Автореферат и диссертация по медицине (14.00.02) на тему:Морфофункциональные изменения в печени у собак при адаптации к высокогорью и мышечной деятельности

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И МЕДИЦИНСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ

ОРЛОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА

)РФОФУНКЦИОНАЛЫ1ЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПЕЧЕНИ У СОБАК ПРИ АДАПТАЦИИ К ВЫСОКОГОРЬЮ И МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

14.00.02. - анатомия человека

03.00.13. - физиология человека и животных

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации па соискание ученой степени кандидата биологических паук

Р Г Б ОД

На правах рукописи

УДК 599.742.1:591.4.002.2: 612.36:612.766.1(23.03)

Новосибирск - 1995г.

(»

Работа выполнена в лаборатории морфологии адаптации Институ физиологии и экспериментальной патологии высокогорья HAH Кыргызск< Республики и кафедре оперативной хирургии и топографической анатом] Кыргызского государственного медицинского института.

Научные руководители: Доктор биологических наук Балыкин М.В.

Доктор медицинских наук, профессор Габитов В.Х.

Официальные оппоненты: Доктор медицинских наук, профессор Шкурупий В.А. Доктор биологических наук Гелинский М.А.

Ведущее учреждение - Институт региональной патологии и патоморфолоши СО РАМН (г. Новосибирск)

Защита состоится "_"_1995 г. в _часов

заседании специализированного совета Д 084.52.02. при Новосибирск! медицинском институте (г.Новосибирск, Красный проспект, 52).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НМИ.

Автореферат разослан __________1995 г.

Ученый секретарь спец. совета, кандидат медицинских наук, доцент

Машак В.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Проблемы гипоксических зоздействий на организм человека и животных привлекают внимание нирокого круга исследователей, работающих в различных областях экологических знаний, поскольку в процессе жизнедеятельности организм сталкивается и вынужден приспосабливаться к гипоксии самого различного хнеза.

Одной из широко распространенных в природе форм кислородной ^достаточности является гипобарическая гипоксия. В настоящее время такоплен обширный экспериментальный материал о механизмах адаптации с высокогорной гипоксии (Слоним А.Д., 1952-1982; Колчинская А.З. 1964-1990; Миррахимов М.М., 1964-1992; Данияров С.Б., 1967-1994; \гаджанян H.A., 1971-1989; Cerretelli Р., 1976- 1985; West J., 1977-1984; ^ahiri S. et al., 1983 и мн. др.). Вместе с тем, актуальность этой проблемы ¡охраняется, поскольку промышленное освоение горных регионов, развитие шиации и космонавтики ставит перед прикладной биологией и медициной 1роблемы разработки методов отбора, оптимизации процессов адаптации и ¡охранения высокой работоспособности человека в экстремальных условиях шедшей среды, что невозможно без понимания фундаментальных механизмов приспособления организма к гипоксии.

Важная роль в формировании процессов адаптации к различным ¡трессорам, включая гипоксический, принадлежит печени, голифункциональному органу, являющемуся "химической лабораторией" фганизма (Габитов В.Х., 1989; Шкурупий В.А., 1989). Исследований, юевященных изучению морфофункциональных изменений в печени в 'словиях высокогорной гипоксии сравнительно мало и до сих пор нет данного представления о взаимосвязи между уровнем артериальной ипоксемии, тканевой гипоксии и структурными нарушениями в органе в :ависимости от сроков пребывания в горах. Что касается морфофункциональных изменений в печени при мышечной деятельности в 'словиях высокогорья, то этому вопросу посвящены лишь единичные гсследования (Вишневская H.A., 1986; Белкин В.Ш., 1990; Дорофеев A.A., : соавт., 1990; Балыкин М.В., 1994), в которых использовались разовые физические нагрузки. Между тем, известно, что процессы адаптации к 1кстремальным воздействиям, как правило, носят фазовый характер и формируются в виде "структурного следа", для закрепления которого ребуется повторное воздействие раздражителя (Меерсон Ф.З., 1973-1988; ^аркисов Д.С., 1977; Слоним А.Д., 1982). Поэтому оцешггъ признаки труктурной адаптации (дизадаптации) в органах и тканях, включая печень, южно лишь в процессе повторяющихся физических нагрузок (тренировок),

когда на фоне хронического действия высокогорной гипоксии периодическ накладывается гипоксия нагрузки. Известно, что клетки печен высокочувствительны к дефициту 02 (Иванов К.П. с соавт., 1982; Шмерлш М.Д. с соавт., 1983), проявляя выраженную гетерогенность в зависимое! от их локализации в зонах печеночного ацинуса (Чернух A.M., 197' Коваленко Н. Я., 1984; Van Steenlergen W., 1985; Мишнев О.Д., Щеголе А.И., 1988), однако, сведения, имеющиеся по этому вопросу крат малочисленны и противоречивы.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью исследования явило» изучение морфофункциональных изменений в печени с учетом структурно гетерогенности гепатоцитов при гипоксии различноготенеза; гипоксическо гипоксии, гипоксии нагрузки и их сочетанном воздействии на организм.

В соответствии с целью исследования были поставлены следующ]

задачи:

1. Оценить состояние кислородного режима печени нетренированных и тренированных к физической нагрузке собак в разнь сроки пребывания в условиях высокогорья.

2. Установить характер сосудисто-тканевых изменений в печени собак при гипоксии различного генеза.

3. Выявить особенности структурных реакций гепатоцитов зависимости от их зонального расположения при различных гипоксичссга воздействиях на организм.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ.

