Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Состояние регенераторных процессов тканей в условиях воздействия на организм экстремальных факторов

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РФ (РОССИЯ) ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЦДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ

П.1 / ■ ■!

На правах рукописи

. ЦВИРЕНКО Сергей Васильевич

Состояние регенераторных процессов тканей в условиях воздействия на организм экстремальных факторов

14.00.16 - Патологическая физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

ЧЕЛЯБИНСК -

199 4-

Работа выполнена на кафедре патологической физиологии Уральского государственного ордена Трудового Красного знамени медицинского ' .института

Научный консультант:

доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, академик АЕН РФ А.П .Ястребов

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, про(|)ессор, член-корр. РАН В.А.Черешнев .доктор медицинских наук, профессор, член-корр. АН Башкортостана

Ф.К.Камилов

доктор биологических наук, профессор Т.ВАпферова

Ведущее учреждение: Научно-исследовательский институт общей патологии и патологической физиологии АМН РФ

Защита диссертации состоится"_"_1994 г. ч

в_час на заседании Специализированного совета Д - 084.04.01 при

Челябинском государственном медицинском институте по адресу: 454092, г.Чеяябинск, ул.Воровского, 64.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного медицинского института

Автореферат разослан _"_, 199 г.

Ученый секретарь Специализированного ученого совета,

доктор медицинских наук Л.В.Кривохижина

Актуальность проблемы. Изучение механизмов повреждения и адаптации при действии на организм экстремальных факторов является одной из важнейших медико-биологических проблем, тесно сопряженной с пониманием развития самой разнообразной патологии, с углублением представлений об общих закономерностях поддержания и восстановления гомеостаза в организме, разработкой эффективных способов профилактики и лечения различных повреждений и заболеваний.

Значительную роль в развитии компенсаторно-приспособительных реакций при экстремальных воздействиях играют регенераторные процессы [Крыжановский, 1974; Ястребов и др., 1988], поскольку они не только обес-печк. цют восстановление дефекта ткани при ее повреждении, но и являются структурной основой усиления той или иной функции ткани и клетки [Саркисов 1977, 1987]. Современные теоретические представления дают основание полагать, что интенсивность, характер и резервные возможности регенераторных процессов существенно влияют на резистентность организма к экстремальным факторам, действие которых сопровождается функциональными и структурными изменениями, а при продолжительном воздействии тесно связаны с формированием адаптации организма в новых условиях. С другой стороны, экстремальные факторы вызывают значительные сдвиги во внутренней среде организма и, таким образом, могут трансформировать регенераторные процессы, т.е. структурную основу компенсации и адглтации.

Исследованию состояния регенераторных процессов при действии на организм различных экстремальных факторов посвящен целый ряд работ [Кириллов, 1977; Тимошин, 1983; Барбараш, Двуреченская, 1986; Карлыев, 1586; Вдовенко, 1987; Кодолова 1987; Мельник, 1987; Сазонов, 1990; Негоих, 1970; Но1ескоуа, Ваийугоуа, 1975; ОКахи Ы а!., 1984; и др.]. Однако,приведенные данные о величине и направленности измеьеннй зачастую противоречивы и не дают полного представления о закономерностях реагирования этих процессов в новых условиях. Ограничены сведения о механизмах наблюдаемых перестроек. Из многочисленных регуляторных факторов основное внимание в литературе уделено гормонам [Кириллов, 1977: Тимошин, 1983; Мельник, Тимошин, 1984; Меерсон, 1986; Шкурупнй, 1988; Б^еюЬЬап, 1986]. В последние годы получены данные, свидетельствующие о важной роли я условиях экстремальных воздействий других механизмов, в том числе различных метаболитов [Ужиискчй, 1968; Ястребов и соавт., 1978; Макеев, 1981; Гольберг и соавт.,1983;

Юшков, 1984; Ястребов, 1984; Ястребов и соавт., 1988; Северин и соавт., 1989]. Необходимость дальнейших исследований в этом направлении связана с поисками эффе:сгивных средств целенаправленного влияния на пластические процессы с цепью коррекции их нарушений.

В этом отношении первоочередного внимания заслуживает состояние метаболических процессов в ткани н,в частности .энергетического и лизосомалыю-го аппаратов, системы перекисного окисления липидов и антиокислительной активности (ПОЛ-АОА), которые,с одной стороны,вовлечены в превращение покоящихся клеток в пролиферирующие и активно синтезирующие [Месрсон, 1967; Бреслер и соавт., 1969; Исанин, Яковлев, 1977; Бурлакова, Пальмина, 1982; Волков, Мустафин, 1982; Епифанова и соавт. 1983;], а с другой стороны, закономерно трансформируются при экстремальных воздействиях [Владимиров, Арчаков, 1972; Бурлакова и соавт., 1975; Покровский, Тутельян, 1976; Кондрашова и соавт., 1977; Панин, 1978; 1983]. Не исключено, что перечисленные процессы нр только тесно сопряжены с отдельными биосинтетическими реакциями и событиями клеточного цикла, но в условиях действия на организм экстремальных факторов могут выступать в роли индукторов адаптивного роста ткани. Следствием изменения внутриклеточного метаболизма может быть изменение микроокружения клеток, в частности гликозами-ногликанов (ГАГ), которое играет важную роль в пролиферации и функционировании клеток [Епифанова и соавт., 1983; Ястребов и соавт., 1988].

Уникальный материал, вскрывающий и детализирующий значение и механизмы регенераторных и метаболических перестроек в процессе адаптации к экстремальным факторам, может дать исследование животных из природных' популяций, обитающих в различных климато-географических регионах и обладающих эволюционно складывающимися наиболее оптимальными свойствами и реакциями, а также их реагирования на действие экстремальных факторов.

Предпринятое в настоящей диссертационной работе изучение регенераторных и некоторых обменных процессов в тканях послужило основанием для разработки концепции о том, что состояние метаболизма в клетке (ткани) играет роль конечного этапа формирования'интенсивности, а,возможно, и характера регенераторных процессов.

Цель работы. Исхода из вышеизложенного,состояла в выяснении ¡13-менепий интенсивности и характера регенераторных процессов в тканях при воздействии на организм -ж-гремалы:ых факторов, ахаю« ведущих механизмов влияния экстремальных факторов из процессы регенерации.

Задачи исследовании:

1). Охарактеризовать состояние процессов адаптивного роста (неиндуциро-ванной и индуцированной регенерации) в тканях различного типа - печени и костного мозга в динамике экстремальных воздействий на организм (холода и условий высокогорья).

2). Определить особенности состояния регенераторных процессов у животных из природных популяций, обитающих в различных климато-гео графических зонах.и их реакции на холодовое воздействие.

3). Изучить состояние энергетического метаболизма, лизосомального аппарата, перекисного окисления липидов, динамику содержания гликозаминогли-канов в тканях при экстремальных воздействиях на организм и определить "а'-'ь метаболических процессов в изменении регенерации в этих условиях.

4;. Определить особенности метаболических процессов у животных природных популяций и их изменение при холодовом воздействии.

5). Выяснить характер взаимодействия указанных метаболических факторов в регуляции регенерации тканей.

Научная новизна и теоретическая значимость. В работе с помощью современных методов, в том числе разработанных и модифицированных автором, получены новые оригинальные данные, касающиеся изменения (активации) регенераторных процессов в печени при действии на организм холода и условий высокогорья и особенностей регенераторного ответа на повреждение ткани (резекцию органа) при действии холода различной длительности. Детально исследовано костномозговое кроветворение в динамике холодового воздействия на организм, а также особенности реагирования кроветворной ткани на регенераторный стимул в этих условиях. Впервые охарактеризованы состояние энергетического метаболизма, активность лизосомального аппарата и перекисного окисления липидов в костном мозге в динамике холодового воздействия. Получены новые оригинальные данные о состоянии этих процессов при охлаждении в печени. Подтверждена роль глико-

Ь

заминогликанов как регуляторов регенераторных процессов при экстремальных воздействиях как в кроветворной ткани, так и в печени. Получены новые оригинальные данные о ДинамИке некоторых важнейших метаболических процессов в печени и костном мозге при индукции регенерации как в обычных условиях, так и при действии на организм экстремальных факторов. Показана возможность влиять на активность регенерации путем направленных воздействий на метаболичесхие процессы в ткани. Впервые обнаружено, что введение хлороквина, изменяющего уровень лизосомальных процессов, ускоряет восстановление эритрона после кровопотери. Установлены механизмы взаимосвязи некоторых метаболических факторов в тканях при экстремальных воздействиях на организм. Впервые получены данные о роли митохондрий в поддержании антиокислительной акта [угости в ткани. Обнаружены особенности регенераторных процессов в печени и костном мозге, а также некоторых метаболических процессов в печени у животных, обитающих на Севере, их реакций на холод и на гипоксию, что позволило выделить механизмы оптимальной адаптации организма к экстремальным условиям Севера. Разработана новая концепция о роли состояния метаболических процессов в ткани в детерминировании интенсивности и характера регенерации.

