ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Познание явлений живой природы, в том числе и сердечно-сосудистой или иной системы организма человека и животных, как известно, начинается с получения о них возможно более полной информации, которая служит исходным материалом для научных обобщений.

Каждая система сигналов, как известно, информирует лишь о какой-то одной стороне изучаемого явления. Сопоставление таких систем дает возможность обнаружить более общие явления. Например, электрические потенциалы действия информируют о факте проведения нервного импульса по нерву, а их сопоставление с величинами потребления нервом кислорода приводит к представлениям об обменно-химической природе этого процесса.

Сопоставление электрофизиологических явлений активности клеток с обменно-химическими процессами недостаточно для понимания взаимосвязи функции, химизма и структуры исследуемых объектов, т. к. цитохимические сдвиги в клетках могут нивелироваться, если их скорость больше скорости фиксации объекта.

Выход из этого положения в свое время был найден М. Т. Шаовым (1968, 1981, 1989) путем создания ультрамикроэлектродного

дифференциально-осциллографического метода одновременной регистрации напряжения кислорода, ионов йода (J ⁺ /J“) и импульсной электрической активности в клетках животных и растений. В результате этого появилась возможность для получения в микроинтервалах времени (мксек и мсек) сопоставимой информации о физиолого-биофизических механизмах адаптации нервных клеток к условиям действия импульсной гипоксии, гипотермии и природных антигипоксантов.

Однако, как это следует из материалов последних физиологических съездов РФ (1998, 2001, 2004), современная физиология все больше занимается научными исследованиями на системном и организменном уровнях биологической интеграции.

В настоящей работе применен метод исследования - пульсоксиметрия на основе пульсоксиметра нового поколения “ЭЛОКС-01М”. Пульсоксиметры привлекают к себе внимание, в первую очередь, удачным сочетанием высокой информативности определяемых показателей, неинвазивности, доступности и надежности при использовании в физиологических экспериментах или в клинической практике. В этой связи полезно отметить, что только в США к 1995 году использовалось 30000 пульсоксиметров 35 фирм - производителей.

Пульсоксиметр “ЭЛОКС-01М” с помощью фотоэлектрического датчика позволяет вести непрерывное измерение и индикацию величины насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом (сатурация кислорода) и частоты сердечных сокращений, т. е. речь как раз идет об интегральных физиологических показателях.

Действительно, с помощью пульсоксиметрических датчиков, установленных на основные кровеносные сосуды в различных точках, и компьютера можно исследовать работу не только сердечно-сосудистой системы, но и других органов. Ведь, как отмечает В. С. Сокольский (2001), пульс обладает уникальной информацией о работе других органов, поскольку ток крови омывает все органы, а пульс несет информацию о них. Надо только научиться получать и расшифровывать ее. В настоящей диссертационной работе мы сделали такую попытку.

Итак, настоящая работа выполнена с помощью адекватного цели и задачам исследования современного метода пульсоксиметрии, позволяющего синхронно регистрировать и увидеть важнейшие функциональные показатели сердечно-сосудистой системы организма человека - это ЧСС, SaCh, фЧСС, фБаСЬ, ПВ и амплитуду ПВ. При этом сам факт одновременной регистрации сигналов исследуемых показателей снимает вопрос о несопоставимости полученных в эксперименте результатов (А.

Несомненным преимуществом неинвазивных пульсоксиметрических методов, кроме сохранения интактности объекта, является еще и то, что регистрируемые с их помощью сигналы являются показателями определенных функциональных процессов. Как известно (С. Л. Загускин, 1986, 1991, 1995), адаптации функциональных процессов происходят в 3 тысячи раз быстрее структурных адаптаций того же уровня.

В современной адаптационной физиологии большое (ведущее) значение придается поиску новых способов ускоренного формирования состояния адаптации (повышение энерго-адаптационного потенциала, работоспособности, надежности организма). В этом плане, как уже отмечено, научные исследования ведутся по трем направлениям - гипоксические тренировки, фармакологические коррекции и природные антигипоксанты - биоантиоксиданты.

