Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии  

На правах рукописи

Диверт  Виктор  Эвальдович

ПЕРИФЕРИЧЕСКАЯ ТЕРМОРЕЦЕПЦИЯ  ПРИ РАЗЛИЧНЫХ 

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ  СОСТОЯНИЯХ  ОРГАНИЗМА

03.00.13 - физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Новосибирск  -  2008

Работа выполнена в ГУ НИИ физиологии Сибирского отделения РАМН, г. Новосибирск.

Научный  консультант 

доктор медицинских наук,  профессор Кривощеков Сергей Георгиевич

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор  Клейнбок Игорь Яковлевич

доктор медицинских наук, профессор  Окунева Галина Николаевна

доктор биологических наук  Князев Геннадий Георгиевич

Ведущая организация:

НИИ эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова РАН

Защита диссертации состоится  л_______  _________________  2008 года в  ______ часов  на заседании диссертационного совета  Д.001.14.01 при ГУ НИИ физиологии СО РАМН , 630117, Новосибирск, ул. Академика Тимакова, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ НИИ физиологии СО РАМН.

Автореферат  разослан л______  __________________  2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.б.н.  Бузуева И. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Кожная терморецепция анатомически пред-ставлена окончанниями чувствительных нейронов заднекорешковых ганглиев спинного мозга и гомологичных им черепномозговых структур (Scott et al., 1992). Существует мненние, что структурную основу периферических термосенсоров составляют свободнные нервные окончания в коже (Hensel, 1973; Iggo, 1985). Известна единственная попытка морфофункциональной идентификации холо-дового рецептора (Hensel et al., 1974), а тепловые рецепторы структурно не опре-делены. Обычно терморецепнцию описывают по функциональным свойствам, вы-являемым в электрофизиолонгических и психофизических исследованиях.

Одной из важнейших фундаментальных проблем терморецепции является ре-шение вопроса о специфичности терморецепторов и возможности проявления по-лимодальных свойств, в частности механочувствительности. В классических ранботах Г. Хензеля (Hensel, 1952, 1963, 1973) отстаивалась их узкая специфичность. Вместе с тем, множество исследователей отмечало наличие механочувствительнности в функциональных свойствах терморецепторов (Hunt, McIntyre, 1960; Kenshalo, Nafe, 1962; Miller, Weddell, 1966; Casey, Hahn, 1970; Poulos, Lende, 1970; Минут-Сорохтина, 1972; Wexler, Mayer, 1973; Ильнинский, 1975; Зевеке, 1976, 1979; Kenton et al., 1976 и др.), что нашло отражение в их опнределениях (Словарь физиологических терминов, 1987). О.П. Минут-Сорохтина обосновала возмож-ность выполнения функции термического воснприятия механо-холодовыми рецеп-торами, расположенными в стенках кожных и подкожных сосудов (Минут-Сорохтина, 1972). До настоящего времени позиции ученых по вопросу о полимо-дальности терморецепторов остаются не согласованными (Цирульников, 1977; Gavrilov et al., 1996; Клейнбок, 1990; Козырева, 1991; Зенвеке, 1991; Малышева и др., 2001). И.Я. Клейнбок (1990), закономерно отмечая механочувствинтельность у всех исследованных терморецепторов, предложил новую их классифицикацию. Развиты представленния о ведущей роли механического фактора во всех видах кожных ощущений (тактильных, болевых, температурных) (Gavrilov et al., 1996), о наличии вынраженных термозависимых свойств коллагена кожи и его роли в активации менхано-температурных сенсоров (Зевеке, 1976, 1991) и о возможности отдельной термочувствительной структуры принимать участие в формировании ощущений тепла и холода (Цирульников, 1977), которые сочетаются с альтерна-тивным мнением о высокой специфичности термочувствительных нервных окон-чаний (Иванов, 1990; Козырева 1983, 1990). Факт наличия сопряженной механночувствительности у значительной части термосенсоров отмечается также в изнвестных обзорах по терморецепции (Hensel, 1981; Iggo, 1985; Spray, 1986), но приводится с оговоркой на их неспецифичность, а возможная функционнальная роль практически не обнсуждается.

Новейшие исследования с использованием методов генетической модифи-кации и клонирования выявили молекулярную осннову термочувствительности, связанную с температурной зависимостью механнизма транспорта ионов кальция и калия у большой группы клеточных мембраннных белков (TRP) (Patapoutian et al., 2003; Story et al., 2003; Thut et al., 2003), причем в сочетании с выраженной полимодальностью к механическому и ряду биохимических факторов. Ментоды гистологического картирования показали экспрессию этих белков в различнных клетках и тканях (Peier et al., 2002; Xu et al., 2002; Wissenbach et al., 2000; Wata-nabe et al., 2002; Chung et al., 2004), что позволило выдвинуть новые гипотезы о механизмах местной термозависимой ауторегуляции кровотока, а также о  функциональной роли отдельных структур кожи в механизмах терморецепции (Minson, Berry, Joyner, 2001; Cook, Mccleskey, 2002).

Наличие полимодальных свойств у значительной части терморецепторов ста-вит актуальную задачу выяснения их функциональнной роли в формировании тер-мического афферентного сигнала и поддержании температурного гомеостаза ор-ганизма при различных его состояниях. В этой связи представляется важным изу-чение роли сосудистой рецепции (Минут-Сорохтина, 1972), как возможного модулирующего фактора в механизме формирования кожных термоощущений, что предполагает использование местных воздействий нетермической природы, изменяющих локальное кровоснабжение.

Психофизические исследования функциональных свойств кожной термо-чувствительности у человека с количественным определением порогов термо-ощущений по определению требуют обеспечения возможности регистрации ми-нимальных и воспроизводимых величин показателей. Значительная вариабель-ность данных в работах разнных авторов, полученных с использованием различной аппаратуры и условий изнмерения (Mower, 1976; Jamal et al., 1985; Claus et al., 1987; Kojo, Petrovaara, 1987; Lin et al., 1990; Bravenboer et al., 1992; Hilz et al., 1999; Hagander, et al., 2000; Strigo et al., 2000), нуждается в дополнительном анализе влияния методических и естественных факторов. 

Важнную роль в модуляции кожной термической чувствительности играет тепловое состояние организма, которое в обычной жизни ченловека подвержено изменениям под влиянием термических условий среды и мыншечной деятельности. Однако, изменения кожной термочувствительности при общем охлаждении и на-греваннии организма представлены лишь в единичных работах, причем с исполь-зованием очень малой площади раздражения (Hirosawa et al., 1984) или очень сильного термостимула (Strigo et al., 2000).

Поскольку основу температурного гомеостаза теплокровного организма сонставляют процессы выделения тепла в биохимических реакциях с участием кисло-рода (Ленинжер, 1976, 1985; Скулачев, 1989; Иванов, 1990; Пастунхов, Максимов, Хаскин, 2003), то актуальным представляется изучение влиянния гипоксии на кожную терморецепцию и терморегуляцию организма (Иванов, 1968). Такие данные в основном получены для условий высокогорья (Бочаров, Сороко, 1992; Бочаров,  2003), где дополнительно присутствует влияние низкого атмонсферного давления, холода и повышенного радиационного фона. Влияние самого гипок-сического фактора, причем в связи с особенностями кожного кровоснабжения, оснтается не исследованным. 

Рабочие гипотезы о механизмах терморецепции и функциональной роли по-линмодальных терморецепторов нуждаются в проверках при нервной и сосудистой патологии, что делает актуальной задачу клинической апробации метода.

Цель работы: изучить физиологические механизмы, определяющие функнциональные свойства кожной терморецепции, при действии на организм местных и системных факторов.

Задачи исследования: 

1. Изучить влияние местного кровоснабжения на кожную термическую чувстнвительность.
2. Проанализировать влияние на кожную термочувствительность норадренанлина - медиатора симпатической нервной системы, активируемой стрессовыми воздействиями на организм. 
3. Оценить влияние теплового состояния организма, изменяющегося под дейстнвием термических условий среды, на кожную температурную чувствительнность и выявить оптимальные условия для ее проявления.
4. Определить изменения функциональных свойств кожной термочувст-вительнности при выполнении мышечной работы.
5. Изучить влияние нормобарической гипоксии на кожную температурную чувнствительность и возможности ее адаптивных изменений.
6. Выявить особенности кожной термочувствительности при клинических нанрушениях в нервной и сосудистой системах.

Научная новизна. Впервые изучена функциональная роль локального кровонснабжения в формировании кожной термочувствительности. Показано, что изме-нение кровоснабжения менстными факторами нетермической природы, например, барометрическими воздействиями резко снижает кожную термочувствинтельность, а выраженность эффекта зависит от исходного уровня кровотока. Рост внутри-кожной концентрации норадреналина через его вазонконстрикторное действие приводит к согласованному увеличению порогов термонощущений прохладного и теплого, а локальная блокада механизма выделения NO - активного регулятора сосудистого тонуса, сопровождается снинжением тепловой чувствительности. По-лученные данные свидетельствуют о возможном участии сосудистых и тканевых механо-температурных рецепторов в формирования кожных термоощущений.

Впервые обобщены представления об оптимальных термических условиях среды и оптимальном тепловом состоянии организма при количественной оценке кожных термоощущений. Исследовано влияние эндогенного разогрева организма при мышечной деятельности на термочувствительность кожи. Впервые опре-делено и функционально обосновано понятие оптимального режима термораз-дражений.

Впервые показано ингибирующее влияние нормобарической гипоксии на кожную температурную чувствительность, которое прослеживается и в активнонсти кожных механо-холодовых рецепторов, у которых впервые количественно оценено влияние механического фактора на термочувствинтельные свойства. Впер-вые выявлены адаптивные изменнения кожной термочувствительности при много-дневной гипоксической тренинровке.

Впервые установлено нанрушение сопряженности между кожной термочув-ствительностью и локальным кровоснабжением при отдельных видах патологии в нервной и сосудистой системах.

Теоретическая и практическая значимость работы. Получены новые фунндаментальные данные, освещающие неизвестные ранее функциональные свойства кожной терморецепции при различных состояниях организма. Систематизировано и количественно оценено влияние термических условий и параметров термостинмуляции на показатели кожной термочувствительности. Показаны изменения кожной термочувствительности при мышечной и гипоксической нагрузках на орнганизм. Выявлены и количественно оценены механо- и термозависимые функнциональные свойства импульсной активности кожных афферентных нервных волокон. Уснтановлена тесная связь местного кровоснабжения и кожной термочув-ствительнонсти, свидетельствующая о возможном участии неспецифических сосудистых и прилежащих тканевых механо-температурных рецепторов в меха-низме формирования термоощущений.

Получены практически важные аналитические выраженния для расчетов долж-ных величин показателей кожной термочувствительности с учетом теплового сос-тояния организма и условий среды. Результаты изучения влияния нормобари-ческой гипоксии на термические ощущения следует учитынвать в практике хозяй-ственного освоения высокогорных районов и спортивного альпинизма, а также при проектировании специальных средств и снаряжения для пребывания человека в особых условиях. На основании проведенного исследованния рекомендовано до-полнить методику количественной оценки кожной термончувствительности ис-пользованием оптимальной скорости термостимулов и необнходимостью приве-дения исходной температуры термода к кожной. Практически важные результаты работы опубликованы в специализированном научном журннале Сенсорные сис-темы, переводном УHuman PhysiologyФ и иностранных изданиях УInternational Journal of Cirнcumpolar HealthФ, УAljaska MedicineФ, а также доложены на отечест-венных съездах, конференциях, сипозиумах и международных конгрессах.

Положения, выносимые на защиту:

1. Существуют оптимальные по тепловому состоянию организма и скорости термостимуляции условия для кожной температурной чувствительности, когда она наиболее высока.
2. Кожная терморецепция тесно сопряжена с локальным кровоснабжением. В механизме формирования кожных термоощущений помимо терморецепторов воз-можно участие сосудинстых и тканевых механо-температурных рецепторов кожи.
3. Гипоксическое воздействие снижает кожные термоощущения. В физиоло-гическом механизме этого влияния присутствует прямое дейстнвие фактора на функциональные характеристики рецепторов.
4. Многократные воздействия гипоксии приводят к накоплению и закрепле-нию следов ее влияния на кожную термочувствительность по адаптивному типу.
5. Нервные и сосудистые патологии нарушают сопряженность кожной термончувствительности с локальным кровоснабжением, что дополняет диагностические возможности количественного сенсорного термонтеста в клинике.

