Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Электрофизиологические и вентиляторные показатели дыхания животных при воздействии на симпатические образования в горных условиях

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ КИРГИЗСКОЙ ССР

КИРГИЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ

На права* рукописи

Степанова Римма Александровна

УДК 612.014.41:612.215 + 612.21;|23.03)

ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ВЕНТИЛЯТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЫХАНИЯ ЖИВОТНЫХ

ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ

НА СИМПАТИЧЕСКИЕ ОБРАЗОВАНИЯ В ГОРНЫХ УСЛОВИЯХ

14.00.17— нормальная физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ФРУНЗЕ 1990

.ч-л • • "

:: МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ КИРГИЗСКОЙ ССР ' | КИРГИЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНА КИЙ ИНСТИТУТ

Г с >

На правах рукописи

СТЕПАНОВА РИММА АЛЕКСАНДРОВНА

УДК 612.014.41:612.215+612.217(23.03)

ЭЛЕКТРОЖИОЛОГИЧЕСКИЕ И ВЕНТИЛЯТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЫХАНИЯ ЖИВОТНЫХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА СИМПАТИЧЕСКИЕ ОБРАЗОВАНИЯ В ГОРНЫХ УСЛОВИЯХ

й.00.17 - нормальная физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

$рунзе 1990

Работа выполнена в Центральной научно-исследовательской лаборатории Киргизского государственного медицинского института

Научный руководитель: академик АН Киргизской ССР, доктор медицинских наук, профессор С.Б.Данияров

Официальные оппоненты: Доктор биологических наук Сергеев О.С., кандидат биологических наук, доцент Уголбаева И.С.

Ведущее учреждение - Институт общей патологии и патологической физиологии АМН СССР

Защита состоится " " ^¿-U^t^ij, 1990 г. в час. на заседании Специализированного Совета K.080.0I.0I при Киргизском государственном медицинском институте (720061, г. Фрунзе, ул.50 лет Октября, 92).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Киргизского государственного медицинского института.

Автореферат разослан « « i1990 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета K.080.0I.0I, доктор медицинских

наук, профессор А.К.Кадыралиев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В связи с интенсивным промышленным освоением горных регионов, бурным развитием горного туризма и альпинизма возрастает роль медико-биологических исследований, направленных на изучение механизмов адаптации человека и животных к условиям высокогорья.

В трудах многих отечественных и зарубежных авторов доказана ведущая роль симпатической нервной системы в приспособительных реакциях организма в период пребывания в горной местности (З.И. Барбашова, I960; Н.А.Агадканян, М.М.Миррахимов, 1970; С.Б.Дания-ров, А.Г.Зарифьян, 1977; Д.З.Закиров, 1979; Н.Н.Сиротинин, 1981; Н.А.Агаджанян, А.И.Елфимов, 1986; Н.Н.Нагнибеда, 1986; М.Т.Турк-менов и соавт., 1986; С.Б.Данияров, 1989; J.A.Dempsey, H.V.Porster, 1982; C.S.Falko et al., 1985 и др.).

В рамках этой проблемы накоплен значительный фактический материал, отражавший состояние симпатических механизмов на различных уровнях организма. Так, подробно изучены изменения содержания биогенных аминов в крови, моче, различных органах и образованиях организма в условиях хронической гипоксии (К.М.Максутов, Р.И. Кирьянова, 1973; Д.З.Закиров, 1979; Ф.З.Меерсон, 1986; С.Х.Хай-дарлиу, 1989; M.J.Brown, I.Maquin, 1982; G.R.Barer, D.J.Pallot, 1984; M.A.Ariano, S.L.Kenny, 1985). Имеится результаты выявления степени деструкции нейронов симпатических ганглиев при дозированной десимпатизации крыс и изучения динамики содержания катехоламинов в клетках симпатических ганглиев в процессе адаптации к высокогорье (А.И.№лмамбетова, 1987).

Несмотря на глубокое изучение многих сторон вегетативной регуляции функций организма в горах, остается недостаточно исследованным вопрос об участии симпатической нервной системы в регуляции дыхания адаптирувщегося организма. Анализ литературы показывает, что исследователями сделана попытка выявить изменения в регуляции дыхания при различных видах десимпатизации в равнинных условиях (З.И.Крочкова, 1974;Г. Я.Базаревич и соавт., 1979; И.М. Родионов и соавт., 1988; Б.А.Слука, Т.Н.Норман, 1988).

В высокогорных условиях изучена динамика объемно-частотных характеристик внешнего дыхания при частичном выключении симпатического отдела вегетативной нервной системы методом химической

- с.

десимпатизации (Ю.М.Ланский, 1987). На этой же высоте (3200 м над уровнем моря) проведены электрофизиологические эксперименты по выяснении особенностей биоэлектрических характеристик дыхательной мускулатуры у равнинных и горных животных с удаленными каротидны-ми гломусами. Рассмотрено также состояние нейрональных элементов дыхательного центра крыс (Е.М.Бебинов, 1979).