Впервые:

- установлены количественные изменения артериальной и венознс фракций регионарного кровотока в печени у собак, тренированных физической нагрузке в разные сроки пребывания в условиях высокогорья

- показано, что в покое у нетренированных и тренированных физической нагрузке собак в условиях высокогорья, тканевая гипоксия печени носит компенсированный характер;

- выявлено, что в процессе месячного пребывания в услови: высокогорья деструктивные изменения в гепатоцитах усиливаются по ме] удаления от центра печеночного ацинуса; в генезе этих нарушений леж изменения микрогемоциркуляции;

- установлено, что физическая тренировка в условиях высокогорх сопровождается деструкцией гепатоцитов во всех зонах печеночного ацину и связана с их гипоксическим повреждением;

- показано, что при гипоксической гипоксии и гипоксии нагрузи ультраструктурные изменения затрагивают преимуществен! энергетическую и белок-синтезирующую системы гепатоцитов.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ.

Установленные данные вносят вклад в теоретические представления б особенностях возникновения тканевой гипоксии и механизмах ее рганной компенсации при адаптации к высокогорью и „мышечной гятельности в плане познания органных, тканевых и клеточных механизмов риспособления к гипоксии различного генеза. С этих позиций, результаты аботы нашли свое применение при ведении учебного процесса па кафедре яатомии и биомеханики Кыргызского государственного института изической культуры, кафедрах гистологии и патологической анатомии кыргызского государственного медицинского института. Модифицированная Методика прижизненной инъекции кровеносного русла у лабораторных :ивотных" внедрена в работу отдела патоморфологии и электронной икроскопии Кыргызского государственного медицинского института.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. В процессе месячного пребывания в условиях умеренного лсокогорья (3200 м над ур.м.) в покое в печени у собак нетренированных тренированных к физическим нагрузкам, имеются различия в мехашгзмах цэвлетворения кислородного запроса и компенсации тканевой гипоксии.

2. В условиях высокогорья структурные нарушения в печени зладагот выраженной зональной гетерогенностью и носят обратимый фактер в зависимости от сроков адаптации.

3. Физическая тренировка в условиях высокогорья приводит к ;илепию структурных нарушений в гепатоцитах, которые распространяются 1 все зоны печеночного ацинуса с удлинением сроков их реституции.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации эедставлены на: XI съезде ВНОАГЭ, Одесса, 1992; II Республиканском ..езде физиологов Туркменистана, Ашхабад, 1992; II Всероссийской жференции анатомов, гистологов и эмбриологов "Влияние антропогенных акторов на структурные преобразования органов, тканей, клеток человека животных", Саратов, 1993; I Международном симпозиуме "Проблемы погенного и патогенного эффектов экологических воздействий на гутреннюю среду организма", Чолпон-Ата, 1993; I съезде морфологов збекистана, Ташкент, 1993; I Международной конференции студентов и элодых ученых "Актуальные вопросы современной медицины", Бишкек, >94; II съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока, Новосибирск, 1995.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 12 работ.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация изложена на 15 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора

литературы, 6 подглав результатов собственных исследований, обсуждени выводов и указателя литературы, включающего 260 источников, в том чис: 194 отечественных и 66 зарубежных работы. Диссертация иллюстрироваз 15 таблицами, 9 графиками и 29 черно-белыми фотографиями. Ве материал, ^представленный в диссертации, получен, обработан проанализирован лично автором.

Работа выполнялась в рамках Всесоюзной программ "Высокогорная гипоксия и деятельность" (утв.постановлением Бю] отделения физиологии АН СССР 3 октября 1988г. N.92) и Всесоюзнс программы "Механизмы индивидуальной устойчивости и пу-прогнозирования функциональных возможностей человека экстремальных условиях при различных видах деятельности" (М. гс регистрации 02890063503).

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводились на 100 беспородных собаках обоего пол в возрасте 1-3 года, массой 9-16 кг. Для решения поставленных задач бы. проведены исследования в условиях относительного физиологического но к и после предъявления животным физических нагрузок в предгорье и условиях высокогорья. Моделью физической нагрузки служил бег третбане. Животные бегали два раза в сутки. Утром - равномерный бег течение 30-45 минут, вечером - 5, 10, 15, 20 км/ч по 15 минут в каждс режиме и 25-30 км/ч до автоматического отказа животного от работ Животные тренировались 6 раз в неделю.

В предгорье, на высоте 760 м над ур.м. и барометрическом давлен (Рв ) - 695-700 мм рт.ст. использовано 40 животных, из которых бы сформировано 4 группы: контрольная и 3 группы собак, тренировавших на протяжении 5-7, 15, 30 суток. Высокогорные серии опытов бы проведены на экспериментальной базе Института, расположенной перевале Туя-Ашу на высоте 3200 м над ур.м. (Рв - 518-523 мм рт.ст.). исследовании использовано 60 животных, из которых было сформирова: 6 групп для изучения морфофункциональных изменений в печени п адаптации (3 группы) к высокогорью (5-7, 15, 30 сутки) и после физическ тренировок (3 группы) в разные сроки (5-7, 15, 30 сутки) пребывания в гор по выше описанной схеме.

Исследование кислородного обеспечения и морфофункциональш изменений в печени в группах тренированных животных, проводили состоянии мышечного покоя на следующие сутки после окончан последней тренировки. Перед началом опытов всех животных взвешивав За 4-6 суток до проведения эксперимента животным под общ) гексеналовым наркозом (30 мг/кг), осуществлялась трансплантац катетеров в полость правого и левого желудочков сердца по общепринят

[етодике (Балыкин М.В., 1994) для взятия образцов артериальной, мешанной венозной крови и измерения минутного объема кровообращения 3), который определяли по Фику. В исследовании использовалось ондирование портальной и печеночных вен для определения в них газового остава. Опыты были проведены при постоянной температуре воздуха 7-19°С, которая является зоной комфорта для собак (Jennings D. ct al., 973). За сутки до опыта отменялось питание, без нарушения питьевого ежима.

