Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Локальные механизмы защиты сердца при адаптации к физической нагрузке: роль HSP72

и Г 8 ОЛ

На правах рукописи

ПРОДИУС Петр Анатольевич

ЛОКАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЗАЩИТЫ СЕРДЦА ПРИ АДАПТАЦИИ К ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ: РОЛЬ 1КР72

14.00.16,- Патологическая физиология

Автореферат на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в лаборатории генетических механизмов адагггащ Научно-исследовательского института общей патологии патофизиологии Российской АМН

Научный руководитель:

доктор медицинских наук И.Ю.Малышев Научный консультант:

доктор биолопгческих наук, профессор М.Г.Пшенников

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Р.Н.Глебов

доктор биологических наук, профессор В.Б.Кошелев

Ведущее учреждение: Российский кардиологический научи производственный комплекс Министерства здравоохранения медицинской промышленности РФ

(А

Зашита состоится" " г. в часов 1

заседании Диссертационного Совета Д 001.03.01 при Научи исследовательском институте общей патологии и патофизиолоп Российской АМН (125315 Москва, Балтийская ул., д.8).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан " 4&" дЬ^СА/Цд. 1997 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета кандидат медицинских наук

Л.Н.Скуратовская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Известно, что адаптация к физической нагрузке обладает прямыми и перекрестными защитными эффектами, то есть способна увеличить не только физическую работоспособность организма, но и его устойчивость к различным повреждающим воздействиям. Применительно к сердцу доказано, что такая адаптация приводит к существенному повышению устойчивости органа к ишемическнм, реперфузионным (Bersohn et al., 1978), и стрессорным повреждениям (Меерсон, Малышев 1985). Карднопротекторные эффекты адаптации могут обеспечиваться двумя основными механизмами: первый с помощью ограничения стресс-реакции и ее повреждающего действия и второй за счет повышения эффективности локальных цнтопротекторных систем. Ограничение стресс-реакции может происходить за счет активации стресс-лимитнрующих систем организма, таких как ГАМК, серотонин и опиоид-ергическнх систем и антноксидантной системы и системы простагландинов. В частности было показано, что адаптация к физической нагрузке вызывает активацию серотонин - и опиоид-ергичсскнх систем (Орлова и др., 1988; Soares et al., 1994). Вместе с тем активность стресс-лимитирующнх систем и локальных цнтопротекторных механизмов при адаптации к физической нагрузке изучена недостаточно. В соответствии с этим наша работа была направлена на оценку выраженности стресс-реакции у адаптированных к физической нагрузке животных и активность стрссс-лнмитнрующен системы простагландинов в крови.

Адаптационное повышение эффективности локальных цнтопротекторных механизмов может реализоваться за счет структурных изменений в самих кардноцнтах: увеличения количества митохондрий, объема саркоплазматичсского ретикулума, эффективности работы ионного транспорта (Меерсон, Пшенникова, 1988).

Принципиально важную роль в этом механизме могут играть цитопротекторные белки теплового шока HSP70, в 1988 году Currie et al. (1988) показали, что вызванное тепловым шоком локальное накопление стресс белков из семейства HSP70 в миокарде коррелирует с увеличением устойчивости сердца к ишемическнм н реперфузионным повреждениям. В нашей лаборатории было также установлено, что накопление HSP72 в сердце, вызванное адаптацией к стрессу, сопровождается увеличением устойчивости изолированного сердца к широкому спектру повреждающих факторов (Меерсон. Малышев 1993).

Исследования последних лет показали, что адаптация к физической нагрузке вызывает повышение резистентности организма к нарушениям сердечнососудистой системы при эмоциональном стрессе, а также при ишемических и реперфузионных повреждениях (Меерсон, Сауля, 1986: Bersohn et al., 1978: Billman et al., 1984; Меерсон, Малышев B.B.,1985; Орлова и др., 1988; Лишманов и др., 1992: Меерсон, Пшенникова, 1988).

Было также продемонстрировано, что подобные защитные эффекты формируются не только за счет ненро-эндокринной регуляции, глубокие изменения которой развиваются в процессе адаптации, но также за счет локальных механизмов, реализующихся в самом сердце (Меерсон, Капелько, 1974; Меерсон, Сауля. 1984; Bowles et al., 1994). Известно, что одна из главных эндогенных систем защиты сердца связана со стресс-белками HSP70. Вместе с тем, роль HSP70 при физической нагрузке

до недавнего времени была почти неизученной. Единичные исследовани проведенные в последние годы показали, что увеличение HSP72 в миокар, после трехдневного курса бега на тредмилле сопровождалось улучшение постишемического восстановления сократительной функции сердца (Locke eta 1995). Этот результат относится к эффектам аварийной срочной стад] адаптации при беге на тредбане, которая сопровождается значителык гипертермией (Locke et al., 1990).

Однако, при долговременной адаптации к физическим нагрузкам, ро локальной системы HSP70 в защите сердца не изучалась. В целом, в пробле: защиты сердца при долговременной адаптации к физическим нагрузка оставались невыясненными следующие вопросы:

Во-первых, за счет каких механизмов адаптация к физическим нагрузк; может ограничивать чрезмерную стресс-реакцию и каковы изменения в одной главных систем защиты, связанной с простагландинами.

Во-вторых,, насколько значимы локальные ь<еханизмы защиты п; долговременной адаптации к плаванию, насколько широк спектр этих защитш эффектов и каковы сезонные особенности формирования локальш механизмов.

В-третьих, какова роль HSP70 в развитии локального карднопротекторно эффекта при адаптации.

В-четвертых, каковы возможности влияния на синтез HSP70 для повышен эффективности защитных эффектов адаптации.

Цель настоящего исследования состояла в том. чтобы изучить влнян адаптации к физическим нагрузкам на выраженность стресс-реакции содержание протекторных простагландинов в нормальных условиях и пос стрессорного воздействия влияние; адаптации к физической нагрузке устойчивость изолированного сердца к широкому спектру повреждают факторов; сопоставить изменение содержания белков теплового шока миокарда при адаптации с изменением устойчивости изолированного сердца также исследовать возможность использования модуляторов синтеза белк теплового шока для увеличения выносливости животных и повышен устойчивости сердца к повреждающим факторам.

В рамках этой общей цели решались следующие конкретные задачи:

1. Изучить влияние адаптации к физическим нагрузкам на выраженность сгре реакции по содержанию кортизола, инсулина, а также на содержа!! протекторных простагландинов Е2 и 12 в сыворотке крови в покое и пос стрессорного воздействия;

2. Оценить влияние адаптации к физической нагрузке на устойчиво! изолированного сердца к ишемии. реперфузни, гипертермии кардиотоксическим концентрациям кальция и адреналина;

3. Изучить сезонные особенности адаптационного повышения устойчиво« изолированного сердца к ишемии, реперфрии и токсическим дозам кальция;

4. Оценить динамику развития устойчивости изолированного сердца ишемическому и реперфузионному повреждению в процессе долговремеш: адаптации.

5. Оценить динамику содержания HSP72 в цитоплазме миокарда в проце адаптации и сопоставить динамику развития кардиопротекторного эффект; накопления HSP72 при адаптации к физическим нагрузкам.

6. Изучить влияние; адаптогена АДАЛТ на синтез HSP72 и разви-выносливости при адаптации к физическим нагрузкам.

