Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Физиологическая активность гидрирующей карбоангидразы крови при различных парциальных давлениях кислорода

r}

n

v; i i

министерство здравоохранения усср ЛЬВОВСКИЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

МЕЛЬНИК Татьяна Александровна

УДК 577.15.016:612.23:612.015 32.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИ-ВНОСТЬ ГИДРИРУЮЩЕЙ КАРБОАНГИДРАЗЫ КРОВИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПАРЦИАЛЬНЫХ

ДАВЛЕНИЯХ КИСЛОРОДА (клинико-физиологические исследования на моно- и дизиготных близнецах).

14.00.17 — нормальная физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ЛЬВОВ — 199 0

Работа выполнена в отделе физиологии дыхания Института физиологии им. А. А. Богомольца АН УССР.

Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор

БЕРЕЗОВСКИЙ В. А.

доктор биологических наук, профессор ДАВВДЕНКО И. И.

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

САФРОНОВА Г. Б.

кандидат биологических наук, доцент ГОРДИЙ С. К.

Ведущая организация: Институт физиологии им.И.П.Павлова

АН СССР (г. Ленинград)

Защита диссертации состоится "_"_ 1990 г. в_

_ часов на заседании специализированного совета К.088.21.02

во Львовском ордена Дружбы народов государственном медицинском институте (290010, г. Львов, ул. Пекарская, 69).

С диссертацией можно ознакомиться в научное библиотеке Львовского государственного медицинского института (290000, г. Львов, ул. 17 Вересня, 6).

Автореферат разослан "_" 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор медицинских наук,

доцент ^ А. Д. Луцик

>

• '- ,1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

'гщий&туальность темы. Одним из ферментов, принимающим непосредственное участие в связывании и выведении из организма углекислого газа, образующегося в процессе тканевого дыхания, является карбоангидраза. Известно, что карбоангидраза катализирует реакцию:

С02 + НзО^ЕзСОз, ускоряя ее в 20-30 тнс. раз (Е. М. Крепе, 1944). Фермент обеспечивает поддержание концентрации С02 в тканях на физиологическом уровне, регулирует постоянство концентрации Псионов крови,влияет на транспорт кислорода к тканям, формирует тип обмена веществ. Участвуя во многих физиологических процессах карбоангидраза обеспечивает оптимальное состояние внутренней среды организма.

Индивидуальные особенности вариации физиологической активности карбоангидразы специально не изучались. Между тем,именно биохимическая индивидуальность создает своеобразие физиологической реактивности каждого конкретного организма (Р. Уильяме,1960).Индивидуумы с существенными отклонениями от средней нормы (крайние варианты) являются основой сохранения популяции при резких изменениях условий существования (И. И. Шмальгаузен, 1946). Уникальность каждой особи и своеобразие ответных реакций организма на изменения внешней и внутренней среды базируется на сочетании наследственных Стенотипических) и воздействующих в цроцессе онтогенеза средовых (паратипических) влияний. В результате возникает широкий полиморфизм аллельных сочетаний ферментного набора индивидуума (А. К. Туманов, В. В. Томилин, 1969).

Все физиологические реакции' организма базируются на его биохимических особенностях. Установлено, что в основе индивидуальных вариаций реактивности человека и животных нэ различные воздействия лежит наследственная или приобретенная особенность эн-зиматических процессов в клетках. "Каждая регуляция, - отмечал Э. Адольф, - служит выражением какой-то части конституции организма, его генотипа" (Э.Адольф, 1970).

При снижении парциального давления 02 во вдыхаемом воздухе путем тренировки людей и животных в барокамере или после пребывания людей в условиях высокогорного климата активность карбоангидразы. в большинстве случаев повышается. Вместе с тем, у хге—

I

которых лиц пребывание на тех же высотах снижает активность фермента (Т, А. Багдасарова, 1975). Причины таких расхождений ш установлены.

Физиологическую реактивность организма, т.е. его способность определенным образом отвечать на раздражения, большинство исследователей рассматривает как одну из наследственно закрепленных черт конституции (Дж. Бауэр, 1928; А. А. Богомолец, 1928, 1929; В. Н. Гержанович, 1973; В. Н. Казначеев и соавт., 1975). В литературе нет единого мнения о уом, как количественно оценить индивидуальную реактивность. Исследователи используют коэффициент реактивности, количественно характеризующий определенную реакцию на специфический раздражитель (Г. И. Акинщикова, 1969). Коэффициент реактивности рассчитывают относя разность между исходным значением показателя и максимально возможным при воздействии раздражителя к исходному значению показателя. В обычных условиях степень выраженности ответа соответствует силе раздражителя. При гипоэргических реакциях она снижена, при лгаерэргических - превышает физиологическую норму реакции.

. Фенотипическая устойчивость организма к недостатку кислорода зависит от биохимических и физиологических особенностей индивидуума, которые базируются на врожденных и приобретенных в процессе онтогенеза индивидуальных отличиях (Н. Н. Сиротинин, 1939; В. А. Березовский, 1978). Предъявление организму повышенных требований любой модальности выявляет некоторые скрытые .особенности, не обнаруживаемые при исследовании в состоянии покоя. Одним из адекватных физиологических раздражителей системы дыхания является снижение парциального давления 02 во вдыхаемом воздухе.

