Введение к работе
Актуальность темы. Современный этап развития биологии, физиологии, биофизики, биохимии, биоэнергетики позволяет все глубже раскрывать роль воды и ее структуры для живой материи / Петров А.П.,1978; Бинги В.Н.,1992; Мревлиишили Г.И.с соав.,1992; Тихомиров к.Ц. ,l<&2\jAstfO/u>v }., SiHn.fcUftit& ,1990; fylinicL, 1991 и др./. Анализ отечественной и зарубежной специальной литературы свидетельствует, что, несмотря на многочисленные исследования, состояние воды в биологических системах далеко не изучено и требует поиска , разработки и применения современных экспериментальных методов.
Структурные преобразования воды относят к наиболее ранним ответным реакциям. Отражая изменения водно-белковых связей при протекании биохимических процессов и коррелируя с состоянием клеточного метаболизма, они обусловливают предпосылки участия воды, в регуляции различных биопроцессов/ Аксенов С.И.,1990/. Поэтому изучение переходов воды между свободны.! и связанным состоянием в живых объектах в различных экстремальных условиях способствует выявлению общебиологических закономерностей функционирования организма.
Перераспределение водных фракций и постоянное перемещение биологических жидкостей направлены на установление водного гоме-остаза, адекватного уровню функционирования организма, и обеспечивают биосистеме возможность реагировать как единое целое.
Как известно, взаимодействие всех биологических жидкостей в организма осуществляется на уровне терминального кровотока. На периферический кровоток большое влияние оказывают реологические свойства крови / Куприянов В.В". ,1972; Чернух A.M.с соав., 1975 /. Между тем ряд вопросов, относящихся к изучению на микроуровне изменений биофизических параметров крови, возникающих в экстремальных условиях / в том числе под воздействием мышечных нагрузок /, изучены недостаточно и противоречиво /Кироко-сян Э.В.,1986; Муравьев А.В.с соав. ,1990; 1992;%evin рл «/.ч, 1991 /.
Следует отметить, что такой важный вопрос, как структурные преобразования водной фазы крови, в процессе адаптации к мышечным нагрузкам, не нашел должного отражения в специальной литературе. Отсутствуют комплексные исследования гемореологи-ческого состояния в зависимости от сдвигов в водном секторе крови в динамике острых и систематических нагрузок. Однако изучение этих процессов необходимо для объективного анализа прис-
пособительных реакций в условиях экстремального состояния организма и сохранения его гомеостаза.
Целью настоящей работы явилось изучение состояния водного гомеостаза крови при мышечных нагрузках в зависимости от их интенсивности и длительности воздействия.
В соответствии с поставленной целью решались следующие конкретные задачи:
выяснить особенности распределения общей, свободной и связанной воды в возрастном аспекте эритроцитов у животных в исходном состоянии;
исследовать перераспределение воды и ее фракций в раэли-, чных возрастных группах эритроцитов в зависимости от интенсивности и тгродолжительности мышечных нагрузок;
дать характеристику гемореологического состояния, транскапиллярного обмена, водного баланса крови и содержания отдельных форм воды в клеточном и плазменном ее отделах у животных в исходном состоянии;
установить характер сдвигов гемореологических свойств
в зависимости от изменения водного баланса крови, транскапиллярного обмена и перераспределения водных фракций крови под влиянием острой и многократно повторяющихся мышечных нагрузок /различной интенсивности/ и сопоставить полученные данные;
- дать сравнительную оценку влиянию мышечных нагрузок, ра
зной интенсивности и длительности, на водный'гомеостаз крови
и ее реологические свойства, а также на соотношение водных фракций в различных компартментах крови и динамику распределения общей, свободной и связанной воды в возрастных группах эритроцитов.
