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.