7.Изучить влияние модулятора синтеза НЗР72 кверцегина на развитие устойчивости изолированного сердца к ишемии и реперфузии в процессе адаптации к физической нагрузке.

Научная новнзна. Показано, что стресс вызывал у адаптированных крыс в 2 раза меньшую стресс-реакцию по показателям содержания кортикостерона и по соотношению содержания кортнкостерон/инсулин. В основе антистрессорного действия адаптации к физическим нагрузкам может лежать, доказанное в работе, увеличение концентрации протекторных простагландинов группы Е2 и 12.

Показано, что адаптация организма к долговременной физической нагрузке обладает прямым кардиопротекторным действием: адаптация практически полностью предупредила развитие контрактуры при тотальной ишемии, в 6 раз снизила депрессию амплитуды сокращения сердца, в 3,8 раза уменьшила длительность аритмии и существенно ограничила выход ферментов в перфузат изолированного сердца при реперфузии. При гипертермическом воздействии на изолированное сердце адаптация в 3,2 раза уменьшила контрактуру и в 2,3 раза увеличила амплитуду сокращения сердца. При действии токсической концентрации кальция адаптация в 3 раза снизила развитие контрактуры. При действии токсической дозы адреналина такая адаптация в 1,5 раза увеличила амплитуду сокращения сердца.

Впервые показано, что развитие локальных защитных эффектов адаптации к физической нагрузке имеют существенные сезонные особенности. Зимой адаптация приводит к повышению устойчивости сердца к контрактурному и аритмогенному действиям ишемии и реперфузии; летом - антиконтрактурный эффект отсутствует, а антиаритмическнй значительно снижен. Напротив, при действии токсической концентрацией кальция на изолированные сердца адаптированных животных антиконтрактурный эффект адаптации был выражен одинаково и зимой и летом, в то время как ограничение депрессии амплитуды сокращения было более выражено летом.

Впервые показано, что долговременная адаптация организма к умеренной физической нагрузке плаванием сопровождается накоплением в сердце белков теплового шока НБР72. Установлено, что накопление НБР72 предшествует развитию защитных эффектов долговременной адаптации и максимальный кардиопротекгорный эффект такой адаптации развивается на фоне значительного увеличения Н8Р72 в миокарде.

Впервые обнаружено, что с помощью воздействия на системы синтеза Н5Р70 можно управлять формированием адаптации к физическим нагрузкам. Введение кверцетина перед физическими нагрузками способно значительно увеличить устойчивость изолированного сердца к ишемическнм и реперфузионным повреждениям: так сочетаное использование адаптации к физическим нагрузкам и введения кверцетина в 2 раза уменьшало развитие контрактуры при ишемии и в 5 раз снижало депрессию амплитуды сокращения и уменьшало контрактуру сердца при реперфузии. Введение адаптогена АДАПТА приводило к органоспецнфичному модулированию синтеза Н8Р72 и сопровождалось повышением устойчивости организма к тепловому шоку и увеличением эффективности адаптации к физическим нагрузкам.

Теоретическое значение работы. Определяется вкладом в понимание фундаментальных механизмов перекрестных кардиопротекторных эффектов адаптации. Показано, что адаптацияувелнчивает активность системы простагландинов Е2 и 12 и ограничивает выраженность стресс-реакции. Установлено также, что адаптация к физической нагрузке приводит к

какоплению цитопротекторного белка HSP72 в самом сердце. Оба эт изменения могут играть роль в кардиопротекторном механизме адаптации.

Практическое значение работы. Полученные результаты по динамик развития локальных механизмов защиты сердца, а также сезонных отличий и развития создают основу для разработки рекомендаций по выбор оптимального режима адаптации с помощью плавания для получения наиболе эффективной защиты сердца. Кроме того, в работе обоснованы новы возможности управления формированием адаптации к физическим нагрузкам помощью фармакологических веществ, влияющих на синтез HSP72.

Положения, выносимые на защиту:

1. Долговременная адаптация к физическим нагрузкам обеспечивае ограничение стресс-реакции и увеличение синтеза протекторны простагландинов Е2 и 12.

2. При долговременной адаптации к физической нагрузке плавание: развиваются локальные механизмы, обеспечивающие повышение устойчивост сердца к широкому спектру повреждающих факторов, таких как, тотальна ишемия, реперфузия. гипертермия, а также токсические концентрации кальция адреналина.

3. Адаптация организма к регулярной физической нагрузке сопровождаете накоплением в миокарде белков теплового шока HSP72. Причем, накоплен!! HSP72 предшествует развитию адаптационной зашиты сердца. Это согласуется гипотезой о том, что белки теплового шока составляют важное звеи (регуляторное и /или защитное) в формировании локальных, адаптационны механизмов защиты.

4. С помощью фармакологических воздействии на систему синтеза HSP7 возможно управлять формированием адаптации к физическим нагрузкам.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены: on "XVt World Congress of the International Society for Heart Rcscart"(npara 1995г.); н Всероссийском симпозиуме "Физиология экстремальных состояний" (Саша Петербург 1995г.); на Всероссийской конференции "Прикладные аспект! исследования скелетных, сердечных и гладких мышц"(Пущино 1996г.); на Всероссийском патофизиологическом конгрессе (Москва 1996 г.) и н межлабораторной конференции в Институте общей патологии патофизиологии РАМН (Москва 1997 г.).

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 123 страница машинописного текста и иллюстрирована 21 рисунками и 10 таблнцам1 Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы с описание; материалов и методов исследования, четырех глав с изложением материало собственных исследований и обсуждения результатов, выводов. Спнсо цитируемой литературы включает 172 публикации.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Адаптация животных к умеренным физическим нагрузкам (схема ] Адаптацию производили на крысах самцах Вистар принудительным плавание крыс в воде при +32°С в течение 45 дней, 5 дней в неделю, в режиме: 1 -й день - I мин., затем в каждый последующий день добавлялось по 5 мин. до достижени 60 мин.в день.

' Адаптации животных к чрезмерным физическим нагрузкам (Схема 2) и оценк выносливости Адаптацию производили двумя способами. 1) принудительнс

плавание крыс в воде при +32°С в течение 3 дней, 60 мин. в день с использованием 3% груза., который фиксировали у основания хвоста. Этот способ адаптации использовали при изучении эффектов кверцетина. 2) принудительное плавание крыс в воде при +20°С в течение 3 дней, 25 мин. в день с использованием 1% груза. Этот способ адаптации использовали при изучении эффектов АДАПТа®. Сразу после плавания регистрировали время (сек) иммобилизации (неподвижности) (Noguchi et al., 1992) крыс до момента самостоятельного передвижения на четырех лапах. Выносливость определяли по времени плавания с грузом 3% от веса тела до полного физического истощения крыс и невозможности после погружения на дно в течении 20-30 сек подняться на поверхность. Оценку выносливости проводили индивидуально в баках высотой 80 см и емкостью -40 литров при температуре воды + 20+10 С.

Методика перфузии изолированного сердца и оценка его сократительной и электрической активности. Для оценки кардиопротекторных эффектов адаптации к физической нагрузке мы использовали методику изолированного сердца, перфорируемого по Лангендорфу (Langendorff 1885). Для этого животных гепариннзнровали и наркотизировали нембуталом. Затем проводили торакотомню, сердце быстро быстро извлекали и помещали в перфузионную систему. Для перфузии использовали стандартный раствор Кребса-Хензеляйта.