Наряду с гипоксическими нагрузками определенную роль в исследовании возможностей респираторной и гемодинамической систем играют фармакологические вещества. Они могут выступать в качестве тестов, выявляющих биохимические особенности обмена индивида (А. А. Покровский, 1971). В медицинской практике и при лабораторных исследованиях используют фармакологический препарат ацвтазоламид (фонурит, диакарб, диамокс;, который специфически угнетает активность гидрирующей карбоангидразы крови. Известно, что индивидуальная чувствительность организма к лекарственным веществам зависит от генотипических особенностей организма и у разных лиц варьирует в широких пределах (3. Альберт, 1953;Р.Вэг-

нер, Г. Митчел, 1958; е. V. Allan, 1961; Е. Т. Лильин, П.Б. Гоф-ман-Кадошников, 1974) . Индивидуальная чувствительность к ацет-азоламиду мало изучена. Вместе с тем установлено, что 20 % пациентов не реагируют на введение препарата.(Е. Сакс, 1968).

Представляет интерес выяснить, в какой мере фенотипическая' активность ферментов, обеспечивающих индивидуальные реакции дыхания и кровообращения детерминирована наследственными факторами, а в какой средовыии. В специальной литературе имеются сведения о соотносительной роли наследственных и средовых факторов в изменчивости ряда антропологические признаков (Б.А.Никиттас, 1976,1978; Б. И. Трубников, 1979; В. Н. Иванов, 1983). Имеются данные о соотносительной роли наследственности и среды в формировании индивидуальной чувствительности к гипоксии и гиперкапнии у ладей и животных (с. Scoggin et al, 1977; В. А. Березовский, 1978;Е.АДу-хин и соавт., 1979; П. Ю. Липский, 1986; Т. В. Серебровская, I98& Аналогичных исследований физиологической активности карбоангид-разы и кислотно-основного состояния крови в доступной литературе мы не обнаружили.

Цели и задачи исследования. Цель настоящей работы - изучить изменения гидрирующей карбоангидразы крови, а также связанных с ней показателей внешнего дыхания и кровообращения при нормальном и пониженном парциальном давлении кислорода, исследовать соотносительную роль наследственных и средовых факторов в формировании фенотипических особенностей активности фермента.

Для осуществления этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить индивидуальную вариабельность показателя активности гидрирующей карбоангидразы крови, кисдотно-основного состояния крови, параметров внешнего дыхания и кровообращения у моно-и дизиготных близнецов в состоянии покоя при нормальном парциальном давлении кислорода.

2. Исследовать изменения активности гидрирующей карбоангидразы крови, параметры внешнего дыхания, кислотно-основное состояние крови в условиях пониженного парциального давления кислорода.

3. Проанализировать корреляционные связи активности гидрирующей карбоангидразы крови в покое с ее изменениями в условиях пониженного парциального давления кислорода.

4. Изучить особенности реакции гидрирующей карбоангидразы крови, кислотно-основного состояния крови, показателей дыхания и

3

кровообращения после однократного приема ингибитора карбоангид-разы - ацетазоламида.

5. Проанализировать индивидуальные особенности изменения активности гидрирующей карбоангидразы крови после приема ацетазоламида.

6. Рассчитать соотносительную роль.наследственных и средовых факторов в вариабельности индивидуальных реакций гидрирующей карбоангидразы крови, кислотногосновного состояния крови, системы дыхания и кровообращения.

Новизна работы. Впервые получены данные об индивидуальных вариациях активности гидрирующей карбоангидразы крови, показателей кислотно-основного состояния крови в условиях нормального и пониженного парциального давления 02. Показано, что физиологическая активность гидрирующей карбоангидразы крови в условиях нормы, а также при воздействии острой гипоксии и горного климата значительно варьирует. У монозиготных близнецов выявлена высокая вкутрипарная корреляция, что свидетельствует о преобладании ге-нотипических факторов в межиндивидуальной вариабельности активности фермента (74 %). Установлено, что исходная величина некоторых показателей кислотно-основного состояния крови на 75-80 % определяется влиянием генотипа.

Впервые исследовано воздействие однократного приема ацетазоламида на-активность гидрирующей карбоангидразы, внешнее дыхание и кровообращение, величину диуреза, содержание мочевины в моче у близнецов. Установлено, что однократная терапевтическая доза препарата изменяет активность фермента, показатели кислотно-основного состояния крови, заметно увеличивает диурез и выведение мочевины с мочой, но не дает достоверного прироста вентиляции. Выявлено преобладание генетических факторов (78 %) в вариабельности физиологической активности гидрирующей карбоангидразы крови после приема ацетазоламида. Показана достоверная связь индивидуальной реакции на ацетазоламид с типом телосложения.

Теоретическое и практическое значение. Анализ -индивидуальной вариабельности физиологической активности гидрирующей карбоангидразы крови в норме и при различных воздействиях характеризует фундаментальные закономерности реактивности организма.Выявление соотносительной роли наследственных и средовых факторов в формировании активности фермента, установление факта связи его

фенотипической активности с типом телосложения представляет общебиологический интерес.

В настоящее время происходит интенсивное проникновение человека в разные климатические зоны, в том числе и в высокогорные районы, поэтому знание закономерностей действия пониженного парциального давления С^ на организм имеет практическое значение для прогнозирования профессиональной пригодности. Условия с пониженным парциальным давлением кислорода во вдыхаемом воздухе могут отрицательно влиять на людей с крайними вариантами активности карбоангидразы, отличающихся крайне высокой или крайне низкой реактивностью. Поэтому выявление лиц с крайними вариантами нормальных показателей, представляющих контингент повышенного риска возникновения заболеваний, может использоваться для донозо-логической диагностики и профилактики заболеваемости. Изучение факторов, обусловливающих индивидуальные особенности реактивности на ацетэзоламид,может использоваться в клинической медицине.

Внедрение полученных результатов. Результаты работы внедрены в отделении кардиологии больницы ученых, г. Киев. Теоретические положения внедрены в учебный процесс в Черкасском педагогическом институте, что подтверждено соответствующими актами о внедрении.

