Дальневосточный государственный медицинский университет Поиск | Личный кабинет | Авторизация
Поиск статьи по названию
Поиск книги по названию
Каталог рубрик
в коллекциюДобавить в коллекцию

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ЭКСТРЕМАЛЬНОМ ХОЛОДОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ


Аннотация:

В сыворотке крови 6 испытателей-добровольцев мужского пола в возрасте от 23 до 35 лет накануне и после 3-х минутной экспозиции в воздушной криосауне при исходной температуре -70 °С, измеряли величины 45 биохимических показателей. Через 2 мин после окончания эксперимента в крови испытателей наблюдали увеличение активности глутаматдегидрогеназы в 3,4 раза, аспартатаминотрансферазы на 46%, липазы на 52%, лактатдегидро-геназы на 16%, холинэстеразы на 18%, лейцинаминопептидазы на 12%, простатического изофермен-та кислой фосфатазы на 45%. Кроме того, наблюдали повышение концентрации свободных жирных кислот в 2,8 раза, холестерина липопротеидов высокой плотности на 10%, креатинина на 21%, глюкозы и (3-гидроксибутирата на 11%, высокочувствительного С-реактивного белка на 12%, калия на 14% и хлоридов на 7%. Величина индекса атерогенности, напротив, снижалась на 14% относительно фоновых величин. Спустя 20, 60 и 180 мин после 3-х минутного пребывания в криосауне изменения большинства вышеназванных биохимических параметров в крови участников эксперимента нивелировались незначительно, не достигая исходных значений. Был сделан вывод о том, что при срочной адаптации человеческого организма к действию низких температур происходит усиление интенсификации обмена вдыхательной цепи митохондрий клеток, увеличение скорости метаболических реакций за счет повышенной продукции энергетических субстанций в результате активации процессов липолиза и гликолиза. Ключевые слова: воздушная криосауна, холодовая экспозиция, холодовой стресс, биохимические параметры крови, срочная адаптация к холоду. Холод является одним из естественных факторов среды обитания, воздействующих на организм человека, особенно в условиях полярных широт. Успешное решение стратегических и экономических задач освоения природных ресурсов арктических географических зон в настоящее время возможно лишь за счет трудовой миграции населения из регионов с умеренным климатом в районы Крайнего Севера. В связи со значительным риском негативного влияния на организм человека экстремального холодового воздействия возникает необходимость в разработке комплекса мер по формированию опережающей адаптации к холоду мигрантов, готовящихся работать в полярных широтах на постоянной основе или в экспедиционном режиме. Решение проблемы адаптации к температурным условиям окружающей среды возможно только на основе глубокого понимания естественных механизмов резистентности к охлаждению. Чаще всего исследователей интересует изучение механизмов формирования долговременных адаптивных реакций в ответ на длительное воздействие стресс-индуцирующих факторов . В то же время показано, чтс^холод, являясь одним из основополагающих адаптогенных факторов окружающей среды, может запускать приспособительные реакции организма даже после однократного кратковременного холодового воздействия. При этом изменения затрагивают, как правило, все системы и органы [5], многие из которых реагируют на действие холода практически мгновенно [6]. Данный факт делает актуальным изучение ранних изменений биохимических параметров, характеризующих формирование срочных приспособительных реакций к холодовому воздействию. Цель настоящего исследования — оценить влияние кратковременного экстремального холодового воздействия на биохимические показатели крови здорового человека в остром периоде адаптации.