Раствор аэрировали газовой с.месыо 95% О: и 5% СО; при температуре 37"С. При этом pH устанавливался в диапазоне 7.3-7.4. Перфузнонное давление составляло 9.5 кПа. Механическая активность сердца оценивалась при помощи изотонического датчика TD-112S ("NIHON KOHDEN", Япония). Регистрацию механической активности и ЭКГ производили с помощью специализированных модулей полиграфа RM-6000. После 20-минутного периода стабилизации изолированного сердца в условиях ретроградной перфузии измеряли коронарный проток, частоту сердечных сокращений и регистрировали основные параметры механической и электрической активности: амплитуду, скорость сокращения и расслабления и ЭКГ. Этот протокол выделения был соблюден при моделировании различных повреждений сердца.

Ишемпческие и реперфузиопные повреждения изолированного сердца. Модели ишемическнх и реперфузнонных повреждений были воспроизведены по методу Hearse et al (1973), посредством полного перекрытия коронарного протока на 20 минут, после чего перфузию включали и продолжали наблюдение в течение 15 мин реперфузии.

Тепловое повреждение изолированного сердца. Тепловой шок на изолированном сердце моделировали при помощи увеличения температуры перфузнонного раствора с 37°С до 42°С и продолжали наблюдение в течение 15 минут.

Повреждения сердца токсическими дозами кальция. Для воспроизведения токсических эффектов кальция использовали 8мМ Са*+ в перфузируемом изолированное сердце растворе. Для создания необходимой концентрации использовали перистальтический насос.

Повреждения сердца токсическими дозами катехоламинов. Для воспроизведения токсических эффектов кальция использовали 5х10-5М адреналина в перфузируемом изолированное сердце растворе. Для создания необходимой концентрации использовали перистальтический насос.

Степень повреждения изолированного сердца при ишемии, реперфузии, гипертермии, перфузии с токсическими концентрациями кальция и катехоламинов

оценивалн по депрессии амплитуды сокращения, контрактуре, нарушени ритма и выходу в перфузат креатинкиназы (КК). Контрактурные явлен оценивали в миллиметрах, по абсолютному изменению диастолической длш сердца в апико-базальном направлении, по отношению к диастолической апиь базальной длине сердца, зарегистрированной в конце периода стабилизац (Gilst 1987). Нарушения ритма сердца оценивали по ЭКГ по суммарн длительности тяжелых форм аритмий: желудочковая тахикардия + фибрилляи желудочков в секундах. Повреждения сарколеммы оценивали по активное креатинкиназы (КК) в оттекающем от сердца раство] спектрофотометрическим методом при длине волны 340 nm (Szasz 1975) использованием наборов фирмы (Labsystems).

Методика радиоиммунного определения гормонов и простагландинов в плаз крови. После декапнтации кровь быстро собирали в пробирку с 0,2 мл гепари (на льду), разливали в 2 пробирки, в одну из которых были добавлены ЭДТ^ индометацпн (для последующего определения ПГ и ТХА2), в другую - ЭД" (для определения кортнкостерона (КС) и инсулина (Ни)), центрифугировали холоду 15 мин при 3000 оборотов; супернатант (плазму) замораживали npi 24°С. Содержание ПГЕ2, ПГ12 (по стабильному метаболиту б-кето ПГР1 ) ТХЛ: (по стабильному метаболиту ТХВ:) определяли радиоиммунным метод с помощью реагентов фирмы DRG Instruments (США). Содержание 1 определяли также радиоиммунным методом с помощью наборов РНО-ИПС-1 125J (Минск). Использовали сциитнлляцнонныи счетчик "Mark-3" и у-счетч "Tracor-Analytic". Содержание КС определяли флуориметрическим метод (Ряховская 1991). Для оценки выраженности стресс-реакции при стрессе физической нагрузке использовали показатель КС/Ин, увеличение которс отражает увеличение интенсивности катаболических процессов и снижен эффективности системы энергообразовання (Панин 1975, Weber 1965). Эт показатель рассчитывали как отношение величин содержания КС и I выраженных в процентах, принимая за 100° о содержание КС и Ин в контроле.

Методика и.ммуннохимнческого определения HSP70 (Вестерн-блот анали На первом этапе осуществляли фракционирование цнтоплазматнческ фракции сердца по молекулярному весу с помощью одномерного электрофор! в полиакрнламидном геле (ПААГ) в присутствии SDS по Laemli (1970). i окончании SDS-электрофореза гель переносили на нитроцеллюлозную мембрг ("BIO-RAD") и собрав "сэндвич" проводин электроэлюцню (Towbin 19' белков на мембрану. После электропереноса мембрану инактивнровалн в Т буфере с молоком. Затем инкубировали мембрану с моноклональны антителами против индуцибельной формы HSP72 ("Amershai Великобритания). После отмывки мембрану инкубировали со вторы антителами против мышиной сыворотки коньюгированнымн с пероксидаз ("Amersham". Великобритания). Проявление вторых антител осуществляли помощью диамннобензидина (DAB) ("BIO-RAD". США) в присутствии перею водорода и хлорида кобальта.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние адаптации к физической нагрузке на активность систе: простагландинов, Данные табл. 1 показывают, что адаптация привела повышению, по сравнению с контролем, содержания в крови ПГЕ2 на 54°; ПГ12 на 65%. Уровень

ТХЛ2 при адаптации достоверно не увеличился и в результате величина отношения ПГ12/ТХА2 возросла в среднем на 3-4%. Это означает, что у адаптированных животных увеличилась активность системы протекторных ПГ.

Стресс-реакция у неадаптированных крыс сочеталась с уменьшением содержания в плазме ПГЕ2 на 36% (219,5±32,0 против 337,5±41,0 нг/л в контроле) и увеличением примерно в равной степени содержания ПГ12 и ТХА2 (Табл.1). В результате отношение ПГ12/ТХА2 у стрессированных животных составило 0.57+0,3 и не отличалось от контроля.

Таким образом, стресс-реакция сопровождается относительным уменьшением количества протекторных ПГ, что, как уже отмечалось ранее (Пшенникова М.Г., Кузнецова Б.А 1992.1990), может способствовать повреждающему эффекту избытка катехоламинов при стрессе.

Таблица 1. Содержание простагландинов, кортикостерона и инсулина в плазме крови при адаптации к физической нагрузке плаванием и стрессе.

Показатели контроль стресс адаптация адаптация+

стресс

Кортнкостсрон 45,5+3,3 119,0±1.0*** 37,8+4,1 75,5±1,7**

мкг/100 мл п=7 п=9 п-Х п=7

Инсулин 20,7+2,7 19,5+2,2 16.5+1,7 17,5±1,3

мкЕ/мл п=7 п=9 п=8

КС/Ин 1.0 2,8 1.0 1,9

п-7 . п=9 п=7

ИГЕ2.НГ/Л 337.5+41,2 219.5+32,0* 520,0±54.4* 312.5 ±32,5

п-8 П'6 П'Х п-6

ПП2.НГ/Л 138.2+4,0 237,5±11,2** 229 4+22.0'** 314,8+17.5«**

п=10 п=б п=8 п=б

ТХА2. нг/л 273.0±20.0 403.3+6,6*** 331.8+22.3 381,7±4.6*

п=9 п=6 п=8 п=б

ПГ12ЯХА2 0.52+0.03 0,57+0,03 0,70+0.08* 0,75+0,06»

п=9 п=6 П=8 п=6

Значимость различий от группы контроль: * р<0,05.; ** р<0,01;: *** р<0,001; от группы стресс: ♦ р<0,05.; ♦♦ р<0,01;:»** р<0,001..

