрольных кроликов или быть близкой к величине р50 взрослых животных. Закономерное смешение кд в сторону взрослых Форм обнаружено у новорожденных животных, матери которых подвергались действию высоких или низких р0г. а также у новорожденных, которых сразу после рождения помешали в барокамеру. Исходя из этих результатов, а также учитывая динамику кос крови, биохимических показателей и показателей кек, правомерным будет утверждать, что при гипероксическом влиянии на мать в организме плода развивается гипоксия, поэтому ответные реакции со стороны ДФК плодов при гипоксии и'гипероксии матери одинаковы. Одинакова во многом эта реакция и в раннем постнатальном периоде развития животных (до 7-t0-дневного возраста), что объясняется продолжением развития систем транспорта и утилизации 02 в этот период.

После достижения недельного возраста направление сдвига КД у животных приобретает видиспедифический характер и осуществляется по направлению сдвига КД взрослых представителей вида. V животных этих возрастных групп их реакции на гипоксию или гипероксию изменением сродства нь к 02 имеют принципиальное отличие: при гипоксии кислородосвязуювше свойства НЬ уменьшаются, КД сдвигается вправо, при гипероксии, наоборот, возрастают, КД смешается в

противоположную сторону.

Увеличение сродства НЬ к 02 в условиях гипероксии к настоящему времени показано не менее, чем У 10 видов млекопитающих, поэтому

как общепризнанное уменьшение сродства нь к 02 в условиях гипоксии. Явление это возникает независимо от уровня гипероксического воздействия на организм, поскольку может проявиться уже при изобарической гипоксии у новорожденных и взрослых животных, а также выявляется в опытах in vitro.

В общем виде механизм регуляции сродства НЬ к 0г представляет сложный процесс, состоящий из больного количества Физико-химических и биохимических реакций, осуществляющихся как внутри клетки, на ее клеточных мембранах, так и внеклеточном уровне. Одной из ведущих среди этих реакция является изменение кос крови, в регуляции которой в силу своей амФотерности принимают участие молекулы нь, что, по-видимому, можно рассматривать как механизм ауторегуляции молекулы в ответ на внешнее воздействие и как механизм регуляции внутриклеточного КОС. Многие из этих реакций оказывают косвенное воздействие на молекулу НЬ через изменение проницаемости, ионного равновесия, заряда мембраны, некоторые - прямое, в конечном итоге это влияние выражается в изменении конФормации белка и модификации его кислородосвязуюших свойств, что проявляется в смешении КД.

таким образом, кд представляет собой интегральное отражение сложных реакций организма в ответ на внешнее воздействие, протекающих а данный момент и в данных условиях на молекулярном, клеточном, системном и межсистемном уровнях, всякое внешнее воздействие, если оно приводит к изненению направления и скорости Физико-химических и биохимических процессов в эритроцитах, метаболиты гликолиза которых прямо или косвенно влияют на молекулу ИЬ, будет приводить к изменению его сродства к 02. При этом механизм изменения этого ее свойства за счет числа участников и разной скорости протекания реакций, его обеспечивавших, может отличаться, но результат в большинстве случаев одинаков - смещение КД от своего нормального положения. Это позволяет нам охарактеризовать изменение кислородосвязуюших-свойств нь как неспецифический эФФект на изменяющиеся условия окружающей среды.

Гипоксия и гипероксия меняют многие Физико-химические и биохимические процессы, зависимости между которыми становятся иными и даже противоречивыми, и, таким образом, расстраиваются эволюционно сложившиеся структурно-функциональные взаимоотношения не только среди разных систем организма, но и внутри каждой из них. На примере ДФК видно, как нарушается сбалансированная синхронная связь между ее составными элементами. Изменения их протекают не однонаправленно, а носят колебательный характер, свидетельствующий, с одной стороны, о сложности и противоречивости складывающихся новых связей! с другой стороны, отражающий поиск путей решения возникших противоречий в системе, переходящей, в соответствии с принципом Ле-Шателье-Брауна. на новый уровень функционирования.

- 38 -ВЫВОДЫ

1. формирование кислородной емкости и кислородосвязуших свойств крови в онтогенезе млекопитающих животных находится в хроноконценграаионноя зависимости от парциального давления кислорода в дыхательной среде. Характер этой зависимости до и после рождения животных различен.

г, высокие ро2 в дыхательной среде беременных животных вызывают у плодов к моменту рождения изменения показателей крови, характерные для гипоксии, а именно - увеличение количества эритроцитов (на гч*) при одновременном снижении числа ретикулодитов (на 42и) и концентрации гемоглобина (на 9''-), что свидетельствует об ускоренном созревании клеток и приближении морфологической картины крови новорожденных к картине крови взрослых животных.

