Анотація до роботи:

Гавенаускас Б.Л. Особливості структурно-метаболічної адаптації м’язової тканини до поєднаної дії переривчастої гіпоксії та напруженої м’язової діяльності. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 – фізіологія людини та тварин. – Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, Київ, 2006 р.

Дисертація присвячена дослідженню структурно-метаболічних перебудов у м’язовій тканині при адаптації щурів до поєднаної дії переривчастої гіпоксичної гіпоксії та напруженої м’язової діяльності з розвитком гіпоксії навантаження (ГН). Показано, що інтервальне гіпоксичне тренування (ІГТ) модулює та потенціює функціональні, метаболічні та структурні перебудови у м’язовій тканині, які виникають при тривалій дії ГН. Фізична витривалість та максимальне споживання кисню збільшувались у процесі адаптації до ГН істотніше у тих тварин, які піддавалися водночас ІГТ. У тих самих тварин найбільшою мірою зростав рівень РО₂ у скелетному м’язі у стані спокою, а при стандартному навантаженні (СН) – у м’язі, рН крові та м’яза знижувалися менше, ніж у нетренованих тварин. У цій групі тварин СН призводило до менших зсувів вмісту лактату, співвідношень лактат/піруват і НАД/НАДН у м’язах, ніж у щурів, тренованих на витривалість без застосування ІГТ. Поєднана дія ГН і переривчастої гіпоксії сприяла найбільшому зростанню ефективності та економічності роботи дихального ланцюга мітохондрій скелетного м’яза зі збільшенням ролі НАДН-оксидазного шляху окиснення в енергозабезпеченні м’язів. Це збігалось із найбільшим підвищенням кількості, лінійних розмірів, загальної площі поверхонь мітохондрій різних популяцій, а також зростанням щільності капілярів у скелетному м’язі і значним підвищенням активності антиоксидантних ферментів – супероксиддисмутази та каталази, що лімітувало можливість інтенсифікації ПОЛ при гострих гіпоксичних впливах.

У дисертації теоретично обґрунтовано й експериментально доведено
основне положення, яке полягає в тому, що адаптація до переривчастої гіпоксичної гіпоксії модулює і потенціює функціональні, структурні та метаболічні перебудови в організмі та м’язовій тканині, що виникають при тривалій дії напруженої м’язової діяльності з розвитком гіпоксії навантаження субкомпенсованого ступеня.

1. На експериментальних моделях роздільного та комплексного застосування одного з варіантів переривчастої гіпоксії – інтервального гіпоксичного тренування та ГН, яка виникає при фізичному тренуванні щурів на витривалість, показано, що саме їх поєднання сприяє найбільшому зростанню інтегральних показників тренованості й аеробної продуктивності організму (фізична витривалість збільшилася в 7 разів, максимальне споживання кисню підвищилося на 37,5% порівняно з контрольними значеннями), а також найбільшому зростанню показників транспорту кисню в м’язах (середньотканинне РО₂ збільшилося до (39,5 ± 3,3) мм рт. ст. порівняно з (23,5 ± 2,1) мм рт. ст. в контролі).

2. Адаптація до двох досліджуваних типів гіпоксії сприяє найбільш повній мобілізації функціональних резервів транспорту й утилізації кисню в м’язовій тканині, що було виявлено при застосуванні додаткового стандартного фізичного навантаження. Останнє супроводжувалося найменшими проявами тканинної гіпоксії: найменшим збільшенням вмісту лактату та співвідношення лактат/піруват, найменшим зниженням співвідношення НАД/НАДН, напруження кисню в м’язі (на 10% порівняно з вихідними значеннями, тоді як у контролі у нетренованих тварин таке зменшення становило 31,8%), найменшим зниженням рН м’яза (до 6,48 порівняно з 6,23 в контролі) і крові (до 7,11 порівняно з 6,88 в контролі).

3. У щурів, що піддавалися фізичним тренуванням з розвитком гіпоксії навантаження субкомпенсованого ступеня, зростає порівняно з нетренованими тваринами швидкість окиснення сукцинату в метаболічному стані V₃ м’язових мітохондрій, а також збільшується активність СДГ у м’язовій тканині як у спокої, так і після застосування стандартного навантаження. Внесок сукцинатзалежних процесів окиснення в енергопродукцію мітохондрій зменшується як після курсу ІГТ, так і при поєднаній дії ІГТ і напруженої м’язової діяльності.