МЕТОДИКА. В исследовании участвовали 6 практически здоровых мужчин в возрасте от 23 до 35 лет, прошедших предварительный отбор и подписавших информированное согласие. Протокол эксперимента был утвержден комиссией по биомедицинской этике ГНЦ РФ — И МБП РАН. Холодовая экспозиция осуществлялась в воздушной криосауне Сп'Ы/г(Германия) при исходной температуре —70 °С в течение 3-х мин. Отбор крови для анализа проводился из локтевой вены натощак за 30 мин до начала эксперимента, а также через 2,20,60 и 180 мин после его окончания. В пробах венозной крови с помощью коммерческих наборов фирмы "DiaSys" (Германия) определяли величины активности аспартатаминотрансферазы (ACT), аланинаминотрансферазы (AЛT), гамма-глутамилтрансферазы (ГГТ), щелочной фосфатазы (ЩФ), глутамат-дегидрогеназы (ГЛДГ), холинэстеразы (ХЭ), а-амилазы и ее панкреатического изофермента, панкреатической липазы, креатинфосфокиназы (КФК) и ее сердечного изофермента (КФК-MB), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), а-гидроксибутиратде-гидрогеназы (ГБДГ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), а также концентрации общего белка, альбумина, глюкозы, креатинина, мочевины, мочевой кислоты, холестерина, холестерина липопротеидов высокой плотности (ХС Л ПВП), триглицеридов (ТГ), свободных (неэстерифицированных) жирных кислот (СЖК), фосфолипидов (ФЛ), бета-гидроксибутирата, цистатина С, высокочувствительного С-реактивного белка, железа, кальция, магния, неорганического фосфора, хлоридов и бикарбоната. Концентрации общего и прямого билирубина измеряли с помощью коммерческих наборов фирмы "Эко-сервис" (Россия). Активность кислой фосфатазы (КФ) и ее простатического изоэнзима определяли с помощью наборов фирмы "Витал Диагностике" (Россия), а активность лейцинаминопептидазы и триацил-глицериновой липазы — с помощью наборов фирмы "Randox" (Великобритания). Измерения всех вышеназванных показателей проводили на биохимическом анализаторе " Targa ВТ3000" фирмы "Biotecnika Instruments''' (Италия). Уровень калия и натрия в сыворотке крови испытателей измеряли с помощью ион-селективного анализатора электролитов "EasyLite Na/Г фирмы "Medico" (США). Активность мышечного изофермента креатинфосфокиназы (КФК-АШ) рассчитывали как разность между активностями КФК и КФК-Л/Й. Концентрацию холестерина липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), холестерина липопротеидов очень низкой плотности (ХС ЛПОНП) и индекса атерогенности вычисляли по формулам . Статистическую обработку данных проводили методами вариационной статистики с применением пакета прикладных программ Statistica for Windows, Kernel Release 6.0 фирмы StatSoft, Inc. (США). Экстремальные значения из генеральной совокупности исключали с помощью критерия Dixon . Результаты исследования представляли в виде медианы {Me) и верхней и нижней границ квартальных отрезков для каждой серии измерений. Достоверность различий с фоновыми значениями оценивали с помощью критерия Вилкоксона, принимая различия значимыми прир < 0.05 . РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.Из 45 измеренных и рассчитанных биохимических показателей величины 27, а именно АЛТ, ГГТ, ЩФ, общего и прямого билирубина, а-амилазы, панкреатической амилазы, панкреатической липазы, мочевины, мочевой кислоты, общего белка, альбумина, цистатина С, КФК и ее мышечного изофермента КФК -ММ, ГБДГ, КФ, холестерина, ХС ЛПНП, ХС ЛПОНП, ТГ, фосфолипидов, железа, кальция, неорганического фосфора, натрия и бикарбоната, достоверно не отличались от фоновых величин ни на одном из сроков обследования после экспериментального воздействия. Наряду с этим в крови испытателей наблюдались существенные изменения активности 7 исследованных ферментов уже спустя 2 мин после окончания холодовой экспозиции. Значительнее других повышалась активность тех из них, которые локализуются в митохондриях клеток (рис. 