3. Впервые установлено, что под влиянием интервальной гипероксии на беременных крольчих сродство' гемоглобина к кислороду у плодов и новорожденных изменяется по "гипоксическому" типу в хроноконцентрационной зависимости; действие высоких рОг в течение всей беременности сопровождается снижением сродства гемоглобина к кислороду у новорожденных крольчат на чех, в течение двух последних триместров беременности - на 18Х, в течение второй половины беременности - на 5*.

4. развитие в организме плодов гипоксии при гипероксии матери проявляется также в особенностях динамики Физико-химических, биохимических, и Функциональных показателей их крови, выражающихся в изменении кислотно-основного состояния крови в сторону ацидоза, увеличении концентрации глюкозы (на 20 и 21 '/■), смещении кривых диссоциации влево, нарастании массы тела на 21 и 27г.

5. зависимость Формирования кислородной емкости крови с возрастом от рО^ в дыхательной среде проявляется в том, что у животных, которые сразу после рождения подвергались влиянию гипоксии, кислородная емкость крови увеличивалась в 2-3 раза за счет увеличения количества эритроцитов по сравнению с взрослыми животными, испытавшими такое же воздействие.

6. Если у плодов и новорожденных животных ответные реакции исследованных показателей крови на высокие и низкие рОг в дыхательной среде одинаковы, то, начиная с 1,5-2-недельного возраста они меняются и соответствуют реакциям, характерным для

взрослых животных:

7. Выявлена видоспецифичность влияния низких концентраций кислорода в дыхательной среде на картину крови взрослых животных разных видов, которая выражается в том, что при одинаковой экспозиции в барокамере число эритроцитов в крови белых мышей возрастало почти на зэя, у кроликов -на гзг., у коиек - на ту.. Концентрация гемоглобина в крови мышей увеличиваласв> на 1 ох, не менялась у кроликов, а у кошек повысилась на 35х. Количество ретикулопитов в крови мышей и кроликов повышалось, а у кошек

оставалось неизменным.

8. Установлена видоспецифичность изменений кислородосвязуюших свойств гемоглобина, проявляющаяся в том, что в одинаковых условиях опыта гипоксия вызывает снижение сродства гемоглобина к кислороду у белых мышей и кроликов, тогда как у кошек - увеличение. Высокие р02 увенчивают сродство гемоглобина к кислороду у кроликов, крыс и золотистых хомяков, у кошек - снижают, у овен кислородосвяэяопше свойства гемоглобина не меняются.

■ 9. Впервые показана хроноконцентрадионная зависимость изменений кислородосвязуюших свойств гемоглобина после действия высоких рОг на взрослых животных: при увеличении концентрации кислорода или экспозиции животных в барокамере сродство гемоглобина к кислороду возрастает значительно быстрее.

10. Как показатель функциональной активности крови реакция присоединения и отдачи кислорода гемоглобином весьма лабильна судя по тому, что ее изменение наблюдается уже при разовых кратковременных (30-60 мин) экспозициях млекопитающих животных в условиях барокамерной гипоксии и гипероксии. Модифицированное сродство гемоглобина к кислороду может сохраняться в течение нескольких суток после прекращения действия стрессора.

11. Впервые установлено, что длительное влияние гипероксии на животных вызывает Фазную (колебательную) динамику кислородосвязуюших свойств гемоглобина. В зависимисти от вида животных сродство гемоглобина к кислороду может возрастать, а затем снижаться (кролик), у другого вида животных (кошка) процесс идет в обратном направлении.

12. Выявлена определенная последовательность динамики различных показателей крови после действия высоких ро2 на млекопитающих животных: в первую очередь изменению подвергаются Физико-химические, затем биохимические и последними -функциональные показатели красной крови.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

гладилов Б. в. влияние многократных воздействий гипероксии на сродство гегсглобина кроликов к кислороду // Биол. исслед. на Северо-Вос оке европейской части СССР, - Сыктывкар: КФАН СССР, 1975. - С. 130-135,

Гладилов В. В., Иржак л. И. Возрастные особенности сродства • гемоглобина к кислороду у кролика // Ж. эвол. биохимии и Физиол. -Т. 11. - Н 3. - с. 310-311.

Иржак л. И.. Ионгалев Н. XI, Гладилов В. В. МорФо-Физиологические характеристики красной крови северного оленя // Тез. докл. 12 сьезда всес. Физиол. общества им, и, п, Павлова, - Тбилиси, 1975. 'Т. 3. - С. 25-26.