Однако необходимо отметить, что до настоящего времени вопросы, касающиеся совокупного изучения характеристик биоэлектрической активности дыхательного центра и дыхательной мускулатуры, их соотношения с другими элементами паттерна дыхания, практически не разработаны как в горных, так и в равнинных условиях. Не решен и весьма важный вопрос о связи указанных характеристик с активностью вегетативной нервной системы, хотя роль симпатического отдела в регуляторных реакциях многих систем доказана убедительно. Поэтому представляются перспективными исследования по изучении функционирования различных звеньев системы внешнего дыхания в условиях горной гипоксии на животных, подвергнутых разной степени химической десимпатизации. Результаты подобного рода экспериментов существенно дополняют имеющиеся представления о влиянии симпатической нервной системы на респираторную функцию в период пребывания в горной_местности.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования было выявление степени участия симпатической нервной системы в формировании адаптивных реакций дыхания в условиях высокогорья у крыс.

В.связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Провести сравнительный анализ.импульсной активности дыхательных нейронов продолговатого мозга, различных групп дыхательной мускулатуры и параметров легочной вентиляции контрольных животных в низкогорье ^и высокогорье.

2. Выявить особенности сдвигов импульсной активности дыхательных нейронов, дыхательных мышц и вентиляторных показателей у животных, десимпатизированкых в условиях низкогорья.

• 3. Изучить динамику указанных электрофизиологических и вентиляторных характеристик дыхания животных, десимпатизированных в различные сроки, высокогорной адаптации.

Научная новизна. В работе впервые проводились исследования, одновременно охватывающие ведущие звенья системы внешнего дыха-

ния животных (дыхательный центр, дыхательная мускулатура, легочная вентиляция) при воздействии на симпатическую нервную систему в условиях хронического влияния горной гипоксической среды. Получены новые данные о степени участия симпатической регуляции системы дыхания на различных стадиях горной адаптации.

Впервые в горной экспериментальной физиологии установлены закономерности, углубляющие представления о динамике характеристик паттерна дыхания животных, подвергнутых действию симпатолити-ка в различные сроки адаптации к высокогорью.

Показано, что химическая десимпатизация белых крыс в условиях низкогорья приводит к уменьшению активности большинства элементов механизма регуляции дыхания и снижению уровня вентиляторных показателей. Получены новые данные о состоянии параметров импульсной активности нейронов дыхательного центра продолговатого мозга контрольных и десимпатизированных животных в различные сроки их пребывания на "большой" высоте.

Установлено, что активность дыхательных нейронов, характеристики электромиограммы, временные и объемные параметры паттерна дыхания животных, подвергнутых влиянию гуанетидина в горных условиях, зависят от длительности предварительной адаптации.

Научно-практическая ценность работы. Результаты настоящего исследования являются определенным вкладом в теорию и практику горных физиологических исследований. Полученные данные о динамике характеристик импульсной активности дыхательных нейронов продолговатого мозга животных.в различные сроки горной адаптации позволяют значительно углубить представления об особенностях регуляции системы дыхания в условиях гипоксии вообще и горной гипоксии в частности.

Выявленные в работе особенности соотношения сдвигов нейро-нальной активности и электромиограммы дыхательных мышц можно использовать для решения некоторых вопросов нейрофизиологии дыхания человека. Ряд закономерностей, обнаруженных в настоящем исследовании, можно с некоторым допущением использовать для поникания механизмов центральной регуляции дыхания человека в горах. Тем более, что прямые данные о работе.нейрональных механизмов дыхательного центра у человека, находящегося как в горных, так и в обычных условиях, в литературе не отражены.

Полученные факты используются в процессе преподавания курса

- Ii -

/; ;

нормальной физиологии. Вгзультаты внедрены в научно-методический процесс ЦНИИ Киргосмединститута.

Связь работы с основной тематикой НИР. Работа выполнена в рамках плановых НИР Киргосмединститута (номер госрегистрации 80061757) по теме: "Изучение роли вегетативной нервной системы в формировании адаптивных перестроек функций дыхания и кровообращения организма в условиях высокогорья".

Основные положения, выносимые на защиту:

Iv У химически десимпатизированных крыс на высоте постоянного места обитания (низкогорье) происходят изменения в различных звеньях системы внешнего дыхания (дыхательный центр, дыхательные мышцы, вентиляторные реакции), что в целом перестраивает паттерн дыхания.

2. В условиях высокогорья изменения в регуляции дыхания зависят от степени десимпатизации и сроков адаптации, предшествующих проведении десимпатизирующего воздействия.

3. Информативным критерием динамики паттерна дыхания в процессе горной адаптации служит выявление корреляционной зависимости между функциональными характеристиками в центральных и исполнительных звеньях респираторной системы.

Апробация работы. Результаты исследования доложены на заседании Ученого совета ЦНИЛ Киргосмединститута, на заседании кафедры нормальной физиологии Киргосмединститута, на ХУ съезде Всесо- ■ юзного физиологического общества им. И.П.Павлова (г. Кишинев, 1987 г.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов и указателя литературы.

Работа излокеначна 135 страницах машинописного текста и иллюстрирована 14 рисунками и 14 таблицами. Указатель использованной литературы включает 243 наименований, в том числе 118 иностранных авторов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для решения поставленных задач было проведено 8 серий экспериментов на 465 белых, беспородных крысах-самцах с массой тела 140-180 г под легким наркозом (4 мг этаминала натрия на 100 г массы тела) в низкогорье (г. Фрунзе, высота 760 м) и высокогорье (пе-

ревал Туя-Ашу, высота 3200 м над уровнем моря).

