Метаболизм и функции организма при локальной декомпрессии скелетной мускулатуры и внутренних органов. Монография

ного режима баровоздействия (5-8 сеансов) и оценки его эффективности на функциональное состояние опорно-двига- тельного аппарата спортсменов 1- и 2-го разрядов в восьми видах спорта было выявлено, что наиболее эффективным оказался режим декомпрессии 50, 70,100 и 145 мм рт.ст. с экспозицией от 1 до 3 мин на каждом уровне и сбросом давления между ними, а иногда созданием кратковременной компрессии до 110 мм рт.ст.при отсутствии каких-либо болезненных ощущений. Все это в определенной мере послужило обоснованием режимов декомпрессии в наших исследованиях.

Модельные опыты, выполненные на лягушках с разрушенной центральной нервной системой при сохраненном или выключенном кровообращении, проводились с помощью миниатюрной барокамеры по собственной методике, согласно которой одна задняя лапка помещалась в барокамеру, герметизация в которой достигалась при помощи кругового разреза кожи вблизи горловины камеры, кожа надевалась на горловину и фиксировалась лигатурой. Дистальное сухожилие икроножной мышцы отсекалось от кости и присоединялось жесткой лигатурой к плоской стальной пружине с наклеенным на нее тензодатчиком, являющимся плечом измерительного моста. Мышце придавалось небольшое исходное натяжение.

Другая задняя лапка подвергалась подобной же препаровке и помещалась в аналогичную камеру, давление в которой в течение всего опыта оставалось атмосферным. Икроножная мышца этой лапки прикреплялась соответствующим образом ко второму тензодатчику, включенному в другой аналогичный измерительный мост. Оба электрических моста имели независимое питание, измерительная диагональ каждого моста подключалась к выходу самописца. Седалищные нервы отпрепаровывались у основания и к ним подводились раздражающие биполярные электроды; подключенные к одному каналу электростимулятора. Затем определялся порог

41

возбуждения, после чего сокращения икроножных мышц вызывались синхронным раздражением седалищных нервов прямоугольными импульсами (1 мс, 2 Гц, сила раздражения от 2 до 7 порогов). Давление в барокамере поддерживалось в пределах 30-80 мм рт.ст.

В контрольных опытах определялась продолжительность одновременной ритмичной работы обеих икроножных мышц в условиях атмосферного давления при сохранении кровообращения и при выключении его. Данная серия опытов была посвящена сравнению работоспособности икроножной мышцы лягушки в условиях локального понижения внешнего давления с другой, сокращающейся синхронно вне барокамеры. Часть опытов этой серии была проведена на лягушках с предварительно удаленным сердцем, а часть опытов осуществлялась после 15-минутной перфузии сосудов задней половины тела лягушки раствором Рингера под давлением не ниже 40 мм рт.ст. Перфузат вводился в брюшную артерию через каудально направленную канюлю. Свободное вытекание перфузата с примесью крови животного обеспечивалось по одноименной вене через другую канюлю. С началом раздражения нервов перфузия прекращалась.

Исходя из анализа данных научной литературы и полученных нами ранее фактов повышения работоспособности не только в условиях применения ЛОД, но и при любом повышении трансмурального давления и учитывая, что при этом количество кислорода, поступающего из крови в ткани, оказывается выше наблюдаемого в обычных условиях, мы предположили, что в крови существует крупномолекулярное вещество, способное лишь при растяжении капиллярных пор выходить в межклеточную жидкость и влиять на тканевой метаболизм, сдвигая его в аэробную сторону. В связи с этим проведена серия опытов, в которых была сделана попытка перенести это гипотетическое вещество непосредственно из крови в мышечную ткань посредством инъекции. Для этого

42

плазму, полученную при центрифугировании крови гепаринизированной лягушки-донора, вводили тонкой иглой в две точки одной из икроножных мышц в количестве соответственно 0,02 и 0,03 мл%. Две точки были выбраны с учетом предположения того, что макромолекулярное соединение должно диффундировать в межклеточной жидкости достаточно медленно: в пределах 10-15 мкм/мин. На это указывает и латентный период ЛОД-эффекта (1 мин) и время достижения его максимума (5 мин). В противоположную (контрольную в данном случае) мышцу экспериментального животного в две точки вводили то же количество раствора Рингера с гепарином. Через 15 мин после инъекции начинали раздражение нервов, затем увеличивали интервал от опыта к опыту на 5, а через 2 ч – на 15 мин, определяя при этом работоспособность той или другой мышцы.

