Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Закономерности и механизмы развития асептического воспаления при стрессе и адаптации к высотной гипоксии (экспериментальное исследование)

РГб од

1 6 ЯНЯ 19Гп

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

На правах рукописи

БЕЛОГОРОВ СЕРГЕЙ БОРИСОВИЧ

УДК.-612.017.2-002:616.45-001.1/.3.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ И МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ АСЕПТИЧЕСКОГО ВОСПАЛЕНИЯ ПРИ СТРЕССЕ И АДАПТАЦИИ К ВЫСОТНОЙ ГИПОКСИИ

(экспериментальное исследование) 14.00.16. - патологическая физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

ИРКУТСК 1994

Работа выполнена на кафедрах военной и экстремальной медицины,патологической физиологии и в центральной научно-исследовательской лаборатории Иркутского государственного медицинского института.

Научные руководители: доктор медицинских наук,

профессор В.В.Малышев кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Л.С.Васильева

Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение:

доктор медицинских наук, профессор П.М.Явербаум доктор медицинских наук, старший научный сотрудник Л .И .Колесникова

Московская медицинская академия им. И.М.Сеченова

Защита состоится "_'_ 1995 г. в _ часов на

заседании Специализированного совета Д.001.41.01. ВосточноСибирского научного центра СО РАМН (Иркутск, ул.Тимирязева, 16).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВосточноСибирского научного центра СО РАМН по адресу: г.Иркутск, ул.Тимирязева, 16.

Автореферат разослан "_"_" 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного совета

кандидат медицинских наук _

Л.Ф.Шолохов.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Приспособление человека и животных к окружающей среде, к различным экстремальным факторам является одной из главных проблем биологии и медицины. Необходимую основу для разработки перспективных методов адаптационной профилактики и терапии составляет изучение конкретных механизмов развития защитно-адаптационных реакций в условиях измененной реактивности организма, что и определяет актуальность настоящей работы.

Исследованиями Ф.З.Меерсона и его школы (1973, 1981, 1986, 1993) доказано, что в основе адаптации организма к основным факторам среды, в т.ч. к высотной гипоксии, лежит формирование разветвленного структурного следа адаптации, охватывающего многие органы и системы и адаптивное увеличение мощности центральных и периферических стресс-лимитирующих систем.

Показано, что адаптация организма к высотной гипоксии сопровождается повышением резистентности организма не только к низкому парциальному давлению кислорода, но и к другим чрезвычайным стимулам - ишемии, ожоговой травме, острой декомпрессии, судорожным ядам, воздействию высоких и низких температур и т.п. (Ф.З.Меерсон, 1973; Н.Н.Нагнибеда, 1986; Д.А.Сутковой, В.А.Барабой, 1986; Е.Е.Устинова и соавт. 1988; В.И.Вовк, М.Г.Пшенникова, 1992), т.е. адаптация к высотной гипоксии обладает эффектом перекрестной резистентности (Ф.З.Меерсон, 1986).

Стресс-реакция играет роль необходимого звена в адаптации организма к основным факторам среды (Ф.З.Меерсон, 1986, 1988, 1989; В.В.Малышев, 1989). Однако при значительной силе и продолжительности

и

действующих факторов, стресс-реакция, в свою очередь, становится чрезмерно интенсивной и длительной и существенно снижая общую резистентность организма, превращается из звена адаптации в звено патогенеза основных неинфекционных заболеваний (М.Г.Пшенникова, 1982; Л.Е.Панин, 1983; Ф.З.Меерсон, М.Г.Пшенникова, 1988; В.В.Малышев, 1989 ; Ф.З.Меерсон, 1993 и др.)

Учитывая вышеизложенное было предположено, что воспаление, как гено- и фенотипически обусловленная реакция на повреждение, являясь

типовым патологическим процессом, может объективно отражать измененную реактивность организма в частности, при стрессе и предварительной адаптации к высотной гипоксии.

Вместе с тем, учитывая способность адаптации к гипоксии ограничивать повреждающий эффект стресса, представлялось целесообразным изучить влияние такой адаптации на воспаление с целью его оптимизации, т.е. уменьшения патогенетических аспектов этого процесса.

В практическом плане эти исследования представляют интерес для прогноза и лечения заболеваний воспалительной природы, развивающихся на фоне стресса. Это может быть эмоциональный, посттравматический, болевой стресс и др. Кроме того, они открывают перспективу направленного изменения резистентности организма в экстремальных условиях сопровождающих некоторые виды профессиональной деятельности, например, операторов воздушных судов, т.к. известно, что сочетанное воздействие стресса и гипоксии оказывает существенное влияние на резистентность организма пилотов, характер и течение воспалительных и других заболеваний и, в конечном итоге, определяет качество и продолжительность летной деятельности.