Существенно, что у адаптированных крыс при стрессе содержание ПГ н величина ПП2/ТХА2 были выше, чем у неадаптированных при таком же стрессе (Табл.1). При этом важно, что отношение ПГ12/ТХА2 при стрессе составляло у неадаптированных крыс 0,57±0,03, а у адаптированных 0,75±0,06, т.е. на 31% больше. Это означает, что у адаптированных животных уменьшена выраженность факторов риска стрессорной констрикции и тромбоза коронарных артерий.

Таким образом, адаптация приводит не только к активации системы протекторных ПГ, но и обеспечивает их повышенный уровень при стрессе, т.е. повышает эффективность действия стресс-лимнтируюшей системы.

.Влияние адаптации к физической нагрузке на стресс-реакцню. Стресс у неадаптированных крыс вызывал увеличение концентрации КС в плазме в 2,6 раза по сравнению с контролем (119±1,0 против 45.5±3.3 мкг/мл в контроле), что, как

извесгно, характерно для стресс-реакции. При этом содержание ] существенно не менялось, и в результате показатель КС/Ин увеличился в 2,8 рг по отношению к контролю. Это свидетельствует о преобладай катаболических процессов над анаболическими, что также характерно I стресс-реакции. Как видно в табл. I, у адаптированных крыс уровни КС и Hi плазме достоверно не отличались от контроля, что отразилось в неизменное величины показателя КС/Ин. Это свидетельствует о том, что в проце< адаптации угасла стресс-реакция, обычно сопровождающая первые трениров животных и выражающаяся соответственно повышением в крови уровня К Острый стресс вызывал у адаптированных крыс достоверно меньшую стре реакцию, чем у неадаптированных: уровень КС у адаптированных животн увеличился в 2 раза, а у неадаптированных в 2,6 раза. Соответствен отношение КС/Ин при стрессе у адаптированных крыс составило 1,9, а неадаптированных крыс 2,8 (Табл.1).

В целом, полученные данные показывают, что адаптация к фнзнческ нагрузке активирует систему протекторных ПГ и ограничивает интенсивно« стресс-реакции. При анализе этих данных следует иметь в виду, что при стре реакции (возникающей в ответ на действие стресса, гипоксии, ишемии и друт факторов) синтез и высвобождение протекторных ПГ в сердце, сосудах и друт органах активируются под влиянием "выброса" катехоламинов, вазопресснн; других гормонов (Пшенникова М.Г 1991). NO (Sautcbin et al., 1995). В cbi очередь, эти ПГ могут ограничивать активацию адреисргнческой системы соответственно, стресс-реакцию и ее повреждающие 'эффекты. Это ограннчс! реализуется за счет угнетения высвобождения норадреналина адренергичеекпх терминален (Fudcr et al., 1985,Wennmalm et al., 1987), прямс цитопротекторного действия (Arari et al., 1980, Darius 1987, Wallase et al., 1984] также за счет предупреждения вазоконстрнкцин и тромбозов (Tada et al., 19 Vane et al., 1995). В соответствии с этим, полученные данные позволя полагать, что активация системы протекторных ПГ может быть одним механизмов защитных эффектов адаптации к физической нагруз наблюдающихся при стрессе, ншемических и других повреждениях oprai (Меерсон. Пшенникова 1988).

Тем не менее, чтобы отделить эффекты центральных защитных систем локальных карднопротскторных механизмов, необходимо изучать влия1 адаптации к физической нагрузке на изолированном сердце. Выяснению влияг адаптации к физической нагрузке на локальные механизмы защиты сердца 6yz посвяшены следующие разделы.

Влияние адаптации к физической нагрузке на устойчивость сердца различным повреждающим факторам. Кривые на рис.1 показывают реакц сердец в контроле и после адаптации к умеренной физической нагрузке ишемию и последующую реперфузию. Видно, что 20-мннутная uuiev приводила в контроле к выраженной контрактуре, которая составила 1,35±0 мм. В группе адаптированных животных контрактура на 20 минуте ншем составила 0.11 ±0,03 мм (рис.1), что в 12 раз меньше, чем в контроле. Так образом, адаптация к физической нагрузке обладает выражены антнконтрактурным эффектом при тотальной ишемии сердца. При реперфу: сердца животных, адаптированных к физическим нагрузкам, характеризовал! значительной устойчивостью к повреждению. Так, на 5 минуте амплит; сокращений сердец адаптированных животных оказалась в 6 раз выше. че> контроле. К 15 минуте амплитуда сокращений в контроле составляла 0,2010.1 :

-9мм , а при адаптации к умеренной физической нагрузке к этому времени амплитуда сокращений была в 5,6 раза выше, чем в контроле. Антиконтрактурный эффект адаптации к физическим нагрузкам при реперфузии сопровождался антиаритмическнм действием. Так, суммарная длительность тахикардии и фибрилляции желудочков, в расчете на одно сердце, составляла в контроле 6,8±2,2 мин, а при адаптации к физическим нагрузкам только 1,8±1,7 мин.

Рисунок 1. Влияние адаптации к физической нагрузке на параметры сократительной функции изолированного сердца при ишемии и реперфузии

IIШ Е МII Я=======||=====РЕПЕГФУЗ!!Я. мни

Кроме того, адаптация к физическим нагрузкам приводила к прямой защите сердца от реперфузионного повреждения по такому важному критерию, как выход в перфузат креатинкиназы (КК). В контроле активность КК в перфузате на 5 минуте реперфузии достигала 1871±211 мЕ/мин/мг веса сердца, а при адаптации - 657±45 мЕ/мин/мг веса сердца.

-1015 минутная перфузия раствором, нагретым до 42°С, вызывала в контроле значительную депрессию амплитуды сокращении с 2,0010,15 мм до 0,86±0,14.мм а также контрактуру. Адаптация эффективно ограничивала депрессии амплитуды сокращения и развитие контрактуры. Так, например, на 15 минут действия горячего раствора амплитуда сокращений для сердец адаптированны; животных была в 2.3 раза выше, по сравнению с контролем. Одновременн! контрактура при адаптации была ниже, чем в контроле в 3,2 раза.

При перфузии с токсической (8 мМ) концентрацией кальция мы наблюдали что в сердцах контрольных и тренированных крыс происходит быстрое развнтн контрактуры и депрессии амплитуды сокращения изолированного сердце Контрактура в контроле на 2-й минуте перфузии была в 3 раза больше (0,75±0.1 мм), чем у адаптированных животных 0.26±0,06 мм. Амплитуда сокращеши сердца на 2-й минуте составляла у тренированных животных 2,43+0,21 мм величина ее оказалась на 60% больше, чем и контроле 1,98+0,23 мм. Эт: результаты показывают, что сократительная функция сердца после 3 тренировок стала значительно устойчивее к повреждающему действию кальция.