Основные положения, выдвигаемые на защиту:

1. Активность гидрирующей карбоангидразы крови человека при дыхании атмосферным воздухом в значительной степени генетически детерминирована и зависит от типа телосложения.

2. Характер реактивности гидрирующей карбоангидразы крови и кислотно-основного состояния крови при кратковременной и хронической гипоксии зввисит от исходного уровня активности фермента.

3. Лица, обладающие различными типами телосложения, характеризуются различными типами адаптации к 'гипоксии.

4. Степень индивидуальной чувствительности к ацетазоламиду в значительной степени обусловлена генетическими факторами.

5. Однократная терапевтическая доза ацвтазоламида изменяет соотношение потоков экскреции углекислого газа из организма в сторону преобладания выведения через экстрзлульмонадьные пути.

Апробация работы. Основные положения работы доложены: на 17 съезде Общества медицинских генетиков Украины (Одесса, 1981); на Всесоюзной конференции "Проблемы медицинской антропологии" (Новосибирск, 1984); на Ш Всесоюзном симпозиуме "Близнецовый метод

в биологии, медицине, спорте" (Винница, 1984); на УП итоговой конференции "Физиология и патология дыхания. Коррекция гипокси-ческих состояний" (Киев, 1987); на заседаниях секции физиологии дыхания Киевского общества им. И. П. Павлова (в 1985-1989 гг.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 7 работ.

Объем р структура ддссертапии. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, четырех глав с описанием результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов, указателя литературы. Текст диссертации изложен на 121 странице машинописного текста. Кроме того, работа содержит 30 таблиц и 18 рисунков. Библиография включает 311 источников отечественной и зарубежной информации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объект и методы исследования. Материалом для исследования послужили результаты клинико-физиологических исследований, проведенных на близнецах мужского пола в возрасте 15-16 лет. Для выявления соотносительного вклада генетических и средовнх факторов в формировании адаптивных реакций на различные воздействия применен близнецовый метод исследования. Исследованы 54 близнеца,из них монозиготных (МБ) - 14 пар, дизиготных (ДБ) - 13 пар,жители города Киева. Все испытуемые характеризовались нормальным физическим и умственным развитием. Исследование проводилось на добровольных началах, по разрешению.родителей. Контроль за состоянием здоровья близнецов осуществлялся Киевским НИИ педиатрии,акушерства и гинекологии им. П. М. Буйко МЗ УССР. Каждую пару близнецов обследовали шестикратно на протяжении двух лет,причем одно обследование проведено в условиях горного климата Кавказа на высоте 2100 м над уровнем моря.

Диагностику- зиготности проводили комплексно с применением антропометрии, анкетирования, генетических маркеров (эритроцитар -ные антигены ABO, мн, резус-фактор), дерматоглифики, вкусовой пробы с фенилтиокарбамидом. Диагностику зиготности доводили до 99 %-ното уровня достоверности, ошибку количественно оценивали по Е. Т. Лильину (1970).

Активность (А) гидрирующей карбоангидразы крови (ГКА) определяли калориметрическим методом (0. А. Бойко, Л.А. Курбаков,1985). Кислотно-основное состояние крови (КОС) - электрометрическим ме-6

тодом Аструпа (Г. Рут, 1978). Анализ проб зртериализованной крови проводили на биологическом микроанализаторе 0P-2I2 фирмы "Ra-delic±s"n на аппаратуре "АЗИВ". Расчет основных параметров КОС крови производили по номограммам Зиггаард-Андерсена. Состояние эритропоэза и лейкопоэза оценивали по количественному составу форменных элементов крови, содержанию гемоглобина.

Параметры дыхания регистрировали с помощью волшетра veb mlw (ГДР) .соединенного с дыхательной маской, с регистрацией на самописце. Газообмен определяли по Дуглас-Холдену. Газоанализ выдыхаемого и альвеолярного воздуха в лабораторных условиях проводили на масс-спектрометре MX 6202, в экспедиционных - с помощью анализаторов ММГ-7, АКЦ-16, ГВВ-2. Альвеолярный газ получали методом отсечения конечных порций выдыхаемого воздуха. Параметры альвеолярной вентиляции рассчитывали по Бору.

Ударный объем сердца и частоту сердечных сокращений регистрировали по методу импендансной тетраполярной реоплетизмографни с помощью реоплетизмографа HIT 2-02. Максимальное и минимальное давление крови определяли по методу Короткова. В исследовании с фармакологической нагрузкой применяли однократную терапевтическую дозу вцетззолзмида (3,5 мг/кг массы перорально). Исследование проводили через 45 мин после приема. Определяли также мочевину в моче калориметрическим методом по Barker s. м. (1944), а также величину диуреза.

Типы телосложения испытуемых оценивали по схеме В. Г. Штеф-ко-А. Д. Островского (1929) в модификации С. С. Дарской (1975). Выделяли 8стбноидннй, торакальный, мышечный, дигестивннй типы. Порядок исследования во всех сериях был стереотипен. У испытуе— кых утром, натощак, в положении лежа определяли параметры вентиляции легких, газообмена, системного кровообращения, производили взятие крови из разогретого пальца.

Острую гипоксию создавали дыханием газовой смесью, содержащей 14 % 02 в азоте, в течение 12 минут. Для изучения влияния горного климата на организм была организована экспедиция в горные районы Кавказа. В ней приняли участие 26 юношей 15-16-летнего возраста, из них 6 пар МБ и 7 пар ДБ. Исследования проведены: в условиях равнины, на 2-3 день пребывания на высоте 2100 м над уровнем моря, в конце месячного срока пребывания на этой высоте.