При помощи оксигемометра 057 М определяли насыщение ее ислородом (S02). Концентрацию гемоглобина (Нв) определяли ианметгемпглобиновым методом с фотометрией образцов на ФЭК-М или Ф-46 (Дервиз, 1973). Исходя из данных Q и Со2 расчитывали скорость ранспорта 02 артериальной (qa02) и венозной (qvO,) кровью. Определение Н, напряжение кислорода (Р02) и напряжение С02 (Рсо2) в крови существляли с помощью микрометода Аструпа на аппаратах ABC-I Радиометр, Швеция) и ОР-2Ю/2 (Раделикс, Венгрия). Расчет показателей у^ммы буферных оснований (ВВ), сдвига буферных оснований (BE), ктуального (АВ) и стандартного (SB) бикарбонатов осуществляли по омограммам для крови собак (Emuakpor D. et al., 1976).

Для оценки распределения минутного объема кровообращения и бъемной скорости органного кровотока (q) использовалась методика ведения в кровеносное русло макроагрегата альбумина, меченного одом-131. Скорость объемного кровотока находили по методике, писанной К.А.Шошенко (1984). Потребление кислорода печенью (V02 ) пределяли по Фику (Балыкин М.В. с соавт., 1993).

Для изучстш количественных изменений микроциркуляторного уела использовалась методика прижизненной наливки кровеносного русла ерной тушью по Колесову М.В. (1978), в собственной модификации, оторая осуществлялась в условиях физиологического покоя через катетер левом желудочке сердца.

После вкрытия печень животного взвешивали. Образцы печени рали из апикальной части квадратной доли для изготовления гисто-огических и электронномикроскопических препаратов. Гистологические репараты (5-6 микрон) окрашивали гематоксилин-эозином и по Ван-Гизон Золкова О.В., Елецкий Ю. К., 1982).

Морфометрия сосудистого русла и тканевых структур в 1 и 3 зонах еченочного ацинуса проводилась при помощи окулярмикрометра 10В-1-15х, на светооптическом микроскопе "Люмам И-2", в соответствии общепринятыми требованиями (Катинас Г.С., Полонский Ю.З., 1970; :акин Г.Ф., 1973; Автандилов Г.Г., 1973, 1980).

Из образцов печени для электронномикроскопических сследований получали полутонкие срезы, с помощью которых проводилась

диффсренцировка зон печеночного ацинуса. На их основе получал ультратонкие (35-40 нм) срезы, которые контрастировали насыщенны водным раствором уранилацетата (Уикли Б., 1975), цитратом свиш (Reynolds Е., 1963) и изучали с помощью электронных микроскопов TESL BS 500, JEM-7, JEM-1 OOS.

Статистическая обработка проводилась с помощью паке-прикладных программ, ориентированных на исследование биолопгчески объектов на ПЭВМ Robotron СМ 1910.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Морфофункциональные изменения в печени у собак щ физических тренировках в предгорье

В предварительно проведенных исследованиях установлено, что щ однократной максимальной физической нагрузке кровоток в печени рези снижается, за счет перераспределения его в скелетные мышцы (Балыки М.В. с соавт., 1992, 1993). Исходя из этого, было выдвинуто положение, чт

t\>l , ми pr. С1. 'Ol . IUUlMMd'llMJJ

Рис.1 Показатели кислородного обеспечения в печени у нетренированных собак при гипоксической гипоксии (2) и у собак в разные сроки тренированных в предгорье (1) и в условиях высокогорья (3).

ри многократно повторяющихся нагрузках, печень периодически попадает условия острого дефицита кислорода, который предполагает формирование юрфофункциональных изменений в органе, связанных с гипоксическим оздействием.

Результаты исследования показали, что месячная физическая ренировка в предгорье приводит к стойкому увеличению потребления 02 в ¡ежнагрузочный период (рис.1). Эти данные можно, по-видимому, оценить ак проявление широко известной реакции "суперкомпенсации", аправлегагой на коррекцию тканевой гипоксии, возникающей епосредственно во время тренировочных нагрузок (Балыкин М.В. с соавт., 993), восстановление энергетических субстратов и обеспечение ластических процессов в клетках печени, баланс которых оказывается арушенным во время физической работы.

Таблица 1.

Сосудисто-тканевые отношения в перипортальной (I) и перивенулярной (III) зонах печеночного ацинуса у тренированных собак в предгорье

(М±ш)

Показатели Контроль Продолжительность тренировки, (сутки)

5-7 15 30

Nc, в поле зрения 38,7 + 2,1 44,2+2,1* 40,0+1,8 42,8 + 1,7*

dc,MKM I III 9,7±0,3 10,3+0,2 5,4+0,1* 8,7±0,3* 6,7+0,2* 8,1 ±0,2* 6,7 + 1,8* 6,0+0,1*

dr,MKM I III 16,7+0,2 14,6+0,2 14,6+0,3* 13,5+0,2* 12,8+0,4* 12,2+0,3* 18,8+0,4* 15,3±0,2*

Здесь и далее: * - достоверность различий (Р<0,05) относительно контрольных показателей.

