биоритмы гемодинамики, гемостаза, перекисного окисления

Единый всероссийский научный вестник #ІІІ, 2016
18
Фатеева Надежда Михайловна1, Арефьева Анжелика Вячеславовна2
профессор, д-р биол. наук, Тюменского государственного
университета, г. Тюмень
2
доцент, канд. биол. наук, Тюменского государственного
университета, г. Тюмень
1
БИОРИТМЫ ГЕМОДИНАМИКИ, ГЕМОСТАЗА, ПЕРЕКИСНОГО
ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ ЗДОРОВОГО ЧЕЛОВЕКА
Fateeva Nadezhda 1, Arefyeva Angelica 2
1
Professor, Doctor of Biological Sciences,
Tyumen State University, Tyumen
2
Candidate of Biological Sciences, associate Professor
Tyumen State University, Tyumen
BIORHYTHMS OF HEMODYNAMICS, HEMOSTASIS, LIPID PEROXIDATION A HEALTHY
PERSON
Аннотация
Представлены результаты комплексных
биоритмологических исследований систем гемодинамики, гемостаза, перекисного окисления липидов, активности антиоксидантной системы
мембран тромбоцитов здоровых мужчин, постоянно проживающих в условиях средних широт Западной Сибири.
Abstract
Presents the results of a comprehensive biorhythmic research systems hemodynamics, hemostasis, lipid peroxidation, antioxidant activity platelet
membranes healthy men conditions in middle latitudes of Western Siberia.
Ключевые слова: биоритмы, гемодинамика, гемостаз, перекисное окисление липидов,
антиоксидантная система.
Keywords: biorhythms, hemodynamics, hemostasis, lipid peroxidation. antioxidant system.
В настоящее время достаточно полно обосновано мнение, что, ритмичность физиологических процессов составляет фундамент организации живых систем [1,с.36; 3,с.18; 6,с.452].
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.
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,с.385; 4,с.22; 5,с.83].
Течение артериальной гипертонии может
сопровождаться помимо клинических особенностей развитием выраженных мембранодестабилизирующих процессов, в частности, чрезмерной
активацией перекисного окисления липидов,
ослаблением антиоксидантной защиты, более
грубым нарушением липидного спектра клеточных мембран [3,с.183]. Кроме того, даже физиологически ограниченный по интенсивности адренергический эффект при стрессе является активатором фосфолиполиза, а следовательно, обновления и изменения структуры и функции мембран
клеток
Известно, что основными повреждающими
агентами мембран в условиях 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,с.21-23].
Материал и методы исследования. Обследования проводились 6 раз в сутки в разные сезоны года. Все испытуемые мужчины предварительно проходили углубленное обследование и
были признаны практически здоровыми (возраст
20,1±1,3 лет). Систему гемостаза исследовали методом электрокоагулографии, количество тромбоцитов в периферической крови определяли ме-
Единый всероссийский научный вестник # ІІІ, 2016
тодом фазово-контрастной микроскопии. Структурно-функциональное состояние мембран тромбоцитов оценивалось по содержанию продуктов
перекисного окисления липидов (ПОЛ) в мембранах тромбоцитов – диеновых конъюгатов, малоновых диальдегидов, шиффовых оснований; активности ферментов антиоксидантной мембран
тромбоцитов: супероксиддисмутазы, каталазы,
глутатионпероксидазы и содержания альфа-токоферола (витамина Е). Общепринятыми методами
определяли частоту сердечных сокращений, систолическое и диастолическое артериальное давление.
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 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
19
наблюдается на уровне среднесуточных показателей: в летний период наблюдается увеличение
времени свертывания крови (Т1 летом - 2430,29
сек.; зимой - 2240,4 сек.; Т2 - летом 1760,21сек.;
зимой - 1570,37сек.; Т летом - 4190,51сек.; зимой - 3810,65сек., p<0,05), что 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 снижение
количества тромбоцитов.
Косинор-анализ суточной динамики показателей гемостаза (рис. 1) выявил в контрастные
сезоны года наличие статистически значимых 24х часовых ритмов. Однако в зимний сезон года
кроме значимых 24-х часовых ритмов присутствовали и 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
(рис.1).
Летом
Зимой
Рисунок 1. Косинор-диаграмма суточного ритма показателей
гемостаза здорового человека в контрастные сезоны года.
Обозначения: Т-общее время свертывания крови, Т1-начальное время свертывания крови, Т2-конечное время свертывания крови, Тц-количество тромбоцитов.
