2 курс / Нормальная физиология / Физиология_крови_Липунова_Е_А_,_Скоркина_М_Ю_

При экстремальных воздействиях в кровотоке обнаруживаются клетки пониженной резистентности. Результаты наших исследований отражают развитие у птиц экстремального эритродиереза как стереотипной реакции системы красной крови на стрессоры, играющей важную роль в механизмах адаптации и компенсации при гипоксии, сопровождающей стресс-реакции.

В качестве модели экстремального воздействия мы избрали десинхроноз, создаваемый искусственным нарушением (инверси-

ей) фотопериода (12С:12Т): 3-сут чередование 12-часовых периодов освещенности (с 2000 до 1800 ч) и затемнения (с 800 до 2000 ч)

с последующим переводом птиц на естественный ритм освещенности (Е.А. Липунова и соавт., 1993; Т.А. Погребняк, Е.А. Липунова, 2001; Т.А. Погребняк, Е.А. Липунова, Т.М. Воробьева, 1991; Т.А. Погребняк, 2006). Выбор этой модели обусловлен тем, что для птиц свет является доминирующим синхронизатором суточной ритмики процессов жизнедеятельности, и взрослые птицы обладают особо высокой чувствительностью к любым изменениям светового периода. Инверсия вызывает у птиц нарушение рефлекторной деятельности мозга, изменение гормонального гомеостаза, вегетативных и эмоционально-поведенческих реакций.

В процессе постстрессовой реабилитации (1–29-е сут) выявлен экстремальный эритродиерез. На кислотной эритрограмме по сравнению с контрольной смещен пик и поднято левое крыло, укорочена ширина основания и достоверно сокращена продолжительность гемолиза (рис. 32). Данные осмотического гемолиза отражают увеличение процентной доли клеток, не выдерживающих даже минимальной гипотонии – в 0,7% NaCl устойчивы лишь 33,0% клеток эритроцитарной популяции, остальные – либо имеют дефекты в мембране, либо подвергаются лизису (рис. 31) (Е.А. Липунова и соавт., 2003).

G,%

25

20

15

10

5

0

Рис. 31. Относительное количество гемолизированных клеток (% к контролю) в точке аутогемолиза (0,7% NaCl)

211

Кислотные эритрограммы характеризуют однофазность структурных изменений, обусловленных снижением барьера проницаемости для Н+-ионов, что выражается в смещении эритрограммы стрессируемой птицы левее контроля в первые 7 суток (рис. 32, 33). Следовательно, в постстрессовый период страдают белки мембран и в кровотоке присутствуют клетки с пониженной резистентностью (С.Г. Резван и соавт., 2001, 2002).

На 29-е сутки кислотная резистентность эритроцитов приближалась к контрольному уровню, и восстанавливался белковый компонент мембран. Эффект нормализации отмечался на фоне повышения числа эритроцитов со скрытыми структурными нарушениями (до 84,7 % эритроцитов разрушаются в 0,55% NaCl) и высокой аутогемолитической активностью старых низкостойких форм (до 21% клеток разрушаются в 0,7% NaCl).

Первые 7 суток хронофизиологической адаптации мы характеризуем как инерционный период, в ходе которого накапливались скрытые нарушения на фоне повышенной кислотной устойчивости; их проявление обнаруживалось лишь спустя две недели

(см. рис. 31).

Как показали исследования (Е.А. Липунова, М.Ю. Скоркина, 2001, 2002, 2006), стрессирование активирует костномозговое кроветворение и в кровоток вымываются молодые эритроциты с пониженной стойкостью. Отсутствие высокостойких форм (см.

212

рис. 32) обусловлено усилением гемолитических свойств крови, развитием аутоиммунных реакций, а также продукцией при стрессовом эритропоэзе функционально несовершенной популяции клеток. Таким образом, подтверждается физиологическая закономерность – при экстремальных воздействиях включаются механизмы, регулирующие не только количественный уровень, но и качество продуцируемых эритроцитов.

