Введение к работе
Актуальность исследования. Проблема гипоксии, пронизывающей жизнедеятельность организма в условиях физических и психоэмоциональных напряжений, различных заболеваний и хирургических операций, высотных восхождений и полетов в стратосферу и космос, адаптации к условиям высокогорья, выдвинулось в число ведущих проблем современной физиологии и медицины, имеющих фундаментальное общебиологическое и большое социально – практическое значение (М.Т.Шаов,1995). Этим и определяется высокая актуальность исследований в области гипоксии.
Особое место в этой области науки занимает проблема адаптации интактной клетки к условиям гипоксии, что является одной из актуальнейших в современной адаптационной физиологии проблем. Ее решение позволяет не только адекватно представить себе тонкие физиологические и биофизические механизмы, лежащие в основе явления адаптации, но и активно изыскать способы защиты от кислородного голодания и повышения энергетического потенциала организма.
Изучение кислородного режима непосредственно в клетках очень важно для понимания целого ряда интимных механизмов биоэнергетики, биоэлектрогенеза, онкогенеза и компартментализации в биосистемах. Именно в отдельном нейроне при глубоких стадиях гипоксии наступает энергетическое голодание, которое четко отражается в изменении и исчезновении его импульсных электрических разрядов. В это время возникают напряжения регуляторных функций, а затем появляются первые признаки напряжения его структурных компонентов. Таким образом, изучение РO2 в отдельном нейроне позволяет подойти к главному звену в цепи последующих нарушений мозга – органа наиболее чувствительного к недостатку кислорода.
В этой связи, актуальность темы настоящей диссертационной работы «Динамика напряжения кислорода в структурах коры головного мозга под влиянием природного режима адаптации к гипоксии» определяется тем, что она посвящена изучению одной из глобальных проблем гипоксикологии – динамике нейрооксигенотопографии под влиянием нового горно – импульсно – гипоксического режима адаптации и вскрытию роли кислородзависимых процессов в механизмах протекции мозга.
Цель исследования - изучить нейрооксигенотопографические механизмы адаптации к импульсной гипоксии с помощью горно – импульсной гипоксии.
Задачи исследования:
1. Определить напряжение кислорода в примембранном пространстве нейронов различных слоев сенсомоторной зоны (СМЗ) коры головного мозга экспериментальных животных в условиях нормоксии.
2. Изучить действие горно-ступенчатой и горно-импульсной гипоксии на напряжение кислорода в примембранном пространстве нейронов СМЗ коры головного мозга экспериментальных животных.
3. Провести сравнительный анализ изменений напряжения кислорода в нервных клетках СМЗ коры головного мозга животных в условиях нормы, горно-ступенчатой гипоксии и горно-импульсной гипоксии.
4. Определить надежность (работоспособность) нервных клеток СМЗ коры головного мозга контрольных и адаптированных ГИГ животных.
Основные положения, выносимые на защиту
-
В нейрооксигенотопографии СМЗ коры головного мозга животных наблюдается закономерное снижение уровня РО2 в примембранном пространстве нейронов от высших его значений в поверхностных структурах в сторону низких (критических) значений по мере приближения к белому веществу мозга.
-
Адаптация горно-ступенчатой гипоксией влияет на нейрооксигенотопографию СМЗ коры головного мозга животных – происходит сближение значений напряжения кислорода в поверхностных и срединных ее структурах.
-
Под влиянием сеансов горно-импульсной гипоксии в нейрооксигенотопографии СМЗ коры головного мозга адаптированных животных происходят: достоверное возрастание РО2 в поверхностных и срединных структурах, полное выравнивание в них значений РО2 , возрастание наполняемости в целом нервной ткани молекулами кислорода, достоверное снижение частоты импульсных электрических разрядов нервных клеток.
-
Под влиянием сеансов горно-импульсной гипоксии надежность нервных клеток адаптированных животных в условиях глубокой гипоксии (10 – 11 км высоты) значительно возрастает, т.к. при этом в клетках возможности к энергопродукции увеличиваются (РО2), а процессы энергопотребления снижаются (ИЭА).
-
Вышеизложенные изменения (п.п.3,4) РО2 в нейрооксиногенотопографии и биоэлектрической активности клеток образуют один из механизмов стабилизации кислородного гомеостаза в нервной ткани и устойчивости мозга к гипоксии.
Новизна результатов исследования. С помощью комплексного электрофизиологополярографического метода впервые осуществлен анализ нейрооксигенотопографических изменений в примембранном пространстве нейронов различных слоев СМЗ коры головного мозга экспериментальных животных в условиях нормоксии, горно-ступенчатой гипоксии и горно-импульсной гипоксии. Впервые изучено влияние нового горно- импульсного режима адаптации на нейрооксигенотопографию СМЗ коры головного мозга животных и выявлено, что под его влиянием происходит качественное перераспределение структурной топографии РО2 в нервной ткани. Вскрыты оксигенотопографические и биоэлектрические механизмы возрастания надежности нервных клеток и их устойчивости к гипоксии под влиянием сеансов горно-импульсной гипоксии.
Теоретическая значимость исследования. Диссертационная работа имеет теоретическую значимость, т. к. в ней впервые на примере СМЗ коры головного мозга осуществлена стратегическая задача изучения оксигенотопографии мозга, поставленная Е.А.Коваленко (1972). Теоретическое значение работы состоит еще и в том, что она свидетельствует об эффективности природных импульсно-гипоксических адаптаций с целью коррекции кислородного режима в клетках, повышение энергетического потенциала организма и его защиты от агрессии со стороны патологических состояний.
Практическая значимость исследования. Практическое значение работы определяется тем, что методы определения РO2, ИЭА и надежности нейронов головного мозга и апробированный режим адаптации могут быть использованы в различных областях практики, в первую очередь, в системах здравоохранения для ускоренного повышения устойчивости организма к дефициту кислорода и к гипоксии различного происхождения.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 137 страницах компьютерного текста и состоит из введения (общей характеристики), обзора литературы (глава I), методов исследования (глава II), результатов и обсуждения (глава III), заключения, выводов, библиографии (265 источника, из которых 207 на русском и 58 на иностранных языках) и приложения. Работа содержит 6 таблиц и 9 рисунков.