1). Так, активность ГЛДГ увеличилась в 3.4 раза, a ACT возросла на 46%, причем спустя 180 мин после окончания эксперимента их величины превышали исходные на 75% и 22% соответственно. Активность ЛДГ через 2 мин после воздействия достоверно увеличилась на 16% и оставалась повышенной практически до того же уровня во время всех последующих сроков обследования. Отмечалось так же достоверное увеличение активности ХЭ на 18% и ЛАП на 12% через 2 мин после холодовой экспозиции. Спустя 20 мин и 60 мин их значения превышали фоновые в среднем на 11 %, а спустя 180 мин достоверно не отличались от исходных величин. Обращает на себя внимание стойкое снижение активности КФК-МВ, а также разнонаправленные изменения активности простатического изофермента КФ. Спустя 20 мин после окончания эксперимента активность КФК-МВ уменьшилась относительно фоновых значений на 29%, через 60 мин она продолжила снижаться, достигнув уровня 31%, а спустя 180 мин наметилась тенденция к ее нормализации. Что касается простатического изоэнзима КФ, то через 2 мин после холодовой экспозиции его активность была выше исходной на 45%, через 20 мин на 21%, а спустя 60 мин она начала прогрессивно снижаться. Примечательно так же, что уже через 2 мин после окончания холодовой экспозиции в крови испытателей наблюдалось полутора-кратное увеличение активности триацилглицери-новой липазы, через 20 и 60 мин ее значения превышали фоновые на 22% и 23% соответственно, а через 180 мин практически вернулись к исходному уровню. У испытателей после холодовой экспозиции помимо сдвигов ферментативной активности наблюдались выраженные изменения показателей ли-пидного, углеводного и белкового обмена (рис. 2).Уже через 2 мин после окончания холодовой экспозиции в крови испытателей наблюдалось увеличение концентрации СЖК в 2.8 раза относительно исходных значений. Спустя 20 мин и 60 мин их уровень превышал фоновый в 2.5 и 2.2 раза соответственно, а спустя 180 мин — в 1.3 раза. Так же отмечалось достоверное увеличение на 10% уровня ХС ЛПВП и, соответственно, снижение на 14% величины индекса атерогенности. Через 20 и 60 мин после воздействия изменения вышеназванных показателей сохраняли свою направленность, а через 180 мин их значения были близки к фоновым. Наряду с показателями липидного обмена существенные изменения наблюдались и по параметрам углеводного обмена. Так, содержание глюкозы и (5-гидроксибутирата в крови испытателей через 2 мин после воздействия достоверно повысилось на 11% и продолжало прогрессивно нарастать, достигнув соответственно 122% и 120% от исходного уровня к 180-й мин острого периода адаптации. Концентрация высокочувствительного С-реак-тивного белка через 2 мин после холодового воздействия достоверно увеличилась на 12%, а спустя 20, 60 и 180 мин наблюдалось падение его уровня на 16%, 10% и 9% соответственно по сравнению с фоновыми величинами. Концентрация креати-нина через 2 мин достоверно увеличилась на 21%, возросла до 41% от контрольных значений через 20 мин, а затем начала снижаться, вернувшись к фоновым величинам через 180 мин после холодовой экспозиции. Наблюдалось так же повышение концентраций магния, калия и хлоридов (рис. 3). Содержание магния в крови участников эксперимента значимо повысилось на 10% спустя 20 мин после окончания холодовой экспозиции. В то же время концентрации калия и хлоридов уже через 2 мин были достоверно выше исходных величин на 14% и 7% соответственно и оставались примерно на том уровне и через 180 мин после воздействия. Таким образом, в остром периоде адаптации к холоду у здоровых мужчин возрастает синтез макроэргов, активируются процессы липолиза и гликолиза, а также изменяется трансмембранный потенциал клеток. Установлено, что при остром холодовом стрессе происходит увеличение скорости реакций вдыхательной