Периферическая терморецепция при различных функциональных состояниях организма

Кожи бедра

32.83 ± 0.17

33.63 ± 0.17

0.80 ± 0.10 ***

Кожи груди

32.69 ± 0.35

33.45 ± 0.14

0.76 ± 0.27 *

Кожи кисти

34.51 ± 0.21

35.14 ± 0.23

0.63 ± 0.20 **

Ядра тела

36.87 ± 0.07

37.40 ± 0.07

0.53 ± 0.05 **

Средневзвешенная кожи

32.40 ± 0.20

33.27 ± 0.21

0.87 ± 0.13 **

Мышц бедра (Tм)

34.29 ± 0.34

36.73 ± 0.25

2.44 ± 0.26 ***

Примечание: уровни значимости (*) р<0.05; (**) p<0.01; (***) p<0.001

Относительные пороги локальных термоощущений в покое для группы обследованных лиц составили: на коже бедра ТПО 1.85 ± 0.15°С и ХПО -1.51 ± 0.23°С, на коже предплечья ТПО 1.25 ± 0.24°С и ХПО -0.90 ± 0.16°С и на коже стопы ТПО 5.02 ± 0.91 и ХПО -3.15 ± 0.77°С. В конце выполнения физической работы они лишь имели тенденцию к незначительному росту в среднем для ТПО и ХПО на коже бедра на 0.6 и -0.25°С, на коже предплечья на 0.26 и 0.07°С и на коже стопы на 0.91 и -0.60°С.

Регрессионный анализ связей между показателями по группе лиц выявил статистически значимые зависимости изменений ХПО (дХПО) при физической работе от его исходного уровня (ХПОи) для кожи бедра (дХПО= -1.87-1.24ХПОи; r = -0.76, p<0.05), предплечья (дХПО= -0.67-0.80ХПОи, r = -0.70, p<0.05) и стопы (дХПО= -1.83-0.71ХПОи, r = 0.72, p<0.05). Также выявлены значимые связи между индивидуальными изменениями на физическую работу ТПО и изменениями температуры кожи бедра (дТПО= -1.53 + 2.60 дТ, r = 0.78, p<0.05).

Влияние нормобарической гипоксии на кожную термочувствительность.

Пороги кожных термоощущений при остром гипоксическом воздействии. Использованная гипоксическая нагрузка не изменяла системное артериальное давление. При этом уровень сатурации гемоглобина крови понижался в среднем до 83.2%, а частота сердечных сокращений повышалась на 26.2%.

Под влиянием острой гипоксии ТПО и МПИ возросли, причем рост МПИ составил 52% (табл. 3).

Таблица 3. Пороги локальных термоощущений и показатели регионального кровоснабжения предплечья у группы обследованных лиц (n = 12) в исходном состоянии и в конце острого гипоксического воздействия (вдыхание ГГС-10).

Условия обследования	Исходное состояние	Острая гипоксия	Изменение показателя	р
Порог ощущения теплого, С	36.32 0.67	37.33 0.79	1.02 0.42	< 0.05
Порог прохладного, С	32.56 0.52	31.67 1.00	-0.90 0.71	-
Межпороговый интервал, С	3.71 0.53	5.43 0.74	1.72 0.39	< 0.001
Температура кожи, С	33.0 0.41	32.8 0.41	-0.23 0.07	< 0.01
Артериальный кровоток, мл/100 мл мин	2.96 0.32	2.32 0.17	-0.63 0.18	< 0.005
Венозный резерв, мл/100 мл	2.73 0.19	2.82 0.21	0.09 0.18	-
Венозный отток, мл/100 мл	61.3 5.8	60.9 6.2	-0.4 2.1	-
Реактивная гиперемия, мл/100 мл мин	5.97 0.69	5.56 0.81	-0.41 0.54	-

Температура кожи предплечья при этом понизилась и сохранялась сниженной в периоде восстановления. Изменение температуры сопровождалось понижением артериального кровотока в мышцах предплечья в среднем для группы обследованных на 21.6%. Как и в исходном состоянии, индивидуальные изменения термочувствительности на коже в ответ на гипоксическое воздействие тесно связаны с изменениями венозного резерва предплечья. При этом уравнения регрессии выявляют обратно пропорциональную связь между индивидуальным приростом теплового порога и исходным уровнем их венозного резерва в предплечье, а также прямо пропорциональную - между величинами изменений показателей на острую гипоксию.

Кожные термоощущения в сеансе повторных гипоксических воздействий. В течение сеанса прерывистой нормобарической гипоксии пороги термоощущений на коже вначале согласованно возрастают, а затем понижаются (рис.9), что свидетельствует о фазном характере реакции.

