Роль β-адренорецепторов в регуляции водно-солевого обмена у белых крыс

Вид материала

Реферат

Содержание I.3. Влияние физической нагрузки на водно-солевой обмен I.4. Регуляция водно-солевого обмена в организме I.5. Роль бета-адреноструктур в организме Глава II. Материал и методы исследования

Подобный материал:

• Реферат Тема :"Сахарный диабет, 260.54kb.
• Темы рефератов по витаминам и гормонам для студентов 2 курса факультета всэ витамины,, 10.06kb.
• Особенности постнатального морфогенеза мышечной оболочки фундального отдела желудка, 394.65kb.
• Роль нейронов медиобазального гипоталамуса, синтезирующих дофамин, в центральной регуляции, 261.75kb.
• Глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа: роль в регуляции энергетического обмена, индукции, 699.32kb.
• «Молекулярные механизмы гормональной регуляции» Общая трудоемкость изучения дисциплины, 11.18kb.
• Автор: Черников Василий, 2192.93kb.
• Книжка, которую Вы держите в своих руках, представляет интерес каждому, кто хочет узнать, 87.03kb.
• Физиологическая роль сосудистых рефлексогенных зон в интегративной регуляции функций, 653.7kb.
• Патофизиологические процессы в тканях, 272.05kb.

I.3. Влияние физической нагрузки на водно-солевой обмен


Мышечное сокращение – наиболее совершенная форма биологической подвижности. Представляет собой механохимический процесс с высоким коэффициентом полезного действия. Этот процесс характеризуется и высокой степенью регуляции, в которой существенное участие принимают ионы. Во время сокращения идет последовательно, а во многих отношениях и параллельно несколько разных процессов: синхронное изменение проницаемости мембран саркоплазматического ретикулума, работа ионных насосов, цепь энергетических превращений и т.д. (Франк, 1976). Если двигательные воздействия дозируются таким образом, что они дают тренировочный эффект, то имеет место тренировочная нагрузка. Внешняя сторона тренировочной нагрузки определяется ее объемом и интенсивностью. Существенный компонент – частота тренировок. Внешняя нагрузка вызывает определенную реакцию функциональных систем. Эту реакцию, которая выражается величиной и характером физиологических и биохимических изменений в организме – внутренняя сторона нагрузки. Она характеризует степень мобилизации возможностей. Даже при однородной структуре внешней нагрузки она не всегда вызывает однотипные внутренние сдвиги. Это зависит от работоспособности и индивидуальной восприимчивости к нагрузке; от определенных условий (температура, влажность, атмосферное давление).

Адаптация – перестройка функциональных систем под воздействием внешних нагрузок, дающая более высокий уровень достижений применительно к специфическим внешним условиям. Тренировочные нагрузки вызывают функциональные, биохимические и морфологические изменения в организме. Большой объем нагрузки без нужной интенсивности не ведет к адаптации, как и интенсивные нагрузки малых объемов (Харре, 1971).

Существуют три фазы адаптационного процесса при напряженной мышечной деятельности: частичная адаптация, функциональное напряжение и перенапряжение. Функциональное напряжение сопровождается мобилизацией функциональных резервов организма. Перенапряжение характеризует исчерпание функциональных резервов. Мобилизация функциональных резервов адаптации при напряженной мышечной деятельности зависит от уровня функционирования системы кровообращения и степени напряжения регуляторных механизмов сердечного ритма (Коробейников, 1995).

Водовыделительная функция почек зависит от вида и повторности выполняемой физической нагрузки, температуры окружающей среды и возраста испытуемого организма. Мышечная нагрузка существенно влияет на фильтрационно-реабсорбционную функцию почек. Виру А.А. (1983) и Karvonen M.Y. et al (1985) определили, что под влиянием физической нагрузки происходит снижение почечного плазмотока, уровня клубочковой фильтрации и диуреза. Уменьшение объема клубочковой фильтрации происходит из-за снижения уровня кровоснабжения почек в результате перераспределения крови в организме. При физической нагрузке происходит обезвоживание организма, что ведет к повышению осмолярности крови и когда она увеличивается до 295 мосмоль/кг воды достигается максимальная секреция антидиуретического гормона и выделяется осмотически концентрированная моча (Robertson, Shelton, 1976). Чувство жажды возникает при уменьшении вне- и внутриклеточных пространств. Основная причина перераспределения жидкости – повышение концентрации натрия во внеклеточном пространстве и увеличение осмоляльности внеклеточной жидкости (Johnson, Cunningham, 1987).

Karvonen M.Y. et al. (1985) изучали выделение натрия и калия при физической нагрузке. Они установили, что при физической нагрузке увеличивается содержание калия в моче. По мнению авторов, уменьшение выделения натрия при физической нагрузке объясняется изменением скорости клубочковой фильтрации и снижением реабсорбции натрия в канальцах.

Выполнение мышечной работы определенным образом влияет на уровень электролитного обмена, изменяет содержание минеральных веществ в тканях и разных жидкостях организма, в том числе крови. Турсунов З.Т. (1980) изучал минеральный состав цельной крови при мышечной деятельности в зависимости от возраста и тренированности испытуемых, вида занятий, а также от температуры окружающей среды. Оказалось, что под влиянием мышечной нагрузки динамического характера (плавание) уменьшается содержание натрия в крови у всех испытуемых, независимо от возраста.

Dijkhorst-Oci L.T. et al (1997), исследуя погружение здоровых мужчин – испытуемых в воду (по горло), получили снижение среднего артериального давления. Это происходило при одновременном усилении экскреции натрия с мочой, усилением тока мочи и увеличением концентрации артериального натрийуретического пептида в плазме крови. Концентрация альдостерона и активность ренина в плазме понижались.

