Страница:
Иван Васильевич Гайворонский, Владимир Анатольевич Курочкин, В.В. Лобейко, Андрей Константинович Иорданишвили, Людмила Николаевна Солдатова, Валентина Васильевна Гайворонская
Жевательные мышцы: морфофункциональная характеристика и возрастные особенности в норме и при воздействии экстремальных факторов
Список принятых сокращений
ЛДГ – лактатдегидрогеназа (К.Ф. 1.1.27)
СДГ – сукцинатдегидрогеназа (К.Ф. 1.3.99)
Г-6-ФДГ – глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (К. Ф. 1.1.1.49)
АХЭ – ацетилхолинэстераза
БХЭ – бутирилхолинэстераза
ГМЦР – гемомикроциркуляторное русло
РА – российская Армия
РФ – российская Федерация
МО – министерство обороны
ВВС – Военно-воздушные силы
ХГП – хроническая гравитационная перегрузка
ПОЛ – перекисное окисление липидов
АТФ – аденозинтрифосфат
ВНЧС – височно-нижнечелюстной сустав
СДГ – сукцинатдегидрогеназа (К.Ф. 1.3.99)
Г-6-ФДГ – глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (К. Ф. 1.1.1.49)
АХЭ – ацетилхолинэстераза
БХЭ – бутирилхолинэстераза
ГМЦР – гемомикроциркуляторное русло
РА – российская Армия
РФ – российская Федерация
МО – министерство обороны
ВВС – Военно-воздушные силы
ХГП – хроническая гравитационная перегрузка
ПОЛ – перекисное окисление липидов
АТФ – аденозинтрифосфат
ВНЧС – височно-нижнечелюстной сустав
Предисловие
В настоящее время достигнут высокий уровень развития авиационной техники. Появились новые типы самолетов, обладающие не только большой грузоподъемностью, высокой энерговооруженностью и вместимостью, но и большими скоростями, маневренностью, «высоким потолком». Очевидно, такое совершенствование авиационной техники на практике приводит как к облегчению труда летчиков и повышению его эффективности, так и к повышенным нервно-эмоциональным и физическим нагрузкам. Кроме того, при полетах на высокоманевренных самолетах значительно возрастают действующие на летчика ускорения, в первую очередь обусловленные изменениями траектории полета летательного аппарата.
Сохранение и укрепление здоровья летного состава ВВС и гражданской авиации является актуальным и связано с высокой боеготовностью военно-воздушных сил страны и безопасностью полетов. Известно, что стоматологические заболевания занимают одно из ведущих мест в структуре общей заболеваемости военнослужащих всех родов войск и гражданского населения.
Профессиональная деятельность летного состава, выполняемая изо дня в день в условиях постоянного воздействия целого ряда неблагоприятных факторов (гипергравитация, измененное барометрическое давление, вибрации, шумы, повышенные физические и психо-эмоциональные нагрузки и др.), ведет к значительному снижению качества здоровья и развитию явлений дисрегуляции деятельности ряда органов и систем организма, что проявляется даже в условиях относительного покоя. На протяжении последних 10–15 лет появились научные работы, авторы которых указывают, что у летного состава даже в молодом возрасте диагностируются признаки атеросклероза, обострение язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, а также многие другие заболевания внутренних органов и систем организма. При этом также создаются потенциальные возможности развития многих заболеваний жевательного аппарата (пародонта, жевательных мышц, височно-нижнечелюстного сустава и др.) и их хронизации.
Вместе с тем до настоящего времени в доступной специальной отечественной и зарубежной литературе отсутствуют систематические и научно обоснованные исследования по изучению состояния органов и тканей жевательного аппарата у различных категорий летного состава в норме, а также при действии на них хронических гравитационных перегрузок и других факторов авиационного полета.
Одним из важнейших научно-практических направлений стоматологии является изучение особенностей функционирования органов и тканей жевательного аппарата, в том числе жевательных мышц и височно-нижнечелюстного сустава в различные возрастные периоды, а также при действии на организм человека естественных или искусственно создаваемых факторов внешней среды. Люди летных профессий периодически, в связи с особенностями регламентации летной работы, подвергаются действию гравитационных перегрузок, которые, действуя на организм человека длительное время, могут способствовать возникновению, прогрессированию и хронизации заболеваний органов и тканей полости рта и челюстно-лицевой области.
Несмотря на имеющиеся в литературе немногочисленные сведения о развитии у летного состава бруксизма, бароденталгий и баросинусопатий вследствие давления на нервные окончания расширяющегося при декомпрессии воздуха в кариозных полостях и околоносовых пазухах при наличии в них воспалительных процессов, практически отсутствуют сведения о стоматологической заболеваемости у различных категорий летного состава, нет научно обоснованных рекомендаций об особенностях профилактики и лечения у них основных стоматологических заболеваний с учетом летной работы. между тем, накопление, обобщение и анализ специальной информации по этим вопросам необходим для полноценной реализации профилактических программ в летной медицине, положений современной военно-медицинской доктрины, а также грамотной организации и проведения авиационными врачами и врачами-стоматологами лечебно-диагностической и профилактической работы в гражданских и военно-медицинских учреждениях, а также воинских частях с целью сохранения высокой профессиональной работоспособности летного состава ВВС и гражданской авиации, для определения причинной связи стоматологических заболеваний с летной работой, совершенствования медицинского освидетельствования лиц летного состава и вопросов врачебно-летной экспертизы.
