Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Взаимосвязь между изменениями фосфолипидного состава легких и биомеханикой дыхания при гипоксии

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Взаимосвязь между изменениями фосфолипидного состава легких и биомеханикой дыхания при гипоксии"

РГ6 од

АКАДЕМ1Я НАУК УКРА1НИ 1НОТИТУТ Ф13ГОЛ0ГИ ТМ.О.О.БОГОМОЛЬЦЯ

На правах рукопису

SÏOBÀ Ольга 0лексш1др1вна

ВЗАбМОЗВ'ЯЗОК М1Ж ЗМ1НАМИ ФОСФОЛТП1ДНОГО СКЛАДУ ЛЕГЕНЬ I БЮМКХАН1К0Ю ДИХАШШ ПРИ Г1П0КСХ1

03.00.13 ф!з1олог1я людини i тварин

АВТОРЕФЕРАТ дисертацИ на здобуття вченого ступени кандидата б1олог1чних наук

Ки1в - 1993

Робота виконана у в1дд1л1 по вивченню г1покоичнирс отан1в 1нотитуту ф!в1олог11 1м. 0.0.Богомольця АкадамИ наук Укра1ни.

Науковий кер1вник - доктор медичних наук, проф. Ы.М.Оереденко

0ф1ц1йн1 опоненти; доктор медичних наук, проф. В.А.Беревовоький доктор б1олог1чшис наук, проф. В.0.М1щенко

I

Пров1дна уотанова - Укра1ноький НД1 фт1в1атр11 1 пульмоно-

24, вул. Богомольця, 4).

3 диоертац1вю можна овнайомитиоя в б1бл1отец1 1нотитуту ф1а1олог11 1м.'.0.0.Богомольця.

лог11 1м. акад. Ф.Г.Яновоького.

Р-

Вчений секретер спец1ал1вовано1 ради доктор (51олог1чних наук

3.0. Сорок1на-Мар1на

Загалька характеристика роботи. ._. - Актуальн1сть проблеми. Добре в1домо, що rtnoKui.i прптаманний дуяе широкий спектр д11 на opraHi3M, у тому числ1 i на дихання. Роботами багатьох досл1дник1в (М.М.С.1рот1н1н, 1939-1980: Н.В.Лау-ер, А.З.Колчинська та 1н. 1981; М.М.Середшпсо, 1963; В.А.Березов-ський та 1н., 1978; Ф.З.Меерсон, 1984; В.П.Пожаров, Т.Д.М1няйленко та 1н., 1990-1992; H.D.Drippa, J.H.Comroa, 1947 та 1нш1) доведено, що noMlpHa г1локс1я здатна викликати отиму.ляюч1 та корягуюч1 ефек-ти. У той же час вшпнз важких 11 ступен!в на транспорт pecniparop-них газ1в та газообм1н вивченкй недоотатньо. Разом з цим, доол1д-жання механ1зм1в, як1 лежать в ochobI перебудови вовн1шнього дихання та легеневого газообм1ну в цих умоаах, актуально не т1льки в теоретичному, а й у практичному план", оск1льки надао мохишв1сть б!льш коректно вибирати отратег1в 1 тактику корекцИ г1локе11 та. пов'язаних з нею порушень дихання. Особливе значения при rlnoKcil 1 пов'язвним з нею енергодеф1циток йабувае економ^чн1сть зовн1ш-нього дихання, яка залекить, головким чином, в!д об'емно-часово! структури респ1раторного циклу, еластичност! легень та опору брон-х1ального дерева (Л.Л.Шик, 1973; H.Bartels et al., 1973). У свою чергу, еластичн1сть легень, величина дихального об'ему 1, зрештою, витрати енергИ на зд1йснення дихальних рух1з визначаються иере-важно станом сурфактантно1 системи легень, голоьним компонентом яко! е фосфол1п1ди (J.A.Clements et al., 1951; H.J.King, 19G2, 1984; R.b.Sanders, 1982; "S.A.Shelley et al., 1984; S.A.Roon«y, 198S; L.M.G. Van Golde et al., 1988). Однак ду цього часу нев1до-мо, яким чином зм1тоеться як1сний та к1лък1сний склад фосфол!л1д1в сурфактанту в умовах тяжко! г1покс11 та як1 механ1зми даного ят ща.

В останн1й чао велика уаага над!ляаться фармаколог1чн1й корекцИ rlnoKcii та оупутн1х 1й порушень зовн!шнього дихання, вокрема, аастосуванню екзогенних фосфол1п1д1в як штучних оурфактант1в (О.О.ВркПнський .та 1н., 1998; В.П.Поиаров та 1н. 1990; 0.В.Стефанов та 1к., 1990; T.Fujuwara et al., 1979; Y.Tanaka et al., 1982). Незважаючи на вначну теоретичну та практичну вначим1сть 'проблема, на шляху до 11 вир1шекня поки що зроблен1 лише перш1 краха.

Мвта роботи; вивчити механ!зми та ф1з1олог1чне аначення эм1н фосфол1п!даого складу легень в умовах важко! г1поко11 i обгрунту-вати ааотооування екзогенних фосфол!л1д1в для корекцИ г1поксичних порушень зовн1шнього дихання.

Для досягнення поставлено1 мети було необх1дно вир1шити ол1ду-юч1 oohobhI завдашя:

.1. Вивчити роль зм1н б1омахан1ки дихально1 аистами в перебудав1 . а<5'смно-часово1 структури респ1раторного циклу в умовах вакко1 г1поко11.

