Морфофункциональные основы изменений микрососудистого русла, реологических свойств крови и транспорта кислорода при адаптации к мышечным нагрузкам Муравьев, Алексей Васильевич

Введение к работе

Актуальность темы.Среди фундаментальных проблем современной, биологии и медицины микрогемоцирхуляцид занимает одно из эедуцих мест. Важность разработки аспектов этой проблемы нз случайна,поскольку именно на уровне микроциркуляции реализуется обменная и транспортная функции сердечно-сосудистой систему и обеспечивается необходимый для жизни тканевый гомеостаз ( З.П. Казначеев, А.А.Даи-зикский, 1975; В.В.Кулрияяоэ и др., 1975; A.M.Чернух и др., 1975; A.M.Чернух, 1978; О.В. Алексеев, 1981; З.й. Коолоэ, 1935,1987;

О.Пи<Ліска,І<)82; А.ВоІНпцяг, 4.7ngrell, Г">ЭО ). KpU.C ТОГО, їран-

спортние феномены на уровне микроциркуляции имеют прямое отношение \ к поддержанию зоднего баланса тканей, их локальной температуры,газового гомеостаза и дестаркє иммунных комплексов ( A.M.Чернух,1978; Б.И.Ткаченко, IC3I; Г.'А. Мчедлихвнл;-, 1939; Б.И. Ткаченко и др., I990;K.Schnid-Gchont>f!in , 1975). Выполнение транспортных задач кровьіз обеспечивается комплексом потокоамх сзоЛсть, осуществляющих ' ее высокую текучесть к деформация эритроцитов. Эти биофизические свойства подчиняются закономерностям реологии и их изменения могут существенным образом сказываться на эффективности кровообращения в целом ( С.А. Селезней и др., 1Э75; В.А. Левтод и др. ,19В2; A.Weiss, І'?бО; A.Copley, 1976;' J.Dormacdy,1930; .S.Chihn, 1977 )-

3 последние годы проявился интерес к ;'.::y-mu:v состояния тк~ рециркуляции при мккечнкх нагрузках ( В.И. Козлов, 1977,1932; B.fi. Камыпов и др., I9S7; В.А. Тхоревекий и др., I992;?h.Vatsob, 1990 ). Рассифроэка характера изменений з систоме милрециркуля -ции, познание ее обменных и транспортных возможностей при диига -тельной активности необходима для изучения закономерностей адаптивных прообразовзниР., направленных на поддержание энергетических ! и пластических процессов о тканезьх микрообластях. Показатели сое - і тскніш микро;;иркуляции могут служить.объективным;: прогностическими ' критериями приспособляемости организма к тому или иному фактору среды. В связи с этим возникает необходимость специальной разрат ботки новых аспектов проблемы микрогемоциркуллци;: применительно к і изучении закономерностей. срочноЯ и долговременной адаптации «мышечным нагрузкам разной величины и длительности.

Анализ отечественной и зарубежной литературы свидетельствует о том, что до настоящего времени нет комплексных работ, раскрываю-

щих состояние путей микроциркуляции, изменения реологических свойств крови и ее компонентов и транспорта кислорода в условиях долговременной и срочной адаптации к мышечным нагрузкам. Еолыыш -ство современных исследований данной проблемы имеют в основном аналитическую на^евлеиность.Они не создают целостного представления о характере адаптивной перестройки системы микрогемоцирі./ля -ции и транспорта кислсрсдо при мышечной активности. Так, например, не проведено системного анализа всего комплекса микрососудов мик -рорайона в пспостарлении с динамикой реологических свойств крови. Ш нашла ече должного отражения в литературе взаимосвязь изменений параметров функционально!¹, геометрии микрососудистого русле, гемо -реологии к кислородтракспорта при длительной мълпечной активности и при воздействии однократных мышечных нагрузок. Не ясным оставался важный вопрос об оптимальном уровне изменений параметров гемо -реологии для эффективного транспорта кислорода в условиях примо -нения двигательных программ. Не исследовалось состояние всего комплекса деформационных характеристик эритроцитов при адаптации. Вместе с тем, известна важная роль реологических сеойстз эритро -цитов в адекватной оксигенации тканей ( З.А. Голенок и др., 1987 ; К. Schnid-Schoiibein, Т975; A.Gordon, 1978; I!. Kafcachi et al., 1983; CR. Honig, 1002 ). Очевидно, что оптимизация комплекса реологических параметров крови может улучшить транспорт кислорода в тканевые регионы и повысить толерантность организма к .физическим нагрузкам.