Практическая ценность и пути рея л и з а ц и и . Полученные данные расширяют представления об общих механизмах повреждения и компенсации в тканях при действии на организм экстремальных факторов. Результаты работы доказывают необходимость и возможность коррекции регенераторных процессов в тканях при их повреждении в условиях действия на организм экстремальных факторов. Проведенные исследования, дают теоретическое обоснование возможностей направленного влияния на регенерацию в тканях через метаболические факторы с учетом силы и времени воздействия на последние.

Установленные в работе особенности регенерации и метаболизма у животных из природных популяций, обитающих на Крайнем Севере, дают основание для выделения критериев оптимальных адаптивных перестроек при действии на организм экстремальных факторов как в эксперименте, гак и в условиях клиники.

На пути к достижению цели настоящей работы предложен и апробирован новый способ подготовки препаратов для радиоавтографического исследова-

ния печени, разработан способ определения свободнорадикального окисления в биопрепаратах (авторское свидетельство № 1702319).

Результаты работы послужили основанием для обследования состояния окислительного метаболизма и гемопоэза у металлургов Заполярья, данные которого использованы при разработке "Санитарных правил для предприятий медно-никелевой промышленности".

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований используются в лекционном курсе и практикуме по патологической физиологии, гистологии и биохимии на кафедрах Уральского медицинского института при преподавании разделов:

патофизиология экстремальных состояний, патофизиология системы крови, патофизиология печени, регенерация органов и тканей, тканевое дыхание, сво-боднорадикальнос окисление.

Способ подготовки препаратов для радиоавтографического исследования печени внедрен в морфологическом отделе ЦНИЛ, кафедре гистологии, кафедре биологин Уральского медицинского института, и патофизиологическом отделе Института фармакологии Томского научного центра РАМН, в Уральском НИИ травматологии и ортопедии.

Способ определения свободнорадикального окисления внедрен в Областной детской клинической больнице N 1, в Свердловском областном психо-невро-логическом госпитале для инвалидов войн.

Комплексный эколого-физиологический подход в изучении регенераторных и метаболических процессов в тканях при воздействии на организм холода внедрен в научно-исследовательскую практику "Лаборатории экологических основ изменчивости" Института экологии растений и животных" УрО РАН.

Апробация работы. Результаты работы были доложены и представлены на 111 Всесоюзном съезде патофизиологов (Тбилиси, 1983), V Всесоюзном биохимическом съезде (Киев, 1986), IV Всесоюзном съезде патофизиологов (Кишинев, 1989), V съезде Всесоюзного Тнреологического Общества АН СССР (Москва, 1990). Учредительном конгрессе Мезкдународного общества по патофизиологии (Москва, 1991), на Всесоюзных конференциях: "Митохондрии. Механизмы сопряжения и регуляции" (Пущино, 1981), "Теоретические и клинические аспекты патофизиологии дыхания" (Куйбышев,

1983), "Метаболическая регуляция физиологического состояния" (Пущино,

1984), "Энергетические аспекты клеточной физиологии "(Пущино 1988), "Ускорение социально-экономического развития Урала" (Свердловск, 1989), "Система терморегуляции при адаптации организма к факторам среды" (Новосибирск, 1990), "Люминесцентный анализ в медицине и биологии и его аппаратное обеспечение" (Москва, 1992); II съезде физиологов Уральского региона (Свердловск, 1990), XI, ХП, Х!П, XIV научных конференциях патофизиологов Урала (Уфа, 1982, Пермь, 1986, Ижевск, 1989, Челябинск, 1991), на II и III конференциях биохимиков Урала и Западной Сибири (Томск, 1980, Тюмень, 1982), на I, II, IV Областных научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов (Свердловск, 1986, 1988, 1990), на годичных научных сессиях УрГМИ (Свердловск, 1987, 1989, 1990). По материалам диссертации сделаны сообщения на заседаниях научных обществ патофизиологов и биохимиков.

Публикации По теме диссертации опубликовано 26 работ.

На защиту выносятся следующие положения:

Действие экстремальных факторов на организм сопровождается активацией и перестройкой процессов неиндуцированной (физиологической) регенерации и формированием нового морфо-функционального состояния ткани. Регенераторный ответ тканей на повреждение в условиях действия экстремальных факторов нарушается.

Изменение регенераторных процессов в тканях при воздействии экстремальных факторов тесно связано с состоянием метаболизма, в частности окислительных энергетических процессов, перекисного окисления липидов и анти-окнслнтельной активности, активности лизосомальных ферментов, содержания глнкозаминогликанои.

Устойчивая адаптация животных к экстремальным факторам условий обитания на Крайнем Севере характеризуется формиронанием выраженных особенностей регенераторных и метаболических процессов в тканях.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 435 страницах машинописного текста, содержит 90 таблиц и 25 рисунков. Состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследований, трех глав собственных исследований, общего заключения, выводов п списка литературы, включающег о 398 рабо т на русском и 180 работ на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материал и методы исследования. Эксперименты проведены на крысах линии Вистар и на белых беспородных крысах массой 150-250 г (всего 1196); мышах-самцах СБА массой 19-22 г (38 животных); красных полевках (Clethrionomvs ruii'us Pall) массой 18-22 г , отловленных из природных популяций, обитающих в Курганской области (25 животных) и на полуострове Я мал (31 животное); сибирских леммингах (Lemmus sibiricus Kerr) массой 40-50 г (! 3 животных), отловленных на полуострове Ямал.

Холодовое воздействие на животных осуществляли в термокамере "VT-1000" (ГДР) по 23 <4 в сутки при температуре 0°С. Ректальную температуру контролировали с помощью электротермометра ТПЭМ-1. Общее потребление кислорода животными измеряли с помощью газоанализатора МН-51-30. Действие условий высокогорья исследовалось на высоте 3200 м над уровнем моря (высокогорная база 1ДНИЛ Киргизского мединститута).

Состояние регенераторных процессов в печени и костном мозге изучали на моделях неиндуцированной (физиологической) и индуцированной (репара-пшмой) регенерации. Последнюю вызывали удалением 2/3 массы печени -частичной гепатэктомии гю Hij-gins, Anderson (ЧГЭ); путем выполнения кровопускания (острой кровопотерей) из яремной вены в количестве 2% от массы животного; введением интри га кобальта (25 мкмоль на 100 г массы).

Для оценки регенераторных процессов в костном мозге определяли содержание в крови эритроцитов, ретикулоцитов, гемоглобина, лейкоцитов, кле-то'шость костного мозга, миелограмму. Высчитывали соотношение лей-ко/эритро. индексы созревания эритробластов и нейтрофилов, количество клеток, способных к проли([>срацш1. ДН К-синтезирующую способность миелока-риоцитов определяли радооавтографическим методом с использованием ^Н-тамндина (Епифанова и др. 1977). Препарат ( 5-метил-3Н-тимндин удельная актиичость 890 Тбк/моль) вводили животным внутрибрюшинно в дозе 1 мкюори (37 Кбк) на I г массы за 1.5 ч до забоя. Интенсивность синтеза ДНК оценивали по включению Зн-тимидина в ДНК миелокариоцитов, измеряемому с помощью жидкостной сцинтилляционной радиометрии на счетчике СЕС-2.

Для оценки регенера горных процессов в печени на гисюлошческих препаратах определяли митотический индекс, индекс альтерации, количество дву-

ядерных клеток с использованием окулярной измерительной сетки (Автанди-лов, 1990). В ядрах изолированных гепатоцитов цитофлуориметрическим методом (Карнаухов, 1978, Козинец и др., 1986) на комплексе ЛЮМАМ И-3 (ЛОМО) измеряли количество ДНК (Хачатуров и др., 1966) с последующим распределением клеток по плондности и фазам клеточного цикла (Dean, 1980). С помощью радиоавтографического метода с ^Н-тимидином определяли количество гепатоцитов в S-фазе. В печени пг.;<_-рялн содержание нуклеиновых кислот после их разделения no Schmidt, Thannhauser спектрофотоме-фическим методом (Цанев, Марков, 1960). Определяли интенсивность включения 3Н-ти-мидина в ДНК. Регистрировали абсолютную и относительную массы органа, а также процентное содержание в ткани сухого вещества.

О характере и интенсивности окислительных энергетических процессов в тканях судили по показателям дыхания гомогената и выделенных митохондрий печени и клеток костного мозга. Скорость потребления кислорода препаратами измеряли полярографическим методом в ячейке с закрытым платиновым электродом типа Кларка (Коваленко и др., 1975). Использовались различные функциональные пробы и ингибиторы участков дыхательной цепи (Ленинджер, 1966, Кондрашова, 1973,1975, Кондрашова и др., 1977, Лукьянова и др., 1982). Оценивали дыхание на эндогенных субстратах (V энд), в присутствии 4 мМ сукцината (V як), на сукцинате в присутствии АДФ (Уз), в отрегулированном во стоянии (V 4), на НАД-зависимых субстратах( 7 мМ ß-оксибути-рата шш 7 мМ глутамата), в ггрисутствии разобщителя дыхания и фосфорили-рования - 100 мкМ 2,4-динитрофенола (ДНФ). Проводили ингибиторный анализ дыхания препаратов на эндогенных субстратах в присутствии разобщителя с помощью малоната (2 мМ) и амитала (1 мМ) с последующим вычислением доли и абсолютной величины малокатчувствительного, амиталчувствительно-го и амнталмалонатрезистентного дыхания. Скорость дыхания выражали в наноатомах кислорода в мин на мг белка или на 10^ миелокариоцитов.