К моменту начала нашей работы было неизвестно, каковы закономерности и механизмы развития стандартного асептического воспалительного процесса при адаптации организма к высотной гипоксии и в условиях развития стресс-реакции. Не было также известно, каким образом предварительная адаптация к высотной гипоксии сможет предупредить отрицательный модифицирующий эффект стресса на динамику воспалительного процесса, хотя было твердо установлено, что адаптация к высотной гипоксии эффективно предупреждает стрессорные повреждения внутренних органов (Ф.З.Меерсон и соавт., 1977, 1986, 1988, 1992, 1993; З.Р.Атаджанова, Ю.М.Штыхно, 1985; В.П.Дударев, 1986; В.П.Твердохлиб, 1986; В.И.Вовк и соавт. 1990).

На основании вышеизложенного, основной целью работы явилось: исследование закономерностей и механизмов развития асептического воспалительного процесса при измененной резистентности организма в условиях стресса и адаптации к высотной гипоксии.

Для реализации этой цели последовательно решались следующие задачи:

1. Выяснить закономерности развития сосудистых и клеточных рекций в очаге асептического воспаления и уровнь активности процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) у крыс, адаптированных к высотной гипоксии.

2. Исследовать уровень активности процессов ПОЛ и закономерности изменений сосудистых и клеточных реакций в очаге воспаления, воспроизведенного в момент перехода стадии тревоги стресс-реакции в стадию резистентности.

3. Выяснить закономерности и механизмы протекторного эффекта адаптации к высотной гипоксии при стрессорных нарушениях сосудистых и клеточных реакций в очаге асептического воспаления.

4. Выяснить роль процессов ПОЛ и активности антиоксидантных систем организма в реализации защитного эффекта адаптации к высотной гипоксии при стрессорных нарушениях динамики воспалительного про! 'ссса.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы определяется следующими основными результатами:

Установлено, что при адаптации к высотной гипоксии увеличивается мощность глутатионзависимой антиокислительной системы, а при инициации на этом фоне воспаления, ограничиваются активность процессов ПОЛ и вторичные альтеративные изменения тканей.

Впервые показано, что у животных, предварительно адаптирован-ных к высотной гипоксии наблюдаются резкая активация сосудистых и клеточных реакций и быстрое их ограничение в остром периоде воспаления, в результате чего сокращается продолжительность лейкоцитарной фазы воспаления, а репаративный период характеризуется усилением пролиферации фибробластов и • некоторым снижением темпов коллагеноо б разования.

Установлено, что воспалительный процесс, воспроизведенный в момент перехода стадии тревоги стресс-реакции в стадию резистентности и развивающийся на фоне гиперпероксидации липидов, характеризуется глубокими нарушениями структуры и функции микроциркуляторного русла в очаге воспаления, подавлением лейкоцитарной фазы воспаления, угнетением фагоцитарной активности макрофагов и торможением репаративных процессов.

Впервые выяснено, что предварительная адаптация к высотной гипоксии ограничивая стресс-индуцированную чрезмерную активацию ПОЛ, оптимизирует сосудистые и клеточные реакции в процессе развития воспаления.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ работы состоит в том, что в ней установлены закономерности развития сосудистых и клеточных реакций в очаге асептического воспаления при стрессе и адаптации к высотной гипоксии, выяснена при этом роль процессов липопероксидации и

активности глутатионзависимой антиокисли-тельной системы организма. Выявлены конкретные механизмы изменения сосудистых и клеточных реакций в очаге воспаления в условиях адаптации организма к высотной гипоксии, обусловленные неспецифическим и специфическим компонентами структурного следа данного вида адаптации.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ работы определяется тем, что в ней доказана возможность ограничения стресс-индуцированной гиперпероксидации липидов и нарушений сосудистых и клеточных реакций в очаге воспаления путем повышения естественной резистентности организма с помощью предварительной адаптации животных к высотной гипоксии.Это является основой для разработки перспективных путей направленной оптимизации воспалительного процесса.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Адаптация к высотной гипоксии, как фактор повышения естественной резистентности организма, увеличивает у подопытных животных мощность глутатионзависимой антиокисли-тельной системы и ограничивает активацию ПОЛ в процессе развития воспалительной реакции.

2. Предварительная адаптация организма к высотной гипоксии увеличивая мощность стресс-лимитирующих систем, оптимизирует течение острого периода воспаления. В репаративный период воспалительного процесса реализуются, в основном, специфические эффекты связанные с формированием системного структурного следа такой адаптации. Это выражается в пролонгировании пролиферации фибробластов и снижении активности коллагеногенеза при сохранении высоких темпов дифференцировки фибробластов. В результате, фиброблас-тическая капсула формируется своевременно, но содержит больше фибробластов и меньше коллагена.