Апробация работы. Материалы работы доложены на конфенренции Орга-низм и окружающая среда: защита человека в экстремальных условиях (Москва, 2000); IV научно-практической конференции Современные методы диагностики заболеваний серндечно-сосудистой системы (Новосибирск,2001); Симпозиуме Механизмы тернморегуляции и биоэнергетики: взаимодействие функциональных систем (Иванново,2002);  Механизмы индивидуальной адаптации (Томск,2006); I Съезде кардиологов Сибирского федер. округа (Томск,2005); II, III, IV V Съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск,1995,1997,2002; Томск, 2005); XVIII Всероснс. Съезде физиологов (Казань,2001); XIX Всеросс. Съезде фи-зиолонгов (Екатеринбург,2004); XX Всеросс. Съезде физиологов (Москва,2007); 10 международном Симпозиуме Эколого-физиологические проблемы адаптанции (Москва, 2001); XI International Congress on Circumpolar Health (Harstad, Norvway, 2000); XIII International Congress on Circumpolar Health (Новосибирск, 2006). 

Публикации. Основные положения диссертации представлены в 39 печатных работах, в том числе 17 статьях, из них в зарубежных журналах- 2, переводных -5.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 334 страницах  текста и состоит из введения, обзора литературы, объектов и ментодов исследо-вания, 3 глав результатов собственных исследований, обсужндения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 548 источников. Работа содержит 60 рисунков и 15 таблиц.

Использованные сокращения:

Та - температура адаптации - исходно задаваемая температура поверхнонсти термода, относительно которой определяются пороги локальнных термоощу-щений на последовательные одиночные тернмостимулы.

ХПО - холодовой порог ощущений - температура поверхности термода при ли-нейном ее снижении на момент появления ощущения прохладного.

ТПО - тепловой порог ощущений - температура поверхности термода при линей-ном ее повышении на момент появления ощущения теплого.

МПИ - межпороговый интервал кожной температурной чувствительнности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ОБЪЕКТЫ  И  МЕТОДЫ  ИССЛЕДОВАНИЙ

Основным оъектом исследования были люди, добровольно давшие информинрованное согласие пройти обследование. Для уменьшения числа испытуемых при статистической значимости результатов выбирали практически здоровых молондых мужчин. Часть исследований выполнена на лабораторных крысах Вистар с прямой регистрацией импульсной активности кожных нервов. У обследованных больных шейным остеохондрозом, артериальнной гипертонией и диабетом диаг-ностика заболеваний проводилась специалинстами - врачами.

Пороги локальных кожных термоощущений у человека определяли цифронвым электронным термостимулятором, который позволял задавать строго линейно нанрастающие термостимулы обеих полярностей со скоростями: 0.012, 0.025, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8 и 1.6С/с. Точность поддержания температуры термо-да составляла 0.1С в диапазоне 10-45С при чувствительности измерения 0.02 С. Термостимулятор калибровали по состаренным стеклянным термометрам с применением сосудов Дьюара с водой.

Использовали два психофизических алгоритма (Yarnitsky, 1997). При классинческом способе (method of limits) задавали исходную температуру прислоненнного к коже термода, которую согласно принятой терминологии обозначили темнпе-ратурой адаптации (Та). После периода адаптации и исчезновения начальных кожных термоощущений предъявляли линейно нарастаюнщие стимулы нагрева или охлаждения. В момент появления термических ощущенний испытуемый на-жимал кнопку, которая выключала термостимул и на цифронвом термометре фиксировала величины пороговых температур. Разности между пороговыми тем-пературами и Та обозначали как относительные понроги термоощущений.

При другом способе измерения (thermal sensory limen или метод MarStock) иснпользовали непрерывную термостимуляцию с последовательным переключением полярности стимула при нажатиях кнопки испытуемым в моменты появлений ощущений теплого или прохладного. Пороги термоощущенний фиксировались на обычной температурной шкале. Общую оценку кожной термочувствительности проводили по межпонроговому интервалу (МПИ), рассчитываемому как сумма абсолютных величин отнонсительных порогов ощущений теплого и прохладного для первого метода, либо как разность порогов - для второго метода.

До начала регистрации обследуемые адаптировались в условиях эксперименнтальной комнаты не менее 40 минут, знакомились с процедурой обследования и обучались на пробных замерах порогов термоощущений. Правдивость показаний испытуемых проверяли по вариабельности данных при повторных измерениях порогов термоощущений. При необходимости анализировали также реакции на ложные старты без термостимулов, но с включением светового табло, служивншего индикатором процесса стимуляции. Длительность обследования не превыншала 40 мин. Обычно испытуемые сидели в кресле при близком к горизон-тальному располонжении руки на теплоизолирующей подложке со встроенным термодом (10 см2), который соприкасался с кожей средней области предплечья.

Расчетные величины показателей для групп испытуемых и отдельных услонвий обследования приведены как средние и их стандартные ошибки (M m).

Влияние скорости нарастания стимулов на пороги термоощущений изунчали с использованием метода MarStock. Тестирование начинали с 0.2С/с и затем ступенчато понижали скорость, вновь повторяли измерения для скорости 0.2С/с с последующим ступенчатым ее возрастанием. Для каждой скорости стимуляции пороги термоощущений определяли 5-10 раз. Обследовано 14 мужчин 29±2.4 лет, ростом 173±3 см и массой 71±4 кг. При анализе отдельнных отрезков записи с постоянной скоростью термостимуляции вычисляли среднние значения порогов термоощущений и МПИ, которые иснпользовали для определенния координат инди-видуальных минимумов полиномиальных апроксиминрующих кривых 3-степени и последующего расчета их средних величин для группы лиц.

Влияние барометрических нагрузок на пороги кожных термоощущений изучали с использованием стандартной барокамеры В.А. Кравченко (Технолог, Москва), куда помещали исследуемую руку. Пороги термоощущений определяли методом MarStock при скорости стимулов 0.2 С/с. Запись данных проводили в течение 10-20 минут для исходного состояния при естественном атмосферном давлении, затем по 5-10 минут при повышенном внутрикамерном давлении, вновь при естественном, понниженном и в конце опять при атмосферном давлении. Вели-чина барометриченских воздействий 20 мм рт. ст. была достаточной для прояв-ления местных гемондинамических реакций (Petersen, Sindrup, 1990), но не вызы-вала системных (Niнshiyasu et al., 1998).

В ходе обследования регистрировали также температуру и теплопроводность кожи предплечья. Температуру кожи измеряли микротермистором (АгроНИИ, Санкт-Петербург), закрепленным в спенциальный держатель, который обеспечивал постоянный прижим к коже (17 г/см2) и сохранял естественные условия теп-лообмена на прилегающих к датчику участнках. Кожный кровоток отслеживали по теплопроводности, оцениваенмой по методу терморазведения (Dittmar et al., 1982). Используемое устройство вводило тепловую метку на область кожи диаметром 7 мм и автоматически ее поддерживало на уровне +0.5С относительно отстоящих на 2 мм интактных учанстков кожи. Теплопроводность оценивали по мощности электрического тока, поднводимой к нагревателю. Калибровку устройства прово-дили согласно рекоменданциям А. Бартона (Burton, 1940). 

Системные реакции кровообращения на барометрические воздейнствия опре-деляли устройством М-01 (РЭМА, Львов) путем измерения артериального дав-ления (погрешность  ±5 мм рт. ст.) и частоты пульса на интактной руке.

Обследовано 10 мужчин 34±4 лет, массой 71±4 кг и ростом 176±3 см. Для группового анализа использовали индивидуальные средние величины поканзателей на конечных участках записей отдельных барометрических состояний.

Влияние норадреналина на пороги кожных термоощущений изучали с иснпользованием классического метода определения порогов термоощущений. Сна-чала исходнную температуру термода (Та) задавали равной 32С. Затем Та пони-жали ступенями по 1.5С до 27.5С, потом вновь задавали 32С и дальше ее сту-пенчато повышали по 1.5С до 38С. Для всех значений Та 4-5 раз измеряли отно-сительные пороги термоощущений при скорости стимулов 0.2 С/с. 

После этого на исследуемый участок кожи предплечья накладывали стандартнный электрод для ионофореза поверх тканевой салфетки и фильтровальной бума-ги, пропитанных 0.2% раствором норадреналина гидротарнтрата. Референтный электрод располагали на запястье другой руки с прокладкой, пропитанной 0.9% раствором хлористого натрия. Через электроды пропускали ток 50 мка/см2 в течение 10 минут. После ионофореза измерения поронгов термоощущений повто-ряли. Температуру кожи на исследуемом учанстке предплечья измеряли исходно и после ионофореза до начала регистранции порогов термоощущений.

Обследовано 9 мужчин 212 года, ростом 1743 см и массой 713 кг. Мини-мальные МПИ и соответствующие Та определяли графически по индивидуаль-ным  регнрессионным кривым (полином 3 степени). Далее по индивидуальным зна-чениям рассчитывали средние величины для группы. Значимость реакций на нор-адреналин определяли по t-критерию Стьюдента для зависимых выбонрок.

Влияние блокады NO-синтазы на пороги кожных термоощущений исследонвали с использованием L-NAME (N--nitro-L-arginine methyl ester). Изнвестно, что его применение вызывает эндотелий-зависимое сокращение в изолинрованных сосудах и подавляет эндотелий-зависимую релаксацию к ряду антагоннинстов (Rees, Palmer, Moncada, 1989). В перфузируемых органах и при внутрикожнной инъекции препарат уменьшает кровоток (Meyer, Flammer, Lscher, 1995; Goldsmith et al., 1996), а при добавлении в питьевую воду вызывает длинтельную системную артериальную гипертензию (Gardiner et al., 1990; Chyu et. al., 1992). 

Для одновременного измерения локальной термочувствительности и кровото-ка кожи использовали комбинированный датчик, состоящий из термода стиму-лятора с отнверстием на рабочей поверхности, к которому подводили световод лазерного измеринтеля микроциркуляции (ЛААК, Москва). Для стандартизации давления на кожу датчик уравновешивали при остаточной величине 10 г/см2.

Использовали стандартную процедуру обследования с измерением порогов термоощущений методом MarStock и индекса микроциркуляции (пф. ед.; Лазер-ная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови, 2005) до и после ионо-фореза на контрольном и опытном участках кожи тыльной стороны кисти. 10mM раствор L-NAME в дистиллированной воде вводили в кожу электрофорентически.  Площадь электрода составляла 3 см2, ток - 180 мка, длительнность - 2 мин. Конт-рольный участок кожи, где моделировали процедуру фореза аналогичным токо-вым режимом через прокладки с дистиллированной водой, отнстоял от опытного на 5 см. Референтный электрод располангали на запястье другой руки. Обследовано 8 мужчин 24.54.7 лет, ростом 1733 см, массой 716 кг.

Влияние температуры среды на пороги кожных термоощущений исследонвали с использованием климатической камеры и классического метода измерения кожных термоощущений. Обнаженнные до плавок испытуемые сидели в удобном кресле и адаптировались перед нанчалом измерений 40 минут при соответствую-щих температурах среды (Тс).

Для получения уравнений, связывающих характеристики термочувнствитель-ности с локальной Та и показателем, отражающим тепловое состояние организма: глубокой темперантурой тела (Tb) или средневзвешенной температурой кожи (Ts), или температурой среды (Tc), проведено три серии наблюдений (I-III). В первой серии (I - 18 чел.) условия среды сохраняли термонейтральными (27С), в то вре-мя как Та термода изменяли с шагом 1C в интервале 29-31С по известной схеме (Kenshalo, 1990). Во II серии (9 чел.) Та поддерживали постоянной 33C, в то вре-мя как Тс изменняли: 27, 20 и 38С. В III серии (6 чел.) Та поддерживали близкой к естественнной температуре кожи, а Тс выбирали равной 27, 20 и 14С.