Для оценки состояния процессов перекисного окисления липидов и антиокислительной активности определяли содержание в ткани- диеновых конью-гатов высших ненасыщенных жирных кислот (Стальная, . 1977), ТБК-активных продуктов.(Стальная, Гаришвили 1977) и показатели Ре-+-индуцированной (в гомогенате печени) и Н2О2 -индуцированной (в суспензии миелокариоцитов) хемилюминесценции, отражающей соотношение про- и антиоксидантов в исследуемой пробе (Владимиров и др., 1974, Лопухин и др., 1983, Серкиз и др.,

1984, в нашей модификации). Рассчитывали следующие показатели: h - амплитуда быстрой вспышки после добавления Fe^+, 1 - латентный период, tga -нарастание свечения в ходе медленной вспышки, h' - амплитуда быстрой вспышки при повторном добавлении Fe2+, светосумму Н2О2 -индуцированной вспышки и коэффициент спада хемшпоминесценции. Все показатели выражали в относительных единицах.

Функциональное состояние лнзосомального аппарата оценивали по уровню активности маркерных ферментов - кислой фосфатазы (КФ 3.1.3.2) и ДНК-азы (КФ 3.4.6) в гомогенате тканей (de Duve 1959, Дингл, 1980). Определяли свободную и общую (после разрушения лизосомных мембран тритоном Х-100) активность ферментов, соотношение которых характеризует стабильность мембраны лизосом.

В печени и костном мозге определяли содержание уроновых кцслот (кислые гликозаминогликаны - кГАГ) методом Bitter, Muir (1962) и нейтральных гли-козаминогликанов (нГАГ) методом Warren (1959).

Белок в препара тах определяли по Lowry et а!.(1951) или с биуретовым реактивом (Бейлн, 1965).

При изучении влияния метаболических факторов на регенераторные процессы изменение функционального состояния лизосом достигалось введением животным хлороквина ("Алколоида" Венгрия) внутрибрюшинно в дозе 0.25 и 1.0 мг на кг массы животного за 2 ч до инъекции нитрита кобальта или операции кровопускания. Повышение фонда антиоксидантов в организме создавалось инъекциями ионола внутрибрюшинно за супсн до ЧГЭ в дозе 100 мг на кг массы. Стимуляцию ПОЛ вызывали инъекциями Ре2+-аскорбатной смеси в течение 4 суток, ежедневно вводили по 14 мг FeCl2 u 85 мг аскорбиновой кислоты на кг массы. Для стимуляции энергетического метаболизма животным подкожно вводилась смесь сукцината и глутамата по 100 и 50 мг на кг массы соответственно (рН=7.3-7.4), или только сукцинат в такой же дозе.

Статистическую обработку результатов исследований проводили с помощь ¡о параметрических методов на ПЭВМ "Электроника ДЗ-28" (Бейли, 1962, Шаффе, 1980, Дьяконов, 1987).

Результаты исследования и обсуждение полученных данных

1. Состояние регенераторных процессов в тканях при экстремальных воздействиях.

Для установления общих и частных закономерностей исследовали ткани двух типов: растущая - печень, обновляющаяся - КМ, различающиеся по способу и интенсивности регенерации (Балаж, Блажек, 1982, Бабаева. Зотиков, 1987). Для решения поставленных вопросов мы считали целесообразным исследовать как физиологическую (неиндуцированную), так и репаративную (индуцированную) регенерацию.

На основании проведенных исследовании установлено, что непрерывное воздействие холода на организм сопровождается изменениями процессов физиологической и репаративной регенерации в тканях, проявляющимися как количественными, так и качественными особенностями, зависящими от продолжительности действия эксфемального фактора и типа ткани.

В печени под влиянием холода активируется пролиферация гепатоцитов (табл. 1). Включение ^Н-тимидина в ДНК увеличивается через 3 суток на 20.7% (р>0.05), через 14 суток на 123.3% (р<0.05). Количество клеток промежуточных классов плоидности 2С-4С, 4С-8С -"синтезирующие" возрастает через 3 суток на 175.СС',,, 7 суток - 437.5%, 14 суток - 93.8"/» (р<0.05). Вместе с тем процессы внутриклеточной регенерации несколько угнетаются в ранний период действия холода и активируются к 14 суткам, что проявляется развитием клеточной гипертрофии. В ранние сроки охлаждения (3 суток) наблюдается снижение плоидности гепатоцитов (-14.4%) и количества двуядерных клеток (-47.9% р<0.05). В последующем эти показатели постепенно возрастают, но не достигают исходного уровня. Наблюдаемая сгимуляция процессов адаптивного роста сопровождается увеличением абсолютной и относительной массы печени (в пределах 10% р<0.05), что согласуется с данными других авторов (Слоним, 1970, Майстрах, 1976, Негоих, 1958, Smith, Hoijer, 1962, Holeckova, Baudysova, 1975). Аналогичные сдвиги обнаружены нами в печени в условиях высокогорья, что свидетельствует о неспецифичном характере этих изменений по отношению к природе экстремального воздействия.

Адаптивный рост в печени при действии экстремальных факторов обес-печиваегся за счет процессов, характерных для ткани и в обычных условиях,

однако активность и соотношение их меняется во времени, что и создает свое-' образце структурно-функционального состояния ткани в динамике процесса адаптации, которое, по-видимому, зависит от силы и продолжительности воздействие.

Таблица I

Динамика некоторых показателей регенераторных процессов в

печени и костном мозге при холодовом воздействии. ' М ±т

Продолжительность, сутки

Показатель Контроль 3 7 14

Вкг.юч. Зц-тимидина !50.9±21.7 182.2±19.0 - 336.9+31.2*

5к/мг ДНК гвчвии

ДНК печени, мг/г 8.7+1.8 10.4+1.5 - 5.8±0.6

Сухой массы

Средняя плоидиость 8.982 7.690 6.772 8.178

гепатоцитов

"Синтезирующие" 1.6 4.4* 8.6* 3.1 *

геплтоциты %

Эритроидные клетки 31,0±2.1 43.2±4.6* 34.8±3.9 38.3±3.1

костного мозга

10<Уб

Эритрокариоциты. 8.3±0.8 16.7±1.7* 10.3±1.6 7.9±1.0

способные к

пролиферации

Эритрокариоциты,си- 3.5Ю.6 8.0+0.5* 5.9+0.6* 2.6+0.5

нтезир. ДНК, 10б/6

Включ. ^Н-тимидина 6.1+0.3 7.2±0.9 8.2+0.6* 8.4±0.9*

б Бк/10 миелокарио-

цитов в Э-фазе

Примечание: * - р<0.05 при сравнении с контролем.

В кроветворной ткани при действии низкой температуры на организм экспериментальных животных увеличивается продукция эритроцитов. При этом в ткани сначала (3 суток воздействия) наблюдается увеличение количества эрит-роидных клеток (+39.6% р<0.05) и их доли среди всех миелокариоцитов (+44.1%) при сокращении гранулоцитарного ростка и мало меняющемся лим-фоидном, возрастание количества эритроидных клеток, способ ныхк пролиферации (+100.0% р<0.05) и "синтезирующих" эритрокариоцитов (+125.4% р<0.05), но без значительного прироста включения ^Н-тимидина в Б-клетки, т.е. скорости течения пролиферативных процессов в клетке (табл. 1). Позднее, через 7 и особенно 14 суток скорость синтеза ДНК постепенно повышаете? (соответственно +34.4% и +37.7% р<0.05), что, по-видимому, отражает ускорение фаз клеточного цикла и сокращается время генерации зрелых клеток. Такая последовательность мобилизации резервов кроветворной ткани носит неспецифический характер и наблюдается при постоянно сохраняющемся, или усиливающемся стимуле других патогенных факторов (Акоев, Мотлох, 1984). Вместе с тем особенностью состояния регенераторных процессов в КМ при продолжительном холодовом воздействии является сокращение пула клеток, способных к пролиферации в эритроидном ряду (через 14 суток их абсолютное число падает на 5.52%, а доля - на 23.7%) без снижения продукции зрелых клеток. Регенераторная реакция в КМ в ответ на холодовое воздействие хорошо согласуется с результатами клинических наблюдений за гематологическими показателями у людей, проживающих на Крайнем Севере (Дегтева, 1982, 1983, Марачев, Корнев, 1983, Авцынидр., 1985, Баркова, 1985).

Продолжительное экстремальное воздействие сопровождается и в печени, и в КМ формированием нового соотношения процессов, обеспечивающих адаптивный рост в ткани. Так,в печени под действием холода снижается количество полиплоидных клеток, в том числе двуядерных, а, следовательно, и средняя плоидность гепатоцитов. В КМ при продолжительном холодовом воздействии сокращается пул клеток, способных к пролиферации в эритроидном ряду без снижения продукции зрелых клеток.

