Стійкість до гіпоксії як результат генетично детермінованих особливостей нейрогуморальної регуляції

Відомості про те, що в межах кожного виду, як серед тварин, так і серед людей, зустрічаються індивідууми значно відрізняються по своїх реакціях на нестачау кисню, наводяться багатьма дослідниками. Проте причини таких відмінностей не піддавалися спеціальному аналізу і залишаються не цілком ясними. Показано, що стійкість організму залежить від інтенсивності вжитку ним кисню, особливостей метаболиз­ма, від поведінкових реакцій і ряду інших індивідуальних відмінностей, що важко піддаються обліку.

Особливе значення у формуванні стійкості організму до гіпоксії має центральна нервова система. Дослідження степе­ню кореляції співвідношення збудливих і гальмівних процес­ів в ЦНС із стійкістю індивідів до нестачі кисню по­казали, що при рівномірній швидкості підйому інтактних тварин в барокамері більшість щурів гинуть на висоті 13— 14 тис. м, деякі — навіть на висоті 15 тис. м. У тих же умовах щури, в яких переважає збудження ЦНС, гинуть значно раніше, при менш значній гіпоксії на «висоті» від 11,25 до 12,5 тис. м н. в. м. [388]. Слабкість внутрішнього гальмування або будь-які дії, що підвищують збудливість ЦНС, наводять до виникнення рухової реакції у відповідь на гипок­сию, генералізованних судом і швидкої загибелі тварини. Тварини, які через якихось властивих їм внутрішніх властивостей, переносять умови кисневого голодування без генералізованного збудження, здатні більш тривалий час зберігати дихання і серцебиття при крайніх мірах гіпоксії [296].

Багаточисельні дані свідчать про те, що динаміка, інтенсивність і ефективність у відповідь реакцій організму на будь-які дії середовища знаходяться в певному зв'язку з типологічними особливостями вищої нервової діяльності ін­дивіда. Показано, що багато характеристик змінних процесів, вегетативних і адаптивних реакцій у ряді випадків добре корелюють з типом ВНД, тобто з індивидуаль­ними особливостями даного організму.

Приведені вище експериментальні дані дозволяють дати на це питання позитивну відповідь. Дійсно, реакції організму на дефіцит кисню добре кор­елюють з типом ВНД. Але чи обумовлена ця реакція типо­логічними властивостями ЦНС? Або типологічні властивості нервової системи і реактивність організму в рівній мірі обумовлені якимсь третім чинником, наприклад, своєрідними рисами метаболізму різних клітин даного індивіда, у тому числі і клітин його нервової системи?

Дослідження закономірностей формування поведінки тварин у ряді декількох поколінь показують, що існує послідовний ланцюг передачі інстинктів і характеру реагува­ння організму на стереотипний подразник. Встановлено, що домінантні форми оборонних реакцій добре успадковуються нащадками. При цьому одна з найважливіших типологічних характе­ристик ВНД — збудливість — успадковується незалежно від ха­рактера оборонної реакції, відповідно генетичним осо­бливостями батьків [191].

Популяційно-генетичне вивчення особливостей спадкування структури адаптивних можливостей в ізольованих і відносно ізольованих груп населення, що проживають в різних клімато-географічних зонах СРСР, показало, що морфологічні особливості людини і ряд психофізіологічних показників ВНД відрізняються певною стійкістю, тоді як на формування інших фенотипічних особливостей істотним чином можуть впливати і чинники зовнішнього середовища 120].

Можна стверджувати, що як морфологічні, так і функціональні особливості сер­дечно-судинної, ендокринної або нервової систем, що передаються по спадку, мають в своїй основі певні біохімічні субстрати, на основі яких формуються різні сторони реактивності кожного конкретного організму, у тому числі здатність його так чи інакше реагувати на дефіцит кисню.