Корреляционный анализ проведен с использованием банка про-

7

грамм "bmdp" (сша"), версия 1975 года. Для оценки роли наследственных факторов в~вариабельности изучаемы* признаков вычисляли: коэффициенты внутриклассовой корреляции (r^g и г^), коэффициент наследуемости Хольцингера (Н). Полученные результаты обрабатывались статистически на ЭВМ серии ЕС, цри уровне значимости различий 95 %.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Характеристика группы испытуемых. Вариабельность антропометрических данных испытуемых проанализирована на основе показателей роста и массы тела. Для каждого испытуемого рассчитывали показатель Брока и индекс Рорера. Средние показатели для труппы испытуемых были в пределах возрастной нормы. Однако,судя по размаху варьирования показателя Брока, в выборке были лица как с избыточной (свыше +20), так и с недостаточной (ниже -20 %) массой тела. По типу телосложения наиболее многочисленной (29 человек) оказалась группа торакального типа., 7 испытуемых отнесены к ди-гестивному, 10 - к мышечному, 8 - к астеноидному типу. Конкор-дантность по типам телосложения у ДБ - 70 у МБ - 100 %. .

2. Анализ интгивидуя^ных показателей активности ГКА и КОС крови, параметров дыхания и кровообращения близнецов в состоянии покоя. Активность ГКА крови в норме варьировала в пределах 1,22,54 усл.ед., составляя в среднем 1,75+0,03. Коэффициент вариации не превышал 16 %. Полученные данные соответствуют возрастным нормам (А. А. Покровский, 1969; И. М. Теплоухова, 1971). Наиболее часто встречающиеся значения располагались в пределах 1,51,9 усл.ед. По мере увеличения активности фермента количество случаев уменьшалось. Однако необходимо отметить, что в нашей выборке чаще встречались лица с более высокой активностью ГКА крови.

Широкий предел вариации активности фермента в норме требует более тщательного анализа закономерностей его изменения в зависимости от типа телосложения (так как этот фермент участвует, в процессах метаболизма в организме). Корреляционный анализ между активностью ГКА крови и показателем Брока выявил высокую положительную связь (г = 0,79; Р < 0,001). Между активностью ГКА и индексом Рорера в норме также существует положительная связь (г = = 0,6; Р<0,01). Следовательно, наименьшая активность ГКА крови 8

в норме - у лиц дигестивного типа, средняя - у лиц мышечного и торакального типов телосложения.

Вариационный анализ показателей КОС крови, дыхания и кровообращения выявил, что по каждому из них имеются значительные индивидуальные вариации. Широкую вариабельность показателей дыхания и кровообращения у детей и подростков 7-15 лет отмечает Э.Э.Паль-нау (1976), 14-16 лет - П. Ю. Липский (1985).

В биометрии принято считать вариацию небольшой, когда С„< <10 %, средней - при 10 % ^ С < 20 % и большой, если С > 20 %

V V

(В. М. Зациорский, 1982).

На рис. I видно,'что больше половины изучаемых показателей имеют коэффициент вариации 13-26 %, Они относятся к средне- или высоковаряабельным признакам. Наиболее вариабельны: минутный объем крови (МОК), ударный объем крови (УОК), потребление 02 (П^), минутный объем дыхания (МОД/кг), дыхательный объем (ДО/кг) .Среднюю степень вариабельности имеют показатели: ДО, выделение С02 (Вэд^), альвеолярная вентиляция (АВ), систолическое и диастоли-ческое артериальное давление (АЯС и АДд)> частота сердочных сокращений (ЧСС). К каловариабельным в обследованной группе индивидов относятся величины парциального давления 02 и С02 в альвеолярном воздухе (РА0 и РАСОг) и в крови (Рао2 и Расо2). стандартный бикарбонат (йвь суша буферных оснований (ВВ),рН крови. Коэффициент вариабельности по этим показателям составлял 0,510 %.

Для оценки соотносительной роли наследственности и среды в вариабельности изучаемых показателей рассчитывали коэффициент наследуемости Хольцингера. Показатель Н варьирует в популяции от единицы (при полной наследственной обусловленности признака) до нуля (при полной обусловленности его средой).. Доля вариации генетического происхождения в общей фенотипической вариации представлена на рис. I (толстая линия). Высокую генетическую обусловленность вариабельности имеют показатели: Рд^,' ^АОг'^аСОз'^3^'

активность ГКА крови, ВЕ, МОД, АВ, МОК, УОК и др. (Н >0,75).Преимущественно средовую обусловленность межиндивидуальных различий выявлено для рН крови, ВВ, ЧСС и др.

Таким образом, вариабельность изучаемых физиологических показателей в неодинаковой степени генетически детерминирована.

Диуреза

Рис. I. Доля вариации генетического' про-исхоздения (толстая линия) в общей фено-типической вариации (тонкая линия) исследуемых показателей близнецов

3. Индивидуальные реакции близнецов на измененную газовую среду:

а) реакция на острую гипоксию. При дыхании смесью,содержащей 14 % 02в азоте, происходило увеличение МОД (на 34 %) и ДО (на 35 %), Р < 0,01-0,001. В условиях гипервентиляции выведение С02 из организма увеличивалось на 19 %. Как следствие, наблюдалась выраженная гипокэпния (снижение Расо2 в °РеДнем на 5,6 гПа, Р^ <0,01). Вымывание из организма С02 сопровождалось алкалиемией (рН = 7,48+0,014; ВЕ = +2,2+0,93), При этом активность ПСА. крови в среднем по группе испытуемых увеличилась с 1,71+0,08 до 2,14^0,08 усл.ед. (Р-<0,05). Причем у одних лиц активностьГКА увеличивалась незначительно (на 0,1-0,2 усл.ед.),у других увеличение было более выраженным (на 0,9 усл.ед.). Анализ активности 1КА крови соответственно типам телосложения показа л,что активность фермента в условиях острой гипоксии была наименьшей у лиц дигестивного типа (1,7+0,18), самой высокой - у испытуемых астеноидного типа телосложения (2,7+0,23) (рис. 2).