Гладилов В. В., Иржак Л. И. Влияние изобарической оксигенации на сродство гемоглобина кролика к кислороду // Тез, докл. 12 сьезда

всес, физиол. общества им. и.п.павлова. - Тбилиси. 1975, - т. з, -с. 99-100.

Гладилов В. В. , Иржак Л. И., Мойсеенко Н. А. Кривые диссоциации оксигемоглобина северного оленя // труды печоро-илычского гос. заповедника. - Сыктывкар: Коми кнгас. изд-во, 1976. - С. 130-133.

Воронова И. Н., Гладилов В. В. Использование спектрофотометра для получения кривых диссоциации оксигемоглобина // лаб. дело. - N 11. .- С. 662-664.

Гладилов В.В. дыхательная функция крови кроликов при гипероксии // тез. докл. г обшеуниверсит. научн. конф. молодых ученых. - Сыктывкар, 1976. - С. 30.

Мойсеенко Н. А., Гладилов В. В, МорФо-Функциональные характеристики красной крови золотистого хомяка // тез. докл. г обшеуниверсит. научн. конф. молодых ученых. - Сыктывкар, 1976. - С. 32.

гладилов В, в. влияние изобарической гипероксии на дыхательную Функцию крови кролика: Диссерт. на соиск. уч. ст. канд. биол. наук.

- Сыктывкар, 1976. - 176 с.

гладилов в. в. , иржак л. и., грошева л. в., никитина и. р. Дыхательная Функция крови кошки при гипероксии // Бюлл. экслерим. биол. и мед, - 1977. - Т. 84. -Нв, - С. 160-162.

Иржак л, я. , гладилов в. в. , Беликова А. г. сравнительный анализ дыхательной функции крови при гипероксии // Тез. докл. 7 научн. совеш. по эвол. Физиол. , поев, памяти академика а, А. Орбели. - л , -С. 98-99.

Гладилов В. В. , Мойсеенко H.A. Действие гипероксии на популяцию эритроцитов животных // Механизмы регуляции в системе крови: Тез. Всес. КОНФ. - Красноярск. 1978,, - Ч. 1, - с. 173-174.

Иржак л. И., Гладилов В. В. Сродство $ кислороду гемоглобина северного оленя до и после рождения // 1С. эвол. биохимии и Физиол.

- 1979. - Т, 15. - НЕ, - С. 205-207,

Григорьева Т. П. , Гладилов В. В. Влияние гипербарической гипероксии на содержание 2,3-ДФГ в крови кроликов // Тез. докл. молодежной научн. конф. северных Филиалов ан СССР, - Сыктывкар, 1979. - С. 82-83.

Цветкова Г. М. , Гладилов В. В, Возрастные изменения сродства гемоглобина к кислороду при гипербарической оксигенапии // тез. докл. молодежной научн. конф. северных филиалов АН СССР. -Сыктывкар, 1979- - С. 107-108.

Гладилов В. в, Характер изменения кислородосвязуших свойств гемоглобина животных разного возраста при гипербарической оксигенации // Специальная и клиническая Физиология гипоксических состояний. - киев: наукова думка, 1979. - ч. з. - с. 6-9.

Гладилов В. В. , Иржак Л. И. Сродство гемоглобина к кислороду у новорожденных котят // X. эвол. биохимии и физиол. - 1980. - Т. 16. - Н1. - С, S5-87.

- 41 -

дворцова в, л. . гладилов в. в, действие пчелиного яда на содержание 2,3-ДфГ в эритроцитах и сродство гемоглобина к кислороду // Механизмы действия зоотоксинов. - Горький: изд-во ГГУ, i960. -С. 33-36.

Иржак п. И. , Гладилов В. В. Возрастная характеристика сродства гемоглобина к кислороду у лося // S. эвол. биохимии и Физиол . -1961. - Т. 17. - Н1. - С. 64-66.

Гладилов В. В. , Булышева Н. В,, Богданова Е. Н. Сравнительная характеристика сродства гемоглобина к кислороду у копытных животных // виол, пробл. севера: тез. докл. 9 симп, - Сыктывкар. - ч. г, - с. 82.

Гладилов В. В. функциональные свойства гемоглобина при инкубации крови в кислороде // вюлл. эксперим, биол. и мед, - 1991.

- т. т. - с. 7-10.

Гладилов В. В. Влияние гипоксии на сродство гемоглобина к кислороду у животных // космич. биол. и авиакосм, мед, - 1961. -т. 15. - я 4. - с. 66-89.

