ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2006, том 32, № 2, с

Способность приспособления организма к постоянно изменяющимся условиям среды определяет возможность его существования как единого целого. Однако процессы, лежащие в основе адаптации могут быть и причиной развития самых разнообразных заболеваний человека. Общность этих механизмов впервые была замечена Гансом Селье [1], который убедительно продемонстрировал важнейшую роль стресс-реакции (реакции напряжения симпатоадреналовой системы) как в обеспечении срочной адаптации к действию чрезвычайного по силе раздражителя, так и в патогенезе общего адаптационного синдрома. Последующие многочисленные клинические исследования показали важную роль хронического стресса в развитии атеросклероза и инфаркта миокарда, бронхиальной астмы и нейродермита, псориаза и обострения шизофрении, дисбактериоза кишечника и вторичного иммунодефицита. В этой связи принципиально важным представляется тот факт, что аналогичной способностью обладает "эндотоксиновая агрессия" (ЭА) [2], которая теоретически может быть прямым следствием того же стресса, обусловливающего сброс портальной крови через шунты в общую гемоциркуляцию, минуя печень, являющуюся надежным барьером на пути проникновения кишечного эндотоксина (ЭТ) в системный кровоток [3].

Возможность участия ЭТ, представляющего из себя липополисахарид (ЛПС), в процессах адаптации стала рассматриваться совсем недавно, поскольку сам факт присутствия кишечного ЭТ (в гранулоцит-связаннном состоянии) в общем кровотоке практически здоровых людей был зарегистрирован лишь в 1987 году [4], а модификация лимулюс-тест-лизата (ЛАЛ-теста), способная определять концентрацию ЛПС в сыворотке крови, была создана еще 5 лет спустя [5]. Она позволила установить физиологические параметры системной эндотоксинемии: от 0 до 1 EU/мл, со средними показателями концентрации ЭТ в общем кровотоке 0.20 ± 0.01 EU/мл [2]. Сам факт такого значительного разброса показателей концентрации ЛПС в сыворотке крови при постоянном присутствии в общей гемоциркуляции ЭТ-позитивных гранулоцитов свидетельствует о том, что кишечный ЛПС поступает в системный кровоток дробно, в "рваном режиме" [2], и существует некий механизм регуляции его содержания (поступления) в общий кровоток, который обеспечивает поддержание активности жизненно важных систем организма на необходимом в данный момент времени уровне, поскольку ЭТ является неспецифическим мультипотентным активатором в силу своей способности активировать протеинкиназу С, снимающую репрессию с генома.

Наиболее вероятным, на наш взгляд, "регулятором" поступления кишечного ЛПС в общий кровоток может быть симпатоадреналовая система, поскольку она способна обеспечивать дополнительный сброс портальной ("богатой" ЭТ) крови через шунты в системную гемоциркуляцию. Однако в доступной литературе мы не обнаружили информации о роли симпатоадреналовой системы в регуляции концентрации ЛПС в общем кровотоке. Наша первая попытка установления взаимосвязи между концентрацией кортизола и кишечного ЭТ в сыворотки крови при физической нагрузке была весьма успешной [6], что и явилось мотивацией для проведения настоящего исследования, т.к. этот аспект механизма адаптации представляется нам чрезвычайно важным (если не краеугольным) для понимания процессов приспособления организма к изменяющимся условиям среды, оценки резерва адаптации и патогенеза общего адаптационного синдрома.

Таблица 1. Динамика изменения концентрации эндотоксина и кортизола в плазме крови до и после нагрузки в зависимости от спортивной квалификации

	Концентрация в плазме крови
Спортивная квалификация	эндотоксина, EU/мл			кортизола, нмоль/л
Спортивная квалификация	за неделю до нагрузки	до нагрузки	после нагрузки	за неделю до нагрузки	до нагрузки	после нагрузки
1. "Неспортсмены" (п= 13)	0.68 ± 0.16	1.45 ±0.35°	2.29 ±0.21	203.62 ± 1.64	418.55 ±3.61	460.51 ±44.27
2. Перворазрядники (п = 30)	-	1.62± 0.13°°	2.62 ± 0.33*	-	311.70±18.6**	477.10 ±28.30**
3. Кандидаты в мастера спорта (п = 27)	-	1.84 ± 0.37	1.93 ±0.15	-	307.60 ±17.9**	420.40 ±21.60**
4. Мастера спорта (п = 22)	-	2.78 ± 0.15°^, °°	1.98 ±0.25*	-	253.80 ± 19.8**	415.70 ±18.60**
5. Условно здоровые (n = 30)	0.18 ±0.05			295.00 ±18.20

Примечание. Значимые различия показателей до и после нагрузки: * - при р < 0.05, ** - ири р < 0.001; значимые различия между группами: ° — при р <0.05, °° - при p< 0.001.