Группы по ТТ

Рис. 2. Изменения активности ГКА крови при острой гипоксии соответственно типам телосложения (ТТ)

Проведенные нами исследования показали, что в условиях гипоксии степень внутрипарного сходства у ДБ по всем изучаемым параметрам намного ниже, чем у МБ. Показатели Рэсо2 и Ра0 * РАС0р 0 *А0о С0ХРаняли высокую степень генетической детерми!ированнос-ти (76-90 %).В условиях острой гипоксии коэффициенты наследуемости показателей кислотно-основного состояния крови, активноети ГКА снижались, однако внутрипарное сходство в группе МБ всегда было выше, чем у ДБ. Следовательно, при кратковременном воздействии острой гипоксии влияние средовнх факторов проявлялось в большей степени.

Корреляционный анализ выявил высокую положительную корреляционную связь исходной активности ГКА с ее величиной в условиях острой гипоксии (г = 0,84; Р< 0,01);

б) индивидуальные реакции близнецов в условиях хронической га-поксии. Индивидуальные особенности реактивности организма отчетливо проявляются и при адаптации.к условиям горного климата. Перемещение испытуемых с уровня моря на высоту 2100 м повысило МОД на 31 %, уровень АВ - на 9 %. В результате развившейся гипервентиляции Рдсо2 снижалось на 10 %. При этом средний уровень Р^

составлял 105 гПа. Активность ГКА при этом увеличивалась в среднем на 36 %. Высокий уровень активности фермента наблюдался в течение всего срока пребывания в горах, коэффициент вариации увеличился на 6 %.

В результате элиминации С02 из крови в условиях гипервентиляции Ррд в крови понижалось с 45,3+1,58 до 41,3+1,42 гПа. Наступал респираторный алкалоз, рН крови увеличивалось с 7¿41+0,008др 7,53+0,01. Предел индивидуальных колебаний рН крови - от 7,40 до 7,69. При этом наблюдалось повышение ВЕ - от -1,3+0,8 до +3,5+ +0,9 мэкв/л. Вариабельность показателя ВЬ - от +1,5 до +6,0 мжв/л (Су = 36#).ВВ бнла в среднем 46,0+1,58 мэкв/л, зв - 24,9+ +0,71 мэкв/л.

Подъем в горы обусловливал, приспособительные реакции со стороны системы крови. В первые дни адаптации содержание эритроци -тов снижалось, а затем закономерно увеличивалось с (4,21+0,55)х хЮ12^"1 до (7,4±1,5Ы012-л-]-. Одновременно наблюдался рост содержания гемоглобина в крови со 145+2,1 г/л на равнине дэ 148Дь +0,4 г/л к концу срока пребывания в горах. Изменилась и скорость оседания эритроцитов (СОЭ) в сторону увеличения: с 4,0*0,5 мм/час 12

10 7,0+0,4 мм/час через месячный срок пребывания в горах. Увели-шние СОЭ свидетельствует о повышении лабильности белков - интенсификации метаболизма белков (Ю. М. Яеменова, 1972) .Кроме того, повышение СОЭ - классический признак гиперфункции щитовидной келезы (Н. Г. Медведева, 1946).

Повторное обследование через 20 дней по возвращении на равнину показало, что большая часть исследуемых параметров достигла зсходного уровня.

Анализ индивидуальных особенностей изменения активности ГКА <ровя в процессе адаптации к условиям горного климата показал, гто временные характеристики активности фермента у разных лиц амеют три варианта: I). У одной группы лиц активность ГКА в пер-зые 2-3 дня адаптации повышалась и оставалась на этом уровне до конца срока -пребывания в горах (2 человека). 2). У другой группы наблюдалось заметное увеличение активности ГКА в. первые дни и незначительное уменьшение в процессе адаптации (10 человек). 3). В третьей группе отмечено дальнейшее увеличение активности фермента на протяжении всего периода пребывания в горах (13 человек).У эдного испытуемого с высоким исходным уровнем активности ГКА в процессе адаптации произошло снижение активности.

Анализ активности ГКА в группах испытуемых соответственно типам телосложения показал четкую зависимость характера реактивности ГКА крови от типа телосложения (рис. 3). Характерно, что во всех группах испытуемых в первые дни адаптации активность ГКА крови увеличилась достоверно, а затем ход дальнейших изменений в различных группах отличался (рис. 3). Лица дигестивного типа телосложения имели наиболее низкий исходный уровень активности фер-иента.на протяжении периода адаптации его активность увеличивалась. У лиц астеноидного типа исходный уровень активности ГКА был наиболее высоким, резко возрастал в первые 2-3 дня пребывания в горах, после чего отмечалось его снижение несмотря на дальнейшее пребывание в условиях горного климата.

Итак, в результате воздействия на испытуемых условий средне-горья активность ГКА повышалась. Интенсификация выведения С02 из тканей является важным фактором повышения резистентности организма к дефициту 02 во вдыхаемом воздухе. Известно (М. Ф. Гулый, Ц. В. Мельничук, 1978), что С02 стимулирует анаболические процессы в организме, повышая потребность в энергии. Поэтому выве-

денив СО2 из тканей обусловлено необходимостью ограничения анаболических процессов, в частности жироотложения. Само состояние кислородного голодания организма во многом определяется кислородным запросом тканей, т.е. обидам уровнем газообмена. Известно, что недостаток кислорода в условиях среднегорья приводит к повышению общего уровня обмена веществ-(А. Д. Слоним, 1963). В процессе адаптации к горному климату мы наблюдали изменение массы тела испытуемых. Несмотря на повышенный аппетит и максимальное его удовлетворение, из 26 человек у 18 отмечено снижение массы тела в среднем на 3 % за 20 дней. Причем наибольшее снижение массы -4,4+0,1 % наблюдалось у лиц дигестивного типа телосложения. У испытуемых астеноидного типа масса тела несколько увеличивалась (+1,7+1,3 %).