4. Поєднана дія напруженої м’язової діяльності та переривчастої гіпоксії сприяє значному збільшенню ролі НАДН-оксидазного шляху окиснення в енергозабезпеченні м’язів, що виражається в підвищенні швидкості фосфорилювального дихання (V₃), ефективності фосфорилювання (АДФ/О) і спряженості енергетичних реакцій (V₃/V₄) при окисненні -кетоглутарату. Активація окиснення НАД-залежних субстратів підтверджується підвищенням вдвічі швидкості дихання в стані V₃ і дихального контролю за Чансом при усуненні внеску ендогенного сукцинату в дихання мітохондрій за допомогою інгібітора СДГ – малонату, а також посиленням синтезу - кетоглутарату в амінотрансферазних реакціях.

5. При фізичному тренуванні на витривалість адаптивні зрушення були більш виражені в субсарколемальній популяції мітохондрій м’язової клітини, а при поєднанні такого тренування з ІГТ відбувається достовірне збільшення щільності як інтерміофібрилярної, так і субсарколемальної популяції мітохондрій, а також збільшення лінійних розмірів мітохондрій і суми поверхонь субсарколемальних і інтерміофібрилярних мітохондрій в одиниці об’єму волокна зі збереженням структурної цілісності мітохондрій.

6. Поєднана дія на організм гіпоксії обох типів призводить до найбільшого підвищення ступеня капіляризації м’язової тканини (кількість капілярів на 1 мм² м’язового волокна збільшується до 2530 ± 190 щодо 1080 ± 140 у контрольних тварин).

7. Застосування курсу інтервального гіпоксичного тренування в поєднанні з адаптацією до напруженої м’язової діяльності викликає значне збільшення потужності ферментативної ланки антиоксидантної системи захисту (активність супероксиддисмутази та каталази), що знижує можливості інтенсифікації процесу перекисного окиснення ліпідів у м’язовій тканині щурів при гострих гіпоксичних впливах.

8. Формування адаптивних реакцій організму та м’язової тканини відбувається ефективніше тоді, коли ІГТ застосовується в останні 2 тиж 4-тижневого курсу фізичного тренування щурів із розвитком ГН субкомпенсованого ступеня.

Список опублікованих праць

1. Гавенаускас Б. Л., Маньковська І. М., Носар В. І., Назаренко А. І., Братусь Л. В. Модулюючий вплив інтервального гіпоксичного тренування на функціональні і метаболічні показники адаптації організму і м’язової тканини щурів до гіпоксії навантаження // Фізіол. журн. – 2004. – Т. 50, № 6. –
   С. 42-52.

2. Гавенаускас Б. Л. Вплив інтервального гіпоксичного тренування на показники фізичної витривалості і забезпечення киснем скелетного м’яза при інтенсивній м’язовій діяльності // Тези доповідей. „Актуальні питання біології та медицини”. – Луганськ, 2004. – С. 26-27.

3. Гавенаускас Б. Л., Носар В. І., Кургалюк Н. М., Маньковська І. М. Вплив інтервальної гіпоксичної гіпоксії на енергозабезпечення скелетних м’язів щурів за адаптації до фізичного навантаження // Укр. біохім. журн. – 2005. – Т. 77, № 3. – C. 120-126.

4. Гавенаускас Б.Л., Гончар О.А., Назаренко А.И., Розова Е.В. Влияние гипоксии нагрузки на метаболические процессы в ткани // Автоматизированный анализ гипоксических состояний. Сб. тр. – Нальчик – Москва: Изд-во КБНЦ РАН, 2003. – Т. 1. – С. 83-87.

5. Гончар О. О., Маньковська І. М., Гавенаускас Б. Л. Вплив різних режимів інтервального гіпоксичного тренування на прооксидантно-антиоксидантний статус м’язової тканини щурів при адаптації до гіпоксії навантаження // Експерим. та клін. фізіологія і біохімія. – 2005. – Т. 29, № 1. – С. 7-15.