МЕТОДИКА

Испытуемыми являлись спортсмены: 64 студента физкультурного факультета различной спортивной квалификации (баскетболистов - 20, легкоатлетов - 18, триатлонистов - 13, тяжелоатлетов - 13 человек) и 15 ветеранов спорта. По уровню спортивной квалификации 30 спортсменов были перворазрядниками, 27 спортсменов — кандидатами в мастера спорта и 22 человека - мастерами спорта. Также в исследовании приняли участие 13 студентов исторического факультетов Пензенского государственного педагогического института (никогда не занимавшиеся ранее спортом), а также практически здоровые люди (далее - условно здоровые) в возрасте от 20 до 40 лет, не занимающиеся спортом (30 человек).

Моделью физического стресса являлся тест PWC₁₇₀, проводимый с помощью велоэргометра "SVEN SPORT" (Швеция, 1998 г.) со специальным устройством, регистрирующим частоту педалирования. Проба продолжалась 10 мин. В течение этого времени испытуемый выполнял на велоэргометре нагрузку, которая обеспечивала частоту сердечных сокращений в 170 уд/мин. "Вхождение в программу" длилось 2-3 мин, после чего она устойчиво поддерживалась на уровне до 170 уд/мин. Степень утомления испытуемых после интенсивной физической нагрузки оценивали клинически.

Исследовали венозную кровь испытуемых, которую забирали за 3-10 мин до физической нагрузки и спустя 5-10 мин после ее завершения. У студентов исторического факультета кровь забирали еще и за 7 дней до начала эксперимента (т.е. трижды). Концентрацию ЛПС в сыворотке крови определяли при помощи ЛАЛ-теста, основанного на способности ЭТ вызывать коагуляцию белковых фракций гемолимфы краба Limulus polyphemus, в адаптированной для клинических условий модификации [7]. Активность гранулоцитарного звена антиэндотоксинового иммунитета (АЭИ) оценивали при помощи иммуноферментного анализа (ИФА) в тонких мазках крови, определяя резервы связывания ЛПС гранулоцитами по методу, разработанному В.Г. Лиходедом с соавт. [8]. Гуморальное звено АЭИ оценивали методом "СОИС-ИФА", основанным на определении титров антител к наиболее общей антигенной детерминанте ЛПС всех грамотрицательных бактерий (гликолипиду хемотипа Re) [9]. Концентрацию кортизола (как маркера стресс-реакции) также определяли при помощи ИФА. Клинический анализ крови и подсчет тромбоцитов осуществлялся согласно общепринятым методикам. Достоверность результатов оценивали при помощи вариационной статистики с использованием t-критерия Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Приведенные в табл. 1 результаты свидетельствуют о том, что физическая нагрузка PWC₁₇₀для испытуемых всех групп исследования, распределенных по уровню физической подготовки, является стрессорной. Об этом свидетельствует значительный (и различный в группах) прирост концентрации кортизола. Весьма любопытным представляется тот факт, что в группе "неспортсменов" еще до начала нагрузки уровень кортизола превышал таковой после физического стресса у мастеров спорта.

Таблица 2. Показатели титров антиэндотоксиновых антител и связывания эндотоксина (ЭТ) гранулоцитами в плазме крови до и после нагрузки в зависимости от спортивной квалификации

Спортивная квалификация	Титры антиэндотоксиновых антител, усл. ед. оптической плотности		Количество ЭТ-позитив-ных гранулоцитов, %		Резервы связывания ЭТ лейкоцитами, %
	до нагрузки	после нагрузки	до нагрузки	после нагрузки	до нагрузки	после нагрузки
1. "Неспортсмены" (п = 13)	156.7±10.7	164.5 ± 9.25	2.3 ±0.6	2.25 ± 0.05	3.8 ±0.6	1.66 ±0.5
2. Перворазрядники (п = 30)	142.1 ±12.7	132.1 ±15.3	3.8 ±0.3	2.8 ± 0.6	4.1 ±0.5	2.9 ± 0.8
3. Кандидаты в мастера спорта (n = 27)	158.1 ±13.9	168.1 ±11.8	2.8 ±0.3	2.6 ± 0.4	4.4 ±0.5	1.6 ±0.3*
4. Мастера спорта (и = 22)	196.4 ±16.3	186.4 ± 10.3	1.7 ±0.7	2.9 ± 0.5	1.0 ±0.8	1.6 ±0.8
5. Условно здоровые (п = 30)	212.32 ±14.51		3.5 ± 0.4		5.1 ±0.3

Значимые различия показателей до и после физической нагрузки (р < 0.001).