2. З'ясувати ochobhí яричини порушення легеневого газообм1ну, б1о-механ1ки дихання 1 дифузН кисню а пов1тря у кров при г1поко11 р1зного генеау. '

3. Бивчити ам1ни фосфол1п1днаго складу легень та фактори, що 1х • вумовлюють, при важк1й rlnoitcli.

4. Обгрунтувати можлив1сть вастосування екзогенних фосфол1л1д1в у вигляд! л1пооом для корекцИ rinoKoll та cynyrulx 1й порушень б1омехан1ки дихання.

Наукова новизна. Вотановлено, що' основною причиною пад1ння

ефективноот1 та економ!чност1 зовн1шнЬ'ога дихання в умовах вакко!

i 1 • rinoKoll е розвиток пошкодхень легень 1 шг1ршення роботй сурфак-

тантно! оисзтеми, викликан! енергодеф1цитом, ацвдоаом,. активац1ою

¿

л!п!дио1 пероксидац!!, зм!ною фосфол!п!дного складу легенево! па-ренх!ми та сурфактанту, а також обмекенням дифуз'1! кисню 1з говоря в кров. Вперше детально досл1джений фосфол1п!дний склад ^пегеие-вого сурфактанту та паренх1ми легень в умовах гострого • деф1циту кисню 1 з'ясован1 головн1 механ1зми цього явища.•

Теоретичне значения роботи визначаеться тич, що вона роакривас головн! механ!зми зм!н фосфол1л!дного складу тшренх!ми та сурфактанту легень, що розвиваготься при г!локс!1 важного ступени. В робот! встановлено сп!вв!дношення м!ж зм1нами респ!раторно! чутли-вост! апарату дихання та порушенням легенево! б!омехан!ки у роз-витку 1 компенсац!! г!покс!1 та супутн!х 1й зм1н структури ресн!-раторного циклу.

Практичне значения ироведених досл!дкень полягае в обгрунту-ванн! нового Способу корекцН порушен' зовн!шнього дихання та га-зообм!ну при г!покс!1, ецо базуаться на застосуванн! екзогенних фосфол!п!д1в для нормал1зац1! фосфол!п1дного складу легеневого сурфактанту та паренх!ми легень, п!двищення елаотичност1 легень та пол1пшення дифуз!! кисню кр!зь аерогематичний бар'ср, оптимЗсзацП структури респХраторного циклу 1 зменшення енерговитрат.

Положения, що виносятьсп на захист.

1. Головна причина перебудови об'емно-часово! структури респ1ра-торного циклу в умовах важно! г1ттоксН полягая в р!зкому п!дви-щенн! елаотичного 1 резистивного опору диханню, обмеженн! дифу-з11 кисню кр!зь аерогематичний бар'ер.

2. Головну роль в порушена! легенево! б!омехан!ки ! дифуз!! кисню при г1покс!1 грають зм1ки фосфол!п!дного складу легеневого сурфактанту та паренх!ми, що, у свою чергу, зумовлен! енергодеф!-цитом, а також посиленням деструкцИ фосфолЗп!д!в ва рахунок

активацН перекиошго окисления л1п!д1в 1 фосфол1лол1ву. 3. Застосування екзогенних фосфол1п!д1в у вигляд! л1пооом нормал1-зуе фосфол1п1дний оклад легень, 1нг1б1руе л1п!дну пероксидац1ю та л1шл1а, п±двищуе ефективн1оть аовн1шнього дихання та газо-о0м1ну, зменшуе витрати енергИ, пол!шпуа умови для дифузИ кисню кр1аь 01олог1чн1 бар'ери.

Адробац1я робота. МатерХали дисертацИ допов1далися на Всесо-юзнЛй конференцИ "Функциональные резервы и адаптация" (Ки1в, 1ЭЭ0 р.);. XIII з'1зд1 ' Укра1ноького ф1з1олог1чного товариотва 1мЛ.П.Павлова (Харк1в, 1990 р.); III науково-практичн1й конференцИ "Сурфактантная и антиоурфак^антная системы легких" (Ялта, 1991 р.); м1кнародному робочому зас1данн1 "Интервальная гипокеическая тренировка" (КиХв, 1992 р.); зао!данн1 сектору в1сцеральних оиотем 1нституту ф1в1олог!1 1м.0.0.Богомольца АН Укра1ни (1992 р.)

Нубл1кац11. По тем1 дисертацИ опубл1ков4но 14 наукових роб1т. Структура та об'ем роботи. Дисертац1я викладена на 142 сторонах машинописного тексту 1, складавтьея 1з вотупу, огляду л1терату-ри, опиоу метод!в дослХдження, експериыентально!. частини, що окла-дастьоя з 6 розд!л1в, заключения та висновк1в. Список . л!тератури май 247 джерел. Робота 1люстрована 28 малинками, 2 таблицями.