Исследование влияния холода на репаративную регенерацию в тканях выявило зависимость ее интенсивности и характера от продолжительности действия экстремального фактора. Так, в печени при непродолжительной экспозиции (охлаждение только в послеоперационном периоде или 3 суток до операции и в послеоперационном периоде) нарушается индукция покоящихся клеток

и процессы предмитотической подготовки, о чем свидетельствует снижение ИМЯ , смещение пика включения ^Н-тимидина в ДНК на более поздние сроки, уменьшение МИ (рис. 1, 2) Кроме того изменяется динамика

Рнс. 1 Изменения а регенерирующей печени при холодовом воздействии в послеоперационном периоде (% от контроля)

1 - МИ; 3 - макочеяие Зн-тимидина; 2 - ИМЯ; 4 - ДНК; 5 - 2-адерные; б - плсядность

количества дзуядериых и полиплоидных гепатоцитоз, показателя средней плоиднссти, содержание ДНК в ткани. При более продода^телыюм действии низкой температуры (14 суток до ЧГЭ и в течение послеоперацио!шого периода) наблюдается рассинхронизация пролиферативного ответа при которой часть клеток ускоренно вступает и проходит фазы митотичесхого цикла, что проявляется более ранним повышением включения ^Н-тимидаша в ДНК (12 ч ), а также МИ (24 ч), вместе со снижением этих показателей в

Вргия по ЧГЭ,час

72

Рнс.2 Изменения в регенерирующей печени при холодовом воздействии в течение 3 суток послеоперационном периоде (% от контроля)

1 - включение 3Н-тнмидина; 2 - ИМЯ; 3 - МИ; 4 - плоидностъ; 5-ДНК; 6-2-ядерные;

последующие сроки регенерации. У животных этой группы меньше средняя плоидностъ гепатоцитов, больше количество диплоидных клеток, но выше содержание ДНК на г сухого веса ткани (рис. 3). Таким образом, под влиянием экстремального фактора изменяется соотношение обычных компонентов регенераторного ответа, в частности тормозится развитие гипертрофии и полиплоидии, что, впрочем, может носить адаптивный характер.

В КМ репаративная регенерация после кровопотери более резистентна при действии на организм низкой температуры. Охлаждение только после операции не сказывается на реакции гемопоэтической ткани, а воздействие в течение 3 суток до операции и в постгеморрагическом периоде даже ускоряет восстановительные процессы. Последнее проявляется более высоким уровнем гемоглобина и периферической крови (через 1 сутки после кровопотери +17.6%,

через 3 суток ■ +16.1%, через 7 суток - +14.6% р<0.05), более ранним

Рис.3 Изменение показателен регенерирующей печени при холодовом

воздействии в течение 14 суток до ЧЮ и в послеопсрациоипом периоде (% от контроля).

1- ИМЯ ; 2 - плоидность;; 3 - МИ; 4 - включение ^Н-тимидииа; 5 - ДНК; 6 - 2-ядсрные;

развитием ретикулоцитарной реакции (через 3 суток - +27.2% р<0.05), увеличением количества миелокарноцнтов, включающих Зн-тимидин (через 1 сутки - +12.0%, через 3 суток - +24.8% р>0.05), в том числе среди клеток способных к пролиферации в эритроидном ряду (через 1 сутки - +19.2%, через 3 суток -+51.9% р<0.05). При длительной холодовой экспозиции наряду с заметным снижением абсолютного количества эритрокариоцитов (через 1 сутки после кровопотери - 6.6% р>0.05, через 3 суток - -29.6% р<0.05, через 5 суток - - 27.4% р<0.05) и преходящем угнетении вступления клеток в пролиферацшо (через 5 суток -30.2% р<0.05) наблюдается увеличение включения ^н-тимидина в клетки, находящиеся в Б-фазе (через 3 суток - +57.9%, через 5 суток - +108.0% р<0.05). В целом восстановление эритрона у животных этой группы

задерживается. Аналогичное удлинение восстановительного кровопотери отмечается у жителей Заполярья (Баркова, 1985).

периода после

2. Состояние метаболизма в тканях и его роль в изменениях регенераторных процессов при экстремальных воздействиях.

Важную роль в изменении регенераторных процессов в тканях при экстремальных воздействиях играют метаболические факторы. Об этом свидетельствует анализ динамики обменных процессов в тканях в этих условиях.

В печени наиболее выраженные сдвиги отмечаются в ранний период действия низкой температуры (3 суток). Скорость потребления кислорода гомогена-том в различных метаболических состояниях на эндогенных и добавленных субстратах увеличивается на 15-40% . При этом неизменными остаются показатели энергетической регуляции (дыхательный контроль) и сопряжения окисления и фосфорилированмя (АДФ/О). Активность малонатчувствительного и амиталчувствительного дькания при использовании эндогенных субстратов возрастает на 140.5% и 184.6% соответственно (р<0.05). Результаты свидетельствуют об усилении энергетического метаболизма с повышением активности окислительных ферментативных систем и возрастанием содежания эндогенных субстратов. Через 7 и 14 суток сохраняются отдельные признаки активации энергетического аппарата, но отклонение показателей от контроля незначительно. В ранний период действия холода в печени повышается ПОЛ, понижается АОА и уменьшается окисляемость липидов, о чем свидетельствует увеличение содержания диеновых коньюгатов (+17.6% р<0.05) иизменение показателей Ре^+- индуцированной хемилюминесценции (достоверный рост Н и снижение Ь). В последующем АОА и окисляемость липидов постепенно повышается. Через 3 суток охлаждения в печени несколько возрастает процент свободной активности КФ (+16.4% р>0.05), что отражает тенденцию лабилизации лизосомальных мембран. Позднее признаки этого не отмечаются. Через 8 и 14 суток отчетливо увеличивается общая активность ДНК-азы (+27.9% и +53.2% р<0.05). Под влиянием холода содержание кГАГ в печени через 3 суток снижается более чем наполовину, а в последующем постепенно возрастает, но к 14 суткам не достигает исходных значений. Содержание нГАГ, напротив, через 3 суток увеличивается на 51.2% (р<0.05), а в последующем не отличается существенно от контроля.

1Ь

Дыхание миелокариоцитов в различных метаболических состояниях мало отличается от исходных показателей через 3 суток, но по мере увеличения продолжительности охлаждения животных оно прогрессивно повышается. Однако, через 7 суток снижается количество эндогенных субстратов, особенно НАД-зависимых, что отражает уменьшение величины амиталчувствительного дыхания клеток в присутствии разобщителя (-28.3% р<0.05). Через 14 суток общий фонд эндогенных субстратов в миелокариоцитах восстанавливается, примерно на 50% увеличивается долевой вклад в окислительный метаболизм сукцината и липидов. Интенсивность ПОЛ в клетках костного мозга повышена, особенно через 3 суток, а АОА имеет тенденцию роста в динамике холодо-вого воздействия, о чем свидетельствуют изменения содержания диеновых коньюгатов и показателей Н2О2 -индуцированной хемилюминесценции. В миелокариоцитах отмечается лабилизация лизосомальных мембран (через 3 суток +41.5% р>0.05, через 8 суток +226.3% р<0.05, через 14 суток +102.7% р<0.05) и признаки активации лизосомального аппарата. Содержание кГАГ в костном мозге снижается через 7 суток воздействия на 27.4% (р<0.05), через 14 суток - на 57.0% (р<0.05), а нГАГ, напротив, возрастает соответственно на 224.2% и 113.3% (р<0.05).

Установлено, что динамика сдвигов метаболических факторов в печени и костном мозге под влиянием холода заметно различается, однако, имеются и общие закономерности. В обеих тканях развивается преходящая активация лизосомального аппарата и ПОЛ с постепенным нарастанием АОА, интенсифицируется окислительный метаболизм, наблюдается снижение кГАГ и повышение нГАГ. Последнее специфично для холодового воздействия на организм.

Подтверждают существование тесной связи изменений метаболизма в ткани и регенераторных процессов результаты исследования показателей обмена в ключевые моменты развития реакции на резекцию печени или кровопускание. Установлено, что в ранний период (3 ч) после операции скорость потребления кислорода в гомогенате печени в различных метаболических состояниях увеличена (рис.4). При этом наблюдаются признаки активации сукцинат- и НАДН-оксидазных систем (Уз и Ур-оксибутират+малонат+днф). Аналогичные сдвиги регистрируются через 24 ч и в меньшей

Время поел* ЧГЭ, часы 1 — С — 2 А 3 К 4 —Ж—Б » Т]

Рис. 4 Динамика показателей окислительного метаболизма в регенерирующей печени (% от контроля).