Предлагаемая вниманию читателей книга содержит решение важных проблем авиационной стоматологии, гигиены и экологии в аспекте сохранения стоматологического здоровья летного состава. В ней представлены сведения о морфофункциональном состоянии жевательных мышц в норме и при воздействии на организм хронических гравитационных перегрузок. дана клинико-физиологическая характеристика жевательных мышц у летного состава. В эксперименте изучено строение, кровоснабжение, иннервация, состояние энергетического обмена в жевательных мышцах, выяснены факторы патогенеза их парафункциий. Произведена оценка эффективности современных фармакологических препаратов (акто-протекторов и антигипоксантов) для фармакологической коррекции адаптационного синдрома, обусловленного воздействием хронической гипергравитации. Описаны методы лечения, профилактики и своевременной диагностики парафункций жевательных мышц.
Авторами было установлено, что при хроническом воздействии гравитационных перегрузок в жевательных мышцах происходят неспецифические реактивные и деструктивные изменения, которые проявляются очаговой деструкцией и исчезновением поперечно-полосатой исчерченности мышечных волокон. Эти изменения обусловлены нарушением гемомикроциркуляции и повреждением нервных структур. Это приводит к изменению энергетического обмена и является причиной гипоксии и гипоэргоза поперечно-полосатой мышечной ткани. В моногорафии отмечено, что изменения нервных структур жевательных мышц проявляются локальной деструкцией миелиновых нервных волокон, расслоением миелиновой оболочки, что сопровождается нарушением иннервации мышц и выражается в повышении активности специфической и неспецифической холинэстераз и снижении интенсивности свечения норадреналина в нервных волокнах, а протективное применение актопротекторов и антигипоксантов улучшает морфофункциональное состояние жевательных мышц при хронической гипергравитации, уменьшает выраженность структурно-функциональных изменений в них, при этом исследованные фармакологические препараты проявили комплексность и многосторонность действия.
Нам представляется, что ознакомление с монографией И.В.Гайворонского и его коллег несомненно будет полезно не только врачам-стоматологам, фармакологам, авиационным врачам, гигиенистам и экологам, но и организаторм здравоохранения.
Президент Международной академии наук экологии, безопасности человека и природы, Заслуженный эколог Российской Федерации,
доктор технических наук, профессор В.А.Рогалёв
Сохранение и укрепление здоровья летного состава ВВС и гражданской авиации является актуальным и связано с высокой боеготовностью военно-воздушных сил страны и безопасностью полетов. Известно, что стоматологические заболевания занимают одно из ведущих мест в структуре общей заболеваемости военнослужащих всех родов войск и гражданского населения.
Профессиональная деятельность летного состава, выполняемая изо дня в день в условиях постоянного воздействия целого ряда неблагоприятных факторов (гипергравитация, измененное барометрическое давление, вибрации, шумы, повышенные физические и психо-эмоциональные нагрузки и др.), ведет к значительному снижению качества здоровья и развитию явлений дисрегуляции деятельности ряда органов и систем организма, что проявляется даже в условиях относительного покоя. На протяжении последних 10–15 лет появились научные работы, авторы которых указывают, что у летного состава даже в молодом возрасте диагностируются признаки атеросклероза, обострение язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, а также многие другие заболевания внутренних органов и систем организма. При этом также создаются потенциальные возможности развития многих заболеваний жевательного аппарата (пародонта, жевательных мышц, височно-нижнечелюстного сустава и др.) и их хронизации.
Вместе с тем до настоящего времени в доступной специальной отечественной и зарубежной литературе отсутствуют систематические и научно обоснованные исследования по изучению состояния органов и тканей жевательного аппарата у различных категорий летного состава в норме, а также при действии на них хронических гравитационных перегрузок и других факторов авиационного полета.
Одним из важнейших научно-практических направлений стоматологии является изучение особенностей функционирования органов и тканей жевательного аппарата, в том числе жевательных мышц и височно-нижнечелюстного сустава в различные возрастные периоды, а также при действии на организм человека естественных или искусственно создаваемых факторов внешней среды. Люди летных профессий периодически, в связи с особенностями регламентации летной работы, подвергаются действию гравитационных перегрузок, которые, действуя на организм человека длительное время, могут способствовать возникновению, прогрессированию и хронизации заболеваний органов и тканей полости рта и челюстно-лицевой области.
Несмотря на имеющиеся в литературе немногочисленные сведения о развитии у летного состава бруксизма, бароденталгий и баросинусопатий вследствие давления на нервные окончания расширяющегося при декомпрессии воздуха в кариозных полостях и околоносовых пазухах при наличии в них воспалительных процессов, практически отсутствуют сведения о стоматологической заболеваемости у различных категорий летного состава, нет научно обоснованных рекомендаций об особенностях профилактики и лечения у них основных стоматологических заболеваний с учетом летной работы. между тем, накопление, обобщение и анализ специальной информации по этим вопросам необходим для полноценной реализации профилактических программ в летной медицине, положений современной военно-медицинской доктрины, а также грамотной организации и проведения авиационными врачами и врачами-стоматологами лечебно-диагностической и профилактической работы в гражданских и военно-медицинских учреждениях, а также воинских частях с целью сохранения высокой профессиональной работоспособности летного состава ВВС и гражданской авиации, для определения причинной связи стоматологических заболеваний с летной работой, совершенствования медицинского освидетельствования лиц летного состава и вопросов врачебно-летной экспертизы.