Для десимпатизации использовали гуанетидин в дозе 25 мг на 100 г массы тела животного, который вводили внутрибрюшинно ежедневно в течение 7 и 30 суток в низкогорье и высокогорье (g.Burn-stock et ai. , 1971).

Для оценки влияния симпатолитика в горных условиях препарат вводили в течение 7 суток после предварительной адаптации крыс в течение 7, 14 и 30 суток. Контролем служили животные, содержавшиеся в тех же условиях и получавшие 0,9$ раствор хлористого натрия.

Измерение частоты и глубины дыхания проводили с помощью спирографа для мелких лабораторных животных (С.Б.Данияров и соавт., 1986), который соединяли трубкой с трахеей. Запись вели на одном из каналов магнитографа, на другом канале одновременно регистрировали электромиограмму диафрагмы. На спирограмме замеряли дыхательный объем (v,p мл), длительность вдоха (Тр с) и выдоха (Tg, о).

Импульсную активность бульбарных дыхательных нейронов отводили стеклянными микроэлектродами, заполненными 3 М раствором хлористого калия, с применением стереотаксической и микроэлектродной методик. Дыхателыше нейроны обнаруживали в области задвижки - в зоне от 2 мм ростральнее до I мм каудальнее ее, от 0,5 до 2 мм латеральнее средней линии. Погружение микрозлектрода проводили на глубину до 3,5 мм от поверхности дна четвертого желудочка. Для идентификации потенциалов респираторных нейронов параллельно регистрировали электромиограмму диафрагмы. После машинной обработки электронейронограммы определяли количество импульсов в залпе С N, имп.) и длительность залпа (/), с).

Биопотенциалы диафрагмы и межхрящевых мышц на уровне второго и седьмого межреберий отводили проволочными электродами, изготовленными из константана, диаметром 100 мкм. Усиленный электромиографический сигнал (усилитель УБ$ 4-03) подавали на вход интегратора. При изучении электромиограммы определяли суммарную биоэлектрическую активность диафрагмы и мс»хрящевых мышц (усл.ед.), а также длительность разряда биопотенциалов диафрагмы (Тд^р, с) и дыхательного цикла (Т/р, с).

Физиологические характеристики, преобразованные в электрические сигналы, через коммутатор поступали на двухканальный магнитограф и осциллограф C8-I3, имеющий блок памяти и предназначенный для визуальных наблюдений. Сигналы, записанные на магнитную ленту,

- б -

подвергали обработке на ЭВМ "Электроника-бО" с использованием специально составленных программ. При подсчете статистических показателей применялись вычисление критерия Стъюдента и метод корреляционного анализа.

ГСЗУЛЬТАШ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Сравнительный анализ показателей дыхания контрольных животных в условиях низкогорья и высокогорья. Зарегистрирована активность "60 дыхательных нейронов в низкогорье и 163 - в высокогорье. При рассмотрении низкогорных данных обнаружено, что из всех типов респираторных клеток наиболее часто встречаются полные инспира-торные и экспираторные нейроны, что соответствует 37 и 23? всех типов дыхательных единиц и согласуется с данными литературы (Е.М.Бебинов, 1979; В.А .Сафонов и соавт., 1980; О.С.Сергеев, 1984; J.F.Vibert et al. 1976). В ранние сроки адаптации к горным условиям выявлено увеличение числа активных полных нейронов, в последующем - снижение; "низкогорные" значения достигаются к концу месячных наблюдений. Такая динамика встречаемости активных клеток демонстрирует адаптационные сдвиги, происходящие как в системе регуляции дыхания в целом, так и во взаимоотношении нейронов продолговатого мозга, которые проявляются в вовлечении в процесс регуляции массы новых дыхательных нейронов.

В низкогорье количество импульсов в залпах респираторных клеток находится в пределах одинаковых величин (16,36^2,89 - ин-спираторные и I6,57i2,I имп. - экспираторные) при более продолжительных разрядах экспираторных нейронов (0,35^0,02 - инспиратор-ные, О, VÄ),04 с г экспираторные). Средняя частота импульсации в залпе выше в инспираторной популяции клеток, а длительность межимпульсного интервала колеблется в пределах 26,94^3,34 - 28,81± 4,6 мс в обеих группах нейронов.

Результаты, отражающие импульсную активность дыхательных нейронов в начальном периоде адаптации, характеризуются достоверным снижением количества осцилляции в залпах (с 16,36^2,89 до 9,86iI,47 .HMn.) и средней частоты импульсации инспираторных единиц (с Мб,53^6,25 до 26,65^3,6 имп./с). В экспираторной группе клеток наблюдается тенденция к снижению показателей активности в течение первой недели пребывания в горах; на 1Л сутки адаптации развивается достоверное увеличение количества импульсов в залпах (до 24,6^2,имп.) и укорочейие межимпульсного интервала (до

20,21±1,16 мс). К концу наблюдений не отмечается отчетливых различий в электрофизиологических показателях респираторных единиц.

Характеристики электромиограммы дыхательной мускулатуры контрольных крыс в низкогорье колеблются в пределах, описанных в литературе. Вовлеченность в акт дыхания инспираторных межхрящевых мышц подчиняется закону Бамбергера, согласно которому отепень участия основных мышц в дыхательном акте снижается от краниальных к каудалькым отделам грудной клетки.