Анализ внутрисистемной циркадианной организации 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
[1,с.28-33; 2,с.325].
Результаты исследования системы гемодинамики в контрастные сезоны года в условиях
средних широт Западной Сибири выявили некоторые различия в значениях показателей здоровых лиц в летний и зимний сезоны. Так летом по
20
сравнению с зимним периодом наблюдалось
уменьшение частоты сердечных сокращений (соответственно 64,10,16 и 70,20,15 уд./мин.), систолического артериального давления крови
(112,50,28 и 1200,27 мм рт.ст.), значений пульсового давления (38,80,15 и 43,70,18 мм рт.ст.),
ударного объема крови (59,10,14 и 63,00,16 мл),
минутного объема сердца (3,790,01 и 4,420,015
л/мин), показателя систолического индекса
Единый всероссийский научный вестник #ІІІ, 2016
(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
Рисунок 2. Косинор-диаграмма суточного ритма показателей
гемодинамики здорового человека 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 переокисления 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 системе ПОЛ наблюдается небольшое снижение
содержания диеновых конъюгатов (ДК), малонового диальдегида (МДА), а содержание шиффо-
вых 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 реакций
антиоксидантной защиты мембран тромбоцтов в
летний сезон по сравнению с зимним (соответственно летом и зимой: -токоферол (-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 показателей ПОЛ мембран тромбоцитов
позволили установить акрофазы содержания
начальных продуктов ПОЛ – ДК летом в более
ранние часы суток, по сравнению с зимним сезоном года (рис. 3). Косинор-анализ выявил статистически значимый 24-х часовой ритм ДК в летний сезон года.
Единый всероссийский научный вестник # ІІІ, 2016
2
2
2
4
2
2
2
2 МДА
0
1
8
ДК
6
8
1
4
ШО
1
1
0
2
4
2
2
0
4
0
1
6
21
4
ШО
1
8
6
0
1
6
8
МДА
1
4
1
1
ДК 0
Летом
Зимой
2
2
Рисунок 3. Косинор-диаграмма суточного ритма показателей
перекисного окисления липидов мембран тромбоцитов
здорового человека в контрастные сезоны года.
Обозначения: ДК-диеновые конъюгаты, МДА-малоновый диальдегид,
ШО-шиффовые основания.
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: -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 (-ТФ) выявило, что его максимальная
концентрация наблюдалась летом в утренние
часы суток, а зимой в послеполуденное время.
Максимальный уровень активности главного фермента АОЗ – СОД в летний сезон года концентрировался в 16'1'', зимой – в 12'32'' (рис. 4).
Летом
Зимой
Рисунок 4. Косинор-диаграмма суточного ритма показателей
антиоксидантной защиты мембран тромбоцитов
здорового человека в контрастные сезоны года.
Обозначения: -ТФ-альфа-токоферол, СОД- супероксиддисмутаза малоновый диальдегид, ГПО- глутатионпероксидаза.
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 фосфолипидов 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
основных фракций фосфолипидов. Так содержание фосфатидных кислот зимой составило
6,850,003, летом – 6,10,003; кардиолипинов –
зимой 5,470,002, летом – 4,850,002; фосфатидилэтаноламина – зимой 6,160,003. летом
5,10,001;
фосфатидилхолина
–
зимой
22
16,040,005, летом 12,950,004; фосфатидилсерина – зимой 6,310,002, летом 6,050,003; сфингомиелина – зимой 7,380,003, летом 7,020,002;
лизолецитина – зимой 7,860,003, летом
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, общее содержание фосфолипидов и их фракций также подвержено сезонной динамике.
Таким образом, биоритмы показателей системы гемодинамики, гемостаза, перекисного
окисления липидов и антиоксидантной защиты
мембран тромбоцитов здорового человека 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 на разное время 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 : Издво ТГМА, 1999. – 58 с.
Единый всероссийский научный вестник #ІІІ, 2016
2. Заславская Р.М. Суточные ритмы свертывающей системы крови в норме и патологии и
проблемы терапии. М.: Квартет, 1994. – 452 с.
3. Заславская Р.М., Халберг Ф., Ахметов К.Ж. Хронотерапия артериальной гипертонии. М.: Квартет, 1996. – 256с.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. Фатеева Н.М. Исследование биоритмов
функциональных показателей здоровья человека
// Материали за YIII международна научна практична конференция «Образованието и науката на
XXI век - 2012. Том 39. Биологии. София. Болгария. «Бял ГРАД-БГ»ООД. – С.16-20.