Перфузия сердца с адреналином в токсической концентрации также вызывае депрессию сократительной функции и контрактуру миокарда. При этом на I минуте перфузии с 5х10-5М адреналином амплитуда сердечных сокращений контроле составляла 1,20+0,17 мм, в сердцах адаптированных жнвотны 1,80±0,15 мм, т.е. на 50% выше. Контрактура на 15 минуте перфузии адаптированных животных была ниже (0,61:0,09 мм), чем в контроле (0,97±0.1 мм), более чем на 50%. Таким образом, адаптация к физической нагрузк существенно ограничивала нарушения сократительной функции изолнрованног сердца, вызванные ншемичеекпм, реперфузнонным и тепловым повреждениям! а также воздействием токсических концентрации Саг+н адреналина.

В целом показано, что кардиопротекторные эффекты долговременно адаптации реализуются не только на уровне организма, но и на уровне самог сердца.

Известно, что при адаптации к физической нагрузке в мышцах може происходить снижение рН, увеличение лактата и изменение внутриклеточног кальция, а также накопление активных форм кислорода (Gordon et al., 199 Kucharska et al., 1992). He исключено, что подобные сдвиги могут обеспечш эффект preconditioning и увеличить устойчивость сократительного аппарат; Действительно, показано, что мышечные волокна тренированных животны более устойчивы к снижению рН и сохраняют повышенную реакцию на Са: (Gordon et al., 1994). Ряд исследователей обнаружили повышение мощност системы антиокендантных ферментов в сердце, скелетных мышцах и други органах (Jenkins et al., 1983; Kanter et al., 1985; Somani et al., 1995; Powers et a] 1993) при периодических физических нагрузках. Эти данные позволяют думат что в процессе адаптации к физической нагрузке изменение активност антиокендантной системы, может ограничить свободно-радикальное окнелеш к его повреждающие эффекты при стрессорных воздействиях, тяжель физических нагрузках и реперфузни.

Кроме того важно, что сократительная функция сердца тренированнь животных менее зависима от адренергическнх влияний и в них более эффективн работают механизмы саморегуляции (Чинкин 1995, Меерсон н др..1977 Поскольку была, показана значительная вовлеченность центральных:' нерв» гуморальных механизмов в патогенез ишемического повреждения и один i механизмов ишемичесхого

повреждения связан с увеличением выброса норадреналина из нервных окончаний (Verrier 1985). Изменение механизма саморегуляции (механизма Франка-Старлинга) при адаптации к физической нагрузке тесно связано со значительными изменениями в саркоплазматическом ретикулуме миокарда. (Guske et al., 1981). Также показано, что миокард адаптированных животных обладает более высокой способностью поглощать Са2+ , то есть убирать его из миоплазмы при расслаблении (Pehpargkul et al., 1977) и приводит к увеличению скорости высвобождения Са2+ из саркоплазматнческого ретикулума в миокарде при возбуждении (Sordahl et al., 1977). Кальциевый транспорт саркоплазматнческого ретикулума тренированных животных более устойчив к повышенной концентрации свободного кальция (Сазонтова и др., 1996). Подобные адаптационные изменения кальциевого транспорта особенно важны при реперфузии, когда происходит массивное вхождение в клетки Са?+, избыток которого играет важную роль в нарушении структуры и функции кардномиоцитов (Clusin et al., 1985).

Развитие термотолерантности, как правило, сопровождается активацией синтеза белков теплового шока (Landry et al., 1982), это наводит на мысль о том, что при адаптации к физической нагрузке в миокарде могут накапливаться белки теплового шока.

Таким образом, адаптация организма к умеренным физическим нагрузкам повышает устойчивость изолированного сердца к широкому спектру повреждающих факторов: к ишемии, реперфузии, тепловому шоку, токсическим концентрациям кальция и адреналина. Ранее было установлено, что при адаптации к гипоксии и иммобилизациоиному стрессу увеличивается устойчивость сердца. а также его цптоплазматическнх структур саркоплазматнческого ретикулума и митохондрий к повреждающим воздействиям (Малышев 1990, Меерсон, Вовк 1990, Meerson, Malvshev 1991). В целом все эти адаптационные сдвиги были обозначены как "ФЕНОМЕН АДАПТАЦИОННОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ СТРУКТУР". В нашем случае мы можем говорить об адаптационной стабилизации сердца при адаптации организма к умеренным физическим нагрузкам. Было показано, что ключевую роль в развитии адаптационной устойчивости сердца при этих типах адаптации играет цитопротекторный белок HSP72 (Меерсон, Малышев 1993).

Вместе с тем, далее мы считаем необходимым выяснить ряд вопросов, связанных со стабилизацией структур сердца, обнаруженной при адаптации к физическим нагрузкам: 1. зависят ли адаптационные изменения устойчивости сердца от сезонных влияний; 2. какова роль HSP72 в развитии защитных эффектов; 3. можно ли влиять с помощью модуляторов синтеза HSP72 на устойчивость организма и сердца при адаптации к физической нагрузке.

Изучению этих вопросов будут посвящены последующие разделы.

Сезонные особенности влияния адаптации к физической нагрузке на устойчивость сердца к повреждающим. В группе животных, адаптированных зимой контрактура в ответ на ишемию практически не развивалась, а при реперфузии была уменьшена на 60% по сравнению с контролем. Амплитуда сокращений в сердцах адаптированных зимой животных при реперфузии была в 6 раз выше, чем в контроле. При реперфузии суммарная длительность тахикардии и фибрилляции желудочков, в расчете на одно сердце, составляла в контроле 6.8±2.2 мин. а при адаптации к физическим нагрузкам только 1,8±1,7 мин.

Иная картина наблюдается при адаптации, воспроизводимой летом. Выраженное антиконтрактурное действие адаптации к физическим нагрузкам, наблюдаемое зимой, летом полностью отсутствовало. Ограничение депрессии амплитуды сокращений при реперфузии в сердцах животных адаптированных летом было незначительным.

В целом, обнаружена значительная сезонная зависимость адаптационных возможностей локальных механизмов защиты от ишемических и реперфузионных повреждений сердца.

При перфузии изолированного сердца с 8 мМ кальцием в зимнее время мы наблюдали, что в миокарде контрольных и тренированных крыс происходит быстрое развитие контрактуры и депрессии амплитуды сокращения. Тем не менее, были обнаружены достоверные отличия в устойчивости к избыточному кальцию между группами. Зимой, после 2 минут действия такого раствора амплитуда сокращении "адаптированных" сердец падала в меньшей степени, и величина ее оказалась на 60% больше, чем в контроле; величина контрактуры, напротив, была в 3 раза меньше, чем в контроле. В зимний период после ЗС последовательных тренировок в сердцах животных происходят существенные изменения в устойчивости сократительного аппарата к избыточным концентрациям кальция. В летний период у адаптированных животных в ответ на перфузию 8 мМ кальция амплитуда сокращений, по сравнению с исходной увеличилась, тогда как зимой она существенно снижалась. В летний период адаптация привела к снижению кальциевой контрактуры в 2 раза (с 0,49±0,1.мм до 0,26±0,1мм), тогда как в зимний период в 3 раза ( с 0,75+0,1 мм до 0,26+0,1 мм). Таким образом, повышение адаптационной устойчивости изолированного сердца к токсическим концентрациям кальция по параметру ограничения депрессии амплитуды сокращений происходи более эффективно в летний сезон а по параметру ограничения контрактуры в зимний.