Глубокую температуру тела (Tb) измеряли в теплоизолированном слуховом канале (Brinnel, Cabanac, 1989). Температуру кожи регистрировали на голени (Tsh), бедре (Tth), груди (Tch), кисти (Thn) и бу (Tfh). Средневзвешенную темпенратуру кожи (Ts) рассчитывали по формуле Ts = 0.20Tsh + 0.18Tth + 0.50Tch + 0.05Thn + 0.07Tfh (Витте, 1974). Перед обследованием все устройства для темнпературных измерений калибровали. Аналитические уравнения рассчитывали в форме полиномиальной мнонгопараметрической регрессии.

Влияние физической работы на температурную чувствительность ко-жи. Обследование проводили в климатической камере при температуре 20С. Ис-пытуенмые сидели в кресле велоэргометра (типа ВЭ-02). Использовали классинчес-кий метод определения термочувствительности. Пороги термоощущений опреде-ляли на коже передней понверхности бедра, средней части преднплечья и наружной поверхности стопы. Затем задавали физическую нагрузку мощностью 1.75 Вт/кг массы тела, которая через 30 минут обеспечивала стабильный уровень рабочей гипертермии (Benzinger, 1969). После нагрузки измерения термочувствинтельности на коже повторяли. Во время обследования измеряли Тb, Ts и темпенратуру мышц бедра (Тm). Уровень функциональной нагрузки оценивали метаболическим комнплексом ММС (БЕКнМАН, США) с определением показателей легочной венти-ляции, конэффициента использования кислорода, скорости потребленния кислорода и выделения углекислоты, дыхантельного коэффициента и пульса. Обследовано 10 мужчин 231 лет, ростом 1742 см и массой  682 кг.

Связь кровоснабжения кожи и температурной чувствительности. Метондом MarStock определяли пороги термоощущений на коже предплечья и затем измеряли показатели местного кровоснабжения. Использовали стандартные вознможности венозно-окклюзионного плетизмографа УPeriquant 3500Ф (Германия). Артериальный кровоток оценивали по результатам трех повторных окклюзий с интервалом в 1 мин при давлении 60 мм рт. ст. Венозный резерв и отнток опре-деляли по трем повторным измерениям кровенаполнения при давлении 80 мм рт. ст.. Реактивную гиперемию оценивали после 3-минутного пережатия сосудов при давлении 220 мм рт. ст. по средней велинчине кровотока для четырех последующих 4-секундных пауз после 6-секундных окклюзий (при 60 мм рт. ст.). Полученные для отдельных испытуемых (10 чел.) средние значения показателей кожной термочувствительности и кровоснабжения затем анализировали для всей группы лиц с использованием корнреляционно-регрессионного анализа.

Влияние острого гипоксического воздействия на пороги термоощущений. После регистрации порогов термоощущений на коже предплечья (метод Mar-Stock) для исходного состояния испытуемые 15 минут дышали нормобанрической гипоксической газовой смесью с 10% О2 (ГГС-10), приготовляемую гинпоксикато-ром (фирма КЛИМБИ, Москва). Регистрацию данных повторяли в конце гипокси-ческого периода и еще в течение 12-15 минут восстановления.

Параллельно оценивали кровообращение в предплечье с использованием УPe-riquant 3500Ф (Германия). Частоту сердечных сокращений и уровень оксигенации гемоглобина в крови определяли пульсоксиметром (+Criticare, США) с пальцевым датчиком. Обследовано 12 мужчин возрастом  29±2 лет, ростом 173±3 см и мас-сой 71±4 кг. При обработке данных рассчитывали индивидуальные средние зна-чения поронгов термоощущений и МПИ для исходного состояния, в конце ги-поксического воздействия и восстановительного периода, которые затем ис-пользовали для опнределения средних величин показателей для всей группы лиц. Достоверность изменений показателей для различных состояний оценивали по t-критерию Стьюндента для зависимых выборок.

Прерывистые гипоксические воздействия и многодневная тренировка.  Прерывистая нормобарическая гипоксия (ПНГ) состояла из сеанса 6 повторных циклов 5-минутных ингаляций ГГС-10, перемежаюнщихся 3-минутным дыханием атмосферным воздухом (Стрелков, Чижов, 2001). Термочувствительность на коже предплечья оценивали методом MarStock в условиях дополнительных комплекс-ных многопараметрических обследований состояния системы дыхания и крово-обращения у 17 мужчин 23±2.4 лет, массой  69±4 кг и ростом 175±2 см.

Длительная гипоксическая тренировка состояла из 20-дневного курса с еже-дневнными сеансами ПНГ. Наблюдения продолжали еще в течение 20 последу-ющих дней после прекращения сеансов ПНГ. Пороги термоощущений на коже предпленчья измеряли методом MarStock в 1-й, 10-й и 20-й дни тренировки до те-кущего сеанса ПНГ, а также в 10-й и 20-й дни восстановления. Полное обследо-вание прошли 5 молодых мужчин-добровольцев. При групповом анализе исполь-зовали средние индивидуальные данные каждого наблюдения. Достоверность из-менений определяли по t-критерию Стьюдента для зависимых выборок.

Импульсная активность в кожных афферентных волокнах крыс исследонвали с целью выяснения прямого влияния гипоксии на кожные терморецепторы. Использовали усилитель УБП1-02 (РЭМА, Львов), 8-уровневый амплитудный дискриминатор АА-83 (ЭПМ НИИЭМ РАМН, Санкт-Петербург), интерфейс и компьютер. Специальная программа ТЕРМО (ГУ НИИФ СО РАМН, Новоси-бирск) позволяла калибровать измеринтельные каналы, отображать графически и предварительно обрабатывать исходнные данные. Термостимуляцию рецепторого участка кожи проводили электронуправляемым полупроводниковым термодом (1х1 см2). Импульсную акнтивность регистрировали биполярными платиновыми макроэлектродами от разволокненных проксимальных концов перерезаннных кож-ных нервов внешнней тазобедренной области, что позвонляло оценить функцио-нальное состояние наиболее представительной выборки кожных рецепторов.

Крысы находились под уретановым наркозом (в/б 1 г/кг) при искусственном подогреве до ректальной температуры 37С. Начальное тестирование кожных ре-цепторов на механическое (наложение термода) и термические воздействия (сту-пенями ±5-6С) проведено на 84 нервных волокнах. Детальный анализ статичес-кой и динамической характеристик кожных афферентов проведен при ступенча-той термостимуляции (шаг 4-5 С по 1.5-3 мин) на 52 волокнах. При обработке данных на отрезках записи с постоянной температурой термода для каждого аф-ферентного волокна (представленного импульсной активностью в отдельном лок-не дискриминатора) рассчитывали аппроксимирующую полиномиальную кри-вую статической характеристики, по которой графически определяли координа-ты ее максимума: частоту импульсации и температуру кожи рецептивного поля. Затем по ним рассчитывали общие средние (Mm) показатели максимума для группы нервных волокон. Аналогично анализировали участки резкого изменения температуры термода длительностью 30 с и получали показатели максимума ди-намической характеристики импульсной активности в афферентных волокнах.

Механочувствительность кожных терморецепторов изучали путем дозинрования давления термода площадью 1 см2 на кожу с использованием схемы сбанлансированной подвески термода с противовесами. Для каждого давления (5, 10, 20, 30, 40 и 50 г/см2) регистрировали и анализировали импульсную активность рецепторов при ступенчато задаваемой термодом температуре кожи аналогично описанному выше. Всего исследовано 51 нервное волокно у 10 крыс.

Влияние гипоксиии на импульсную активность кожных рецепторов изу-чали методом ступенчатых термораздражений с использованием 10-минутной ингаляции животному гипоксической газовой смеси ГГС-10. Для непрерывной ре-гистриранции насыщения гемоглобина крови кислородом (SaO2) на коже икро-ножной обнласти закрепляли датчик пульсоксиметра PALCO 305 (США). На пери-од гипоксического воздействия голову крысы помещали в простонрный  шаровид-ный колпачек, через который пропускали ГГС-10. У другой группы животных также под наркозом, но без операции по препаровке нерва, в исходном состоянии и в конце гипоксического воздействия из кончика хвоста брались пробы крови для хроматографического анализа на содержание катехоламинов.

Клинические исследования проводили по стандартной схеме на коже средней части предплечья с определением порогов термоощущений классическим мето-дом и методом MarStock. Венозно-окклюзионным плетизмографом УPeriquant 3500Ф определяли показатели кровоснабжения предплечья. В обследованиях участвовали больные шейным остеохондрозом (6 чел.), артериальной гиперто-нией (10 чел.) и диабетом (10 чел.). Шейный остеохондроз позволил оценить вли-яние на кожную термочувствительность рук нарушений функций проводящего тракта от кожных рецепторов в головной мозг. Артериальная гипертония позво-лила изучить особенности взаимосвязи термоощущений на коже с состоянием ее кровоснабжения при измененной структуре сосудистых стенок. Сахарный диабет представлял комплексную модель нарушений перинферических тканей, включая нейропатические, сосудистые и метаболические изнменения.

РЕЗУЛЬТАТЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ

Изменения локальной кожной термочувствительности у человека при действии местных факторов

Влияние скорости нарастания термостимулов на пороги термоощущенний.  При низкой скоронсти термостимулов 0.012С/с (рис. 1, 2) МПИ кожных тер-моощущений составляет 4.20.5С и с ростом скорости до 0.2С/с понижается до 2.40.3С, а далее вновь увеличивается до 6.60.6С при 1.6С/с (рис. 2).

Рис. 1. Пример записи. Верхняя кри-вая - межпороговые колебания темпера-туры рабочей поверх-ности стимулятора (шкала слева). Ниже пунктиром приведены изменения в скорости термостимулов (шкала справа).

При переключении скорости стимулов пороги термоощущений изменянются очень быстро за время 1-2 межпороговых  интервалов (рис.1). При этом рост ТПО несколько опережает рост ХПО, что обусловлено процеснсом накопления тепла, когда след от предыдущего термостимула не успевает стереться кондуктивной теплоперендачей в ткани и местным кровотоком и нанкладывается на последующий стимул. Это хорошо заметно при резком уменьшеннии скорости термостимулов от 1.6С/с до 0.2С/с (рис.1), где кривая медленно пенремещается вниз по шкале тем-ператур.

Рис. 2.  Средние для группы лиц межнпоро-говые интервалы терми-ческих ощущенний на коже предплечья для раз-личных скоростей тер-мостимулов. Уровни зна-чимости различий ука-заны по отношению к величине при скорости стимулов 0.2 С/с: (**) p<0.01; (***)  p<0.001.

По данным индивидуальных оптимумов средняя оптимальная скорость для группы лиц составляет 0.250.03 С/с при МПИ  2.110.21 С.

Влияние местных барометрических воздействий на кожную термо-чувствительнность. В исходном состоянии пороги термоощущений на коже предплечья для группы обследованных лиц составили: ТПО = 35.74±0.44С и ХПО = 33.42±0.35С, а МПИ термических ощущений составил 2.33 ±0.30С.

При повышенном на 20 мм рт. ст. барометрическом давлении пороги ощущенний теплого и прохладного стали 37.00±0.69С и 33.11±0.54С, соответственно. Достоверно изменился порог для ощущения теплого на 1.250.38С, а МПИ воз-рос на 1.560.45С (67%, р<0.0001) и составил 3.89±0.68С. При этом изменения температуры кожи предплечья в среднем оказались равны -0.32 ±0.10С, а мак-симальные индивидуальные ее сдвиги не превысили -0.9С. Тенплопроводность кожи понизилась на 0.37*10-4 кал см-1 с-1 град-1. 

При пониженном на 20 мм рт. ст. барометрическом давлении средние велинчины порогов термоощущений на коже составили для теплого 37.47±0.72С, а для прохладного 32.44±0.44С при значимом снижении порога прохладного на 0.98С и росте МПИ на 116% от исходного. Изменения локальной температуры кожи в ответ на понижение барометрического давления были очень малы (-0.1 С). Также слабыми были именения теплопроводности, что может быть следстнвием остаточного влияния предшествовавшего давления  +20 мм рт. ст.