Предлагаемая вниманию читателей книга содержит решение важных проблем авиационной стоматологии, гигиены и экологии в аспекте сохранения стоматологического здоровья летного состава. В ней представлены сведения о морфофункциональном состоянии жевательных мышц в норме и при воздействии на организм хронических гравитационных перегрузок. дана клинико-физиологическая характеристика жевательных мышц у летного состава. В эксперименте изучено строение, кровоснабжение, иннервация, состояние энергетического обмена в жевательных мышцах, выяснены факторы патогенеза их парафункциий. Произведена оценка эффективности современных фармакологических препаратов (акто-протекторов и антигипоксантов) для фармакологической коррекции адаптационного синдрома, обусловленного воздействием хронической гипергравитации. Описаны методы лечения, профилактики и своевременной диагностики парафункций жевательных мышц.
Авторами было установлено, что при хроническом воздействии гравитационных перегрузок в жевательных мышцах происходят неспецифические реактивные и деструктивные изменения, которые проявляются очаговой деструкцией и исчезновением поперечно-полосатой исчерченности мышечных волокон. Эти изменения обусловлены нарушением гемомикроциркуляции и повреждением нервных структур. Это приводит к изменению энергетического обмена и является причиной гипоксии и гипоэргоза поперечно-полосатой мышечной ткани. В моногорафии отмечено, что изменения нервных структур жевательных мышц проявляются локальной деструкцией миелиновых нервных волокон, расслоением миелиновой оболочки, что сопровождается нарушением иннервации мышц и выражается в повышении активности специфической и неспецифической холинэстераз и снижении интенсивности свечения норадреналина в нервных волокнах, а протективное применение актопротекторов и антигипоксантов улучшает морфофункциональное состояние жевательных мышц при хронической гипергравитации, уменьшает выраженность структурно-функциональных изменений в них, при этом исследованные фармакологические препараты проявили комплексность и многосторонность действия.
Нам представляется, что ознакомление с монографией И.В.Гайворонского и его коллег несомненно будет полезно не только врачам-стоматологам, фармакологам, авиационным врачам, гигиенистам и экологам, но и организаторм здравоохранения.
Президент Международной академии наук экологии, безопасности человека и природы, Заслуженный эколог Российской Федерации,
доктор технических наук, профессор В.А.Рогалёв
Введение
Развитие авиации и космонавтики во второй половине ХХ столетия сопровождалось созданием новых, более совершенных самолетов 2-го, 3-го, 4-го поколений и пилотируемых космических кораблей. При полетах на высокоманевренных самолетах и пилотируемых космических кораблях значительно возросли пилотажные и ударные перегрузки, статокинетические воздействия, интенсивность шумового и вибрационного факторов [88].
Одним из важнейших научно-практических направлений военной стоматологии является изучение особенностей функционирования органов и тканей жевательного аппарата при воздействии на организм военнослужащего естественно или искусственно созданных факторов внешней среды. Профессиональная деятельность летного состава, выполняемая изо дня в день в условиях постоянного воздействия целого ряда неблагоприятных факторов (гипергравитации, вибрации, измененного барометрического давления, шумов, повышенных психоэмоциональных и физических перегрузок), ведет к значительному снижению качества здоровья летчиков.
Многолетний опыт медицинского обеспечения пилотируемых космических и авиационных полетов, результаты многочисленных и разнообразных медицинских и биологических исследований в космосе и в модельных экспериментах на Земле показывают, что факторы космического и авиационного полета вызывают в организме целый ряд функциональных и структурных изменений, в основном адаптивного характера [14].
Между тем, незаслуженно умаляются или недостаточно учитываются значение и роль ряда факторов, в частности гравитационного [14]. При этом, очевидно, также создаются потенциальные возможности развития многих заболеваний жевательного аппарата и их хронизации.
Имеются немногочисленные данные о развитии у летного состава пародонтоза, бароденталгий, бруксизма [10].
Сохранение и укрепление здоровья летного состава ВВС является актуальным, и связано с высокой боеготовностью военно-воздушных сил страны и безопасностью полетов. Известно, что стоматологические заболевания занимают одно из ведущих мест в структуре общей заболеваемости военнослужащих всех родов войск [7].
Воздействие неблагоприятных факторов летного труда определяет структуру и высокий уровень заболеваемости летного состава ВВС, ведет к значительному снижению качества здоровья и развитию явлений дисрегуляции деятельности ряда органов и систем организма, что проявляется даже в условиях относительного покоя [1].
Заболевания органов желудочно-кишечного тракта имеют наибольший удельный вес в общей заболеваемости летного состава, являются причиной более 60 % госпитализаций летчиков и наиболее частой причиной их дисквалификации [1].
Нормальное функционирование жевательных мышц во многом определяет морфофункциональное состояние других органов и тканей жевательного аппарата и желудочно-кишечного тракта [51].