Рис. 33. Дифференциальные кислотные эритрограммы крови петухов (7-е сут после отмены хронофизиологической нагрузки)

Пониженную резистентность эритроцитов к гемолитикам мы связываем с особенностями метаболизма птиц. Известно, что межвидовые различия в количественном выражении и функциональных свойствах продуцируемых клеток демонстрируют одну из форм адаптации организма в окружающей среде, сложившуюся в связи с особенностями экологии вида и, как эволюционно более целесообразную, закрепленную в последующих поколениях (П.А. Коржуев, 1964; Д.И. Гольдберг и соавт., 1973; А.И. Клиорин, Л.А. Тиунов, 1974). Количество разрушенных эритроцитов зависит от их исходной генетически детерминированной резистентности (Я.И. Пухова, 1980; Я.И. Пухова и соавт., 1978; Исследование системы крови в клинической практике, 1997).

Осмотические эритрограммы позволили выявить в точке аутогемолитических процессов (0,7% NaCl) скрытые повреждения, вероятно, обусловленные либо стрессовыми пробоями в липидном бислое, либо изменениями в структуре липидов биомем-

213

бран, синтезированных в условиях стресс-эритропоэза. Как известно, для оценки состояния мембранного аппарата эритроцитов успешно применяются методы определения проницаемости мембран (ПЭМ). При этом показано, что динамика ПЭМ сочетается с другими признаками дестабилизации мембраны – изменение сорбционной способности эритроцитов (ССЭ) и повышение концентрации внеэритроцитарного гемоглобина (ВЭГ) (Г.П. Мокшанова и соавт., 2003; Е.А. Липунова, М.Ю. Скоркина, 2006). Кроме того, все эти показатели объективно отражают тяжесть развивающегося токсикоза, информация о котором необходима, например, для выбора терапии и повышения ее эффективности (М.А. Михайлович и соавт., 1993; Д.С. Додхоев, 1998).

Методика определения ПЭМ основана на способности мочевины проникать через клеточные мембраны путем диффузии, равномерно распределяясь во вне- и внутриклеточном пространстве. Высокая концентрация мочевины в среде инкубации создает диффузию ее в клетки, что вызывает осмотический шок. О количестве разрушенных клеток судят по степени гемолиза эритроцитов (Д.С. Додхоев, 1998).

В 1-е сутки после отмены хронофизиологической нагрузки проницаемость эритроцитарных мембран для мочевины (ПЭМ) была повышенной по сравнению с контролем на 73-97% (в растворах различной концентрации мочевины). О высокой повреждаемости мембран свидетельствует увеличение концентрации внеэритроцитарного (плазменного) гемоглобина (на 70,3%; р 0,001), при этом сорбционные свойства эритроцитов (ССЭ), являясь показателем их восстановительной способности, снижались (на 9,7%), но в пределах недостоверных с контролем различий. По-видимому, при стрессе повышается жесткость мембраны вследствие конформационных перестроек в ее белковолипидном бислое (Е.А. Липунова, М.Ю. Скоркина, 2004).

В сосудистом русле на мембрану эритроцита влияет комплекс гуморальных факторов; уровень гормонов и метаболитов существенно возрастает при экстремальных состояниях. Например, у птиц при стрессе отмечается гипертрофия гипофизарнонадпочечниковой системы и резкое повышение секреции адаптивных гормонов – адренокортикотропного (АКТГ) и кортикостерона (В.И. Прилуцкий, 1964); кортикостерон уже в 1-е сут стрессирования «заменяется» более активной формой – гидрокортизоном (Реакция адреналовой системы …, 1976). Кроме от-

214

меченных гормонов в срочную защиту включается также симпатоадреналовая система (САС) – повышаются тонус симпатического отдела ВНС и продукция катехоламинов. Прирост в крови концентрации кортикостероидов обусловливают изменения картины крови, а катехоламины инициируют белковый катаболизм ферментных систем дыхания и гликолиза, что установлено в исследованиях in vitro на эритроцитах млекопитающих животных (Исследование системы крови в клинической практике, 1997).

