Гипоксия: системные, органные, молекулярно-клеточные механизмы компенсации и адаптации

Цель исследования - оценить изменения газового состава крови, органные и молекулярно-клеточные механизмы компенсации и адаптации некоторых висцеральных (сердце, легкие, печень) и соматических органов (скелетная мышца) при действии прерывистой гипобарической гипоксии. Материалы и методы. Исследования проводили на крысах самцах линии Вистар, массой 240-260 г. Гипоксические воздействия моделировали в барокамере, при давлении 350 мм рт. ст. (высота 6000 м над ур. м.), 6 раз в неделю, на протяжении 30 сут. Гипоксические сеансы включали в себя подъем на высоту в течение 5 мин, нахождение на высоте - 10 мин, спуск до уровня моря - 5 мин, с последующим периодом восстановления (нормоксия) - 5 мин. Ежедневный гипоксический сеанс включал в себя 3 таких воздействия. До и сразу после гипоксических воздействий оценивали газовый состав и кислотно-основное состояние (КОС) крови из хвостовой артерии. Морфофункциональные изменения в сердце, легких, печени и четырехглавой мышце бедра, оценивали до (контроль), на 1, 15 и 30-е сут гипоксической тренировки. Образцы сердца, легких, печени и четырехглавой мышцы бедра брали для проведения гистологических исследований и определения экспрессии гипоксией индуцированного фактора (Hif 1α), который оценивали с использованием полимеразно - цепной реакции (ПЦР) Результаты исследования. Результаты исследования показали, что после однократного гипоксического воздействия (спуск-подъем) в первый день эксперимента в крови развивается выраженная артериальная гипоксемия (РаО2 - 50-53 мм рт. ст., SаО2 - 71,5-73 %) и сдвиг активной реакции крови в сторону ацидоза (рНа - 7,32-7,34), подтверждающие развитие кратковременной тотальной гипоксии. В период пятиминутного восстановления происходит полная компенсация указанных изменений (РаО2 - 96,5±3,2 мм рт. ст., SаО2 - 97,1±0,5 %, рН - 7,45±0,01). На 15 и 30-е сутки во время гипоксических сеансов тенденции к изменению рО2 и SO2 сохраняется, хотя степень их снижения выражена в меньшей степени; смешанные формы метаболического и респираторного ацидоза, сменяются сдвигом активной реакции артериальной крови в сторону респираторного алкалоза, что свидетельствует о повышении эффективности дыхательной компенсации метаболических сдвигов. При оценке сосудистых изменений в органах установлено, что в первые дни адаптации к гипоксии в легких, сердце и печени отмечается дилатация и увеличение количества функционирующих сосудов МЦР, при их вазоконстрикции в легких (феномен Эйлера-Лильестранда). На 15-30-е сут направленность реактивных сосудистых изменений при гипоксии сохраняется, при выраженной дилатации сосудов МЦР в сердце и печени, на фоне сглаживания легочной гипертензии и исчезновения признаков нарушения сосудистой проницаемости в органах. Установлено, что ключевую роль в возникновении компенсаторных и последующих структурных изменений играет ген Hif1А, который локализован на 14 хромосоме, состоит из 15-ти экзонов и кодирует субъединицу Hif1α, которая считается ведущим транскрипционным регулятором генов, вовлекаемых в процесс клеточной адаптации к гипоксии, включая процессы ангиогенеза, вазомоторного контроля, энергетического метаболизма, транспорта О2 и т. д. Результаты исследования показали, что начиная с первого гипоксического сеанса (1-е сут) экспрессия Hif1α наблюдается во всех изучаемых органах, однако количественные ее изменения имеют определенные различия. Так, степень экспрессии Hif1α в сердце в первый день эксперимента увеличи вается в 3,6раза (Р2.