Серии и объем собственных исследований: 1. Изучалось влияние ЛОД на функциональное состояние организма человека: а) в условиях относительного покоя при декомпрессии конечностей или частей тела; б) в связи с выполнением различных видов физической нагрузки; в) в связи с острой гиперкапнической и двигательной гипоксией. 2. Влияние ЛОД на функциональное состояние организма животных: а) при декомпрессии каудальной трети тела крыс в условиях относительного покоя и в процессе выполнения плавательной нагрузки и восстановления; б) при исследовании работоспособности икроножных мышц лягушки в условиях нормального атмосферного давления и ЛОД.

Объектом исследования служили: 1) студенты-добро- вольцы Казахского института физической культуры и Российского университета дружбы народов в возрасте 18-25 лет. Большинство из них – спортсмены различных специализаций и квалификаций, всего 414 человек; 2) нелинейные половозрелые крысы-самцы (235 особей) и травяные лягушки(205 особей).

43

2.2. Методика исследования влияния локальной декомпрессии на организм человека

В условиях относительного покоя изучалось влияние декомпрессии ноги или руки человека на динамику функциональных показателей систем: сердечно-сосудистой, дыхательной, крови и кровообращения.

1.Регистрацию системного артериального давления (АД)

ичастоты сердечных сокращений (ЧСС) осуществляли посредством датчика непрерывной бескровной неоклюзионной записи мгновенного значения АД конструкции Д.Л. Длигача [53] в артериях большого пальца руки беспрерывно в течение всего исследования, а также широко известным методом Короткова. На кривых записи АД подсчитывали ЧСС. Запись кривой давления со «свободной» руки осуществляли и после воздействия ЛОД на руку и на ногу. Определение систолического, минутного объема крови и общего периферического сопротивления сосудов производили достаточно широко применяемым расчетным способом.

2.Исследование объемного кровенаполнения сосудов кожи пальца руки осуществляли с помощью электроплетизмографа. Степень насыщения гемоглобина крови кислородом

в процентах (НbO2%) и скорость кровотока на участке «лег- кое–ухо» определяли калориметрически оксигемографом.

3.Определение количества капилляров в ногтевом ложе людей подсчитывали с помощью капилляроскопа (М-70-А) на руке, не подвергаемой декомпрессии при декомпрессии другой руки, а также до и после ЛОД руки.

4.Для изучения проницаемости капилляров кожи пользовались пробой Нестерова. Отрицательное давление в аппарате Нестерова создавалось не менее 300 мм рт.ст. на внутренней поверхности кожи предплечья (на 1 см ниже локтевого сгиба). Банки-присоски действовали в течение 3 мин. Проницаемость мелких сосудов кожи определяли по подсчету количества возникаемых на месте пробы петехий.

44

5.Содержание лейкоцитов, эритроцитов, гемоглобина определяли с помощью эритрогемометра и счетной камеры Горяева в смешанной периферической и венозной крови. В части опытов определялся гематокритный показатель посредством центрифугирования гепаринизированной крови в капиллярной трубке (15 мин, скорость 3000 оборотов в 1 мин), рассчитывалось содержание гемоглобина в одном эритроците. Определение среднего содержания гемоглобина в одном эритроците производили умножением количества гемоглобина в г% на 100 и делением на величину гематокрита. В этой серии у испытуемых также анализировали смешанную периферическую кровь и венозную (до и после ЛОД).

6.Определение содержания глюкозы в крови выполняли с использованием экспресс-метода «Био-ла-тест» фирмы Хемапол (ЧССР).

7.Титрометрическим микроэкспресс-методом определяли уровень щелочного запаса крови (BE) по А.В. Неведову

вмодификации Г.В. Дервиза, И.И. Виноградовой и А.А. Сафаровой, заключающимся в связывании щелочной цельной крови соляной кислотой. Определение содержания молочной кислоты в крови производили методом Баркера и Саммерсона. Исследование содержания общего белка и белковых фракций сыворотки крови, взятой из локтевой вены до и после воздействия ЛОД 40 мм рт.ст. на руку молодых практически здоровых людей в возрасте 18-20 лет, осуществляли биуретовым методом электрофореза на агар-агаре. Процентное соотношение между отдельными фракциями (г%) определяли путем калориметрирования элюатов участков электрофореграмм в ФЭК-М.