цепи митохондрий клеток, за счет чего организм может быстро генерировать и аккумулировать энергетические субстанции . В исследовании A. Bignucoloetal. (2013) установлено, что при действии стресс-индуцирующего фактора на ранних сроках адаптации к нему происходит активация дегидрогеназ цитратного цикла. Являясь НАДФ-зависимыми ферментами биосинтетических реакций, они усиливают продукцию энергетических субстратов . Есть данные о повышении активности ACT при срочной адаптации к холодовому воздействию, причем активность AЛT начинает возрастать лишь по мере формирования долговременных приспособительных реакций . Показано так же повышение активности ЛДГ в острый период адаптации к холоду, причем больше при катализе прямой реакции с образованием пировиноградной кислоты . Как известно, ЛДГ способствует накоплению в клетке никотина-мид-адениндинуклеотида (НАД+), необходимого для гликолитической генерации АТФ . Не исключено,что резкий подъем активности ГЛДГ, ACT и ЛДГ в крови испытателей после экспериментального хо-лодового воздействия связан именно с необходимостью быстрого обеспечения организма энергией. Повышение активности ЛАП и ХЭ может быть обусловлено изменением под действием холода функционального состояния печени. Установлено, в частности, что при холодовом стрессе нарушается этерифицирующая функция гепатоцитов . Острый период адаптации к холоду характеризуется активацией процессов липолиза, преобладающими энергетическими субстратами становятся липидные субстанции . При холодовом стрессе возрастает активность триацилглицериновой липазы, которая расщепляет липиды до глицерина и свободных жирных кислот . Для сердечной мышцы, как известно, основным энергетическим ресурсом являются СЖК. За счет их быстрого метаболизма в процессе р-окисления вдыхательной цепи митохондрий миокард получает от 65% до 70% АТФ, а остальные 20—25% в результате гликолиза . Часть СЖК используется печенью для синтеза липопротеидов, а часть метаболизируется в цитратном цикле до образования ацетил-КоА, избыток которого превращается в кетоновые тела, в частности, бета-гидроксибутират. Кетоны наряду с глюкозой так же способствуют энергообеспечению организма. При острой адаптации к холоду наблюдается увеличение концентрации ХС ЛПВП и, как следствие, снижение величины индекса атерогенности. Кроме того, некоторые авторы отмечают уменьшение активности КФК при остром холодовом стрессе.Креатинкиназный механизм, в значительной мере ответственный за продукцию и утилизацию энергии субклеточными структурами, занимает ведущее место в энергетическом обеспечении функций миофи-брилл и саркоплазматического ретикулума сердечной мышцы .Обнаруженное нами у здоровых людей снижение активности КФК-МВ и величины индекса атерогенности при острой адаптации к холоду можно, по всей вероятности, рассматривать как кардиопро-тективные факторы, поскольку показано, что в первую очередь на экстремальное холодовое воздействие реагирует именно сердечно-сосудистая система. На начальном этапе адаптации к холоду в крови испытателей отмечено увеличение концентраций креатинина и высокочувствительного С-реактив-ного белка. Установлено, что после холодового воздействия в результате усиления реакций трансами-нирования и метилирования возрастает синтез креатина и креатинфосфата. Последний участвует в процессах сократительного термогенеза, обеспечивая энергией мышечную ткань. Образующийся из креатина креатинин, будучи беспороговым веществом, выводится почками .