Г' ОБ'БЕГ ТА МЕТОДИКА ДОШВДЖЕНЬ. ' Доол1дження виконан! на 137 01 лих лабораторншс щурах-самцях л1н11 В1стар. Екоперименти проведен1 у в1дд1л1 по вивченню г!пок-оичних"бтан!в (зав,. в1дц1лом - професор М.М.Сараденко). Досл1дкен-ня в використанням фосфол!п1дних л1посом виконан1 сп1льно 1з оп1в-роб1тниками лабораторН л1посом' (¡зав. лабораторию - доктор б!оло-г1чних наук О.В.Стефанов) 1нституту О1ох1м11 1м.0.В.Паллад1на АН

Укра1ни. Експерименти виконан! в!дпов!дно плану науково-досл1дно! робота 1нституту ф1з1олог!1 !м. О. О.Богомольця АН Укра!ни. -

Досл!ди виконан! п!д хлоралозо-уретановим наркозом (6 мг хло-ралози та 50 мг уретану на ЮО г маси тварин)'. Наркоз одноразово вводили внутричеревно у вигляд1 п!д!гр!того до 37°С розчину. Були викориотан! сл!дуюч! експериментальн! модел!: Ппоксична г1покс1я - щури дихали протягом 60 из. газовимя оум!шами з концентрац!ею кясню 16*, 14%, 3035, 8%, 6% в азот!;

крововтрата зд!Яснювалась !з загально! сонно! артер!1 протягом 5-10 хв. в об'ем 1 2-2,5 мл кров! на 100 г маси т1ла.

При г!поксичн!й г1покс1! л1посоми (а концентрац!ею фос$ол1п!-д1в 2,Б мг на 100 г маси т!ла) вводили через 30 хв. п!сля початку дихання газового сум!шшю !нтратрахеаль:ю.

Для вим!ру параметр!в зовн!шнього дихання та газообм!ну у щу~ р!в п1сля трахеостом!! використовували автоматлзовану установку (В.П.Пожаров, 1389). Анал!зували в динам!ц! дихального циклу зм1ну легеневого об'ему, дихальний сб'ем, частоту дихання, легеневу та альвеолярну вентиляц!!, парц!альний тиок респ!раторних газ!в у р!зн! моменти дихального циклу. Оценивали початкове нвпруженчя респ!раторних м'яз!е по максимальному значению друго1 пох1днс! легеневого об'ему на початку вдоху (К.ВигМ. ег а!., 1977; У.А'кЮ ег а!., 1981). У чаотин! досл!д!в спонтанне дихання тварин зупкня-ли тубокурарином ("Мао1агта", Ф!нлянд!я) ! проводили штучно дихання за допомогою керованого ЕОМ респ!ратора. У цих умовах анал!зу-вали залекн!сть еластичного та розистивкого опору диханню (А.ВоиЪиуз, 1970) ! залекн1сть витрат енерг!! в1д дихального об'ему та частота дихання (Р.Као, 1972).

Для досл!даэння фосфол!п!даого складу легень л!п!ди вид!ляли з

гомогенат1в тканини та бронхо-альвеолярних вмив1в за методикою J.Folch et al. (1957). Вронхо-альвеолярн1 змиви (або лаважку р!ди-ну) одеркували за. методикою Т.Н.1ваново1 та Л.Н.Рубель (1975). Роад1лення фосфол1п!д1в на класи проводили за допомогою двом1рно! тонкошарово! хроматограф!! на силуфолових пластинках ("¡Kavalier", Чехословаччина) у системах, запропонованих 1'.А.Тереховой (1981): I напрям - хлороформ, метанол, бензол, ам1ак 28% у сп1вв1дношенн! 65:30210:6 (00 об'ему), II напрям - хлороформ, метанол, бензол, ацетон, оцтова кислота, вода у сп1вв1дношенн1 70:30:10:5:4:1 (по об'ему). Анал1зували сл1дуюч1 1дентиф1кован1 фосфол1п1ди: фосфати-д1лхол1н <ФХ), л!аофосфатид1лхол1н (ЛФХ), фоофатид!летанолам1н (ФЕА), фосфатид1лгл1церол (ФГ), фосфатид!псер!н (ФС), фосфати-д1л1нов1тол (Ф1), оф!нгом1ел1н (СФМ). К1льк1оний анал1в фоофол1п1-д1в робшш аа методикою J.BTMarah and D.B.Weifiateln (1966). Розра-хунки вели на п1дстав! квл1бровки, проведено! за допомогою фосфо-л1п1дних отандарт1Е ("Sigma", США).

Отан процео1в л1п1дно1 пероксидацИ оц1нювали по накопиченню И продукт 1в, що вступають у. реакц1ю з т1обарб1туровою кислотою, у гомогенатах легень (H.Oiücawa et al., 1979). Концентрац1ю в!льних жирних кислот визначали аа методом N.J.Duncombe (1964).

'Увесь цифровкй матер!ал оброблений за методами вар1ац1йно! статистики.

РЕЗУЛЬТАТА Д0СЛ1ДЖШНЯ ТА IX ОВГОВОРЕННЯ.

Вивчення впливу важко! rinoKcii на зовн1шне дихання показало, що як при г!покоичн1й rinoKcii, так при масивн1й крововтрат! спостер1гаються однотипн1 зм1ни об'емно-часово1 структури pecnipa-торного циклу.

б

120

цикл/:

мл/1ООг

О

2 ^Об'ем (мл)

20 16 12 8 "4 Концентрашя кисню (%)

10 15 Тиск (гПа)

20' 25

Мал.1. Зм1ни частота дихання (ЧД) 1

дахальногс об'ему (ДО) в умовах лрогресуючо! г1докс11. * - Р<0,05

Мал.2. Типов! квазистатичн! звлеююст!

об*ем - тиск для здоху ■ у кон-трол1 (1), при г1покс1! (2) 1 кравовтрат! (3).