3. Воспалительный процесс, воспроизведенный в момент окончания стадии тревоги стресс-реакции, на фоне стресс-индуцированной гиперпероксидации липидов, характеризуется существенным подавлением сосудистых и клеточных реакций в остром и репаративном периодах, в результате воспаление принимает затяжной характер.

4. Предварительная адаптация животных к высотной гипоксии, ограничивая стресс-индуцированную активацию ПОЛ, эффективно предупреждает нарушения сосудистых и клеточных реакций в очаге асептического воспаления, воспроизведенного у животных, находящихся в состоянии стресса.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ: Материалы диссертации доложены и обсуждены на: Научно-практической конференции врачей ОА ЗабВО, Чита, 1993 г.; Научной конференции "Актуальные проблемы патофизиологии экстремальных состояний", Санкт-Петербург, 1993 г.; Итоговой конференции ЦНИЛ ИГМИ, Иркутск, 1994 г.; расширенном заседании городского общества патофизиологов, Иркутск, 1994 г.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ: Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания используемых методов, трех глав собственных исследований с обсуждением полученных результатом, заключения, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 146 страницах, содержит 30 рисунков и 4 таблицы. Список литературы включает 233 источника, из которых 149 опубликовано в отечественных и 84 в зарубежных изданиях.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

(А) Распределение животных по сериям:

Опыты проведены на 260 белых крысах-самцах массой 180-220 граммов в осенне-зимний период. Все подопытные животные были разделены на 4 основные группы, соответствующие следующим сериям экспериментов:

1. Изучение активности процессов ПОЛ и закономерностей развития сосудистых и клеточных реакций в очаге асептического воспаления у животных контрольной группы.

2. Изучение уровня антиокислительного потенциала, активности процессов липопероксидации и механизмов и закономерностей развития асептического воспаления у животных, адаптированных к высотной гипоксии.

3. Изучение уровня активности процессов ПОЛ и закономерностей изменений сосудистых и клеточных реакций в очаге воспаления, воспроизведенного в момент перехода стадии тревоги стресс-реакции в стадию резистентности.

4. Изучение активности процессов ПОЛ, механизмов и закономерностей развития асептического воспаления при стрессе у животных, предварительно адаптированных к высотной гипоксии.

(Б) Модели воспаления, стресса, адаптации к высотной гипоксиии:

Асептический воспалительный процесс моделировали путем введения стерильной целлоидиновой пластинки размером 1x5 мм. в подкожную соединительную ткань наружной части голени правой задней конечности крысы под легким эфирным наркозом.

Стресс вызывали иммобилизацией животных на спине в течение 6-ти часов. Асептическое воспаление у этой группы животных инициировали через 39 часов после окончания иммобилизации - в момент перехода стадии тревоги стресс-реакции в стадию резистентности (В.В.Малышев и др., 1985).

Адаптацию животных к периодической высотной гипоксии проводили в барокамере КУ-7 путем ступенчатого подъема с "высоты" 1000 метров в первый день, до 5500 метров на 6 день и продолжали в течение 6 недель на "высоте" 5500 метров 5 дней в неделю по 6 часов (Ф.З.Меерсон, 1986).При этом парциальное давление кислорода на этой "высоте" равнялось 80 - 85 мм.рт.ст.Гипоксические воздействия повторялись всегда в одно и то же время - с 9-00 до 15-00.

(В) Биохимические методы исследования:

1. Определение содержания восстановленного глутатиона в органах.

Содержание восстановленного глутатиона - компонента

глутатионзависимой антиокислительной системы, определяли по методу М.Е.Апскгэоп (1989), в головном мозге, сердце, почках и печени. В качестве реагента для определения небелковых сульфгидрильных групп использовали 2-нитробензойную кислоту, которая взаимодействуя с тиолами образует анион 5-тио-2-нитробензойной кислоты. Этот анион имеет коэффициент молярной абсорбции 13,6 при 422 нм.Концентрацию в исследуемых тканях определяли в водной фазе спектрофото-метрическим способом и выражали в нмолях на грамм ткани (нмоль/г).

2. Определение содержания в крови продуктов ПОЛ - малонового диальдегида (МДА) и гидроперекисей липидов (ГПЛ) и уровня антиокислительной активности сыворотки крови.

МДА - начальный продукт процесса ПОЛ определяли по методу И.Д.Стальной, Т.Г.Гаришвили (1977), с помощью тиобарбитуровой кислоты. Концентрацию МДА в сыворотке крови измеряли спектрофотометрически и выражали в относительных единицах величины оптической плотности на 1 мл крови.

Для определения ГПЛ - одних из промежуточных продуктов ПОЛ, использовали метод В.Б.Гаврилова, М.И.Мишкорудной (1983). Принцип этого метода основан на интенсивном поглощении конъюгированных диеновых структур ГПЛ в области 232-234 нм. Расчет содержания ГПЛ проводили в относительных единицах величины оптической плотности на 1 мл крови.