В первые двое суток адаптации к горному климату по сравнению с низкогорьем наблюдается достоверное увеличение степени участия мышц нижнего отдела грудной клетки в акт дыхания (с 10,(¿1,72 до 18,0^2,51 усл.ед.). К концу первой недели пребывания в высокогорье раззивается достоверное увеличение биоэлектрической активности диафрагмы (с 13,2±1,39 до 22,29^2,0 усл.ед.). Эти результаты совпадают с данными ряда исследователей (В.А.Пелевинов, 1971; Г.А.Вакслейгер и соавт., 1975; Е.М.Бебинов, 1979; Б.О.ЕеХзеп et а1., 1977; н.М.31аГакаа et а1., 1981), которые наблюдали увеличение суммарных значений биопотенциалов дыхательной мускулатуры при гипоксии. На 14 и 21 сутки адаптации направленность изменений электрической активности диафрагмы и мышц нижних межребв-рий сохраняется, в мышцах же верхних межреберий происходит достоверное снижение после двухнедельного действия горной гипоксии. 30 сутки пребывания на высоте характеризуются увеличением суммарной биоэлектрической активности диафрагмы в 2 раза и снижением ее в мышцах второго межреберного промежутка (с П,2-1,5 в низкогорье до 12,^1,09 усл.ед. в высокогорье). Длительность комплекоа электромиограммы диафрагмы достоверно увеличивается с 0,15^0,01 с на протяжении всего периода наблюдений, достигая максимального значения на 7 оутки (0,2^0,02 о). Установленная многими исследователями ведущая роль диафрагмы в сложном комплексе дыхательной мускулатуры полностью сохраняется в экстремальных условиях высокогорья. "

При рассмотрении параметров паттерна дыхания адаптирующихся к условиям горной гипоксии животных выявлена тенденция к снижению дыхательного объема в первые двое суток адаптации (табл. I), которая сменяется достоверным ростом в последующие сроки. Углубление дыхания в гидоксических условиях показано в работах В.А.Пеле-винова (1971), О.С.Сергеева (1984), Н.&шиП-БсЫте, Р.ЮлпШ,

Таблица I

Динамика параметров внешнего дыхания контрольных животных в условиях низкогорья и высокогорья

Показатели: • Низко- : горье '. В ы с о кого р ь е

1-2 сутки : 7 : сутки 14 сутки : 21 .: сутки .30 сутки

ут п 9 7 8 х 7 8 * 9 X

м 1,21 1.Й 1,56 1,35 1,55 1,57

+ ш 0,05 0,11 0,10 0,08 0,11 0,06

£ п 9 7 8 7 * 8 9

М 62,02 65,82 55,93 45,75 57,45 53,18

+ ш 3,99 3,22 3,64 3,91 4,02 4,13

V п 9 7 8 7 к 8 к 9

М 73,87 73,28 86,41 62,31 87,31 82,06

+ ш 3,45 5,43 6,32 4,55 5,40 6,05

Т1 п 9 7 * 8 * 7 * 8 я 9 х

М 0,13 0,16 0,19 0,20 0,18 0,16

+ ш 0,01 0,01 0,02 0,02 0,01 0,01

ТЕ п 9 7 8 7 к 8 9

- М 0,87 0,76 0,92 1Д7 0,90 1,01

+ ш 0,06 0,03 0,09 0,11 0,07 0,08

тх/тт п 9 7 « 8 х 7 8 9

М 0,14 • 0,17 0,18 .0,15 0,17 0,15

+ ш 0,01 0,01 0,02 0,01 0,02 0,01

ч п 9 7 ас 8 7 к 8 9

М 9,21 6,99 8,50 7,05 8,67 9,25

- + ш 0,36 0,40 0,95 0,45 0,44 0,21

к п 9 / 7 х 8 7 8 х 9

М 1,43 , ( 1,90 1,44 1,24 1,77 1,43

+ ш 0,08'' 0,19 0,11 0,11 0,13 0,16

Примечания: - дыхательный объем (мл), £ - частота дыхания

(цикл./мин.), V- минутная вентиляция легких (мл/мин.) Т^ - длительность инспираторной фазы (с), Т^- - длительность экспираторной фазы (с), Т^/Т^ - полезный цикл,

- средняя скорость инспираторного потока (мл/с),

- средняя скорость экспираторного потока (мл/с), * - Р < 0,05.

(1977), Б.Ьеузипе (1980) и М.Вег-Ыюп-Лопее, С.Е.БиШлгаш (1981). К 14 суткам пребывания в высокогорье происходит достоверное снижение частоты дыхания, а минутная вентиляция легких значительно возрастает на 21 сутки. К концу месячной адаптации эти данные приближаются к фоновым значениям. Относительная стабильность частоты дыхания обеспечивается продолжительными вдохами при незначимом росте длительности выдохов, в связи с чем доля инспирации в дыхательном цикле, оставаясь повышенной в первую неделю адаптации, затем не отличается от низкогорных данных. Средняя скорость ин-спираторного потока характеризуется достоверным снижением в 1-2 и 14 сутки действия хронической гипоксии. Скорость воздушного потока при экспирации достоверно увеличивается в первые дни и на 21 сутки пребывания в горных условиях.