Цель работы - комплексное изучение мор|>офункциональнъгх основ изменений михрссосудистого русла, реологических свойств крови и транспорта кислорода при адаптации к мышечным нагрузкам.

Задачи исследования;

1. Изучите особенности влияния долговременной адаптации к умеренным мышечным нагрузкам на параметры микроциркуляторнего русла, какро - и микрореологические свойства крови и транспорт кислорода.

2. Исследовать особенности влияния долговременной адаптации к максимальным мышечным нагрузкам на параметры микрососудистого русла, какро -и микрсрэологаческие свойства крови к транспорт кислорода.

3. Протеста системный анализ изменений параметров ыикрозосу-дистого русла, реологии крови и ее компонентов, транспорта эритроцитов и кислорода при двзэдгд;тации.

4. Проанализировать особенности перестройки макро - к микро-реологичееких параметров, транскапиллярного обмена и транспорта кислорода при срочной адаптации к килечкой нагрузке у интэктных животных, адаптированных к умеренным и максимальным чапряденияк и после периода дезадаптации.

Научная ноаизна. Впервые на основании комплекса норфофунхцио-нальных, биохимических и биофизических методов проведено всестороннее изучение системы «икрогемоциркуляции, реологии крови и транспорта кислорода при долговременной и срочной адаптации к конечным нагрузкам разной интенсивности и длительности.

В результате получены новые данные о механизмах адаптивной перестройки системы кровообращения при мыэечной активности. Установлены закономерности морфофункциональных [Преобразований путей микроциркуляции при долговременной адаптации. На основании качественной и количественной оценки ваанейичх параметров, характеризующих систему микроциркуляции ( диг-метр, длина, диффузионная поверхность, объем и площадь поперечного сечения каздого звена ), реологию крови и транспорт кислорода, выявлены закономерности адаптивных изменений з зависимости от величины и длительности физических нагрузок.

Получена новые донные об особенностях изменений сложного комплекса гемореологических параметров при срочней и долговременной адаптации к мышечным нагрузкам. Выявлена положительная коррелятивная взаимосвязь степени текучести крози, деформируе -мости эритроцитов с эффективностью транспорта кислорода кровью. Установлено позитивное влияние длительной мыаечнсЛ активности на основные параметры гемореологяи, которое заключалось э повышении текучести цельной крови и деформируемости эритроцитов.

Впервые проведен сравнительный анализ механигчоэ изменений реологических свойств крови и ее компонентов при срочной и долговременной адаптации к мышечным нагрузкам. Найдены оптимальные величины концентрации эритроцитов, при которых транспорт кислорода был максимальным, а вязкость крови и плазмы минимальными.

Разработан? экспериментальная модель дезадаптации к мышечным нагрузкам, позволявшая выявить узловые механизмы изменений параметров функциональной геометрии микрососудистого русла, реологических свойств крови и транспорта кислорода, установить харак -

тер коррелятивных связей и степень информативности параметров функциональной система при относительной гиподинамии и гипокинезии.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая ценность работы состоит в том, что впервые при экспериментальной срочной и долговременной адаптации получены объективные данные об изменениях микроангиоархитектоники, гемодинамики, реологии крови и ее компонентов, установлены механизмы адаптивной перестройки, выявлены корреляции между текучестью крови, деформируемостью эритроцитов и транспортом кислорода.

Установленные факты перестройки путей микроциркуляции, сниже -ния вязкости цельной крови и плазмы, улучшения деформируемости эритроцитов при длительной мышечной активности могут служить отправной точкой ; тл разработки програла; оздоровления и лечебной физкультуры при наличии ыикрсциркуляторных и реологических нарушений в организме.

Разработанный в ьдсперименте комплексный подход для оценки параметров макро -и микророологии крови был апробирован в наблю -дениях на спортсменах, здоровых, нетренированных лицах и пациен -тах с гипертонией. Эти дакнь'е исследований представлены и приняты на III международную конфер&нциэ " Спорт, здоровье и физическая активность" ( Ювяскюяь, Финляндия, 1992 ); на 13-й мевдунврод -ный симпозиум "Спорт, диета и здоровье женщин" ( Койпио, Финлян -дкл, 1993 );-ка 1-й международный конгресс пс клинической ге-мореологии { Бена, 1993 ). Таким образом, данная работа может . явиться основой для постановки специальных исследований с целью поискы путей улучпения микроциркуллции, коррекции реологических нарушений крови при применении специальных программ двигательной активности.