Антиокислительную активность плазмы крови (АОА) определяли по методу Г.И.Клебанова и соавт. (1988). Суть метода заключается в способности плазмы крови тормозить переокисление липидов в какой-либо

модели. В качестве такой модели использовали желточные липопротеиды. ПОЛ в контрольных и опытных пробах инициировали добавлением 25мМ раствора сульфида железа. В качестве индикатора образующихся продуктов ПОЛ использовали тиобарбитуровую кислоту. Накопление ТБК-активных продуктов в суспензии ЖЛП определяли спектрофотометрическим способом при длине волны 532 нм. АОА крови рассчитывали по формуле: Эк - Оо / Ок - Оо , где Ок, Оо - величина оптической плотности ТБК-активных продуктов в контрольной и опытной пробах, и выражали в условных единицах (усл.ед).

СГ) Мо[)фологические методы исследования:

Материал для исследования забирался через 12 часов, 1, 2, 3, 5, 10, 25 суток после начала воспаления от 5-7 животных для каждого срока наблюдений и фиксировался в 10 % нейтральном формалине, с последующей заливкой в парафин (Г.А.Меркулов, 1969). Срезы толщиной 7 - 10 мкм окрашивали гематоксилин-эозином для цитоло-гических измерений и морфометрии сосудов (Г.Г.Автандилов, 1990), а также пикрофуксином по Ван-Гизону для выявления коллагена в фибробластической капсуле (Э.Пирс, 1962). Морфометрия препаратов проводилась на микроскопе МБИ-11.

Реакцию микроциркуляторного русла в очаге воспаления определяли по методу Ташке Т. (1980), подсчитывая с помощью окулярной сетки количество полнокровных сосудов на 1 кв.мм в периферической зоне очага воспаления, а также долю объема ткани, приходящуюся на 1 сосуд (показатель, характеризующий размер 1 сосуда).

При описании препаратов в очаге воспаления были выделены две зоны. В первой зоне, прилежащей непосредственно к инородному телу, происходят формообразовательные процессы: формирование лейкоцитарного вала, а затем фибробластической капсулы. Эта зона характеризуется высокой концентрацией клеток, располагается непосредственно вокруг инородного тела, в ней происходит формирование лейкоцитарного вала, а затем фибробластической капсулы. Вторая зона -периферическая - характеризуется более низкой концентрацией клеток и охватывает площадь в радиусе от 100-200 мкм до 1000-2000 мкм от инородного тела.

В периферической зоне очага воспаления подсчитывалось количество нейтрофилов, мононуклеаров, зрелых и малодиф-ференцированных фибробластов (на площади 5000 кв.мкм), а также тучных клеток и полнокровных сосудов (на площади 1 кв.мм). Концентрацию тучных клеток определяли вблизи фибробластической капсулы (на расстоянии от 0 до 230 мкм) и вдали от нее (на расстоянии от 230 до 460 мкм). Для оценки

функциональной активности тучных клеток подсчитывался средний показатель дегрануляции (СПД) этих клеток по формуле Astaldy и Verga (1968), а также коэффициент освобождения гранул (КОГ), отражающий показатель количества гранул, выделенных тучными клетками в ткань.СПД и КОГ выражали в условных единицах (усл.ед).

Для характеристики процессов, происходящих в зоне формообразовательных процессов, был использован метод количественной оценки, предложенный А.А.Майбородой (1974). Суть этого метода заключается в четком разграничении фаз воспаления и определении их продолжительности на основе динамики концентрации клеточных элементов в лейкоцитарном вале и фибробластической капсуле.

Кроме продолжительности фаз воспаления полученные цифровые данные позволяют проследить течение воспалительного процесса по следующим характеристикам: 1) реакция микроциркуляторного русла (по количеству полнокровных сосудов и размеру 1 сосуда); 2) интенсивность миграции тучных клеток (по изменению их концентрации на различном расстоянии от клеточного вала); 3) процесс да грануляции тучных клеток (по СПД, КОГ и динамике концентрации тучных клеток с различным содержанием гранул); 4) интенсивность миграции лейкоцитов из сосудистого русла в очаг воспаления и по ткани к инородному телу (по соотношению концентрации этих клеток в периферической зоне очага воспаления и в клеточном вале); 5) характер формирования лейкоцитарного вала и фибробластической капсулы (по динамике изменения концентрации нейтрофилов мононуклеаров и фибробластов в нем, максимальной концентрации этих клеток, толщине клеточного вала и фибробластической капсулы, а также по моменту установления максимальных значений этих величин); 6) фагоцитарная активность лейкоцитов (по срокам освобождения клеточного вала от детрита); 7) пролифератавная активность фибробластов (по количеству малодифференцированных фибробластов в периферической зоне (Л.С.Васильева, 1987); 8) скорость капсулообразовання (по сопоставлению динамики концентрации фибробластов, сроков начала формирования фибробластической капсулы и скорости увеличения числа слоев фибробластов в фибробластической капсуле); 10) интенсивность коллагенообразования в фибробластической капсуле (по доле объема фибробластической капсулы, занимаемой коллагеном).

