WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Кроме того, в каждом эксперименте присутствовала контрольная группа, инкубационная кювета для которой продувалась атмосферным воздухом.

Проведено 6 серий эмбриологических экспериментов по 4 экспериментальной группы в каждой серии, по 50-100 биообъектов в каждой экспериментальной группе.

  1. Методика определения газообмена у крыс в условиях искусственных газовых сред. При этом проводились периодические калибровки и настройки исследовательской аппаратуры (датчик потока и газоанализатор) с учетом смены газа-разбавителя кислорода в газовой среде. Расчет параметров газообмена проводился по формулам:

RQ= VO2/VCO2,

где VO2 – потребление кислорода

VCO2 - выделение углекислого газа

FI O2, CO2 – концентрации кислорода и углекислого газа во вдыхаемой смеси

FE O2, CO2 - концентрации кислорода и углекислого газа в выдыхаемой смеси

V – скорость потока газовой смеси через камеру с животным

RQ – дыхательный коэффициент

В исследовании применялись следующие газовые смеси:

Газ в смеси

Серия I

Серия II

O2

7,5%

7,5%

N2

92,5%

67,5%

Ar

0%

25%

Схема эксперимента была следующей: животное помещали в герметичную камеру объемом 1,3 л и сразу включали прокачку комнатного воздуха со скоростью 25 л/час. После 15 минут прокачки воздухом переключали на подачу гипоксической газовой смеси со скорость 3 л/мин в течение 2 мин. Затем крыса находилась в течение 15 мин в этой среде при скорости прокачки 25 л/час. Затем следовала продувка 3 мин гипоксической смесью со скоростью 3 л/мин. Ежедневно измерялось атмосферное давление, температура окружающей среды и влажность воздуха в лаборатории. Полученные данные обрабатывались с помощью программ Origin и Microsoft Exel. Для каждого исследования были получены калибровочные уравнения по скорости потока, концентрациям O2 и CO2. Экспериментальные данные подставлялись в калибровочные уравнения. Полученные значения использовали для расчета потребления кислорода, выделения СО2 и дыхательного коэффициента.

Исследования газообмена проведены в двух сериях экспериментов. Каждую экспериментальную группу составили 10 крыс серии Wistar.

3) Методика изучения психофизиологического состояния и работоспособности человека в условиях длительного (18 суток) пребывания в кислородно-азотно-аргоновой среде (О2 = 14 ± 1%, N2 = 53 ± 1%, Ar = 33 ± 1%, СО2 < 0,33%, СО < 5 мг/м3, СН < 50 мг/м3, t° = 20-22 °С, = 50-80%), 3-х суточного пребывания в гипоксической кислородно-азотной среде (О2 = 10±0,5%, N2 = 90±1,0%, СО2 < 0,33%, СО < 5 мг/м3, СН < 50 мг/м3, t° = 22-24 °С, = 50-80%) и 3-х суточного пребывания в гипоксической кислородно-азотно-аргоновой (О2 = 10±0,5%, N2 = 40±1%, Ar = 50±1%, СО2 < 0,33%, СО < 5 мг/м3, СН < 50 мг/м3, t° = 22-24 °С, = 50-80%) среде барокомплекса ГВК-250 под давлением 0,5 атм. включающая в себя:

  1. Методику определения умственной работоспособности и внимания (арифметический счет)
  2. Методику исследования объема кратковременной памяти (запоминание рядов цифр)
  3. Методику исследования произвольного внимания с помощью корректурной пробы (тест Бурдона с таблицей Анфимова)
  4. Методику хронорефлексометрии (только в условиях нормоксии) с помощью хронорефлексометра, являющегося частью прибора авиационного врача ПАВ–1

Психофизиологические тесты проводились каждый день пребывания в условиях измененной среды, а также до начала спуска и после выхода из барокамеры и представляли собой классические физиологические тесты, применяемые в условиях ДП [Смолин В.В., Соколов Г.М., Павлов Б.Н., 1999].

  1. Методику изучения физической работоспособности и газообмена.

Дыхательная система установки состояла из следующих элементов, находящихся внутри барокамеры: трубки забора воздуха из барокамеры; пневмотахометрического датчика, клапанной коробки, пробозаборника вдыхаемого газа; 5-литровой емкости для усреднения состава выдыхаемого газа; пробозаборника выдыхаемого газа из усредняющей емкости; велоэргометра. Вне барокамеры находились следующие приборы: газоанализаторы (Beckman OM11 и Beckman LB2) для измерения О2 и СО2 в выдыхаемом воздухе; газоанализатор (Beckman ОM14) для измерения О2 во вдыхаемом воздухе; дыхательный монитор для измерения объемной скорости потока. Формулы и методика расчета газообмена приведены выше.