Изучение доступной специальной отечественной и зарубежной литературы по вопросам авиационной медицины показало, что до настоящего времени не существует сведений о влиянии факторов авиационного полета, в частности, хронических гравитационных перегрузок, на состояние жевательных мышц. Вместе с тем для полноценной реализации положений военно-медицинской доктрины по укреплению здоровья, сохранению и повышению боеспособности личного состава необходимо также обеспечить адекватный объем и качество диагностической и лечебно-профилактической стоматологической помощи летному составу [52]. Это и послужило основанием для проведения данного экспериментально-клинического исследования.
Цель исследования: На основе комплексных экспериментальных и клинических исследований изучить влияние хронической гипергравитации на морфофункциональное состояние жевательных мышц и обосновать эффективность применения актопротекторов и антигипоксантов для ускорения адаптации к профессиональным факторам летного труда.
Для достижения цели исследования предстояло решить следующие задачи:
1. Определить структуру и провести анализ заболеваемости органов и тканей жевательного аппарата у людей различных возрастных групп и различных категорий летного состава.
2. дать клинико-физиологическую характеристику состояния жевательных мышц и височно-нижнечелюстного сустава в возрастном аспекте и при воздействии экстремальных факторов авиационного полета.
3. Изучить в эксперименте морфофункциональное состояние жевательных мышц крыс в норме, при воздействии на организм животного хронических гравитационных перегрузок и на фоне фармакологической коррекции с применением актопротекторов и антигипоксантов.
4. Оценить эффективность использования антигипоксанта амтизола и актопротекторов бемитила и этомерзола для фармакологической оптимизации адаптационного синдрома, обусловленного воздействием хронической гипергравитации.
5. дать практические рекомендации по диагностике, профилактике и коррекции морфофункциональных и физиологических изменений в жевательных мышцах и обусловленных этими изменениями заболеваний органов и тканей жевательного аппарата.
Таким образом, данная монография в определенной мере способствует заполнению пробела знаний у специалистов о влиянии хронической гипервесомости на жевательные мышцы и позволит оптимизировать методы профилактики и лечения патологии височно-нижнечелюстного сустава и жевательных мышц у людей, чья профессиональная деятельность связана с воздействием на организм человека хронических гравитационных перегрузок, а именно у летчиков гражданский и авиации и ВВС страны.
Одним из важнейших научно-практических направлений военной стоматологии является изучение особенностей функционирования органов и тканей жевательного аппарата при воздействии на организм военнослужащего естественно или искусственно созданных факторов внешней среды. Профессиональная деятельность летного состава, выполняемая изо дня в день в условиях постоянного воздействия целого ряда неблагоприятных факторов (гипергравитации, вибрации, измененного барометрического давления, шумов, повышенных психоэмоциональных и физических перегрузок), ведет к значительному снижению качества здоровья летчиков.
Многолетний опыт медицинского обеспечения пилотируемых космических и авиационных полетов, результаты многочисленных и разнообразных медицинских и биологических исследований в космосе и в модельных экспериментах на Земле показывают, что факторы космического и авиационного полета вызывают в организме целый ряд функциональных и структурных изменений, в основном адаптивного характера [14].
Между тем, незаслуженно умаляются или недостаточно учитываются значение и роль ряда факторов, в частности гравитационного [14]. При этом, очевидно, также создаются потенциальные возможности развития многих заболеваний жевательного аппарата и их хронизации.
Имеются немногочисленные данные о развитии у летного состава пародонтоза, бароденталгий, бруксизма [10].
Сохранение и укрепление здоровья летного состава ВВС является актуальным, и связано с высокой боеготовностью военно-воздушных сил страны и безопасностью полетов. Известно, что стоматологические заболевания занимают одно из ведущих мест в структуре общей заболеваемости военнослужащих всех родов войск [7].
Воздействие неблагоприятных факторов летного труда определяет структуру и высокий уровень заболеваемости летного состава ВВС, ведет к значительному снижению качества здоровья и развитию явлений дисрегуляции деятельности ряда органов и систем организма, что проявляется даже в условиях относительного покоя [1].
Заболевания органов желудочно-кишечного тракта имеют наибольший удельный вес в общей заболеваемости летного состава, являются причиной более 60 % госпитализаций летчиков и наиболее частой причиной их дисквалификации [1].
Нормальное функционирование жевательных мышц во многом определяет морфофункциональное состояние других органов и тканей жевательного аппарата и желудочно-кишечного тракта [51].
Изучение доступной специальной отечественной и зарубежной литературы по вопросам авиационной медицины показало, что до настоящего времени не существует сведений о влиянии факторов авиационного полета, в частности, хронических гравитационных перегрузок, на состояние жевательных мышц. Вместе с тем для полноценной реализации положений военно-медицинской доктрины по укреплению здоровья, сохранению и повышению боеспособности личного состава необходимо также обеспечить адекватный объем и качество диагностической и лечебно-профилактической стоматологической помощи летному составу [52]. Это и послужило основанием для проведения данного экспериментально-клинического исследования.
Цель исследования: На основе комплексных экспериментальных и клинических исследований изучить влияние хронической гипергравитации на морфофункциональное состояние жевательных мышц и обосновать эффективность применения актопротекторов и антигипоксантов для ускорения адаптации к профессиональным факторам летного труда.