Что касается С-реактивного белка, измеренного в высокочувствительном диапазоне, то можно предположить, что при холодовом стрессе он выступает в качестве положительного реактанта острофазного ответа, поэтому на начальном этапе адаптации к холоду отмечается рост его концентрации. Повышение активности простатического изофермента КФ связано, по всей видимости, с изменением соотношения основных морфофункциональных типов клеток Лейдига при холодовом стрессе. Установлено, что у самцов крыс на ранних сроках адаптации к холоду возрастает относительное количество клеток Лейдига и уменьшаются их размеры. При длительном нахождении животных в низкотемпературных условиях обнаруженные изменения приобретают противоположную направленность. Повышение в крови испытателей содержания калия и магния характерно для реакций организма на стресс любой этиологии, в том числе и вызванных воздействием холода. Установлено, что под влиянием стресс-индуцирующих факторов усиливается синтез катехоламинов, происходит активация гликолитиче-ских процессов, что способствует выходу ионов калия из клеток во внеклеточное пространство и кровяное русло, а ионы натрия при этом накапливаются вну-триклеточно. Этот процесс регулируется Mg++-3a-висимой Nа+/К+-АТФ-азой, стремящейся стабилизировать трансмембранный потенциал клеток. Ионы магния, с непосредственным участием которых происходит регуляция электролитного баланса, способны увеличивать абсолютную и укорачивать относительную рефрактерность сердечной мышцы, что особенно важно для организма, находящегося в условиях стресса. На начальном этапе адаптации к холоду повышается кровенаполнение магистральных сосудов, что связано с периферической вазоконстрикцией.В условиях относительной центральной ги-перволемии возрастает концентрация электролитов и осмсцярность всех жидкостей организма, включая внутрисосудистую, внеклеточную и внутриклеточную .Хлориды, как известно, являются важной составляющей осмолярности и кислотно-основного баланса внеклеточной жидкости , поэтому их уровень в крови увеличивается уже в первые минуты после холодового воздействия. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. При острой адаптации к действию низких температур в организме здорового человека происходят метаболические перестройки, направленные на усиление синтеза макроэргов за счет активации процессов липолиза и гликолиза с целью обеспечения адекватного уровня теплопродукции и газообмена.Адаптация к условиям среды, связанная с периодическим влиянием стрессируюших факторов, распространена в окружающем мире гораздо шире, чем одномоментный перевод организма в новые условия на длительный срок . Примечателен тот факт, что при периодических холодовых воздействиях сократительный термогенез и периферическая вазокон-стрикция уменьшаются, а уровень теплопродукции в организме остается неизменным . В этой связи последовательную серию периодических холодовых экспозиций в воздушной криосауне целесообразно использовать для формирования опережающей адаптации организма к действию низких температур у здоровых лиц, готовящихся к работе в условиях полярных широт.

Авторы:

Журавлева О.А.
Маркин А.А.
Кузичкин Д.С.
Салтыкова М.М.
Логинов В.И.
Заболотская И.В.
Вострикова Л.В.

Издание: Физиология человека
Год издания: 2018
Объем: 12с.
Дополнительная информация: 2018.-N 3.-С.97-108. Библ. 67 назв.
Просмотров: 71

Рубрики
Ключевые слова
18
180
46
in
rel
st
windows
абсолютный
авторский
адаптация
адаптивное
адаптоген
адекватность
активация
активирующие
активность
акты
аланинаминотрансфераза
альбумин
альпинизм
амилаза
анализ
анализатор
арктические
аспартатаминотрансфераза
атерогенная
атф
ацетил
баланс
белковая
белковый
бета-гидроксибутират
бета1-гликопротеин
бикарбонат
билирубин
биомедицинские
биосинтетический
биохимическая
биохимические
большая
быстрого
быстрый
бытовые
вазоконстрикция
вариабельность
вариационный
ведущие
великобритания
венозный
вены
вероятности
верхний
вещество
видимый
влияние
внеклеточный
внимание
внутриклеточные
внутрисосудистая
воздействие
воздействия
воздушная
возраст
время
вывод
вызванные
высокий
выходного