А (усл.ед.) 3,0 .

2,5 .

2,0

1.5 .

Киев - I

Чегем - I

Чегем - 2

Киев - 2

Рис. 3. Изменение активности ГКА крови в процессе адаптации к условиям горного климата соответственно типам телосложения. I группа - дигестивного типа; П - мышечного; Ш - торакального ; 1У - эстеноидного

Корреляционный анализ показал высокую положительную связь активности фермента на равнине (Киев-1) с' его активностью в первые

дни адаптации (Чегем-1) (г = 0,87; Р< 0,001). Корреляция активности ГКА крови на равнине с ее активностью через 20 дней пребывания в горах (Чегем-2) более низкая (г = 0,4; Р <0,05). Эта подтверждает разнонаправленный характер индивидуальных изменений в процессе адаптации. Высокая корреляционная связь существует также между активностью фермента через 20 дней адаптации с % потери массы тела (г = 0,96; Р< 0,001). Возможно, это обусловлено различиями в гормональном фоне близнецов.

В первые дни адаптации к горным условиям степень внутрипарной корреляции показателей активности ГКА и показателей КОС крови оказывалась ниже, чем на равнине. Это свидетельствовало о возрастании роли средовых факторов на первых этапах адаптации к условиям горного климата. К концу срока пребывания в горах внутрипар-ная дисперсия показателей активности ГКА й КОС крови, а также показателей дыхания уменьшалась, коэффициенты корреляции в группе МБ возрастали. Соотносительное значение средовых факторов постепенно снижалось, что свидетельствовало о возрастании степени адаптированности к измененным условиям среда.

4. Анализ изменения активности ГКА и КОС крови, показателей дыхания и кровообращения после однократного приема адетазодамида Исследования активности ГКА крови после приема ацетазоламида (АЦТД) показали, что в среднем по группе испытуемых активность фермента угнеталась на 23 % (Р < 0,001). При этом коэффициент вариации показателя в группе испытуемых возрастал в 2 раза. Это свидетельствует об увеличении дисперсии индивидуальных реакций после приема препарата. Известно, что угнетение активности фермента вызывает ряд сдвигов в организме, которые связаны, прежде всего, с нарушением транспорта С02 и ее накоплением в тканях.Ин-гибирование кэрбоангидразы - модель устойчивой и продолжительной Гйперкапнии (Б. Са1п.Оипп П, 1966).

Результаты исследования КОС крови показали, что напряжение00^ в крови после приема' АЦТД достоверно снижалось (Р < 0,05). рН в среднем по группе испытуемых снизилось на 0,04 ед. по сравнению с исходным уровнем.Наблюдался частично компенсированный метаболический ацидоз с дефицитом буферных оснований (-4,4+0,87) мэкв/л. Уровень, буферных оснований снизился на 3,5 мэкв/л (Р< 0,001) .Наблюдалась также- тенденция к увеличению Ра0^ (в среднем на 2,7 мм

рт.ст.; Р> 0,05). Содержание гемоглобина увеличивалось в сред-

15

нем на 2,8 г/л (Р 0,05). Количество эритроцитов увеличивалось в среднем на 1,21-10*' (Р.<0,05). Происходили также некоторые изменения показателей дыхания - рост дыхательного . объема (на 10 %', Р>0,05), минутного объема дыхания (на II %; Р>0,0Й В некоторых случаях увеличение МОД происходило на 4-5 л/мин.

^АСО Ум0ньшалось на 7 % (Р<0,05). В^ имело тенденцию к ро-2 2 сту на 2 % (Р >0,05). Изменения показателей системного кровообращения недостоверны.

Величина диуреза в среднем по группе увеличивалась на 205$ (Р<= 0,001), Су = 59 %. С мочой из организма выводится мочевина ее количество повышается при всех заболеваниях, сопровождающих» усиленным распадом белков и при тиреотоксикозе (Й. Тодоров,1960 Анализ содержания азота мочевины в норме показал широкий разма: индивидуальных показателей (0,31-4,36 г/в пробе; = 71 %). Выведение мочевины после приема АДТД повышалось в среднем в 2 раз; (Р<0,05). рН мочи при этом увеличивалось на 1,1 ед. (Р-^0,001 Коэффициенты вариабельности этих показателей в норме приведен на рис, I.

Анализ индивидуальной реактивности организма на прием АЦТ, показал ее зависимость от типа телосложения (рис. 4). Угнетена! активности ГКА у лиц дигестивного типа слабо выражено, наиболее реактивной выявилась группа лиц астеноидного типа телосложения Лица мышечного и торакального типов имели среднюю реактивность.

А(усл.ед.)

2,5

2,0 .

1,6 .

- - — -

/

1-исходное состояние активности ГКА;

2-активность ГКА после 4 чприема АЦТД.

•д г

л.

д

м

Рис. 4. Зависимость между активностью ПСА и типом телосложенвя(Т 16 '

Угнетение активности ГКА ацетазоламидом сопровождается угнетением щитовидной железы (А. А. Войткевич, 1947; J. Ъ. СаЬгПоу, 1958). Факт угнетения активности щитовидной железы и одновременное повышение диуреза может показаться парадоксальным. Однако эти процессы взаимосвязаны - тип телосложения (и гормональный статус) является показателем длительного физиологического влияния гормона, а изменение величины диуреза - результат кратковременного воздействия на организм с определенным гормональным $оном.

