Сходство положительных перекрестных эффектов адаптации к высотной гипоксии и физическим нагрузкам

В основе положительных перекрестных эффектов адаптации к физическим нагрузкам лежит материальный базис адаптации — ее структурный «след».

Известно, что адаптация к умеренной высотной гипоксии, несмотря на свои особенности, имеет общие черты структурного «следа» с адаптацией к физическим нагрузкам.

Очевидно это обстоятельство и определяет общность положительных перекрестных эффектов адаптации к высотной гипоксии с таковыми при адаптации к физическим нагрузкам.

Поэтому уместно кратко охарактеризовать структурный «след» адаптации к высотной гипоксии и рассмотреть некоторые примеры ее перекрестных эффектов.

Высотная гипоксия характеризуется снижением парциального давления кислорода в крови и вызывает кислородное голодание, т. е. недостаточное снабжение кислородом клеток и тканей организма. В связи с этим основные приспособительные реакции организма, возникающие при действии гипоксии, направлены на ликвидацию или уменьшение кислородной недостаточности. Причем в отличие от действия физической нагрузки и других факторов окружающей среды, вызывающих двигательную активность, недостаток кислорода первично не действует на экстерорецепторы и незаметно вторгается во внутреннюю среду, приводя к гипоксемии. И только после возникновения гипоксемии недостаток кислорода начинает действовать как раздражитель на хеморецепторы аортально-каротидной зоны сосудистого русла, непосредственно на центры, регулирующие дыхание и кровообращение и т. д. В результате развивается «комплекс событий», направленных на мобилизацию систем транспорта кислорода, приводящий к явлению «срочной» адаптации к гипоксии, которая характеризуется неполным, неэкономным и в результате — малоэффективным приспособлением организма к недостатку кислорода. При достаточно длительном воздействии высотной гипоксии в результате формирования структурных изменений — структурного «следа» — в функциональной системе, ответственной за приспособление к недостатку кислорода, развивается устойчивая адаптация организма к гипоксии¹.

Структурный «след» этой адаптации характеризуется двумя чертами, которые обеспечивают организму жизнедеятельность в условиях недостатка кислорода, составляют основу перекрестных эффектов и выявляют общность этой адаптации с адаптацией к физическим нагрузкам.

Первая черта состоит в том, что в процессе адаптации растет дыхательная поверхность и емкость легких, мощность дыхательной мускулатуры; увеличивается масса сердца, что сочетается с увеличением в 1,5—2 раза емкости коронарного русла, повышением концентрации миоглобина и числа митохондрий в миокарде и ростом мощности в нем системы гликолиза и транспорта катионов. Сходные изменения формируются и в скелетной мускулатуре. Повышается содержание гемоглобина в крови. Данные компоненты структурного «следа» обеспечивают адаптированному к гипоксии организму увеличение объема вдыхаемого воздуха и коэффициента утилизации из него кислорода, повышение мощности системы энергообеспечения миокарда, снижение потребления им кислорода, увеличение сократительных возможностей сердца,

¹ Меерсон Ф. 3. Общий механизм адаптации и профилактики. — М.: Медицина, 1973; Меерсон Ф. 3. Адаптация, стресс и профилактика. М.: Наука, 1981.

рост кислородной емкости крови и способности тканей утилизировать кислород и т. д. Кроме того, адаптация к высотной гипоксии повышает активность антиоксидантных ферментов — супероксиддисмутазы и глутатионпероксидазы — в мозге и печени [Герасимов А. М. и др., 1979] и, по-видимому, в других тканях. Это способствует повышению резистентности адаптированного организма к повреждающему действию чрезмерной активации свободнорадикального окисления.

Как было показано в нашем предшествующем изложении, именно такие компоненты структурного «следа» присущи и адаптации к физическим нагрузкам.

Вторая важная черта структурного «следа» адаптации к гипоксии, сближающая ее с адаптацией к физическим нагрузкам, связана с изменениями на уровне регуляторных систем. Это относится прежде всего к перестройке стресс-реализующей симпатикоадреналовой системы. Рассмотрим ее несколько подробнее, так как адаптационные изменения именно в этой системе имеют непосредственное отношение к защитным перекрестным эффектам обоих типов адаптации при ишемических повреждениях сердца и особенно к эффектам профилактики аритмий и фибрилляции сердца, о которых будет рассказано в 5-й главе.

В наших исследованиях, проведенных ранее, показано, что перестройка симпатико-адреналовой системы в процессе адаптации к умеренной высотной гипоксии характеризуется увеличением мощности аппарата симпатической регуляции сердца, что выражается гипертрофией нейронов, иннервирующих сердце, повышением в них мощности системы синтеза медиатора и ростом способности этой системы обеспечивать нормальное содержание медиатора в миокарде в условиях гипоксии [Пшенникова М. Г., 1973, 1979, 1980]. Кроме того, данная перестройка сопровождается увеличением запасов катехоламинов в надпочечниках [Меерсон Ф. 3., Пшенникова М. Г., Матлина Э. Ш., 1977] и ростом активности в них ферментов синтеза катехоламинов, связанным с активацией синтеза белков и в том числе данных ферментов [Klain G., 1972]. Эти изменения сочетаются с повышением адренореактивности сердца [Пшенникова М. Т., Новикова Н. А., 1977; Меерсон Ф. 3., Краузе Э. Г. и др., 1979]. Указанные изменения, свидетельствующие о повышении мощности симпатико-адреналовой системы и эффективности ее функционирования, в значительной мере определяют другое важное проявление ее адаптационной перестройки — уменьшение степени мобилизации этой стрессреализующей системы при различных ситуациях, обычно приводящих к ее активации.

