Проблема гипоксии и адаптации к ней занимает важное место в разработке методов профилактики и лечения многих заболеваний, подготовке человека к работе в условиях горного климата или повышенных физических, психоэмоциональных нагрузок [1]. Известно, что гипоксия в зависимости от степени кислородной недостаточности, скорости ее нарастания и продолжительности действия может быть причиной патологических нарушений [2]. И, напротив, правильная активизирует резервные возможности организма, способствует повышению умственной и физической работоспособности [3, 4].
Большое внимание в оценке стратегии адаптации организма к гипоксии уделяется исследованию содержания церулоплазмина. Основная физиологическая роль церулоплазмина - участие в окислительно-восстановительных реакциях. При острой гипоксии церулоплазмин может действовать как прооксидант, выступая катализатором окисления липопротеидов низкой плотности в присутствии супероксид радикала. На основании чего церулоплазмин относят к реагентам острой фазы. С другой стороны церулоплазмин может выступать как антиоксидант. Этот механизм обусловлен участием в реакции окисления железа (Fe2+ —Fe3+) [5]. Показана важность церулоплазмина в регуляция транспорта и метаболизма катионов железа. Это свойство определяет антигипоксическое действие церулоплазмина и участие в кроветворении. В исследованиях последних лет установлено, что при железодефицитных состояниях происходит активация транскрипции гена церулоплазмина гипоксия-индуцибельным фактором-1 (HIF-1).
Свойства церулоплазмина включаться в поддержание окислительного гомеостаза, антигипоксическое и мембранопротекторное действие делает актуальным исследование его содержания при адаптации организма к гипоксии.
Целью работы явилось исследование содержания ЦП при адаптации организма к действию прерывистых гипобарических тренировок.
В задачи работы входило изучить влияние прерывистых гипобарических гипоксических тренировок (ПГГТ) с интервалами нормоксии на: содержание церулоплазмина (ЦП) и малонового диальдегида (МДА).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В исследовании приняли участие мужчины в возрасте 30-40 лет (n=14). Прерывистые гипоксические тренировки продолжительностью 15 дней проводили с помощью гипобарической барокамеры. До и после завершения курса гипоксических тренировок в сыворотке крови определяли содержание ЦП фотометрическим методом с использованием парафенилендиамина в качестве субстрата [6] и уровень пероксидации липидов (ПОЛ) по содержанию малонового диальдегида (тест с 2-тиобарбитуровой кислотой).
Работа выполнена в соответствии с этическими принципами проведения научных медицинских исследований с участием человека согласно Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации [7].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Одним из основных антиоксидантов крови является церулоплазмин, который совместно с трансферрином образуют прооксидантно-антиоксидантную буферную систему крови, участвующую в поддержании окислительного гомеостаза гидрофильных сред. Он обеспечивает защиту липопротеидов плазмы и липидов клеточных мембран от пероксидации и воздействия гидроксильных радикалов.
Обследование, проведенное до курса гипоксических тренировок, показало, что содержание церулоплазмина в сыворотке крови у обследуемых лиц находилось в пределах 1,85-3,17 мкмоль/л. После курса гипоксических тренировок установлена разнонаправленность изменений в содержании ЦП. В зависимости от направленности изменений обследуемые были разделены на группы - с повышением показателей (1 группа), со снижением - 2 группа (таблица 1). Доминирующей реакцией в обоих случаях явилось повышение показателей.
Таблица 1
Содержание ЦП в среднем по группе увеличилось на 14,8%, пределы вариаций составили 2,19 - 2,98 мкмоль/л, что указывает на значительное снижение разброса показателей внутри группы с приближением к средним значениям рекомендуемой нормы. Вместе с тем, индивидуальный анализ отметил повышение содержания ЦП у 64% (1 группа) в среднем на 14,9%. У лиц 2 группы (36 %) содержание церулоплазмина снизилось в среднем на 9,3 %. Следует отметить, что во 2 группе обследуемых лиц изначально содержание церулоплазмина было выше, чем в 1 группе (рисунок 1).