Для достижения цели исследования предстояло решить следующие задачи:
1. Определить структуру и провести анализ заболеваемости органов и тканей жевательного аппарата у людей различных возрастных групп и различных категорий летного состава.
2. дать клинико-физиологическую характеристику состояния жевательных мышц и височно-нижнечелюстного сустава в возрастном аспекте и при воздействии экстремальных факторов авиационного полета.
3. Изучить в эксперименте морфофункциональное состояние жевательных мышц крыс в норме, при воздействии на организм животного хронических гравитационных перегрузок и на фоне фармакологической коррекции с применением актопротекторов и антигипоксантов.
4. Оценить эффективность использования антигипоксанта амтизола и актопротекторов бемитила и этомерзола для фармакологической оптимизации адаптационного синдрома, обусловленного воздействием хронической гипергравитации.
5. дать практические рекомендации по диагностике, профилактике и коррекции морфофункциональных и физиологических изменений в жевательных мышцах и обусловленных этими изменениями заболеваний органов и тканей жевательного аппарата.
Таким образом, данная монография в определенной мере способствует заполнению пробела знаний у специалистов о влиянии хронической гипервесомости на жевательные мышцы и позволит оптимизировать методы профилактики и лечения патологии височно-нижнечелюстного сустава и жевательных мышц у людей, чья профессиональная деятельность связана с воздействием на организм человека хронических гравитационных перегрузок, а именно у летчиков гражданский и авиации и ВВС страны.
Глава 1
Морфофункциональное состояние различных органов и тканей при воздействии на организм гравитационных перегрузок
1.1. Влияние хронической гипергравитации на организм человека и животных
Полеты на современных самолетах, обладающих огромной скоростью и совершаемые на большой высоте, предъявляют повышенные требования к организму летчика, прежде всего к его высшей нервной деятельности, требуют высокого уровня профессиональной работоспособности. Летчик в полете на современных самолетах производит напряженную умственную работу, сочетающуюся со сложнокоординированными действиями в условиях отрицательного влияния ряда особых факторов и крайне ограниченного времени [59]. При этом ведущим неблагоприятным фактором авиационного полета является гипергравитация [53, 137]. В условиях длительного воздействия центростремительного ускорения организм летчика подвергается хроническим гравитационным перегрузкам. В полете, под действием перегрузок, иннерционному смещению подвержены мягкие ткани и внутренние органы. В зависимости от величины этого смещения могут возникать изменения в организме летчика [59, 111, 141]. Необходимость исследования адаптационных реакций в ответ на изменение уровня гравитации как в сторону его уменьшения, так и в сторону увеличения, становится очевидной и из-за того, что на различных этапах летчику приходится приспосабливаться к резким колебаниям гравитации [98].
Первые публикации по исследованию воздействия гравитационных перегрузок на организм летчика относятся к концу прошлого века. Предпосылки к представлениям влияния гипергравитации на организм существовали уже в исследованиях, проводимых в лабораториях крупнейших ученых В.В. Пашутина, И.Р.Тарханова, В.М.Бехтерева [110]. Н.М. Добротворский в своих исследованиях пришел к выводу, что все расстройства, возникающие при действии радиальных ускорений, обусловливаются первично возникающими нарушениями в системе кровообращения (так называемая гемодинамическая теория). Согласно этой теории, сосуды, расположенные ближе к центру вращения, будут содержать меньшее количество крови, а сосуды, расположенные дальше от центра, будут содержать большее количество крови. Возможность таких перемещений обусловливается, с одной стороны, большой способностью капилляров вен к увеличению емкости, а с другой – ограниченным количеством циркулирующей крови. Эти два условия гарантируют возможность перемещения крови [32]. Однако гидростатическая теория со временем показала свою несостоятельность и была подвержена критике. В настоящее время большинство отечественных и зарубежных ученых придерживаются теории сложной рефлекторной регуляции с учетом процессов компенсации и декомпенсации, протекающих под контролем центральной нервной системы, возникающих в организме под действием гипергравитации [54, 141, 147, 152, 164]. Под воздействием радиального ускорения, такого необычного механического раздражителя, раньше всего раздражаются рецепторы сосудистых зон. Причина этого кроется в том, что кровь является подвижной тканью, а все нарушения гидростатических условий неизбежно вызывают прежде всего изменения в условиях гемодинамики [110, 111].
Важно отметить, что хронические гравитационные перегрузки, имеющие место в профессиональной деятельности летчиков при полетах на самолетах-истребителях, приводят к функциональным нарушениям, а также иннерционным смещениям и деформации различных органов и тканей. При этом степень и характер проявления иннерционных смещений и деформаций (сжатие, растяжение, скручивание тканей, перемещение крови), а также нарушение микроциркуляции и обменных процессов, как и воздействие на нервный аппарат, зависят в каждом случае от структурных особенностей органа [42, 97].
В результате воздействия хронических гравитационных перегрузок (ХГП) чаще развивается гипоксия смешанного типа, обусловленная как нарушением гемомикроциркуляции, так и нарушением утилизации кислорода в процессе биологического окисления [62, 106].