В литературе существует ограниченное количество данных, позволяющих объяснить сезонные колебания в формировании адаптационной защиты сердца. Одно из возможных предположений связано с сезонными изменениями влияющими на работу антнокендантной системы. В зимнее время, например обнаружено увеличение содержания свободных жирных кислот в крови (Фролог 1984), а в течение года отмечены существенные колебания активности супероксндднсмутазы и каталазы в эритроцитах. Подобные сезонные вариации активности антноксидантных ферментов сопровождались существенными сезонными колебаниями малонового диальдегида (Суплотов 1984). В отличии от ишемии и реперфузии, формирование адаптационной устойчивости к токсическим концентрациям кальция более эффективно происходило в летши период. Как нам кажется, сезонные особенности должны быть обусловлень соответствующими изменениями в сократительном и энергетическом аппарата? сердца. Было обнаружено, что в осенне-зимний период мышечные волокш миокарда левого желудочка имеют большую толщину, чем в летний перио; (Фролов 1984). Таким образом, можно говорить об умеренной сезонноГ гипертрофии сократительного аппарата в зимний период. В летний периох количество митохондрий в кардиомиоцнтах примерно в 3 раза выше, чем зимой При этом, площадь митохондрии в зимний период примерно в 2,5 раза больше чем летом. На фоне существенных сезонных отличий сократительного I энергетического аппарата кардномиоцитов, а также энергетически? метаболитов вполне закономерны сезонные отличия сократительной функцш сердца. Так было обнаружено повышение уровня

сократительной функции сердца в летний период (Фролов и др., 1984), по сравнению с зимним.

В целом же анализ литературы показывает, что проблема сезонных особенностей развития адаптации нуждается в дальнейшем изучении. Вместе с тем уже сейчас наши исследования свидетельствуют, что способность к адаптационной стабилизации сердца от различных повреждающих факторов существенно зависит от сезонных влияний. Нам представляется, что эти особенности очень важно учитывать в кардиологической клинике, а также при разработке методов адаптационной медицины.

Динамика накопления 1ир72 в миокарде и устойчивости сердца к ишемпчееким и реперфузионным повреждениям при адаптации к физической нагрузке. На рис.2 показано, как изменяется накопление Н8Р72 в цитоплазме миокарда в процессе адаптации к плаванию. В исходном состоянии, а также через 5 и 10 тренировок не наблюдается заметного изменения содержания Н5Р72 в миокарде. Однако, после 15 тренировок и после 30 тренировок можно видеть увеличение содержания этого белка.

Таким образом, при долговременной адаптации происходит активизация синтеза Н5Р72 и его накопление в цитоплазме кардномиоцнтов. При этом динамика накопления НБР72 характеризуется наличием латентного периода, то есть происходит не сразу после начала адаптации, а только через 15 диен.

Рнсуиок.2. Динамика накопления НЗР72 в цитоплазмагнческой фракции сердца крыс при долговременной адаптации к физическим ширузкам (Вестсрн-блот).

1 2 3 4 5 6

1. - НБР 72 (белковый стандарт), 2. - контроль, 3. - 5 тренировок, 4. -10 тренировок, 5. - 15 тренировок, 6. - 30 тренировок

Данные представленные рис.3 демонстрируют динамику развития кардиопротекторного эффекта адаптации к физическим нагрузкам. Амплитуда сердечных сокращений у контрольных и тренированных 15 и 30 дней животных достоверно не отличались между собой. На 20 минуте ишемии в контроле и в сердцах животных после 15 тренировок развивалась значительная контрактура (1,32+0,33 мм и 1,01+0.33 мм, соответственно). В сердцах животных после 30 тренировок наблюдалась почти полное предупреждение развития контрактуры (0,02±0.02мм).

Далее можно видеть, что развитие контрактуры на 5 мин реперфузии в контроле и у животных после 15 дней адаптации (1.83±0.23 и 1.89±0,18мм соответственно) существенно не отличается. В то время, как в сердцах у животных после 30 дней адаптации физической нагрузки наблюдается значительное, примерно в 2.6 раза, ограничение развития реперфузнонной контрактуры (0,7±0.15мм).

После ишемии..во время реперфузии в контроле и в сердцах животных после ] дней адаптации наблюдалась значительная депрессия амплитуды сердечнь сокращении. Н сердцах животных, после 30 дней адаптации наблюдало* предупреждение депрессии амплитуды сердечных сокращений. Так, на 5 мину реперфузии амплитуда сокращений сердца, у животных после 30 дней адаптащ была в 6 раз выше, чем в контроле.

Рисунок 3. Динамика влияние адаптации к физической нагрузке на параметр сократительно» функции изолированного сердца при ишемии и реперфузии

контроль , ,

' 15 дней

J-МНН РЕПНРФУ31Ш

30 дней

5 мин репгрфузии 20 мин ишемии

тирань (5днеП

30 дней

Таким обр;тм, при адаптации к умеренной физической нагрузке защнтш локальные мочнпзмы способные ограничить ишемическую и реперфузионну контрактуру и депрессию амплитуды сокращения сердца, начинают проявлять к 30 дню адат ищи.

При conocí идленни динамики развития кардиопротекторного эффекта (рис. и динамики скопления HSP72 в миокарде(рис.2) было обнаружено, ч-накопление Гк-агов теплового шока предшествует возникновению повышение устойчивости 'ердца к ишемии и реперфузии. В период с 15 до 30 дн* адаптации д;ги,нейшее

накопление HSP72 в цитоплазме кардиомиоцитов происходило на фоне развития существенного карднопротекторного эффекта адаптации к физическим нагрузкам.

Таким образом, в ходе долговременной адаптации к физической нагрузке происходит перестройка локальных механизмов, обеспечивающих защиту сердца от ишемических и реперфузионных повреждений. Тот факт, что такая адаптация сопровождается накоплением в цнтоплазматической фракции миокарда защитных HSP72, позволяет думать, что антиишемическое действие адаптации к физическим нагрузкам может быть связано с активацией синтеза этих стресс белков. Для объяснения подобных адаптационных изменений кардиопротекторных механизмов на фоне активизации синтеза HSP72 по всей видимости, недостаточно чисто количественной зависимости между содержанием HSP72 в миокарде и защитой сердца от ишемических и реперфузионных повреждений. Даже после гипертермии, содержание HSP72 в клетке не превышает 0,5% от общего содержания белка (McCully J., 1995). По-видимому, белок HSP72 участвует в защите не всех, а отдельно избранных белковых мишеней. То есть для эффективной защиты сердца нужно не только определенное время для активизации синтеза HSP72, но и его локализации в наиболее важных участках клетки, от защиты которых более всего зависит выживание и функциональное восстановление кардномноцита.

Действительно было показано, что после стрессорного воздействия HSP72 локализуется в основном в прпсарколеммальных областях и вдоль миофибрилл (Welch W.J., Suhan J.P. 1986), обеспечивая целостность сарколеммы и нормальную работу сократительного аппарата клетки. Ранее при сравнении кардиопротекторных эффектов адаптации к гипоксии и нммобнлизацнонному стрессу было показано, что для защиты сердца от различных повреждающих факторов эффективны более щелочные изоформы HSP72 (Мсерсои, Малышев 1993) - т.е. определенные изоформы HSP72 .