Схема эксперимента была следующей: испытуемый удобно устраивался в кресле велоэргометра, подключался к дыхательной системе установки для изучения газообмена и выполнял две 5-минутные нагрузки на велоэргометре ВБ-3 с 3-минутным отдыхом между ними. Мощность 1-й нагрузки для всех испытуемых была равна 50 Вт (300 кгм/мин). Мощность 2-й нагрузки для всех испытуемых во всех исследованиях была равна 125 Вт (750 кгм/мин). Расчет общей физической работоспособности производился по формуле:

PWC170 = H1 + (H2 – H1) [(170 – П1)/(П2 – П1)],

где PWC170 – физическая работоспособность при ЧСС = 170 уд./мин;

Н1 и Н2 – мощности 1-й и 2-й в кгм/мин;

П1 и П2 – ЧСС в конце первой и второй нагрузки.

Скорость вращения педалей велоэргометра составляла 50-60 оборотов в минуту. Контроль за состоянием сердечно-сосудистой системы производился регистрацией ЭКГ и АД, которые измерялись непосредственно перед началом нагрузки, в конце 1-й и 2-й нагрузок, в конце 3-минутного отдыха, на 1-й, 3-й, 5-й и 10-й минутах восстановительного периода.

В гипоксических газовых средах проводились исследования работоспособности с использованием аналогичной установки и методики. С целью сравнения напряженности анаэробного метаболизма в гипоксических средах на на 0-й, 3-й, 8-й, 15-й, 20-й и 40-й минутах после прекращения физической нагрузки производили взятие крови из пальца для измерения содержания молочной кислоты.

Исследования длительного пребывания в нормоксической кислородно-азотно-аргоновой среде (18 суток) и гипоксических кислородно-азотной и кислородно-азотно-аргоновой средах (по 3 суток) проводили в условиях барокомплекса с участием в каждом эксперименте троих мужчин добровольцев-испытуемых в возрасте 20-28 лет (всего – 6 человек) на базе ГВК-250 ГНЦ РФ-ИМБП РАН в рамках экспериментов «Аргон-99» и «Аргон-2003». Программа и методика экспериментальных водолазных спусков в барокамере получила одобрение в комиссии Института по биомедицинской этике.

Результаты исследований и их обсуждение

1. Изучение раннего развития низших позвоночных в условиях кислородно-аргоновых газовых сред

Проведенные эмбриологические эксперименты выявили угнетение развития зародышей вьюна (Misgurnus fossilis) и травяной лягушки (Rana temporaria) во всех гипоксических средах с 5% содержанием кислорода (гКАрС). Причем при использовании аргона в качестве газа-разбавителя кислорода в гипоксических средах угнетение развития наблюдалось в большей степени, чем в кислородно-азотной гипоксической среде (гКАС). И, если у шпорцевой лягушки (Xenopus laevis) этот эффект выразился лишь в статистически недостоверной тенденции (рис. 1.), то у травяной лягушки (рис. 3.) и вьюна (рис. 2.) инкубация в гКАрС вызывала статистически достоверно большее угнетение развития, чем инкубация в гКАС. А на стадии гаструляции и нейруляции присутствие аргона в 5% гипоксической газовой среде вызывало гибель зародышей, в то время как в гКАС зародыши, хоть и имели значительные аномалии и задержку развития, но оставались живыми (рис 2, 3 и 4).

Рис 1. Развитие зародышей шпорцевой лягушки в нормоксических (нКАС и нКАрС) и 5% гипоксических (гКАС5% и гКАрС5%) средах обитания.

Рис. 2. Динамика эмбрионального развития костистой рыбы вьюна в условиях измененного газового состава среды обитания (представительные данные по одной из серий зкспериментов), обозначения газовых сред те же, что и на рисунке 1.

Рис. 3. Динамика развития травяной лягушки в условиях измененного газового состава сред обитания (начало экспериментального воздействия – конец бластуляции), обозначения газовых сред те же, что и на рисунке 1 и 2.

Нормоксическая кислородно-азотная среда (нормальный вид зародышей)

Нормоксическая кислородно-аргоновая среда (нормальный вид зародышей)

5% гипоксическая кислородно-азотная среда (аномалии развития )

5% гипоксическая кислородно-аргоновая среда (100% гибель на стадии гаструлы)

Рис 4. Внешний вид, характерный для эмбрионов костистой рыбы вьюна, инкубированных в условиях измененного газового состава сред обитания (к окончанию II суток воздействия, начавшегося на стадии поздней бластулы).