В условиях острой гипоксии на фоне АЦТД достоверно снижалось РаС0 (р<°.°5) и Рн кРОви (Р< 0,001). Первичный (при острой гипоксии) избыток оснований сменился их дефицитом (БД = = 3,7 ммоль/л; Р< 0,001). Соответственно уменьшилось общее содержание ВВ (Р-<0,01) и эв (Р<0,1). Активность ГКА и другие показатели дыхания, а также показатели кровообращения изменялись недостоверно.

На фоне АЦТД роль наследственных факторов в регуляции активности ГКА крови преобладала (Н = 0,78).

Исходя из приведенных данных специальной литературы и результатов собственных исследований мы составили сводную таблицу, обобщающую установленные пути и основные формы влияния индуцированных изменений активности ГКА на различные органы и ткани организма (табл.1). Ингибируя ГКА крови, ацетазоламид ведет к ретенции СО2 в тканях. В результате уменьшается тонус гладких мышц и сосудов, а в миокарде и мозге увеличивается локальный кровоток. Положительное действие АЦТД проявляется в улучшении кислородного снабжения тканей мозга и миокарда, а также в снижении артериального давления крови. Увеличение СО2 в тканях ведет к снижению РаС02 и' как слеД°™е ~ наблюдается гиперхлоремический ацидоз, сопровождаемый гипокалиемией. Снижение РдсО£ ПРИВ°ДИТ к увеличению МОД, в результате увеличивается и респираторная влагопотеря. Изменения в крови облегчают отдачу кислорода гемоглобином, что увеличивает напряжение 02 и в крови, и в альвеолах. АЦТД угнетает ГКА тканей почки. В результате активируется диурез.увеличивается выведение бикарбонатов, что изменяет рН мочи в. щелочную сторону. Увеличивается выведение мочевины с мочой, следовательно, АЦТД способствует интенсификации. ее образования. Большинство механизмов реализации эффектов угнетения активности ГКА проявляется в снижении общего уровня энергетического метаболизма.

ю

СХЕМА

Табл.1

РЕАКЦИЙ ОРГАНИЗМА ПШ УГНЕТЕНИИ ШРИРУИЦЕЙ КАРБОАНГИДРАЗЫ КРОВИ АЦЕТА30ЛАМИД0М

ТКАНИ

ЛЕГКИЕ

ПЕЧЕНЬ |

Изменен!! нуса гл мышц исс в то-18дких : судов

*

Увеличение локального кровотока в мозге, миокарде

1

Гиперхлореми-ческий ацидоз гипокалиемия

Увеличение минутного объема вентиляции

Улучшение'кислородного снабжения тканей мозга, миокарда

:-Г"

Снижение АД

Облегчение отдачи гемоглобином о2

Увеличение

Увеличение

респираторной

влагопотери

Активация диуреза

Увеличение

выведения

бикарбонатов

I

Защелачивв-ние мочи

Интенсификация образования мочевины

Увеличение

выведения

мочевины

Снижение энергетического метаболизма в тканях и органах

Щ И Т О В И Д Н А Я Е Л Е 3 А

5. ГКА крови и функционирование системы днхания и кровообра-ения. Корреляционный анализ активности ГКА крови с показателя-и КОС крова, респираторными и гемодинамическими параметрами вывил сильную статистическую связь с показателями КОС крови (рН, В, ВЕ) в условиях относительного покоя (г = 0,68-0,73; Р<0,01); р9днюю - с РаС02 и РАС0 (г = 0,35 и г = 0,57; Р< 0,05,Р<0,01); параметрами внешнего д§хания связь слабая или очень слабая. аибольший коэффициент корреляции с показателями кровообращения нявлен с МОК и МОК/кг (г = 0,58; Р< 0,001). В условиях острой ипоксии корреляционные связи сохранились по тем же показателям, то и в условиях покоя.

В нашем исследовании активность ША крови была повышенной на ротяженив всего периода адаптации к среднегорью. Но рН при этом зменялось.. Величина рН зависит от соотношения между концентра -ией ^СОд и бикарбонатов (ВНСОд) и равнв 1/20. Сумма (^СОд + С02) определяет парциальное давление С02 в крови.ГКА превращает Э2 в НСОд и в этой форме из. эритроцитов он поступает в плазму, де накапливается в форме бикарбоната натрия. Если С02 из бикар-онатов не будет освобождаться, то наступит сдвиг рН.Функция щ>-оангидразы заключается в том, чтобы поддерживать неизменной ве-вчину рН крова. Наличие сильной статистической связи активности КА крови с показателями КОС крови подтверждает это положение.Таим образом, изменение активности ГКА крови не имеет прямой свя-п с экскрецией С02 через систему внешнего дыхания.Вероятно, это бъясняется тем, что ГКА крови, активируя процесс гидратации С02, беспечивает экскрецию С02 и через почки. Их экскретирутщая функ-яя возрастает в условиях острой и хронической гипоксии. Карбо-агидраза, регулируя уровень Н* и С02 в крови, играет большую эль в окислении-восстановлении гемоглобина, а С02 является ли-эндом, снижающим сродство 02 к Нв, что облегчает отдачу 02 ганям. Скорость гидратации С02 в плазме (активность ГКА) не яв-зется решающим фактором в регуляции внешнего дыхания, что под-верздается низкими значениями коэффициентов корреляции.