Корреляционный анализ выявляет изменения связей между рассматриваемыми параметрами внешнего дыхания контрольных животных. Несмотря на разные условия проведенных экспериментов, сохраняются сильные связи (близкие в 1,00) между частотой дыхания и длительностью выдоха, минутной вентиляцией легких и средней скорость» экспираторного потока. При адаптации к высокогорью наблюдаются изменения силы и направленности связей между показателями дыхания как в сторону усиления, так и в сторону ослабления, причем более значительные сдвиги происходят в первую неделю.

Сравнительный анализ показателей дыхания животных с разной степенью десимпатизации в условиях низкогорья и высокогорья. В низкогорных экспериментах зарегистрировано 60 нейронов у контрольных и 51 - у десимпатизированных крыс, в высокогорье соответственно 56 и 32 дыхательные единицы. В низкогорных условиях введение симпатолитика в течение различных сроков существенно не влияет на встречаемость полных инспираторных нейронов, количество полных экспираторных клеток возрастает с 23 ,до 36?. В высокогорье частичная десимпатизация вызывает увеличение процента встречаемости полннх нейронов при одновременном снижении представительства других типов клеток. Месячное действие гуанетидина выравнивает количество респираторных единиц рассматриваемых типов.

Химическая десимпатизация животных в условиях высоты 760 м в течение 7 суток не вызывает значительных изменений электрофизиологических характеристик дыхательных нейронов за исключением длительности разряда инспираторных клеток, которая достоверно увели-

чивается с 0,35±0,02 до 0,43^0,02 с. Введение симпатолитика в течение 30 суток приводит к более глубоким сдвигам в деятельности дыхательного центра. Наблюдается достоверное увеличение количества осцилляция в залпах с 14,7б±-0,8 до 21,2±2,07 имп. и длительности разряда с 0,41±0,01 до 0,54±0,03 с инспираторных нейронов. В разрядах экспираторной популяции также возрастает количество импульсов (с 19,57±2,02 до 35.89il.78 имп.), средняя частота импуль-сации (с 36,18±4,27 до 55,64^2,18 имп./с); средняя длительность межимпульсных интервалов при этом сокращается (с 29,5£^2,7 до 18,22±0,79 мс).

На высоте 3200 м 7-дневное действие гуанетидина отмечено достоверным увеличением количества осцилляций в залпах инспираторных клеток (с 9,8б£1,47 до 13,4^0,51 имп.) и длительности разряда в обеих популяциях нейронов (в инспираторной - с 0,37¿0,04 до 0,53±б,02 с, в экспираторной - с 0,4±0,03 до 0,58±0,03 с). Другие электрофизиологические параметры активности дыхательных клеток значимо не меняются. 30-дневное введение симпатолитика на той же высоте приводит к достоверному снижению активности экспираторных нейронов с 21,25^2,42 до 12,83±1,2 имп. Наблюдаются однонаправленные изменения в инспираторной и экспираторной совокупностях: значительно увеличивается длительность разрядов и снижается средняя частота импульсации. Длительность межимпульсных интервалов у де- . оимпатизированных крыс при этом возрастает.

При разной степени деструкции симпатических нейронов в условиях низкогорья развиваются противоположно направленные сдвиги суммарной биоэлектрической активности исследуемых мышц. Действие препарата в течение 7 суток приводит к тенденции роста общей активности дыхательных мышц. После 30-дневного введения симпатолитика обнаруживается .тенденция к снижению активности мышц. Последний факт интересно сопоставить с данными Г.Я.Базаревича и соавт. (1979), которые, наблюдали снижение биоэлектрической активности инспираторных и экспираторных мышц после глубокой десимпатизации. Действие препарата вызывает увеличение длительности разряда биопотенциалов диафрагмы, причем недельное действие гуанетидина характеризуется достоверными сдвигами (с 0,15±0,01 до 0,18^0,01 с).

В высокогорье частичная деоимпатизация способствует значительному снижению суммарной биоэлектрической активности диафрагмы (о 22,29^2}0 до 15,(¿2,32 усл.ед.). В межхрящевых мышцах верх-

них отделов грудной клетки наблюдается тенденция к снижению активности, в нижних отделах она приобретает противоположный характер. Длительная десимпатизация не вызывает суиественных изменений суммарной биоэлектрической активности исследуемых мышц сравниваемых групп животных. Обращает на себя внимание зысокий уровень активности диафрагмы у животных обеих групп (27,ЭЗ±4,61 усл.ед. у контрольных и 27,7^5,4 усл.ед. у десимпатизированных крыс). Перестройка в регуляции дыхания по сравнению с низкогорными условиями приводит к уменьшении и выравниванию степени участия межхряше-вых мышц в акте дыхания. Наблюдаются разнонаправленные тенденции в изменении длительности комплексов злектромиограммы диафрагмы у десимпатизированных животных: после 7-дневного ззедения гуанэти-дика происходит увеличение, а после 30-дневного - снижение длительности разряда биопотенциалов.