По данным Leo C.S. et al (1998), погружение в сидячую ванну при температуре 37˚С вызывает за счет увеличения гидростатического давления в нижней половине тела перераспределение кровотока с усилением диуреза и натрийуреза в отсутствии увеличения клубочковой фильтрации, свидетельствуя, что упомянутые изменения обусловлены не повышением почечного кровотока, а процессами транспорта натрия и воды в канальцах. После иммерсии выведение натрия и дофамина снижается, норадреналина – увеличивается. Полагают, что водная иммерсия повышает активность уабаиноподобного фактора в сыворотке, который угнетает реабсорбцию натрия в канальцах.

Стимул, вызывающий секрецию натрийуретического фактора – увеличение центрального венозного объема. Погружение человека в сидячем положении в теплую воду (Epstein, 1978) вызывает значительную потерю жидкости. При иммерсии у испытуемых повышается центральный объем крови, его внутригрудная фракция, повышается натрийуретическая активность крови (Kruck, Kramer, 1978).

По данным Aurell P. et all (1971) у спортсменов, выполняющих упражнения на велоэргометре, концентрация калия в плазме крови была повышена, а концентрация натрия сохранялась, что очевидно свидетельствует об изменении в этих условиях соотношения концентрации ионов между вне- и внутриклеточными пространствами.

Батыршина А.А. (1964), определяя степень изменения содержания натрия и калия в крови под влиянием интенсивной мышечной работы во время тренировок пловцов, установила меньшее содержание натрия при работе малой интенсивности. Более поздние наблюдения автора за марафонцами (Батыршина, 1966) позволили уточнить, что содержание натрия в цельной крови и плазме снижается, а концентрация калия, как в цельной крови, так и в плазме возрастает.

Coester N. et all (1983) изучали содержание электролитов в плазме крови во время и после интенсивной физической нагрузки у людей, работавших на велоэргометре до утомления. Содержание натрия во время нагрузки возрастало незначительно и постепенно возвращалось к исходному уровню во время первых четырех минут восстановительного периода. Содержание калия, после значительного увеличения во время нагрузки, снижалось скачкообразно сразу же после прекращения упражнений, уменьшаясь ниже исходного уровня перед физической нагрузкой на четвертой минуте восстановительного периода. Около десятой минуты восстановления концентрация калия возвращалась к исходному уровню. При длительной нагрузке происходят значительные потери натрия и калия с потом.

При температуре инкубации цельной венозной крови ниже 20˚С концентрация калия в плазме повышалась, достигая максимума при 1˚С; в интервале от 29˚С до 37˚С – содержание калия в плазме снижалось, а от 20˚С до 25˚С – не изменялась. Только у людей с первичной гипертензией и только при 33˚С снижение концентрации калия в плазме отрицательно коррелировало с содержанием ренина в крови (Ledderhos et all, 2000).

Спринтерская тренировка улучшает мышечную ионную регуляцию, связанную с повышенной интенсивной физической нагрузкой. Повышение мышечного потребления натрия и калия в течении последних секунд нагрузки (велоэргометр) после тренировки сопровождается большей активацией мышечного Na⁺,K⁺-насоса, сниженной клеточной потерей калия и меньшей степенью утомления (McKenna et al, 1997).

АТФ-чувствительные K⁺-каналы неактивны в неутомленной мышце и активируются во время утомления. Предполагают, что эти каналы укорачивают потенциал действия, увеличивают выход калия. При блокаде этих каналов наблюдается снижение способности мышцы к восстановлению тетанической силы (Renauld et al, 1996). Во время физической нагрузки в потовой жидкости содержется калий, в концентрациях равных или превышающих его количество в плазме. Концентрация калия в плазме при физических нагрузках повышается (Cunningham, 1997).

Кырге П.К. (1974) и Чеснокова Т.В. (1995) получили, что увеличение содержания общей и внутриклеточной воды в миокарде крыс наблюдается только при очень длительной работе (плавание до 3-10 часов), а содержание внеклеточной воды при этом достоверно уменьшается. Такие же изменения при мышечной нагрузке различной длительности наблюдаются в скелетных мышцах. Повышение содержания внутриклеточной воды и снижение ее во внеклеточном пространстве происходит одновременно с понижением концентрации кортикостерона в крови. Возможно, одной из причин, приводящих к трансмембранному перераспределению воды в организме при физических нагрузках, является глюкокортикоидная недостаточность.

Кырге П.К. (1974) установил, что у тренированных животных плавание не оказывает угнетающего действия на освобождение кортикостерона и дозированная мышечная работа не вызывает у них заметных изменений в распределении воды между вне- и внутриклеточным пространствами.

Hallen J. et all (1994) обнаружено, что кратковременная физическая нагрузка (плавание) приводит к снижению общего и внутриклеточного содержания натрия в белых мышечных волокнах на 23 и 46% и в миокарде на 18 и 32% соответственно. Показано, что кратковременное плавание снижает внутриклеточное содержание калия в белых мышечных волокнах и миокарде на 21 и 13%. Внеклеточное содержание натрия и калия в исследуемых тканях и крови не изменялось. Предполагают, что в этих условиях выход калия и натрия из клеток белых мышечных волокон и миокарда недостаточно велик, чтобы вызвать повышение содержания ионов во внеклеточной среде ткани и в сыворотке крови. Увеличивающийся ток натрия и калия из клетки во внеклеточную среду при сокращении скелетных мышц первоначально может быть сбалансирован увеличенной активностью Na⁺,K⁺-насоса и перераспределением ионов к другим тканям.

Чеснокова Т.В. (1995) выявила, что 30-дневное плавание животных вызывает повышение осмоляльности сыворотки крови на 3%, и содержания в ней натрия и калия на 5 и 18%. Внутриклеточное содержание натрия в миокарде возрастает на 54% (это может быть обусловлено действием альдостерона, уровень которого повышается в крови при физических нагрузках). Повышение содержания калия в сыворотке крови может быть связано с выходом его из клеток белых мышечных волокон и др. тканей. При этом происходит снижение общей воды на 14 и 10 % и натрия на 33 и 16% в белых и красных мышечных волокнах.