Мы предвидели возможность такой реакции со стороны испытуемых «неспортсменов» и потому взяли у них кровь на анализ еще за неделю до проведения эксперимента. И, действительно, результаты исследования показали, что у этих испытуемых страх перед непривычной для них деятельностью (выполнение близкой к запредельной физической нагрузки) повлек за собой развитие психоэмоционального стресса, о чем свидетельствует двукратный прирост концентрации кортизола непосредственно (за 5 мин) до начала эксперимента. В наличии психоэмоционального стресса у испытуемых этой группы мы видим и основную причину значительного (семикратного) повышения концентрации ЛПС в общем кровотоке. Выполнение физической нагрузки у большинства испытуемых «неспортсменов» не сопровождалось значительным приростом содержания в крови кортизола, а потому и средние величины динамики изменения его концентрации значимо друг от друга не отличаются, что нельзя сказать о содержании ЭТ в общей гемоциркуляции, которое в результате нагрузки возросло в 1.5 раза. У перворазрядников отмечено 1.5-кратное увеличение концентрации как кортизола, так и ЛПС в плазме крови. У кандидатов в мастера спорта, несмотря на значительное (на 37%) увеличение содержания кортизола в результате физической нагрузки, концентрация ЭТ в общем кровотоке значимо не изменилась, имелась лишь тенденция к ее увеличению (соответственно с 1.84 ± 0.37 до 1.93 ± 0.15 EU/мл). В целом, в первых трех группах (см. табл.1) прослеживается однотипная закономерность, которая заключается в приросте концентрации кишечного ЛПС в ответ на действие физического стресса, которая неуклонно с ростом спортивного мастерства сходит на нет, и, наоборот, по мере роста спортивных достижений изначальное содержание ЭТ в плазме медленно, но неуклонно возрастает. Складывается такое впечатление, что систематическое занятие спортом по мере роста спортивных достижений требует и большей концентрации ЛПС в общем кровотоке. Это объясняется тем обстоятельством, что ЭТ является мультипотентным неспецифическим активатором метаболических систем клетки, способным пластически обеспечивать гиперфункцию - гипертрофией. Способность ЛПС активировать протеинкиназу С, снимающую репрессию с генома, вполне достаточна для достижения этой цели. Правомочность такой трактовки полученных данных подтверждается и динамикой изменения кортизола и ЭТ в результате нагрузки в плазме крови мастеров спорта, у которых несмотря на самый значительный прирост (в 1.6 раза) концентрации кортизола (с 253.8 ±19.8 до 415.7 + 18.6 нмоль/л) и самого высокого исходного содержания ЛПС (2.78 ± 0.15 EU/мл) в общей гемоциркуляции, физическая нагрузка приводила к значительному снижению концентрации ЭТ в плазме крови (до 1.98 ± 0.25 EU/мл). Этот факт представляется крайне важным, поскольку снижение содержания ЛПС в плазме крови происходит на фоне стресса, который обеспечивает дополнительное поступление ЭТ в общую гемоциркуляцию за счет шунтирования портального кровотока. Обнаруженный феномен можно объяснить лишь одним - изначально более высокой способностью организма спортсменов потреблять кишечный ЛПС, которая становится все более очевидной по мере роста спортивных достижений. В этой связи весьма интересны и данные, представленные в табл. 2 и свидетельствующие о том, что у мастеров спорта в отличие от испытуемых всех других групп физическая нагрузка приводит к увеличению количества ЭТ-позитивных гранулоцитов и резервов связывания ЛПС лейкоцитами. При этом, по мере роста спортивного мастерства и увеличения концентрации кишечного ЭТ в системном кровотоке имеется четкая тенденция увеличения титров антиэндотоксиновых антител и отсутствие отрицательной динамики их изменения в результате нагрузки PWC₁₇₀.