Деякі дослідники робили спроби знайти відмінності певних показників обміну речовин тварин, що мають неоднакову стійкістю до дії низького пар­ціального тиску кисню. Було встановлено, що гостра гіпоксична гіпоксія, що наводить до важкого стану деяких, особливо чутливих до нестачі кисню щурів, супроводиться значним зниженням у цих тварин актив­ности цитохромоксидази [283], роль якої в окислювальному мета­болизме досить відома. При цьому у останніх тварин, які піддавалися такій же мірі розрідження, активність ЦХО не змінювалася. Показано, що у окремих тварин дефіцит кисню наводить до різкого виснаження запасів і пригноблення активності дегідрогенази головного мозку, аж до повного зникнення гіс­тохімічної реакції, що дозволяє виявляти ці ферменти. Встановлена певна кореляція між стійкістю тварин до гіпоксії і активністю АТФаз [609].

Оскільки основним постачальником внутріклітинній енергії є мітохондрії, виникає припущення, що підвищена стійкість деяких індивідів до гіпоксії може бути обумовлена особливостями функціонування окислювальних фермен­тів цих органел. Показано, що в низкостійких до гіпоксії щурів в більшості випадків інгібований ІАДН-ЦХС-редуктазний комплекс при незміненій активності сукцинат-ЦХС-редуктази.

У групі «резистентних» щурів після хронічної гіпоксії актив­ность цих ферментів залишалася на рівні контрольних величин [144, 145].

Припущення про провідну роль ферментів мітохондрій у фор­муванні стійкості організму до гіпоксії в умовах обмеженої доставки кисню в ланцюг термінального окислення сповна обгрунтовано. Проте при створенні гіпоксичної гіпоксії, ек­вівалентного підйому на 10,5 тис. м (використаною А. М. Дуд-ченко [144]), парціальний тиск кисню у вдихуваному повітрі досягає рівня 42—38 мм рт. ст., тобто стає нижчим за тиск пари води в альвеолярному повітрі. У цих умовах транс­порт 02 в тканині припиняється і мітохондрії клітин вже не можуть бути джерелом енергії біологічних процесів.

Порівняльне дослідження стійкості різних тварин до «висотної» гіпоксії і гострої крововтрати показує, що щури значно стійкіші, ніж кролики. Проведення порівняльного вивчення активності у цих тварин лактатдегідрогенази, малатдегідрогенази, ферментів гліколізу і глутамат-піруват трансамінази підтверджує, що активація шляхів анаеробного ресинтезу АТФ може бути одним із способів збереження житєздатності клітини в умовах аноксії [251].

Доречно пригадати, що аналізуючи характер у відповідь реакцій органів, тканин і клітин на екстремальні стани, Лаборі [197] прийшов до необхідності виділення трьох типів метаболізму і обумовлених ними особливостей реактивності:

I — позитивний пентозний тип, для якого характерне переважання пентозного шляху метаболізму з інтенсивними гліколітичними процесами і високою стійкістю до нестачі кисню;

II — позитивний тип циклів Ембдена—Мейергофа—Кребса с високою чутливістю до гіпоксії;

III—сбалансованний тип, відрегульований, що характеризується, для кожного стану балансом обох типів метаболізму.

Зіставлення цих даних з результатами дослідження раз­личних фізіологічних, біофізичних і біохімічних показників, проведених в нашій лабораторії і викладених в попередніх розділах, дозволяє говорити про те, що особини, що відрізняються природною високою стійкістю до нестачі кисню, володіють генетично закріпленими особливостями метаболізму, що дозволяють їм здійснювати звільнення енергії в умовах крайніх меж гіпоксії і навіть протягом деякого періоду часу при повній аноксії. Ці тварини володіють також здатністю, яка витікає з першої властивості при наростаючій гі­поксії довше зберігати нейрогуморальну регуляцію житєвих процесів і підтримувати метаболічний гомеостаз в межах фізіологічної зони регуляції за рахунок більш лабільних допоміжних шляхів анаеробного звільнення енергії.

Своєрідні особливості реактивності піддослідних I і II груп в умовах високогір'я і виявлені у них розбіжності в показниках відновного періоду після тестуючої наг­рузки, відмінності в прирості фракцій гемоглобіну «71 »/«61» і деякі показники вегетативних реакцій дозволяють з певною вірогідністю прогнозувати індивідуальну стійкість організму до нестачі кисню. Таке прогнозування може виявитися корисним для підвищення ефективності різних видів трудової і спортивної діяльності, для поліпшення резуль­татов патогенетичної терапії станів гіпоксій.

17