Рис. 3. Пример записи поронгов термоощущений на коже предплечья при изменениях менстного ба-рометрического давнле-ния.

Системное артериальное давление не изменилось в отнвет на ис-пользованные велинчи-ны местных барометриченских нагрузок, что соответнствует известным данным (Катков и др., 1981; Nishiyasu et al., 1998). 

Анализ индивидуальных изменений МПИ термоощущений показал, что при любой полярности внешнего барометрического давления они наиболее выражены у лиц с изнмененной относительно средних величин исходной теплопроводностью кожи. В реакции на +20 мм рт. ст. МПИ термоощущений у лиц с повышенной теплопроводностью кожи изменяется сильнее. Пониженное местное барометри-ческое давление (Ц20 мм рт. ст.) наиболее сильно (150-390%) изменяет МПИ тер-моощущений у лиц с исходно сниженной теплопроводностью кожи. Вместе с тем, лица со средней начальной теплонпроводностью кожи (около 9.5-10.0*10-4 кал см-1 с-1 град.-1) изменяют термочувстнвительность наиболее слабо как при +20, так и при -20 мм рт. ст. Также слабо у этих лиц изменяется сама теплопроводность кожи. Поскольку известна прямая линейнная зависимость теплопроводности кожи и кровотока (Saumet et al., 1986), то даннные по теплопроводности могут тракто-ваться как относительные характеристики кровотока.

Влияние норадреналина на локальную кожную термочувствительность.  Исходные кривые (рис.4) для группы обследованных лиц с ростом Та в интервале 29-38С для порогов теплого снижаются, а для порогов прохладного возрастают по модулю, что согласуется с известными данными (Kenshalo, 1972, 1990; Ruffell, Griffin, 1995). После ионофореза норадреналина в кожу кривая порогов ощуще-ний теплого не изменяет своего положения, а порогов прохладного понижается в среднем на 0.66±0.10С (P<0.001).

Рис. 4. Относитель-ные пороги  термоощу-щений на коже предпленчья до (сплошные линии) и после (пунктир) ло-кального иононфореза норадреналина при раз-личнных нанчальных Та. Обозначения: I - пороги тенплого и II - пороги прохладного понсле введе-ния норадренналина;  III - пороги  теплого и IV - понроги прохладнного до введения нонрадреналина. 

Динамика величин МПИ термоощущений от Та как для исходного состояния, так и после локального ионофореза норадреналина имеет вид вогнутой кривой с минимумом показателя при некоторой оптимальной Та (рис.5).

Рис. 5. Величины межпорогонвого интерва-ла термоощущений на коже предплечья до ло-кальнного ионофонреза норадреналина (II) и после (I).

При этом мини-мальный МПИ в ис-ходном состоянии для группы лиц равен 1.6±0.1C, а после ионофореза норадре-налина 2.7±0.2С, что больше на 72±11% (р<0.001). Соответствующие оптимальные Та равны 32.4±0.2С в исходном сонстоянии и 31.7±0.3С после введения норадреналина, а снижение температуры составляет 0.67±0.20С (р<0.02). 

Прямые измерения температуры кожи в исходном состояния показали 32.3 ±0.2 С, а после введения норадреналина 31.4±0.3 С. Ее снижение на 0.87±0.11С (р<0.001) не отличается от сдвигов расчетных оптимальных Та.

Наиболее высокая температурная чувстнвительность определяется при Та поверхности термода, близкой к естественной температуре кожи (рис.5). Любые отклонения от этой температуры сопровождаются снижением температурной чувствительности, тем бонлее выраженным, чем сильнее отклонения Та от кожной.  При Та, близких к естенственной температуре кожи, уровни относительных поро-гов ощущений прохладного и теплого сближаются по абсолютной величине (рис.4). При отклонениях Та от естественной кожной температуры пороги про-хладного и тенплого различаются, причем тем больше, чем сильнее отклонение.

Данные на рис.4, на первый взгляд, показывают избирательное влияние норад-реналина только на холодовую темпенратурную чувствительность. Однако введе-ние препарата понижает оптимальную Та для минимально регистрируемых поро-гов ощущений теплого и прохладного (рис.5), причем точно также, как локаль-ную температуру кожи, которая формируется кожным кровотоком. Это заставляет трактовать сменщение оптимальной Та (рис.5) как результат действия норадре-налина на тонус кожнных сосудов и локальное кровоснабжение, вследствие чего происходит увеличение как порогов прохладного, так и теплого при новой сниженной оптимальной Та.

Прирост МПИ в ответ на ионофорез норадреналина (рис.5) существенно пре-вышает величины, связанные с искусственными изменениями температуры кожи в преденлах 0.67-0.87С (рис.4), что свидетельствует о дополнительном нетерми-ческом влиянии норадреналина на механизмы формирования термоощущений, возможно с участием сосудистых и тканевых полимодальных терморецепторов.

Блокада NO-синтазы и пороги кожных термоощущений. Пропускание тока на контрольном участке кожи не оказало влияния на пороги термоощу-щений, а блонкада NO-синтазы увеличила ТПО, не изменяя ХПО (табл.1). При этом МПИ на контрольном и опытном участках кожи изменился разнона-правленно. Если в контроле присутствует тенденция к снижению МПИ, то при ионофорезе L-NAME он знанчимо возрастает на 56%.

Кожный кровоток в контроле возрастает на 59% (табл.1), а на опытном участке кожи понижается на 16%.

Таблица 1. Изменения порогов термоощущений и локального кожного крово-тока до и после ионофореза в группе обследованных лиц  (n=8).

Показатели	Изменение  показателей  в ответ на  ионофорез
	контрольный		L-NAME
	C	%	C	%
Тепловой порог	-0.29 ± 0.56	-0.7 ± 1.4	2.04 ± 0.85*	6 ± 2.5*
Холодовой порог	0.93 ± 0.91	3.3 ± 3.1	-0.19 ± 0.66	-0.4 ± 2.3
Межпороговый интервал	-1.1 ± 0.67	-15 ± 7.8	1.9 ± 0.67*	56 ± 21*
окальный кровоток (п. ед.)	3.98 ± 1.63*	59 ± 16*	-2.13 ± 0.99*	-16 ± 6*

Примечание: (*) уровень значимости p<0.05 для реакций на ионофорез.

Изменения теплового порога ТПО (в %) при ионофорезе L-NAME у обсле-дованных лиц оказались обратно пропорционнальны индивидуальному уровню ло-кального кровотока кожи (ЛКК, перфузионные единицы)  (ТПО = 155.86 - 13.004 ЛКК;  r = -0.76; p<0.05). Следовательно, фармакологическая блокада механизма выделения NO снинжает локальную кожную температурную чувствительность че-рез увеличение понрога ощущения теплого.

Сопутствующее понижение локального кровотока поднтверждает действие L-NAME на тонус кожных кровеносных сосудов. Поскольку это влияние опосре-дуется эндотелиальной NO-синтазой, то ее блокада снижает уровень продукции NO эндотелиальными клетками, что и приводит к констрикнции кожных сосудов.

окальное кровоснабжение кожи и температурная чувствительность.   Анализ зависимости кожной термочувствительности от показателей местного кронвоснабжения показал наличие значимой связи между индивидуальными уровнями МПИ в группе обследованных лиц и венозным резервом предплечья в иснходном состоянии (ВРи). Уравнение связи имеет вид МПИи = 0.703+0.650 ВРи при конэффициенте корреляции  r = 0.96  и уровне значимости  р<0.001 (рис.6).

Рис. 6. Связь между индивидунальным межпо-роговым интервалом тер-моощущений на коже предпленчья и его веноз-ным резервом в группе обследованных лиц.

  Для индивидуальных понрогов локальных термоощунщений таже выявлены значинмые связи с венозным ре-зернвом:  ХПи = 36.15-1.10 ВРи (r = -0.83; р<0.01) и ТПи = 38.49 - 1.10 ВРи (r = -0.81; p<0.01).

Тепловое состояние организма и локальная кожная термочувствительнность

Влияние температуры среды на пороги кожных термоощущений.

Данные I серии обследований (рис.7), отражают известные соотношения менжду относительными тепловыми порогами при различных Та термода для термоннейтральных условий среды (Kenshalo, 1976, 1984, 1990; Ruffell, Griffin, 1995). При Та 33С, близкой к естественной кожной температуре, пороги теплого и пронхладного сближаются по модулю к величине ±1C, а МПИ термоощущений миннимизируется. Во II серии (рис.8), когда Та поддерживалась постоянной 33С а температура окружающей среды изменялась (20, 27 и 38С), также присутствует выраженная динамика порогов термощущений. Однако она имеет обратную зави-синмость, когда с ростом температуры окружающей среды от 20 до 38C порог ощущения теплого повышается, а порог прохладного уменьншается. В III серии наблюдений при Та близкой к естественной температуре кожи с понижением темнпературы внешней среды (27, 20 и 14С) пороги ощущений теплого и прохлад-ного нелинейно возрастают на 60-70 %.

Нормирование порогов термоощущений для всех серий наблюдений по велинчинам для термонейтральной среды (27С) позволило рассчитать уравнения для порогов ощущений теплого (ТПО) и прохладного (ХПО), а также МПИ:

а) для локальной температуры кожи = Tи и температуры окружающей среды =Tс

ТПО=38.786-2.676(Tи)+0.772(Tс)+0.047(Tс)2-0.026(Tи)(Tс) +0.002 (Ta)2  (1)

ХПО=-28.104+1.943(Tи)-0.133(Tс)-0.039(Tи)2+0.014(Tи)(Tс)-0.005(Tс)2 (2)

МПИ=66.791-4.619(Ти)+0.905(Тс)+0.086(Ти)2-0.04(Ти)(Тс)+0.007(Тс)2  (3)

б) при средней температуре кожи = Ts

ТПО=32.911+0.723(Tи)-2.633(Ts)+0.047(Tи)2-0.124(Tи)(Ts)+0.105(Ts)2  (4)

ХПО=-25.847-6.59(Tи)+7.833(Ts)-0.039(Tи)2+0.269(Tи)(Ts)-0.245(Ts)2 (5)

МПИ=58.758+7.312(Tи)-10.465(Ts)+0.086(Tи)2-0.393(Tи)(Ts)+0.350(Ts)2 (6)

Рис. 7. Пороги локальных термоощущений на коже предплечья при различных начальных Та термода и постоянной температуре среды (27С, I серия).

Рис. 8.  Пороги локальных термоощущений на коже предплечья для постоянной начальной Та термода (33С) в различных условиях внешней среды (II серия).

в) при глубокой температуре тела = Tb

ТПО=13917.27+39.301(Tи)-790.545(Tb)+0.042(Tи)2-1.144(Tи)(Tb)+11.241(Tb)2 (7)

ХПО=-13375.44-45.155(Tи)+761.109(Tb)-0.04(Tи)2+1.285(Tи)(Tb)-10.827(Tb)2  (8)

МПИ=27292.7+84.456(Tи)-1551.653(Tb)+0.082(Tи)2-2.429(Tи)(Tb)+22.067(Tb)2  (9)

Кожная термочувствительность при физической работе. Функцио-нальная нагрузка на организм в конце мышечной работы характеризовалась рос-том скорости потребления кислорода от 4.190.25 в покое до 20.940.68 мл/мин кг, легочной вентиляции от 11.60.7 до 39.71.1 л/мин и пульса от 75.22.6 до 125.11.5 уд./мин. Термометрические данные приведены в табл. 2.

  Таблица 2. Основные показатели теплового состояния организма для группы обслендованнных в исходном состоянии, в конце велоэргометрической нагрузки (1,75 вт/кг массы тела, 30 мин) и их изменения  на нагрузку.