В тканях происходит усиление анаэробного гликолиза из-за устранения ингибирующего влияния аденозинтрифосфата (АТФ) на гликолитические ферменты и повышение их активности под влиянием распада
АТФ и креатинин фосфата [80,106]. В результате активации гликолиза происходит истощение запаса гликогена и накопление пировиноградной и молочной кислот в клетках. Накоплению лактата в клетках и крови способствует снижение его утилизации и дальнейшего расщепления в цикле трикарбоновых кислот, а также ослабление ресинтеза гликогена из молочной кислоты. Избыток молочной, пировиноградной и других органических кислот приводит к возникновению метаболического ацидоза, который становится одним из факторов повреждающего действия гипоксии на клетки и органы [106].
Гипоксия нарушает водно-солевой обмен и прежде всего процесс активного перемещения ионов через клеточные мембраны. В этих условиях клетки возбудимых тканей теряют ионы К +, и он накапливается во внеклеточной среде. Это действие гипоксии связано не только с энергетическим дефицитом, но и со снижением активности К+/№+-зависимой АтФ-азы [107]. Активность Ca 2+/Mg 2+-зависимой АтФ-азы также уменьшается, вследствие чего концентрация ионов Ca 2+ в цитоплазме увеличивается, они поступают в митохондрии и снижают эффективность биологического окисления, усугубляя энергетический дефицит [60, 106].
Гидроперекисный распад липидов в условиях гипоксии стимулируется в результате усиленного образования активных радикалов O2 и снижения активности ферментов антиоксидантной защиты [23, 43, 80]. На ультраструктурном уровне при гипоксии, как правило, чаще всего встречаются: разрушение гликокаликса и повышение проницаемости цитолеммы, резкое снижение количества гранул гликогена, набухание митохондрий, фрагментация их крист и вымывание матрикса, отек цитоплазмы, увеличение количества лизосом, а также жировых и других внутриклеточных включений, изменение состояния хроматина [3, 43, 80, 82].
Таким образом, вследствие воздействия различных факторов внешней среды, в том числе и гипергравитации, почти всегда проявляется гипоксия, которая является одним из важных пусковых моментов при различных нарушениях обмена веществ, проявляющихся на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях, что требует поиска фармакологических средств для защиты различных тканей, в том числе тканей жевательного аппарата при воздействии хронической гипергравитации.
Г.Л. Комендантов выделяет три механизма влияния гипервесомости на отдельные функции и функциональное состояние всего организма.
Первый механизм влияния ускорений на организм – рефлекторный. Изменение механического напряжения тканей организма является адекватным раздражителем для механорецепторов проприоцептивного анализатора, периферический отдел которого представлен механорецепторами. При этом может быть не только ослабление или усиление афферентации, но и возникновение необычных потоков нервных импульсов, поскольку на периферии создаются необычные механические соотношения. Рефлекторный механизм в первую очередь изменяет деятельность нервной системы и нервную регуляцию всех функций организма.
Второй механизм влияния заключается в возникновении механических препятствий для функциональных отправлений тех систем, в деятельности которых содержатся элементы работы (Гарсо, 1918; Бауэр, 1926; Дирингсгофен,1932; Гауэр, 1938 и др.). В первую очередь это относится к системам кровообращения, дыхания. Деформация крови – это механические препятствия, для преодоления которых затрагивается какая-то часть функциональных резервов тех или иных систем. При этом в какой-то степени изменяется нервная регуляция различных функций: кровообращения, дыхания (влияние первого механизма). Ослабление и нарушение функций, и в первую очередь дыхания и кровообращения, может привести организм в пессимальное состояние (анемия, гипоксия). При этом, как указывал И.П.Павлов, важно учитывать не только величину и другие характеристики воздействующего на организм агента, но и исходное состояние нервной системы (в данном случае оно уже изменено благодаря наличию первого механизма влияния).
Третий механизм влияния гипергравитации на организм – это непосредственное влияние измененного механического напряжения тканей на их функции и структуры. Сначала функции изменяются вследствие обратимых деформаций тканей. При более сильных воздействиях наступают необратимые деформации – повреждение тканей и органов (Брока и Гарсо; 1919, Бауэр, 1927; Ранке, 1936; М.П. Бресткин, Г.Л. Комендантов, 1982).
Несомненно, в каждом случае все три механизма оказывают влияние, но их значение далеко неравнозначно. Удельным весом механизмов определяется устойчивость организма, его функциональное состояние, а следовательно, и работоспособность человека [63].
Таким образом, влияние гравитационных перегрузок распространяется на все физиологические системы и морфологические структуры организма, но состояние общего и местного кровообращения является определяющим в цепи явлений, имеющих место в организме при перегрузках [29, 92]. Это подтвердилось на практике в случае применения противоперегрузочного костюма, основной целью которого являлось создание препятствий для перемещения крови в сосуды брюшной полости, нижних конечностей [63], а также в изменениях основных показателей сердечно-сосудистой системы давления крови и частоты пульса. так, например, при перегрузках «голова-таз» величиной 16 Ед давление в сонных артериях в эксперименте снижается до 0 мм рт. ст.[151], а в бедренных артериях повышается до 200–300 мм рт. ст. от исходного уровня [157]. При этом во всех случаях клинических наблюдений выявлялась тахикардия [139].
