Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение адаптации организма к холоду и переохлаждению со стороны физиологических систем организма, а особенно биохимических реакций, лежащих в основе обмена веществ и энергии, является важной проблемой теоретической, практической биологии и экспериментальной медицины. В настоящее время накоплен большой материал, о влиянии гипотермии на функциональное состояние различных систем организма. Установлено, что искусственная гипотермия обеспечивает максимальную защиту биологической, физиологической и функциональной целостности организма, оказывает стимулирующее действие на естественные защитные системы организма, приводит в действие глубинные филогенетические физиологические процессы на тканевом и органном уровне. При гипотермии меняется соотношение реакций обмена веществ в тканях и органах, что отражается на состоянии функциональных систем организма. В этом отношении несомненный интерес представляет изучение обмена липидов.
Липиды участвуют в пластическом и энергетическом обмене. Их пластическая роль реализуется, главным образом, фосфолипидами и холестерином. Эти компоненты обмена липидов и входящие в их состав жирные кислоты участвуют в формировании биологических мембран, обеспечивая их прочность и биофизические свойства. Почти все клетки (в меньшей степени клетки мозга) для получения энергии могут использовать, наряду с глюкозой, жирные кислоты. Многие авторы считают, что при гипотермии в разных органах обмен липидов заметно изменяется, происходит его перестройка, при которой такие компоненты обмена липидов, как жиры, а в особенности жирные кислоты, превращаются в основной источник энергии охлажденного организма.
Поскольку метод гипотермии используется в практической медицине (Е.Н. Мешалкин, 1985; В. Н. Ломиворотов, А. М. Караськов, 2002 и др.), важно найти щадящий вариант ее применения. Если при общей гипотермии характер изменений обмена липидов изучен достаточно хорошо, то при кранио-церебральной гипотермии таких данных еще недостаточно.
В условиях кранио-церебральной гипотермии наиболее хорошо изучены компоненты углеводного обмена (Е.И. Щербакова, 1968; Н.Н. Кофанова, 1975). Однако систематических исследований и анализа физиологических механизмов, лежащих в основе изменений обмена липидов, до настоящего времени не проводилось.
В качестве рабочей гипотезы исследования выдвинуто предположение о том, что на разных стадиях кранио-церебральной гипотермии происходят изменения в обмене липидов организма животных, направленные на поддержание функциональной активности жизненно важных органов и сохранение биохимического и энергетического гомеостаза.
Цели и задачи исследования. Основной целью исследования явилось выяснение изменения компонентов обмена липидов на разных этапах кранио-церебрального охлаждения.
Исходя из поставленной цели, решались конкретные задачи:
Изучить изменение основных компонентов обмена липидов в циркулирующей крови и в крови, поступающей и выходящей из головного мозга и печени.
Изучить некоторые стороны обмена углеводов в головном мозге и печени при кранио-церебральной гипотермии.
Определить с помощью гистохимических методов влияние глубины кранио-церебрального охлаждения на изменение содержания компонентов обмена липидов в ткани печени, сердца, легких, то есть органах, где они синтезируются или используются.
Изучить изменение концентрации компонентов обмена липидов в мембране эритроцита, а также кальция, магния и АТФ, участвующих в поддержании формы эритроцита.
Объект исследования. Беспородные собаки обоего пола.
Научная новизна. На основании использования биохимических и гистохимических методов удалось выявить закономерности в изменении компонентов обмена липидов, которые обеспечивают поддержание функциональной активности жизненно важных органов на разных этапах охлаждения. Получены сведения об изменениях в мембране красных кровяных клеток под воздействием кранио-церебрального охлаждения. Установлено, что происходящее изменение соотношения компонентов обмена липидов и некоторых компонентов обмена углеводов обеспечивает поддержание энергетического гомеостаза охлажденного организма.
Положения, выносимые на защиту:
Направленность изменений компонентов обмена липидов при кранио-церебральной гипотермии зависит от глубины гипотермии и поддерживает функциональную активность жизненно важных органов.
Под влиянием кранио-церебрального охлаждения происходят изменения в мембране эритроцита, следствием которых является появление на стадии глубокого охлаждения (24С) шиповатых клеток - эхиноцитов.
В условиях кранио-церебральной гипотермии поддержание энергетического гомеостаза обеспечивается переменным использованием углеводов и липидов, а на стадии глубокого охлаждения - липидов, главным образом, жирных кислот.
Научно-практическая значимость работы. Полученные данные имеют значение для дальнейших экспериментальных исследований компонентов обмена липидов при экстремальных воздействиях низких температур на организм. Они позволяют уточнить и дополнить знания о патогенезе холодового стресса. Результаты данного исследования могут быть использованы:
- в теоретическом понимании механизмов интеграции всех физиологических функций в целостную жизнедеятельность организма на разных уровнях его организации при кранио-церебральном охлаждении;
в медицине - при лечении и профилактике ряда заболеваний в условиях гипотермической защиты;
в учебном процессе - на лекциях и практических занятиях по курсу физиологии, гистологии и биохимии.
Полученные экспериментальные данные представляют интерес для специалистов, занимающихся проблемами терморегуляции и искусственного гипобиоза.
Апробация работы. Результаты исследования обсуждались на:
Всероссийской конференции «Молодая наука - XXI веку». Иваново, 2001.
Всероссийском симпозиуме (с международным участием) «Механизмы терморегуляции и биоэнергетики: взаимодействие функциональных систем»,
1-5 октября, 2002 г., г. Иваново.
3. Научных конференциях профессорско-преподавательского состава по
итогам научно-исследовательской работы ВГПИ 1976-2002 гг.
Публикации: по теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 118 страницах машинописного текста. Иллюстрирована 20 таблицами и 18 рисунками. Состоит из введения, обзора литературы, главы описания материалов и методов исследования, главы собственных исследований, главы по обсуждению результатов и выводов. Библиографический указатель содержит 245 источников, из них 46 - на иностранных языках.
