Введение к работе
1. Актуальность темы диссертации
Увеличение числа сердечно-сосудистых заболеваний в конце XX столетия характерно для большинства развитых стран мира. Данная проблема актуальна и для Беларуси, особенно в регионах с измененной экологической обстановкой после аварии на Чернобыльской АЭС. Среди общего числа сердечно-сосудистой патологии большая часть приходится на ишемическую болезнь сердца, инфаркты миокарда, аритмии, которые в значительной степени обусловлены недостаточным кислородным обеспечением сердечной мышцы. Рост количества болезней системы кровообращения у населения, проживающего на загрязненных радионуклидами территориях, требует тщательного анализа и проведения экспериментальных исследований с целью выяснения причинно-следственных отношений.
Экспериментальными и клиническими исследованиями установлены структурно-функциональные изменения в сердце, возникающие при воздействии на организм ионизирующих излучений в диапазоне больших доз. В последние годы показано, что радиационное воздействие в малых дозах также модифицирует свойства мембран клеток миокарда, составляющие их компоненты, транспорт ионов через сарколемму. Эффекты, вызванные низкоинтенсивным облучением, чаще всего преходящи и могут реализовываться в отдаленные периоды. Возможна также и более ранняя их реализация в результате действия дополнительных факторов.
Исходное функциональное состояние организма в значительной степени определяет биологическую эффективность различных факторов внутренней и внешней среды. Одним из наиболее важных из них, играющих ключевую роль и в обеспечении нормальных функций и в развитии патологических состояний, является гипоксия. Исследование влияния кислородной недостаточности на функциональные свойства клеток миокарда облученного организма позволит уточнить механизмы постлучевых и гипоксических нарушений биоэлектрической активности кардиомиоцитов, выявить особенности формирования патологических состояний после воздействия на организм ионизирующих излучений, определить эффективность применения антиги-поксических препаратов в пострадиационный период.
2. Связь работы с крупными научными программами
Диссертационная работа выполнена в рамках Государственной программы по ликвидации в Белорусской ССР последствий аварии на Чернобыльской АЭС на 1990-1995 г.г. по теме №121-2: «Исследовать особенности действия гипоксии на клеточные и экстраклеточные механизмы регуляции функции сердца и сосудов в пострадиационный период», а также в рамках
Государственной программы фундаментальных исследований на 1996-2000 г.г. - Закономерности переноса натуральных и техногенных радионуклидов в биосфере, формирование дозовых нагрузок, биологические эффекты хронического действия радиации и повышение радиоустойчивости организма (Малые дозы облучения) - по теме « Изучение механизмов действия острого и хронического g-облучения в малых дозах на функции важнейших систем и метаболические процессы организма» (№ ГР 19961860).
3. Цель и задачи исследования
Целью настоящей работы являлось исследование биоэлектрической активности кардиомиоцитов в условиях гипоксии в зависимости от дозы, мощности g-облучения организма и длительности пострадиационного периода. Исходя из цели исследования, были поставлены следующие задачи:
определить ближайшие и отдаленные эффекты пролонгированного и острого g-облучения в разных дозах на биоэлектрическую активность клеток миокарда;
дать характеристику нейрогормональной регуляции биоэлектрической
активности кардиомиоцитов облученного организма;
исследовать особенности влияния гипоксии и реоксигенации на функциональную активность кардиомиоцитов в зависимости от дозы, мощности облучения и длительности пострадиационного периода;
определить особенности влияния гипоксии на механизмы нейрогор-монального контроля после воздействия на организм низкоинтенсивных ионизирующих воздействий;
изучить антигипоксическое действие блокаторов адренорецепторов, кальциевых каналов и новых антиоксидантов на клетки миокарда облученного организма.
4. Объект и предмет исследования
Объект исследования - изолированное правое предсердие белых крыс (самки, возраст 5-6 мес). Предмет исследования - биоэлектрическая активность кардиомиоцитов в различных условиях оксигенации миокарда после внешнего острого и пролонгированного g-облучения организма в разных дозах.
5. Методы проведенного исследования
При проведении исследований автором использовался классический метод микроэлектродной регистрации биоэлектрической активности. Гипоксия создавалась перфузией неоксигенированным раствором. Острое облучение проводили на установке ИГУР с Cs137 в качестве источника g-лучей
(мощность дозы 9- 10"4 Гр/с). Для пролонгированного? -облучения использовали экспериментально установку ГАММАРИД-192/12о (мощность дозы 2,8- 10"7 Гр/с). Поглощенная доза облучения составляла 0,5; I; 3; 6 и 9 Гр.