Результаты морфометрш обработаны статистически (С.А.Иванов, 1990; Э.Ллойд, 1989) и представлены в виде графиков, диаграмм и таблиц.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Влияние адаптации к высотной гипоксии на активность процессов ПОЛ и динамику сосудистых и клеточных реакций в очаге асептического воспаления.

Установлено, что у животных контрольной группы в процессе развития воспаления содержание в крови продуктов ПОЛ - ГПЛ и МДА увеличивается в 3 и 1,4 раза соответственно, максимум которого приходится на 3 сутки воспаления. Это свидетельствует об активации ПОЛ в острую фазу асептического воспалительного процесса. У животных, адаптированных к гипоксии, увеличение содержания продуктов липопероксидации отмечено в более ранние сроки от начала воспаления (12 часов), и к концу 3-х суток их общее содержание значительно меньше, чем у крыс контрольной группы (Р<0,05).

Таким образом, у животных, адаптированных к гипоксии, в процессе развития воспаления наблюдается более ранняя активация ПОЛ, чем у животных контрольной группы и быстрое его ограничение, связанное, по-видимому, с повышенной потенциальной мощностью антиокислительных систем, приобретенной в процессе адаптации организма к высотной гипоксии.

Это подтверждается данными, отражающими состояние одной из таких систем - глутатионзависимой антиоксидантной системы. Установлено, что адаптация к гипоксии приводит к существенному повышению уровня содержания восстановленного глутатиона в головном мозге, сердечной мышце и почках и не изменяет его концентрацию в печени (табл.1).

Таблица 1.

Содержание восстановленного глутатиона у животных контрольной группы и животных, адаптированных к высотной гипоксии (нмоль/г.ткани,

Группа животных Головной мозг Сердце Почки Печень

Интактные 1,62+0,04 1,33+0,09 2,52+0,09 3,86±0,2

Адаптация 1,89+0,08* 1,56+0,04* 3,15±0,12* 3,8±0,3

Тримечание: * - достоверное отличие от величины показателя у

животных контрольной группы, Р<0,05, п=10.

Анализ морфологической картины очага воспаления у животных, адаптированных к высотной гипоксии показал, что в условиях адаптации к гипоксии наблюдается более активное течение и быстрое купирование

острого периода воспаления. Это выражается в ранней, интенсивной, но непродолжительной реакции микроциркуляторного русла, формировании к 12 часам наблюдения более плотного лейкоцитарного инфильтрата на периферии очага воспаления и лейкоцитарного вала, окружающего инородное тело, толщина которого в 1, 5 раза больше, чем у животных контрольной группы (Р<0,05).

К концу 1-х суток воспаления у животных, адаптированных к высотной гипоксии значительно снижаются показатели плотности лейкоцитарной инфильтрации и толщины лейкоцитарного вала, в котором наблюдается массовая гибель составляющих его нейтрофилов, тогда как у животных контрольной группы эти показатели наоборот нарастают, а количество нейтрофилов в сформированном лейкоцитарном вале остается прежним. Анализируя полученные данные, мы пришли к выводу, что у животных, адаптированных к высотной гипоксии существенно сокращается продолжительность лейкоцитарной фазы воспаления. Макрофагическая фаза воспаления у адаптированных животных протекает также, как у животных контрольной группы.

Таким образом, при высокой мощности стресс-лимитирующих систем развивается активная реакция организма на повреждение, выражающаяся в значительном стимулировании сосудистой и лейкоцитарной реакции, процессов фагоцитоза в очаге развивающегося воспаления и интенсификации ПОЛ. Это приводит к быстрому отграничению очага и уменьшению действия патогенного фактора, вызвавшего воспаление. Тем не менее, несмотря на бурное начало, острые проявления воспаления в условиях адаптации быстро купируются, что в значительной мере уменьшает развитие вторичной альтерации тканей. Это дает основание считать адаптацию к высотной гипоксии одним из наиболее рациональных способов оптимизации острой фазы воспалительного процесса.