Известно, что среди механизмов активации синтеза HSP72 важную роль играют различные повреждающие факторы. В условиях адаптации к плаванию, где гипертермия существенно ограничена (Baker 1964), в активации синтеза HSP72 могут участвовать по меньшей мере 2 механизма: первый может быть связан с накоплением при физической нагрузке кислородных радикалов (Kucharska et al., 1992), которые в свою очередь могут активировать экспрессию HSP72 генов (Kukreja et al., 1996); второй механизм может быть связан с увеличением продукции окиси азота (Манухина и др., 1996), который как было показано также участвует в активации синтеза HSP72 (Malyshev et al., 1995).

В целом, можно предположить, что в процессе долговременной адаптации к физической нагрузке белки теплового шока образуют одно из важных звеньев в формировании локальных механизмов защиты сердца от повреждающих факторов.

Влияние адаптогенов на синтез HSP72 и устойчивость организма к тепловому шоку В контроле индуцнбельные HSP72 в органах не обнаруживались. Само введение комплекса адаптогенов АДАПТ® также не приводило к накоплению HSP72. Тепловой шок активировал синтез HSP72 в сердце, и в печени. АДАПТ® приводил к снижению накопления HSP72 после теплового шока в миокарде и увеличению накопления в печени. В наших экспериментах из контрольных животных после теплового шока погибло 46%. Из животных, которым вводили АДАПТ, после теплового шока погибло 14%, то есть в три раза меньше.

Таким образом, АДАПТ® модулирует активированный синтез НБР72 1 повышает устойчивость организма к тепловому шоку.

Влияние адаптогенов на увеличение выносливости животных к плаванию грузом в результате предварительной тренировки. Предварительно нами был показана возможность с помощью адаптогенов модулировать синтез НБР72 ] организме и увеличивать устойчивость животных к тепловому шоку. Был< интересно изучить, может ли этот комплекс адаптогенов увеличиват выносливость к плаванию, и, что более интересно, сможет ли введение АДАПТ тренирующимся к плаванию животным ускорить адаптационные механизм! увеличения выносливости и максимальной работоспособности. Для этог животные были разделены на 4 группы: 1 - контроль, 2 - АДАПТ®, 3 - плавание ] 4 - плавание+АДАПТ1. В ходе предварительной 3-х дневной тренировки с 1°, грузом, у животных из группы N 3 (плавание) и N 4 (плаванне+АДАПТ®) во 2-; и 3-й день тренировок сразу после плавания определяли время иммобнлнзаци: (период времени от окончания плавания до самостоятельного передвижения и 4-х лапах). На 2-й и 3-й день в группе N 4 время иммобилизации было заметн меньше, чем в группе N 3, не получавший АДАПТ1® перед тренировкой. Эт результаты показывают, что АДАПТ® в значительной степени способствова быстрому восстановлению центральной нервной системы и мышечног аппарата, о чем свидетельствует более короткий срок, необходимый дл восстановления самостоятельной активности после тренировки.

Рисунок 4. Влияние АДАПТ* при адаптации к физической ишрузке на развити выносливости

Значимость различий с группой контроль: * р<0,05.

В ходе испытания на выносливость (плавание с 3% грузом), было обнаружен! что 3-х дневное плавание с 1% грузом у группы N 3 лишь незначительн повысила выносливость (109.3±5,3% по сравнению с контролем, принятым : 100%). Тогда как группа N 2, получавшая только АДАПТ®, в результат испытания показала

достоверное увеличение выносливости (128,2±7,0%) по сравнению с контрольной , группой. Эти результаты хорошо согласуются с литературными данными (Колла,1963, Коробков,1962, Зверева,1966) о способности адаптогенов увеличивать физическую работоспособность. Самые высокие показатели были обнаружены в группе N -4, где выносливость была достоверно увеличена на 55% по сравнению с контролем и на 45% по сравнению с тренированными животными.

Таким образом, введение АДАПТ® перед тренировками увеличило скорость развития приспособительных механизмов к физической нагрузке и дало возможность существенно повысить выносливость животных.

Влияние кверцетина на увеличение устойчивости изолированного сердца к ишемии и реперфузин при адаптации к физическим нагрузкам. Эксперименты, показавшие принципиальную возможность АДАПТ®-модулятора синтеза Н5Р72 усиливать адаптационные защитные механизмы при физической нагрузке на уровне целого организма, дали нам- возможность пойти дальше и проверить способны ли модуляторы синтеза ШР72 влиять на усиление локальных механизмов защиты сердца от повреждающих факторов при адаптации к физической нагрузке. Ранее было показано, что кверцетин (вещество из группы флаванондов) способен ограничивать синтез НБР72 в сердце после гипертермии (Кикфа е1 а1., 1996). Как мы уже наблюдали ранее, АДАПТ® также ограничивал синтез ШР72 в сердце после гипертермии, а при адаптации к физической нагрузке увеличивал выносливость животных к плаванию с грузом. Мы использовали кверцетин для того, чтобы иметь более четкое представление о влиянии модуляторов синтеза Н5Р72, так как АДАПТ® содержит в себе ряд веществ из нескольких растений.

Мы предположили, что с помощью введения кверцетина можно влиять на развитие кардипротсктнвных механизмов при адаптации к физической нагрузке. Для проверки этого предположения животные были разделены на 4 группы: 1 -контроль, 2 - кверцетин, 3 - плавание и 4 - плавание+кверцетнн. После 3-х дневного курса адаптации исследовали устойчивость изолированного сердца к ишемии и реперфузин. На рисунке 5 видно, что у группы N 3 (плавание) и у группы N 4 исходная амплитуда сердечных сокращений увеличена (2,14±0,09 и 2,17±0,09 мм соответственно) по сравнению с контролем (1,79±0,14 мм). Такое увеличение амплитуды говорит о существенных адаптационных изменениях сократительного аппарата миокарда. Далее мы увидим, насколько подобные адаптационные изменения сократительного аппарата сердца на стадии срочной адаптации способствовали изменению устойчивости локальных защитных механизмов к ишемии и последующей реперфузин, а также, как повлияло введение кверцетина на локальные механизмы защиты сердца. К 20-й минуте ишемии в 1, 2 и 3 группе развивалась значительная контрактура. Другими словами ни введение кверцетина, ни 3-х дневная тренировка не способствовали предупреждению развития контрактуры во время ишемии. Как мы видим, на рисунке 5 в сердцах животных, предварительно подвергшихся 3-х дневной тренировке, на фоне введения кверцетина развитие контрактуры было более, чем в 3 раза ограничено (0,43±0,31 мм) по сравнению с группой N 3 (1,53±0,16 мм). При реперфузин антиконтрактурнын эффект в группе N 4 был также достоверно выражен. Так, например, на 10-й минуте реперфузин контрактура у группы N 4 была примерно в 2 раза меньше (1,37±0,16 мм), чем у группы N 3 (0,74±0,22 мм).