Тек, наприклад, в.умовах !нгьляц!! газових сум!шей 1з зншкеною концвнтрац!ею кионю альвеолярна вентиляц!я вроотае т!льки в тону випадку, якш.о концентрац!я кионю п1дтримуетьоя на нижче 8Ж. При цьому, з01льй1ення хвилинного об'ему дихання в1дбуваеться, головним чином, за рахунок зросташм дихального об"ему при незначних зм!нах частоти дихання. йкгцо концентрац1я кисню стае никчою за 855, в1дм1-чаетьоя р!зке зменшення вентиляц!!. Окр!м цього, в1дбуваёться сут-тева перебудова структури рбсп1раторного циклу, яка полягас в зменшенн1 дихального об"ему та пропорц1йному зростанн! частоти дихання (мол.1). Аналог1чн! ам1ни в!дм1чаються також в умовах дихання газового сум!шшю з поот1йною концентрац!ею кисню, в тому випадку, якшо остання дор!внюе &%. При цьому у тварин в перш! 6-10 хв., як правило, в!дм!чаеться посилення дихання. Пот1м величини легенево! та альвеолярно! веншляц!! знижуються до початкового р1вня. При цьому р1зко знижуеться дихальний о'б»ем i зростае частота дихання. При крововтрат1 такоз зареестрован! под!бн1 зм1ни дихання, ва виключенням його частоти, котра не зб1льшувалася, не дивлячись на пад!ння дихального об'ему.

Анал!з даних л!тератури дае змогу припустити, що факторами, як1 в!дпов!дають за зм!ни вентиляцИ та перебудову об'емно-часово1 структури .дихального »циклу, мажуть виступати: напруження pecnlpa-торних газ!в та рН кров!, зм1на вентиляторно1 чутливост! апарату регуляц!! диханкл до О2, ОО2, рН 1, нарешт1, б1омехан1ка дихання (1.0.Бреслав та В.Д.Глебовський, 1981; 1.0.Вреслав, 1984, 1985; A.Bouhuys, 1970; H.Bartela et al., 1973; J.A.Daubenspeck, 1979, 1981; J.A.Daubenspeck and M.W.Paroh&m, 1982).

При г1поксичн!й rlnoKCli в!дм1часться прогресуюче ' зниження иапрукення кчсню i вуглекислого газу в кров! та розвиток метабо-

е

л1чного ацидозу. ñífiom, що пад1ння напрукеянл кисню та рН потребуй зб!льшення вентиляцИ, а зменшення pCC¡2, навпаки, 11 зниження (F.F.Kao, 1972). Отже зм!на вентиляцИ легень повинна була б в!до-браиати сп1вв1дношення м1ж ци«от взаемно протилеайсам тенденц1ями.

При вакк!й г1покс11 зроотання вентиляцИ, викликанэ зникенням напруження Ог в артер1альн!й кров!, обмекуеться г!нокагсн1ею, шо розвиваеться в цих умовах. Одначе, т1лыси зм.1нами гуморальних стя-мул!в неможливо пояснити зниження вентиляцИ при змегоетш! концен-трацИ кионя в!д BZ до 6%. Д!йско, у цих умозах pOg в артер!альн1й кров1 та рН достов1рно змейшувались (pOg - приблизно в 4 рази, а рН - з 7,4 ± 0,03 до 7,06 х 0,01, Р < 0,05). Але р1вень вентиляцИ при цьому знизився , хоч назван! зм!ни передбачали його зб!льшен-ня, бо pCOg в артер1альн!й кров! в r ix не умовах достов!рно не им1нився. Це дозволяе припуотити, що закка г!покс!я призводить до зб1льшення чутливост1 зош!шнього дихання до зм!ни напруження вут-лекиолого газу в кров!.

В результат! проведених до?п1длэнь нами Оуло встановлено, що в умовах важно! г1поксично1 rinoKcli д!йсно ъ1доувастьея р!зке зб1льшення вентиляторно! чутливост! апарату дихання до зм!ни рОСЦ в артер1альы1й кров!. Де явище мае важлипе ф!з!олог!чне значения, бо дозволяв орган1зму ч!тко реагувати на найменшэ-зрушення рС02 в кров1. Саме цим, з одного боку, досягасться максимально моалшза компенсац!я метабол1чного аиидозу, що розвиваеться при г1понсН, а» з другого боку, в1дбуваеться запоб1гання р1зкого пад!ння pCGg, яке може викликати спазм судин мозку та серця (5.0.Коваленко, 1937).

Однак, проведений нами на п!дстав1- експериментальши дьних розрахунок показав, що т1ль;ш половина спостер1гаемого в досл1д1

падЦшя вентиляцИ в умовах важко! г1докс11 дав'язана 1з ам1нами чутливост1 апарата регуляцИ дихання до гуморальних отимул1в. Кр1м того, ан1 арушання напрукення реоп!раторних газ1в та рН в кров1, ан1 вм1на чутливоот! апарату регуляцИ дихання, не можуть бути причиною перебудови режиму вентиляцИ.

Подал ыний анал!з даних дав вмогу вотановити, що додажкова вни-кення вентиляцИ та зм!на об'емно-часових сп1вв1дношень у динам1ц1

респ1раторного циклу буш викликан!, головним чином, порушенням

%

б1ом§хан1ки дихання..