Т.о., ежедневное плавание по 30 минут в течении 30 дней приводит к значительным, системным изменениям водно-солевого обмена, а именно: гипернатриемии и гиперкалиемии, резкому увеличению внутриклеточного содержания натрия в миокарде при снижении общего содержания натрия и воды в скелетных мышцах.

По данным Hallen J. (1996) во время физической работы концентрация калия в плазме, оттекающей из мышечной ткани, в венозной крови повышается. Через десять секунд концентрация калия в плазме артериальной крови возрастает. При интенсивной работе концентрация калия в венозной и артериальной крови стабилизируется в равновесном состоянии. При более высокой интенсивности работы концентрация калия возрастает вплоть до наступления утомления.

У рысаков стандартной массы при пробежке на тредбане со скоростью 6-9 м/сек в течение двух минут, концентрация калия в плазме увеличивается после предварительной дегидратации организма (ограничивали потребление животными воды до пробежки). Но это увеличение оказывается незначительным. Концентрация альдостерона и инсулина в плазме при пробежке возрастали. Дегидратация ограничивала накопление инсулина в плазме, хотя концентрация глюкозы оставалась сравнительно высокой. В течение 30 минут после пробежки концентрация калия падала (Janson et al, 1994).

В желудочковых миоцитах кролика воздействие эндотелина-1 стимулировало ток Na⁺,K⁺-насоса, если концентрация натрия в растворе, находящемся в пипетке, соответствовала физиологическому внутриклеточному уровню (Femandes et all, 2000).

Т.о., в условиях мышечных нагрузок наблюдаются адаптивные сдвиги в деятельности органов, участвующих в сохранении относительного постоянства уровня водно-солевого обмена в организме. К этим изменениям относятся, в частности, адекватные сдвиги в деятельности почек, слюнных и потовых желез. Способность органов поддерживать относительное постоянство водно-солевого гомеостаза при мышечных нагрузках зависит от величины выполняемой работы, ее длительности, функционального состояния организма и других факторов.


I.4. Регуляция водно-солевого обмена в организме


В стационарном состоянии распределение жидкости между водными секторами тела зависит от скорости поступления воды и солей и их выведения.

В системе регуляции объема и осмоляльности внеклеточной жидкости Наточин Ю.В. (1984) выделил 4 взаимодействующих между собой блока:

1. Желудочно-кишечный тракт является основным путем поступления жидкости в организм, с одной стороны, а с другой – источником потерь воды и солей с каловыми массами.

2. Сердечно-сосудистая система с ее резистивной и емкостной частями и наиболее важным отделом – микроциркуляторным звеном – выполняют не только транспортную функцию, но и служит источником информации о двух основных параметрах жидкостей тела – объеме внеклеточной жидкости и ее осмоляльности.

Сердечно-сосудистая система снабжает регулирующие механизмы непрерывной информацией о двух основных параметрах циркулирующей крови – объеме и осмоляльности.

Изменение осмоляльности крови регистрируется системой осморецепторов, локализованных как в мозгу, так и во внутренних органах. Афферентная информация, исходящая из рецепторных полей, обрабатывается в регулирующем блоке – нейроэндокринной системе. Зоны низкого давления (предсердия) не только являются источником афферентной информации об объеме циркулирующей крови, но выполняют непосредственно регулирующую функцию, благодаря выделению в кровь предсердного натрийуретического пептида.

3. Нейроэндокринная система непосредственно осуществляет регуляцию объема циркулирующей крови, интерстициальной и внутриклеточной жидкости, осмоляльности внеклеточной жидкости и концентрации в ней натрия. Т.о., этот регуляторный блок состоит в основном из трех главных компонентов: вегетативной нервной системы и механизмов, регулирующих секрецию АДГ и альдостерона (гипоталамо-гипофизарно-нейросекреторной и ренин-ангиотензин-альдостероновой систем)

4. Почки являются наиболее важным компонентом системы регуляции водно-солевого обмена. Регуляция объема и осмоляльности крови, осуществляемая почкой, находится в зависимости от функции трех предыдущих компонентов: системы пищеварения, сердечно-сосудистой системы и нейроэндокринной системы.

Центральная нервная система (ЦНС) обеспечивает сбор соответствующей информации о внутренней среде, ее обработку; адаптацию метаболизма, деятельности органов и тканей к уровню обеспеченности водой и электролитами; контроль процессов мобилизации воды из внутренних ресурсов и ее связывания; изменение режима работы выделительных органов через нейро-гуморальные или эндокринные перестройки. Информация достигает центральных отделов нервным (через блуждающие нервы) и гуморальным (через АДГ, ангиотензин II, ренин) путями, трансформируется в побуждающие к действиям эффекторные стимулы. Они изменяют работу внутренних органов, водный и солевой аппетит, поведение. В их реализации решающая роль принадлежит вегетативным и эндокринно-гуморальным влияниям (блуждающий, симпатический чревный нервы, АДГ, гормоны щитовидной железы, надпочечников, паращитовидных желез, предсердный натрийуретический фактор).

Дефицит или изменение поступления воды и натрия через желудочно-кишечный тракт находит свое выражение в виде изменения объема и осмоляльности циркулирующей крови.

Существует две функционально связанные системы, регулирующие водно-солевой гомеостаз – антидиуретическая и антинатрийуретическая. Первая направлена на сохранение в организме воды, вторая обеспечивает постоянство содержания натрия. Эфферентным звеном каждой из этих систем являются главным образом почки, афферентная же часть включает в себя осморецепторы и волюморецепторы сосудистой системы, воспринимающие объем циркулирующей жидкости. При повышении осмотического давления крови (из-за потери воды) происходит возбуждение осморецепторов, повышается выход АДГ, усиливается реабсорбция воды почечными канальцами и снижается диурез. Одновременно возникают механизмы, обуславливающие ощущение жажды.