Таблица 3. Динамика изменения концентрации эндотоксина (ЭТ) у испытуемых в зависимости от реакции организма на физическую нагрузку

	Концентрация ЭТ в плазме крови, EU/мл
Группы	адаптация (и = 54)		дизадаптация (п = 23)
	до нагрузки	после нагрузки	до нагрузки	после нагрузки
1. ''Неспортсмены" (n = 13)	2.29 ± 0.21 (n = 7)	1.79 ±0.45	1.69 ±0.34 (n = 6)	2.27 ± 0.20
2. Баскетболисты (n = 20)	1.89 ± 0.31* (п = 11)	1.95 ±0.20	2.94 ±0.14* (n = 9)	3.05 ± 0.52
3. Легкоатлеты (n = 18)	1.22 ±0.27* (n = 10)	1.12 ±0.27	2.09 ±0.14* (n = 8)	2.18 ±0.25
4. Триатлонисты (n = 13)	1.19 ± 0.19 (n= 13)	1.41 ±0.18	-	-
5. Тяжелоатлеты (n = 13)	1.47 ±0.18 (n = 13)	1.86 ±0.17	-	-
6. Условно здоровые (п = 30)	0.18 ±0.05

* Значимые различия между изначальными показателями концентрации ЭТ в зависимости от реакции на физическую нагрузку (р < 0.001).

Таблица 4. Содержание тромбоцитов в периферической крови в зависимости от концентрации эндотоксина (ЭТ)

Содержание ЭТ в плазме, EU/мл		Содержание тромбоцитов в 1 мкл крови
1 подгруппа	от 0.3 до 1.25 (0.96 ±0.11)	264085 ± 10603 (n = 39; 49.4%)
2 подгруппа	от 1.5 до 5.0 (2.13 ±0.13)	187303 ± 11713* (n = 40; 50.6%)
Стандартные показатели нормы - 243382 ± 9800

¹ Указан интервал колебания концентрации ЭТ в плазме крови, в скобках - средние показатели. * Значимые различия в группах (р < 0.05).

Таким образом, представляется возможным заключить, что симпатоадреналовая система реализует свое адаптивное действие при участии кишечного ЛПС, который можно квалифицировать как адаптоген. В связи с этим представлялось интересным проследить динамику изменения концентрации ЭТ и кортизола в зависимости от переносимости испытуемыми нагрузки (отсутствия или наличия реакций дизадаптации) (табл. 3).

Как видно из табл.3, нормальная переносимость физического стресса характеризуется либо снижением содержания ЛПС в общем кровотоке у "неспортсменов", либо тенденцией к незначительному увеличению у спортсменов при изначально менее высоких концентрациях ЭТ по сравнению с "неспортсменами". Средние показатели содержания ЛПС в плазме крови после нагрузки не превышали 2.0 EU/мл.

У испытуемых с реакциями дизадаптации (тошнота, головокружение, боли в правом подреберье и мышцах, пошатывание, беспорядочное дыхание, др.) имели место обратные тенденции в динамике изменения концентрации ЭТ. У 6 из 13 "неспортсменов" содержание ЭТ в плазме крови возрастало с 1.69 ± 0.34 до 2.27 ±0.20 EU/мл. У 9 из 20 баскетболистов и у 8 из 18 легкоатлетов изначальные концентрации ЛПС в плазме крови были в 1.5 раза выше. Таким образом, отсутствие способности организма адекватно поступлению потреблять или выводить кишечный ЭТ из гемоциркуляции является причиной увеличения его концентрации в системном кровотоке и развития общего адаптационного синдрома.

Рутинные гематологические методы исследования не обнаружили каких-либо существенных отклонений от физиологической нормы, за исключением тромбоцитов, численность которых в общей гемоциркуляции зависит от концентрации ЛПС (табл. 4).