Експериментальр! результата показали, що в умовах вахко1 г1-покоИ внизилаоь розтяжн1оть легень, що призводило до вб1льшення еластичного опору диханнв 1 пад1вню дихальнрго об'ему. Так при вим1ру залежност1 тиск - об'ем встановлено, що для досягнення об'ему легень, який дор!внюе 2 мл, у контрол1 реоп1рзторним м'язам потребно забезпечити тиок близько 6 гШ, у той чао як через 1 год. а початку дихання газовой оум1шшю.1а 656 кионю для цього потр1бно вке близько ,16 гПа, а л1оля крововтрати - 23 гПа (мал.2). Необх1д-н1сть вабезпечення кисневого вапиту ррган1вму потребувала компен-оаторного вбЛльшення чаототи дихання; В свою чергу, тах1лное приз-водило до пХдвизцення нитрат енергИ на веятиляц1га легень,. що ще б!льше пооилшвало отуп!нь г!поко11.

В1домо (В.А.Березовський, 1979; .Т.Д.(Петера ег а1., .1972), що основною причиною пад1ння елаотичност1 легень в зростання поверх-невого натягу на меж1 под1лу шв1тря - г1лофааа, який валекить, головищ* чином, в!д фосфол!п1дного окладу оурфактанту. В результа-т1 проведених доол!даень встановлено, що при вахк!й г1поксичн!й г1поко11 та крововтрат! спостер1геат1^зя вменшення у паренх1м! легень аагальних л1п!д1в 1 фосфатид1лхол1ну - головного компоненту,

Ю

що забезпечус поверхнево-активн! властивост! сурфактанту. Це св!д-чить про обмеження синтезу речовин в умовах енергодеф1циту, що спостер!гаеться при rinoKcii важного ступени.

У той же чао в лаважн!й р1дин1 нами в!дм!чено п!двищення кон-центрац!! ФХ при г1поксичн!й г1покс!1 та 11 зменшення при крсшо-втраг! (мал.3, а). Анал!з зм!н 1ншх фзафол1л!д!в у сурфактант! та паренх!м! легень при г1поксичн1Я г1покс!1 та крововтрат! св!дчить про порушення процес1в секрец!! фосфол!п!д!в з пвренх1ми 1 !х ре-абсорбц!! з альвеалярно! поверхн! легень. Причому, при г1поксичн!й г1локсИ переважно знижена 1нтенсивн1сть реабсорбц!! фосфол!п1д!в, а при крововтрат! - ix секрец!я. У норм! функц!ональна р!вновага м1ж процесами секрец!! та реабсорбцН сприяв п1дтриманню оптимального фракц1йного складу л!п1д1в, 61лк1в i вуглевод!в у сурфактан-т1, що в свою чергу е необх1дною умовою забезпечення афеитивно1 та економ!чно! вентиляц!!. Одержан! дан! св1дчать про р!зке зменшення поглинання фосфол!п!д!в з альвеолярно! поверхн! легень. В результат! чого при г!поксичн1й rlnoHCil в1дбуваеться, зокрема, зб!ль-шення вм!оту ФХ, СФМ, ФЕА та ФГ, ФС у сурфактант! (мал.З, б). Значну роль при цьому може в!д!гравати такок посклення секрецИ пулу фосфол!п!д!в з паренх1ми на поверхню под!лу фаз. Треба враху-вати також, що тах1пное, яке спостер!галось у во!х тварин при г!-поксичн!й екопозид!!, стимулюе секрец!ю момпонент1в сурфактанту на внутр1шню поверхню легень (M.J.Oyarzun et al., 1978, 1980; P.A.Marino and S.A.Hooney, 1981).

Поряд з п1двищенням ФХ, рвчоетши, що зникуе поверхневий натяг, вб!льшусться 1 концентрация 1нш« фосфол!п1д!в. Вивчення фосфол!-п!д!в сурфактанту показало, що при rlnoKoii змЮТеться як к!льк!с~ ний вм!ст окремих фосфол!п!д!в, так ! сп!вн!дношення м!ж ними. 3

1-1

о)

мг/г тканини

б)

мг/г тканини

Ф1 ФЕА+ФГ СФМ

Кал.З. Концеятрац1я фосфатид1лхол!ну (ФХ) та л1зофосфатид1лхол1иу (ЛФХ) (а); фосфатид1лсер!ну (ФО), фосфатид1л1поз1толу (Ф1), фосфатвд!летанолам1ну i фосфатид1лгл1церолу (ФЕА+ФГ), сф1нгсм1ел:шу (СФМ) в сурфактанП у контрол1 (1), пли rinoKCii (2) та крововтрат! (3). * " ' "" ~ ~ р1внянн1 з контролем.

Р < 0,05 в по-

точки зору б!омехан!ки дихання найб!льше значения май не ст!льки абсолютний вм1ст окремих фосфол!п1д1в у сурфактант!, як 1х сп!а-в!дноаення. Особливо вчликий вялив на легеневу б1омехан!ку мае зм1на сп!вв1дношення фосфатид!лхол1н/сф1нгом1ел1н (ФХ/СФМ) (М.На1-1тал et а1., 1982). Зокрема його зниження призводить до иад1кяя еластичност1 легень 1, як наел!док, порушення легеиевого гавообм!-ну. Наш! дан! показують, що яри г!поксичн1й г!поко11 сп!вв1дношен-ня ФХ/СФМ аменшуеться у 1,5 рази, а при кроновтр&т! - у 1,3 рази. Сл1д в!дзначити, що при г!поксичн1й г1локс11 пад1ння сп!вв1днсшен~ нй ФХ/СФМ зумовлене, в основному, зб1льшенням концентрацИ сф!нго-м1ел1ну у сурфактант1, а при крововтрат1 - зменшенням концентрацИ фосфатид!лхол!ну.