Импульсы от волюморецепторов левого предсердия поступают в ядра гипоталамуса и влияют на секрецию АДГ. Импульсы от волюморецепторов правого предсердия поступают в центры, регулирующие выделение надпочечниками альдостерона и, следовательно, натрийурез.

Помимо перечисленных механизмов, в регуляции водно-солевого обмена принимает участие эпифиз. Он выделяет адреногломерулотропин, который стимулирует секрецию альдостерона.

АДГ синтезируется клетками переднего гипоталамуса, депонируется в заднем гипофизе и освобождается в кровоток под влиянием разнообразных стрессорных факторов: сильных эмоций, болевой импульсации, энергетического и кислородного голодания, гипернатриемии, гипертермии, ангиотензина II, ацетилхолина. Параллельно с деполимеризацией основного вещества возрастает катионадсорбционная способность соединительной ткани. Этим обусловлено резервирование в ней значительных количеств натрия. Одновременно уменьшается содержание его свободной фракции в интерстициальной жидкости и плазме.

Важную роль в осуществлении реабсорбции натрия в почечных канальцах и следовательно в регуляции водно-осмотического состояния играет гормон кортикального слоя надпочечников альдостерон. Все ингибиторы Na⁺,K⁺-АТФазы ослабляют действие альдостерона. По данным Петровского Б.В. (1976), он усиливает транспорт натрия из просвета канальцев через апикальную мембрану в цитоплазму, а из нее в интерстициальное пространство почки. Параллельно с этим возрастает канальцевая экскреция калия. Контроль над эффективностью работы канальцевого аппарата осуществляется осморецепторами юкстагломерулярного аппарата почек. Он играет важную роль в образовании ренина. Сдерживают продукцию ренина – обзидан, ангиотензин II, высокие концентрации калия и кальция. Происходит сокращение миофибрилл, контролирующих одновременно и приток крови к гломерулам, и темп фильтрации, и объемную скорость канальцевого тока мочи. В результате уменьшается скорость клубочковой фильтрации, замедляется канальцевый ток мочи, что создает условия для максимально полной реабсорбции натрия со снижением осмолярности первичной мочи.

Альдостерон вырабатывается клетками клубочковой зоны. При недостаточности альдостерона почечные канальцы перестают реабсорбировать натрий из первичной мочи, и организм теряет этот элемент. В то же время происходит задержка калия. Его концентрация в крови и внеклеточной жидкости возрастает. Продолжительная потеря натрия влечет за собой потерю воды первоначально из внеклеточного пространства, а потом и из внутриклеточных запасов.

Субстрат ренина – -глобулин, ангиотензиноген, секретируемый печенью. Фермент ренин расщепляет этот глобулин с образованием ангиотензина I. При действии на ангиотензин I образуется ангиотензин II, а затем и ангиотензин III.

Юкстагломерулярные клетки афферентных артериол накапливают ренин в секреторных гранулах. Ренин – обладающий ферментативной активностью гликопротеин с молекулярной массой 40000.

Главная функция юкстагломерулярного аппарата (ЮГА) – регуляция артериального давления и объема крови. Кроме того, в этот аппарат поступает информация о концентрации натрия в канальцевой моче. Нервная регуляция аппарата осуществляется симпатическими нервами через β-рецепторы. В ответ на снижение артериального давления, объема крови или и того, и другого вместе юкстагломерулярные клетки начинают секретировать ренин.

Значение задержки натрия в организме:

1. Увеличивается задержка воды и восстанавливается объем жидкости.
   
2. Повышенная концентрация натрия придает мышечным клеткам стенок артериол большую чувствительность к вазоактивным веществам.
   

Уменьшение объема внеклеточной жидкости стимулирует секрецию альдостерона, понижающего выделение натрия с мочой, потом и кишечник. Этим создается гиперосмолярность жидкостей экстрацеллюлярного пространства активируется образование вазопрессина, который ограничивает выведение воды почками (Петровский, 1976). Альдостерон оказывает прямое воздействие на юкстагламерулярные клетки по механизму отрицательной обратной связи. Восстановление давления и объема крови, прямой ингибиторный эффект альдостерона – ведет к эффективному торможению секреции ренина.

Синтез и секрецию альдостерона клетками клубочковой зоны стимулирует не только ангиотензин II и III, но и простогландин Е, высокая концентрация калия и низкая концентрация натрия.

Активация синтеза альдостерона под влиянием ангиотензинов опосредуется повышением внутриклеточной концентрации кальция и включением кругооборота полифосфотидилинозитола. В регуляции распада полифосфотидилинозитола учавствует G-белок. Одновременно увеличивается приток кальция через кальциевые каналы из внеклеточной среды. Ингибиторы синтеза и секреции альдостерона – дофамин, уабаин (предсердный натрийуретический фактор), натрий в высоких концентрациях.

Альдостерон оказывает три эффекта:

- повышает реабсорбцию натрия в почечных канальцах;

- повышает секрецию калия;

- повышает секрецию протонов.

Альдостерон регулирует осмотические процессы, избирательно влияя на обмен ионов натрия. Помимо этого, альдостерон регулирует в организме обмен ионов калия и соответственно контролирует поддержание нормальной ионной симметрии между клетками и внеклеточным пространством. Альдостерон стимулирует выведение натрия из клеток и захват ими калия не только у специализированных железистых органов, но и в большинстве других органов – скелетных мышцах, миокарде, печени.

Трансэпителиальный перенос одновалентных ионов осуществляется в основном энергозависимо с помощью мембранного фермента Na⁺,K⁺-ATФазы. Этот фермент расположен в мембране базальной поверхности железистой клетки. Его функцией является активное “откачивание” натрия из клетки в тканевую жидкость при участии АТФ в качестве донора энергии. Выброс натрия из клетки сопряжен с пассивным поступлением калия в клетку из крови (Розен, 1984).

Повышенный уровень экскреции альдостерона под влиянием мышечной деятельности был установлен Muller A.F. et all (1956), а увеличение его концентрации в крови Sundsjord J.A. et all (1975) и Adlercreutz H. et all (1976).