Однако для понимания механизмов возникающих патофизиологических изменений возникла необходимость в морфологических исследованиях. Поэтому был проведен ряд исследований, в которых с помощью анатомических, патоморфологических и гистохимических методов были изучены вопросы изменения структуры стенок кровеносных сосудов, ангиоархитектоники различных органов и другие вопросы [169, 171].
Первые публикации по исследованию воздействия гравитационных перегрузок на организм летчика относятся к концу прошлого века. Предпосылки к представлениям влияния гипергравитации на организм существовали уже в исследованиях, проводимых в лабораториях крупнейших ученых В.В. Пашутина, И.Р.Тарханова, В.М.Бехтерева [110]. Н.М. Добротворский в своих исследованиях пришел к выводу, что все расстройства, возникающие при действии радиальных ускорений, обусловливаются первично возникающими нарушениями в системе кровообращения (так называемая гемодинамическая теория). Согласно этой теории, сосуды, расположенные ближе к центру вращения, будут содержать меньшее количество крови, а сосуды, расположенные дальше от центра, будут содержать большее количество крови. Возможность таких перемещений обусловливается, с одной стороны, большой способностью капилляров вен к увеличению емкости, а с другой – ограниченным количеством циркулирующей крови. Эти два условия гарантируют возможность перемещения крови [32]. Однако гидростатическая теория со временем показала свою несостоятельность и была подвержена критике. В настоящее время большинство отечественных и зарубежных ученых придерживаются теории сложной рефлекторной регуляции с учетом процессов компенсации и декомпенсации, протекающих под контролем центральной нервной системы, возникающих в организме под действием гипергравитации [54, 141, 147, 152, 164]. Под воздействием радиального ускорения, такого необычного механического раздражителя, раньше всего раздражаются рецепторы сосудистых зон. Причина этого кроется в том, что кровь является подвижной тканью, а все нарушения гидростатических условий неизбежно вызывают прежде всего изменения в условиях гемодинамики [110, 111].
Важно отметить, что хронические гравитационные перегрузки, имеющие место в профессиональной деятельности летчиков при полетах на самолетах-истребителях, приводят к функциональным нарушениям, а также иннерционным смещениям и деформации различных органов и тканей. При этом степень и характер проявления иннерционных смещений и деформаций (сжатие, растяжение, скручивание тканей, перемещение крови), а также нарушение микроциркуляции и обменных процессов, как и воздействие на нервный аппарат, зависят в каждом случае от структурных особенностей органа [42, 97].
В результате воздействия хронических гравитационных перегрузок (ХГП) чаще развивается гипоксия смешанного типа, обусловленная как нарушением гемомикроциркуляции, так и нарушением утилизации кислорода в процессе биологического окисления [62, 106].
В тканях происходит усиление анаэробного гликолиза из-за устранения ингибирующего влияния аденозинтрифосфата (АТФ) на гликолитические ферменты и повышение их активности под влиянием распада
АТФ и креатинин фосфата [80,106]. В результате активации гликолиза происходит истощение запаса гликогена и накопление пировиноградной и молочной кислот в клетках. Накоплению лактата в клетках и крови способствует снижение его утилизации и дальнейшего расщепления в цикле трикарбоновых кислот, а также ослабление ресинтеза гликогена из молочной кислоты. Избыток молочной, пировиноградной и других органических кислот приводит к возникновению метаболического ацидоза, который становится одним из факторов повреждающего действия гипоксии на клетки и органы [106].
Гипоксия нарушает водно-солевой обмен и прежде всего процесс активного перемещения ионов через клеточные мембраны. В этих условиях клетки возбудимых тканей теряют ионы К +, и он накапливается во внеклеточной среде. Это действие гипоксии связано не только с энергетическим дефицитом, но и со снижением активности К+/№+-зависимой АтФ-азы [107]. Активность Ca 2+/Mg 2+-зависимой АтФ-азы также уменьшается, вследствие чего концентрация ионов Ca 2+ в цитоплазме увеличивается, они поступают в митохондрии и снижают эффективность биологического окисления, усугубляя энергетический дефицит [60, 106].
Гидроперекисный распад липидов в условиях гипоксии стимулируется в результате усиленного образования активных радикалов O2 и снижения активности ферментов антиоксидантной защиты [23, 43, 80]. На ультраструктурном уровне при гипоксии, как правило, чаще всего встречаются: разрушение гликокаликса и повышение проницаемости цитолеммы, резкое снижение количества гранул гликогена, набухание митохондрий, фрагментация их крист и вымывание матрикса, отек цитоплазмы, увеличение количества лизосом, а также жировых и других внутриклеточных включений, изменение состояния хроматина [3, 43, 80, 82].
Таким образом, вследствие воздействия различных факторов внешней среды, в том числе и гипергравитации, почти всегда проявляется гипоксия, которая является одним из важных пусковых моментов при различных нарушениях обмена веществ, проявляющихся на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях, что требует поиска фармакологических средств для защиты различных тканей, в том числе тканей жевательного аппарата при воздействии хронической гипергравитации.
Г.Л. Комендантов выделяет три механизма влияния гипервесомости на отдельные функции и функциональное состояние всего организма.