В рамках поставленных задач особый интерес представляет 1ссмотрение механизмов удовлетворения высокого кислородного запроса гчени у тренированных животных. Анализ их показал, что при увеличении

потребления кислорода на 5-7 и 30 сутки тренировки, коэффициент ег утилизации тканью печени не изменялся в первые дни и достоверн увеличивался на 15-30 сутки тренировки. При этом, втрое увеличивалас доставка кислорода в орган. Это увеличение достигалось за сче двух-трехкратного увеличения объемной скорости кровотока в систем печеночной артерии и менее значительного прироста кровотока портальной вене. С другой стороны, наблюдалось резкое увеличени содержания 02 и его транспорта в системе печеночной вены. То ест! возникала ситуация, когда в постнагрузочный период на протяжени: месячной тренировки в предгорье удовлетворение высокого кислородной запроса печени осуществляется за счет увеличения доставки 02 и суммарного кровотока в орган, при высокой эффективности тканевого дыхания. Анали газового состава крови печеночной вены в постнагрузочный период тренированных в предгорье собак свидетельствует об отсутствии каких-либ признаков тканевой гипоксии, т.е. в условиях нормоксии тканевая гипокси нагрузки (Балыкин М.В., 1994) полностью компенсируется в ближайши период восстановления, причем главная роль в этом, принадлежи увеличению артериальной фракции печеночного кровотока.

Результаты исследования показали, что эти системны компенсаторно-приспособительные реакции сонровождаютс соответствующими изменениями микроциркуляторного русла и паренхим) органа, имея при этом выраженную зональную гетерогенность. Стойко увеличение кровотока и, надо полагать, перфузионного давления приносящих микрососудах, о чем свидетельствует увеличение толщин] стенки печеночных артериол и ядер их гладкомышечных клеток, пр увеличении внутреннего просвета, сопровождается перераспределение! жидкости уже на этом этапе микрогемоциркуляции, приводя к отек паравазальных пространств и появлению в них белкового преципитата. Пр этом характерно, что несмотря на увеличение количества функционирующи синусоидов во всех зонах печеночного ацинуса (табл.1), резер микроциркуляции используется далеко не полностью, о чем свидетельствус неравномерное прижизнешюе заполнение капилляров тушью. Интереснс что во всех изученных зонах происходит агажение диаметра синусоидов При морфометрии и рассмотрении гистологических препаратов оказалось что при этом происходит существенное расширение пространств Диссе часто с появлением в них эритроцитов.

Наличие таких сосудистых изменений приводит к сдавливанш гепатоцитов, что наиболее хорошо прослеживается во 2 и 3 зонах ацинусг иногда сопровождаясь дискомплексацией печеночных балок. Описании изменения наиболее выражены в ранний период тренировки (5-7 сутки) которые постепенно ослабевают на 15 и практически исчезают на 30 сутк экспериментального воздействия. При рассмотрении изменени

внутриклеточных органелл в первые дни тренировки в перипортальной зоне в митохондриях большинства гепатоцитов прослеживается их набухание, просветление и гомогенизация, сопровождающиеся исчезновением крист. Наряду с этим, достаточно часто встречаются органеллы с темным матриксом и хорошо очерченными кристами, которые свидетельствуют об их высоких функциональных возможностях (Калашникова М.Н. с соавт., 1989). Во 2 и 3 зонах достаточно часто встречаются их вакуолизированные формы. Выраженные изменения отмечаются и со стороны гранулярного эндоплазматического ретикулума (Гр.ЭР). Преобладающим признаком в этот срок эксперимента является дегрануляция и сползание рибосом с его мембран, уменьшение их количества. Эти изменения характерны для периферии интермедиарной и перивенулярной зон, где преобладают клетки с расширенными канальцами Гр.ЭР, с практически полной утратой рибосомальных гранул.

Наиболее заметное увеличение элементов гладкого эндоплазматического ретикулума (Гл.ЭР) прослеживается во 2 и 3 зонах. При этом в большинстве гепатоцитов происходит потеря гранул гликогена, при практически полном его исчезновении на периферии печеночного ацинуса.

Таким образом, полученные данные приводят к заключению, что при физических тренировках в предгорье в тканях печени наряду с компенсаторно-приспособительными процессами развиваются дистрофические (деструктивные), свидетельствующие о крайнем напряжении клеточных и субклеточных структур, которые в случае декомпенсации, сопровождаются гибелью отдельных клеток.

На 30 сутки тренировки отмечается гипертрофия клеток, увеличение числа двуядерных гепатоцитов. В гепатоцитах 1 и 2 зон ацинуса отмечается увеличение числа и размеров митохондрий, с восстановленными кристами. В 3 зоне увеличено число мелких митохондрий. Во всех зонах отмечается увеличение плотности Гр.ЭР, с увеличением на его мембранах количества рибосом разных размеров, что свидетельствует о высокой белково-синтетической функции органелл. Вместе с тем часто встречаются вторичные лизосомы, указывающие на интенсивное течение лизирующих процессов в клетках.

Обращает на себя внимание существенное увеличение элементов Гл.ЭР, наиболее заметное в гепатоцитах 2 и 3 зон печеночного ацинуса. И котя концентрация гранул гликогена здесь невелика, это является [свидетельством усиления процессов гликонеогенеза в клетках.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют об интенсивном течении регенераторных процессов в печени и формировании нового :труктурного уровня, увеличивающего емкость энергетической и пластической систем гепатоцитов. Вместе с тем, сохраняющиеся на

периферии 2 и в 3 зонах очажки фокальной дегенерации в гепатоцитах, высокое количество вторичных лизосом в клетках, свидетельствуют с незавершенности процессов внутриклеточной адаптации, для формирования, которой, по-видимому, нужно более продолжительное время.

2. Морфофункциональные изменения в печени в условиях высокогорья

Известно, что в генезе гипоксической гипоксии лежит снижение парциального давления в окружающей среде и в артериальной крови, создающие предпосылки для возникновения тканевой гипоксии. С эти? позиций, при оценке морфофункциональных изменений в печени, необходимо было получить ответ на два вопроса: во-первых, возникает лт в условиях умеренного высокогорья (3200 м над ур.м.) тканевая гипоксия, поскольку ее возникновение может привести к гипоксическому повреждению клеток; во-вторых, как изменяется уровень окислительного метаболизма в печени, поскольку этот показатель является "маркером" функционального состояния органа и каковы механизмы удовлетворение тканевого кислородного запроса в условиях артериальной гипоксемии?