Температуры тела  (С)	Покой	Конец  работы	Изменения на работу
Кожи стопы	30.82 0.31	32.37 0.55	1.55 0.29 **
Кожи голени	32.00 0.35	33.00 0.40	1.00 0.40 *
Кожи бедра	32.83 0.17	33.63 0.17	0.80 0.10 ***
Кожи груди	32.69 0.35	33.45 0.14	0.76 0.27 *
Кожи кисти	34.51 0.21	35.14 0.23	0.63 0.20 **
Ядра тела	36.87 0.07	37.40 0.07	0.53 0.05 **
Средневзвешенная  кожи	32.40 0.20	33.27 0.21	0.87 0.13 **
Мышц бедра (Tм)	34.29 0.34	36.73 0.25	2.44 0.26 ***

Примечание: уровни значимости (*) р<0.05; (**) p<0.01; (***) p<0.001

Относительные пороги локальных термоощущений в покое для группы обнследованных лиц составили: на коже бедра ТПО 1.85 0.15С и ХПО -1.51 0.23С, на коже предплечья ТПО 1.25 0.24С и ХПО -0.90 0.16С и на коже стопы ТПО 5.02 0.91 и ХПО -3.15 0.77С. В конце выполнения физической работы они лишь имели тенденцию к незначительному росту в среднем для ТПО и ХПО на коже бедра на 0.6 и -0.25С, на коже предплечья на 0.26 и 0.07С и на коже стопы на 0.91 и  -0.60С.

Регрессионный анализ связей между показателями по группе лиц выявил статистически значимые зависинмости изменений ХПО (дХПО) при физической работе от его исходного уровня (ХПОи) для кожи бедра (дХПО= -1.87-1.24ХПОи; r = -0.76, p<0.05), предплечья (дХПО= -0.67-0.80ХПОи, r = -0.70, p<0.05) и стопы (дХПО= -1.83-0.71ХПОи, r = 0.72, p<0.05). Также выявлены значимые связи между индивидуальными изменениями на физическую работу ТПО и изменения-ми температуры кожи бедра  (дТПО= -1.53 + 2.60 дТ, r = 0.78, p<0.05).

Влияние нормобарической гипоксии на кожную термочувствительность

Пороги кожных термоощущений при остром гипоксическом воздействии.  Использованная гипоксическая нагрузка не изменяла системное артеринальное давление. При этом уровень сатурации гемоглобина крови понижался в среднем до 83.2%, а часнтота сердечных сокращений повышалась на 26.2%.

Под влиянием острой гипокнсии ТПО и МПИ возросли, причем рост МПИ составил 52% (табл. 3).

Таблица 3. Пороги локальных термоощущений и показатели регионального кровонснабжения предплечья у группы обследованных лиц (n = 12) в исходном состоянии и в конце острого гипоксического воздействия (вдыхание ГГС-10).

Условия обследования	Исходное состояние	Острая гинпоксия	Изменение показателя	р
Порог ощущения теплого, С	36.32 ± 0.67	37.33 ± 0.79	1.02 ± 0.42	< 0.05
Порог прохладного, С	32.56 ± 0.52	31.67 ± 1.00	-0.90н ± 0.71	-
Межпороговый интервал, С	3.71 ± 0.53	5.43 ± 0.74	1.72 ± 0.39	< 0.001
Температура кожи, С	33.0 ± 0.41	32.8 ± 0.41	-0.23 ± 0.07	< 0.01
Артериальный кровоток,  мл/100 мл мин	2.96 ± 0.32	2.32 ± 0.17	-0.63± 0.18	< 0.005
Венозный резерв, мл/100 мл	2.73 ± 0.19	2.82 ± 0.21	0.09 ± 0.18	-
Венозный отток, мл/100 мл	61.3 ± 5.8	60.9 ± 6.2	-0.4 ± 2.1	-
Реактивная гиперемия, мл/100 мл мин	5.97 ± 0.69	5.56 ± 0.81	-0.41 ± 0.54	-

Температура кожи предплечья при этом понизилась и сохранялась снинженной в периоде восстановления. Изменение температуры сопровожндалось понижением артериального кровотока в мышцах предплечья в среднем для группы обсле-дованных на 21.6%. Как и в исходном состоянии, индивидуальные измененния термочувствительности на коже в ответ на гипоксическое воздействие тесно связаны с изменениями венозного резерва предплечья. При этом уравннения рег-рессии выявляют обратно пропорциональную связь между индивидунальным при-ростом теплового порога и исходным уровнем их венозного резерва в предплечье, а также прямо пропорциональную - между величинами изменений показателей на острую гипоксию.

Кожные термоощущения в сеансе повторных гипоксических воздействий. В течение сеанса прерывистой нормобарической гипоксии пороги термоощу-щений на коже вначале согласованно возрастают, а затем понижаются (рис.9), что свидетельствует о фазном характере реакции.

Рис. 9. Изменение порогов тернмоощущений на коже предплечья в сеансе прерывистой нормобари-ческой гипоксии (5 мин вдыханния смеси с 10% О2, чередующихся с 3 мин ды-ханием атмосферным возндухом).

При этом МПИ термо-ощущений закономерно возрастает и доснтигает максимальных величин к третьему циклу гипокси-ческого воздействия.

Влияние многодневной гипоксической тренировки на кожные термонощущения.  МПИ термоощущений на коже предплечья к 10 дню тренироки возрастает на 53%, а к 20 дню - на 58% от исходного значения (рис.10).

Рис. 10. Изменение межпорогонвого ин-тервала кожных тер-моощущенний на предплечье у чело-века при 20-дневной тренировке сеансами нормонбарической ги-поксии и 20-дневном периоде восстановле-ния.

После прекращенния сеансов гипоксических воздействий отмечается плавное сниженние величин МПИ к 10 дню восстановления до 39%, а к 20 дню - до 20% от иснходного уровня. Поскольку измерение температурной чувствинтельности на коже проводили до тенкущего в даный день гипоксинческого сеанса, то полученные результаты отражают закрепленные предыдущими воздействиями адаптивные изменения.

Показатели местного кровоснабжения в обнласти предплечья и кисти показали последовательнное снижение венозного резерва адаптивного типа в течение много-дневной гинпоксической тренировки.

Импульсная активность в афферентных волокнах кожных нервов крысы.

Результаты начального электрофизиологического тестирования показывают, что при интактном состоянии рецептивного поля (отсутствии прислоненного тер-мода) частота импульсной активности афферентнных волокон кожного нерва у крыс в среднем равна 0.06 Гц (рис.11А), что соотнветствует появлению импульса в среднем через 16.7 секунд.

Рис. 11.  Изменения ус-реднненной за 10 сек частоты импульнсации в волокнах кожного нерва при механни-ческих и температурных (пунктир) воздействиях. Бук-вами обозначены стационарнные по температуре участки увенличенной длительности: А до 3.60.3 мин, Б до 2.7 0.1 мин, С до 2.30.1 мин, Д до 1.60.1 мин. Отрезок АБ отражает реакцию на при-слонение термода к коже, БС - реакцию на понижение ло-кальнной температуры термо-да и СД - на ее повышение. 

При этом импульсная активность в нервных волокнах нерегулярна и на от-дельных участках записи встречаются короткие пачечные разряды с максималь-ной частотой в среднем 2.05 Гц. Прислонение термода с Та, близкой к кожной, увеличивает активность в афферентных волокнах за первые 10 секунд до 21.2 Гц (в 353 раза выше фоновой). Затем активность постепенно снижается и стабили-зируется при среднем уровне 2.75 Гц, что выше фонового в 45.8 раза (рис.11Б). При понижении или повышении температуры термода примерно на 6С (до 26.3 С и 38.6 С, соответственно) средняя частота импульсной активности рецепторов снижается в 2-3 раза (до 1.34 Гц и 0.96 Гц, соответственно; рис. 11С и 11Д). 

Рис. 12. Пример им-пульсной активности оди-ночного рецепнтора кожи крысы при ступенчантом понижении температуры  ренцептивного поля.

Динамическая реакция рецепторов на быст-рое снижение температуры до 26.3С показывает рост средней частоты в 2.4 раза (что намного слабее реакции на прислонение термода), а на быстрое повышенние температуры до 38.6С - ее снижение в 2.6 раза (р<0.05), что позволяет отнести их к механо-холодовым рецепторам (Iggo, 1969, 1985; Hensel, 1981; Козырева, 1991). Рецепторов, активируемых локальным нагреванием, выявить не удалось.

Использование ступенчатых термостимулов (рис.12) позволило рассчитать статические и динамические термозависимые характеристики рецепторов. Мак-симуму статической характеристики соответствует частота импульсации 1.24 0.19 Гц при темнпературе кожи в области иннервации 32.5 0.4С.

Максимальная часнтота динамического ответа исследованных волокон составила в среднем 3.320.35 Гц и наблюндалась при температуре 32.30.5С. 

Влияние давления термодом на температурно-зависимые характеринстики кожных афферентных волокон. Исследование механозавинсимых свойств кожных терморецепторов показало, что с увеличением давления термода до 33.2 г/см2 максимальная частота статической термозависимой харакнтеристики рецеп-торов линейно нарастает до 3.17 Гц, а затем понижается (рис.13). Аналогично изменяется и динамическая характеристика рецепторов, где максимальная частота 6.0 Гц наблюдается при давлении термода на кожу 32.7 г/см2.

 

Рис. 13. Зависимость максимальной частоты импульсации кожных механо-холодовых рецепторов в точках оптинмума термозависимых характеристик от величины давления термода на кожу для всех наб-людений.

В большом числе наблюдений (у 40 во-локон) обнаружены устойчивые низкочас-тотные колебания импульсной активности. Автокорреляционный анализ на стационарных по температуре кожи участках записи показал, что их период равен в среднем 545 с.

Влияние гипоксии на активность кожных терморецепторов исследовано с целью выяснения возможности воздействия общей гипоксии непосредстнвенно на импульсацию в первичных афферентных волокнах. Выделяются две группы меха-но-холодовых рецепторов (рис. 14): А - не реагирующих (n=20) и Б - реагиру-ющих с ростом максимума статической импульсации (n=18).

Прирост частоты в группе Б при гипоксическом воздействии составляет 0.5 0.08 Гц (p<0.001). На начальном участке восстановления (4, рис.14Б) частота импульсации понижается, а затем несколько возрастает (5, рис.14Б).

Аналогичные зависимости выявляются и для динамической характеристики рецепторов. Анализ крови показал увеличение концентрации норадреналина (на 59.7%) и адреналина (на 82.3%) в ответ на гипоксическое воздействие.

Рис. 14. Изменения средних максимунмов статической характеристики имнпульсной активности двух групп (А и Б) механо-холодовых рецепторов кожи крысы. 1 - исходное значение, 2 - повторное измерение, 3 - ингаляция гипоксической смеси, 4 - восстанов-ление, 5 - повторное измерение. Длительность периодов (1-5) 12-15 мин.

Клиническое изучение кожных термоощущений показало, что все иссле-дованные виды патологии понижают кожную термочувствительность относительно нормы (рис.15), когда межпороговый иннтервал обычно не превышает 2С.

Рис.15. Локальная темпе-ратурная чувствительность на коже предплечья при различ-ных видах патологии. Приведе-ны данные для двух испольнзо-ванных алгоритмов определе-ния локальных порогов появ-ления термонощущений.

Наиболее сильные изме-ненния термоощущений на ко-же предплечья наблюданются при шейном остеохондрозе, ненсколько слабее проявляется влияние артериальной гипертонии и наиболее сла-бо увеличиваются МПИ термоощущений у больных диабетом.

Сравнение двух алгоритмов определения порогов термоощущений (рис.15) показывает, что метод MarStock дает более четкие межгрупповые различия.

При всех исследованных видах патологии выявляется нарушение присутстнвующей в норме сопряженности между МПИ температурнной чувствительности и местным венозным резервом (рис.16). Также обнаружены межгрупповые разнли-чия в соотношении кожного венозного резерва предплечья к мышечному, причем при гипертонии оно существенно выше, чем при диабете. Поражения проводя-щих путей при остеохонднрозе сопровождаются наибольшей индивидуальной вариабельностью как кожного, так и мышечного кровоснабжения предплечья.

