WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

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  «_______»  _________________  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 «______»  __________________  2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.б.н.  Бузуева И. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Кожная терморецепция анатомически пред-ставлена оконча­ниями чувствительных нейронов заднекорешковых ганглиев спинного мозга и гомологичных им черепномозговых структур (Scott et al., 1992). Существует мне­ние, что структурную основу периферических термосенсоров составляют свобод­ные 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 терморецеп­цию описывают по функциональным свойствам, вы-являемым в электрофизиоло­гических 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 ра­ботах Г. Хензеля (Hensel, 1952, 1963, 1973) отстаивалась их узкая специфичность. Вместе с тем, множество исследователей отмечало наличие механочувствитель­ности 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; Иль­инский, 1975; Зевеке, 1976, 1979; Kenton et al., 1976 и др.), что нашло отражение в их оп­ределениях (Словарь физиологических терминов, 1987). О.П. Минут-Сорохтина обосновала возмож-ность выполнения функции термического вос­приятия 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; Зе­веке, 1991; Малышева и др., 2001). И.Я. Клейнбок (1990), закономерно отмечая механочувстви­тельность у всех исследованных терморецепторов, предложил новую их классифицикацию. Развиты представле­ния о ведущей роли механического фактора во всех видах кожных ощущений (тактильных, болевых, температурных) (Gavrilov et al., 1996), о наличии вы­раженных термозависимых свойств коллагена кожи и его роли в активации ме­хано-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 меха­ночувствительности у значительной части термосенсоров отмечается также в из­вестных обзорах по терморецепции (Hensel, 1981; Iggo, 1985; Spray, 1986), но приводится с оговоркой на их «неспецифичность», а возможная функцио­нальная роль практически не об­суждается.

Новейшие исследования с использованием методов генетической модифи-кации и клонирования выявили молекулярную ос­нову термочувствительности, связанную с температурной зависимостью меха­низма транспорта ионов кальция и калия у большой группы клеточных мембран­ных 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. Ме­тоды гистологического картирования показали экспрессию этих белков в различ­ных 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 функциональ­ной 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 раз­ных авторов, полученных с использованием различной аппаратуры и условий из­мерения (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. 

Важ­ную роль в модуляции кожной термической чувствительности играет тепловое состояние организма, которое в обычной жизни че­ловека подвержено изменениям под влиянием термических условий среды и мы­шечной деятельности. Однако, изменения кожной термочувствительности при общем охлаждении и на-грева­нии 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 со­ставляют процессы выделения тепла в биохимических реакциях с участием кисло-рода (Ленинжер, 1976, 1985; Скулачев, 1989; Иванов, 1990; Пасту­хов, Максимов, Хаскин, 2003), то актуальным представляется изучение влия­ния 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 атмо­сферного давления, холода и повышенного радиационного фона. Влияние самого гипок-сического фактора, причем в связи с особенностями кожного кровоснабжения, ос­тается не исследованным. 

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

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

Задачи исследования: 

  1. Изучить влияние местного кровоснабжения на кожную термическую чувст­вительность.
  2. Проанализировать влияние на кожную термочувствительность норадрена­лина - медиатора симпатической нервной системы, активируемой стрессовыми воздействиями на организм. 
  3. Оценить влияние теплового состояния организма, изменяющегося под дейст­вием термических условий среды, на кожную температурную чувствитель­ность и выявить оптимальные условия для ее проявления.
  4. Определить изменения функциональных свойств кожной термочувст-витель­ности при выполнении мышечной работы.
  5. Изучить влияние нормобарической гипоксии на кожную температурную чув­ствительность и возможности ее адаптивных изменений.
  6. Выявить особенности кожной термочувствительности при клинических на­рушениях в нервной и сосудистой системах.
Научная новизна. Впервые изучена функциональная роль локального крово­снабжения в формировании кожной термочувствительности. Показано, что изме-нение кровоснабжения ме­стными факторами нетермической природы, например, барометрическими воздействиями резко снижает кожную термочувстви­тельность, а выраженность эффекта зависит от исходного уровня кровотока. Рост внутри-кожной концентрации норадреналина через его вазо­констрикторное действие приводит к согласованному увеличению порогов термо­ощущений прохладного и теплого, а локальная блокада механизма выделения NO – активного регулятора сосудистого тонуса, сопровождается сни­жением 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 активно­сти кожных механо-холодовых рецепторов, у которых впервые количественно оценено влияние механического фактора на термочувстви­тельные свойства. Впер-вые выявлены адаптивные изме­нения кожной термочувствительности при много-дневной гипоксической трени­ровке.

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

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

Получены практически важные аналитические выраже­ния 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 учиты­вать 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 исследова­ния рекомендовано до-полнить методику количественной оценки кожной термо­чувствительности ис-пользованием оптимальной скорости термостимулов и необ­ходимостью приве-дения исходной температуры термода к кожной. Практически важные результаты работы опубликованы в специализированном научном жур­нале «Сенсорные сис-темы», переводном “Human Physiology” и иностранных изданиях “International Journal of Cir­cumpolar Health”, “Aljaska Medicine”, 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 сосуди­стых и тканевых механо-температурных рецепторов кожи.
  3. Гипоксическое воздействие снижает кожные термоощущения. В физиоло-гическом механизме этого влияния присутствует прямое дейст­вие 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 термо­чувствительности с локальным кровоснабжением, что дополняет диагностические возможности количественного сенсорного термо­теста в клинике.
Апробация работы. Материалы работы доложены на конфе­ренции «Орга-низм и окружающая среда: защита человека в экстремальных условиях» (Москва, 2000); IV научно-практической конференции «Современные методы диагностики заболеваний сер­дечно-сосудистой системы» (Новосибирск,2001); Симпозиуме «Механизмы тер­морегуляции и биоэнергетики: взаимодействие функциональных систем» (Ива­ново,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 Всерос­с. Съезде физиологов (Казань,2001); XIX Всеросс. Съезде фи-зиоло­гов (Екатеринбург,2004); XX Всеросс. Съезде физиологов (Москва,2007); 10 международном Симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адапта­ции» (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 ме­тодов исследо-вания, 3 глав результатов собственных исследований, обсуж­дения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 548 источников. Работа содержит 60 рисунков и 15 таблиц.

Использованные сокращения:

Та – «температура адаптации» - исходно задаваемая температура поверхно­сти термода, относительно которой определяются пороги локаль­ных термоощу-щений на последовательные одиночные тер­мостимулы.

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 чувствитель­ности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ОБЪЕКТЫ  И  МЕТОДЫ  ИССЛЕДОВАНИЙ

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

Пороги локальных кожных термоощущений у человека определяли цифро­вым электронным термостимулятором, который позволял задавать строго линейно на­растающие 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 10-45°С 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 класси­ческом способе (method of limits) задавали исходную температуру прислонен­ного к коже термода, которую согласно принятой терминологии обозначили «тем­пе-ратурой адаптации» (Та). После периода адаптации и исчезновения начальных кожных термоощущений предъявляли линейно нарастаю­щие стимулы нагрева или охлаждения. В момент появления термических ощуще­ний испытуемый на-жимал кнопку, которая выключала термостимул и на цифро­вом термометре фиксировала величины пороговых температур. Разности между пороговыми тем-пературами и Та обозначали как относительные по­роги термоощущений.

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

До начала регистрации обследуемые адаптировались в условиях эксперимен­тальной 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, служив­шего индикатором процесса стимуляции. Длительность обследования не превы­шала 40 мин. Обычно испытуемые сидели в кресле при близком к горизон-тальному располо­жении руки на теплоизолирующей подложке со встроенным термодом (10 см2), который соприкасался с кожей средней области предплечья.

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

Влияние скорости нарастания стимулов на пороги термоощущений изу­чали с использованием метода MarStock. Тестирование начинали с 0.2°С/с и затем ступенчато понижали скорость, вновь повторяли измерения для скорости 0.2°С/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 отдель­ных отрезков записи с постоянной скоростью термостимуляции вычисляли сред­ние значения порогов термоощущений и МПИ, которые ис­пользовали для определе­ния координат инди-видуальных минимумов полиномиальных апроксими­рующих 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, по­ниженном и в конце опять при атмосферном давлении. Вели-чина барометриче­ских воздействий ±20 мм рт. ст. была достаточной для прояв-ления местных гемо­динамических реакций (Petersen, Sindrup, 1990), но не вызы-вала системных (Ni­shiyasu et al., 1998).

В ходе обследования регистрировали также температуру и теплопроводность кожи предплечья. Температуру кожи измеряли микротермистором (АгроНИИ, Санкт-Петербург), закрепленным в спе­циальный держатель, который обеспечивал постоянный прижим к коже (17 г/см2) и сохранял естественные условия теп-лообмена на прилегающих к датчику участ­ках. Кожный кровоток отслеживали по теплопроводности, оценивае­мой 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 уча­стков кожи. Теплопроводность оценивали по мощности электрического тока, под­водимой к нагревателю. Калибровку устройства прово-дили согласно рекоменда­циям А. Бартона (Burton, 1940). 

Системные реакции кровообращения на барометрические воздей­ствия 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 пока­зателей на конечных участках записей отдельных барометрических состояний.

Влияние норадреналина на пороги кожных термоощущений изучали с ис­пользованием классического метода определения порогов термоощущений. Сна-чала исход­ную температуру термода (Та) задавали равной 32С. Затем Та пони-жали ступенями по 1.5С до 27.5°С, потом вновь задавали 32С и дальше ее сту-пенчато повышали по 1.5°С 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 стандарт­ный электрод для ионофореза поверх тканевой салфетки и фильтровальной бума-ги, пропитанных 0.2% раствором норадреналина гидротар­трата. 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 поро­гов термоощущений повто-ряли. Температуру кожи на исследуемом уча­стке предплечья измеряли исходно и после ионофореза до начала регистра­ции порогов термоощущений.

Обследовано 9 мужчин 21±2 года, ростом 174±3 см и массой 71±3 кг. Мини-мальные МПИ и соответствующие Та определяли графически по индивидуаль-ным  рег­рессионным 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 выбо­рок.

Влияние блокады NO-синтазы на пороги кожных термоощущений исследо­вали с использованием L-NAME (N--nitro-L-arginine methyl ester). Из­вестно, что его применение вызывает эндотелий-зависимое сокращение в изоли­рованных сосудах и подавляет эндотелий-зависимую релаксацию к ряду антаго­ни­стов (Rees, Palmer, Moncada, 1989). В перфузируемых органах и при внутрикож­ной инъекции препарат уменьшает кровоток (Meyer, Flammer, Lscher, 1995; Goldsmith et al., 1996), а при добавлении в питьевую воду вызывает дли­тельную 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 от­верстием на рабочей поверхности, к которому подводили световод лазерного измери­теля 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 электрофоре­тически.  Площадь электрода составляла 3 см2, ток – 180 мка, длитель­ность – 2 мин. Конт-рольный участок кожи, где моделировали процедуру фореза аналогичным токо-вым режимом через прокладки с дистиллированной водой, от­стоял от опытного на 5 см. Референтный электрод распола­гали на запястье другой руки. Обследовано 8 мужчин 24.5±4.7 лет, ростом 173±3 см, массой 71±6 кг.

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

Для получения уравнений, связывающих характеристики термочув­ствитель-ности с локальной Та и показателем, отражающим тепловое состояние организма: глубокой темпера­турой 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 1°C в интервале 29-31С по известной схеме (Kenshalo, 1990). Во II серии (9 чел.) Та поддерживали постоянной 33°C, в то вре-мя как Тс изме­няли: 27, 20 и 38С. В III серии (6 чел.) Та поддерживали близкой к естествен­ной 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 лбу (Tfh). Средневзвешенную темпе­ратуру кожи (Ts) рассчитывали по формуле Ts = 0.20Tsh + 0.18Tth + 0.50Tch + 0.05Thn + 0.07Tfh (Витте, 1974). Перед обследованием все устройства для тем­пературных измерений калибровали. Аналитические уравнения рассчитывали в форме полиномиальной мно­гопараметрической регрессии.

Влияние физической работы на температурную чувствительность ко-жи. Обследование проводили в климатической камере при температуре 20С. Ис-пытуе­мые сидели в кресле велоэргометра (типа ВЭ-02). Использовали класси­чес-кий метод определения термочувствительности. Пороги термоощущений опреде-ляли на коже передней по­верхности бедра, средней части пред­плечья 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 термочувстви­тельности на коже повторяли. Во время обследования измеряли Тb, Ts и темпе­ратуру мышц бедра (Тm). Уровень функциональной нагрузки оценивали метаболическим ком­плексом ММС (БЕК­МАН, США) с определением показателей легочной венти-ляции, ко­эффициента использования кислорода, скорости потребле­ния кислорода и выделения углекислоты, дыха­тельного коэффициента и пульса. Обследовано 10 мужчин 23±1 лет, ростом 174±2 см и массой  68±2 кг.

Связь кровоснабжения кожи и температурной чувствительности. Мето­дом MarStock определяли пороги термоощущений на коже предплечья и затем измеряли показатели местного кровоснабжения. Использовали стандартные воз­можности венозно-окклюзионного плетизмографа “Periquant 3500” (Германия). Артериальный кровоток оценивали по результатам трех повторных окклюзий с интервалом в 1 мин при давлении 60 мм рт. ст. Венозный резерв и от­ток 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 вели­чине 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 кор­реляционно-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 нормоба­рической гипоксической газовой смесью с 10% О2 (ГГС-10), приготовляемую ги­поксикато-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 “Pe-riquant 3500” (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 поро­гов термоощущений и МПИ для исходного состояния, в конце ги-поксического воздействия и восстановительного периода, которые затем ис-пользовали для оп­ределения средних величин показателей для всей группы лиц. Достоверность изменений показателей для различных состояний оценивали по t-критерию Стью­дента для зависимых выборок.

Прерывистые гипоксические воздействия и многодневная тренировка.  Прерывистая нормобарическая гипоксия (ПНГ) состояла из сеанса 6 повторных циклов 5-минутных ингаляций ГГС-10, перемежаю­щихся 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-днев­ными сеансами ПНГ. Наблюдения продолжали еще в течение 20 последу-ющих дней после прекращения сеансов ПНГ. Пороги термоощущений на коже предпле­чья 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 исследо­вали 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 измери­тельные каналы, отображать графически и предварительно обрабатывать исход­ные данные. Термостимуляцию рецепторого участка кожи проводили электро­управляемым полупроводниковым термодом (1х1 см2). Импульсную ак­тивность регистрировали биполярными платиновыми макроэлектродами от разволокненных проксимальных концов перерезан­ных кож-ных нервов внеш­ней тазобедренной области, что позво­ляло 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 «ок-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 (M±m) 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 дози­рования давления термода площадью 1 см2 на кожу с использованием схемы сба­лансированной 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-гистрира­ции насыщения гемоглобина крови кислородом (SaO2) на коже икро-ножной об­ласти закрепляли датчик пульсоксиметра PALCO 305 (США). На пери-од гипоксического воздействия голову крысы помещали в просто­рный  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 “Periquant 3500” 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 пери­ферических тканей, включая нейропатические, сосудистые и метаболические из­менения.

РЕЗУЛЬТАТЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ

Изменения локальной кожной термочувствительности у человека при действии местных факторов

Влияние скорости нарастания термостимулов на пороги термоощуще­ний.  При низкой скоро­сти термостимулов 0.012°С/с (рис. 1, 2) МПИ кожных тер-моощущений составляет 4.2±0.5°С и с ростом скорости до 0.2°С/с понижается до 2.4±0.3С, а далее вновь увеличивается до 6.6±0.6°С при 1.6°С/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 изменя­ются очень быстро за время 1-2 межпороговых  интервалов (рис.1). При этом рост ТПО несколько опережает рост ХПО, что обусловлено процес­сом накопления тепла, когда след от предыдущего термостимула не успевает «стереться» кондуктивной теплопере­дачей в ткани и местным кровотоком и на­кладывается на последующий стимул. Это хорошо заметно при резком уменьше­нии скорости термостимулов от 1.6С/с до 0.2С/с (рис.1), где кривая медленно пе­ремещается вниз по шкале тем-ператур.

Рис. 2.  Средние для группы лиц меж­поро-говые интервалы терми-ческих ощуще­ний 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 0.25±0.03 °С/с при МПИ  2.11±0.21 °С.

Влияние местных барометрических воздействий на кожную термо-чувствитель­ность. 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 ощуще­ний теплого и прохладного стали 37.00±0.69С и 33.11±0.54С, соответственно. Достоверно изменился порог для ощущения теплого на 1.25±0.38°С, а МПИ воз-рос на 1.56±0.45С (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. Те­плопроводность кожи понизилась на 0.37*10-4 кал см-1 с-1 град-1. 

При пониженном на 20 мм рт. ст. барометрическом давлении средние вели­чины 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 следст­вием остаточного влияния предшествовавшего давления  +20 мм рт. ст.

Рис. 3. Пример записи поро­гов термоощущений на коже предплечья при изменениях ме­стного ба-рометрического дав­ле-ния.

Системное артериальное давление не изменилось в от­вет на ис-пользованные вели­чи-ны местных барометриче­ских нагрузок, что соответ­ствует 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 из­мененной 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 (–20 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 тепло­проводностью кожи (около 9.5-10.0*10-4 кал см-1 с-1 град.-1) изменяют термочувст­вительность наиболее слабо как при +20, так и при -20 мм рт. ст. Также слабо у этих лиц изменяется сама теплопроводность кожи. Поскольку известна прямая линей­ная зависимость теплопроводности кожи и кровотока (Saumet et al., 1986), то дан­ные 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 29-38°С 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 предпле­чья до (сплошные линии) и после (пунктир) ло-кального ионо­фореза норадреналина при раз-лич­ных на­чальных Та. Обозначения: I – пороги те­плого и II - пороги прохладного по­сле введе-ния норадре­налина;  III – пороги  теплого и IV – по­роги прохлад­ного до введения но­радреналина. 

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 межпорого­вого интерва-ла термоощущений на коже предплечья до ло-каль­ного ионофо­реза 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 со­стоянии 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 чувст­вительность определяется при Та поверхности термода, близкой к естественной температуре кожи (рис.5). Любые отклонения от этой температуры сопровождаются снижением температурной чувствительности, тем бо­лее выраженным, чем сильнее отклонения Та от кожной.  При Та, близких к есте­ственной 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 те­плого различаются, причем тем больше, чем сильнее отклонение.

Данные на рис.4, на первый взгляд, показывают избирательное влияние норад-реналина только на холодовую темпе­ратурную 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 сме­щение оптимальной Та (рис.5) как результат действия норадре-налина на тонус кож­ных 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 преде­лах 0.67-0.87°С (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 бло­када 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 зна­чимо 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*

Локальный 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 пропорцио­нальны 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 сни­жает локальную кожную температурную чувствительность че-рез увеличение по­рога ощущения теплого.

Сопутствующее понижение локального кровотока под­тверждает 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 констрик­ции кожных сосудов.

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

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

  Для индивидуальных по­рогов локальных термоощу­щений таже выявлены значи­мые связи с венозным ре-зер­вом:  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 термочувствитель­ность

Влияние температуры среды на пороги кожных термоощущений.

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

Нормирование порогов термоощущений для всех серий наблюдений по вели­чинам 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 4.19±0.25 в покое до 20.94±0.68 мл/мин кг, легочной вентиляции от 11.6±0.7 до 39.7±1.1 л/мин и пульса от 75.2±2.6 до 125.1±1.5 уд./мин. Термометрические данные приведены в табл. 2.

  Таблица 2. Основные показатели теплового состояния организма для группы обсле­дован­ных 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 об­следованных лиц составили: на коже бедра ТПО 1.85 ± 0.15°С и ХПО -1.51 ± 0.23°С, на коже предплечья ТПО 1.25 ± 0.24°С и ХПО -0.90 ± 0.16°С и на коже стопы ТПО 5.02 ± 0.91 и ХПО -3.15 ± 0.77°С. 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 -0.25°С, на коже предплечья на 0.26 и 0.07°С и на коже стопы на 0.91 и  -0.60°С.

Регрессионный анализ связей между показателями по группе лиц выявил статистически значимые зависи­мости 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 артери­альное давление. При этом уровень сатурации гемоглобина крови понижался в среднем до 83.2%, а час­тота сердечных сокращений повышалась на 26.2%.

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

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

Условия обследования

Исходное

состояние

Острая

ги­поксия

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

-0.90­ ± 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 сни­женной в периоде восстановления. Изменение температуры сопровож­далось понижением артериального кровотока в мышцах предплечья в среднем для группы обсле-дованных на 21.6%. Как и в исходном состоянии, индивидуальные измене­ния термочувствительности на коже в ответ на гипоксическое воздействие тесно связаны с изменениями венозного резерва предплечья. При этом урав­нения рег-рессии выявляют обратно пропорциональную связь между индивиду­альным 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 тер­моощущений на коже предплечья в сеансе прерывистой нормобари-ческой гипоксии (5 мин вдыха­ния смеси с 10% О2, чередующихся с 3 мин ды-ханием атмосферным воз­духом).

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

Влияние многодневной гипоксической тренировки на кожные термо­ощущения.  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 межпорого­вого ин-тервала кожных тер-моощуще­ний на предплечье у чело-века при 20-дневной тренировке сеансами нормо­барической ги-поксии и 20-дневном периоде восстановле-ния.

После прекраще­ния сеансов гипоксических воздействий отмечается плавное сниже­ние величин МПИ к 10 дню восстановления до 39%, а к 20 дню – до 20% от ис­ходного уровня. Поскольку измерение температурной чувстви­тельности на коже проводили до те­кущего в даный день гипокси­ческого сеанса, то полученные результаты отражают закрепленные предыдущими воздействиями адаптивные изменения.

Показатели местного кровоснабжения в об­ласти предплечья и кисти показали последователь­ное снижение венозного резерва адаптивного типа в течение много-дневной ги­поксической 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 афферент­ных волокон кожного нерва у крыс в среднем равна 0.06 Гц (рис.11А), что соот­ветствует появлению импульса в среднем через 16.7 секунд.

Рис. 11.  Изменения ус-ред­ненной за 10 сек частоты импуль­сации в волокнах кожного нерва при меха­ни-ческих и температурных (пунктир) воздействиях. Бук-вами обозначены стационар­ные по температуре участки уве­личенной длительности: А до 3.6±0.3 мин, Б до 2.7 ±0.1 мин, С до 2.3±0.1 мин, Д до 1.6±0.1 мин. Отрезок АБ отражает реакцию на при-слонение термода к коже, БС - реакцию на понижение ло-каль­ной 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 6°С (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 рецеп­тора кожи крысы при ступенча­том понижении температуры  ре­цептивного поля.

Динамическая реакция рецепторов на быст-рое снижение температуры до 26.3°С показывает рост средней частоты в 2.4 раза (что намного слабее реакции на прислонение термода), а на быстрое повыше­ние температуры до 38.6°С – 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 тем­пературе кожи в области иннервации 32.5 ±0.4°С.

Максимальная час­тота динамического ответа исследованных волокон составила в среднем 3.32±0.35 Гц и наблю­далась при температуре 32.3±0.5°С. 

Влияние давления термодом на температурно-зависимые характери­стики кожных афферентных волокон. Исследование механозави­симых свойств кожных терморецепторов показало, что с увеличением давления термода до 33.2 г/см2 максимальная частота статической термозависимой харак­теристики 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 опти­мума 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 54±5 с.

Влияние гипоксии на активность кожных терморецепторов исследовано с целью выяснения возможности воздействия общей гипоксии непосредст­венно 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 максиму­мов статической характеристики им­пульсной 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 ин­тервал обычно не превышает 2°С.

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

Наиболее сильные изме-не­ния термоощущений на ко-же предплечья наблюда­ются при шейном остеохондрозе, не­сколько 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 присутст­вующей в норме сопряженности между МПИ температур­ной чувствительности и местным венозным резервом (рис.16). Также обнаружены межгрупповые раз­ли-чия в соотношении кожного венозного резерва предплечья к мышечному, причем при гипертонии оно существенно выше, чем при диабете. Поражения проводя-щих путей при остеохонд­розе сопровождаются наибольшей индивидуальной вариабельностью как кожного, так и мышечного кровоснабжения предплечья.

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

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

О функциональной роли полимодальных терморецепторов фо­новая ак-тивность. В электрофизиологической части проведенного исследования заслу-живает внимания низкая частота фоновой активности рецепторов для интактного состояния рецептивного поля кожи. В литера­туре для области естественных кож-ных температур обычно приво­дятся величины частот в единицы и даже десятки герц с непрерывным ритмом импульсации (Iggo, 1969, 1985; Hensel, 1981; Козы-рева, 1991). Использо­ванная в данной работе методика макроэлектродного отве-дения сигналов от раз­волокненного конца кожного нерва и общая эксперимен-тальная статистика не ос­тавляют сомнений в представительности исследованной выборки нервных воло­кон. Специальное изучение фоновой импульсации кожных рецепторов у кошки, проведенные О.В. Бариновой с соавт. (2000), в целом под-тверждают данные настоящей работы. Низкая фоновая актив­ность 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 пери­ферических 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 про­цессов 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 хо­лодочувствительных белков активируются лишь при более низких температурах (< 27-28°С для TRPM8 и < 17°С для ANKTM1), а теплочувстви­тельных – при более высоких (> 50°C для TRPV1 и > 39°С для TRPV2). В области естественных кожных температур присутствуют лишь началь-ные участки характеристик тепло-чувствительных белков TRPV4 и TRPV3 со сла-бо выражен­ной  термозависимой активацией при температурах более 30 и 37С, соответст­венно. Важно отметить, что практически все исследованные мембран-ные канальные белки обнаруживают полимодальные свойства, причем наиболее универсальной для их основной популя­ции является механочувствительность (O’Neil, Heller, 2005).

Механочувствительность кожных рецепторов. Прислонение термода с приведенной к кожной температурой резко усиливает импульсацию рецепторов (рис.11). Последующий анализ термозависимых ста­тических и динамических ха-рактеристик выявляет типичные свойства механо-холодовых рецепторов с мак-симальным уровнем активности при температуре, близкой к естественной тем-пературе интакт­ной кожи. Исследование механочувствительных свойств холодо­вых рецепторов кожи показывает, что рост локального давления на рецептивный участок кожи до 32.7 г/см2 последовательно усиливает термозави­симую импульс-ную активность рецепторов, а далее понижает (рис.13). Известно специальное исследование зависимости локального кровотока у человека, измеряемого ла­зер-доплеровским датчиком, от силы его прижима к коже, где по­казано увеличе­ние кровотока с ростом давления до 27.6 г/см2, а затем по­нижение (Fromy, 2000). Сходство динамики процессов позволяет говорить о функцио­нальной связи меж-ду характеристиками механо-холодовых рецеп­торов и состоя­нием 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 ак­тивности рецепторов обусловлены механическим влиянием измене-ний кровена­полнения 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 ис­чезают, по-види-мому, в связи с преобладанием констрикторных или дилятаторных со­стояний 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 использо­ванием экспериментальных модулирую-щих воздействий на кожный кровоток выявляют его влияние на термоощущения и тесную сопряжен­ность показателей в норме.

Влияние барометрических воздействий на кожные термоощу­щения. Быстрые и выраженные изменения кожной термочувствительности (рис.5) ука-зывают на возможность прямого влияния барометрического давления на физио-логические механизмы, обеспечивающие сенсорное восприятие темпера­туры. 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 ор­ганизм и заполнены кровью, которая при локальном приложении внешнего давления на одни участки тела в состоянии перераспределиться в дру­гие участки. На местный характер влияния избыточного баро­метрического давления (±20 мм рт. ст.) указы-вает отсутствие изменений систем­ного артериального давления, что позволяет исключить участие аортальных ба­рорецепторных рефлексов в механизмах модуляции кожной термочувствительно­сти (Вальдман и др., 1988). Несущест-венным можно полагать и влияние измене­ний 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 выра­женность модулирующего влияния местной барометрической нагрузки на кож­ную термочувствительность. В случае повышения давления это уровень на-чаль­ного расслабления сосудов, определяющий температуру кожи и величины тепло­вых порогов. Чем он больше, тем сильнее эффект барометрического воз­действия, на что указывают наиболее выраженные реакции у лиц с исходно по­вышенным 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 свидетель­ствует о лучшей способности к ауторегуляции (Petersen, Sindrup, 1990). У этих лиц выявляются и более слабые изменения кожной термочувст­вительности, что также указывает на ее связь с кровоснабжением.

Влияние норадреналина на кожную термочувствительность. Пер­вичные данные о влиянии норадреналина (рис.3), на первый взгляд, отражают его селек-тивное действие на холодовую темпера­турную чувствительность. Однако, морфо-логия распределения симпа­тических 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 вы­являет согласованное снижение чувствительности различных по функ-циональным свойствам тепловых и холодовых сенсоров, кото­рое 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.

Логичным представляется объяснение результатов с позиций представлений о терморецеп­торах как механо-температурных рецепторов сосудистых стенок (Ми-нут-Сорохтина, 1972) и кожи (Зевеке, 1991). Тогда вследствие сокращения сосудов дополнительное термиче­ское 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 симпати­ческой стимуляции на термозависимую активность кожных рецепторов (Ефес, Зе­веке, 1982; Зевеке, Ефес, 1985), где авторы выделяют модулирующую роль меха­нического состояния кожи вследствие сокращения ее контрактильных элементов под действием норадреналина.

Влияние блокады NO-синтазы на кожную термочувствительность. Вве­дение L-NAME в кожу приводит к локальному снижению кровотока и термочув­ствительности за счет увеличичения ТПО (табл.1), а величина снижения темпера­турной чувствительности оказывается обратно пропорциональной исходному уровню кровотока. Поскольку блокада NO-синтазы изменяет тонус кожных сосу­дов, 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 ауторегу­ляции микроциркуляции не нейрогенной приро-ды, основанной на данных повы­шенной экспрессии теплочувствительных ион-проницаемых канальных TRP бел­ков 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 сосуди­стого 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 крово­снабже-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 со­стоянием венозного русла и возможную особую роль афферентного сиг­нала от механорецепторов данного со-судистого участка в механизме формирования термоощущений.

Влияние системных факторов на кожную термочувствительность.

Те­пловое 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 тем­пе-ратуре тела - Tb, или средневзвешенной температуре кожи - Ts) по сути отра­жают процессы смешения сигналов в центральной нервной сис­теме. 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 си­туация, при которой центр терморегуляции, отдавая команды другой системе – сосудистой, не полу-чает обратных сигналов о ее состоянии. Выше уже описы­вался 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 дан­ные о конвергенции афферентных сигналов барорецепторного и осморецептор­ного типа, несущих информацию о состоянии сосудистой системы, на термочув­ствительных нейронах переднего гипоталамуса (Koga et al., 1987a,b; Hori et al., 1988). Экспериментальная статистика авторов показывает, что в ответ на неболь­шие (до 15%) системные снижения давления крови до 53% теплочувствительных нейронов увеличивают свою активность и 46% холодочувствительных – ее пони­жают, 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 форми­рования 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 обеспе­чивают 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 индивиду­альные 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 показы­вает, что с ростом температуры кожи ТПО тоже возрастает, од-нако величина коэффи­циента (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 тепло­продукцию (Иванов, 1968), что оказывает влияние на терморегуляторное поведе­ние (Gordon, Fogelson, 1991; Gordon, 1997) и сопровождается выраженными изме­нениями паттернов ЭЭГ, нарушением межполушарной ассиметрии и перестрой­ками 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 пока­зано 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 термочув­ствительности и локального кровенаполнения (венозного резерва)  в ответ на ост­рую гипоксическую нагрузку свидетельствует о возможности присутствия в тер­моафферентном сигнале информации от механо-температурных рецепторов о состоянии тонуса ве­нозного отдела сосудистого русла.

Прямая оценка гипоксического воздействия на импульсацию кожных механо-холодовых ­рецепторов 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 тер­моощущений 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 безмие­линовых С-волокон, а холодовая - также окончаниями тон-ких миелинизирован­ных волокон А-дельта, то это позволяет проводить диффе-ренциальную диагно­стику поражений по типу нервных волокон (Verdugo, Ochoa, 1992). По пороговым характеристикам тер­мического восприятия возможно опре-деление патологических на­рушений 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 показа­тели: пороги болевой термочувствительности (Jensen et al., 1991), виб­рационные 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 термо­чувствительности может объясняться начальной формой заболевания у большин­ства 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 из­меняется 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 диагно­стики поражений нервных путей при остеохондрозе позвоночника. 

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

С целью унификации и сопоставимости данных между­народной комиссией рекомендовано использование Та термода 32С (Verdugo, Ochoa, 1992). При этом измене­ния относительных порогов термоощущений у больных трактуются как гипо- или гиперальгезии, и описываются как нарушения функций кожных термо­сенсоров. 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 ин­тактной кожи (рис.3,7). К тому же, при патологии возможны  изме­нения в температуре кожи, связанные с измененным кожным кро-воснабжением. Тогда определение термочувствительности при стандартизован-ной Та (32°С) может искажать клиническую трактовку функционального состо-яния термосенсоров. Результаты настоящей ра­боты свидетельствуют, что важным условием корректного использо­вания 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 по­роги термоощущений показывают наличие оптимальной скорости термо­стимулов около 0.2-0.25°С/с, при которой межпороговый интервал минимизирован. Полу-ченная величина скорости близка к той, которая вызывает наибольшие реакции импульсной активности кожных терморецепторов у живот­ных (0.25°С/с, Davies et al., 1983). Это подтверждает функциональную связь ме­жду импульсной актив-ностью кожных терморецепторов и субъективно опреде­ляемым локальным ощу-щением. Для области пониженных скоростей термостимуляции динамика термо-чувст­вительности согласуется с данными Д.Р. Кеншало (Kenshalo et al., 1968) и объясняется адаптацией рецепторов. Снижение температурной чувствительности при повышенных скоростях тер­мостимуляции, по-видимому, связано с преиму-щественной концентрацией холодовых рецепторов в поверхностных слоях кожи (Константинов и др., 1980, 1983), а тепловых – в глу­боких. 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» эф­фекты 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 ДИССЕРТА­ЦИИ

  1. Диверт В.Э. Сумматор кожных температур / В.Э. Диверт // Новое в методах научных исследований,  диагностики и лечения. – Новосибирск, 1978. ­– С. 78–81.
  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. 100–105.
  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. 90–94.
  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. 721–724.
  6. Диверт В.Э. Некоторые индивидуальные особенности локальной кожной термо­чувствительности / Диверт В.Э. // Тез. докл.  III  съезда  физиологов  Сибири и Дальнего Востока. – Новосибирск, 1997. – С. 82–83.
  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 термо­чувствительности / В.Э. Диверт // Бюл. СО АМН СССР.– 1999. – Т.3-4. – С. 19–24.
  9. Divert V.E. Body thermal state influence on local skin thermosensitivity / V.E. Di­vert // 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. 194–203.
  11. Диверт В.Э. Влияние барометрических нагрузок на пороги локальных темпе-ра­турных ощущений человека / В.Э. Диверт // Организм и окружающая среда: за-щита человека в экстремальных условиях. – М., 2000. – Т. 1. – С. 143–145.
  12. Диверт В.Э. О клиническом использовании сенсорного термотеста / В.Э. Ди­верт, С.Г. Кривощеков // IV Всеросс. научно-практ. конф. Современные методы диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы. – Новосибирск, 2001. – С. 209–210.
  13. Divert V.E. Body thermal state influence on local skin thermosensitivity / V.E. Di­vert // Intern. J.  Circump. Health. – 2001. – V. 60. – P. 305–311. 
  14. Диверт В.Э. К вопросу о функциональных свойствах термосенсоров / В.Э. Ди­верт // XVIII Всеросс. съезд физиологов. – Казань, 2001. – С. 333.
  15. Кривощеков С.Г. Регуляция функций при острых гипоксических воздейст­ви-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. 262–264.
  16. Диверт В.Э. Влияние скорости нарастания температуры стимулов на пороги локальных кожных термоощущений / В.Э. Диверт // Физиол. чел. – 2002. – Т. 28, № 4. – С. 124–130.
  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. 45–51.
  18. Divert V.E. The influence of the rate of stimulus temperature rise on local skin sensi­tivity threscholds / V.E. Divert // Human Physiol.– 2002.– V. 28,N 5.– P. 564–570.
  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. 676–681.
  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 термо­ощущений / В.Э. Диверт, Т.Г. Комлягина // IV Съезд физиологов Сибири. – Ново-сибирск, 2002. – С. 78–79.
  22. Комлягина Т.Г. Влияние нормобарической гипоксической нагрузки на сер­дечно-сосудистые реакции и локальную кожную температурную чувствитель­ность конечности / Т.Г. Комлягина, В.Э. Диверт // IV Съезд физиологов Сибири. – Новосибирск, 2002. – С. 128–129.
  23. Диверт В.Э. О механочувствительной составляющей в функциональных свой­ствах термосенсоров / В.Э. Диверт // Механизмы терморегуляции и биоэнер­гети-ки: взаимодействие функц. систем. Всеросс. Симп. – Иваново, 2002. – С.19.
  24. Кривощеков С.Г. Функциональные изменения в кардиореспираторной и тер-мо­регуляторной 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. 50–54.
  26. Диверт В.Э. Влияние локальных барометрических нагрузок на пороги кож­ных термоощущений/В.Э.Диверт//Сенсорные системы.–2004.–Т.18, № 1.–С.56–64.
  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. 1–6.
  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.– 2004.–Т. 30, № 3.–С. 88–94.
  29. Системные механизмы адаптации и компенсации / С.Г. Кри­вощеков, В.П. Ле-утин, В.Э.Диверт, Г.М.Диверт и др. // Бюлл. СО РАМН – 2004.– № 2.– С. 148–154. 
  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. 669–673.
  32. Диверт В.Э. Температурная чувствительность кожи при гипоксии / В.Э. Ди­верт // Росс. физиол. журн. – 2004. – Т. 90, № 8. – С. 40.
  33. Диверт В.Э. Влияние норадреналина на пороги локальных кожных термо-ощу­щений / В.Э. Диверт // Сенсорные системы. – 2005. – Т. 19,  № 1. – С. 67–74.
  34. Диверт В.Э. Температурная чувствительность кожи человека при острой нор­мобарической гипоксии / В.Э. Диверт, С.Г. Кривощеков // Сенсорные системы. – 2005. – Т. 19, № 1. – С. 75–80.
  35. Диверт В.Э. К вопросу о неврогенной термозависимой регуляции кожного кровотока / В.Э. Диверт, С.Г. Кривощеков // Первый съезд кардиологов Сибир­ского федерального округа 8-9 июня 2005 г. (Томск). Прилож. к журн. «Сибир­ский медицинский журнал». – 2005. – Т. 20, № 2. – С. 71–72.
  36. Диверт В.Э. Количественный сенсорный термотест – опыт научного и клини-че­ского 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 много­кратных воздействиях нормобарической гипоксии / В.Э. Диверт, С.Г. Кри­вощеков // Всеросс. научн. конф. «Механизмы индивидуальной адапта­ции». При-лож. к журн. «Вестник Томского Гос. Университета». – 2006. – № 21.– С.42–43.
  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.



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.