У результат! проведение досл!даень вдалося показати, що статична залежн!сть легеневого об'ему (V) в1д тиску (Р) у грудн!й кл!тин! може бути описана сл1дуючим емп!р1чним р1вкянням:

Р = к^У + кгУ2,

де коеф1ц!енти к^ - незалежний в1д об'ему компонент еластич-ного опору, к2 - залежний в1д об'ему компонент еластичного опору. Пост!йний оп1р, не залежний в1д об'ему легень, у свою чергу, виз-начазться статичними властивостями легеневого сурфактанту, тобто його здатн!стю знижувати поверхневий натяг у моношар! при) необме-Ж8н1й його площин!. Другий компонент еластичного опору, представлений коеф1ц1ентом кр, описуе залежн!сть цього опору в!д об'ему, а саме, зб!льшення опору (зниження еластичност1 легень та грудно! кл1тини в ц!лому) при зб!льшенн1 легеневого об'ему. Анал1з еластичного опору диханню показав, що г1поксична Ппокс1я 1 крововтра-та призводять до зб!льшення обох компонент!в еластичного опору (мал.4, а).

а

Для того, щоб оц1нити вхшш зм1ни вм1оту окремих фосфол1л1д!в легеневого сурфактанту при г!покс11 на елаотичн1оть легень, ми' доол1дили залежн1сть коеф1ц1енту к^, що визначаа еластичн1сть перевалено при малому легеневому об*ем1, та кг, що в!даов1дав за оп1р легень при зб1льшенн1 1х об'ему, в1д концентрацИ р1зних фосфол1-п!д!в у лаважн!й р1дин1. Результата ц1е1 серИ експеримент1в показали, що статистично значуща кореляц1я 1снув т1лыш м!ж еластич-н1стю легень та вм1стом ФХ, а також оп1вв1дношенням ФХ/СФМ у сур-фактант!. Пркчому зм1яа концентрацИ ФХ впливас, головним чином, на незалежний в!д об'ему компонент еластичного опору (г = -0,961 ± 0,002, Р < 0,01),- тобто на елаотичн!оть легень при малому об*ем1. 8 другого боку, сп!вв1дношення ФХ/СФМ визначае переважно величину коеф1ц!енту У.? (г - -0,930 ± 0,003, Р < 0,01), тобто елаотичний оп!р при великому 1х об'ем1. Сл1д також зазначити, що ця кореля-ц1йна залежн!сть проявляетьоя т!льки при досягненн1 сп1вв1дношен-ням ФХ/СФМ пеЕного критичного значения. Тобто, р1зке зб1льшення еластичного опору вЛдбувазться т1яьки в тому випадку, коли сп1в-в!дношення ФХ/СФМ стае меншим н!ж критичне значения, яке по даним експерименту становить близько 9 в1даосних одиниць.

При вивченн! зм!ни фосфол!п1дного складу легень було визначено також, що при г1поко11 спостер1гаяться зб1льшення к1лькост1 1ФХ, речовини, що волод!е детергентними властивостями 1 може зб!льшува-ти проникн1сть кл!тинних мембран. Так, при г1токсичн1й г1поко!1 концентрац1я цього фосфол1п1ду зб1льшена у 1,5 рази, а при крово-втрат1 - у 1,7 рази (мал.З, а).

Р1зке зб1льшення концентрацИ л!зофосфатид1лхол1ну дозволяв припустити, що в умпьах г1поксИ важкого ступеню посилюеться дэ-отрукц1я фэсфол!п1д1в. Доол1дження продукт!в деструкцИ л!п1д1в

п1дтверджус дане припущення. Д1йсно, концентрация в1льних жирних кислот у паренх1м! легень при г1покс11 зб1льшусться майже у 2 ра-ви, а вХдношення ФХ/ЛФХ аменшуеться також у 2 рази, що св1дчить про р!аке зб1льшення фосфол1пазно! активност! в легенях.

Ще одним процесом, який приводить до деструкцН фсофал1п1д1в а л1п!дна пероксидац1я або перекисне окисления л1п1д1в. Вим1р кон-центрацИ 11 продукт1в показав, що в умавах г1поксично1 г1покс11 1х вм1ст у легенях вб1льшусться у 2 рази, а при крововтрат1 - яа-в1ть у б раа1в. П1двии?ення концентрацИ л1зофосфол1п1д1в, в1льних кирних кислот 1 продукт!в л1л!дно1 пероксидацИ в умовах важко1 г1поко11, у свою чергу, посилюс г1поксичне пошкодження легень.

Таким чином, при г1покс!1 р1зного генезу, як можна бачити на досл1дкених нами моделях,' розвиваютьоя однотипн1 порушення легене-вого дихання та газообм1ну, головна причета яких м!ститься у зм1н1 фоофол1п1дного складу.легеневого сурфактанту та паренх1ми. Тому для ефективно1 корекцИ порушення дихання у цих умовах необх1дно було найперше досягнути оптимального сп1вв1диошення м!к фосфол1-п1дними компонентами легень. 0ск1льки, в умовах г1покс11 та енер-годеф1циту немояишво суттево 1нтенсиф1кувати такий енергоемкий процес, як синтез фосфол1п!д1в, виникав необх!дн1сть введешм цих речовин 1з-зовн1. Вважають (Т.Ри^шага ег а1., 1979; V.Тапака et а1., 1982), що одним 1з перспективних засо01в е застосування штучного сурфактанту, аналогом якого можуть виступати фосфол1п1дн1 л1посоми.