Из метаболитов актуальны CO2, NO, глюкоза. Уровень последней у петухов при стрессе возрастает (И.А. Болотников и соавт., 1983; Е.А. Липунова, 1999). Гипергликемия сопровождается изменением молекулярного состава липидного бислоя мембраны эритроцитов: увеличиваются отношение холестерол / фосфолипиды, содержание сфингомиелина и лизофосфатидилхинона, понижается концентрация фосфатидилэтаноламина, что приводит к увеличению жесткости мембраны и понижению деформабельности эритроцитов (В.А. Галенок и соавт., 1987; V. Lipovacе, 1982).

Анализируя особенности ПЭМ, можно отметить увеличение проницаемости мембраны в первые 15 сут реабилитационного периода (рис. 34). Наблюдаемый эффект можно связать с усилением метаболических процессов и активацией перекисного окисления липидов (ПОЛ) и белков (ПОБ) при адаптации к экстремальному воздействию. Адаптивные или повреждающие эффекты в условиях целого организма реализуются опосредованно через мембранные системы клеток. Полагают, что интенсификация процессов СРО в первую очередь оказывает влияние на эритроцитарные мембраны, что подтверждается результатами исследования осмотической резистентности эритроцитов в присутствии сывороток различной степени окисленности (Е.В. Ройтман, 2001).

G, % 80

60

40

20

0

Рис. 34. Процент гемолизированных клеток относительно контроля при модификации 1,8% раствором мочевины

215

Не исключается также, что стрессовые воздействия приводят к сдвигам в функциональной активности мембран, которые сопровождаются конформационными перестройками в структуре их жирнокислотного состава. Показано, что чем больше в мембране ненасыщенных жирных кислот, тем она более стойкая, при этом жирные кислоты в молекулах фосфолипидов – наиболее интенсивно обновляемые компоненты, их синтез находится под генетическим контролем и зависим от воздействий окружающей среды (Я. Кагава, 1985).

Таким образом, неспецифический адаптационный синдром клеточной системы (АСК) на примере эритроцитарной популяции у петухов проявляется в увеличении ПЭМ, снижении ССЭ и росте ВЭГ в первые 7 сут адаптационного периода и играет важную роль в создании предпосылок для формирования срочной адаптации к возникающей в организме гипоксической ситуации. При повышенной функциональной нагрузке на эритроциты в экстремальных условиях нарушается барьерная функция мембраны. В частности, активация фосфолипаз и ПОЛ мембран способны нарушить гомеостаз и биоэнергетику эритроцитов, усилить процессы деструкции клеток и элиминации низкоустойчивых популяций.

Под влиянием стрессового воздействия сдвиги в системе эритрона обнаруживаются в форме функциональной неоднородности различных субпопуляций клеток. Первоначально адаптивная реакция проявляется в изменении общей функциональной способности системы на фоне тонкой регуляции ее функций, которая находится под жестким физиологическим (нейрогуморальным) контролем.

На начальном этапе адаптации к экстремальным воздействиям реализуется срочный, но не совершенный набор адаптивнокомпенсаторных реакций, проявляемых, в частности, активацией функциональных резервов, направленных на поддержание адекватной жизнедеятельности организма.

Так, после 3-сут инверсии фотопериода в ходе 29-сут адаптации в системе крови нами установлены:

1) регенераторная реакция, проявляющаяся в увеличении концентрации эритроцитов, гемоглобина и показателя гематокрита в 1-е сут адаптационного периода. На 23-е сут процессы носи-

216

ли стабилизирующий характер, что обусловило снижение количества эритроцитов на фоне роста гемоглобина, гематокрита и содержания гемоглобина в эритроците;

2)устойчивая тенденция увеличения размеров клеток с нарастанием их гиперхромности;

3)активация эритропоэза и поступление в кровоток незрелых форм эритроцитов – продукция ретикулоцитов возрастает на

66,3% (р 0,001) с укороченным (до 1,93 0,25 ч) периодом полувыведения их из кровотока;

4)усиление (в 1-ю неделю адаптационного периода) процессов эритродиереза и развитие гемолитической ситуации, присутствие в кровотоке низкостойких форм. Омоложение состава крови начинается на 15-е сут после отмены хронофизиологической нагрузки.