Реакция фибробластов в очаге воспаления у крыс, адаптированных к гипоксии характеризуется пролонгированием пролиферации и снижением темпов коллагенообразования этими клетками. По данным Th.K. Hunt et al. (1969), М.А.Варосян (1989) одной из основных причин таких эффектов адаптации к гипоксии является периодическое воздействие на организм низкого парциального давления кислорода. Следовательно, указанные эффекты адаптации к гипоксии можно отнести к специфическим. Несмотря на это, к 25 суткам воспаления формируется достаточно зрелая фибробластическая капсула, которая, тем не менее, отличается некоторым своеобразием (рис.1А). Так, при меньшей толщине и содержании коллагена фибробластическая капсула у крыс, адаптированных к гипоксии, содержит больше фибробластов и

Контроль

Адаптация

Коллаген Фибробласты

60 50 40 30 20 10 0

Контроль Стресс Адаптация+

Стресс

^ Толщина капсулы Слои фибробластов

Рис.1. Структура фибробластической капсулы, сформированной к 25 суткам воспаления у животных подопытных групп. I - количество коллагена и фибробластов,

II - толщина капсулы и слои фибробластов.

их слоев.При этом концентрация макрофагов в сформировавшейся фибробластической капсуле у адаптированных крыс, относительно общего количества клеток капсулы, меньше, чем у крыс контрольной группы.

Полученные нами данные согласуются с результатами исследований В.И.Фроленко (1980), показавшего, что для животных, адаптированных к высотной гипоксии, характерен резко выраженный фибробластический профиль клеточного состава соединительной ткани: преобладание клеток фибробластического ряда при низком содержании гистиоцитарных элементов. Следовательно, адаптация к высотной гипоксии существенно модифицирует течение асептического воспалительного процесса, как в остром, так и репаративном его периодах. Анализ данных литературы и собственных результатов позволил сделать заключение о том, что у животных, адаптированных к высотной гипоксии в процессе развития воспаления проявляются как неспецифические эффекты, характерные для любого вида адаптации и выражающиеся в ограничении активности стресс-реализующих систем за счет увеличения мощности стресс-лимитирующих систем организма, так и специфические эффекты, детерминированные особенностями действующего фактора, к которому адаптируется организм. По нашим данным, неспецифические эффекты адаптации реализуются, в основном, в острый период воспаления, а специфические, обусловленные периодическим воздействием низкого парциального давления кислорода, - в репаративном периоде.

2. Влияние иммобилиаационного стресса на активность процессов ПОЛ и динамику сосудистых и клеточных реакций в очаге воспаления.

Исследованиями В.В.Малышева и соавт. (1985) показано, что в процессе развития стресс-реакции, вызванной 6-ти часовой иммобилизацией животных, переход стадии тревоги стресс-реакции в стадию резистентности, определяемый по изменению уровня содержания эозинофилов и кортикостерона в крови, соответствует 36-39 часам с момента окончания иммобилизации и сопровождается максимальными альтеративными изменениями внутренних органов. К этому времени уменьшается возбуждение адренергической и гипофизарно-адреналовой систем, составляющее основное содержание стресса, и снижается уровень глюкокортикоидов и катехоламинов в крови. Однако нарушения гомеостаза, вызванные высокими концентрациями этих гормонов, сохраняются (гиперпероксидация липидов, энергетический дефицит, функциональные нарушения и структурные повреждения клеток, тканей,

органов и т.д.), что в конечном итоге приводит к снижению общей резистентности организма.

Учитывая это обстоятельство, воспалительный процесс у крыс был воспроизведен через 39 часов после окончания 6-ти часового иммобилизационного стресса - в период максимального развития вторичной стресс-индуцированной альтерации тканей.

Установлено, что в этот период у животных, подвергнутых стрессу, содержание продуктов липопероксидауии - ГПЛ и МДА в 2,1-2,8 раза выше, чем у интактных крыс, что свидетельствует о значительной активации процессов ПОЛ, являющегося, как известно, ключевым звеном стрессорного повреждения органов и тканей (Ф.З.Меерсон, 1986, 1988,

1993).

Динамика асептического воспаления, воспроизведенного в этих условиях претерпевает, как выяснилось, значительные изменения. Так у стрессированных животных существенно подавляется реакция микроциркуляторного русла: количество полнокровных сосудов в очаге воспаления в 3,8 раза меньше, чем у животных контрольной группы, при этом полнокровны преимущественно крупные сосуды - артериолы и венулы, тогда как у животных контрольной группы - в основном капилляры. Это сопровождается увеличением функциональной активности и резким уменьшением количества в тучных клеток в очаге воспаления ( в 1,5-2 раза), по сравнению с животными контрольной группы (Р<0,05).

На фоне нарушения реакции сосудов у животных, подвергнутых стрессу, формируется менее плотный лейкоцитарный инфильтрат на периферии очага воспаления и более тонкий лейкоцитарный вал с низким содержанием нейтрофилов.

Полученные данные позволяют говорить о подавлении лейкоцитарной фазы воспаления у животных, подвергнутых стрессу.

В период макрофагической фазы воспаления, у стрессированных животных существенно угнетается фагоцитарная активность макрофагов: остатки лейкоцитарного вала в очаге воспаления не резорбируются до конца 10-х суток воспалительного процесса, тогда как у животных контрольной группы уже к 3-5 суткам очаг воспаления полностью очищается от клеточного и тканевого детрита.