Рис. 9. Изменение порогов термоощущений на коже предплечья в сеансе прерывистой нормобарической гипоксии (5 мин вдыхания смеси с 10% О2, чередующихся с 3 мин дыханием атмосферным воздухом)

При этом МПИ термоощущений закономерно возрастает и достигает максимальных величин к третьему циклу гипокси-ческого воздействия.

Влияние многодневной гипоксической тренировки на кожные термоощущения. МПИ термоощущений на коже предплечья к 10 дню тренировки возрастает на 53%, а к 20 дню - на 58% от исходного значения (рис.10).

Рис. 10. Изменение межпорогового интервала кожных термоощущений на предплечье у человека при 20-дневной тренировке сеансами нормобарической гипоксии и 20-дневном периоде восстановления

После прекращения сеансов гипоксических воздействий отмечается плавное снижение величин МПИ к 10 дню восстановления до 39%, а к 20 дню - до 20% от исходного уровня. Поскольку измерение температурной чувствительности на коже проводили до текущего в данный день гипоксического сеанса, то полученные результаты отражают закрепленные предыдущими воздействиями адаптивные изменения.

Показатели местного кровоснабжения в области предплечья и кисти показали последовательное снижение венозного резерва адаптивного типа в течение многодневной гипоксической тренировки.

Импульсная активность в афферентных волокнах кожных нервов крысы.

Результаты начального электрофизиологического тестирования показывают, что при интактном состоянии рецептивного поля (отсутствии прислоненного термода) частота импульсной активности афферентных волокон кожного нерва у крыс в среднем равна 0.06 Гц (рис.11А), что соответствует появлению импульса в среднем через 16.7 секунд.

Рис. 11. Изменения усредненной за 10 сек частоты импульсации в волокнах кожного нерва при механических и температурных (пунктир) воздействиях. Буквами обозначены стационарные по температуре участки увеличенной длительности: А до 3.60.3 мин, Б до 2.7 0.1 мин, С до 2.30.1 мин, Д до 1.60.1 мин. Отрезок АБ отражает реакцию на прислонение термода к коже, БС - реакцию на понижение локальной температуры термода и СД - на ее повышение

При этом импульсная активность в нервных волокнах нерегулярна и на отдельных участках записи встречаются короткие пачечные разряды с максимальной частотой в среднем 2.05 Гц. Прислонение термода с Та, близкой к кожной, увеличивает активность в афферентных волокнах за первые 10 секунд до 21.2 Гц (в 353 раза выше фоновой). Затем активность постепенно снижается и стабилизируется при среднем уровне 2.75 Гц, что выше фонового в 45.8 раза (рис.11Б). При понижении или повышении температуры термода примерно на 6°С (до 26.3 °С и 38.6 °С, соответственно) средняя частота импульсной активности рецепторов снижается в 2-3 раза (до 1.34 Гц и 0.96 Гц, соответственно; рис. 11С и 11Д).

Рис. 12. Пример импульсной активности одиночного рецептора кожи крысы при ступенчатом понижении температуры рецептивного поля

Динамическая реакция рецепторов на быстрое снижение температуры до 26.3°С показывает рост средней частоты в 2.4 раза (что намного слабее реакции на прислонение термода), а на быстрое повышение температуры до 38.6°С - ее снижение в 2.6 раза (р<0.05), что позволяет отнести их к механохолодовым рецепторам (Iggo, 1969, 1985; Hensel, 1981; Козырева, 1991). Рецепторов, активируемых локальным нагреванием, выявить не удалось.

Использование ступенчатых термостимулов (рис.12) позволило рассчитать статические и динамические термозависимые характеристики рецепторов. Максимуму статической характеристики соответствует частота импульсации 1.24 0.19 Гц при температуре кожи в области иннервации 32.5 0.4°С.

Максимальная частота динамического ответа исследованных волокон составила в среднем 3.320.35 Гц и наблюдалась при температуре 32.30.5°С.

Влияние давления термодом на температурно-зависимые характеристики кожных афферентных волокон. Исследование механозависимых свойств кожных терморецепторов показало, что с увеличением давления термода до 33.2 г/см2 максимальная частота статической термозависимой характеристики рецепторов линейно нарастает до 3.17 Гц, а затем понижается (рис.13). Аналогично изменяется и динамическая характеристика рецепторов, где максимальная частота 6.0 Гц наблюдается при давлении термода на кожу 32.7 г/см2.

Рис. 13. Зависимость максимальной частоты импульсации кожных механо-холодовых рецепторов в точках оптимума термозависимых характеристик от величины давления термода на кожу для всех наблюдений

В большом числе наблюдений (у 40 волокон) обнаружены устойчивые низкочас-тотные колебания импульсной активности. Автокорреляционный анализ на стационарных по температуре кожи участках записи показал, что их период равен в среднем 545 с.