Материалы диссертации могут быть использованы для преподавания в институтах физической культуры и на факультетах физического воспитания педагогических вузов соответствующих разделов физиологии и теории физического воспитания, написании учебников и учебных пособий по физиологии Физических упражнений и служить в качестве методической основы для последующих исследований в области микроциркуляции и биореологии.

Основные положения работы, внностае ня защиту:

3. При долговременной адаптации к мышечным нагрузкам проксхо -дит уменьшение основних параметроз функциональной геометрии ( пло -щади поверхности сосудистой с~енки, объема, суммарной площади по -перечного сечения ), характеризующих морфофункциональное состояние путей оттока и микрососудистого русла з целом. Svecre с тем зняьле -но статистически достоверное увеличение всех показателей в капил -лярном эвэне: протяженности капиллярного русла, число сосудов на единицу площади, диффузионной поверхности, объема и суммарной площади поперечного сечения.

4. При долговременной адаптации к мышечным нагрузкам форми -руется улучшение текучести крови, при этом программа применения интенсивных нагрузок дает больший положительный реологический эффект. Изменения гемореологии связаны с эритроцктарным (снижение концентрации клеток, уменьшение степени их агрегации к повышение деформируемости ), так и плазменным ( снижение концентрации бел -ков, особенно фибриногена, ууеныгенне вязкости и плотности плазмы) компонентами. Повышение текучести крови и деформируемости эритроцитов вырояенно коррелирует с более эффективным, чем у интакткых животных, транспортом кислорода.

5. На всех этапах долговременноh адаптации и при дезадаптации однократная нагрузке ( срочная адаптации ; вызывала увеличение

6. Яри дезадаптации снижение физической рабзтослособности сочетается с уменьшением плотности капилляров, повышением вязкости крови при относительно низких скоростях сдвига, нарастанием агрегации эритроцитов 3 ответ на однократную тестирующую нагрузку dk.-івлєно снижение величины реакции показателей функциональных систем кровообращения и дыхания. Установлено ослабление коррелятивных связей параметров после периода относительной гиподинамии.

' Апробация таботы. Материалы диссертации долоаены и обсуаде-нн на: I к 2-м съездах Всесоюзного общества гематологов и транс-фузиологов (Москва, 1979,IS85); 17 и 18-2 Всесоюзной конференции по физиологии спорта (Ленинград,1984; Ленинград, 1987); Всесоюзном симпозиуме "Стресс и адаптация" (Кишинев,1978); Всесоюзном

СИМПОЗИуие "ЭнДОКрШШЫе МеХаНИЗМЫ Приспособления К МЫШеЧНОЙ Д' 1-

тельности" (Тарту, 1977,1981); конференция ЕНОАГЗ (Иваново,1984); на Всесоюзной научно-практической конференции по физиологии спорта (Ташкент, 1983); на 10-м Всесоюзном съезде АГЭ (В:шница,1986); на 4-м Всесоюзном симпозиуме "Кровообращение в скелетных мышцах" (Рига,1986); на 4-м Всзсоюзном съезде-патофизиологов (Кишинев, 1989); на Всесоюзной конференции по спортивной антропологии ., (Москва,I9S0); на Мендународни- конгрессе ("International Congress for Riorheoiogy" . Нанси, 1989); на Европейской' конференции

ПО МИкрощ:ркул»ДИИ (" I6th Kuropean Conference on Microcirculation.

Zurich ,1990); на Международном конгрессе но патофизиологии ("Сопе

fcituent Congress International Society for Pathophysiology",Moscow] Ha Всемирном КОНГреССе ПО МИКрОЦЛркуЛЯЦИИ ("5th World Congress for

Microcirculation", Луисвилл, 1991); на 17-й Европейской конференции ПО мтфОЦИркуляции (" 17th European Conference on Microcirculation'; Лондон,IS92); на 8-м Международном конгрессе по биореоло-ГІШ(" International Coneress for Blorheology", Yokohana, 1992).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, характеристики экспериментальных моделей и методов исследования, четырех глав собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 423 страницах машинописного текста, иллюстрирована 82 таблицами и 53 рисунками. Библиография составляет 560 источников литературы.