1 - эндогенное дыхание; 2 • УЗ; 3 - V Р-ОН + мад.+ днф; 4 - малонат-чувствнтельное дыхание; 5 - амиталчувствительное дыхание; б - амитал-мапонатрезистентное дыхание

степени через 36 ч , но не через 12 ч . Во все исследованные сроки в печени повышается содержание эндогенных энергетических субстратов, о чем можно судить по величине дыхания гомогената в присутствии разобщителя ДНФ. Причем,возрастает малонатчувствительное дыхание, особенно через 3, 24 ч и в меньшей степени через 12 и 36 ч , что свидетельствует об увеличении количества и вклада эндогенного сукцината в энергетический метаболизм регенерирующей печени в эти периоды. Во все сроки за исключением 12 ч повышается амиталмалонат- резистентное дыхание гомогената в присутствии ДНФ, что отражает усиление окисления липидов в ткани в этих условиях. Анализ измерений Ре2+-индуцированной хемилюминесценции в гомогеиате регенерирующей печени показывает, что изменения в системе ПОЛ-АОА в течение развития первой наиболее синхронизированной волны пролиферации носит двухфазный характер: активация ПОЛ, а также снижение АОА в течение первых 3 ч после Ч£Э и снижение ПОЛ с повышением АОА и окисляемосги

липидов в последующем (рис.5). Изменения концентрации ГАГ в регенерирующей печени имеют также фазный характер (рис.6). В пре-репликатизный период (3 ч) кГАГ снижаются, а в синтетический (24 ч), напротив,повышаются. Во время развития волны митозов 36 ч после ЧГЭ) кГАГ вновь снижаются. При этом содержание нГАГ я ткани практически*не изменяется. 1

160

1 3 £

Срок поел* частичной галггэктеюи, чае

—3—•

Рис. 5 Изменение показателей Яе2+ -индуцированной хемилюминесценции в динамике регеяер;щии печени (% от контроля).

Дыхание клеток КМ в постгеморрагическом периоде стимулируется, особенно через 1 сутки после операции (V энд +117.9%, V як +163.1%, V днф як +78.4% р<0.05). При этом общий фонд эндогенных субстратов меняется мало, но заметно усиливается окисление липидов (амиталмалонатрезистентное дыхание +277.6% р<0.05) при сокращении количества НАД-зависимых субстратов (амитал чувствительное дыхание - 51.7%). В миелокариоцитах вместе с пер-

Время после ЧГЭ. часы

В Нейтральные □ Кислые

Рис.6 Изменение содержания гликозамингликаноа в динамике регенерации печени (% от контроля).

воначальным повышением ПОЛ наблюдается прогрессирующее увеличение АОА к моменту наибольшей пролиферативной активности в КМ. Через 24 ч после индукции регенерации в клетках обнаруживается увеличение процента свободной активности лизосомальных ферментов. Позднее (через 3 и 5 суток) стабильность мембран лизосом нарастает, вместе с тем свободная активность ферментов в миелокариоцитах через 3 суток повышена (+40.6%). После кратковременного и незначительного возрастания содержания кГАГ (+12.7% р<0.05) и снижения нГАГ (-26.7% р<0.05) в КМ в первые часы (2 ч) после кровопускания, через 24 ч развивается выраженное падение кГАГ (-85.9% р<0.05) и повышение иГАГ (+60.4% р<0.05). Через 3 суток после операции повышенным оказываются содержание как кГАГ, так и нГАГ (соответственно +59.0%« +44.2% р<0.05).

Сопоставление сдвигов, выявленных в ключевые моменты индуцированной регенерации и в динамике охлаждения дает основание полагать, что изменения метаболических параметров в ткани при действии экстремального -фактора если не индуцируют, то способствуют активации регенераторных процессов.

В специальных сериях экспериментов показано, что воздействие на энергетический метаболизм путем введения животным сукцината и глутамата активирует пролиферативные процессы в регенерирующей печени. Регенерация в печени стимулируется припроведении ЧГЭ на фоне повышения АОА в результате введения ионола, а на фоне повышения ПОЛ после повторных инъекций железо-аскорбатной смеси - угнетается. Предварительная лабилизация лизо-сом с помощью хлороквина усил1шала кобальтовую стимуляцию эритропоэза, а тахже ускоряла постгеморрагическое восстановление красной крови. Вместе с тем введение только хлороквина не влияло на гематологические показатели.

Свидетельством сопряженности метаболических факторов и характера адаптивного роста является тот факт, что угнетение процессов репаративной регенерации в печени при кратковременном холодовом воздействии сопровождается дефицитом сукцината через 3 и 24 ч после ЧГЭ (малонатчувстви-тельное дыхание -32.8% и -19.3% соответственно), а также более выраженной, чем у контрольных животных активацией липолиза, способствующей ингибированию окислительных систем и снижению энергизаДии митохондрий. Амиталмалонатрезистентное дыхание возрастает через 3 ч после ЧГЭ на 40.2%, через 12 ч - на 197.1%, через 24 ч - на 179.5% и через 36 ч - на 66.7% (для всех сроков р<0.05). У животных этой экспериментальной группы в печени извращается динамика активности лизосоиального аппарата и содержания кГАГ и нГАГ. В тканевых препаратах отмечаются признаки активации ПОЛ в ранние часы (через 3 ч 1 - 16.4%, 1§а +59.4%, Ь' +17.5% р<0.05) и неустойчивости этих процессов в последующем, уменьшения АОА, а также удлинения начальной фазы сниженнной окисляемости липидов. При продолжительном холодовом воздействии в регенерирующей печени значительно увеличивается активность лнзосомальных ферментов в ранние послеоперационные часы (общая активность КФ - +75.8%, свободная - +60.6% р<0.05), стимулируется ПОЛ ^а возрастает через 3 ч на 218.5%, 12 ч - на 33.0% и 24 ч - на 144.9%) одновременно с некоторым снижением окисляемости липидов, т.е. наблюдаются сдвига, характерные для периода индукции пролиферации. Вместе с тем в ранние часы отмечается дефицит эндогенных энергетических субстратов (-37.2% р<0.05), который позднее сменяется их увеличением, особенно сукцината (+56-86% р<0.05). В ткани возрастает активность окислительных систем. Содержание ГАГ приближается к контрольным значениям. Столь разнонаправленное действие метаболических факторов на пролиферацию сопрово-

ждается рассинхронизацией клеточного ответа с ускорением прохождения частью клеток фаз митотнческого цикла.

Нарушение восстановительных процессов в системе крови при продолжительном воздействии низкой температуры развивается при угнетении дыхательной активности миедокариоцитов (-10-60% в разные-сроки исследования), снижении на 12-40% содержания эндогенных субстратов и их утилизации в том числе сукцнната и особенно яипидов (-28-55%). В КМ нарастает лабильность лизосомальных мембран с повышением свободной активности ферментов. Извращается динамика в системе ПОЛ-ЛОЛ: отсутствует повыше/;.¡е ПОЛ в период активного запуска пролиферации (через 1 сутки после кровопускания), значительно увеличивается АОА. В т кани резко нарушается метаболизм ГАГ -сдвиг, характерный для первых часов гюсттеморрагического периода (снижение и ГАГ и новы-шение кГАГ) сохраняется до 6 суюк.

Из полученных фактов следует, что в условиях действия экстремальных факторов регенераторный ответ на повреждение зависит в значительной степени от состояния метаболюма в ткани в динамике послеоперационного периода. Вместе с тем определенное значение в этом принадлежит состоянию метаболических процессов непосредственно перед нанесением регенераторног о стимула. Об >гом свидетельствуют эксперименты, в которых животные подвергались холодовому воздействию только до операции, а в послеоперационном периоде содержались в тепле.

Тесная взаимосвязь метаболических факторе делает возможным не только их прямое влияние на регенераторные процессы, но и опосредованное действие. Так, нами установлено, что энергетический митохондриальный аппарат кроме обеспечения клеток энергией и контроля за важнейшим внутриклеточным мессеиджером - Са2+, участвует в регуляции ПОЛ путем генерации алтиоксидантов в зависимости от своего функционального состояния. В опытах in vitro показаны зависящие от концентрации про- н антиокендантные свойства ГАГ. По-видимому, ГЛГ, модулируя действие активных фсрм кислорода во внеклеточном, примембранном пространстве, через процессы свобод-норадикального окисления влияют на биомембраны. В свою очереда.,стимуляция свободнорадикального окисления может влиять на концентрацию ГАГ приводя нх структур;,! к изменению, облегчающему гидролиз, а также путем активации лизосомального аппарата.

3. Особенности регенераторных и метаболических процессов в тканях животных, обитающих в различных климато-географических условиях,и их изменение при холодовом воздействии.

Данные, полученные нами при исследовании животных из природных популяций, свидетельствуют о важной адаптивной роли формировшшя нового морфо-функцнонального состояния ткани. Особенности процессов адаптивного роста у животных, обитающих на Севере, можно рассматривать как оптимальный пДриант приспособительной перестройки.

У красных полевок северной популяции в печени выше содержание ДНК, меньше интенсивность включения Зн-тимидина в ДНК, ниже средняя плоид-ность гепатоцитов за счет снижения количества высокоплоидных клеток при некотором росте двуядерных, по сравнению с животными из средней полосы (табл. 2). У леммингов - представителей узкоспециализированного северного вида, при таком же уровне синтеза ДНК в печени еще ниже плоидность гепатоцитов и наименьший среди всех исследованных животных уровень двуядерных клеток.

В периферической крови представителей Севера выше уровень гемоглобина и эритроцитов, но в то же время ниже содержание ретикулоцитов. В КМ у этих животных меньше общий пул кроветворных клеток, объем эритроидного ростка и количество эритроидных клеток синтезирующих ДНК, индекс созревания эритробластов. Такое сочетание показателей может свидетельствовать о повышении активности эритропоэза у северных животных, за счет более высокой пролиферативной активности эритрокариоцитов и скорости созревания эритроидных клеток.