Тому наступна сср1я доол1дкень оула спрямована на вивчення ф1з1олог1чно1 д11 екзогенних фоофол!п1д1в у вигляд1 л!посом, як1 застосовували 1нтратрахеально в умовах 1нгаляц11 газоко1 сум1ш1 з кокцентрац!ею кисню близько 6%. При досл!дженн1 фосфол!п1дного

в)

мг/г тконини

12

ЕЭ - 1 га -2 □ -3

О

г)

мг/г тконини

45

30

15

СЗ -1 ЕЕ] -2

а -з.

<РХ

Мал.4. Вплив фс1сфолЗл1дних л1пооом в умовах г1покс11 на кошоненти еластичного опору (а); частоту дихання (ЧД) 1 дихальний оО'ем (ДО) (б); вм1ст фосфатид1лхол1ну (ФХ) (в) 1 загальних л1л1д!в (ЗЛ) (г) у легенях. 1-контроль, 2-г1покс1я, 3-г1покс1я+л1посоми, 4-крововтрата. * - Р <0,05 в пор!внянн1 з контролем, + - Р < 0,05 в пор1внянн! з г!покс1ею.

складу легень показано, що п!сля введения л1посом на фон! г1лок~ сично! г1покс1! вм1ст 1 загальних л1п1д!в, 1 фосфатид!лхол!ну дос-тов!рно зб!льшувався на 15% та на 29% в!доов!дно (мал.4", в, г). Таким чином, основна мета застосування екз'огенних фэсфол1п!д!в -компенсац!я деф1циту ендогенних фосфол!п!д!в - при використанн! л1пооом була досягнута. Кр1м цього, при проведет! дано! сер!! досл!дкень був одержаний дооить неопод!ваний результат. Вияв^лося, що сум!ш фосфол1п!д!в, котру застосовували у вигляд! л1посом, не т!льки компенсувала деф!цит фозфол!п!д!в в легенях, але й призво-дила до виражёного антиг!поксичного та антиоксидантного ефекту. Так п!сля введения л1посом зб!льшувалось споживання кисню в 1,2 рази, знижувався ступ1нь лактат-ацидозу (концентрац!я молочно! кислоти знизилася з 5,09 ± 0,11 до 3,20 ± 0,12 ммаль/л, Р < 0,05, а водневий показник п!двищився а 7,06 ± 0,01 до 7,24 ± 0,01 в!д-носних одиниць, Р < 0,05) та отуп1нь г!покоично1 активад!! л!п!д-но1 пероксидацИ знижувався в 1,3 рази1. Таким чином, застосування лЗлосом обмежувало д!ю вс!х основних механ!зм!в, що в!дпов!дають за розвиток г1поксичного пошкодкення легень та порушення !х фосфо-л!л1дного складу.

Нормал1зац!я фосфол1п!дного складу позитивно позначилася на еластичних властивостях легень, що у свою чергу, привело до опти-м!зац!1 структура дихального циклу - зростанню дихального об'ему та зниженню частота дихання (мал.4, б).

Одержан! у ц!с1 серЗ! дап1 були використан! при розробц1 та впровадженн! препарату "Л1п1н", що використовуеться зараз у кл!н!-ц1 для л!кування легенево1 патолог!^, що ускладнена розвитком г1-поксичного стану орган!зму та порушенням сурфактантнсЯ система легень.

висновки.

1. Перебудова об'емно-чаеово! структура респ!раторного циклу в умовах важко! г1покс11 зумовлена, у р!вн1й м!р!, як зм1нов вен-тиляторно! чутливост1 до вм!сту респ!раторних газ1в та рИ 1фо-в1, тёк 1 нарушениями легенево1 б!амехан!ки.

2. Головна причина зниження ефективност! легеневого газообм!ну та зб!лывення витрат енергИ на дихання при г!покс!1 поля гае в порушенн1 фоофол!п!дного складу легеневого сурфактанту та па-ронх!ми легень, яке призводить до зниження еластичноот! та ди-фуз!йно! здатност! легень.

3. Зм!ни концентрацН фосфатид!лхол1ну, як1 в!дбуваютьоя в умовах вакко1 г1поко11 та масивно1 втрати кров!, впливавть переэажно на еластичний оп1р диханню при малих легеневих об'емах, а сп1в-в1дношення фосфатид1лхол1н/сф!нгом!ел1н у значн!й м!р! визначас еластичн1сть легень при великих об'емах.

4. Характерной особлив!стю фосфол!п!дного окладу легеневого сурфактанту при г1поксичн1й г1покс!1 е зменшення величини сп1вв!д-ношення фосфатид!лхол!н/оф1нгом!ел1н за рахунок росту концентрацН сф1нгом!ел1ну; тод! як при масивн1й втрат! кров!- пад1ння цього сп!зв1дношення пов'язане, головним чином, 13 знихенням концентрацН фосфатид!лхол!ну.

Б. Оснавними механ!змйми ам!ни фосфол!п!даого складу легень при г!покс!1 б обмеження синтезу фосфол1п!д!в внаол1док енергодеф!-циту, посилення деструкц!! фосфол!п!д!в за рахунок активацИ л!п!днс1 пероксидац!! та фосфол!пол!зу, горушення оптимального сп!вв!дношення м1к секрец!ею фосфол1п1д1в з паренх1ми та 1х реабсорбц!ею з альвеолярно! поверхн! легень.