6. Гончар О. О., Маньковська І. М., Гавенаускас Б. Л. Фармакологічна та нефармакологічна корекція прооксидантно-антиоксидантного гомеостазу м’язової тканини щурів за умов гіперметаболічної гіпоксії // Тези доповідей конференції: „Гомеостаз: фізіологія, патологія, фармакологія і клініка”. – Одеса, 2005. – С. 117-121.

7. Маньковська І.М., Гавенаускас Б.Л., Гончар О.О., Носар В.І., Розова К.В. Структурно-метаболічні основи адаптації м’язової тканини до різних типів гіпоксії // Клін. та експерим. патологія. – 2004. – T. 3, № 2, ч.1. – С. 76-78.

8. Розова К. В., Гавенаускас Б. Л., Маньковська І. М. Вплив інтервального гіпоксичного тренування на ультраструктуру скелетних м’язів при інтенсивному фізичному навантаженні // Клін. та експерим. патологія. – 2004. – T. 3, № 4. – С. 63-68.

9. Лябах К. Г., Гавенаускас Б. Л., Маньковська І. М. Вплив гетерогенності мітохондрій скелетного м’яза на транспорт кисню при гіпоксії навантаження // Клін. та експерим. патологія. – 2004. – T. 3, № 2, ч. 1. – С. 88.

10. Лябах Е.Г. Маньковская И.Н. Гавенаускас Б.Л. Роль различных популяций митохондрий в формировании кислородного режима мышечной ткани при гипоксии нагрузки // Дизрегуляционная патология органов и систем
    (экспериментальная и клиническая патофизология): III Российский конгресс патофизиологов. Тезисы докладов. – М., 2004. – C. 216.

11. Маньковская И. Н., Братусь Л. В., Гавенаускас Б. Л., Гончар О. А.,
    Лябах Е. Г., Носарь В. И., Розова Е.В. Влияние интервальной гипоксической гипоксии на структуру и АДФ-стимулированное дыхание митохондрий скелетной мышцы при адаптации к физическим нагрузкам. Материалы 4-й Российской конференции „Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция”. – М., 2005. – C.74-75.

12. Маньковская И.Н., Гавенаускас Б.Л., Гончар О.А., Носарь В.И., Братусь Л.В. Влияние интервальной гипоксической тренировки на энергообеспечение и прооксидантно-антиоксидантный баланс мышечной ткани крыс при интенсивной мышечной деятельности // Гипоксия. Автоматизированный анализ гипоксических состояний здоровых и больных. – М. – Нальчик: Изд-во КБНЦ РАН, 2005. – Том. 1. – С. 152-157.

13. Маньковська І.М., Гавенаускас Б.Л., Носар В.І., Назаренко А.І., Розова К.В., Братусь Л. В. Механізми адаптації мязової тканини до гіпоксії навантаження за умов дії інтервальної гіпоксичної гіпоксії // Спортивна медицина. – 2005. – № 1. – С. 3-11.

14. Маньковська І. М., Гавенаускас Б. Л., Носар В. І., Шувалова І. М. Корекція порушень мітохондріального дихання скелетних м’язів при інтенсивній м’язовій діяльності за допомогою інтервального гіпоксичного тренування // Тези доповідей конференції: „Гомеостаз: фізіологія, патологія, фармакологія і клініка”. Одеса, 2005. – С. 188-190.

15. Mankovskaya Irina, Lyabakh Kathеrine, Gavenauskas Bronislav, Gonchar Olga, Nosar Valentina, Nazarenko Ada, Rozova Katherine. Muscle tissue adaptation to normobaric intermittent hypoxic exposure // High Altitude Medicine and Biology. – 2004. – Vol. 5, № 2. – P. 244.

16. Mankovskaya I., Gavenauskas B., Nosar V., Rozova K. Structure and function of mitochondria at endurance training connecting with intermittent hypoxia. «Mitochondrial Physiology». 4^th Conf. оn Mitochondrial Physiology. – Schrоcken, Vorarlberg (Austria). – Mitochondrial Physiology Network, 2005. – P. 120-121.