А - 64% обследуемых; Б - 36% обследуемых Рисунок 1. Влияние прерывистых гипобарических гипоксических тренировок на содержание церулоплазмина в сыворотке крови
Изучение процесса перекисного окисления липидов, проведенное до и после гипоксических тренировок, позволило установить следующее. До курса тренировок содержание МДА в сыворотке крови варьировало в пределах 2,69 - 4,1 нмоль/мл (таблица 2).
Таблица 2
Результаты обследования после гипоксических тренировок показали, что содержание МДА снизилось практически у всех обследуемых на 14,8%. Исключением явилось незначительное повышение уровня МДА у одного летчика, с наиболее низким уровнем МДА до тренировок. Несмотря на то, что свободнорадикальное окисление липидов непрерывно протекает во всех тканях и органах человека и животных, оно не приводит к развитию их радикального повреждения, поскольку для каждого организма характерно поддержание указанного процесса на определенном стационарном уровне. Эта стационарность достигается за счет функционирования согласованной антиоксидантной защиты.
Гипокситренировка не только увеличивает устойчивость организма к самой гипоксии, что является прямым защитным свойством, но также повышает устойчивость к другим повреждающим факторам, т. е. обладает многочисленными перекрестными защитными эффектами [8].
Применение ПГГТ сопровождалось снижением уровня пероксидации липидов и, в основном, повышением антиоксидантных свойств крови. Установлен индивидуальный характер адаптивных реакций организма на действие гипоксии. Так, изменения активности ЦП после тренировок зависели от исходного уровня этого антиоксиданта в крови. У большинства лиц содержание сывороточного ЦП повышалось, у отдельных лиц снижалось. Снижение содержания церулоплазмина в сыворотке крови является, возможно, ответной реакцией на уменьшение уровня СРО при адаптации организма к гипоксии. Действительно, практически у всех обследуемых после тренировок содержание МДА в сыворотке крови снизилось. Можно предположить, что адаптивный ответ на гипоксические воздействия заключается в оптимизации соотношения про- и антиоксидантной активности крови.
ВЫВОДЫ
- Установлены индивидуальные особенности реакции антиоксидантной системы крови летчиков при тренировках прерывистой гипобарической гипоксией:
- у большинства лиц содержание сывороточного церулоплазмина после курса тренировок повышается, у отдельных лиц понижается;
- Гипоксические тренировки способствуют снижению содержания малонового диальдегида в сыворотке крови;
- Оптимизация соотношения про- и антиоксидантной активности крови является адаптивной реакцией организма в ответ на прерывистые гипоксические воздействия.
ЛИТЕРАТУРА
- Колчинская А.З, Цыганова Т.Н, Остапенко О.А. Нормобарическая интервальная гипоксическая тренировка в медицине и спорте. - М.: Медицина, 2003. - 403 с.
- Горанчук В.В., Сапова Н.И., Иванов А.О. Гипокситерапия. - ООО «ЭЛБИ - СПб», 2003. - 535 с.
- Волков Н.И., Карасев А.В., Сметанин В.Я. и др. Интервальная гипоксическая тренировка. - М.: Военная академия РВСН имени Петра Великого, 2000. - 91 с.
- Милютин В.И., Пак Г.Д., Олейникова Е.В. и др. Гипобарические интервальные тренировки гипоксией и гипероксией в профилактике и лечении заболеваний у летного состава // Биоразнообразие и устойчивое развитие природы и общества. - Алматы, 2009. - 4.2. - С. 261-264.
- Зборовская И.А. Антиоксидантная система организма, ее значение в метаболизме. Клинические аспекты/ И.А. Зборовская, М.В. Банникова//Вестн. Рос АМН. 1995. №6. С.53 - 60
- Ravin H. A. An improved colometric enzymatic assay of ceruloplasmin // . Lab. Clin. Med. Biochem. - 1961. - Vol. 58, № 1. - P. 161-168.
- Хельсинская декларация всемирной медицинской ассоциации. Принята на Генеральной Ассамблее ВМА, 1964 г., 1975 г., 1983 г., 1989 г., 1996 г., 2000 г. soramn.ru.
- Ушаков И. Б., 4ерняков И.Н.., Шишов А. А., Оленев Н. И. Гипобарическая интервальная гипоксическая тренировка в авиакосмической медицине. Национальный медицинский каталог 2003. - № 2.