Повышенный уровень экскреции альдостерона наблюдается при длительной работе: через 8 часов плавания у крыс установлено увеличение его концентрации при снижении содержания кортикостерона в крови (Матлина и др., 1978).

Бета-блокаторы тормозят секреторную активность юкстагломерулярных клеток (Дж. Теппермен, Х. Теппермен, 1989).

Дефицит натрия и избыток калия в плазме может быть не только прямым стимулятором биосинтеза альдостерона в надпочечниках, но и действовать на адреналовую кору опосредовано, через усиление секреции ренина юкстагломерулярным аппаратом почек (Aguilera, Katt, 1981).

Предсердный натрийуретический фактор (ПНУФ), вырабатываемый в осмо- и волюмочувствительных клетках предсердий, печени, мозга, способствует натрийурезу через увеличение клубочковой фильтрации, подавление продукции ренина и альдостерона. Стимулятором продукции ПНУФ считается гипернатриемия.

В регуляции содержания воды и ионов также принимают участие и другие гормоны. Реабсорбция воды и электролитов в проксимальном канальце почки чувствительна к действию паратгормона. Он через блокаду аденилатциклазы способствует диурезу и натрийурезу. А тироксин, напротив, облегчает реабсорбцию изотонической мочи в проксимальных канальцах.

При мышечном утомлении, вызванном интенсивной и длительной физической нагрузкой, значительное снижение катехоламинов в надпочечниках, обусловлено значительным увеличением расхода катехоламинов надпочечников, опережающего темпы синтеза (Чинкин, 1980).

При мышечном утомлении скорость синтеза катехоламинов возрастает (Имелик, Виру, 1982).

Глюкокортикоиды, усиливая действие адреналина, содействуют мобилизации клеточной воды во внеклеточное пространство и в кровоток, активируют почечный кровоток и клубочковую фильтрацию.

Инсулин, активируя анаболические процессы, способствует переводу воды в связанное состояние. Изгнание натрия из клеток ведет к росту концентрации катиона во внеклеточной жидкости, в плазме. Это стимул для продукции АДГ (Грушевский, 1991).

В последнее десятилетие в комплекс противошоковых средств широко вошел дофамин – незрелая форма катехоламинов. Он вызывает усиление диуреза и натрийуреза, угнетает стимулирование продукции альдостерона гипокалийемией. В естественных условиях продукция дофамина стимулируется физической нагрузкой, неклеточной гипергидратацией.

Гершкович П.А. и др. (1991) изучали содержание серотонина, простогландинов и состояние калликреин-кининовой системы в процессе долговременной и срочной адаптации у крыс линии Вистар. Опытную группу крыс подвергли тренировке плаванием в умеренном режиме. Срочная адаптация оценивалась по нагрузочным тестам: плавание 30 минут, 1 час, 3 часа и до отказа с грузом 5% от массы тела. Показано, что тренировка крыс сопровождалась увеличением серотонина в крови, связанным с ростом числа тромбоцитов, и не приводила к изменению содержания простогландинов Е и состояния калликреин-кининовой системы крови.

Установлена сопряженность в изменениях концентрации натрия и свободного кортизола в плазме крови (Виру и др., 1971). Возможно, отражается зависимость перемещения воды и натрия между вне- и внутриклеточным пространствами от содержания глюкокортикоидов в крови (Виру, 1977).

Пяти физически подготовленным обследуемым молодого возраста давали максимальную физическую нагрузку с помощью велоэргометра в течение пяти минут. Опыт повторяли два раза – в лаборатории, где обследуемый был один (1 опыт) и в условиях соревнования (2 опыт). Уровень инсулина крови до физической нагрузки был повышен, после он снижался только во 2 опыте. Уровень кортизола был повышен в обоих опытах на 18% сразу после физической нагрузки и на 20% - через 15 минут после физической нагрузки. Уровень мочевины не изменялся. Данные показали, что в условиях, сходных со спортивными состязаниями, наблюдается повышение продукции катехоламинов и снижение уровня инсулина после физической нагрузки. Повышение анаэробного гликогенолиза и угнетение секреции инсулина, очевидно связаны с повышенной активацией симпатоадреналовой системы (Smirnova et al, 1992).

В исследованиях Кырге П.К., Виру А.А. (1971) у предварительно тренированных крыс в течение 7 недель после 20-минутного бега на тредбане отмечали повышение содержания кортикостерона в крови и повышение в скелетных мышцах и миокарде внеклеточного содержания воды и натрия за счет уменьшения внутриклеточного их содержания. После менее интенсивного (19 м/мин), но более длительного (90 мин) бега концентрация кортикостерона в крови увеличивалась незначительно, и можно было установить только усиленное перемещение воды из клетки во внеклеточное пространство. Уменьшение внутриклеточного содержания натрия не обнаруживалось.

Нетренированных крыс наблюдали после 15-минутного бега (19 м/мин) и плавания до отказа. После бега содержание кортикостерона в крови не изменялось, не наблюдались сдвиги и в водно-электролитном обмене. После плавания до отказа концентрация кортикостерона в крови резко снизилась, что сопровождалось увеличением содержания воды и натрия в клетках миокарда и скелетных мышц. Происходило понижение концентрации натрия, хлора и воды и в плазме крови.

Накопление воды и натрия в клетках, понижение содержания натрия и хлора в плазме крови, а также уменьшение объема плазмы – признаки глюкокортикоидной недостаточности.

У тренированных крыс повышенное содержание кортикостерона в крови сохраняется даже до конца 18-20-часового плавания. При этом выявляется определенная тенденция к уменьшению содержания внеклеточного и к увеличению содержания внутриклеточного натрия в миокарде. Эти изменения не были статистически значимыми.