На основании анализа взаимосвязи активности ГКА крови с типа-г телосложения в норме и при различных воздействиях, были выде-зны три типа реактивности ГКА крови: гипоэргический, нормоэрги-эский, гиперэргический (рис. 5).

Гипоэргический тип характеризуется: I - низкой исходной ак-

тивностью ГКА крови; 2 - незначительным повышением активное® ГКА в условиях острой и хронической гипоксии; 3 - незначительны снижением активности ГКА после приема АЦТД; 4 - недостоверны] приростом диуреза после приема АЦТД; 5 - незначительным выведением мочевины после приема АЦТД? 6 - выраженной потерей масса тела в условиях хронической гипоксии. У гиперзргического типа во перечисленные характеристики имеют противоположную направленность (рис. 5).

Рис. 5. Типы телосложения и реактивность. А - нормоэргический;Б гипоэргический; В - гиперэргический. За 100 % приняты средни данные по всей группе испытуемых

Таким образом, представленный в работе анализ индивидуальной вариабельности «физиологической активности гидрирующей карбоанги, разы крови в норме, при пониженном парциальном давлении 02 и по еле приема ацетазоламида характеризует фундаментальные закономерности реактивности организма. Выявление соотносительной рол

I

1-А(ГКА)в норме;

jaследственных и средовых факторов в формировании активности ПСА i установление факта связи активности ГКА с типом телосложения шеет общебиологический интерес и может использоваться в практи-геской медицине и в прогнозировании профессиональной пригодности.

В Н В О Д Ы

1. Физиологическая активность гидрирующей карбоангидразы кро-ш при дыхании атмосферным воздухом у различных испытуемых в по-гое характеризуется выраженной индивидуальность (коэффициент ва-гаабельности 16 %). Показатели кислотно-основного состояния кро-1И варьируют в пределах 0,5-13 %, внешнего дыхания - 13-24 %.

2. Пониженное парциальное давление 02 активирует гидрирующую :арбоангидразу крови, что усиливает элиминацию С02 из тканей,ста-¡илизирует рН и оптимизирует транспорт кислорода к тканям.

3. Исходная индивидуальная активность фермента оказывает по-южительное влияние на его активность в условиях пониженного пар-шального давления кислорода' (г = 0,84; Y <- 0,001).

4. Прием ацетазоламида изменяет показатели кислотно-основного ¡остояния крови, увеличивает диурез и выведение мочевины. Ацет-130ламид изменяет соотношение потоков экскреции С02 из организма i сторону преобладания выведения через экстрапульмональные пути.

5. Фенотипическая активность гидрирующей карбоангидразы крови акономерно связана с типом телосложения. Низкая исходная актив-[ость фермента отмечена у лиц дигестивного, средняя - у лиц мы-¡ечного и торакального, высокая - у представителей астеноидного ■ипа телосложения.

6. Изменения активности гидрирующей карбоангидразы крови в ■словиях с пониженным содержанием кислорода (острая и хроничес-:ая гипоксия) зависят от типа телосложения индивида. В наиболь-[ей степени изменяются показатели активности фермента у лиц ас-'еноидного типа, в наименьшей - у лиц дигестивного типа телосло-:ения.

7. Однократный прием ацетазоламида угнетает активность PKAiqpo-л,степень угнетения зависит от типа телосложения. Наибольшие иэ-внения типичны для лиц астеноидного типа, наименьшие - для лиц игестивного типа телосложения.

8. Степень изменения активности гидрирующей карбоангидразы рови в покое и после приема ацетазоламида обусловлена главным бразом наследственными факторами (74-78 %).

9. По изменении активности гидрирующей карбоангидразы крови после воздействия острой и хронической гипоксии, а также ацет-азоламида можно выделить три варианта индивидуальных реакций гипоэргический (у лиц дигестивного типа телосложения) .нормоэрги-ческий (у мышечного и торакального типов) и гиперэргический (; лиц астеноидного типа телосложения), что может использоваться да прогнозирования индивидуальной реактивности.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Т. А. Мельник. Газовый состав я кислотно-основное состояние крови при дыхании гипоксической газовой смесью//Физиол.журн, 1982. 28, № 5. С. 611-612.

2. М. К. Босый, И. М. Давиденко, П. В. Липский, Т. А.Мельник О влиянии генетических факторов на физическую 'работоспособное подростков// 1У съезд генетиков и селекционеров УССР: Тез. докл Киев: Наукова думка, 1981. С. 22-23.

3. В. А. Березовский, Т. А. Мельник, Т. В. Серебровская. Кислотно-основное состояние крови при адаптации к горным условиям з моно- и дизиготных близнецов// Физвол. журн. 1984. 30,й 6.С.687-692.

4. В. А. Березовский, Т. А. Мельник, 0. А. Бойко, Т. В.Серебровская. Роль генотипа и среды в адаптации системы дыхания к го] ному климату// В кн.: Близнецовый метод в биологии, медицине,ащ те: Тез. докл. симп. Винница, 1984. С. 14-15.

5. Т. А. Мельник, 0. А. Бойко. Применение близнецового метод: для изучения индивидуальной реакции на ацетазоламид// В кн. :Бли: нецовый метод исследования в биологии, медицине, спорте: Тез.док симп. Винница, 1984. С. 78.

6. Т. А. Мельник. О влиянии генетических факторов на поддерза ние кислотно-основного состояния крови// В кн.: Функциональна) морфология: Тез. докл. конф. Новосибирск, 1984. С. 192-193.

7. Т. А. Мельник. Роль гидрирующей карбоангидразы крови в ада! тации организма к горному климату// Кислородное голодание и сш собы коррекции гипоксии: Сборн. научн. трудов. Киев:Наукова думка, 1990. С. 55-62.