Примечательно, что зародыши шпорцевой лягушки, в отличие от других видов, включенных в эксперимент, после первоначального угнетения развития в 5% гипоксических средах (2 сутки развития от стадии двух бластомеров), затем демонстрируют толерантность к гипоксической гипоксии (4 сутки), рис. 5.

Рис. 5. Средние величины, характеризующие стадии развития шпорцевой лягушки в 5% и 10% гипоксических газовых средах.

Это, по-видимому, свидетельствует о наличии у эмбрионов шпорцевой лягушки некоего механизма адаптации к гипоксической гипоксии, упоминания о котором в доступной нам литературе не встречаются.

Как известно, с возрастанием стадии развития у вьюнов и травяных лягушек прогрессивно увеличивается потребность в кислороде, что на практике выражается в увеличении потребления кислорода зародышами и, как следствие, в повышении чувствительности их организмов к гипоксической гипоксии [Озернюк Н.Д., 2000]. Эти данные согласуются с результатами наших исследований (рис. 6.).

Рис 6. Угнетение развития костистой рыбы вьюна в зависимости от длительности развития в гипоксических средах.

Параллельно с этим процессом усиливается перекисное окисление в организме зародышей [Владимирова И.Г., Злочевская М.Б., Озернюк Н.Д., 2000]. Антиоксидантная система исследуемых биообъектов является слабой и уязвимой. Вероятнее всего, угнетающий эффект аргона в проведенных экспериментах связан с его прооксидантными свойствами. Примечательно, что в нормоксической среде присутствие аргона не оказывает никакого влияния на динамику развития зародышей. Вероятно, торможение личиночного развития вьюна и травяной лягушки связано с сочетанным воздействием гипоксического и перекисного повреждения, причем последнее, согласно литературным данным [Дмитриев М.Т., Пшежецкий С.Я, 1959, 1960, Эльпинер И.Е., Сокольская А.В., 1958] может усиливаться в присутствии аргона. Шпорцевые лягушки оказались не чувствительны к этим воздействиям, а у птиц [Солдатов П.Э., 2006] добавление аргона в гипоксическую среду в некоторой степени нивелирует угнетающее действие гипоксии. Такая разнонаправленность эффектов может быть объяснена с точки зрения эволюционной физиологии. Животные с более мощной антиоксидантной системой и большей потребностью в кислороде в присутствии аргона легче переносят гипоксию. А организмы, неспособные противостоять образованию большого количества активных форм кислорода, всегда сопровождающему гипоксическое повреждение, в присутствии аргона испытывают угнетающее влияние. Выявленные феномены можно было бы связать с отсутствием в КААрС атмосферного азота, который рассматривается некоторыми авторами как нужный компонент среды обитания, влияющий на эмбриогенез. Однако проведенные нами аналогичные вышеописанным эксперименты в гипоксической кислородно-гелиевой среде [Павлов Н.Б, Ахматова Е.Н, 2003] показывают отсутствие подобного угнетающего влияния. Таким образом, полученные эффекты подтверждают тезис о биологической активности аргона и могут говорить о существовании нескольких точек приложения для этого воздействия и наличии, по меньшей мере, двух различных механизмов действия аргона на метаболические пути. Вероятно, эти механизмы нужно искать в системах кислородного обмена, на что указывает тот факт, что эффекты аргона явно проявились лишь в гипоксических условиях.

В результате проведенных экспериментов по исследованию особенностей физиологических реакций пигментной системы шпорцевых лягушек в кислородно-аргоновых средах, а также в условиях гипоксии, созданных увеличением в газовой среде объемной доли аргона или азота, было показано, что гипоксия, как таковая, ведет к более полной агрегации пигментных гранул, присутствие аргона в газовой среде нивелирует этот эффект. В нормоксических средах результат часовой агрегации меланофорных гранул во время световой депривации не зависел от присутствия или отсутствия в среде аргона (рис. 7.)

гКАС mi=1

КАС mi=5

гКАрС mi=5

КАрС mi=5

Рис. 7. Состояние меланофоров у животных экспериментальных групп после световой депривации в течении 1 часа (об. 2, ок. 14).

2. Изучение газообмена у крыс в условиях гипоксических газовых сред с высоким содержанием аргона.

Впервые эффект уменьшения гипоксической депрессии обмена кислорода под действием аргона был получен в работах, проведенных совместно с П.Э. Солдатовым на респираторном аппарате Шатерникова (таб. 1).

Таблица 1. – Показатели потребления кислорода и выделения углекислого газа самцами

белых лабораторных крыс при нахождении в газовых средах различного состава

Состав газовой среды, % об.

Потребление

О2, мл/мин

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»