Рис. 16. Связь темпе-ратурной чувствинтель-ности кожи и локаль-ного кровенанполнения обнласти предплечья у обслендованных групп больных. Уравнением регрессии с довери-тельным интервалом приведены данные для контрольной группы лиц (см. рис. 6).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

О функциональной роли полимодальных терморецепторов Ц фонновая ак-тивность. В электрофизиологической части проведенного исследования заслу-живает внимания низкая частота фоновой активности рецепторов для интактного состояния рецептивного поля кожи. В литерантуре для области естественных кож-ных температур обычно привондятся величины частот в единицы и даже десятки герц с непрерывным ритмом импульсации (Iggo, 1969, 1985; Hensel, 1981; Козы-рева, 1991). Использонванная в данной работе методика макроэлектродного отве-дения сигналов от разнволокненного конца кожного нерва и общая эксперимен-тальная статистика не оснтавляют сомнений в представительности исследованной выборки нервных волонкон. Специальное изучение фоновой импульсации кожных рецепторов у кошки, проведенные О.В. Бариновой с соавт. (2000), в целом под-тверждают данные настоящей работы. Низкая фоновая активнность рецепторов для термонейтральных условий логически согласуется с отсутствием необходимости в повышенной частоте центростремительной импульсации для нормальных усло-вий в коже, хотя и противоречит представлению о повышенной активности специ-фических перинферических термосенсоров (Hensel, 1981; Iggo, 1985; Spray, 1986).

Новейшие данные о свойствах мембранных канальных белков семейства TRP, полученные на культурах ткани, пока не показывают наличия сбалансированных тепло- и холодозависимых пронцессов ионного транспорта в области температур, близких к нормальным кожным (Caterina et al., 1997; Welch, Simon, Reinhart, 2000; Xu et al., 2002; Guler et al., 2002; Peier et al., 2002; Nilius, 2003; Chung et al., 2004). Идентифицированные типы хонлодочувствительных белков активируются лишь при более низких температурах (< 27-28С для TRPM8 и < 17С для ANKTM1), а теплочувствинтельных - при более высоких (> 50C для TRPV1 и > 39С для TRPV2). В области естественных кожных температур присутствуют лишь началь-ные участки характеристик тепло-чувствительных белков TRPV4 и TRPV3 со сла-бо выраженнной  термозависимой активацией при температурах более 30 и 37С, соответстнвенно. Важно отметить, что практически все исследованные мембран-ные канальные белки обнаруживают полимодальные свойства, причем наиболее универсальной для их основной популянции является механочувствительность (OТNeil, Heller, 2005).

Механочувствительность кожных рецепторов. Прислонение термода с приведенной к кожной температурой резко усиливает импульсацию рецепторов (рис.11). Последующий анализ термозависимых стантических и динамических ха-рактеристик выявляет типичные свойства механо-холодовых рецепторов с мак-симальным уровнем активности при температуре, близкой к естественной тем-пературе интактнной кожи. Исследование механочувствительных свойств холодонвых рецепторов кожи показывает, что рост локального давления на рецептивный участок кожи до 32.7 г/см2 последовательно усиливает термозавинсимую импульс-ную активность рецепторов, а далее понижает (рис.13). Известно специальное исследование зависимости локального кровотока у человека, измеряемого ланзер-доплеровским датчиком, от силы его прижима к коже, где понказано увеличенние кровотока с ростом давления до 27.6 г/см2, а затем поннижение (Fromy, 2000). Сходство динамики процессов позволяет говорить о функционнальной связи меж-ду характеристиками механо-холодовых рецепнторов и состояннием сосудов кожи.

Учитывая выраженную механочувствительность и относительно меньшую чувствительность к локальной температуре (рис.11) исследованных кожных ре-цепторов, а также то, что температура кожи искусственно поддерживалась на неизменном уровне, можно допустить, что медленноволновые колебания им-пульсной акнтивности рецепторов обусловлены механическим влиянием измене-ний кровенанполнения рецепторного участка кожи вследствие спонтанных вазомо-ций. В пользу такой трактовки свидетельствует и то, что эти колебания выявля-ются лишь в интервале температур около 30-35С, а вне его иснчезают, по-види-мому, в связи с преобладанием констрикторных или дилятаторных сонстояний сосудов.

Отсутствие регистрируемых в коже тепловых рецепторов может объясняться денервацией исследуемой области, обусловленной стандартной методикой иссле-дования. Развивающаяся при этом дилятация ограничивает возможности сосудис-тых ответов на тепловую стимуляцию. При прямой регистрации активности сен-сорных волокон у дорсальных корешков удается выявить большую популяцию теплочувствительных рецепторов кожи (Клейнбок, 1990).

Влияние местных факторов на локальное кровоснабжение и термо-чувствительность. Данные с использонванием экспериментальных модулирую-щих воздействий на кожный кровоток выявляют его влияние на термоощущения и тесную сопряженнность показателей в норме.

Влияние барометрических воздействий на кожные термоощунщения. Быстрые и выраженные изменения кожной термочувствительности (рис.5) ука-зывают на возможность прямого влияния барометрического давления на физио-логические механизмы, обеспечивающие сенсорное восприятие темперантуры. Внешнее давление хорошо передается через ткани тела, которые в своей основе содержат несжимаемую жидкость. Основной реагирующей структурой можно предполагать кровеносные сосуды, поскольку они пронизывают весь орнганизм и заполнены кровью, которая при локальном приложении внешнего давления на одни участки тела в состоянии перераспределиться в друнгие участки. На местный характер влияния избыточного баронметрического давления (20 мм рт. ст.) указы-вает отсутствие изменений системнного артериального давления, что позволяет исключить участие аортальных банрорецепторных рефлексов в механизмах модуляции кожной термочувствительнонсти (Вальдман и др., 1988). Несущест-венным можно полагать и влияние измененний температуры кожи, поскольку они не превышают 0.3-0.4 С (см. рис.7; Kenshalo, 1990).

В научной литературе имеются данные о быстром и выраженном влиянии сла-бых гипобарических воздействий на нижнюю часть тела на уровень поддержания температуры ядра тела и пороги запуска терморегуляторных реакций (Kellogg et al., 1990; Mack et al., 1995). При этом быстрота перенастройки терморегуляторных показателей свидетельствует об участии центрального нейронального механизма, а сам феномен раскрывает тесное взаимодействие между терморегуляторной и со-судистой системами. Полученные в настоящей работе результаты позволяют по-лагать, что механизм модуляции кожной термочувствительности включает пря-мое влияние внешнего давления на местное кровоснабжение и сосудистый тонус. Вследствие изменения объема тканей, можно предполагать активацию кожных (Зевеке, 1991) и сосудистых термозависимых механорецепторов (Минут-Сорох-тина, 1972) и их участие в механизме формирования термоощущений.

Анализ индивидуальных реакций обследованных лиц показывает, что исход-ное состояние сосудистого русла является важным фактором, определяющим выранженность модулирующего влияния местной барометрической нагрузки на кожнную термочувствительность. В случае повышения давления это уровень на-чальнного расслабления сосудов, определяющий температуру кожи и величины теплонвых порогов. Чем он больше, тем сильнее эффект барометрического возндействия, на что указывают наиболее выраженные реакции у лиц с исходно понвышенным кровотоком (теплопроводностью кожи) и полученная значимая связь изменений чувствительности от исходной величины индивидуальных тепловых порогов термоощущений. При понижении местного давления более значимо влия-ние исходной сосудистой констрикции, что сильнее сказывается на уровне холо-довых порогов. Об этом свидетельствуют наиболее выраженные изменения тер-мочувствительности на коже у лиц с пониженным исходным кровотоком кожи. Лица со средним исходным кровотоком кожи отличаются более слабой его реакцией на внешние давления, что свидетельнствует о лучшей способности к ауторегуляции (Petersen, Sindrup, 1990). У этих лиц выявляются и более слабые изменения кожной термочувстнвительности, что также указывает на ее связь с кровоснабжением.

Влияние норадреналина на кожную термочувствительность. Пернвичные данные о влиянии норадреналина (рис.3), на первый взгляд, отражают его селек-тивное действие на холодовую темперантурную чувствительность. Однако, морфо-логия распределения симпантических нервных окончаний в коже не дает основа-ний для прямого отнесения действия норадреналина на сенсорные нервные струк-туры, поскольку симпатические окончания располагаются в основном вблизи гладкомышечных и железистых элементов (Roberts et al., 1985). Дополнительный анализ вынявляет согласованное снижение чувствительности различных по функ-циональным свойствам тепловых и холодовых сенсоров, котонрое трудно объяс-нимо с позиции строгой термической специализации свободных нервных оконча-ний в коже. Факт согласованного понижения и кожной, и оптимальной Та скорее отражает известное вазоконстрикторное действие норадреналина.

огичным представляется объяснение результатов с позиций представлений о терморецепнторах как механо-температурных рецепторов сосудистых стенок (Ми-нут-Сорохтина, 1972) и кожи (Зевеке, 1991). Тогда вследствие сокращения сосудов дополнительное термиченское возбуждение механорецепторов сосудистых стенок и прилежащих тканей затруднится, что приведет к увеличению межпо-рогового температурного интервала, необходимого для формирования термо-ощущений. В этой связи можно отметить работы по изучению влияния симпатинческой стимуляции на термозависимую активность кожных рецепторов (Ефес, Зенвеке, 1982; Зевеке, Ефес, 1985), где авторы выделяют модулирующую роль механнического состояния кожи вследствие сокращения ее контрактильных элементов под действием норадреналина.

Влияние блокады NO-синтазы на кожную термочувствительность. Ввендение L-NAME в кожу приводит к локальному снижению кровотока и термочувнствительности за счет увеличичения ТПО (табл.1), а величина снижения темперантурной чувствительности оказывается обратно пропорциональной исходному уровню кровотока. Поскольку блокада NO-синтазы изменяет тонус кожных сосундов, то полученные данные также свидетельствуют о возможности участия меха-ночувствительных сосудистых и прилежащих тканевых сенсорных окончаний в механизме формирования температурных ощущений. Особое значение этих ре-зультатов состоит в подтверждении гипотезы о существовании автономного меха-низма термозависимой ауторегунляции микроциркуляции не нейрогенной приро-ды, основанной на данных повыншенной экспрессии теплочувствительных ион-проницаемых канальных TRP белнков на мембранах эндотелиальных клеток сосу-дов (Watanabe et al., 2002) (Minson et al., 2001). Физиологический механизм этой регуляции основан на функциональной роли эндотелия в поддержании сосудинстого тонуса с участием окисида азота (NO) как вазодилататора (Rapoport et al., 1983), фоновый уровень которого поддерживается активностью эндотелиальной NO-синтазы (Kibbe et al., 1999). 

Связь кожных термоощущений с показателями местного кровонснабже-ния. Исследование связи индивидуальной кожной температурной чувствитель-ности с отдельными показателями кровоснабжения конечности в исходном состо-янии у группы лиц показало особую ее выраженность для венозных характерис-тик кровоснабжения (рис.6). Поскольку венозный резерв отражает степень кон-стрикции сосудов венозного отдела, то наличие таких связей указывает на сопря-женность термочувствительности с тоническим сонстоянием венозного русла и возможную особую роль афферентного сигннала от механорецепторов данного со-судистого участка в механизме формирования термоощущений.

Влияние системных факторов на кожную термочувствительность.