В низкогорье недельное влияние симпатолитика не обнаруживает значительных различий дыхательного объема (рис. I), месячное получение препарата приводит-к его увеличению на 38,83$. Частота дыхания уменьшается у длительно десимпатизированных крыс. Минутная вентиляция легких, несмотря на различные сроки действия симпатолитика, изменяется в пределах одинаковых величин. В аналогичных условиях подобное соотношение величин отмечено в работе Ю.М.Ланского (1987). Имеются сведения литературы, показывающие, что ад-реналэктомия, зазванная удалением надпочечников, у крыс и кроликов не изменяет показатели вентиляции в покое, но функциональная проба выявляет ограниченность резервов дыхания, сопровождаясь увеличением работы дыхания и уменьшением вентиляции при функциональной нагрузке (В.И.Крючкова, 1974). В исследованиях Ю.М.Ланского (1987) также применялась функциональная проба - барокамер-ный "подъем", который вызывал слабое изменение частоты дыхания у десимпатизированных животных; к моменту достижения высотного потолка (то есть когда гипоксия достигала крайней степени) наступало значительное снижение легочной вентиляции. В работе Е.А.Марковой и соавт. (1978) обнаружено, что через неделю после адреналэк-томии в организме животных развиваются явления гипоксии и снижается общее потребление кислорода. В вышеупомянутой работе Г.Я.Ба-заревича и соавт. (1979) у животных, подвергнутых выжиганию мозгового слоя надпочечников, также выявлено снижение вентиляторных показателей.

Ут ВЫСОГОГОРЬЕ

1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 . V 1.5 1.4 1,3 1.2 1.1 1.0 / / / / / ^ / / / / ; 1 & * / / / / / / / / / / \ 60 ; 70 ^ ' €0 / 50. / 40 / / / /. г! 1 * V 90 80 70 60 1 V *

'И тр / / 1»! ( ВО * |М ■ч 70 . ео _ 50 «о. Ш * [*1 1 V во 60 70 К 60 1

7 30 7 30 7 30 до л.сю*—

ИИЗХОГОРЬЕ патмашя

I. Динамика показателей внешнего дыхания животных после 7- и ЗО-дневной десимпатизации в условиях низкогорья и высокогорья

Белые столбики - контроль,заштрихованные - десим-патизация,остальные обозначения те же,что в табл.?.

Из других изменений внешнего дыхания в низкогорье следует отметить заметный рост длительности вдоха у частично десимпатизиро-ванных крыс (рис. 2), длительности выдоха - у животных, находившихся под месячным действием препарата, в результате чего у последних снижается инспираторная фаза дыхательного цикла на 26,61%. Средняя скорость инспираторного потока после 7-дневного влияния гуанетидина уменьшается (рис. 3),.а после 30-дневного влияния возрастает. Средняя скорость экспираторного потока в этих условиях обнаруживает тенденцию к сокращению.

Исследованиями Л.В.Бердышевой и соавт. (1981) установлено, что гибель адренергических нейронов вызывает резкое снижение концентрации норедреналина в тканях, что является пусковым моментом, включающим физиологические реакции, направленные на компенсацию

ч 0,20. 0,1В. 0,15. 0Д4. 0,32.

0,20 0,18 0Д6 0,1« 0,12

гЬ

М'

вне

Т! I.*

й 1,2 ^ 0,8

^ 0,6.

1_

ОХОГОРЬ!

020. 4_ о.» 0,16

гЬ

I,

I.*

т.* 1,0 0,8 0,6

А

1

Тт/Т.

0,2а

I «

1} 0.К 0.1«

л

гЬ

7 30

1 О Г О Р Ь 8

30 ЯП ДвСЯ*.

мтмегога

НИЗ

Рис. 2. Динамика показателей внешнего дыхания животных после 7- и 30-дневной десимпатизации в условиях низкогорья и высокогорья Обозначения те же, что и в табл. I.

недостатка адренергического медиатора. При десимпатизации гуане-тидином клеточные механизмы компенсаторных реакций связана с развитием гиперчувствительности ^-адренорецепторов (Б.Н.Манухин и соавт., 1980). Снижение дыхательной функции при уменьшении уровня катехоламинов в организме может компенсироваться увеличением дыхательной поверхности легких, то есть усилением их резервных возможностей (Б.А.Слука, Т.Н.Норман, 1988).

Результаты исследований, проведенных в горных условиях, обнаруживают разнонаправленные тенденции в значениях показателей дыхательного объема при различной степени десимпатизирующего воздействия. Частота дыхания существенно не меняется, а минутная вентиляция легких достоверно снижается после 7 суток введения препарата животным. Действие оимпатолитика в течение 7 и 30 дней не приводят к значительным сдвигам временных параметров..

еизксгоры: высскогсры; ввпзвтг.

Рис. 3. Динамика показателей внешнего дыхания животных после 7- и 30-дневной десимпатизации в условиях низкогорья и высокогорья Обозначения те же, что и в табл. I.

Изменение средней скорости воздушного потока при инспирации и экспирации имеет одинаковую направленность, то есть недельная десим-патизация вызывает снижение (более значительное на выдохе), а месячная - незначительное увеличение.

Данные корреляционного анализа свидетельствуют о том, что действие гуанетидина в течение 30 суток в условиях высоты 760 м вызывает разнонаправленные изменения связей между параметрами паттерна дыхания, на высоте 3200 м обнаружено только ослабление связей.

Вышеизложенное позволяет заключить, что десимпатизация приводит к истощению регуляторных механизмов дыхательной функции, степень которого зависит от величины деструктивных изменений ней-

ронов симпатических ганглиев. Последнее, в своп очередь, модифицируется под влиянием факторов горного климата.