Научная новизна, исследования. Получены новые данные о функциональном состоянии крови у адаптированного и неадаптированного к физическим нагрузкам организмов. Установлены гемореологи-ческие критерии и закономерности перестройки структуры воды в крови, позволяющие оценить степень тренированности на клеточном и системном уровнях. Показана взаимосвязь между гемореологичес-ким состоянием, транскалиллярныи обменом, количественными и ка^ чественными характеристиками водного баланса крови. Дана сравнительная оценка влиянию мышечных нагрузок определенной интенсивности и длительности на водный статус крови и ее реологические свойства, а также на динамику изменений состояния клеточной
-За-
воды и соотношения ее фракций в эритроцитах разного возраста / молодых, зрелых и старых /. Полученные объективные данные позволили сформулировать положение о роли выявленных перестроек в процессе становления адаптационных и компенсаторных реакций на клеточном уровне и в рамках микроциркуляции у подопытных животных в условиях острых и хронических нагрузок.
В процессе выполнения диссертационного исследования был разработан новый физический способ изучения структурных форм воды в биологических объектах, позволяющий одновременно определять содержание общей, свободной, слабосвязанной и прочносвязанной воды. Этот метод впервые позволил получить объективные материалы, отражающие количественные распределения воды и ее фракций в клеточном и внеклеточном компартментах крови, а также особенности структуры воды в возрастных популяциях эритроцитов.
Теоретическая и практическая значимость работы определяется новизной методического подхода с использованием комплекса современных методов исследования гидратационного и реологического состояния крови. Апробированные в работе методики можно рекомендовать использовать во врачебно-физкультурной практике для объективной оценки состояния текучести крови. Полученные материалы исследования являются оригинальными и расширяют современные представления о генезе механизмов адаптивной перестройки системы крови под влиянием мышечных нагрузок.
Установленные фактические данные представляют не только теоретический, но и практический интерес для соответствующих разделов в медицине, физиологии и биологии. Предложен ряд контрольных критериев для установления степени тренированности организма и физиологического обоснования по применению различных силовых нагрузок в учебно-тренировочном процессе.
Рекомендованный новый способ количественного определения различных форм воды в биологических объектах создает условия для проведения микроанализа фракционных переходов воды. Перераспределение отдельных фракций клеточной воды отражает изменение водно-белковых связей при протекании биохимических и физиологических процессов. Изучение сдвигов форм воды / в изменяющихся условиях внутренней и внешней среды / способствует пониманию механизмов адаптации на молекулярном и клеточном уровнях, от которых зависят общебиологические, закономерности функционирования организмов. Материалы диссертации могут быть использованы для преподавания соответствующих разделов биологии, физиологии, биохимии, а также для более углубленного исследования
на молекулярном уровне.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждались на научных конференциях Ярославского государственного педагогического института / 1991,1992,1993г./, 18 научной конференции Ярославского государственного университета / 1993 /, IV European conference on microcirculation / London,1992 /.
По теме диссертации опубликовано 4 научных статьи. Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Мышечные нагрузки /острые и систематические/ сопровождаются закономерными изменениями гидробаланса в клеточном и плазменном отделах крови и распределения водных фракций в них.
-
Адаптация к мышечным нагрузкам /срочная и долговременная / вызывает существенные сдвиги клеточной гидратации и структурного состояния воды в молодых эритроцитах, в то время как изменения количества общей, свободной и связанной воды в старых эритроцитах не столь выражены.
-
Для оценки приспособительных преобразований системы крови при воздействии на организм мышечных нагрузок /различной интенсивности и длительности/ адекватным является комплексный анализ изменений ее гидратационного и реологического состояния, деформируемости и жидкостного баланса эритроцитов, а также соотношения водных фракций в них с выделением сопоставимых групп наиболее информативных показателей.
-
В процессе адаптации к мышечным нагрузкам возрастает рбль плазменных факторов в развитии гидратационных и геморео-логических изменений.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 199 страницах машинописного текста и включает: введение, обзор литературы, характеристику животных и описание методов исследования, 6 разделов, содержащих результаты собственных исследований, обсуждение, выводы, указатель литературы, состоящий из 162 отечественных и 118 иностранных источников. Диссертация содержит 38 таблиц, 22 рисунка-графика.