Т.о., физические нагрузки обуславливают взаимосвязанные изменения в глюкокортикоидной активности и перемещения ионов через мембрану (изменение функции Na⁺,K⁺-насоса). Действие Na⁺,K⁺- насоса заключается в активном выведении натрия из клетки и введении калия в клетку после ее возбуждения. Этот процесс энергозависим. Нарушение функции этого насоса, ведущее к накоплению внутриклеточного натрия и воды, может быть обусловлено или конкуренцией за запасы АТФ, которые могут снижаться при длительной работе (Яковлев, 1974), или понижением активности Na⁺,K⁺-АТФазы. При плавании в воде с температурой 33˚С до 15 минут активность Na⁺,K⁺-АТФазы существенно не изменяется. Активность фермента значительно повышалась после 1,5 и 3- часового плавания и понижалась во время предельной нагрузки (16-20 часов). Наблюдалось накопление воды и натрия в клетках миокарда. Выяснилось, что нарушения в деятельности Na⁺,K⁺-насоса при длительных нагрузках связано с понижением активности транспортной АТФазы. Наблюдается взаимосвязь между глюкокортикоидной активностью и электролитным обменом во время мышечной работы. При выполнении повторной и постоянной (Виру и др., 1971) работы на велоэргометре отмечали, что чем более выраженным оказалось повышение содержания кортизола в крови в начале работы, тем больше увеличивалась концентрация калия в плазме в течение всего периода работы. Во время 60-километрового лыжного похода была обнаружена определенная сопряженность в изменениях содержания свободного кортизола в крови и калия в моче (Виру и др., 1972). Возможно, происходит увеличение проницаемости клеточных мембран для калия под влиянием кортизола, поступающего в начале работы в кровоток в повышенных количествах.

В регуляции водно-солевого баланса в организме определенную роль играет натрийуретический фактор. Lang R.E. et all (1985) было показано, что экстракт из гомогенизированных предсердий при внутривенном введении животным вызывает увеличение диуреза, натрийуреза и снижение артериального давления. Palluk R. et all (1985) изучили химическую структуру нескольких выделенных из предсердий пептидов, обладающих натрийуретическим действием. Был осуществлен синтез некоторых пептидов, показана их биологическая активность. В больших дозах они увеличивают экскрецию воды, натрия, хлора и калия. Исследователи доказали, что ингибирующее действие пептидов на реабсорбцию натрия реализуется в дистальной части нефрона. Ими же было установлено, что пептиды в зависимости от дозы, тормозят продукцию альдостерона и ингибируют стимулирующее влияние АКТГ и ангиотензина II на секрецию кортикостерона.

В исследованиях Gerzer R. (1985) было показано, что натрийуретический фактор образуется в предсердиях млекопитающих, включая человека и секретируется подобно гормонам в кровь очень быстро в ответ на объемные нагрузки в сердце, регулируя водно-солевой баланс в теле. Вызывает натрийурез, вазорелаксацию и ингибирование секреции альдостерона.

Группой авторов (Горохов, 1970; Паю, 1971, 1973) дана принципиальная схема изменений концентрации гормонов в крови при мышечной деятельности и во время отдыха и после него. Согласно этой схеме концентрация тироксина в крови почти не изменялась, инсулина – снижалась, повышаясь лишь в поздний период отдыха. Содержание соматотропного гормона (СТГ) и катехоламинов резко возрастало, а во время отдыха быстро снижалось. Наиболее значительные изменения концентрации гормонов в крови наблюдались при большой интенсивности или длительности физических нагрузок. Причем, для большинства гормонов, они наиболее велики при нагрузках субмаксимальной мощности, когда есть два фактора – и интенсивность, и длительность. При физических нагрузках, не предъявляющих высоких требований к организму, изменения концентрации гормонов в крови невелики. При нагрузках небольшой интенсивности или длительности концентрация катехоламинов в крови не изменяется или наблюдается повышение концентрации лишь норадреналина, а с увеличением интенсивности или длительности нагрузки все больше возрастает концентрация адреналина.

Чем выше интенсивность нагрузки и чем больше ее продолжительность, тем значительнее и выше концентрации глюкокортикоидов в крови. Концентрация альдостерона повышается тем больше, чем значительнее интенсивность и длительность нагрузки. При длительных нагрузках, когда уровень глюкокортикоидов снижен, концентрация альдостерона в крови остается повышенной. Содержание в крови АКТГ при физических нагрузках увеличивается, а во время отдыха волнообразно изменяется (Виру, 1977; 1971).

Большое значение имеет утомление, приводящее к ослаблению гормональной реакции и снижению концентрации гормонов в крови в результате изменения нервных и гуморальных регуляторных соотношений или истощения соответствующих эндокринных желез (Кассиль и др., 1978).

Исследования показали, что в процессе адаптации к систематическим нагрузкам, формирующим работоспособность организма, имеет место волнообразный характер уровня функционирования паренхимы щитовидной железы. После цикла нагрузок, формирующих первичный пик работоспособности, высота тироцитов значительно выше контрольных показателей. Более высокое значение отмечено в летний период года. Увеличение длительности тренировочного режима, до вторичного пика приводит к снижению высоты тироцитов и более всего зимой (Петрова, Безденежных, 1998).


I.5. Роль бета-адреноструктур в организме


Бета-адреноструктуры являются специфическими рецепторами органов-мишеней для гормонов и им подобных веществ.

Значение этих структур обусловлено следующим:

1. Широкой распространенностью их в организме млекопитающих, т.к. бета-адренорецепторы обнаружены во всех тканях животных и человека;
   
2. Бета-адренорецепторы тесно сопряжены с ферментом аденилатциклазой, катализирующей образование циклического аденозин- 3,5-монофосфата (цАМФ), т.к. стимуляция этих рецепторов приводит к повышению активности аденилатциклазы и увеличению содержания цАМФ;
   
3. Эффекты, наступающие вследствие блокады или возбуждения бета-адренорецепторов, приобрели практическую значимость в лечебной медицине (Соколов, 1984).
   