6. Для ефективно! корекцИ поруиень б1омахан1ки дихання та дифузИ кисню, пов'язаних з деф!цитом ендогенних фосфол1п!д1в в умовах важко1 rinoKoil, можуть бути використан1 екзогенн1 фосфол1л1ди, що вводяться в орган1зм у вигляд1 л!посом.

7. OchobhI ф1з1олог1чн1 механ!зми коригуючо1 д!1 л1посом на зов-HiinHs дихання та легеневий газообм1н включають: зникення ступа-ню тканинно! г1поко11 та пов'язаного з нею пошкоджешш легень; обмеження процес1в, що в1дпоь!дають за деотрукц!ю фосфол!п1д1в; п1двищення еластичноот! лвгень та 1х дифуз1йно1 вдатноот1; вни-кення витрат енергИ на дихання та гааообм1н.

СПИСОК Р0Б1Т, що опубл1кован! по тем! дисертацИ.

1. Середенко М.М., Миняйленко Т.Д., Пожаров В.П., Кныш O.A. Кисло родная недостаточность и перекисное окисление липидов в мозговой ткани в процессе адаптации к гипокоическому фактору// Принципы и механизмн деятельности мозга человека. - Л.: Наука, 1989. - С.137.

2. Бабенко H.A., Басанец Л.М., Ежова O.A. Возрастите особенности изменения липидов легких, сердца и мозга белых крыс под влиянием диетических факторов// Физиол. журн. - 1990. - 36, 6. -С.59-63.

3, Екова O.A. Иаменение фосфолипидного состава органов в начальном периоде адаптации организма к гипоксии// Функциональные резервы и адаптация. - Киев: В.и., 1990. - 0.56-66.

4, Миняйленко Т.Д., Пожаров В.П., Ежова O.A. Фосфолипидный ооотав органов и перекисное окисление липидор при гипоксии// Физиология и биоэнергетика гипоксии. - Минск: Б.и., 1990. - 0.50.

б. Пожаров В.П., М1няйленко Т.Д., Ежова 0.0. Фактори, що забезпе-чують в1дпов1да1сть легеневого газообм1ну метабол1зму при rlno-ко11// Воэвиток ф1а1олог11 в Укра1ноьк1й POP ва 1986-1990 роки. - Ки1в: Наук, думка, 1990. - т.2. - С.79.

е. Pozharov V.P., Ezhova О.A. Prophylaxis оi hypoxic respiratory dletresa ayndrome by periodic adaptation to high altitude// Abstr. Int. Congr. of Mountain Med. - Crans - Montana, 1991. -P. 16.

T. Pozharov V., Mlnyallenko Т., Ezhova 0., Bystrjukov V., Sidoren-ko A. Changes In the respiratory sensitivity to carbon dioxide under severe hypoxia// A Guide 4th Int. Symp. on Hlgh-Altltude Med. Scl. - Matsumoto, 1991. - P.20.

8. Mlnyallenko Т., Pozharov V., Bystrjukov V., Ezhova 0. Adaptation to moderate stress Increases tne resistance to severe hypoxia// A Guide 4tn Int. Symp. on Hlgh-Altltude Med. Scl. -Matsumoto, 1991. - P.33.

9. Миняйленко Т.Д., Ежова O.A. Роль перекисного окисления липидов, изменения фосфолипидного состава органов и накопления свободных жирных кислот в развитии вторичной тканевой гипоксии// Фармакологическая коррекция гипоксических состояний. - Гродно: Б.и., 1991. - С.449-450.

10. Пожаров В.П., Ежова О.А., Середенко М.М. Изменение фосфолипид-нэго состава сурфактанта и паренхимы легких при гипоксии// Сур-фактантная и антисурфактантная система легких. Тез. докл. III научно-практ. конф., Ялта, ноябрь, 1991. - Ялта: Б.и., 1991.' -0.89-90.

11.Пожаров В.П., Миняйленко Т.Д., Быстрюков В.А., Ежова О.А. Механизмы повышения работоспособности в условиях тренировки к пре-

рывистой высотной гипоксии// Интервальная гипоксическая трени ровка, эффективность v механизмы действия. - Киев: Б.и., 1992. - С.136-139.

12.Mlnyailenko Т., Pozharov V., Bystrjukov V., Ezhova О., • Meerson P. Adaptation to moderate atreaa Increases the resistance to severe hypoxia// High-Altitude Medicine. - Japan: Shinahu University, 1992. - P.70-74.

13.Pozharov V., Mlnyailenko Т., Ezhova 0., Byetrjukov v., Sidoren-ko A. Changes in the reaptratory sensitivity to carbon dioxide under severe hypoxia// High-Altitude Medicine. - Japan: Sninnrai University, 1992. - P.123-127.

14.Пожаров В.П., Миняйленко т.д., Ежова 0.А, Тютюнник В.Р., Стефанов А.В. Использование экзогенных фосфолипидов в виде липооом для защиты сердца от гипоксического повреждения// Тез. докл. III симпозиума стран СНГ "Физиология и патофизиология сердца и коронарного кровообращения". - Киев: Б.и., 1992. - 0.131-132.

21

Тир. I&Q экз. 199.3 г.Укрспецмонтажпроект