Исходя из того, что реакции дизадаптации развиваются при средних показателях содержания ЭТ выше 2.0 EU/мл, мы сочли целесообразным выделить среди испытуемых две подгруппы. В первую вошли испытуемые с показателями концентрации до 1.25 EU/мл, во вторую - более 1.5 EU/мл. Хорошо известна способность ЭТ активировать систему гемостаза. В физиологических условиях она реализуется за счет способности ЛПС активировать фактор Хагемана, взаимодействовать с рецепторами гранулоцитов и тромбоцитов. В связи с этим на подсчете тромбоцитов основан один из наиболее древних методов оценки выраженности эндотоксинемии при грамотрицательном сепсисе. Из приведенных в табл. 4 данных видно, что у испытуемых первой подгруппы средние показатели количества тромбоцитов почти в два раза выше, чем во второй. При этом необходимо отметить, что средние показатели числа тромбоцитов при концентрации ЛПС в 2.13 ± 0.13 EU/мл все же находятся в пределах нижней границы стандартной нормы, которая устанавливалась десятилетиями и определялась клиникой (главным образом отсутствием симптомов острой воспалительной патологии).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведенного исследования свидетельствуют о том, что кишечный эндотоксин (ЭТ) является важным фактором механизма адаптации организма человека к изменяющимся условиям внешней среды. Эта адаптивная реакция реализуется симпатоадреналовой системой (стрессом), которая определяет объем сброса портальной крови, минуя печень, в системный кровоток, а значит и регулирует поступление ЛПС из кишечника в общую гемоциркуляцию. Гомеостатическая роль этого феномена определяется широким спектром полезных для процессов адаптации свойств ЭТ, к числу которых в первую очередь относится хорошо известная способность ЛПС через протеинкиназу С снимать репрессию с генома и пластически обеспечивать гиперфункцию. Правомочность подобной трактовки полученных данных определяется динамикой изменения изучаемых показателей: значительным (почти вдвое) увеличением средних показателей концентрации ЭТ в плазме крови по мере роста спортивных достижений и высокой способностью организма мастеров спорта утилизировать ЛПС, о чем свидетельствует снижение его содержания в общем кровотоке в результате физической нагрузки, несмотря на реакцию напряжения симпатоадреналовой системы, которая обеспечивает дополнительный вброс кишечного ЭТ в общую гемоциркуляцию. Последнее подтверждается и динамикой изменения показателей концентраций кортизола и ЛПС в системном кровотоке перворазрядников и кандидатов в мастера спорта в результате PWC₁₇₀, что свидетельствует об участии симпатоадреналовой системы в регуляции поступления кишечного ЭТ в системный кровоток, которая может осуществляться исключительно за счет дополнительного сброса ЛПС по портокавальным шунтам. В связи с этим принципиально важной представляется динамика изменений изучаемых показателей у неспортсменов, особенностью которой является двукратный прирост концентраций кортизола и эндотоксина в плазме крови к моменту начала эксперимента, который невозможно объяснить чем-либо кроме как психоэмоциональным фактором (стрессом), обусловленным страхом перед непривычным для себя видом деятельности. Несмотря на дополнительный вброс ЛПС из кишечника в общий кровоток, для хорошей переносимости PWC₁₇₀ характерны тенденции либо к снижению содержания ЛПС в плазме крови, либо к ее приросту при изначально невысоких показателях концентрации ЭТ. Тогда как клинические проявления общего адаптационного синдрома (реакции дизадаптации) появляются исключительно на фоне тенденции к увеличению содержания ЛПС в общем кровотоке (при изначально высокой концентрации), что, по-видимому, является следствием неспособности потреблять кишечный ЭТ адекватно объему его поступления в общий кровоток.

Таким образом, представляется возможным заключить, что кишечный ЛПС является облигатным фактором механизма адаптации и общего адаптационного синдрома, объем поступления которого в общую гемоциркуляцию определяется активностью симпатоадреналовой системы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. М.: Медгиз, 1960.

2. Яковлев М.Ю. Элементы эндотоксиновой теории физиологии и патологии человека // Физиология человека. 2003. Т. 29. № 4. С. 98.

3. Яковлев М.Ю. Роль кишечной микрофлоры и недостаточности барьерной функции печени в развитии эндотоксинемии и воспаления // Казанский мед. журнал. 1988. № 5. С. 353.

4. Яковлев М.Ю., Крупник А.Н., Бондаренко Е.В. и др. Диагностическая информативность иммуно-морфологической идентификации эндотоксин-положительных гранулоцитов в клинике и эксперименте // Актуальные вопросы теоретической и прикладной инфекционной иммунологии. М., 1987. С. 127.

5. Уразаев Р.А., Крупник А.Н.. Яковлев М.Ю. Эндотоксинемии в раннем периоде адаптации новорожденных и их матерей // Казанский мед. журнал. 1992. №2. С. 114.

6. Опарина О.Н., Аниховская И.А.. Девятаев A.M., Яковлева М.М. Показатели активности антиэндотоксинового иммунитета и концентрации липополисахарида кишечной микрофлоры в крови человека при физических нагрузках // Физиология человека. 2004. Т. 30. № 1. С. 135.

7. Зинкевич О.Д., Аниховская И.А., Яковлев М.Ю. и др. II Патент РФ № 2093825. 2002.

8. Лиходед В.Г., Яковлев М.Ю., Аполлонии А.В. и др. II Патент РФ № 2088936. 1997.

9. Аниховская И.А. Выявление групп риска, выбор тактики обследования и оценка эффективности лечения различных заболеваний по показателям антиэндотоксинового иммунитета: Автореф. дис... канд. мед. наук. М., 2001. 24 с.