Прослеживается определенный параллелизм между изменениями у экспериментальных животных при продолжительном действии холода и особенностями регенераторных процессов у северных животных - снижение плоидности гепатоцитов, сокращение объема эритроидного ростка, что указывает на адаптивный характер этих сдвигов.

'¿Ъ

Таблица 2

Показатели регенераторных процессов в тканях у животных, обитающих в различных климато-географических условиях.

М±га

Показатель Мыши СВА Лемминги Красные полевки

Курган, обл. п-в Ямал

в печени

ДНК иг/г С.в. 8.7±1.8 11.1+1.1 13.0+2.0 18.611.6»

Включ.Зн-тими- 150.9+21.7 63.7±9.8 181.8+31.6 76.4114.8 *

дина Бк/мг ДНК 16.7 52.5 28.6 29.5

Двуядерные(Х) 45.5 23.1 39.7 53.0*

Со.плоидность 8.142 5.445 7.186 5.614

вкостноммозге

Гемоглобин, г/л Л 51.5+2.77 146.611.7 156.613.7*

Эритроциты, Т/л 10.210.1 9.2+0.5 10.610.5 *

Ретикулоциты, 177.7+6.3 239.0123.9 143.113.5 *

Г/л

Миелокариоциты 9.610.4 7.210.6 *

Эритрокариоциты 1.6±0.2 2.4+0.1 1.910.2*

Эритрокариоциты 5.710.6 2.310.3 1.510.1 *

в Э-фазе. 10Г/б

Индекс созрев. 0.75+0.03 0.71+0.02 0.6210.02*

эритробластов

Лейко/эритро 2.29+0.1 2.56+0.12 3.2310.28*

Примечание: * - р < 0.05 при сравнении двух популяций полевок

Животные северных популяций (и полевки, и лемминги), имея исходно иное состояние регенераторных процессов, демонстрируют иную реакцию и на хо-лодовое воздействие (рис. 7). В печени у них раньше и более выражение акти-

I

{

вируется пролиферация, что выражается увеличением включения ЗН-тимидина в ДНК и изменением соотношения классов плоидносги гепатоцитов, а также процессы внутриклеточной регенерации (гипертрофии), которые отражает динамика содержания ДНК в ткани. Причем^ти сдвиги сохраняются дольше также у северных животных.

Холодовое воздействие. суг.

Рис.7 Изменение показателей регенераторных процессов в печени различных животных при холодовом воздействии в течение 3 и 14 суток (% по сравнению с контролем).

* - р < 0,05

Аналогичная картина наблюдается и в кроветворной ткани. У северных полевок повышенная регенераторная активность, проявляющаяся увеличением количества ретпкулоцитов периферической крови (+147.2% р<0.05), эритроид-ных элементов КМ (+19.3% р>0.05) обнаруживается уже через 3 суток и сохраняется через 2 недели пребывания на холоду. Через 14 суток у представителей Севера в отличие от другой популяции полевок в КМ значительно возрастает

количество эритроидных клеток в Б-фазе (+151.9% р<0.05) и доля последних среди эритроидных клеток, способных к пролиферации (+75.7% р<0.05). При этом, по-видимому, максимально реализуется регенераторный потенциал ткани - дополнительная стимуляция эритроиоэза путем введения кобальта на 14 сутки охлаждения не отражается сущест венно на содержании ретикулоцитов в крови и эрнтроидных клеток в КМ и лишь незначительно повышает пролифе-ративную активность последних.

У животных средней полосы через 3 и 14 суток охлаждения не выявлено достоверных отличий со стороны эритрона, однако, учитывая динамику содержания эритроцитов и гемоглобина, можно предполагать, что реакция развивается позже первого и заканчивается раньше второго сроков исследования. Ведение кобальта на 14 сутки воздействия вызывает выраженную стимуляцию эритропоэза у этих животных, причем абсолютные величины показателей кроветворения практически не отличались от таковых у северных животных в аналогичных условиях. Заметно отличается у представителей двух популяций реакция на холодовое воздействие и других кроветворных ростков в КМ.

Реактивность кроветворной ткани северных полевок на гемопоэтический стимул выше независимо от природы возмущающего фактора. Введение кобальта интактным животным вызывает у них развитие более выраженного ретикулоцитоза. При этом если у животных средней полосы наблюдается увеличение количества эритроидных клеток в КМ (+70.0% р<0.05) без значительного изменения числа синтезирующих ДНК эритрокариоцитои, то у северных животных при небольших изменениях размеров ростка (+51.3% р>0.05) заметно увеличивается количество синтезирующих клеток (+136.4% р<0.05).

Полученные данные подтверждают зависимость регенераторной реакции ткани при экстремальных воздействиях от исходного морфо-функционального состояния ткани.

У животных га природных популяций выявлены выраженные особенности обменных процессов. Общее удельное потребление кислорода организмом у северных полевок в исходном состоянии меньше, чем у животных из средней полосы (-12.2% р<0.05), а наименьший уровень этого показателя - у леммингов. Под действием низкой температуры потребление кислорода возрастает раньше у северных животных, особенно леммингов, что подтверждает более высокую

реактивность функциональных снсгем организма этих животных в условиях действ»: экстремального фактора. В печени полевок северной популяции вы-шг интенсивность окислитгльных процессов и содержание эндогенных энергетических субстритов (Уэнд днф), в том числе сукцината и НАД-зависнмых при некотором сокращении доли липидор (табл. 3). У них более активны лизосо-м;:льнь:е ферменты, ПОЛ вместе с процессами аптиокислительной защиты, а ти:г..се выше окисляемость лнпидов. Холодовое воздействие вызывает аналогичные сдчугл метаболизма з печени у представителей двух популяций акти-зацию лп:осо.м: ::ьного и энергетического аппаратов, снижение содержания к ГАГ, ::овы::;енче о:о:сяяемости лнпцдов и АОА (у полевок средней полосы ЛОЛ несколько снижается).

Иная картина чаолюдиетсг! в печени леммингов. У них наименьшая интен-скзность окислительных процессов при относительно высоко:"*! доле сукцината как эндогенного энергетического субстрата ('Х> малонатчувствительного дыха-:-7::я) и низких доля:: НАД-зависимых субстратов (% амиталчувствительного дмхання) и липидов (% АМР), а также активность ПОЛ и лизосомального аппарата. Под влиянием холода в ткани значительно стимулируется окислительны:! метаболизм с адекватной мобилизацией энергетических субстратов, лишь :!с:нач!пел:.и<> увеличивается АОА, очень медленно распивается активация л изо сои <!4 сутки;, несколько снижается содержание кГАГ. Примечательно, что :-:.ус:::ю у лел:м::нгов наиболее выражена стимуляция пролиферативных процессов г "счг:" при холодовом воздействии.

3 целом результаты исследования животных из природных популяций подтверждают закономерности, выявленные на лабораторных животных. Они дают основание утверждать, что надежная адаптация к экстремальным факторам, в частности, условиям Крайнего Севера невозможна без формирования, особого сру::турно-функционального и метаболического состояния ткани, характеризующегося повышенной реактивностью регенераторных и обменных процессов в ответ на холодовое воздействие. Вместе с тем это достигается у северных полевок п леммингов по разному. У предствителей шнрокораспро-страненного вида за счет мобилизации тканевых метаболических резервов и соответственно их сокращения. У представителен узкоспециализированного вида, напротив, за счет снижения текущей активности обменных процессов и увеличения ргзерва.

Таблица 3

Показатели некоторых метаболических процессов в печени животных, обитающих в различных условиях. М ± т

Показатели Лемминги Полевки МышиСВА

| (п=5) п-ва Ямал <п=8) Курган.обл. (п=6) (п=6)

V як | 5.0 ±0.7 22.8 ± 1.9 * 14.9 ±2.1 13.3 ± 1.2

Уз ! 8.6± 1.3 81.1 ±6.0* 51.0 ±5.1 50.214.9

дк 1.32 ± 0.12 2.46 ±0.13 2.96 ±0.46 3.0310.24

АДФ/О 1.35 ±0.03 0.87 ±0.02 0.91 ±0.02 1.48 ±0.09

! V энд+днф ! 2.7 ± 0.6 9.4 ±0.8* 4.5 ±0.8 3.0 + 0.3

МЧ 1 2.0 ± 0.6 4.5 ±0.4* 1.7 ±0.2 0.3 ±0.1

АЧ 0.20 ± С.05 3.2 ±0.3 * 1.2 ±0.3 0.8 ± 0.3

АМР 10.40 ±0.12 1.7 ±0.3 1.6 ±0.5 1.9 + 0.1

Ь 4.5 ±0.4 4.2 ±0.3* * 11.4 ± 0.9 3.0 ±0.3

1 •36.0 ±3.1 34.3 ± 1.2 * 30.1 ±0.4 40.0 ± 1.1

'^а 0.15 ±0.01 0.64 ± 0.09 0.59 ±0.11 0.45 ±0.05

|н ! 11.8 ±0.6 16.7 + 0.8* 13.510.9 21.010.8

|Ь' ! 37.7 ±0.6 45.7 ±1.6* 49.5 ± 0.3 50.0 ±0.7

Общ.актив.КФ I 1.67 ± 0.26 4.69 ± 0.83 1.72 ±0.19 3.17 ±0.48

| Св.актив. КФ 1 0.89 ± 0.09 2.65 ±0.36* 1.46 ±0.21 2.17 ±0.36

1 % сп.ах-пт. : 63.0 х 4.4 55.3 ±4.3* 83.8 ± 2.8 73.3 ±5.1

кГАГ | 62.3 ±7.9 84.8 ± 9.0 84.3 ± 10.8 40.5 ± 5.6

1 нГАГ | 1.02 ±0.04 0.57 + 0.06 0.7310.08 0.80 ±0.10

Примечание: * - р<0.05 при сравнении двух популяций полевок.