5)увеличение проницаемости эритроцитарных мембран, внеэритроцитарного гемоглобина и снижение сорбционной емкости эритроцитов в первые 7 сут реабилитационного периода.

Особенности генеза ответной реакции системы крови при стрессе зависят от характера стрессирующих воздействий.

В качестве модели хронического стресса мы использовали

перегруппировку птицы и увеличение плотности посадки в клетках до 570 см2 на голову. Неизбежными последствиями перенаселения (скученности) являются накопление газообразных продуктов жизнедеятельности и нарушение кондициональных условий, вызывающих интоксикацию организма метаболическими продуктами жизнедеятельности, и гипокинезия, которой сопутствуют многогранные изменения в различных системах, прежде всего в сердечно-сосудистой и дыхательной, осуществляющих транспорт кислорода и метаболических продуктов. В условиях гипоксии активируются обменные процессы, возрастает кислородный запрос, инициируются нервно-гуморальные механизмы регуляции – и организм, таким образом, оказывается в новых условиях дыхания, при этом максимальная нагрузка возлагается на систему красной крови.

При хронической гипоксии адаптация сопровождается из-

менением содержания гемоглобина и его свойств, интенсивности дыхания и анаэробного гликолиза (З.Н. Барбашова, 1977, 1981), изменяются геометрия и реология красных клеток крови, играющих решающую роль в транспорте респираторных газов

217

(П.А. Коржуев, 1973; В.В. Зинчук, 2001; Е.А. Липунова, М.Ю. Скоркина, 2004; А.В. Муравьев, Л.Г. Зайцев, 1998). В этих условиях понижается активность каталазы эритроцитов и, таким образом, облегчается проявление эндогенной перекиси водорода, вызывающей окислительное разрушение гемоглобина, образование телец Гейнца, эритродиерез (помимо клеток, запрограммированных на быструю гибель (Д.Г. Натан, К.А. Зиф, 1994; Н.В. Рязанцева и соавт., 2005), в результате которого образуются продукты распада эритроцитов, инициирующих эритропоэз

(Я.Г. Ужанский, 1968).

Длительное стрессирование нарушает динамическое равновесие в системе эритрона.

Данные анализа кислотных и осмотических эритрограмм демонстрируют усиление процессов эритродиереза уже на 2-е сут стрессирования. Сокращение в подопытной группе птиц ширины интервала гемолиза (до 3 мин, в контроле – 4 мин), а также увеличение скорости гемолитического процесса (на 27,3%; р<0,05 на 2-й мин) соответствуют относительному увеличению в периферической крови старых и/или физиологически изношенных клеток вследствие количественного снижения эритропоэза или сокращения жизненного цикла эритроцитов. Архитектура кислотной эритрограммы – поднятие левого крыла – свидетельствует о снижении барьера для Н+-проницаемости и повреждении мембранных белков.

На осмотической эритрограмме через 48 ч от начала стрессирования скорость гемолитического процесса в критической точке резистентности у подопытной птицы выше, чем у контрольной (рис. 35, а), а смещение второго максимума влево (в сторону меньшей стойкости) свидетельствует о снижении резистентности юных эритроцитов на фоне смещения вправо (в сторону большей стойкости) – среднестойких клеток.

В последующие сутки наблюдаются смещение осмотических кривых в сторону повышенностойких клеток и омоложение популяции (см. рис. 35, в-ж). На 3-и сут стрессирования ширина интервала кислотного гемолиза у подопытных птиц возрастала на одну минуту, при этом максимальная скорость гемолиза на 13,4% (р 0,05), а среднее время гемолиза на 0,25 мин были выше, чем в контроле.

218

Сдвиг кислотных и осмотических эритрограмм влево характеризует наличие большого процента низкостойких форм и изменения качественного состава красной крови, позволяющие оценить уровень и соотношение процессов эритропоэза и эритродиереза и дифференцировать эритроциты по их физиологическому возрасту.

ΔGHb/C

контроль опыт

в)

219