Результаты многих исследований показывают, что наибольшим положительным эффектом обладают барокамерные тренировки гипоксией на разных “высотах”, после которых высотоустойчивость сохраняется в течение 10-20 дней, а иногда и больше. Развитие исследований в этом направлении привели к созданию эффективных методов адаптации и лечения с помощью компьютерных гипоксикаторов (фирма “Гипоксия медикал”, Е. М. Ткачук), а также разработке бионического метода адаптации и лечения злокачественных опухолей (М. Т. Шаов, О. В. Пшикова, X. М. Каскулов, 2002).

С другой стороны, доказано, что тигурил, сиднокарб, масло фенхеля, мексамин и другие фармакологические факторы (Е. А. Коваленко, А. Б. Катков, 1985; Р. Д. Платонова, 1990; В. П. Боряк, 1992; и др.) повышают устойчивость человека к постепенно нарастающей гипоксии и осуществляют коррекцию уровня адаптации организма в такой же степени, как и барокамерные тренировки, хотя и в других временных параметрах.

Повышение резистентности организма к острой гипоксии и его адаптационного потенциала под влиянием испытанных фармакологических препаратов, по-видимому, объясняется тем, что при их введении активизируются механизмы срочной адаптации, подобно тому, как это происходит при низком парциальном давлении кислорода в окружающей среде.

Однако в литературе очень мало сведений в плане коррекции гипоксии и в целом повышения адаптационного потенциала организма с помощью лекарственных растений, представляющих флору КБР, особенно флору Баксанского ущелья - район Приэльбрусья. Такое же положение существует по вопросу о механизмах (физико-химических, биохимических, биофизических) действия природных лекарственных растений на организм человека. Здесь приоритет имеет в основном народная медицина.

В этой связи, как это отмечено выше, мы исследовали влияние облепихи крушиновидной, произрастающей в Приэльбрусье, на физиологические показатели сердечно-сосудистой системы человека.

Известно, что в состав облепихи крушиновидной традиционно входят р-каротин (250 мг%), витамин Е (160 мг%) и витамин С (300 мг%). Приэльбрусская облепиха от равнинной отличается тем, что концентрация этих веществ в среднем на 10% выше, т. е. р -каротина содержится 265 мг%, витамина Е - 180 мг%, витамина С - 315 мг%. Видимо, действие облепихи определяется в значительной степени функциями этих веществ, объединенных в систему антиоксидантной защиты на следующих уровнях (К. Рюбен, 1998):

• сдерживает образование оксидантов: кислород направляется с ее участием только в те области, где он приносит пользу, и не пропускает в области, где он может навредить;

• останавливает инициирование окисления металлами подобно железу (в образование свободных радикалов включаются также медь, кадмий, марганец, свинец, молибден и др.);

• перехватывает оксиданты - инициаторы образования радикалов и прерывают цепную реакцию воспроизводства других многочисленных

оксидантов;

• устраняет нарушения, вызванные оксидантами, которые не удалось

перехватить;

• элиминирует и заменяет разрушенные молекулы, а также

самоочищается, удаляя нежелательные вещества, выделяемые в процессе их

жизнедеятельности.

Большой вклад в физиологию природных антиоксидантов внесла кафедра физиологии человека и животных КБГУ (О. В. Пшикова, 1996, 1999, 2000, 2004), где детально изучено влияние облепихи крушиновидной и ее отдельных антиоксидантов на напряжение кислорода и биоэлектрическую активность (ИЭА нейронов коры головного мозга, СЭМ мышечных волокон) отдельных клеток экспериментальных животных.

Из результатов этих исследований следует, что на первом месте стоит /? -каротин. Он в экстренном порядке связывает кислород в примембранном пространстве клеток, т.е. удалось экспериментально подтвердить основное положение, развиваемое известным ученым В. Н. Карнауховым в своих трудах (1969, 1971, 1972, 1973) о функциях каротиноидов в клетках животных - “/?-каротин - это депо кислорода”.

Действительно, если результаты клеточно-полярографических определений Р_о^ перевести в проценты, то получается, что в условиях нормы в различных тканях под влиянием /3 -каротина происходит снижение уровня Р_о^ в среднем на 27,4 %. Тогда возникает вопрос - что же это за адаптация, когда тканевое Р_о снижается? На этот вопрос был получен ответ - в условиях крайней степени гипоксии (“высота” 9-10 км) возбужденные (ИЭА до 30-40 имп/сек) и задыхающиеся клетки неожиданно нормализуются и продолжают функционировать, т. к. они начинают получать кислород от /3- каротина - депо кислорода (по терминологии О. В. Пшиковой “аккумуляторы” кислорода).