Результаты исследования показали, что несмотря на выраженпук артериальную гипоксемию потребление 02 печенью достоверно увеличивается во все сроки пребывания в условиях высокогорья (рис.1). Прг этом, обращает на себя внимание резкое снижение коэффициенте утилизации 02 из крови во все сроки адаптации, что можно расценить либс как результат угнетения тканевого дыхания, либо, в соответствии < постулатом Пфлюгера, как следствие высокой доставки 02 в орган. Первое предположение исключается, о чем свидетельствует высокая эффективносп окислительного метаболизма. При анализе второго оказалось, что во вс< сроки пребывания в горах артериальная фракция печеночного кровотока увеличивается в 3-4 раза, а венозная - в 1,5-2 раза, что, при высокое кислородной емкости крови приводит к 2,5- 3 кратному суммарном] приросту доставки 02 в орган. То есть, удовлетворение высокого кислородного запроса печени в процессе месячного пребывания в гора> осуществляется за счет резко возросшего органного кровотока и достави 02, при снижении эффективности его утилизации из крови. Для того, чтобь исключить снижение коэффициента утилизации 02 из крови, как результат гипосического повреждения ткани, в исследовании оценивался кислородные режим органа исходя из газового состава крови в печеночной вене, дающш представление о среднетканевом напряжении О, (Колчинская А.З., 1983) Результаты исследования показали, что на 5-15 сутки пребывания в гора? напряжение 02 в печеночной вене достоверно увеличивается, а на 30 сути не отличается от данных в контроле. Эти данные дают основание дл) заключения об отсутствии тканевой пшоксии и высокой оксигенации печеш

процессе месячного пребывания в горах. Увеличение органного кровотока печени, полученное радиоизотопным методом, нашло свое подтверждение ш оценке микроциркуляторного русла на просветленных и [стологических препаратах. Морфометрия сосудов триад свидетельствует > их вазодилатации во все сроки адаптации в горах. При этом на 5-7 сутки ;аптации изменения в печени, связанные с увеличением кровоснабжения сражены в наибольшей степени, сопровождаясь расширением фавазальных пространств и диапедезными кровоизлияниями. Эти 1менения характерны для всех зон печеночного ацинуса. Стаз и агрегация эрменных элементов крови чаще прослеживаются в интермедиарной и в :ривенулярной зонах, что свидетельствует о некотором ухудшении оттока юви из органа. При этом, размеры гепатоцитов снижаются (табл.2). Эти нные можно расценить как результат сдавливания печеночных балок и патощггов, при высоком кровенаполнении синусоидов. Однако, данные эрфометрии ядер гепатоцитов свидетельствуют о некотором уменьшении : диаметра в 1 и 3 зонах печеночного ацинуса. В этой связи можно шагать, что, несмотря на интенсификацию процессов кислородного ¡еспечения печени в гепатоцитах развиваются дистрофические процессы, 1Торые имеют место наряду с механическим сдавливанием печеночных лок. Электронномикроскопическое исследование, в целом подтверждает о предположение. Так, в перипортальной зоне ацинуса, которая наиболее рошо снабжается кислородом, эти изменения выражены в наименьшей епени и выражается в просветлешш митохондрий, увеличении их объемов, о наряду с частичной потерей гликогена свидетельствует об усилении ;таболизма клеток. При этом элементы белоксинтезирующей системы р.ЭР) претерпевают весьма незначительные изменения.

По мере удаления от центра ацинуса ультраструктурные изменения гепатоцитах нарастают и на периферии интермедиарной и в ривенулярной зонах, изменения охватывают и гранулярную и гладкую доплазматическую системы. Здесь наряду с набуханием митохондрий, их осветлением, частичной гомогенизацией и потерей крист, происходит гшнуровывание" части рибосом с мембран ретикулума. Увеличивается личество вторичных лизосом, свидетельствующих об интенсификации оцессов разрушения внутриклеточных структур. Все перечисленные акции можно отнести к реактивным, компенсаторно-приспособительным, ввивающимся в острый период адаптации к высокогорной гипоксии.

На 15 сутки пребывания в горах наблюдается усилите адаптивных оцессов в печени, которые наиболее заметны и на 30 сутки. Наряду с фаняющимся высоким кровоснабжением органа, признаки сосудистых рушений практически исчезают, за редким исключением их проявлений юривенулярной зоне.

Таблица;

Сосудисто-тканевые отношения в перипортальной (I) и перивенулярно! (III) зонах печеночного ацииуса в разные сроки адаптации к высокогорь:

(М±т)

Показатели Контроль Сроки пребывания в горах (сутки)