Влияние гипоксии на активность кожных терморецепторов исследовано с целью выяснения возможности воздействия общей гипоксии непосредственно на импульсацию в первичных афферентных волокнах. Выделяются две группы механо-холодовых рецепторов (рис. 14): А - не реагирующих (n=20) и Б - реагирующих с ростом максимума статической импульсации (n=18).

Прирост частоты в группе Б при гипоксическом воздействии составляет 0.5 ±0.08 Гц (p<0.001). На начальном участке восстановления (4, рис.14Б) частота импульсации понижается, а затем несколько возрастает (5, рис.14Б).

Аналогичные зависимости выявляются и для динамической характеристики рецепторов. Анализ крови показал увеличение концентрации норадреналина (на 59.7%) и адреналина (на 82.3%) в ответ на гипоксическое воздействие.

Рис. 14. Изменения средних максимумов статической характеристики импульсной активности двух групп (А и Б) механо-холодовых рецепторов кожи крысы. 1 - исходное значение, 2 - повторное измерение, 3 - ингаляция гипоксической смеси, 4 - восстановление, 5 - повторное измерение. Длительность периодов (1-5) 12-15 мин

Клиническое изучение кожных термоощущений показало, что все исследованные виды патологии понижают кожную термочувствительность относительно нормы (рис.15), когда межпороговый интервал обычно не превышает 2°С.



Рис.15. Локальная температурная чувствительность на коже предплечья при различных видах патологии. Приведены данные для двух использованных алгоритмов определения локальных порогов появления термоощущений

Наиболее сильные изменения термоощущений на ко-же предплечья наблюдаются при шейном остеохондрозе, несколько слабее проявляется влияние артериальной гипертонии и наиболее сла-бо увеличиваются МПИ термоощущений у больных диабетом.

Сравнение двух алгоритмов определения порогов термоощущений (рис.15) показывает, что метод MarStock дает более четкие межгрупповые различия.

При всех исследованных видах патологии выявляется нарушение присутствующей в норме сопряженности между МПИ температурной чувствительности и местным венозным резервом (рис.16). Также обнаружены межгрупповые различия в соотношении кожного венозного резерва предплечья к мышечному, причем при гипертонии оно существенно выше, чем при диабете. Поражения проводящих путей при остеохондрозе сопровождаются наибольшей индивидуальной вариабельностью как кожного, так и мышечного кровоснабжения предплечья.



Рис. 16. Связь температурной чувствительности кожи и локального кровенаполнения области предплечья у обследованных групп больных. Уравнением регрессии с доверительным интервалом приведены данные для контрольной группы лиц (см. рис. 6)

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

О функциональной роли полимодальных терморецепторов - фоновая активность. В электрофизиологической части проведенного исследования заслуживает внимания низкая частота фоновой активности рецепторов для интактного состояния рецептивного поля кожи. В литературе для области естественных кожных температур обычно приводятся величины частот в единицы и даже десятки герц с непрерывным ритмом импульсации (Iggo, 1969, 1985; Hensel, 1981; Козырева, 1991). Использованная в данной работе методика макроэлектродного отведения сигналов от разволокненного конца кожного нерва и общая экспериментальная статистика не оставляют сомнений в представительности исследованной выборки нервных волокон. Специальное изучение фоновой импульсации кожных рецепторов у кошки, проведенные О.В. Бариновой с соавт. (2000), в целом подтверждают данные настоящей работы. Низкая фоновая активность рецепторов для термонейтральных условий логически согласуется с отсутствием необходимости в повышенной частоте центростремительной импульсации для нормальных условий в коже, хотя и противоречит представлению о повышенной активности специфических периферических термосенсоров (Hensel, 1981; Iggo, 1985; Spray, 1986).

Новейшие данные о свойствах мембранных канальных белков семейства TRP, полученные на культурах ткани, пока не показывают наличия сбалансированных тепло- и холодозависимых процессов ионного транспорта в области температур, близких к нормальным кожным (Caterina et al., 1997; Welch, Simon, Reinhart, 2000; Xu et al., 2002; Guler et al., 2002; Peier et al., 2002; Nilius, 2003; Chung et al., 2004). Идентифицированные типы холодочувствительных белков активируются лишь при более низких температурах (< 27-28°С для TRPM8 и < 17°С для ANKTM1), а теплочувствительных - при более высоких (> 50°C для TRPV1 и > 39°С для TRPV2). В области естественных кожных температур присутствуют лишь начальные участки характеристик теплочувствительных белков TRPV4 и TRPV3 со слабо выраженной термозависимой активацией при температурах более 30 и 37?С, соответственно. Важно отметить, что практически все исследованные мембранные канальные белки обнаруживают полимодальные свойства, причем наиболее универсальной для их основной популяции является механочувствительность (O'Neil, Heller, 2005).