Заключение.

На основании проведенного исследования с учетом данных литературы роль метаболических факторов в регуляции регенераторных процессов в тканях при экстремальных воздействиях на организм может бьпъ представлена следующим образом (рис. 8). Экстремальное воздействие р.ьлызает формирование регенераторного стимула, котрый имеет сложную природу и обусловливает определенный регенераторный ответ ткани(ей). Однако, регенераторный стимул не определяет тканевой ответ однозначно. Интенсивность и характер ответа на всех этапах в значительной степени зависит от состояния метаболических процессов а ткани. Последнее изменяется под влиянием экстремального фактов.! непосредственно, или через нейро-гуморальные механизмы. Кроме того, оно определяется тканевыми особенностями до воздействия, -величиной резервных возможностей метаболических процессов. Исследованные нами метаболические процессы (метг.болитеск.че факторы) в зависимости от вьтразхенности еднигоз и времени их развития могут оказывать как положительное (стимулирующее), так и отрицательное (угаетающее) влияние на реге-кераторный отвег.

Представленная схема отражает вместе с ролью отдельных метаболических факторов в изменении регенераторных процессов в тканях при экстремальных воздействиях на организм также направление возможных целенаправленных воздействий для коррекции и управления регенераторными процессами.

Мы полагаем, что полученные данные не только дополняют и развивают теоретические представления о закономерностях регуляции регенераторных процессов в тканях и роли при этом метаболических факторов, но и экспериментально обосновывают пути оптимизации лечебно-профилактических воздействий на репаративные и адаптивные процессы в тканях.

:<т

I ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ ФАКТОР

V

V.

Рвгенераторный стимул Кльточно-гуморапьныа механизмы -1-

Г

Ре генераторный ответ

"Ранний период"

Г

"Поздний период"

А

4-

I г

У

>

Найро-гумораяьные механизмы

!

1

_V

Изменения метаболических

произссос о гаханях

¡ТкГАГ ~|Тпол

•Тлизосом.акт. '

| . Окиел.мвтабол.

-! ТПОЛ

|>ГАГ

Тполи Таоа : Лизосом.акт. Т Окисл.метп-Зол.

^ кГАГ_! ¿пол и 4-аоа

1 ¿Охисл.метабол.

'[Окисл.мвтабол.

ТЛигосом.акт.

ткгаг

ТкГАГ

Тполи Таоа

! I кГАГ

Лизосом.акт.

Рис.8

выводы

1. Действие экстремальных факторов на организм (холода, комплекса факторов высокогорья, кровопотери, условии обитания на Крайнем Севере) сопровождается фазными изменениями регенераторных процессов в тканях. При этом наряду с общими имеются специфичные признаки в зависимости от вида ткани, фактора, продолжительности в;>здепствл;:.

2. В печени экспериментальных животных (крысы, мыши) под Елиянием холода регенераторные процессы агитируются, что сопровождается повышением абсолютной и отноагтельной массы органа. Усиливается пролиферация, что проявляемся увеличением включения Зн-тимидина в ДНК и количества "синтезирующих" клеток. Преходящее угнетение внутриклеточной-регенерации сменяется ее активацией, ведущей к развитию гипертрофии клеток. Плоид-ность гепатоцитов снижается. Эти сдвиги носят неспецифический характер, поскольку аналогичные изменения выявляются при действии прочих экстремальных факторов (условий высокогорья). В костном мозге под влиянием холода первоначально увеличивается эритроидный росток, количество клеток, способных к пролиферации и вступивших в митотнческий цикл, а в последующем увеличивается интенсивность пролиферации при снижении пула проли-ферирующнх клеток.

Формирующееся под влиянием экстремального фактора новое морфо-фуикционалыгое состояние ткани обеспечивает се адаптивный рост в этих условиях.

3. У животных из природных популяций, обнтатающих на Крайнем Севере по сравнению с животными средней полосы активность физиологической регенерации в печени выражена меньше, о чем свидетельствует снижение интенсивности синтеза ДНК и плоидностн гепатоцитов. В костном мозге она, напротив. больше за счет увеличения пролиферативиой активности эритрока-рноцитов при уменьшении плацдарма кроветворения. Усиление регенераторных процессов в тканях при холодовом воздействии у этих животных развивается раньше и более выражение, чем у обитателей средней полосы.

4. Репаративная регенерация печени в условиях действия на организм экстремальных факторов характеризуется нарушением обычной координации пролиферации, полнп.тондизацни и внутриклеточной регенерации. При кратковременном действии холода нарушаются вступление клеток в митотический

цикл и процессы предмитотической подготовки клеток - снижается ИМЯ, пик синтза ДНК смещается на более поздние сроки, уменьшается МИ. При продолжительном действии холода наблюдается рассинхронизация ггролифера-тивного ответа - часть клеток раньше вступает и более активно проходит фазы митотического цикла.

Репаративная регенерация в костном мозге после кровопотери при кратковременном действии холода ускоряется, о чем свидетельствует более высокий уровень гемоглобина, эритроцитов, ретикулоцитоа в крови, а также увеличение количества пролиферирующих миелокариоцитов. При длительном воздействии р .-акция замедляется на фоне снижения числа эритрокариоцитов, но повышения интенсивности синтеза ДНК.

Характер регенераторного ответа в ткани зависит от состояния процессов адаптивного роста в момент нндуцирующего воздействия, в частности.от величины пула пролиферирующих миелокариоцитов и степени полиплоидиза-ции I ег.атоцитов.

5. Холодовое воздействие на органнзм вызывает значительные изменения метаболических процессов в т канях различного типа, сходные по направленности, но различающиеся по величине и временной динамике. В печени и костном мозге стимулируется окислительный метаболизм, повышается ПОЛ, изменяется антиокисдитгльная активность и окисляемость липидов, активируется лизосомальный аппарат, падает содержание кГАГ и возрастает нГАГ. В печени сдвига наиболее выражены в ранний период охлаждения (до 3 суток), в костном мозге - з более поздние сроки (7-14 суток).

6. На изменение репаративной регенерации в тканях при действии экстремальных факторов существенное влияние оказывают сдвиги метаболических процессов, эффект которых зависит от периода регенераторного ответа. В ранние сроки поете повреждения способствуег регенерации умеренная активация ПОЛ, лизосомального аппарата, усиление окислительного метаболизма, снижение концентрации кГАГ. Угнетает ответ значительное повышение лизо-сомальной активности, повышение кГАГ, уменьшение ПОЛ и АОА и окислительного метаболизма. В поздние сроки после повреждения способствует регенерации усиление окислительного метаболизма, умеренное повышение лизо-сомальной активности и кГА Г. Повышение ПОЛ и снижение АОА, уменьше-

ние концентрации кГЛГ и лизосомхчыюй активности оказывают обратный эффект.

7. Кратковременное холодовое воздействие на животных сопровождается чрезмерной мобилизацией липолиза, дефицитом эндогенного сукцината, длительной активацией ПОЛ и снижением АОА и неустойчивостью системы ПОЛ-АОА, нарушением динамики активности лизосомального аппарата и содержания кГАГ и нГАГ в регенерирующей печени. Продолжительное холодовое воздействие вызывает увеличение активности лизосомальных ферментов •л умеренную стимуляцию ПОЛ в ранний период регенераторного ответа и дефицит ЭНД01 сикых энергетических субстратов. В костном мозге при продолжительном воздействии наблюдается снижение дыхательной активности клеток, содержания и утилизации эндогенных субстратов, лабилизация лизосомальных мембран, изменение динамики состояния системы ПОЛ-АОА и продолжительное снижение содержания нГАГ и повышение кГАГ.

8. Метаболические процессы в печени животных широкораспространенного вида, обитающих в условиях Крайнего Севера, характеризуются более высокой активностью окислительных процессов, лизосомальных ферментов, ПОЛ с одновременным увеличением АОА и окисдяемости липидов. У автохтонов Арктики, напротив, интенсивность этих процессов значительно ниже. Сдвиги под влиянием холодового воздействия (усиление окислительного энергетического обмена и ПОЛ, стимуляция лизосомального аппарата, снижение содержания кГАГ) у северных животных аналогичны таковым у животных из средней полосы и у лабораторных животных, но они более выражены, развиваются раньше и сохраняются дольше.-

9. Функциональное состояние энергетического аппарата, лизосом, системы ПОЛ-АОА, а также содержание ГАГ играют роль универсальных метаболических регуляторов регенераторных процессов, способных изменять чувствительность клеток к индукторам пролиферащш и активность пластических процессов в тканях. Они являются важным фактором, определеяю-щим состояние регенераторных процессов в тканях при экстремальных воздействиях на организм. Влияние метаболических факторов на регенераторные процессы зависит от выраженности сдвига и времени действия. Направленные воздействия на эти метаболические системы позволяют вызывать изменения интенсивности и характера регенератор-ных ответов в тканях.