Эта существенная черта адаптированного к высотной гипоксии организма проявляется уменьшением «выброса» катехоламинов в ответ на нагрузку и означает, что выраженность стресс-реакции в таком организме уменьшена.

Рассмотренная перестройка приводит прежде всего к повышению резистентности адренергической системы к нагрузкам и стрес-

сорным ситуациям, т. е. к воздействиям, вызывающим у неадаптированных животных истощение запасов катехоламинов в надпочечниках и исполнительных органах и нарушение адренергической регуляции этих органов.

Установлено, что предварительная адаптация к высотной гипоксии в значительной мере защищает миокард от истощения запасов норадреналина, обычно развивающегося при длительной гиперфункции сердца, вызванной экспериментальным пороком [Пшенникова М. Г., Меерсон Ф. 3., Манухин В. Н., 1972]. Предварительная адаптация крыс к прерывистому действию высотной гипоксии (на «высоте» 5 км, в течение 8 нед по 5 ч в день) почти в 3 раза уменьшала снижение концентрации норадреналина и полностью предупреждала падение содержания этого медиатора в левом желудочке сердца, возникающее обычно при пороке сердца.

Показано, что такая адаптация защищает сердце от истощения в нем: запасов катехоламинов и нарушения адренергической регуляции, наступающих при истощении физической нагрузкой [Меерсон Ф. 3., Пшеннико-ва М. Г., Матлина Э. Ш., 1977; Пшенникова М. Г., 1980].

В соответствии с приведенными выше данными о перестройке адренергической регуляции под влиянием адаптации к гипоксии можно полагать, что рассмотренные защитные эффекты адаптации обусловлены как усилением мощности аппарата синтеза катехоламинов в адренергических нейронах, иннервирующих сердце, так и повышением резервов катехоламинов в надпочечниках. Действительно, по данным наших исследований, у адаптированных животных концентрация норадреналина и адреналина в надпочечниках достигает 649 ±71 мкг/г и 575 ±30 мкг/г соответственно при значениях этого показателя в контроле 210±21,8 мкг/г и 378±23 мкг/г соответственно, т. е. возрастает в 1,5—3 раза.

Кроме того, эти эффекты обусловлены, по-видимому, также снижением интенсивности стресс-реакции у адаптированных к гипоксии животных и уменьшенным «выходом» норадреналина из терминалей симпатических волокон в миокарде, а следовательно, и меньшей потерей медиатора.

Адаптационные структурные изменения затрагивают и высшие отделы нервной системы. Они основаны на активации синтеза нуклеиновых кислот и белков в нейронах и глиальных клетках головного мозга и проявляются, в частности, в умеренной гипертрофии этих нейронов [Меерсон Ф. 3., Кранц Д., Садыралиев Т. С., 1973], активации синтеза и повышении активности митохондриальных ферментов в нейронах (Smialek A., Hamberger A., 1970] и т. д. Эти изменения приводят к повышению функциональных возможностей мозга, что проявляется увеличением степени сохранения условных рефлексов, ускоренным переходом кратковременной памяти в долговременную и, что особенно существенно, увеличением устойчивости мозга к чрезмерным раздражителям, конфликтным ситуациям, эпилептогенам и т. д. [Меерсон Ф. 3., Кругликов Р. И., 1986].

Общность компонентов структурного «следа» адаптации к высотной гипоксии и адаптации к физическим нагрузкам, охарактеризованная выше, обусловливает и определенное сходство пере-

крестных эффектов этих видов адаптации. Так, адаптация к высотной гипоксии обладает способностью предупреждать или ограничивать стрессорные повреждения. Приведем два примера.

В исследованиях Ф. 3. Меерсона и А. И. Саули (1982—1985) установлено, что предварительная адаптация крыс к умеренному действию высотной гипоксии в значительной мере предупреждает нарушения сократительной функции миокарда и его реакции на изменение концентрации Са²⁺ и антагонистов этого катиона при эмоционально-болевом стрессе. Исследования были проведены на изолированной папиллярной мышце левого желудочка в условиях ее электростимуляции и изотонического режима сокращения в оксигенированном (О₂—95%; CO₂—5%) растворе Кребса —Хензелейта при 29±1°С и рН 7,4. Адаптацию к высотной гипоксии проводили в условиях барокамеры (на «высоте» 5,5 км) в течение 8 нед 5 раз в нед по 6 ч в день. Эмоционально-болевой стресс воспроизводили по принятой методике [Desiderato О. et al., 1974] однократно в течение 6 ч. Данные, представленные в табл. 5, позволяют сравнить основные показатели сократительной функции

Таблица 5. Показатели сократительной функции изолированных