Репаративный период воспаления у животных, подвергнутых стрессу характеризуется замедлением процесса капсулообраэования. Это связано с подавлением пролиферативной и синтетической активности фибробластов. В результате к 25 суткам воспалительного процесса у стрессированных животных формируется фибробластическая капсула, более рыхлая, содержащая 50% макрофагов (от общего количества клеток капсулы),

значительно меньше коллагена и слоев фибробластов, что свидетельствует о задержке созревания фиброзной ткани (рис,1Б).

Таким образом, воспалительный процесс, развивающийся в условиях стресса протекает на фоне резкой активации ПОЛ и характеризуется нарушением микроциркуляции, подавлением лейкоцитарной фазы воспаления, значительным угнетением фагоцитарной активности макрофагов, низкой пролиферативной и синтетической активностью фибробластов и задержкой процессов формирования и созревания фибробластической капсулы, что в целом свидетельствует о затяжном характере воспалительного процесса.

3. Влияние предварительной адаптации к высотной гипоксии на активность процессов ЛОЛ и динамику сосудистых и клеточных реакций в очаге воспаления, воспроизведенного у животных, находящихся в состоянии стресса.

Учитывая данные литературы о том, что адаптация к высотной гипоксии повышает антиокислительный потенциал организма (Ф.З.Меерсон, 1988, 1992), было предположено, что такая адаптация существенно ограничит активацию процессов ПОЛ и уменьшит степень вторичной альтерации органов и тканей при стрессе, а также предупредит негативное влияние повышенного уровня продуктов ПОЛ на сосудистые и клеточные реакции в очаге воспаления, развивающегося в условиях стресса.

Действительно, предварительная адаптация животных к гипоксии привела к значительному снижению содержания продуктов ПОЛ через 39 часов после иммобилизации: количество ГПЛ было достоверно ниже, чем у неадаптированных и подвергнутых стрессу крыс, а количество МДА меньше даже, чем у интактных животных (Р<0,05).

Выяснилось также, что у адаптированных к гипоксии крыс концентрация продуктов ПОЛ при стрессе в острый период воспаления во много раз ниже, чем у неадаптированных животных (Р<0,05).

Таким образом, адаптация организма к высотной гипоксии существенно уменьшает чрезмерную активацию ПОЛ не только при стрессе, но и в динамике воспаления, развивающегося в условиях стресса, ограничивая тем самым степень вторичной альтерации тканей очага воспаления.

Ограничение действия такого мощного фактора альтерации клеток и тканей как активация перекисного окисления липидов, является одним из важных механизмов защитного действия адаптации к гипоксии на сосудистые и клеточные реакции в очаге воспаления, развивающегося в условиях стресса.

Как выяснилось, предварительная адаптация к гипоксии предупреждает стрессорные нарушения реакции сосудов в очаге воспаления. Это может быть связано с увеличением количества тучных клеток в зоне воспаления у адаптированных животных, секретирующих, как известно, активные вазодилататоры, как серотонин, гистамин, а также гепарина, выполняющего в условиях гипоксии, по мнению В.И.Фроленко (1980), функцию неспецифического адаптогена.

Также было установлено, что предварительная адаптация к гипоксии восстанавливает, вызванное стрессом, нарушение соотношения нейтрофилов и макрофагов в лейкоцитарном вале и, тем самым оптимизирует лейкоцитарную реакцию в очаге воспаления.

В период макрофагической фазы воспаления, адаптация к высотной гипоксии эффективно предупреждает снижение фагоцитарной активности макрофагов, обусловленное стрессом. Так, если у стрессированных животных остатки лейкоцитарного вала не резорбируются до конца 10 суток наблюдения, то в условиях предварительной адаптации к гипоксии уже к 5 суткам отмечается полная резорбция клеточного и тканевого детрита.

Предварительная адаптация к высотной гипоксии эффективно предупреждает стрессорное подавление пролиферативной активности фибробластов очага воспаления. Несмотря на то, что в условиях адаптации к гипоксии пролиферативные процессы в очаге воспаления начинаются позже, их активность столь же высока, как у животных контрольной группы.

Как выяснилось, адаптация к гипоксии достаточно эффективно устраняет стрессорные нарушения процесса формирования и созревания фиброзной ткани: к 10 суткам наблюдения у животных, адаптированных к гипоксии и подвергнутых стрессу в капсуле насчитывается столько же слоев фибробластов, сколько у животных контрольной группы.

Аналогичный эффект оказывает предварительная адаптация к гипоксии и на синтетическую активность фибробластов в условиях стресса. Содержание коллагена в фибробластической капсуле у адаптированных животных, сформированной к 10 суткам воспаления, не отличается от этого показателя у животных контрольной группы.