В группе бета-адренорецепторов различают пресинаптические рецепторы, участвующие в регуляции высвобождения нейромедиатора и два подтипа постсинаптических: β₁и β₂ , которые находятся в одних и тех же тканях и клетках одного типа.

β₁-структуры наиболее хорошо изучены в сердце (их активация приводит к учащению и усилению сокращений, стимуляции гликогенолиза), в неисчерченных мышцах коронарных сосудов (уменьшение тонуса) и кишечника (расслабление), в белой и бурой жировой тканях (липолиз), в слюнных железах (повышение секреции слюны, содержащей амилазу). β_2-адренорецепторы более функциональны в сосудах (их активация вызывает расширение большинства артерий и понижение системного артериального давления), в трахее и бронхах – расширение, в исчерченных мышцах - усиление гликогенолиза, в матке и мочевом пузыре – расслабление, в поджелудочной железе – увеличение высвобождения инсулина (Авякан, 1988).

По данным Сысолятиной Н.А. (1987) постсинаптические адренорецепторы чувствительны к норадреналину, выбрасываемому окончаниями симпатических нервов, а пресинаптические бета-адренорецепторы чувствительны в основном к адреналину и являются гормональными.

По данным ультраструктурного анализа, при стрессенаблюдается наиболее выраженное уменьшение запасов норадреналина по сравнению с таковыми при других стрессовых воздействиях (иммобилизация), а также по сравнению со снижением содержания адреналина (Никитин, 1983).

Изучали (Гончеревская, Монин, 1987) влияние разных подтипов β- адренергических агонистов на транспорт натрия, калия, кальция, магния, хлора и воды в дистальных канальцах нефрона тритона. Симпатическая нервная система играет важную роль в регуляции экскреции воды. Установлено, что катехоламины оказывают влияние на реабсорбцию ионов и воды в нефроне не только путем центрального их действия, но и прямого действия на эпителий почечных канальцев (Гончеревская, Монин, 1987; Di Bona, 1982; Johns, Manitius, 1986). Исследования показали, что норадреналин увеличивает реабсорбцию натрия, хлора и воды и снижает реабсорбцию кальция в дистальном канальце тритона и этот эффект обусловлен α- адренергической стимуляцией (Гончеревская, Монин, 1987).Стимуляция β₁-адренорецептора ингибировала транспорт натрия, хлора и магния, а водная проницаемость эпителия дистального канальца менялась незначительно. Предполагают, что в дистальном канальце α-адренергическая стимуляция контролирует уровень реабсорбции разных ионов и воды, тогда как β-адренергическая стимуляция через систему аденилатциклазы регулирует главным образом увеличение ренина и может (через β₁ и β₂-адренорецепторы) избирательно изменять транспорт ионов натрия, хлора, магния и кальция (Гончеревская, Монин, 1987).

Обзидан вызывает снижение артериального давления до нормального уровня, необходимого для предотвращения или ограничения поражений “органов-мишеней” при артериальной гипертензии (Кушаковский, 1995).

Mahi T. et all (1996) изучали влияние β-блокаторов с внутренней симпатомиметической активностью и без нее на работоспособность у здоровых мужчин. У мужчин в возрасте 40 лет исследовали гемодинамику и газообмен в условиях дозированной физической нагрузки на велосипеде – эргометре. Предварительное перооральное введение пропранолола или пиндолола в дозе 80 и 10 мг дважды в день, на протяжении 7 дней равноэффективно снижало потребление кислорода при субмаксимальной нагрузке и повышало в крови концентрацию лактата. Считают, что пропранолол и пиндолол в равной мере повышают эффективность выполнения физической нагрузки, что проявляется в меньшем, чем в контроле, потреблении кислорода.

У молодых здоровых мужчин скорость изменения концентрации калия в венозной крови (v. femoralis) в начале выполняемой работы ими, связанной с мобилизацией обеих нижних конечностей, составляла в среднем 38 или 53 мкм/сек. Введение пропранолола повышало скорость высвобождения калия в кровь из мышцы m. guadriceps femoris, но не оказывало влияния на скорость понижения концентрации калия в крови на равновесной стадии динамической нагрузки (Gullestad et all, 1995).

Испытуемые, 6 женщин в возрасте 21±0,5 лет выполняли работу на велоергометре. Частота вращения педалей составляла 70 об/мин, мощность сначала 30-40 Вт, в дальнейшем повышали на 30-40 Вт каждые 4 минуты. Работа продолжалась до истощения. В бедренную вену вводили К⁺-избирательный электрод для постоянного измерения концентрации калия в венозной крови во время работы. Работа выполнялась сначала без введения неизбирательного блокатора β-адренорецепторов – пропранолола, затем, после 50 минут отдыха в/в вводили пропранолол в дозе 0,15 мг/кг массы тела и через 30 минут вновь начиналась работа. Концентрации калия в венозной крови повышалась от 4,3 до 6,8 ммоль/л в момент прекращения работы, независимо от того вводили пропранолол или нет, но после введения пропранолола длительность работы снижалась с 22,2±0,6 до 19,7±1,1 мин. так, что концентрации калия в венозной крови повышалась при действии пропранолола быстрее. Вызванный работой выход калия из мышечных клеток, равен 1,1 ммоль/кг×с как с, так и без введения пропранолола. Скорость потери калия конечностью при 1,4 и 5 усилении мощности была высокой после 15 и 40 сек., но снижалась к концу каждого периода. Вызванное работой повышение скорости обратного поглощения калия мышцей в момент истощения не изменялось значительно при действии пропранолола и составило примерно 10 ммоль/кг×с (15% максимальной производительности Na⁺,K⁺-насоса). Повышение концентрации калия в венозной крови при действии пропранолола происходило из-за сдвигов в распределении калия вне работающей мышце. При работе меньшей мощности, β-блокада вызывала временное повышение чистой потери калия из-за более проявляющегося запаздывания работы Na⁺,K⁺-насоса (Hallen et all, 1994).