5-7 15 30

Nc, в поле 38,7±2,1 47,5±2,9* 46,3+2,5* 43,7 + 1,9*

зрения

йс,мкм

I 9,7 ±0,3 13,7+0,8' 8,7±0,2* 7,6+0,2*

III 10,3+0,2 14,2+1,2* 7,1±0,1* 9,0+0,3*

с1г,мкм

I 16,7±0,2 14,6+0,3* 14,9±0,2* 14,6+0,3*

III 14,6+0,2 18,0±0,3* 13,5±0,2* 13,8 ±0,3*

Изменяется по сравнению с предыдущими сроками, структу гепатоцитов. Наряду с небольшими размерами гепатоцитов во всех зон ацинуса (табл.2), прослеживается гипертрофия их ядер, увеличение чис двуядерных гепатоцитов, что наиболее заметно в перипортальной прилежащей к ней интермедиарной зонах печеночного ацинуса. Характери что в гепатоцитах 1 и 2 зон отмечается увеличение количества митохондри имеющих крупные размеры. При увеличении числа и размеров митохондр: большая их часть имеет темный, электронноплотный матрикс, с хорог выраженными кристами. Локализуются митохондрии неболышп скоплениями вблизи ядра и буквально оплетены канальцами Гр.ЭР. отличие от контроля и предыдущих сроков на его мембранах локализует большое количество рибосом разных размеров. Количество их диффуз расположенных в разных участках цитоплазмы также заметно увеличен Концентрация гликогена в 1 и 2 зонах в этот период мало отличается данных в контроле. При этом, на периферии интермедиарной и перивенулярной зонах признаки дистрофии часто сохраняются. Тс достаточно часто отмечаются набухшие митохондрии с гомогенизированнь матриксом и сглаженными кристами. Встречаются гепатоциты расширенными канальцами Гр.ЭР, повышено содержание первичных вторичных лизосом. То есть, для периферических зон ацинуса характер! внутриклеточные, дистрофические изменения, которые не исчезают пос

0 суток адаптации к высокогорью.

Таким образом, полученные данные приводят к заключению, что ели на ранних этапах пребывания в горах структурные нарушения носят арактер реактивных, компенсаторно-приспособительных реакции, и роявляются во всех зонах печеночного ацинуса, с их выраженным роявлением в перивенулярной зоне, то процессы восстановления и акрепления признаков морфологической адаптации начинают юрмироваться в перипортальной зоне распространяясь в зависимости от эоков экспозиции на 2 и 3 зоны морфофункциональной единицы печени. Ери этом, следует подчеркнуть, что несмотря на отсутствие тканевой токсин, формирование признаков морфофункциональной адаптации в ечени занимает более длительный период времени, чем месячная кспозиция в условиях умеренного высокогорья (3200 м над ур.м.).

3. Морфофункциональные изменения в печени у собак при изических нагрузках в горах

Результаты исследования кислородного режима печени у собак, эенированных в условиях высокогорья свидетельствуют, о более высоком, :м в других группах, кислородном запросе органа в постнагрузочный гриод во все сроки пребывания в горах. Этот факт следует рассматривать 1К реакцию суперкомпенсации при нарушении кислородного режима в эгане непосредственно во время физических тренировок.

Исследование оргагаюго кровотока в печени у собак во время

1 грузки в условиях высокогорья показали 4-5 кратное его падение (Балыкин [.В., 1994). Резкое ограничение доставки 02 в орган в условиях выраженной сериальной гипоксемии на фоне высокой функциональной активности теток приводит к возникновению тканевой гипоксии и, по-видимому, тслородному долгу, который лишь частично ликвидируется в процессе ¡ституции, поскольку потребление 02 в межнагрузочный период не останавливается до уровня контроля. То есть, очевидно, что каждая )следующая тренировка начинается на фоне недовосстановления после эедшествующей нагрузки.

Данные о механизмах кислородного обеспечения печени в >стнагрузочный период у тренированных в высокогорье собак идетельствуют, что если при нагрузке в предгорье коэффициент илизации 02 тканями печени увеличивается, то при тренировке в горах жазатель практически не изменяется, однако, его абсолютная величина ютоверно снижена (рис.1). Эти данные можно расценить как снижение эфективности тканевого дыхания у тренированных в горах животных. При ом, у тренированных к нагрузке в условиях высокогорья животных во все оки эксперимента отмечается максимальное (по отношению к другим уппам) увеличение общего печеночного кровотока (рис.1), причем как его

артериальной, так и венозной фракций. В соответствии с широко известно метаболической теорией (Гайтон А., 1969), регуляция органного кровоток происходит в соответствии с интенсивностью обменных процессов. Исход из этого можно полагать, что тканевая гипоксия и кислородный долг печени во время физических нагрузок в высокогорье значительн превышают его уровень при мышечной работе в предгорье. При это] следует оговориться, что физические тренировки в горах выполняются пр выраженных морфофункциональных изменениях в печени, связанных адаптацией к гипоксической гипоксии. Это приводит к тому, что в печен тренированных на протяжении 5-7 суток пребывания в горах животны признаки сосудистых нарушений, описанные для "пассивной" адаптаци сохраняются и принимают выраженный характер. Так, если наиболе выраженные изменешхя сосудистой проницаемости у нетренированных физической нагрузке животных в условиях высокогорья прослеживаются н периферии 2 и 3 зон, то у тренированных в горах собак эти нарушени распространяются на все зоны печеночного ацинуса. Очевидно, что в генез этих нарушений лежат диаметрально противоположные изменени кровотока в печени, когда во время нагрузки происходит его резко ограничение и максимальное (по сравнению с другими группами) ег нарастание в постнагрузочный период. На этом фоне структурны нарушения в органе часто принимают характер пред- или патологических Так, на 5-7 сутки тренировки в горах во всех трех зонах ацинуса возникаю участки некробиоза и некроза, хотя следует отметить, что частота распространенность их увеличиваются от центра к периферии. Гепатоцит: и их ядра во всех зонах просветлены, повсеместно встречаются признак вакуольной дистрофии клеток. При рассмотрении ультраструктурны изменений в гепатоцитах, нарушения энергетической белок-синтезирующей систем клеток прослеживаются повсеместно, хот наибольшим нарушениям подвержены клетки на периферии 2 и в 3 зона печеночного ацинуса. Во всех зонах ацинуса наблюдается набухаю митохондрий с гомогенезацией и потерей крист, прослеживается появлега; кальциевых пробок. Встречаются лизис митохондрий и образован!] аутофагосом. Во 2 и 3 зонах ацинуса прослеживается дегрануляция Гр.Э! Нарушается структура Гл. ЭР, а в клетках всех зон ацинуса отмечаете практически полная потеря гликогена. Увеличивается число вторичны лизосом практически во всех рассмотренных клетках. Эти данные приводя к заключению, что при физических тренировках в первые 5-7 суто пребывания в горах в печени преобладают деструктивные процессы, в ря,г случаев принимающие необратимый, патологический характер (некрозы По-видимому, ограничение кровотока при нагрузке и при наличи артериальной гипоксемии, тканевая гипоксия развивается повсеместно, чт приводит к деструкции гепатоцитов во всех зонах, включая перипортальнук

Таблица 3.