В результате реализации выявленных защитных эффектов адаптации к гипоксии к 25 суткам наблюдения у стрессированных животных, предварительно адаптированных к гипоксии, формируется более зрелая и плотная капсула, чем у неадаптированных и подвергнутых стрессу крыс (рис.1Б).

Действительно, при одинаковой толщине фибробластической капсулы, содержание в ней коллагена, фибробластов и их слоев при стрессе у

адаптированных животных достоверно больше, чем у неадаптированных и подвергнутых стрессу крыс и статистически не отличается от аналогичных показателей у животных контрольной группы.

Таким образом, предварительная адаптация к высотной гипоксии, увеличивая мощность стресс-лимитирующих систем организма, ограничивает стресс-индуцированную активацию ПОЛ и эффективно предупреждает нарушения сосудистых и клеточных реакций в очаге асептического воспаления, воспроизведенного у животных, находящихся в состоянии стресса.

ВЫВОДЫ:

1. Асептический воспалительный процесс на ранних этапах его формирования сопровождается закономерным повышением активности процессов ПОЛ.

2. Предварительная адаптация животных к периодической высотной гипоксии повышает антиокислительный потенциал организма, в т.ч. мощность одной из составляющих его систем - глутатионзави-симой антиоксидантной системы и ограничивает активность процессов ПОЛ в динамике развития воспалительной реакции.

3. У животных, предварительно адаптированных к высотной гипоксии, в остром периоде воспаления активация сосудистых и клеточных реакций быстро сменяется ее ограничением, в результате сокращается продолжительность сосудистой реакции и лейкоцитарной фазы воспаления.

4. Репаративный период воспаления у животных, адаптированных к высотной гипоксии характеризуется пролонгированием пролиферации фибробластов и снижением интенсивности коллагенообразования, при сохранении высоких темпов дифференцировки фибробластов, что приводит к своевременному формированию зрелой фибробластической капсулы, содержащей больше фибробластов и меньше коллагена, по сравнению с животными контрольной группы.

5. Воспалительный процесс, воспроизведенный у животных в момент перехода стадии тревоги стресс-реакции в стадию резистентности протекает на фоне резкой активации ПОЛ и характеризуется нарушением структуры и функции микроциркуляторного русла в очаге воспаления, подавлением лейкоцитарной фазы воспаления, угнетением фагоцитарной активности макрофагов, низкой пролиферативной и синтетической активностью фибробластов и задержкой процессов

формирования и созревания фибробластической капсулы, что в целом свидетельствует о затяжном характере воспалительного процесса.

6. Предварительная адаптация животных к периодической высотной гипоксии, увеличивая мощность стресс-лимитирующих систем организма, ограничивает активацию ПОЛ и эффективно предупреждает стрессиндуцированные нарушения сосудистых и клеточных реакций в очаге асептического воспаления, воспроизведенного у животных, находящихся в состоянии стресса.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Динамика изменения содержания продуктов перекисного окисления липидов и антиокислительная активность сыворотки крови при моделировании воспаления у адаптированных к гипоксии животных.// Конф. мол. ученых ИГМИ./ Тез.докл.- Иркутск, 1992.- С.10-12 (соавт.Э.Э.Копылова, О.В.Колбасеева).

2. Экстремальные состояния и закономерности развития воспалительного процесса./ / Актуальные проблемы патофизиологии экстремальных состояний./Мат-лы науч.конф. - Санкт-Петербург, 1993.- С.137.

3. Адаптация к высотной гипоксии модифицирует воспалительный процесс.// Сб. науч. работ./ Мат-лы XVII научно-практ. конф. врачей ОЛ ЗабВО. - Чита, 1993,- С.165-167 ( соавт.Л.С.Васильева, В.В.Малышев).

4. Коррекция воспалительного процесса метаболитами стресс-лимитирующих систем.// Материалы Конгресса ассоциации морфологов,- Морфология. - 1993.- N9-10,- Т.105.- С.38 (соавт.Л.С.Васильева, В.В.Кузьменко, Н.Г.Макарова, В.В.Малышев).

5. Закономерности развития асептического воспаления при адаптации организма к высотной гипоксии.// Бюлл.эксперим.биол. и медицины.-1994,- N6.- С.243-246 (соавт.В.В.Малышев, Л.С.Васильева).

6. Закономерности изменения динамики асептического воспаления у животных, адаптированных к высотной гипоксии.//Актуальные проблемы экспериментальной и клинической медицины./ Сб.тез. докл. IV Объед. науч. сессии всех НИИ и ВУЗ-ов мед.- биол. профиля г.Иркутска.- Иркутск, 1994,- С.149-150 (соавт. Л.С.Васильева, В.В.Малышев).

г' ' !/ г"7 ^ V