8.Регистрацию изменения константы скорости потребления кислорода кожей (КСПК) проводили полярографическим методом, который в биофизическом смысле отражает величину кислородной проницаемости клеточных мембран. Измерение величин КСПК осуществляли в условиях относи-

45

тельного покоя до и сразу после пребывания руки или ноги в условиях ЛОД. Одновременно при этом измеряли КСПК на противоположной, свободной от декомпрессии конечности.

9.Объем циркулирующей крови (ОЦК) определяли с помощью синей краски эванса (Т-1824) по методу, описанному В.Б. Козинер и В.М. Родионовой в модификации Г.А. Глезер и Н.П. Москаленко с учетом степени разведения красителя. ОЦК крови измеряли на 10-20-й минуте во время декомпрессии 100 мм рт.ст. на одну ногу, испытуемый находился в кресле в положении сидя. До начала эксперимента у всех испытуемых измеряли артериальное давление. На десятой минуте декомпрессии в локтевую вену испытуемого вводили 3 мл 0,5% раствора синьки Эванса. Через 10 мин с момента введения краски (время необходимое для полного перемещения краски с кровью) из вены другой руки брали кровь для определения ОЦК, объема плазмы (ОП) и объема эритроцитов (ОЭр) и сразу же прекращали декомпрессию. В случае, если у испытуемых наблюдались даже начальные симптомы предобморочного состояния, декомпрессию прекращали немедленно. Спустя 7 мин после снятия декомпрессии из этой же вены брали кровь для анализа.

10.Часть исследований по изучению влияния локальной декомпрессии на повторные функциональные показатели организма человека в условиях относительного покоя были связаны не с разовым ее воздействием, а с многократным (курс воздействий составил 12 ежедневных сеансов попеременной декомпрессии 80 мм рт.ст. обеих ног по 10 мин на каждую). В этих исследованиях перед началом декомпрессии

ипосле него методом Микро-Аструп в модификации Зигаар- да–Андерсена определяли показатели кислотно-основного состояния и газы крови в предварительно артериализированной капиллярной крови, взятой из пальца руки перед началом опыта (фон) и на третьей минуте после последнего сеанса курса воздействия ЛОД в гепаринизированных стеклян-

46

ных капиллярах. Артериализация сосудов верхней конечности достигалась прогреванием кисти руки в водяной бане при температуре 40-50° С.

2.3. Методика исследования влияния декомпрессии каудальной трети тела животных на функциональное состояние их организма в условиях относительного покоя

Изучали влияние локальной декомпрессии каудальной трети тела животных (половозрелые белые крысы-самцы) на динамику некоторых функциональных и морфологических показателей их организма (ЧСС, ЧД, ректальная температура, рН крови, дефицит буферных оснований, парциальное напряжение О2 и СО2, кровенаполнение скелетных и сердечных мышц, печени, почек, легких и селезенки), а также морфофункциональные и гистохимические показатели печени. Величина декомпрессии составляла 30-35 мм рт.ст., продолжительность процедуры – 10 мин. Частоту сердечных сокращений подсчитывали по ЭКГ, записанной во втором стандартном отведении, частоту дыхательных движений регистрировали с помощью приставки к электрокардиографу, снабженной специальными датчиками. Для определения напряжения О2, СО2 и показателей кислотно-основного состояния крови, взятой из хвостовых сосудов, использовали аппарат ОР-2Ю/2 фирмы Radelkis. Ректальная температура измерялась с помощью электротермометра с термистром фирмы

Nihon Kohden.

Исследование кровенаполнения тканей у крыс осуществляли по методике В.А. Бернштейна [134], которая заключалась в том, что у забитой крысы иссекали для исследования кусочки органов (скелетных и сердечной мышц, печени, почек, легких, селезенки). Исследования проводили: а) в контрольной группе, определяя кровенаполнение тканей икро-

47

ножной, сердечной мышц, печени, почек, легких, селезенки и кожи, состояла из 10 животных; б) в эксперименте у 20 животных определяли кровенаполнение тканей тех же органов, что и у контрольных крыс, но после 10-минутной декомпрессии 30 мм рт.ст. на каудальную треть тела. В этой же серии опытов определяли число функционирующих капилляров, приходящихся на одно мышечное волокно, и динамику диаметра капилляров при действии 10-минутной локальной декомпрессии.