Список работ, опубликованных по материалам Д1:кооптации

). Некоторь1: особенности исследования энергетического обмена на изолированных клетках при повреждающем воздействии на организм //Биохимия экстремальных состояний: Тез. докл. II зональной конференции биохимиков Урала и Западной Скбнги. - Томск, 1980. - С. 87.

2. Се:гпит:-'"нме сукцинат- I! НАДН-оксидазных систем в энергетике регенерирующей гечеки // Патохимня обмена веществ и механизмы его регуляции: Тез. докл. III зональной конференции биохимиков Урала и Западной Сибири. -Тюмень, 1982.-С. 48.

3 О роли гуморальных фахтэров во взаимодействии энергетических и пластических процессов в регенерирующей ткани // Патофизиология экстремальных состояний: Тез. докл. XI научн. конф. патофизиологов Урала. - Уфа, 1982. -С. 137-139.

4: О роли состояния оксигснации тканей в механизмах регенерации при экстремальных воздействиях // Тез. докл. III Всесоюзного съезда патофизиологов (Тбилиси). - М, 1983. - С. 219. Соавторы: В.Л.Сырн-г, Н.В.Горелова, С.Ы.Ккппер.

5. О роли гипокейи н гиг.ероксии в индукции регенераторных процессов // Теоретические и клинические аспекты патофизиологии дыхания: Тез. докл. научно-практической конф. 25-30 июня 1983 г. - Куйбышев, 1983. - С. 268-269. Соавтор А.П .Ястребов.

6. Взаимодействие энергетических и пластических процессов в регенерирующей печени // Метаболическая регуляция физиологического состояния: Тез. докл. - Пущино, 1984. - С. 83. Соавтор Л.И.Савельев

7. Некоторые механизмы регуляции регенерации тканей при экстремальна состояниях // Механизмы аварийного регулирования и адаптации при действии на организм экстремальных факторов: Сб. научн. трудов под ред А.П-Ястребова. - Свердловск, 1984. - С. 12-20. Соавторы: О.Г.Макеев, Л.И.Савельев, В.К.Мещанинов.

8. О роли лерекисного окисления липидов в индукции пролиферативных процессов при регенерации // Патологическая физиология экстремальных состояний. Патофизиологические аспекты гематологии и иммунологии: Тез.

докл. XII научн. конф. патофизиологов Урала. - Пермь, 1986. - С. 55. Соавтор Л.И.Савельев. » '

9.0 связи перекисного окисления липидов с регенерацией тканей в условиях действия экстремальных факторов // V Всесоюзный биохимический съезд. Тезисы стендовых сообщений. Т.З. - М., 1986. - С. 410. Соавторы: А.ПЛстребов, В.Н.Мещанинов.

10. Об участии митохондрий в регуляции перекисного окисления липидов в клегке // Разработка и использование новых методов в диагностике, лечении и профилактике: Тез. докл. конф. молодых ученых СГМИ. - Свердловск, 1986. -С- 23. Соавторы: Н.К.Кохно, Л .И.Савельев.

П. Взаимодействие перекисного окисления липидов и антиокислительной активности как фактор метаболической регуляции в регенерирующих тканях\ при действии экстремальных факторов // Антиоксидантные системы организма при экспериментальной и клинической патологии: Сб. научн. трудов под ред. Л.Т.Шмелевой. - Свердловск, 1987. - С. 53-70. Соавторы: Л.И.Савельев, Н.К.Кохно, В.Н.Мещанинов, В.В.Базарный, В.А.Съгрнев.

12. Повышение неспецифической адаптации организма рабочих х воздействию вредных профессиональных факторов // Ускорение социально-экономического развития Урала: Тез. докл. Всесоюзной научно-практической конф. ч. 1. - Свердловск, 1989. - С. 5-6. Соавторы: В.Н.Большаков, А.ПЛстребов, В.А.Сьурнев, Л.А.Ковальчук.

13. Состояние и некоторые механизмы регуляции регенераторных процессов в тканях при холодовом воздействии II Нарушение механизмов регуляции и их коррекция: Тез. докл. IV Всесоюзного съезда патофизиологов 3-6 окт. 1989 г.Кишинев. Т. 2. - М., 1989. - С. 692. Соавторы: Л.И.Савельев, В.Н.Мещанннов, М-А.Соколова. \

Ч

14. Митохондриалькь::" *оитроль перекисного окисления липидов в тканях при экстремальных воздействиях // Патология дыхания, крови и регулирующих систем организма и принципы коррекции нарушений: Тез. докл. VIII научн. конф. патофизиологов Урала (январь 1989 г.). - Ижевск, 1989. - С. 41. Соавторы: Н.К.Кохно, Л.И.Савельев

15. .Оценка адаптивных реакций организма в производственных условиях Крайнего Севера по показателям крови и окислительного метаболизма // Нарушение механизмов регулятцш и их коррекция: Тез. докл. IV Всесоюзного съезда патофизиологов 3-6 окт. 1989 г.Кишенев. Т. 2. - М., 1989. - С. 611. Соавторы: Г\Я_Лииатов, В.В.Базарный.

16. Состояние регенераторных процессов в печени и почках в динамике адаптации организма к холоду // Физиологические механизмы адаптации человек и животных: Тез. докл. II съезда физиологов Уральского региона (сентябрь 1990 г.). - Свердловск, 1990. - С. 205-206. Соавтор С.В.Сазонов.

17. Особенности адаптивных процессов при холодовом воздействии у мелких млекопитающих, обитающих в различных климато-географкчесхих зонах // V съезд Всесоюзного Тиреологического Общества АН СССР (29 янв. - 2 фев. 1990 г.Москва) Т.2. - М„ 1990. - С. 45-46. Соааторы: А.ПЛстребов, А.А.Шаравара.

18. Эколого-физиологический подход в изучении тканевого дыхания при адаптации организма к холоду // Система терморегуляции при адаптации ор-гашома х факторам среды: Тез. докл. Всесоюзной конф., посвященной памяти проф. .А.Д.Слонима. - Новосибирск: ИЦиГ СО АН СССР, 1990. - С. 105-106. Соавтор А.ПЛстребов.

19. Экспериментальное изучение эритропоэза в условиях действия низкой температуры на организм // Внедрение НИР в практику здравоохранения в XII пятилетке: Тез. докл. годичной научн. сессии института. - Свердловск, 1990. -С. 112-113. Соавтор А.А.Шаравара.

20. О роли глнкозаминоглиханов костного мозга в реакции кроветворной ткани при экстремальных воздействия.». II Е:олл. эксперим. биологии и медицины. - 1990. - Т. 110, N 7. - С. 29-30. Соавторы: А-А.Шаравара, Б.ГЛОшков, А.ПЛстребов.

21. Strucktural and nvt.'iboMc changes in tissues of different types in cold adaptation II Constituent Congress International Society for Pathophysiology. - Moscow, 1991.-P. 263.

22. Окислительный метаболизм клеток костного мозга при гемопоэзинду-цирующих воздействиях // Системные я клеточные механизмы адаптации ор-

3b

ганизма к действию повреждающих, факторов: Тез. конф. патофизиологов Урала. - Ч мябинск ,1991. - С. 66-68.

23. Состояние кислородного метаболизма.м некоторых факторов неспецн-фичесхой резистет ности организма металлургов Заполярья // Физиология деятельности челов -ка на Севере (Труды Коми научного центра УрО АН СССР, N 117). - Сыктывкар, 1991. - С. 27-36. Соавторы: А.ПЯстребов, ГЯЛипатов, Б.В.Базарный.

24. Оптимизация исследований биологических объектов на люминесцентном микроскопе Л ЮМАМ И-3 // Люминесцентньш анализ в медицине и биологин и его анпара" гое обеспечение: Тез. докл. IV Всесоюзного совещания. Москва, 17-2Г. с|>евра я 1992 г. - М„ 1992. - С. 5. Соавтор А.А.Шаравара.

25. Изучение дейс вия холода на состояние системы крови красной полевки двух популяций, ос тгакмцих в различных климатогеографических зонах // Проблемы криобиологии. - 1992. - N 3. - С. 38-42. Соавторы А.А.Шаравара, А. П .Ястребов.

26. А. с. 1702319 (СССР). Способ определения сзободнорадикального окисления липндов в лимфоцитах. Опубликовано 30.12.1991 в Б.И., N 48 . Соавторы: Л.И.Савельев, Н.КЛевчик.

Пол«пг.>м.> в т-ч. ЗО Оормаг 60x81 1/10.

Ьум.-.ы гш.<\£,.у, Ооъсм2г О Тир. Но Зак. № !70

1-.К.1Г■■|.1!):Г,у|„'1 К «3, м;>. Ленина, 51. Т|11юл;т<>1иг<1|н!)| У|,ГУ.