Сосудисто-тканевые отношения в перипортальной (I) и перивенулярной (III) зонах, печеночного ацинуса у тренированных собак в разные сроки адаптации к высокогорью (М±ш)

Показатели Контроль Сроки пребывания в горах (сутки)

5-7 15 30

Nc, в поле зрепия 38,7+2,1 49,6+3,1' 49,8+2,7* 47,8±1,3*+

dc,MKM

I 9,7+0,3 15,0+0,1*+ 5,4+0,3*+ 4,8+0,2*+

III 10,3+0,2 14,4+0,1" 5,4+0,1*+ 4,5±0,2*+

dr,MKM

I 16,7+0,2 11,2+0,3*+ 11,3±0,2*+ 12,5+0,2*"

III 14,6±0,2 11,4+0,2*+ 11,7+0,2*+ 12,1 +0,2*+

+ - достоверность различий (Р<0,05) относительно нетренированных в условиях высокогорья собак.

Структурные изменения в печени при тренировке на протяжении 15 гток во время пребывания в условиях высокогорья в целом мало сличаются от картины описанной в предыдущий срок эксперимента и носят 1рактер сосудистых и паренхиматозных нарушений. Однако, в этой группе 1сто встречается увеличение числа двуядергадх клеток, локализированных неимущественно в перивенулярной зоне, что в определенной степени шдетельствует о развивающихся процессах регенерации, причем в тех •делах ацинуса, которые находятся в более благоприятных условиях 1слородного обеспечения, в отличие от периферии. Увеличение сроков >енировки до 30-ти суток сопровождается появлением адаптивных юцессов на уровне сосудов микроциркуляции. Так, хроническое ¡еличение перфузионного давления и потока крови в межнагрузочный :риод приводит к гипертрофии сосудистой стенки печеночных артериол, провождаясь частичным исчезновением отека и разрастанием единительной ткани в паравазальных пространствах.

Реже встречаются паренхиматозные кровоизлияния, стаз и регация форменных элементов крови в синусоидах. Эти данные (зволяют утверждать о снижении напряжения микроциркуляторного

русла, хотя полного исчезновения нарушений с этим связанных н происходит.

Морфометрия гепатоцитов и их ядер (табл.3) в этот перио тренировки в горах свидетельствует о снижении их размеров во всех зона ацинуса. Наличие таких изменений можно расценить как признак дистрофи печеночных клеток, повышенная функция которых протекает в условия дефицита 02 , углубляющегося во время периодически повторяющихс физических нагрузок. В целом эти данные подтверждают электронномикроскопическими исследованиями. Так, несмотря н увеличите размеров и количества митохондрий в перипортальной зов ацинуса, часто встречаются лизированные органеллы и митохондрии с та называемыми кальциевыми пробками. Наряду с дегрануляцией Гр.ЭР клетках прослеживается его разрастание. Появляются гранулы гликоген; Более того, в этой зоне заметно увеличивается число двуядерны гепатоцитов.

Таким образом, после месячной тренировки в горах в гепатоцита перипорталной зоны процессы дистрофии сопровождаются процессам восстановления и регенерации печеночных клеток.

В интермедиарной и перивенулярной зонах описанные перипорталыюм отделе изменения в целом повторяются, с той лип разницей, что в них признаки деструкции заметно преобладают на процессами восстановления. Так, в этих зонах чаще встречается деструкци митохондрий, Гр.ЭР и Гл.ЭР и незначительны запасы гликогена. Однакс здесь же значительно больше вторичных лизосом, чаще встречаются очаг фокальной дистрофии.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что в процесс месячной тренировки в условиях высокогорья деструктивные процесс преобладают над восстановительными, регенераторными изменениями. Эт данные приводят к заключению, что повторяющиеся физические нагрузк в горах приводят к "срабатыванию" определенной группы внутриклеточнь: органелл, и преимущественно затрагивают энергетический и пластически] белково-синтезирующий компоненты клетки. Причем во время месячнс тренировки в горах формирования устойчивой структурной адаптащ-печени не происходит, а процессы дистрофии в целом являют! преобладающими, несмотря на интенсивное течение восстановительнь процессов.

ВЫВОДЫ

1. Физическая тренировка в течение месяца в предгорье приводит стойкому увеличению кислородного запроса печени, удовлетворен! которого на 5-15 сутки адаптации к мышечной деятельности происходит счет увеличения органного кровотока, а на 30 - за счет высокой утилизащ

)2 тканями.

2. Структурные и ультраструктурные изменения в гепатоцитах при физических тренировках в предгорье имеют фазовый характер: в ранние роки адаптации (5-15 сутки) преобладают дистрофические процессы, юторые наиболее выражены на периферии интермедиарной и в геривенулярной зонах; в поздние сроки (30 сутки) преобладают ¡егенераторные процессы, которые превалируют в перипортальной и [нтермедиарной зонах.

