22 мая 2016г.
Статья посвящена сравнительному анализу состояния гомеостаза и энтропии показателей свободно радикального окисления (СРО) в миокарде и в крови при сочетанном действии катехоламиновой нагрузки и высокогорной гипоксии.
Ключевые слова: гомеостаз, энтропия, горы, катехоламины, миокард, кровь, перекисное окисление липидов, антиоксидантная система защиты.
Если гомеостаз определяет динамическое постоянство внутренней среды, ее упорядоченность, то энтропия – это мера нарушения упорядоченности системы.
Под действием изменений среды обитания перестраиваются физиологические механизмы, поддерживающие состояния гомеостаза, что создает условия, приводящие к энтропии. Из этого можно было предположить, что в результате сложной формы адаптации организма к гиперкатехоламинемии и высокогорью, возникнут нарушения с увеличением проявлений энтропии.
Таким образом, о характере адаптации организма к изменениям окружающей среды можно судить не только по степени нарушения гомеостаза, но и проявлениям энтропии как в организме в целом, так и в отдельно взятой системе (в нашем случае свободно-радикальное окисление) [4].
Целью настоящей работы явилось сравнениестепени изменения гомеостаза и энтропии СРО крови и миокарда, чтобы выяснить механизмы адаптации организма к сочетанному действию катехоламиновой нагрузки и высокогорной гипоксии.
Материалы и методы исследования. Работа выполнена на крысах линии Вистар, массой от 140 до 210 г, которые составили две серии исследований: низкогорную и высокогорную. Каждая серия состояла из основной и контрольной групп.
В основной группе катехоламиновый кардионекроз воспроизводился по В.И. Капелько и М.И. Попович (1990) путем 14 дневного внутрибрюшинного введения норадреналина (НА) в возрастающих дозах по следующей схеме: 3 дня по 1 мг/кг веса, в последующем – 4 дня по 2 мг/кг веса, затем 4 дня – по 3 мг/кг веса и 3 дня – по 4 мг/кг веса. Общая кумулятивная доза за 14 дней введения составила 35 мг/кг массы. Животные контрольной группы оставались интактными.
Заборкровии тканей миокарда проводили на 14 день эксперимента под эфиром. Состояние ПОЛ оценивали по концентрации диеновых коньюгатов (ДК) и оснований Шиффа (ШО)втканях миокарда и в крови,а АОЗ - по активности ферментов СОД и каталазы.
Статистическую обработку материала провели с помощью пакета компьютерных математических программ Statistica 5.5. MCExcel 2004.
Полученные данные (Табл.1, 3) послужили основой для вычисления скорости свободно радикальных процессов в миокарде и в крови (Табл.2, 4) по формуле: СФП = , где Q1 и Q2 – показатели физиологического процесса, Т – интервал времени между Q1 и Q2.
Результаты и обсуждение.
Реакция организма на экзогенное введение катехоламинов в горах отличается от данных, полученных в низкогорье. Предварительная адаптация к средне- и высокогорью оказывает антистрессорный и саногенный эффект в том числе повышает резистентность к катехоламиновой нагрузке, снижает степень повреждения миокарда [3], увеличивает антиоксидантный резерв крови [1].
Таблица 1 Показатели ПОЛ и активности ферментов АОЗ в миокарде при 14-дневнойкатехоламиновойнагрузке(КАН) у неадаптированных к высокогорью крыс (М ± м)
Исследованные группы
|
Диеновые
коньюгаты, нмоль/мг (ДК)
|
Шиффовые
основания, усл.ед. (ШО)
|
Супероксид- дисмутаза, усл.ед. (СОД)
|
Каталаза, усл.ед.
|
Контроль, низкогорье
|
0,26±0,03
|
2,1±0,1
|
662±61
|
27,4±1,3
|
КАН в низкогорье
|
0,39±0,04*
|
2,1±0,1
|
567±54
|
20,4±1,3**
|
КАН в высокогорье
|
0,92±0,08**
|
3,9±0,6*
|
562±52
|
18,9±2,3**
|
Таблица 2 Показатели ПОЛ и активности ферментов АОЗ в крови при 14-дневной катехоламиновой нагрузке (КАН) у крыс в условиях низко- и высокогорья (М ± м)
Исследованные
группы
|
Диеновые
коньюгаты нмоль/мг
|
Шиффовые
основания усл.ед.
|
Супероксид-
дисмутаза усл.ед.
|
Каталаза
усл.ед.
|
Контроль, низкогорье
|
1, 2 ±0,07
|
3,7± 0,0
|
771± 45
|
34,6± 2,0
|
КАН в низкогорье
|
1,2± 0,06
|
3,3± 0,2
|
774± 66
|
47,1± 2,5
|
КАН в высокогорье
|
2,1± 0,19**
|
3,6± 0,6
|
1106± 59**
|
53,3±6,2**
|
Таблица 3 Скорость изменения показателей ПОЛ и ферментов АОЗ в крови и миокарде при 14-дневной катехоламиновойнагрузке (КАН) у крыс в условиях низко- и высокогорья (М ± м)
Исследованные группы
|
Орган
|
СФП ДК
нмоль/мг
|
СФП ШО
усл.ед.
