Биофизические механизмы повышения устойчивости нервных клеток к гипоксии

Одним из эффективных способов повышения устойчивости нейронов к повреждающим воздействиям может быть тренировка организма в различных условиях гипоксии, т.е. как это принято в адаптационной физиологии и медицине. Особенно перспективным в настоящее время признан метод интервально-ритмических тренировок организма человека и животных гипоксией, который получил первоначально свое развитие в области авиакосмической биологии и медицины (Е.А.Коваленко, 1979, 1986, 1995) и при изучении оксигенотопографических интимных механизмов адаптации нервных клеток к гипобарической гипоксии (М.Т.Шаов, 1979, 1989, 1991). Так, при детальном изучении динамики кислорода в нервных клетках коры головного мозга экспериментальных животных (крысы ''Вистар'') обнаружены низкочастотные (0,08 Гц) и высокоамплитудные (60% от исходного уровня) колебания напряжения кислорода, отражающие врожденные импульсные аутотренировки нейронов гипоксией (М.Т.Шаов, Е.А.Коваленко, О.В.Пшикова, 1993). Нам удалось воспроизвести эти амплитудно-частотные параметры естественной аутотренировки нервных клеток с помощью скоростной гипобарической барокамеры, провести необходимые серии опытов на животных и создать принципиально новый импульсно-гипоксический метод адаптации животных, позаимствовав его фактически у живой природы - нейронов коры головного мозга. Результаты опытов на животных говорят о больших возможностях импульсно-гипоксического (ИГ) метода. Так, частота импульсной электрической активности (ИЭА) нейронов сенсомоторной зоны коры (глубина 700 мкм) головного мозга у крыс (n=80) в условиях нормы равнялась в среднем 7,600,65 имп/сек, а на “высоте” (барокамерный подъем) 10 км отмечалось резкое возрастание ИЭА в среднем до 12,91,22 имп/сек с последующим ее исчезновением. У тренированных ИГ животных обнаружилась иная картина в динамике ИЭА - в норме она составляла в среднем 4,600,28 , а на “высоте” 10 км - 9,101,60. При этом ИЭА сохранялась даже на “высоте” 12 км, где она достигала в среднем 2,450,6 имп/сек. Синхронно с ИЭА регистрировалось напряжение кислорода () в экстранейрональном пространстве методом ультрамикроэлектродной (d=1-2 мкм) дифференциально-осциллографической полярографией. Среднее значение равнялось 23,01,20 мм рт. ст. На “высоте” 12 км у интактных крыс в примембранном пространстве снижалось в среднем до 7,601,26 мм рт. ст.. У тренированных ИГ крыс в динамике обнаруживалась совершенно иная картина - в норме уровень оказался равным в среднем 32,52,15 мм рт. ст.., а на “высоте” 12 км - 18,62,33 мм рт. ст. Следовательно, у тренированных ИГ животных в примембранном пространстве нейронов коры головного мозга происходят существенные изменения - в условиях нормы достоверно возрастает (р 0,05), а ИЭА также достоверно снижается, что может быть показателем адаптации, обеспечивающей устойчивость нейронов. Важно отметить, что время формирования состояния устойчивости нервных клеток к дефициту кислорода в окружающей среде при ИГ тренировке сокращается с 15-30 суток (при других тренировках) до 5-7 суток, что может иметь, кроме фундаментального,еще и практическое значение для здравоохранения, жизни и работы в высокогорных районах. Итак, как следует из наших данных, одним из биофизических механизмов повышения устойчивости нервных клеток к гипоксии может быть возрастание их энергетического потенциала и снижение энергопотребления в клетках, о чем говорят увеличение уровня напряжения кислорода - показателя энергопродукции и снижение частоты ИЭА - показателя энергопотребления в нейронах тренированных ИГ животных.