Макаров В.И. и др. (1998) установили, что разовый прием обзидана и фенибута приводил к ослаблению терморегуляционного напряжения и замедлению скорости теплонакоплений в организме обследуемых. После приема обзидана уменьшались влагопотери. Под влиянием препаратов выполнение одной и той же работы производилось с меньшей затратой энергии, чем в контроле. Обзидан вызывал урежение сердечных сокращений (на 5-6 уд/мин) уже до нагрузки и значительно подавлял прирост частоты сердечных сокращений (ЧСС) в течение всего времени работы в изолирующем снаряжении. Обзидан оказывал положительное влияние на степень функциональных сдвигов, работоспособность и субъективное состояние человека во время воздействия тепловых и физических нагрузок

Здоровых мужчин в возрасте 21-35 лет подвергли испытанию на тредмилле натощак, заставляя бежать до изнеможения и определяя при этом показатели сердечно-сосудистой системы и уровень катехоламинов в плазме крови. Часть испытуемых предварительно тренировали в течение 6 недель с помощью упражнений на тредмилле (ходьба, бег). После 5-ти дней β-адренергической избирательной и неизбирательной блокады (введение 40 мг атенолола и 50 мг надолола 2 раза в день). Испытуемые с максимальной физической нагрузкой выявили значительное увеличение концентрации норадреналина у всех тренированных субъектов на фоне повышения систолического артериального давления и выявили достоверное увеличение уровня адреналина лишь у субъектов, потреблявших надолол. При субмаксимальной физических нагрузках у испытуемых обнаружено понижение уровня норадреналина (контрольные и принимающие атенолол субъекты) и адреналина после приема надолола (Wolfel et all, 1990).

Чеснокова Т.В. (1995) определяла осмоляльность сыворотки крови и содержание в ней натрия и калия у белых крыс. Длительное плавания (30 дней, ежедневно в течение 30 минут в воде с температурой 33˚С) приводило к повышению осмоляльности сыворотки крови и содержания в ней натрия и калия. Кратковременное плавание (15 минут с грузом 10% от массы тела в воде с температурой 33˚С) не изменяло эти показатели. Введение β-адреностимулятора - изадрина (в/б в дозе 0,5 мг/кг массы тела ), наоборот, снижало этот показатель. β-адреностимуляция и блокада при кратковременном плавании вызывали одинаковый эффект – снижали осмоляльность сыворотки крови (это может быть связано с действием физической нагрузки – плаванием).

Чеснокова Т.В., Баженов Ю.И. (1995) определяли общее, внеклеточное и внутриклеточное содержание натрия в белых, красных мышечных волокнах, миокарде белых крыс после плавания. Плавание в воде с температурой 33˚С в течение 15 минут с грузом 10% от массы тела вызывало повышение внеклеточного содержания натрия в мышечных волокнах и внутриклеточного содержания натрия в миокарде. β-адреностимуляция и блокада при плавании в воде с температурой 33˚С снижает внеклеточное и повышает внутриклеточное содержание натрия в исследуемых тканях. При плавании в воде с температурой 23˚С как стимуляция, так и блокада β-адренорецепторов повышали внеклеточное содержание натрия во всех исследуемых тканях. Т.о., более важную роль в регуляции перераспределения натрия в тканях при совместном действии плавания и введении веществ, играло плавание.

Крысы-самцы плавали 10-100 минут в день в течение 5-6 недель. Часть животных получала с питьевой водой атенолол (50 мг/кг в день). После физических нагрузок определяли изоферментный состав миозиновых волокон – миокарда левого желудочка, концентрацию тиреоидных гормонов и катехоламинов в крови животных. По сравнению с контрольными крысами, у плавающих обнаружено увеличение доли миозина, несмотря на временные перерывы в питании (на 24 часа), сопровождающееся снижением уровня тиреоидных гормонов. Блокатор β-адренергической системы атенолол вызывал уменьшение доли миозина у плавающих крыс, по-видимому, независимо от тиреоидных гормонов (Rupp, Wahl, 1990).

Т.о., эндогенные катехоламины – адреналин и норадреналин, являются нейромедиаторами, нейрогормонами и гормонами симпато-адреналовой системы. С помощью этих веществ регулируются процессы жизнедеятельности на всех уровнях от органного до внутриклеточного. Специфическое влияние симпато-адреналовой системы может осуществляться только при взаимодействии катехоламинов, выделяющихся из нервных клеток, со специфическими структурами плазматической мембраны – адренорецепторами. Эти рецепторы обеспечивают восприятие химического импульса и включают процессы трансформации его в специфическую реакцию эффекторной клетки. При блокаде данных рецепторов происходят различные нарушения в восприятии данного химического импульса, что отражается на изменении процессов жизнедеятельности организма.


Глава II. Материал и методы исследования


Эксперимент длился в течение прохождения двух производственных практик летом 2003 г. (плавание крыс при температуре воды 37˚С) и летом 2004 г. (плавание крыс при температуре воды 37,5˚С).

Исследования по изучению влияния физических нагрузок на водно-солевой обмен проводились на беспородных белых крысах – самцах, массой 120-160 грамм.

Животных подвергали ежедневной получасовой физической нагрузке в виде плавания при температуре воды 37˚С и 37,5˚С. Эксперимент длился в течении 30 дней. Каждые 5 дней измеряли ректальную температуру у крыс до и после плавания с помощью электротермометра ТПЭМ-1 с точностью до 0,1˚С. По окончании эксперимента, на 32 день, крыс подвергали эвтаназии. Животные были разделены на две группы. Крысам контрольной группы за 20 минут до декапитации вводили физиологический раствор, а опытной группе – обзидан внутрибрюшинно в дозе 6 мг/кг массы тела (рис.1). Содержание натрия и калия определяли в следующих тканях: в сердце, почках, печени, красных и белых мышечных волокнах, а также в сыворотке крови. Определение содержания натрия и калия проводилось методом пламенной фотометрии (Руммель, Баженова, 1967).