Снижение уровня Р_о в ткани не может сразу внести необратимые

негативные изменения в энергетику клетки, т. к. живая система на клеточном уровне организована таким образом, что она имеет резервные источники кислорода - эндогенный кислород (М. Ф. Тимочко, Я. И. Алексеевич, Ю. Г. Бобков, Е. А. Коваленко, 1996, 1998; Е. А. Коваленко, 1997; и др.). Авторы на основании литературных данных и результатов собственных исследований убедительно показали, что у части животных и у людей в экстремальных условиях (гипоксия, гипотермия, истощающие нагрузки, голод, кровопотери и т. д.) срабатывает защитный механизм, позволяющий синтезировать и утилизировать необходимую для жизнедеятельности энергию с использованием эндогенного кислорода, освобождающегося в тканях при ферментативном разложении перекисей и включении в этот процесс кислорода воды.

Следующим источником пополнения уровня кислорода в межклеточном пространстве может быть высвобождение молекул кислорода ионселективных фильтров плазматической мембраны (Б.

Все вышеназванные источники эндогенного кислорода (перекиси, молекулы воды, селективные мембранные фильтры, ионно-молекулярные кислородно-натриевые комплексы) несомненно обеспечивают молекулами кислорода в срочном порядке биоэнергетические процессы в клетках тогда, когда неадаптированный организм человека и животных попадает в условия острой гипоксии или же, возможно, пока идет формирование состояния адаптации к гипоксии и другим экстремальным факторам окружающей физико-химической среды.

В случае с природными антиоксидантами, в том числе особенно с облепихой, видимо, дело обстоит иначе. В облепихе, как уже отмечено, кроме р -каротина присутствуют еще витамины - антиоксиданты Е и С, биологическая роль которых отличается от роли р -каротина. Так, например (Н. А. Терехина, 1989; Н. Г. Колосова, В. Ю. Куликов, 1989; И. С. Байходжаева и соавт., 1991; И. В. Кузьменко, Г. В. Донченко, 1998), в основе действия витамина Е лежит антиоксидантная защита и нормализация физико­химических параметров (проницаемость, вязкость, поверхностное натяжение и др.) и структуры, особенно белков, плазматической мембраны.

Витамин С усиливает транспортные свойства гемоглобина крови и оказывает защитное действие по отношению к молекулам оксигемоглобина (В. Г. Артюхов, 1991) - в присутствии витамина С восстанавливается 20% продукта фотохимического превращения оксигемоглобина, т. е. метгемоглобина. Кроме того, благодаря высокой динамичности донорно­акцепторных параметров — витамин С способен очищать межклеточное пространство от реактивных интермедиатов кислородного метаболизма.

Однако, как показали современные полярографические, электрофизиологические и информационно-термодинамические

исследования (М. Т. Шаов и соавт., 2001; Л. Г. Шаова и соавт., 2001), замечательные функции витаминов Е и С проявляются в большей степени в

период восстановления фонового уровня Р в межклеточном пространстве,

2

т. е. на 10-40 сутки после кормления животных биоантиоксидантами.

В таком случае возникает вопрос о том, за счет какого конкретного механизма в клеточных структурах интактного (неадаптированного)

организма поддерживается необходимый уровень Р , достаточный для

2

осуществления процессов энергопродукции в условиях дефицита кислорода, например, вызванного р -каротином облепихи крушиновидной. Несмотря на многолетнюю историю адаптационной физиологии, особенно в области

гипоксикологии, этот вопрос и в настоящее время является главным, но до

конца неясным.

В этом плане, результаты настоящего исследования, как нам представляется, дают возможность внести в эту проблему определенную ясность.

Так, обнаруженные нами изменения в мелких капиллярах под влиянием облепихи, возможно, являются результатом депонирования значительной части молекул кислорода облепихой с помощью /? -каротина. Тогда, согласно метаболической теории регулирования функций сосудистой системы (А. Гайтон, 1969), на дефицит кислорода в тканях и клетках, артериолы в экстренном порядке реагируют усилением кровоснабжения по принципу обратной отрицательной связи. В результате этого до тех пор, т. е. пока идет формирование состояния адаптации, энергозависимые (энергопродукция) процессы в клетках и тканях не испытывают затруднений.