Первый механизм влияния ускорений на организм – рефлекторный. Изменение механического напряжения тканей организма является адекватным раздражителем для механорецепторов проприоцептивного анализатора, периферический отдел которого представлен механорецепторами. При этом может быть не только ослабление или усиление афферентации, но и возникновение необычных потоков нервных импульсов, поскольку на периферии создаются необычные механические соотношения. Рефлекторный механизм в первую очередь изменяет деятельность нервной системы и нервную регуляцию всех функций организма.
Второй механизм влияния заключается в возникновении механических препятствий для функциональных отправлений тех систем, в деятельности которых содержатся элементы работы (Гарсо, 1918; Бауэр, 1926; Дирингсгофен,1932; Гауэр, 1938 и др.). В первую очередь это относится к системам кровообращения, дыхания. Деформация крови – это механические препятствия, для преодоления которых затрагивается какая-то часть функциональных резервов тех или иных систем. При этом в какой-то степени изменяется нервная регуляция различных функций: кровообращения, дыхания (влияние первого механизма). Ослабление и нарушение функций, и в первую очередь дыхания и кровообращения, может привести организм в пессимальное состояние (анемия, гипоксия). При этом, как указывал И.П.Павлов, важно учитывать не только величину и другие характеристики воздействующего на организм агента, но и исходное состояние нервной системы (в данном случае оно уже изменено благодаря наличию первого механизма влияния).
Третий механизм влияния гипергравитации на организм – это непосредственное влияние измененного механического напряжения тканей на их функции и структуры. Сначала функции изменяются вследствие обратимых деформаций тканей. При более сильных воздействиях наступают необратимые деформации – повреждение тканей и органов (Брока и Гарсо; 1919, Бауэр, 1927; Ранке, 1936; М.П. Бресткин, Г.Л. Комендантов, 1982).
Несомненно, в каждом случае все три механизма оказывают влияние, но их значение далеко неравнозначно. Удельным весом механизмов определяется устойчивость организма, его функциональное состояние, а следовательно, и работоспособность человека [63].
Таким образом, влияние гравитационных перегрузок распространяется на все физиологические системы и морфологические структуры организма, но состояние общего и местного кровообращения является определяющим в цепи явлений, имеющих место в организме при перегрузках [29, 92]. Это подтвердилось на практике в случае применения противоперегрузочного костюма, основной целью которого являлось создание препятствий для перемещения крови в сосуды брюшной полости, нижних конечностей [63], а также в изменениях основных показателей сердечно-сосудистой системы давления крови и частоты пульса. так, например, при перегрузках «голова-таз» величиной 16 Ед давление в сонных артериях в эксперименте снижается до 0 мм рт. ст.[151], а в бедренных артериях повышается до 200–300 мм рт. ст. от исходного уровня [157]. При этом во всех случаях клинических наблюдений выявлялась тахикардия [139].
Однако для понимания механизмов возникающих патофизиологических изменений возникла необходимость в морфологических исследованиях. Поэтому был проведен ряд исследований, в которых с помощью анатомических, патоморфологических и гистохимических методов были изучены вопросы изменения структуры стенок кровеносных сосудов, ангиоархитектоники различных органов и другие вопросы [169, 171].
1.2. Морфофункциональное состояние различных органов и тканей при воздействии хронических гравитационных перегрузок
Анатомия людей различных профессий имеет два ответвления по характеру профессий – земных (различные виды труда и спорта) и внеземных (работа в сверхзвуковых самолетах и космических кораблях). Авиационная и космическая анатомия представляет собой науку о строении здорового тренированного организма, находящегося и работающего в условиях сверхзвуковых и космических кораблей и испытывающего на себе экстремальные воздействия факторов полета (гравитационных перегрузок, невесомости, гиподинамии и др.). Она изучает приспособительные изменения структуры организма и его органов и систем, возникающие в процессе адаптации к факторам космического полета. Это направление анатомической науки началось еще в докосмическую эру на кафедре нормальной анатомии 1-го Ленинградского медицинского института им. академика И.П. Павлова. там был выполнен ряд работ, посвященных влиянию гравитационных перегрузок на строение кровеносного русла различных органов [39].
Первые опыты с изучением морфологических изменений в органах при действии гравитационых перегрузок были проведены у нас в стране в 1953 г. профессором В.П. Курковским на кафедре нормальной анатомии Военно-медицинской академии и В.И. Степанцовым в 1-м Ленинградском медицинском институте им. И.П. Павлова под руководством профессора М.Г. Привеса. Объектом изучения В.П. Курковский избрал центральную нервную систему и некоторые отделы периферической, а B.И. Степанцов – кровеносную систему. Надо отметить, что выбор именно данных систем стал характерным для последующих исследований, проводимых по данной проблеме на этих кафедрах.
Первые опыты с изучением морфологических изменений в органах при действии гравитационых перегрузок были проведены у нас в стране в 1953 г. профессором В.П. Курковским на кафедре нормальной анатомии Военно-медицинской академии и В.И. Степанцовым в 1-м Ленинградском медицинском институте им. И.П. Павлова под руководством профессора М.Г. Привеса. Объектом изучения В.П. Курковский избрал центральную нервную систему и некоторые отделы периферической, а B.И. Степанцов – кровеносную систему. Надо отметить, что выбор именно данных систем стал характерным для последующих исследований, проводимых по данной проблеме на этих кафедрах.