Тенпловое состояние организма.  Результаты оценки влияния теплового сос-тояния организма на локальные термоощущения поднимают теоретические воп-росы обработки термосенсорных сигналов в центральной нервной системе, а так-же об основных принципах работы терморегуляторной системы (Webb, 1995; Iva-nov, 1999). Полученные уравнения, связывающие  термочувствительность (МПИ) с локальной температурой кожи и интегральным показателем теплового состо-яния организма (оцениваемым либо условиям среды - Тс, или глубокой темнпе-ратуре тела - Tb, или средневзвешенной температуре кожи - Ts) по сути отранжают процессы смешения сигналов в центральной нервной сиснтеме. В теории термо-регуляции сосудистой системе отводится лишь эффекторная функция изменения кровотока в оболочке тела с целью регуляции теплоотдачи. При этом возникает необычная для гомеостатических регулирующих систем синтуация, при которой центр терморегуляции, отдавая команды другой системе - сосудистой, не полу-чает обратных сигналов о ее состоянии. Выше уже описынвался феномен быстрого и выраженного изменения основных показателей системы терморегуляции при слабых гипобарических воздействиях на нижнюю часть тела (Kellogg et al., 1990; Mack et al., 1995). Также имеются даннные о конвергенции афферентных сигналов барорецепторного и осморецепторнного типа, несущих информацию о состоянии сосудистой системы, на термочувнствительных нейронах переднего гипоталамуса (Koga et al., 1987a,b; Hori et al., 1988). Экспериментальная статистика авторов показывает, что в ответ на небольншие (до 15%) системные снижения давления крови до 53% теплочувствительных нейронов увеличивают свою активность и 46% холодочувствительных - ее понинжают, в то время как большинство (до 70%) нечувствительных к температуре - не реагируют даже на более сильные воз-действия. Это дает дополнительные основания считаться с участием сосудистой афферентации в механизмах форминрования температурного гомеостаза а полу-ченные уравнения трактовать как отражение межсистемных взаимодействий.

Кожная термочувствительность при физической работе. Изменение теплового состояния организма возможно и при физической работе (Nielsen, 1980), когда возрастает эндогенное теплообразование в скелетной мускулатуре и органах, обеспечивающих её работоспособность. При этом механизмы включения дополнительной теплоотдачи закономерно запаздывают в начале работы, а в дальнейшем не обеспенчивают полной компенсации возросшей теплопродукции (Якименко и др., 1990, 1992), поскольку температура тела повышается и активно поддерживается на новом уровне.

Анализ изменений кожной темочувствительности показал, что длительная физическая работа умеренной тяжести, несмотря на выраженные изменения в температуре кожи, не оказывает однозначного влияния на пороги термоощу-щений. Вместе с тем, полученные регрессионные зависимости свидетельствуют о том, что физическая нагрузка изменяет индивидунальные уровни ХПО в обратной зависимости от их исходных значений, когда у лиц с исходно низким порогом он возрастает, а у лиц с высоким порогом - снижается. В уравнении регрессии для кожи бедра над активно работающими мышцами положительный коэффициент регрессии показынвает, что с ростом температуры кожи ТПО тоже возрастает, од-нако величина коэффинциента (2.60), которая существенно больше 1.0, указывает, что этот рост в порогах термоощущений значительно опережает рост в локальной температуре кожи, что косвенно может свидетельствовать о дополнительном вкладе сосудистой афферентации в механизм формирования термоощущений. 

Влияние нормобарической гипоксии на кожную термочувствительность. В физиологическом механизме влияния острой нормобарической гипоксии на кожную температурную чувствительность следует учитывать прямое угнетающее действие гипоксии на активность центров, регулирующих обмен веществ и теплонпродукцию (Иванов, 1968), что оказывает влияние на терморегуляторное поведенние (Gordon, Fogelson, 1991; Gordon, 1997) и сопровождается выраженными изменнениями паттернов ЭЭГ, нарушением межполушарной ассиметрии и перестройнками активности центров, согласованными с изменениями функций кислород-транспортной системы организма (Леутин и др., 2001, 2003; Кривощеков и др., 2001. 2004; Сороко, 2004, 2006).

Полученные результаты о снижении кровотока в периферических тканях под влиянием острой гипоксии согласуются с данными других исследований, где поканзано усиление активности симпатических нервов, регулирующих тонус кровеносных сосудов (Kollai, 1983; Saito et al., 1988; Leuenberger et al., 2001), вследствие гипоксемической активации артериальных хеморецепторов (Eyza-guirre et al., 1983; Rothe et al., 1989).

Выявленный факт тесной сопряженности в изменениях локальной термочувнствительности и локального кровенаполнения (венозного резерва)  в ответ на остнрую гипоксическую нагрузку свидетельствует о возможности присутствия в тернмоафферентном сигнале информации от механо-температурных рецепторов о состоянии тонуса веннозного отдела сосудистого русла.

Прямая оценка гипоксического воздействия на импульсацию кожных механо-холодовых нрецепторов выявила две группы, различающиеся по реакции. Рецеп-торы одной группы имели исходно более высокую частоту максимума статичес-кой импульсации и эксоненциально ее снижали в течение эксперимента, не отве-чая реакцией на гипоксическое воздействие (рис.14А). Рецепторы другой группы с более низкой исходной частотой импульсов резко увеличивали активность во время  гипоксического воздействия, а после него - понижали (рис.14Б). В началь-ном постгипоксическом периоде резко понижалась и температура максимума их статической характеристики. Поскольку прямые измерения показали рост концен-трации катехоламинов в крови во время гипоксии, то механизм активации рецеп-торов второй группы можно связать с констрикцией сосудов денервированного рецепторного участка кожи под их влиянием, а сами рецепторы отнести к сосу-дистым механо-холодовым рецепторам. Тогда первая группа механо-холодовых рецепторов может представлять внесосудистую внутрикожную популяцию.

Клинические исследования кожной термочувствительности. Измерения порогов кожных тернмоощущений в клинической практике получили название ко-личественного сенсорного термотеста (QST - qantitative sensory testing). Он ис-пользуется для неврологического исследования функции восприятия кожной тем-пературы. Поскольку тепловая чувствительность обеспечивается афферентными окончаниями безмиенлиновых С-волокон, а холодовая - также окончаниями тон-ких миелинизированнных волокон А-дельта, то это позволяет проводить диффе-ренциальную диагнонстику поражений по типу нервных волокон (Verdugo, Ochoa, 1992). По пороговым характеристикам тернмического восприятия возможно опре-деление патологических нанрушений вдоль спино-таламо-кортикального проводя-щего пути передачи термической информации в центральной нервной системе.

Метод QST часто используют при диагностике диабетической полиневропа-тии (PNP). Важность и уместность QST для PNP освещены в специальном док-ладе, поддержанном Американской Академией Неврологии и Американской Диа-бетической Ассоциацией (Asbury et al., 1992; Quantitative sensory testing, 1992). Однако в ряде работ однозначного изменения порогов термоощущений при диа-бетической полинейропатии установить не удалось, и было предложено ис-пользовать дополнительные показантели: пороги болевой термочувствительности (Jensen et al., 1991), вибнрационные пороги (Dyck et al., 1993) или показатель нерв-ной проводимости (Redmond et al., 1992).

Полученные нами данные показали увеличение межпорогового интервала у больных диабетом (рис.15). Относительно слабое изменение локальной термончувствительности может объясняться начальной формой заболевания у большиннства обследованных лиц. Вместе с тем, у них уже выявляется нарушение связи термочувствительности с кожным кровоснабжением (рис.16), что может служить дополнительным диагностическим признаком. Более выраженное понижение кожной термочувствительности у больных артериальной гипертонией может быть связано со структурными изменениями сосудистых стенок (Folkow, 1987; Родио-нов, Тарасова, Кошелев, 2001). При этом также изнменяется связь термоощуще-ний с кровоснабжением (рис.16). Больные шейным остеохондрозом имеют наи-большее снижение кожной термочувствительности и вариабельность кожного кровотока, что позволяет рекомендовать метод QST для диагнонстики поражений нервных путей при остеохондрозе позвоночника. 

К методологии определения кожной термочувствительности. В прак-тике использования метода QST следует особо выделить зандачи выбора искус-ственно задаваемого исходного уровня температуры термода (Та) и оптимальной скорости нарастания термостимулов, при которых обеспечинвается определение минимальных величин порогов.

С целью унификации и сопоставимости данных междуннародной комиссией рекомендовано использование Та термода 32С (Verdugo, Ochoa, 1992). При этом измененния относительных порогов термоощущений у больных трактуются как гипо- или гиперальгезии, и описываются как нарушения функций кожных термонсенсоров. Следует отметить, что раздельный анализ изменений относительных порогов для тепловой и холодовой чувствительности, используемый в научных (Verdugo, Ochoa, 1992; Yarnitsky, 1997) и клинических исследованиях (Zaslansky, Yarnitsky, 1998), является недостаточным и обусловливает узкую интерпретацию результатов, прямо привязывая их к изменениям функциональных свойств хо-лодовых и тепловых сенсоров. Даже у здоровых лиц соответствующие изменения порогов термоощущений могут быть следствием расхождения между искус-ственной Та и температурой иннтактной кожи (рис.3,7). К тому же, при патологии возможны  изменнения в температуре кожи, связанные с измененным кожным кро-воснабжением. Тогда определение термочувствительности при стандартизован-ной Та (32С) может искажать клиническую трактовку функционального состо-яния термосенсоров. Результаты настоящей ранботы свидетельствуют, что важным условием корректного использонвания метода QST следует считать необходимость контроля исходной температуры кожи и приведение к ней Та. В ином случае, предпочтительно использовать метод MarStock, который позволяет измерять ве-личину межпорогового интервала без привязки к температуре кожи.

Результаты исследования влияния скорости нарастания термостимулов на понроги термоощущений показывают наличие оптимальной скорости термонстимулов около 0.2-0.25С/с, при которой межпороговый интервал минимизирован. Полу-ченная величина скорости близка к той, которая вызывает наибольшие реакции импульсной активности кожных терморецепторов у животнных (0.25С/с, Davies et al., 1983). Это подтверждает функциональную связь менжду импульсной актив-ностью кожных терморецепторов и субъективно опреденляемым локальным ощу-щением. Для области пониженных скоростей термостимуляции динамика термо-чувстнвительности согласуется с данными Д.Р. Кеншало (Kenshalo et al., 1968) и объясняется адаптацией рецепторов. Снижение температурной чувствительности при повышенных скоростях тернмостимуляции, по-видимому, связано с преиму-щественной концентрацией холодовых рецепторов в поверхностных слоях кожи (Константинов и др., 1980, 1983), а тепловых - в глунбоких. С учетом низкой теп-лопроводности кожи активация тепловых рецепторов требует большего времени, и соответственно, пороги ощущений возрастают. При непрерывной циклической термостимуляции дополнительное влияние оказывают следовые эфнфекты ло-кального накопления тепла (рис.1).