Рисунок 5. Влияние кверцетина при адаптации к физической нагрузке н амплитуду сокращения изолированного сердца при ишемии и реперфузни

2,5 2

5 1.5

I 1

«й: <

0.5 0

• -контроль

- - * - -кверцетин

-адаптация

-. о - •адап+квер

** **

-О-1-О-

5 10 15 20 25 30 35 ====ИШЕМИЯ======== |===РЕПЕРФУЗИЯ, мин

0

1,! 1,6 ■

з 1,4

Б

£ 0.81

к 0,6 -

о

* 0,4 + 0.2 0

■ контроль А- - -кверцвтин

-□-адаптация

О --квер+адап

—О-1—

10 15 20 25 30 35

=ИШЕМИЯ ======= |===РЕПЕРФУЗИЯ, мин

Значимость различии с группой контроль: * р<0.05; с группой адаптация л **

физической нагрузке р<0,05; р<0,01

В результате реперфузионных повреждений в 1, 2 и 3 группе наблюдалас значительная депрессия амплитуды сердечных сокращений. Сочетани предварительной физической нагрузки с введением кверцетина достоверн ограничивал депрессию амплитуды сокращений. Так на 5-ой минуте реперфузи амплитуда сердечных сокращений в группе N 4 была в 7 раз выше (1,07±0,22 мм чем в 3 группе (0,14±0,08 мм).

Таким образом, кверцетин - модулятор синтеза НБР72 в условиях срочной адаптации способен значительно усиливать эффективность защитных локальных механизмов сократительной функции сердца. Одно из возможных объяснений защитного эффекта АДАПТ® и кверцетина может быть связано с тем, что для эффективной защиты организма или отдельных органов необходимо не столько общее количество ШР72, сколько наличие определенных изоформ Н5Р72, которые участвуют в эффективной защите органов от повреждающих воздействий. Действительно, было обнаружено, что для защиты сердца от реперфузионных повреждений важны более щелочные изоформы этого белка (Малышев, Меерсон 1993).

Другое возможное объяснение связано с тем, что активация синтеза НБР72 происходит при увеличении концентрации свободных радикалов, денатурации белков, разрывах ДНК (Кикге]а е1 а1., 1992, РаНепк, е1 а1„ 1994,1991), сопровождающих действие повреждающих факторов. Не исключено, что АДАПТ® и/или кверцетин за счет механизмов не связанных с Н5Р72, ограничивают внутриклеточные повреждения и таким образом снижают активацию этих стресс-белков.

В целом можно сделать вывод о том, что с помощью адаптогенов и кверцетина можно модулировать синтез ШР72 и изменять устойчивость организма л отдельных органов к повреждающим факторам. Подобная фармакологическая коррекция адаптационных процессов с практической точки зрения представляется перспективным направлением для медицинских исследований и требует интенсивных исследований.

ВЫВОДЫ:

1 .Адаптация к физической нагрузке приводит к ограничению стресс-реакции по показателям содержания кортикостерона и соотношения кортикостерон/инсулин и увеличению концентрации протекторных просгагландннов группы Е2 и 12 . Эти изменения могут играть роль в кардиопротекторном эффекте адаптации.

2.Адаптация организма к физической нагрузке обладает выраженным кардиопротекторным действием н защищает изолированное сердце от широкого спектра повреждающих факторов: тотальной ишемии и реперфузии, гипертермии и токсических доз катехоламинов и кальция. Это свидетельствует о том, что важную роль в механизме кардипротекторного эффекта адаптации играют локальные изменения формирующиеся на уровне самого сердца.

3.Адаптацня к физическим нагрркам, воспроизводимая зимой обладает выраженным карднопротективным действием от ишемического и реперфузнонного повреждения. Летом этот эффект отсутствует. Адаптационная устойчивость изолированного сердца к токсическим концентрациям кальция по параметру ограничения депрессии амплитуды сокращений происходит более эффективна в летний сезон, а по параметру ограничения контрактуры в зимний. Это показывает, что развитие адаптационных кардиопротекторных механизмов обладает выраженной сезонной зависимостью.

4.Важным механизмом локальной защиты сердца при адаптации к физическим нагрузкам является накопление в миокарде белков теплового шока Н8Р72. Накопление НБР72 обнаруживается после .15 тренировок и предшествует развитию кардиопротекторного механизма.

5.Адаптоген АДАПТ® обладает способностью модулирова-индуцированный синтез HSP72 и повышать устойчивость к тепловому шоку эффективность адаптации к физической нагрузке.

¿.Модулятор синтеза HSP72 - кверцетин стимулирует развит! карднопротекторного эффекта на ранних сроках адаптации к физически нагрузкам. Введение кверцетина в ходе 3-дневного курса адаптации физическим нагрузкам привело к снижению ишемической контрактуры в 2 ра: и увеличению амплитуды сокращений при реперфузии в 5 раз по сравнению адаптированными без кверцетина животными.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Влияние адаптации к умеренным физическим нагрузкам на повышен] устойчивости изолированного сердца к ишемии и последующей реперфузии. Бюл. экспернм. биол. и мед. - 1995. - N 1. - С.25-27. (Соавт. И.Ю.Малыше Ф.З.Меерсон).

2. Повышение устойчивости изолированного сердца к тепловому шоку nj адаптации к умеренным физическим нагрузкам . - Бюл. экспернм. биол. н мед 1995. - N 3. - С.256-258. (Соавт. И.Ю.Малышев, Ф.З.Меерсон).

3. Protection of the heart by adaptations to h\poxia and exercise II J. Moll. Cell Card 1995. - Vol.27. - N.6. - P. A166.(Abstract) (Co-autors. M.G.Pshcnnikova, B.A.Kuzntsoi M.V.Shimkovich, F.Z.Meerson, I.Y.Malyshcv).

4. Сезонные отличия в формировании повышенной устойчивое изолированного сердца при адаптации к физическим нагрузкам. - Бюлл. экспс биол. мед. - 1995. - N 9. - С.299-301. (Соавт. И.Ю.Малышев, Ф.З.Меерсон).

5. Развитие защитных эффектов в миокарде тренированных животных, роль С транспортирующей системы //Физиологические механизмы развит: экстремальных состоянии - Тезисы докладов конференции. Санкт-Петербург. 1 18 октября 1995г. - С. 69. (Соавт. Сазонтова Т.Г., Голанцова H.I И.Ю.Малышев,)

6. Адаптация к физическим нагрузкам повышает активность chctcn простагландннов, продукцию окиси азота и уменьшает стрес реакцию//Физиологические механизмы развития экстремальных состояний Тезисы докладов конференции. Санкт-Петербург, 17-18 октября 1995г. - С. " (Соавт. Пшенникова М.Г., Кузнецова Б.А., Ванин А.Ф., Манухина Е.1 Шнмковнч М.В., И.Ю.Малышев)

7. Участие HSP72 в увеличении устойчивости сердца к повреждающим фактор; при Адаптация к физическим нагрузкам плавании // Прикладные аспек исследований скелетных, сердечных и гладких мышц - Тезисы доклад конференции Пущнно, 7-10 октября 1996г. - С. 70-71. (Соавт. Пшенникова M.i И.Ю.Малышев)

8. Адаптация к физическим нагрузкам увеличивает активность систе.\ простагландннов группы Е2 и h и уменьшает стресс-реакцию - Бюлл. экеш биол. мед. - 1996. - N 12. - С.622-624.(Соавт. Пшенникова М.Г., Кузнецова Б.; Шнмкович М.В., И.Ю.Малышев)

9. Адаптация к физическим нагрузкам повышает устойчивость сердца повреждающему действию адреналина и катьция - Доклады АН - 1997. - Т. 35 N 12. - С.711-714.(Соавт. Сазонтова Т.Г.. Голанцова Н.Е., Архипенко Ю.! Пшенникова М.Г., И.Ю.Малышев.)