6. Научная новизна и значимость полученных результатов
Выявлены особенности пострадиационной динамики биоэлектрической активности клеток миокарда в зависимости от дозы и мощности j-облучения организма. Показано, что увеличение частоты стимуляции не изменяет электрофизиологические характеристики кардиомиоцитов облученных животных в отличие от необлученных.
Установлены особенности действия гипоксии и реоксигенашти на биоэлектрическую активность миокардиальных клеток в зависимости от дозы, мощности ^-облучения организма и длительности пострадиационного периода.
Охарактеризовано модифицирующее действие низкоинтенсивного "jj-облучения и гипоксии на нейрогормональную регуляцию функциональной активности кардиомиоцитов.
Определены эффекты блокаторов адренергических рецепторов, кальциевых каналов и новых синтетических антиоксидантов на клетки миокарда облученного организма в условиях недостаточной их оксигенации.
7. Практическая значимость полученных результатов
Полученные данные расширяют существующие представления о влиянии гипоксии и реоксигенации на биоэлектрические процессы и их регуляцию в кардиомиоцитах облученного организма, об использовании антиаритмических соединений в пострадиационный период. Результаты проведенного исследования необходимо учитывать при фармакотерапии ишеми-ческой болезни сердца, различного рода аритмий с применением антагонистов адренергических рецепторов и блокаторов Са2+-каналов. Полученные экспериментальные данные расширяют информационную базу, необходимую для прогнозирования ближайших и отдаленных эффектов острого и пролонгированного 1[-облучения в малых дозах на организм, а также могут быть использованы при разработке новых эффективных противолучевых и антигипоксических средств и методов лечения сердечно-сосудистых нарушений в пострадиационном периоде.
8. Основные положения диссертации, выносимые на защиту .
1. Внешнее ї -облучение в. широком диапазоне доз (0,5 - 9,0 Гр) уменьшает амплитуду и длительность потенциалов действия, ослабляет зависимость этих характеристик от частоты стимуляции, модифицирует механизмы нейрогормонального контроля функции кардиомиоцитов. В диапазоне
малых доз острое ^-облучение изменяет параметры биоэлектрической активности в большей степени, чем пролонгированное.
-
Реакция кардиомиоцитов на гипоксию у облученных животных снижается, причем после острого т-облучения в большей степени, чем после пролонгированного. Реоксигенация миокарда облученных в малых дозах (0,5 Гр) животных восстанавливает параметры биоэлектрической активности клеток, а облученных в дозах 1 -9 Гр приводит к нарастанию гипоксических повреждений.
-
Блокада а.-адренергических рецепторов фентоламином и р-адренер-гических обзиданом уменьшает наступающие при гипоксии изменения биоэлектрической активности кардиомиоцитов облученных животных и не оказывает протекторного эффекта на клетки необлученных особей.
9.ЛиЧный вклад соискателя
Все результаты научных исследований, представленные в диссертации, получены автором.
10. Апробация результатов диссертации
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих совещаниях и конференциях: на 2-ом Международном симпозиуме «Механизмы действия сверхмалых доз», Москва, 23-26 мая 1995; Международной научной конференции «Десять лет после Чернобыльской катастрофы (научные аспекты проблемы)», Минск, 28-29 февраля 1996; IX съезде Белорусского общества физиологов, Минск, 5-6 сентября 1996; Третьем съезде по радиационным исследованиям, Москва, 14-17 октября 1997; Международном симпозиуме «Актуальные проблемы дозиметрии», Минск, 28-30 октября 1997; Международной научной конференции «Фундаментальньте и прикладные аспекты радиобиологии: биологические эффекты малых доз и радиоактивное загрязнение среды (Радиоэкологические и медико-биологические последствия катастрофы на ЧАЭС)», Минск, 16-17 апреля 1998; XI конференции по космической биологии и авиакосмической медицине, Москва, 22-26 июня 1998.
11. Опубликованность результатов
По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 5 статей и 7 тезисов докладов. Общее число страниц опубликованных материалов - 37.
12. Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, обзора литературы, методической главы, трех глав результатов собственных
исследований, заключения-и списка использованных источников, который включает 307 библиографических наименований. Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц и 30 рисунков.