3. Компенсация артериальной пптоксемии, тканевой гипоксии и довлетворение кислородного запроса у нетренированных собак во время месячного пребывания в горах осуществляется за счет увеличения юпюнарного кровотока и доставки 02 в орган, при снижении коэффициента го утилизации из крови.

4. Компенсаторное увеличение органного кровотока в печени у [етренированных собак в условиях высокогорья приводит к нарушению шкроциркуляторного гомеостаза, сосудистой проницаемости, опровождаясь диапедезными, мелкоочаговыми кровоизлияниями, ¡влениями венозного застоя и отека ткани, которые носят фазовый характер г наиболее выражены в первые дни адаптации (5-15 сутки), с их частичной юституцией в поздние сроки (30 сутки).

5. В зависимости от сроков пребывания в горах в гепатоцитах у [етренированных собак наблюдаются компенсаторно-приспособительные и ¡изадаптивные процессы, которые связаны с нарушением шкрогемоциркуляции и имеют зональные особенности: а) в ранние сроки даптации (5-15 сутки) структурные изменения отмечаются во всех зонах [еченочного ацинуса , с преимущественной локализацией деструктивных [роцессов в перивенулярной зоне; б) в поздние сроки (30 сутки) процессы 1еституции сопровождаются морфологическими признаками функционального напряжения клеток, которые в равной степени атрагивают все зоны ацинуса.

6. Месячная тренировка в горах сопровождается более выраженным, ем в других группах, увеличением окислительного метаболизма печени; омпенсация тканевой гипоксии и удовлетворение кислородного запроса в окое у этих животных осуществляется за счет увеличения органного ровотока, доставки 02 в орган и коэффициента его утилизации из крови.

7. Отличительной особенностью структурных изменений в печени у обак тренированных в высокогорье является возникновение обширных частков деструкции в интермедиарной и перивенулярной зонах печеночного цинуса, которые преобладают в ранние сроки пребывания в горах (5-15 утки); месячная тренировка в горах приводит к активации процессов егенерации, при сохраняющихся признаках декомпенсации и наличии более иубоких и продолжительных деструктивных нарушений во всех зонах

печеночного ацинуса.

8. В генезе структурных деструктивных повреждений гепатоцитов процессе месячной тренировки в условиях высокогорья лежат тканев; гипоксия нагрузки и нарушение микрогемоциркуляции.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИ

1. Балыкин М.В., Каркобатов Х.Д., Орлова Е.В. с соав Морфофункциональные изменения в органах при адаптации к высокогорь //XI съезд ВНОАГЭ: Тез. докл. - Одесса, 1992. - С. 25.

2. Орлова Е.В., Балыкин М.В. Кислородное обеспечение печени условиях высокогорья //П Республиканский съезд физиолог* Туркменистана: Тез.докл. - Ашхабад: Ылым, 1992. - С. 105-106.

3. Балыкин М.В., Каркобатов Х.Д., Орлова Е.В., Пенкина ЮЛ Распределение минутного объема кровообращения при физических нагрузк. в высокогорье // П Республиканский съезд физиологов Туркменистан Тез.докл. - Ашхабад: Ылым, 1992. - С. 30-31.

4. Орлова Е.В. Структурные изменения в печени собак щ физических нагрузках в высокогорье // П Всерос.конф. анатомов, гистологе и эмбриологов. Влияние антропогенных факторов на структурнь преобразования органов, тканей, клеток человека и животных: Тез.докл. Саратов, 1993. - С. 107.

5. Балыкин М.В., Каркобатов Х.Д., Орлова Е.В. Кровоток структурные изменения в некоторых внутренних органах при физичесш нагрузках в высокогорье // П Всерос.конф. Влияние антропогеннь факторов на структурные преобразования органов, тканей, клеток челове] и животных: Тез.докл. - Саратов, 1993. - С. 65.

6. Орлова Е.В. Зональные изменения структурных элементов псчс! у собак при физических нагрузках в горах // I Международный сим Проблемы саногенного и патогенного эффектов экологических воздейств! на внутрешпою среду организма: Тез.докл. - Чолпон-Ата, 1993. - С. 175.

7. Балыкин М.В., Каркобатов Х.Д., Орлова Е.] Морфофункциональные изменения в органах при физических нагрузках горах // I съезд морфологов Узбекистана: Тез.докл. - Ташкент, 1993. - 1 61-62.

8. Балыкин М.В., Каркобатов Х.Д., Орлова Е.В. Газы крови органный кровоток у собак при физических нагрузках в горах Физиол.журнал СССР. - 1993. - N.11. - С. 77-85.

9. Орлова Е.В. Адаптивные изменения в печени собак в услови. высокогорья //I Междунар.конф. студентов и молодых ученых. Актуальш вопросы современной медицины: Тез.докл. - Бишкек, 1994. - С. 116.

10. Орлова Е.В. Кислородное обеспечение печени собак П] адаптации к высокогорью и мышечной деятельности // П Междунар.сим

1роблемы саногенного и патогенного эффектов экологических воздействий га внутреннюю среду организма: Тез. докл. - Чолпон-Ата, 1995. - Ч.Н - С.

11. Балыкин М.В., Голиков Л.П., Орлова Е.В. с соавт. кровоснабжение внутрешшх органов при мышечной деятельности в горах ! П Междунар. симп. Проблемы саногенного и патогенного эффектов кологаческих воздействий на внутреннюю среду организма: Тез.докл. -[олпон-Ата, 1995. - Ч.П - С. 83.

12. Орлова Е.В. Механизмы удовлетворения кислородного запроса : компенсация тканевой гипоксии в печени собак в условиях высокогорья 11 съезд физиологии Сибири и Дальнего Востока: Тез.докл. - Новосибирск, 995. - в печати.