газообмен
гамма
генерализованный
генерация
географические
гепатоцит
германий
гиперволемия
гипоксия
гликолиз
гликолитический
глицерин
глубокая
глутаматдегидрогеназа
глюкоза
горы
готовность
граница
данные
дегидрогеназа
действие
диагностика
диапазона
длительная
длительное
длительный
долговременного
другого
естественная
железа
животного
жидкостей
жирный
задач
здоровое
значению
зоны
избыток
изменение
изменения
измерение
измерения
изоферменты
изучение
индекс
информированное
ионный
ионов
ионы
иска
исследование
исследования
исследователя
исход
италия
калий
кальций
кардиопротекции
катализ
катехоламины
качества
квартал
кетон
кетоновый
кислая
кислот
кислотно-основного
клетка
клеток
климат
ключ
количество
комиссии
коммерческие
комплекс
контрольные
концентрация
крайний
кратковременная
креатин
креатинин
креатинкиназа
креатинфосфат
креатинфосфокиназа
критерии
кровенаполнение
крови
кровяная
крыса
лактатдегидрогеназа
лейдига
лейцинаминопептидаза
лет
липаза
липид
липидные
липолиз
липопротеид
лицами
локтевая
людей
людях
магистральные
магний
мгновенная
медия
место
метаболизм
метаболическая
метаболический
метилирование
метод
методика
механизм
мигранты
миграции
минута
минутн
миокард
миофибриллы
мирового
митохондрии
морфофункциональных
мочевая
мочевина
мужская
мужчин
мышечная
мышца
набор
над+
накопления
направленность
направленный
население
настоящие
натощак
натрий
начала
начальный
негативное
незначительная
немая
необходимости
неорганическая
непосредственные
неэстерифицированные
нижная
низкие
никотинамидадениндинуклеотид
новые
нормы
обеспечение
обитания
обмен
обнаружение
обработка
образ
образование
образующая
обследование
общего
одного
однократное
одномоментная
окончания
окружающая
окружающей
орган
организм
осмия
осмолярность
основа
основной
особенности
особый
острая
остром
отбор
ответ
относительная
охлаждение
падение
пакет
панкреатическая
параметр
первая
перевод
перестройки
период
периодическая
периферическая
печени
печень
пировиноградная
плотности
повышение
повышенная
подписи
подъем
показатели
пола
положительные
полярная
помощи
после
послед
постоянная
потенциал
почка
правила
практическая
предварительной
прикладная
применение
природная
приспособительные
проба
проблема
программ
прогрессивные
продукция
простатический
пространства
против
протоколы
процесс
процессы
прямая
работа
различие
размер
разнонаправленные
разработка
район
раннего
реакцией
регион
регуляции
регуляция
режим
резистентность
результата
ресурсами
ретикулум
рефрактерная
решение
риск
ритма
россии
рост
русло
самцов
саркоплазматический
свободное
связанная
связей
сдвиг
севера
сердечн
сердца
серый
синтез
систем
скорость
следствия
слова
снижение
совокупность
согласие
содержание
сократительная
соотношение
состав
состояние
сосуд
способ
способность
сравнение
сравнительная
среда
среднего
среды
сроки
срочной
статистика
статистические
стратегия
стресс
стрессоры
структур
субклеточные
субстанции
субстанция
субстратов
счет
сша
сыворотка
тела
температура
температурная
температуры
теплопродукция
термогенез
течения
типов
ткань
трансамин
трансмембранный
триацилглицерин
триглицерид
трудовая
увеличение
углеводные
уменьшение
умеренная
уровень
уровни
усиление
условия
утилизация
участие
участники
фактор
факторы
фермент
ферментативная
физиологические
физиология
фирма
фоновая
формирование
формула
фосфатаза
фосфолипиды
фосфор
функции
функциональная
характер
характерного
хлорид
холестерин
холинэстераза
холод
холодный
холодовая
цель
целью
целях
центральная
цепи
цикла
цистатин
цитратн
частная
часть
человек
человеческая
число
чувствительность
щелочная
экономическая
экспедиции
эксперимент
экспериментальная
экстремальные
электролит
электролитный
энергетическая
энергетические
энергии
энергия
этап
этика
этиология
Ваш уровень доступа: Посетитель (IP-адрес: 18.97.14.86)
Яндекс.Метрика