Патофизиологические аспекты взаимодействия гипоксии и физической нагрузки (экспериментальное исследование)

Обоснование. Типовым экстремальным фактором является гипоксия, которая существенно влияет на возможность выполнения задач профессиональной деятельности, в частности – физических нагрузок различной интенсивности. Физические и нервно-эмоциональные нагрузки в условиях гипоксии могут приводить к срыву компенсаторно-приспособительных механизмов с развитием экстремальных и критических состояний.
Цель исследования. Количественная оценка влияния гипоксии на физическую работоспособность лабораторных животных на разных уровнях их естественной резистентности.
Методы исследования. Моделирование гипоксии осуществлялось методами барокамерного подъёма лабораторных животных и введения метгемоглобинобразователя. Устойчивость к гипоксической гипоксии оценивалась по критерию высотного порога, к гемической – по времени жизни. Критерием функционального состояния лабораторных животных была их способность к выполнению физических нагрузок, которая создавалась бегом животных на тредбане или предельным плаванием с грузом.
Результаты исследования. Высота 3500 м вызывает снижение физической работоспособности крыс-самцов на треть от уровня нормоксии, высота 5000 м – снижение в 2 раза, высота 6500 м – снижение в 4 раза, а на высоте 8000 м выполнение беговых физических нагрузок крысами становится невозможным. Лёгкая степень гемической гипоксии вызывает снижение времени плавания практически в 2 раза, что соответствует влиянию на работоспособность высоты 5000 м, а гемическая гипоксия умеренной степени снижает время плавания более чем в 3 раза, что примерно соответствует влиянию высоты 6000 м. Уровень устойчивости к гипоксии оказывает умеренное влияние на физическую работоспособность, а фактор низкого уровня физической работоспособности практически не оказывает влияние на устойчивость к гипоксии (28 % и 7 % вариативности признака соответственно). У животных с исходно низким уровнем устойчивости к гипоксии отмечается также снижение работоспособности в среднем на 20 %.
Заключение. Гемическая гипоксия является адекватной моделью в исследованиях с комплексным воздействием различных экстремальных факторов. Оптимальным является моделирование гипоксии лёгкой степени, вызванной введением нитрита натрия в дозе 30 мг/кг.

1. Prikhodko VA, Selizarova NO, Okovityi SV. Molecular mechanisms for hypoxia development and adaptation to it. Part I. Arkh Patol. 2021; 83(2): 52-61. doi: 10.17116/patol20218302152

2. Меерсон Ф.З. Основные закономерности индивидуальной адаптации. В: Физиология адаптационных процессов. М.: Наука; 1986: 10-76.

3. Лукьянова Л.Д. Сигнальные механизмы гипоксии. М.: РАН; 2019.

4. Новиков В.С., Сороко С.И., Шустов Е.Б. Дезадаптационные состояния человека при экстремальных воздействиях и их коррекция. 2018.

5. Каркищенко Н.Н., Каркищенко В.Н., Шустов Е.Б., Берзин И.А., Капанадзе Г.Д., Фокин Ю.В., и др. Биомедицинское (доклиническое) изучение лекарственных средств, влияющих на физическую работоспособность: методические рекомендации МР21.43. М.: ФМБА России; 2017.

6. Каркищенко Н.Н., Каркищенко В.Н., Шустов Е.Б., Капанадзе Г.Д., Ревякин А.О., Семенов Х.Х., и др. Биомедицинское (доклиническое) изучение антигипоксической активности лекарственных средств: методические рекомендации МР21-44-2017. М.: ФМБА России; 2017.

7. Шустов Е.Б., Каркищенко Н.Н., Каркищенко В.Н., Семенов Х.Х. Анализ параметров индивидуальной устойчивости лабораторных животных к гипоксии в интересах биологического моделирования нейропротекторного и антигипоксического действия лекарственных средств. Биомедицина. 2013; 1(4): 149-157.

8. Каркищенко В.Н., Каркищенко Н.Н., Шустов Е.Б., Берзин И.А., Фокин Ю.В., Алимкина О.В. Особенности интерпретации показателей работоспособности лабораторных животных по плавательным тестам с нагрузкой. Биомедицина. 2016; (4): 34-36.

9. Semyanov AV. GABA-ergic inhibition in the CNS: Types of GABA receptors and mechanisms of tonic GABA-mediated inhibitory action. Neurophysiology. 2002; 34(1): 71-80. doi: 10.1023/A:1020274226515

10. Бобков Ю.Г., Виноградов В.М. Фармакологическая коррекция умственной и физической работоспособности. В: Фармакологическая регуляция процессов утомления. М.; 1982: 7-33.

11. Вайнштейн Х.И. Утомление. М.: Физкультура и спорт; 1967.

12. Оковитый С.В., Шустов Е.Б., Болотова В.Ц. Работоспособность. Утомление. Коррекция. М.: КНОРУС; 2019.

13. Grandjean E. Fatigue: Its physiological and psychological significance. Ergonomics. 1968; 11(5): 427-436. doi: 10.1080/00140136808930992

14. Виноградов В.М. Поддержание жизни в экстремальных условиях. В: Повышение резистентности организма к экстремальным воздействиям. Кишинев: Штиинца; 1973: 105-127.

15. Рожков В.П., Трифонов М.И., Бурых Э.А., Сороко С.И. Оценка индивидуальной устойчивости человека к острой гипоксии по интегральным характеристикам структурной функции многоканальной ЭЭГ. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2019; 105(7): 832-852. doi: 10.1134/S0869813919070082

16. Van Liere EJ, Stickney JC. Hypoxia. Chicago: Academic Medicine; 1964.

17. Зарубина И.В. Современные представления о патогенезе гипоксии и ее фармакологической коррекции. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2011; 9(3): 31-48.

18. Thomas LW, Ashcroft M. Exploring the molecular interface between hypoxia-inducible factor signalling and mitochondria. Cell Mol Life Sci. 2019; 76(9): 1759-1777. doi: 10.1007/s00018-019-03039-y