Сравнительный анализ показателей дыхания животных, подвергнутых химической десимпатизации в горах после предварительной адаптации разной продолжительности. Было зарегистрировано 50 нейронов в контрольных группах животных и 72 нейрона - з десимпатизирован-ных. Встречаемость полных инспираторных и экспираторных клеток характеризовалась колебаниями, причем в ранние сроки адаптации их было выявлено больше, чем к концу наблюдений.

3 опытах с введением симпатолитика в течение первой недели пребывания в высокогорье обнаруживается достоверный рост количества импульсов в залпах инспираторных клеток с 9,8б±1,47 до 13,^ С,51 имл. длительность разрядов значительно возрастает с 0,37±0,02 до 0,53±0,02 с в инспираторной и с 0,4^0,03 до 0,58±0,03 с в экспираторной совокупностях клеток. Средняя частота разрядов и длительность межимпульсных интервалов различается незначительно - в пределах 25,«±0,28 - 31.54±5,15 имп./с и 39,71±3,84 - 41,36± 4,86 мс в сравниваемых группах крыс.

Предварительная 7-дневная адаптация и последующее введение гуанетидина не выявляют существенных сдвигов показателей инсписа-торных нейронов. В экспираторной популяции наблюдается достоверное снижение средней частоты импульсации на 71,84$ и увеличение межимпульсного интервала на 94,71?.

Действие симпатолитика после 2-недельной адаптации вызывает разнонаправленные перестройки активности респираторных единиц: увеличивается число осцилляции в залпах инспираторных нейронов (с 10,0^1,0 до 18,8±4,6 имп.), в экспираторных клетках удлиняются разряды (с 0,37±0,04 до 0,58±0,05 с) и снижается средняя частота импульсации (с 43,9±5,82 до 2б,29±5,1б имп./с).

Месячное пребывание в горных условиях и последующее введение препарата выявляют в контрольной и десимпатизированной группах животных колебания активности дыхательных нейронов одинаковой степени.

При рассмотрении биоэлектрической активности дыхательной мускулатуры обнаружено, что десимпатизирующее действие в первые 7 суток в высокогорье характеризуется достоверным снижением электрической активности диафрагмы с 22.29±2,0 до 15,0±2,32 усл.ед. В мышцах верхних межреберий выявлена тенденция к уменьшению актив-

ности, а в мышцах нижних отделов грудной клетки регистрируется противоположный эффект.

Недельная адаптация и последующая десимпатизация не приводят к существенным изменениям суммарной биоэлектрической активности мышц. Однако происходит дальнейшее углубление тенденций в активности межхрящевых мышц.

Введение препарата после 14-дневного пребывания в горных условиях выявляет повышенную биоэлектрическую активность мышц и большой размах отклонений от средних величин, не вызывая значимых различий показателей в десимпатизированной группе крыс.

Месячное воздействие горной гипоксии и введение симпатолити-ка приводят к новому уровню активности респираторных мышц, характеризующемуся несущественными изменениями в диафрагме и межхрящевых мышцах второго межреберья. Значительно увеличивается электрическая активность мышц нижних межреберий (с 13,6712,44 до 21,75^ 3,66 усл.ед.).

Длительность разряда биопотенциалов диафрагмы в различные сроки адаптации к высокогорью у животных сравниваемых групп колеблется в пределах одинаковых величин.

Как представлено выше, наиболее характерны сдвиги показателей у крыс, десимпатизированных после 7- и 14-дневной адаптации. Эти изменения можно объяснить в свете данных А.И.Калмамбетовой (1987), которые свидетельствуют о наибольшей гибели симпатических ганглиев и снижении уровня биогенных аминов у животных, десимпатизированных после этих же сроков адаптации. Автор показала, что после 30-дневного пребывания в горах нейроны меньше подвержены « деструктивным процессам, а по содержанию катехоламинов мало отличаются от показателей контрольных крыс.

При рассмотрении параметров паттерна дыхания по мере адаптации к высокогорью статистически достоверные различия касаются отдельных показателей десимпатизированных животных. Так, частота' дыхания уменьшается после 14-дневной предварительной адаптации (с 57,4514,02 до:-47,4212,66 цикл./мин.), минутная вентиляция легких в первую (с-;£б,411-6,32 до 68,0217,41 мл/мин.) и третью (с 87,ЭЙ 5,4 до 67,5613,82 мл/мин.) недели пребывания в горных условиях. Длительность выдоха увеличивается после двухнедельного действия горной гипоксии и 7-дневной десимпатизации (с 0,9±0,07 до 1,121 0,07 с). Средняя скорость экспираторного потока снижается после

пребывания в высокогорье в течение 7- (с 1,4^0,11 до 1,14^0,12)

и 14-дневного (с 1,7710,13 до 1,33^0,08 мл/с) срока. К концу месячной адаптации у десимпатизирозанных крыс этот показатель превышает значения контрольных животных (1,31±0,09 и 1,7Л},19 мл/с).

Незначительные изменения средних величин показателей дыхания з некоторые сроки адаптации к условиям высоты 32С0 м, по-видимому, следует рассматривать с учетом коэффициентов парной корреляции, характеризующихся преимущественным уменьшением и возникновением отрицательных значений..