Для определения общего количества функционирующих капилляров в скелетных мышцах животных применялся метод Р. Слонимского с соавт. [135]. После декапитации крыс иссекались кусочки 0,5 см икроножных мышц и фиксировались 24 ч в специальной жидкости. Иссеченные кусочки промывались в проточной воде в течение 1 ч, после чего изготовились срезы на замораживающем микротоме 90-120 мк. Помещенные на предметные стекла срезы окрашивались раствором бензилина, и на этих срезах выявлялись капилляры с находящимися в них эритроцитами, по которым судили о функционировании капилляра.

Подсчитывалось число функционирующих капилляров и число мышечных волокон в поле зрения микроскопа. Диаметр капилляров определялся окулярометром. Проводился также расчет числа капилляров, приходящихся на одно мышечное волокно.

48

Г Л А В А 3

МАТЕРИАЛЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ ДЕКОМПРЕССИИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ

ВУСЛОВИЯХ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПОКОЯ

3.1.Результаты исследования сердечно-сосудистой системы, дыхания и крови

учеловека в условиях относительного покоя при декомпрессии руки

Реакции сердечно-сосудистой системы. В серии иссле-

дований (n=30) при 10 мин декомпрессии правой руки испытуемого 50 мм рт.ст, с левой руки снимали ЧСС и АД. С помощью оксигемографа серийного производства регистрировали скорость кровотока на участке «легкие–ухо» (по времени реакции изменения оксигемоглобина при задержке дыхания на вдохе). Результаты этих исследований показывают, что к 7-й минуте воздействия пульс (ЧСС) достоверно возрастал в среднем на 4,77%, оставаясь через 5 мин после прекращения декомпрессии выше исходного уровня на 7,8%. Систолическое давление (СД) на 7-й минуте декомпрессии хотя и снизилось на 3,38%, но недостоверно, а давление диастолическое (ДД) достоверно увеличилось на 9,58%, через 5 мин. после ЛОДвоздействия показатели артериального давления (АД) вернулись к исходному уровню, при этом скорость кровотока возросла.

Анализ данных систолического (СОК), минутного (МОК) объемов крови и общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС) у испытуемых, рассчитанных физическими методами на основе данных ЧСС и АД, показал, что

49

эти параметры подвержены определенным изменениям при действии ЛОД на руку. Так, на 7-й минуте декомпрессии СОК снизился в среднем на 19,2%, а к 5-й минуте восстановления достиг исходного уровня. МОК уменьшился к 7-й минуте на 18,75, а на 5-й минуте после декомпрессии был выше исходных данных на 16,27%. Масса циркулирующей крови (МЦК) на участке «легкие–ухо» снизилась на 42,78% относительно исходных данных. К 5-ой минуте после декомпрессии количество циркулирующей крови (КЦК) на этом участке достигло исходного уровня. ОПСС в большом круге кровообращения к 7-й минуте возросло на 46,30%, а к 5-й минуте после воздействия почти достигло исходных величин. Таким образом, согласно полученным данным, 10 мин декомпрессии верхней конечности человека до 50 мм.рт.ст. связаны с повышением ЧСС, ОПСС и скорости кровотока, снижением МОК, проявлением тенденции к снижению ДД и уменьшением МЦК.

Реакция капилляров. Исследование количества капилляров в ногтевом ложе, а также проницаемости капилляров сосудов кожи предплечья производилось до, при и после ЛОД в двух режимах. Первый – 3 мин ЛОД руки 41,5 мм рт.ст., второй – возрастающая декомпрессия – от 30 до 40 мм рт.ст с 3-минутной продолжительностью каждой ступени и 3-минутным отдыхом после нее. При исследовании первого режима воздействия (n=23) число капилляров определяли до декомпрессии и сразу после нее, а количество петехий – до декомпрессии, при ее воздействии и после (рука с банкой-присоской от аппарата Нестерова находилась в барокамере). Анализируя полученные данные, можно отметить, что сразу после 3-минутной декомпрессии среднее значение числа капилляров в ногтевом ложе среднего пальца руки увеличилось по сравнению с исходными данными на 36,74%, а число петехий в момент действия декомпрессии возросло почти в два раза: на 92,01%. После декомпрессии к 3-5 минутам их число достигало исходного количества. Из данных исследований количества ка-

50