Следовательно, кислородно-метаболическую регуляцию тонуса (функции) артериол можно отнести к одним из механизмов высокой надежности организма человека, а предложенный в настоящей работе режим приема природных биоантиоксидантов облепихи крушиновидной может быть эффективным методом повышения энерго-адаптационного потенциала и в целом работоспособности организма человека.

Изменения в кислородном статусе клеток поддерживают напряженное состояние артериол, системы энергопродукции и энергопотребления до завершения формирования состояния адаптации, о чем могут свидетельствовать наблюдаемые в наших опытах флуктуации исследуемых показателей. Возможность становления флуктуаций предметом биологических исследований отмечалось и в области термодинамики (Г. Хакен, 1985; И. Пригожин, И. Стенгерс, 1986; П. Эткинс, 1987). Авторы отмечали, что чувствительность неравновесных систем не только к флуктуациям, обусловленным их внутренней активностью, но и к флуктуациям, поступающим из окружающей среды, открывают перед биологическими исследованиями новые перспективы. С учетом этого, следует отметить, что объект нашего исследования (сердечно-сосудистая система человека) относится к неравновесным системам, а режим воздействия (“импульсный” прием биоантиоксидантов) может быть примером поступающих в биосистему флуктуаций из окружающей среды.

С другой стороны, основатель синергетики Г. Хакен (1985) отмечает, что обнаружение различного рода флуктуаций исключительно значимо для биологии, т. к. все физиологические процессы имеют химическую или электрохимическую природу, а многие из них еще и являются периодическими. Следовательно, отмечает Г. Хакен, стоит разобраться в принципах функционирования периодических колебаний и мы значительно приблизимся к пониманию таких ритмических процессов в организме, как, например, работа сердца (Г. Хакен, 2003). Автор далее излагает, что при введении в систему исходных реагентов в определенных концентрациях течение реакции становится нестабильным и замещается периодическими изменениями, т. е. флуктуациями, которые играют роль параметра порядка и подчиняют себе отдельные молекулы (компоненты).

Современные исследования показали, что связанный с обменом энергией процесс обмена веществ, особенно О2, в отдельной клетке протекает в определенном ритме и также является периодическим (М. Т. Шаов, Е. А. Коваленко и соавт., 1993; С. Л. Загускин, 1995; О. В. Пшикова, 1996, 1999; М. Т. Шаов, 2003; Г. Хакен, 2003; и др.).

Действительно, все эти положения мы наблюдаем в результатах наших опытов: высокочастотные и многовершинные флуктуации ЧСС в фоне, которые под влиянием биоантиоксидантов “сглаживаются” и к моменту нормализации ЧСС (после 10 суток приема облепихи) доминирующими остаются две вершины, являющиеся, видимо, стабильными параметрами порядка; низкочастотные и многовершинные флуктуации ПВ в фоне и дифференцированные четырехвершинные флуктуации ПВ в конце приема биоантиоксидантов, т. е. и в этом случае, видимо, происходит образование новых параметров порядка.

Эти наблюдения дают возможность говорить в пользу позитивных изменений адаптационного характера в системе сердце - кровеносные сосуды - ткань (клетки) под влиянием плодов облепихи. Возвращение частоты сердцебиения к характерному для возраста нашего контингента (20- 22 года) значению (80-85 уд/мин) на фоне постепенного уменьшения вершин флуктуаций до двух, возможно, отражают адаптационные сдвиги в самом сердце (генераторы импульса, проводящая система, кардиомиоцит) и в крупных артериях (эластичность, жесткость). Образование четырех периодов колебаний, возможно, соответствует адаптационным изменениям вокруг артериол, капилляров, венул и кислородного метаболизма работающих органов - клеток и тканей.

В конечном итоге о позитивном, адаптационно-нормализующем характере изменений исследуемых показателей говорят данные по определению качественных сдвигов в параметрах ПВ и работоспособности у участников опытов.

Обращает на себя внимание и такой факт - образование двух, трех (и более) вершин на полигоне распределения исследуемого параметра (ЧСС, ПВ и т. д.) меньших интервала измерения свидетельствует о возможности найти еще более эффективные, с меньшим временем формирования состояния адаптации, режимы воздействия на организм, что открывает большие перспективы в адаптационной физиологии.