ВЫВОДЫ

1. Наиболее высокая кожная термочувствительность выявляется в термичес-ки нейтральных условиях окружающей среды и при естественной температуре кожи. Экзогенные влияния внешней среды, изменяющие тепловое состояние орга-низма, ее снижают. Эндогенный разогрев организма при физической работе сближает кожную температурную чувствительность у разных лиц, а ее изменения согласованы с местными тепловыми процессами в коже и подлежащих мышцах.
2. Существует оптимальный режим термораздражений со скоростью нараста-ния стимулов 0.2-0.25С/с, при котором температурная чувствительность кожи наиболее высока. Снижение термочувствительности при низких скоростях термо-стимулов обусловлено процессом адаптации рецепторов, а при высоких - ло-кальным накоплением тепла в коже.
3. При оптимальных термических условиях и скорости термостимулов отно-сительные пороги ощущений теплого и прохладного на коже сближаются по аб-солютной величине, что указывает на возможность существования общего мест-ного механизма, модулирующего тепловую и холодовую термочувствительность.
4. Кожная термочувствительность тесно сопряжена с уровнем местного кро-воснабжения. Искусственные его изменения местными барометрическими воздей-ствиями любой полярности снижают температурную чувствительность. Индиви-дуальная выраженность эффекта зависит от исходной величины кровотока. При высоком кровотоке сильнее сказывается влияние положительного избыточного барометрического давления, при низком - отрицательного.
5. Симпатический нейромедиатор норадреналин понижает и холодовую, и тепловую чувствительность кожи. При этом согласованные снижения темпера-туры кожи свидетельствуют о модулирующем влиянии констрикции сосудов на кожные термоощущения.
6. Блокада NO-синтазы снижает кожный кровоток и увеличивает порог ощу-щения теплого, что указывает на роль NO-механизма в регуляции сосудистого тонуса и возможность участия сосудистых и прилежащих кожных механо-темпе-ратурных рецепторов в механизме формирования температурных ощущений. 
7. 15-минутное дыхание нормобарической гипоксической газовой смесью (10% О2) снижает кожную термочувствительность в среднем на 40%. При после-довательных кратковременных прерывистых гипоксических воздействиях наблю-дается фазное изменение абсолютных порогов термоощущений: первоначальное повышение и последующее снижение. Многодневное повторение сеансов преры-вистой нормобарической гипоксии сопровождается нарастанием эффекта пони-жения температурной чувствительности кожи по адаптивному типу, длительно сохраняющемуся после прекращения гипоксических воздействий.
8. Электрофизиологическими исследованиями выявлен очень низкий фоно-вый уровень импульсации в афферентных нервных волокнах кожи наружной тазо-бедренной области крысы (0.06-0.07 имп/с). При приложении давления на рецеп-тивную область кожи активируются медленно адаптирующиеся механорецеп-торы, проявляющие характерные свойства холодовых рецепторов с максимумом статической и динамической активности при температурах, близких к естествен-ной температуре кожи. Термозависимая импульсация механо-холодовых рецеп-торов линейно нарастает с увеличением давления на кожу до 30 г/см2, достигая величин 5-6 имп/с, а затем понижается. При постоянных температурах кожи им-пульсная активность в афферентных волокнах может медленно колебаться с ос-новным периодом около 1 мин.
9. В физиологическом механизме изменения порогов термоощущений при ги-поксическом воздействии присутствует его модулирующее влияние на импульс-ную активность кожных механо-температурных рецепторов. Фазный характер реакции механо-холодовых рецепторов с ростом активности на гипоксию и последующим ее временным снижением в постгипоксическом периоде, опосре-дованный катехоламинами крови, позволяет отнести их к сосудистым механо-температурным рецепторам. В общей популяции механо-холодовых рецепторов кожи около половины их не реагируют на гипоксическое воздействие.
10. Наблюдения на патологических моделях (сахарный диабет, артериальная гипертония, остеохондроз) с измененными функциональными характеристиками отдельных звеньев механизма формирования термических ощущений показывают нарушение сопряженности между термочувствительностью кожи и показателями местного кровоснабжения, что позволяет использовать его в качестве дополни-тельного диагностического признака.
11. Полученные данные о функциональных свойствах кожной терморецепции свидетельствуют о ее тесной обусловленности состоянием локального кровоснаб-жения и возможности участия сосудистых и прилежащих механо-температурных рецепторов в механизме формирования термических ощущений. Это дополняет существующие представления о специфической терморецепции и позволяет пол-нее описать взаимодействие между терморегуляторной и сосудистой системами. 

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАнЦИИ

1. Диверт В.Э. Сумматор кожных температур / В.Э. Диверт // Новое в методах научных исследований,  диагностики и лечения. - Новосибирск, 1978. нЦ С. 78Ц81.
2. Диверт В.Э. О механизме снижения  тимпанической температуры в начале мышечной  работы / В.Э. Диверт, Е.Я. Ткаченко, Т.Г. Симонова, М.А. Якименко // Физиол. чел. - 1992. - T. 18, N 2. - C. 100Ц105.
3. Якименко М.А. Некоторые аспекты рабочей гипертермии / М.А. Якименко,  В.Э. Диверт, Е.Я. Ткаченко Е.Я. / В кн.: Проблемы терморегуляции и температур-ной адаптации. - Новосибирск. - 1992. - С. 30 - 42.
4. Диверт В.Э. Влияние общего охлаждения организма на локальную кожную термочувствительность человека / В.Э. Диверт, Т.В. Козырева // Физиол. чел. - 1996. - T. 22, № 8. - C. 90Ц94.
5. Divert V.E. The influence of total body cooling on local skin thermosensitivity / V.E. Divert, T.V. Kozyreva // Human Physiol. - 1996. - V.22,  N 8. - P. 721Ц724.
6. Диверт В.Э. Некоторые индивидуальные особенности локальной кожной термончувствительности / Диверт В.Э. // Тез. докл.  III  съезда  физиологов  Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск, 1997. - С. 82Ц83.
7. Диверт  В.Э. Пороги кожной чувствительности и тепловое состояние организ-ма / В.Э. Диверт // Тез. докл. III съезда физиологов Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск, 1997. - С. 83.
8. Диверт В.Э. Влияние физической работы на локальные пороги кожной термончувствительности / В.Э. Диверт // Бюл. СО АМН СССР.Ц 1999. - Т.3-4. - С. 19Ц24.
9. Divert V.E. Body thermal state influence on local skin thermosensitivity / V.E. Diнvert // Eleventh International Congress on Circumpolar Health. - Harstad. (Norway), 2000. Book of abstracts: N 281.
10. Диверт В.Э. Некоторые особенности импульсной активности в афферентных волокнах кожных нервов у крысы / В.Э. Диверт // Сенсорные системы. - 2000. - Т. 14, № 3. - С. 194Ц203.
11. Диверт В.Э. Влияние барометрических нагрузок на пороги локальных темпе-рантурных ощущений человека / В.Э. Диверт // Организм и окружающая среда: за-щита человека в экстремальных условиях. - М., 2000. - Т. 1. - С. 143Ц145.
12. Диверт В.Э. О клиническом использовании сенсорного термотеста / В.Э. Динверт, С.Г. Кривощеков // IV Всеросс. научно-практ. конф. Современные методы диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы. - Новосибирск, 2001. - С. 209Ц210.
13. Divert V.E. Body thermal state influence on local skin thermosensitivity / V.E. Diнvert // Intern. J.  Circump. Health. - 2001. - V. 60. - P. 305Ц311. 
14. Диверт В.Э. К вопросу о функциональных свойствах термосенсоров / В.Э. Динверт // XVIII Всеросс. съезд физиологов. - Казань, 2001. - С. 333.
15. Кривощеков С.Г. Регуляция функций при острых гипоксических воздейстнви-ях / С.Г. Кривощеков, В.П. Леутин, В.Э. Диверт, Г.М. Диверт и др. // Эколого-физиологические проблемы адаптации. Матер. 10 международ. Симп. - М., 2001. - С. 262Ц264.
16. Диверт В.Э. Влияние скорости нарастания температуры стимулов на пороги локальных кожных термоощущений / В.Э. Диверт // Физиол. чел. - 2002. - Т. 28, № 4. - С. 124Ц130.
17. Кривощеков С.Г. Влияние кратковременной прерывистой нормобарической гипоксии на регуляцию внешнего дыхания у человека / С.Г. Кривощеков, Г.М. Диверт, В.Э. Диверт // Физиол. чел. - 2002. - Т. 28, № 6. - С. 45Ц51.
18. Divert V.E. The influence of the rate of stimulus temperature rise on local skin sensiнtivity threscholds / V.E. Divert // Human Physiol.Ц 2002.Ц V. 28,N 5.Ц P. 564Ц570.
19. Krivoshchekov S.G. Effect of Short-Term Intermittent Normobaric Hypoxia on the Regulation of External Respiration in Humans / S.G. Krivoshchekov, G.M. Divert, V.E. Divert // Human Physiol. - 2002. - V. 28, N 6. - P. 676Ц681.
20. Диверт В.Э. О механочувствительности периферических термосенсоров / В.Э. Диверт // IV Съезд физиологов Сибири. - Новосибирск, 2002. - С. 78.
21. Диверт В.Э. О связи кровоснабжения конечности и локальных кожных термонощущений / В.Э. Диверт, Т.Г. Комлягина // IV Съезд физиологов Сибири. - Ново-сибирск, 2002. - С. 78Ц79.
22. Комлягина Т.Г. Влияние нормобарической гипоксической нагрузки на серндечно-сосудистые реакции и локальную кожную температурную чувствительнность конечности / Т.Г. Комлягина, В.Э. Диверт // IV Съезд физиологов Сибири. - Новосибирск, 2002. - С. 128Ц129.
23. Диверт В.Э. О механочувствительной составляющей в функциональных свойнствах термосенсоров / В.Э. Диверт // Механизмы терморегуляции и биоэнернгети-ки: взаимодействие функц. систем. Всеросс. Симп. - Иваново, 2002. - С.19.
24. Кривощеков С.Г. Функциональные изменения в кардиореспираторной и тер-монрегуляторной системах при прерывистой нормобарической гипоксии / С.Г. Кривощеков, В.Э. Диверт, Г.М. Диверт // Всеросс. Симп. - Иваново, 2002. - С. 31.
25. Диверт В.Э. Импульсная активность в кожных афферентных волокнах крысы при сочетанном воздействии локальной температуры и давления / В.Э. Диверт // Бюлл. СОРАМН. - 2003. - № 4 (110). - С. 50Ц54.
26. Диверт В.Э. Влияние локальных барометрических нагрузок на пороги кожнных термоощущений/В.Э.Диверт//Сенсорные системы.Ц2004.ЦТ.18, № 1.ЦС.56Ц64.
27. Диверт В.Э. Влияние острой нормобарической гипоксической нагрузки на регионарное кровоснабжение верхней конечности / В.Э. Диверт, Т.Г. Комлягина, С.Г. Кривощеков // Физиол. человека. - 2004. - Т. 30, № 6. - С. 1Ц6.
28. Кривощеков С.Г. Регуляция внешнего дыхания и газообмен организма при 20-дневном воздействии сеансами прерывистой нормобарической гипоксии / С.Г. Кривощеков, Г.М.Диверт, В.Э.Диверт // Физиол. чел.Ц 2004.ЦТ. 30, № 3.ЦС. 88Ц94.
29. Системные механизмы адаптации и компенсации / С.Г. Кринвощеков, В.П. Ле-утин, В.Э.Диверт, Г.М.Диверт и др. // Бюлл. СО РАМН - 2004.Ц № 2.Ц С. 148Ц154. 
30. Krivoshchekov S.G. Regulation of external Respiration and Gas Exchange during a 20-Day Exposure to Sessions of Intermittent Normobaric Hypoxia / S.G. Krivoshche-kov, G.M. Divert, V.E. Divert // Human Physiol. 2004. - V. 30, N 3. - P. 330-335.
31. Divert V.E. Regional Blood Flow in the Upper Extremity at Acute Normobaric Hy-poxia / V.E. Divert // Human Physiol. - 2004. - V. 30, N 6. - P. 669Ц673.
32. Диверт В.Э. Температурная чувствительность кожи при гипоксии / В.Э. Динверт // Росс. физиол. журн. - 2004. - Т. 90, № 8. - С. 40.
33. Диверт В.Э. Влияние норадреналина на пороги локальных кожных термо-ощунщений / В.Э. Диверт // Сенсорные системы. - 2005. - Т. 19,  № 1. - С. 67Ц74.
34. Диверт В.Э. Температурная чувствительность кожи человека при острой норнмобарической гипоксии / В.Э. Диверт, С.Г. Кривощеков // Сенсорные системы. - 2005. - Т. 19, № 1. - С. 75Ц80.
35. Диверт В.Э. К вопросу о неврогенной термозависимой регуляции кожного кровотока / В.Э. Диверт, С.Г. Кривощеков // Первый съезд кардиологов Сибирнского федерального округа 8-9 июня 2005 г. (Томск). Прилож. к журн. Сибирнский медицинский журнал. - 2005. - Т. 20, № 2. - С. 71Ц72.
36. Диверт В.Э. Количественный сенсорный термотест - опыт научного и клини-ченского использования / В.Э. Диверт // V Сибирский физиол. съезд (Томск). При-лож. к журн. Бюллетень сибирской медицины. - 2005. - Т. 4. - С. 183.
37. Диверт В.Э. Адаптивные изменения кожной термочувствительности при многонкратных воздействиях нормобарической гипоксии / В.Э. Диверт, С.Г. Кринвощеков // Всеросс. научн. конф. Механизмы индивидуальной адаптанции. При-лож. к журн. Вестник Томского Гос. Университета. - 2006. - № 21.Ц С.42Ц43.
38. Divert V.E. Temperature homeostasis and work efficiency in the cold / Divert V.E., Divert G.M., Krivoshekov S.G. // Aljaska Medicine. - 2007. - V. 49. - P. 205-209. 
39. Диверт В.Э. Локальная термочувствительность и кровоток кожи / В.Э. Диверт / XХ Всеросс. съезд физиологов. - Москва, 2007. - С. 212.

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии