Биологические науки/8. Физиология человека и животных
Д.б.н.,
проф. Фатеева Н. М.
Тюменский
государственный университет, Россия
Исследование биоритмов функциональных
показателей здоровья человека
Биологические ритмы
человека в настоящее время рассматриваются в качестве универсального критерия
функционального состояния организма и эффективности приспособления его к
окружающей среде, поэтому большое внимание исследователей привлекает изучение
временной организации биологических систем, как в норме, так и патологии [1,
3].
Система гемостаза - одна
из многих систем, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность организма. Вместе
с тем, данная система при наличии ярко выраженного конечного результата
функционирования - обеспечения жидкого состояния крови в сосудистом русле,
обладает высокой лабильностью ее составляющих [2, 4, 5]. Несмотря на то, что
система гемостаза находится в тесной морфофункциональной взаимосвязи с
сердечно-сосудистой системой, в проблеме их совместного функционирования в
различных экологических условиях остается ряд неясных и нерешенных вопросов [2,
4, 5]. Так показано, что помимо клинических особенностей развитие и течение
артериальной гипертонии может сопровождаться более выраженными
мембранодестабилизирующими процессами, в частности, чрезмерной активацией
процессов перекисного окисления липидов, ослаблением антиоксидантной защиты,
более грубым нарушением липидного спектра клеточных мембран [5].
Кроме того, даже физиологически ограниченный по интенсивности
адренергический эффект при стрессе является активатором фосфолиполиза, а следовательно,
обновления и изменения структуры и функции мембран клеток.
В настоящее время установлено, что основными повреждающими агентами
мембран в условиях, например, стресса являются продукты перекисного окисления
липидов. Дисбаланс между свободными радикалами и антиоксидантной системой
вызывает значительное нарушение функций мембран. Изучение состояния мембранных
процессов является исключительно важным, поскольку именно эти процессы лежат в
основе адгезии и агрегации тромбоцитов, играют существенную роль в пусковых
механизмах пристеночного тромбообразования [4].
Результаты проведенных
нами комплексных биоритмологических исследований систем гемодинамики,
гемостаза, интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активности
антиоксидантной защиты (АОЗ) мембран тромбоцитов здоровых молодых людей в
условиях средних широт Западной Сибири (г. Тюмень) показали, что параметры
изучаемых систем имеют выраженный циркадианный ритм с активацией в дневное
время и спадом функциональной активности ночью.
Сравнивая полученные
нами данные показателей системы гемостаза по
сезонам года можно отметить, что в условиях средних широт Западной
Сибири система гемостаза здоровых лиц имеет выраженные сезонные колебания.
Наиболее существенное различие в контрастные сезоны года – зимой и летом
наблюдается на уровне среднесуточных показателей: в летний период наблюдается
увеличение времени свертывания крови (Т1 летом - 243±0,29; зимой - 224±0,4; Т2 - летом 176±0,21; зимой - 157±0,37; Т летом - 419±0,51; зимой - 381±0,65 сек., p<0,05),
это указывает на реакцию гипокоагуляции в летний период по сравнению с зимним.
Кроме того, можно
отметить увеличение количества тромбоцитов летом (362±0,49•109л;
p<0,05) по сравнению с зимним сезоном года (320±0,52•109л;
p<0,05). Замедление свертывания крови с одновременным увеличением количества
тромбоцитов в летний период можно объяснить компенсаторной реакцией здорового
организма. Зимой, наоборот, при ускорении свертывания крови наблюдалось
компенсаторное снижение количества тромбоцитов.
Проведенный косинор-анализ суточной динамики показателей гемостаза
выявил в контрастные сезоны года наличие статистически значимых 24-х часовых
ритмов. Однако в зимний сезон года кроме значимых 24-х часовых ритмов присутствовали
ультрадианные 12-ти часовые ритмы некоторых показателей. В летний период года
наличие значимых 12-ти часовых ритмов изучаемых показателей гемостаза не
отмечалось. Этот факт может свидетельствовать о достаточном напряжении в
системе гемостаза здорового человека в зимний сезон года по сравнению с летним.
Анализ внутрисистемной циркадианной организации системы гемостаза
свидетельствует, что в зимний период акрофазы основных показателей свертывания
крови локализованы в ночное время, а летом – распределяются на ранние утренние
часы суток, акрофазы показателя количества тромбоцитов и зимой, и летом
соответствовали ранним вечерним часам (рис.1). Полученные данные подтверждаются
исследованиями других авторов [2].
Летом
Зимой
Рис.1. Косинор-диаграмма суточного ритма
показателей гемостаза здорового человека в условиях средних широт в контрастные
сезоны года.
Обозначения:
Т-общее время свертывания крови, Т1-начальное время свертывания крови,
Т2-конечное время свертывания крови, Тц-количество тромбоцитов периферической
крови.
Анализ результатов
исследования системы гемодинамики в контрастные сезоны года показал, что в
условиях средних широт Западной Сибири показатели гемодинамики здоровых лиц в
летний и зимний сезоны года имеют отличия. Летом по сравнению с зимним периодом
наблюдается уменьшение частоты сердечных сокращений (соответственно ЧСС - 64,1±0,16 и 70,2±0,15 уд./мин.),
систолического артериального давления крови (АДс - 112,5±0,28 летом и 120±0,27 мм рт.ст. - зимой),
значений пульсового давления (ПД – 38,8±0,15 и 43,7±0,18 мм рт.ст.
соответственно летом и зимой), ударного объема крови (УО – 59,1±0,14 и 63,0±0,16 мл соответственно),
минутного объема сердца (МОС – 3,79±0,01 и 4,42±0,015 л/мин
соответственно летом и зимой), показателя систолического индекса (СИ – 2,045±0,004 и 2,3±0,005 л/мин/м2 соответственно), p<0,05.
Несмотря на существующие
различия на уровне среднесуточных значений в летний и в зимний сезоны года циркадианная организация системы
гемодинамики достаточно схожа (рис.2). Это подтверждает высокую степень
синхронизации суточных ритмов основных показателей гемодинамики.
Летом Зимой
Рис.2. Косинор-диаграмма суточного ритма
показателей гемодинамики здорового человека в условиях средних широт в
контрастные сезоны года.
Обозначения: АДс-артериальное давление систолическое,
АДд-артериальное давление диастолическое, МОК-минутный объем кровообращения,
ПСС-периферическое сопротивление сосудов.
Одним из важнейших условий оптимального
структурно-функционального состояния клеточных мембран в живом организме, и
тромбоцитов, в частности, является состояние сбалансированности функциональной
системы: процессов переокисления - антиоксидантной защиты. Нарушения в системе
антиоксидантной защиты способствуют патологической активации перекисного
окисления липидов и реализации мембранодестабилизирующего эффекта.
Сравнительный анализ
содержания продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активности
антиоксидантной защиты (АОЗ) мембран тромбоцитов здоровых лиц в условиях средних
широт Западной Сибири в контрастные сезоны года позволил выявить определенную
закономерность.
Так в летний сезон по сравнению с зимним в ПОЛ
наблюдается небольшое снижение содержания диеновых конъюгатов (ДК), малонового
диальдегида (МДА), а содержание шиффовых оснований (ШО) повышается
(соответственно летом и зимой: ДК–34,08±0,01 и 36,13±0,02нмоль/мг лип.;
МДА–2,18±0,01
и 2,21±0,03нмоль/мг
лип.; ШО–55,35±0,09 и 61,5±0,02усл.ед.фл /мг лип.;
p<0,05). Вместе с тем происходит более выраженная активация АОЗ в летний
сезон по сравнению с зимним, (соответственно летом и зимой: a-токоферол (a-ТФ) – 3,85±0,002 и 3,61±0,01 нмоль/мл;
супероксиддисмутаза (СОД) – 37,03±0,05 и 27,56±0,1 % торм; каталаза (КАТ) – 8,49±0,04 и 8,12±0,08 мкмоль/мл мин;
глутатионпероксидаза (ГПО) – 2,36±0,001 и 2,18±0,005 нмоль/мл мин;
p<0,05).
Данные косинор-анализа суточной динамики ПОЛ
мембран тромбоцитов позволили установить максимальное содержание начальных
продуктов ПОЛ – ДК летом в 6' 23'', а зимой – в 10' 30''. Косинор-анализ выявил
статистически значимый 24-х часовой ритм ДК в летний сезон года.
Анализ циркадианного ритма показателей АОЗ
выявил наличие значимых 24-х часовых ритмов, как летом, так и зимой. Вместе с
тем отмечалась более выраженная активация антиоксидантной защиты мембран
тромбоцитов в летний сезон по сравнению с зимним, об этом свидетельствует
повышение значений показателей АОЗ, особенно СОД (соответственно летом и зимой:
a-ТФ – 3,85±0,002 и 3,61±0,01 нмоль/мл; СОД – 37,03±0,05 и 27,56±0,1 %
торм; КАТ – 8,49±0,04 и 8,12±0,08 мкмоль/мл мин; ГПО – 2,36±0,001 и 2,18±0,005 нмоль/мл мин, р<0,05). Исследование
неферментативного звена АОЗ –
содержания витамина Е (a-ТФ) выявило, что максимальная концентрация a-ТФ наблюдалась летом в 7'53'', а зимой – в
15'45''. Максимальный уровень активности главного фермента АОЗ – СОД летом
концентрируется в 17' 5'', зимой – в 12' 32''.
Анализ данных содержания общих фосфолипидов (ФЛ) и их
фракций в крови здорового человека в условиях средних широт Западной Сибири в
контрастные сезоны года выявил определенные различия в абсолютных значения
показателей. Так в зимний сезон года показатели общего содержания ФЛ были выше,
по сравнению с летним (соответственно: 56,07±0,04 и 49,35±0,04 мкг Рн/мл; р<0,05).
Такая же сезонная закономерность наблюдалась и по
содержанию фосфолипидов изучаемых фракций. Так содержание фосфатидных кислот
зимой – 6,85±0,003 и летом – 6,1±0,003; кардиолипинов – 5,47±0,002 и 4,85±0,002; фосфатидилэтаноламина – 6,16±0,003 и 5,1±0,001; фосфатидилхолина – 16,04±0,005 и 12,95±0,004; фосфатидилсерина – 6,31±0,002 и 6,05±0,003; сфингомиелина – 7,38±0,003 и 7,02±0,002; лизолецитина – 7,86±0,003 и 7,3±0,002 мкг Рн/мл; р<0,05.
Полученные данные указывают на существенную
роль фосфолипидов в структурно-метаболической организации функций организма в
зимний период по сравнению с летним и сезонную динамику общего содержания
фосфолипидов и их фракций.
Таким образом, в условиях средних широт Западной
Сибири системы гемостаза, гемодинамики, перекисного окисления липидов и
активности антиоксидантной защиты мембран тромбоцитов имеют четкую циркадианную
организацию. В зимний сезон года по сравнению с летним периодом отмечено
напряжение в функциональных системах, которое компенсируется в организме здорового
человека перераспределением акрофаз изучаемых показателей в течение суток.
Однако зимой эта компенсация менее выражена по сравнению с летним сезоном года.
Список литературы.
1.
Агаджанян Н.А.,
Фатеева Н.М., Колпаков В.В. Биоритмы системы гемостаза при производственных
миграциях. Москва-Тюмень: Изд-во ТГМА,
1999. 58 с.
2.
Заславская Р.М.
Суточные ритмы свертывающей системы крови в норме и патологии и проблемы
терапии. М. : Квартет, 1994. 452 с.
3.
Романов Ю.А.
Хронобиология как одно из важнейших направлений современной теоретической
биологии // В кн. : Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. Хронобиология и хрономедицина.
М. : «Триада-Х», 2000. С. 9-24.
4.
Фатеева Н. М., Киянюк Н.С. Суточная
и сезонная динамика липидов мембран тромбоцитов человека в условиях средних
широт // Научный вестник Тюменской медицинской академии, 2002. № 7-8. С. 83.
5.
Фатеева Н.М. Биоритмы физиологических
функций организма здорового человека в условиях г. Тюмени // Проблемы ритмов в
естествознании : Матер. Международного симпозиума, Москва, 2004. С. 451-453.