|
СФП СОД
усл.ед.
|
СФП
каталазы усл.ед.
|
КАН в низкогорье
|
Кровь
|
0
|
-0,028
|
0,214
|
0,9
|
КАН в высокогорье
|
0,064
|
-0,007
|
23,9
|
1,3
|
КАН в низкогорье
|
Миокард
|
0,009
|
-0,028
|
6,78
|
-0,5
|
КАН в высокогорье
|
0,047
|
-0,007
|
7,14
|
-0,6
|
Изменение гомеостаза и проявления энтропии под действием катехоламиновой нагрузкив крови в условиях предгорья более выражены со стороны показателей СФП каталазы, менее – со стороны СФП ШО (Табл.3). Среднее положение занимают показатели СФП СОД. Более выраженную энтропийную направленность со стороны показателей СФП АОЗ (каталаза, СОД) в крови при катехоламиновой нагрузкев условиях предгорья, чем со стороны СФП свободных радикалов, можно объяснить образованием свободных радикалов в крови под действием катехоламиновой нагрузки с последующей активацией антиоксидантной системы.
В условиях высокогорья наибольшая энтропийная направленность отмечается со стороны СФП СОД, наименьшая – со стороны ШО (Табл.3). Промежуточное положение занимают проявления энтропии со стороны ДК и СФП каталазы.
При сочетании катехоламиновой нагрузки с высокогорной гипоксией антигомеостатическая и проэнтропийная направленность изменений СФП ДК, СФП СОД и СФП каталазы более, а СФП ШО – менее выражены, чем при катехоламиновой нагрузке в условиях предгорья.
Изменение гомеостаза и проявления энтропии под действием катехоламиновой нагрузки в миокарде в условиях предгорья более выражены со стороны показателей СФПСОД, менее – со стороны СФП ДК (Табл.3). Среднее положение занимают показатели СФП каталазы.
СФП ДКв миокардев условиях высокогорья в 5,2 раза превышает значений в низкогорье, что свидетельствует о более значительном нарушении гомеостаза диеновых коньюгатов и более выраженной их энтропией в условиях высокогорья, по сравнению с данными полученными в низкогорье.
Показатель энтропии ШО у крыс высокогорной серии превышает данные полученные у крыс низкогорной серии в 0,13 раза. Это свидетельствует: 1) проэнтропийная и антигомеостатическая направленность ДК в 40 раз превышает соответствующие показатели ШО; 2) состояние гомеостаза ДК при моделировании катехоламинового кардионекроза нарушается значительно в большей степени, чем ШО. Отсюда априори можно ожидать о более выраженной адаптивной возможности системы ШО, по сравнению с ДК.
Скорость изменения СОД в высокогорье больше, чем в низкогорье, следовательно, энтропийная направленность изменений системы увеличивается, а гомеостатическая - снижается в условиях высокогорья, по сравнению с данными в низкогорье в 0,3 раза. Иначе говоря, высокогорная среда обитания отражается на состоянии гомеостаза СОД более выражено, чем на уровне низкогорья. Проявление энтропии и нарушения гомеостаза СОД в 14 раз менее выражено, по сравнению с данными ДК и более 2,3 раза – чем ШО.
В целом гомеостатическая устойчивость при перекрестной адаптации к высокогорной гипоксии и катехоламиновой нагрузке более высокая у системы АОЗ и более низкая – у системы свободных радикалов.
Повышение энтропии показателей АОЗ крови и миокарда при гиперкатехоламинемии как в горах, так и в долине можно рассматривать как положительное явление. Ферменты АОЗ обеспечивают связывание, модификацию и разрушение активных форм кислорода, свободных радикалов и гидроперекисей липидов, предупреждают их излишнее образование, опасных для жизнедеятельности клетки [2]. Возможно поэтому в высокогорье энтропийная направленность ШО крови и миокарда при гиперкатехоламинемии изменялась меньше, чем в долине.
Более выраженное изменение гомеостаза и усиление энтропийной направленности показателей АОЗ в крови и миокарде в условиях высокогорья свидетельствует, что высокогорная гипоксия способствует активации защитных механизмов при гиперкатехоламинемии.
Список литературы
1. Костюченко Л.С. Изменение перекисного окисления липидов и антиоксидантов при стрессовых состояниях в условиях среднегорья: Автореф. дис. … канд. мед. наук. Бишкек, 1991. 21 с.
2. Ожегова Д.С. АОЗ (СОД, каталаза) и ингибиторы протеолиза при гипоксическом поражении ЦНС. Томск, 2009.
3. Убашева Ч.А. Влияние высокогорья на процессы перекисного окисления липидов и гемокоагуляцию при катехоламиновом кардионекрозе: Автореф. дис. … канд. мед. наук. Бишкек, 2006. 20 с.
4. Шидаков Ю.Х-М., Жоробаева Н.М. Высокогорная биоэнтропия. Жалалабат, 2007. – 105 с.