Рассматривая происходящие сдвиги з целом можно .видеть, что химическая десимпатизация крыс, адаптирующихся в течение месяца, сопровождается меньекчя изменениями в системе дыхания по сравнению о результатами, полученными в начальном периоде влияния горной гипоксии.

Настоящее исследование, расширяя представление о роли симпатической нервной системы в процессах адаптации к хронической гипоксии, показывает характер динамического взаимоотношения регулятор-ных воздействий симпатического отдела и различных звеньев дыхательного регулирующего механизма по мере пребывания в горах.

Несмотря на различную степень симпатических посылок у контрольных и десимпатизирозанных крыс, у последних дыхательная система продолжает функционировать на уровне, необходимом для под-деокания жизнедеятельности организма, по-зидимому, за счет сдвигов внутренних механизмов з системе дыхания, компенсаторной активации гуморального звена симпато-адреналовой системы, а также путем изменения связей симпатического отдела с другими системами организма на этапах горной адаптации. Введение симпатолитика происходит на фоне высокого уровня активности симпатического отдела з первые дни пребывания в горах и на уровне относительно низкого тонуса симпатических образований после 30-дневной высокогорной адаптации.

ВЫВОДЫ

I. Величины параметров импульсной активности дыхательных нейронов, электромиографических характеристик дыхательной мускулатуры и компонентов легочной вентиляции контрольных белых беспородных крыс в низкогорных условиях не имеют значительных различий при сравнении со значениями одноименных физиологических показателей, описанных в литературе, для условий высоты уровня моря

- Т8 -

или близкой к ней.

2. Сравнение параметров системы дыхания контрольных крыс в низкогорных и высокогорных условиях показывает, что воздействие горной гипоксии вызывает усиление биоэлектрической активности дыхательных мышц нижних межреберий и диафрагмы. По мере пребывания на высоте отмечается динамика нарастания минутной вентиляции легких, обеспечиваемая в основном за счет увеличения дыхательных объемов на всем протяжении месячной адаптации.

3. В условиях низкогорья для крыс, подвергнутых химическому десимпатизирующему воздействию в течение недели, характерным признаком перестройки паттерна дыхания является увеличение длительности вдоха. Для крыс, десимпатизированных в течение месяца, характерным является усиление импульсной активности респираторных нейронов, увеличение дыхательного объема и снижение частоты дыхания за счет удлинения выдохов.

В высокогорных условиях система регуляции внешнего дыхания крыс, десимпатизированных в течение первой недели пребывания, характеризуется усилением активности инспираторных клеток Дыхательного центра, а также уменьшением суммарной биоэлектрической активности диафрагмы при возрастающей роли мышц межреберий в акте дыхания, снижением минутной вентиляции легких за счет уменьшения дыхательного объема. Десимпатизация в течение 30 суток в горных условиях вызывает снижение активности респираторных нейронов, в то же время характеристики вентиляторных показателей не обнаруживают значительных отличий от контроля..

5. Десимпатизация, проведенная после предварительной недельной высокогорной адаптации, сопровождается понижением биоэлектрической активности диафрагмы на фоне активации инспираторных нейронов и тенденцией к уменьшению значений паттерна дыхания в целом. Введение симпатолитика после предварительной месячной адаптации не выявляет существенных различий электрофизиологических характеристик, а также временных и объемных параметров внешнего дыхания.

6. В низкогорных условиях после 30-дневной десимпатизации только часть характеристик, формирующих паттерн дыхания, объеди- . няется тесныйи корреляционными связями. Снижение дыхательной функции у большинства сравниваемых групп десимпатизированных животных в высокогорных условиях сопровождается ослаблением корреляционных взаимоотношений параметров дыхания.

7. Объемные и временные характеристики внешнего дыхания животных, а также биоэлектрические проявления в дыхательном центре и респираторных мышцах на этапах горной адаптации претерпевают изменения, которые в значительной степени определяются состоянием симпатического отдела вегетативной нервной системы.

ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Степанова P.A. Злектромиограмма дыхательных мышц животных при стимуляции симпатических образований з условиях высоко-горъя/./Чеханизмы адаптации организма к условиям горного климата Киргизии: Сб.трудов ЦНИИ КГМИ.-Фрунзе, 1987.-Т.163.-С.73-79.

2. Данияров С.Б., Бебинов Е.М., Лакский ¡D.M., Степанова P.A. Дыхание и гемодинамика животных при изменении режима симпатической регуляции в условиях горного климата//ХУ съезд Всесоюз.физиол. об-ва им.И.П.Павлова: Тез.науч.сообщ.-Jl., 1987.-Т.2.-С.316.

3. Степанова P.A. Элементы паттерна дыхания у десимпатизиро-ванных животных в горных'условиях//Функциональные и морфологические особенности организма в условиях измененной газовой среды: Сб. трудов ЦНИЛ КГМИ.-Фрунзе, 1989.-Т.172.-С.25-31.

4. Степанова P.A. Адаптивные сдвиги паттерна дыхания крыс з горных условиях.-Фрунзе, 1990.-10 с.-Деп. в КиргНИИНТИ I6.04.9C, № 492.

5. Степанова P.A. Влияние десимпатизирувщего действия гуане-тидика на дыхание белых крыс.-Фрунзе, 1990.-9 с.-Деп. в КиргНИИНТИ 16.04.90, » 493.