Гладилов В. В. Гипербарическая оксигенация и кислородосвязуюшие свойства гемоглобина животных разного возраста // Тез. докл. т Неждун. конгресса по гипербарической медицине. - К. , 1961. - С. 158- 159.

Гладилов В. В. Состав и свойства красной крови при гипероксии // Действие измененной газовой среды на живой организм. - Пермь: изд-во ПГУ, 1961. - С. 18-29.

гладилов в. в. Сродство гемоглобина к кислороду при гипоксии // Физиология, и клинич. пробл. адаптации к гипоксии, гиподинамии и гипертермии: Тез. докл. 3 Всес. симп. - И. , 1981. - С. 36-37.

. иржак л. и,, гладилов в. в.. мойсеенко h.a. роль гемоглобина в адаптации к гипероксии // Адаптация в экстремальных условиях:' Тез. докл. б Всес. конф. по зкологич. Физиол. - Сыктывкар, 1982. - Т. 4.

- С. 37.

Иржак л. И. , Гладилов В. В. Возрастная характеристика некоторых показателей красной крови лосей и северных оленей // Тез. докл. 10 всес. симпозиума "Биологические проблемы севера". - нагадан, 1983,

- Ч. г. - С. 75-76.

Гладилов В. В. , Кичигин А. И. , Тырин А. В. , Поташева Т. В. функциональные свойства гемоглобина в условиях измененной газовой среды // Теоретич. и клинич. аспекты пато'Физиол. дыхания. : Тез. докл. научн. практич. конф. - Куйбышев, 198 3. - С. 210-212.

иржак л. и., гладилов в. в. , мойсеенко н. а. дыхательная функция крови в условиях гипероксии. - Н. : Медицина, 1985. - 176 с.

Гладилов В. В, , Мойсеенко H.A. Кислотно-щелочное состояние и некоторые показатели крови крыс после действия гипербарической оксигенации // X. космич. биол. и авиакосмич. мед. - 1987. - Т. 21,

- Н4. - С. 41-45. ^

гладилов в,В. Метод получения и денситометрирования

электрофорегранм белков крови // тез. докл. научно-практич. конф. "Ускорение социально-экономич. развития Урала". - Свердловск. I9ß9. - Ч. 1. - С. 79-80.

захватова н, д.. тулупов г. в.. гладилов в. в. экспресс-метод электрофореза белков крови на пленках из ацетата целлюлозы // Лаб. дело. - 1989. - N 12. - С. 79-60,

гладилов в. в, кислородосвязушие свойства гемоглобина плодов кроликов в условиях гипоксии и гипероксии матери // Компенсаторно-приспособит. реакции организма при гипоксии. - Куйбышев, 1989. - с. 16-20.

Гладилов В. В. Регуляция кислородтранспортных свойств крови при гипоксии // Система микроциркуляпии и гемокоагулядии в экстремальных условиях: Тез. докл. г всес. конф, - Фрунзе, 1990. -С. 82-83.

Гладилов В. В. Кислотно-основной гомеостаз крови животных при гипоксии и гипероксии // тез. докл. всес. конф. "нолекулярные и клеточные основы кислотно-основного и температурного гомеостаза". -Сыктывкар, 1991. - С. 28.

Гладилов в. в. кислотно-основной гомеостаз крови млекопитающих в условиях измененной газовой среды // Кислотно-основной и температурный гомеостаз. физиология, биохимия, клиника. -Сыктывкар; 1991. - с, te-Hi,

Гладилов В. В. , Ситкарева А. Г. Электролитный состав и кислотно-основное состояние крови здоровых и больных детей // Актуальн. пробл. адаптации и здоровья населения севера: тез. докл. научн. сессии Арханг. мед. ин-та. - Архангельск, 1991. - С. 175-177.

Гладилов В. В., Тулупов Г. В., Захватова Н. Д. Способ определения гетерогенности гемоглобина // заявка на изобретение к 4&30647/14. Положительное решение от 02. 01.91.

JrzhaK L. , Gladllov V. Changes of erythrocytes due to hyperoxYsenation // Acta bioiosica et medica Germanica. - 1977, -Vol. 36. - К 5-6. - F. 657-660. «

JrzhaK L., Gladllov V. Materials to physiology of red blood // Third Jntern. Koos sm.: Abstr. - SYKt/vKar, 1990. - p. 137.

Автор выражает искреннюю благодарность Заслуженному деятелю науки Коми сср, заведующему каФедрой Физиологии человека и животных сгу профессору л. И. Иржаку за поддержку и помошь при выполнении данной работы.