Механочувствительность кожных рецепторов. Прислонение термода с приведенной к кожной температурой резко усиливает импульсацию рецепторов (рис.11). Последующий анализ термозависимых статических и динамических характеристик выявляет типичные свойства механо-холодовых рецепторов с максимальным уровнем активности при температуре, близкой к естественной температуре интактной кожи. Исследование механочувствительных свойств холодовых рецепторов кожи показывает, что рост локального давления на рецептивный участок кожи до 32.7 г/см2 последовательно усиливает термозависимую импульс-ную активность рецепторов, а далее понижает (рис.13). Известно специальное исследование зависимости локального кровотока у человека, измеряемого лазер-доплеровским датчиком, от силы его прижима к коже, где показано увеличение кровотока с ростом давления до 27.6 г/см2, а затем понижение (Fromy, 2000). Сходство динамики процессов позволяет говорить о функциональной связи между характеристиками механо-холодовых рецепторов и состоянием сосудов кожи.

Учитывая выраженную механочувствительность и относительно меньшую чувствительность к локальной температуре (рис.11) исследованных кожных рецепторов, а также то, что температура кожи искусственно поддерживалась на неизменном уровне, можно допустить, что медленноволновые колебания импульсной активности рецепторов обусловлены механическим влиянием изменений кровенаполнения рецепторного участка кожи вследствие спонтанных вазомоций. В пользу такой трактовки свидетельствует и то, что эти колебания выявляются лишь в интервале температур около 30-35?С, а вне его исчезают, по-видимому, в связи с преобладанием констрикторных или дилятаторных состояний сосудов.

Отсутствие регистрируемых в коже тепловых рецепторов может объясняться денервацией исследуемой области, обусловленной стандартной методикой исследования. Развивающаяся при этом дилятация ограничивает возможности сосудистых ответов на тепловую стимуляцию. При прямой регистрации активности сенсорных волокон у дорсальных корешков удается выявить большую популяцию теплочувствительных рецепторов кожи (Клейнбок, 1990).

Влияние местных факторов на локальное кровоснабжение и термочувствительность. Данные с использованием экспериментальных модулирующих воздействий на кожный кровоток выявляют его влияние на термоощущения и тесную сопряженность показателей в норме.

Влияние барометрических воздействий на кожные термоощущения. Быстрые и выраженные изменения кожной термочувствительности (рис.5) указывают на возможность прямого влияния барометрического давления на физиологические механизмы, обеспечивающие сенсорное восприятие температуры. Внешнее давление хорошо передается через ткани тела, которые в своей основе содержат несжимаемую жидкость. Основной реагирующей структурой можно предполагать кровеносные сосуды, поскольку они пронизывают весь организм и заполнены кровью, которая при локальном приложении внешнего давления на одни участки тела в состоянии перераспределиться в другие участки. На местный характер влияния избыточного барометрического давления (±20 мм рт. ст.) указывает отсутствие изменений системного артериального давления, что позволяет исключить участие аортальных барорецепторных рефлексов в механизмах модуляции кожной термочувствительности (Вальдман и др., 1988). Несущественным можно полагать и влияние изменений температуры кожи, поскольку они не превышают 0.3-0.4 С (см. рис.7; Kenshalo, 1990).

В научной литературе имеются данные о быстром и выраженном влиянии слабых гипобарических воздействий на нижнюю часть тела на уровень поддержания температуры ядра тела и пороги запуска терморегуляторных реакций (Kellogg et al., 1990; Mack et al., 1995). При этом быстрота перенастройки терморегуляторных показателей свидетельствует об участии центрального нейронального механизма, а сам феномен раскрывает тесное взаимодействие между терморегуляторной и сосудистой системами. Полученные в настоящей работе результаты позволяют полагать, что механизм модуляции кожной термочувствительности включает прямое влияние внешнего давления на местное кровоснабжение и сосудистый тонус. Вследствие изменения объема тканей, можно предполагать активацию кожных (Зевеке, 1991) и сосудистых термозависимых механорецепторов (Минут-Сорохтина, 1972) и их участие в механизме формирования термоощущений.

Анализ индивидуальных реакций обследованных лиц показывает, что исходное состояние сосудистого русла является важным фактором, определяющим выраженность модулирующего влияния местной барометрической нагрузки на кожную термочувствительность. В случае повышения давления это уровень начального расслабления сосудов, определяющий температуру кожи и величины тепловых порогов. Чем он больше, тем сильнее эффект барометрического воздействия, на что указывают наиболее выраженные реакции у лиц с исходно повышенным кровотоком (теплопроводностью кожи) и полученная значимая связь изменений чувствительности от исходной величины индивидуальных тепловых порогов термоощущений. При понижении местного давления более значимо влияние исходной сосудистой констрикции, что сильнее сказывается на уровне холодовых порогов. Об этом свидетельствуют наиболее выраженные изменения термочувствительности на коже у лиц с пониженным исходным кровотоком кожи. Лица со средним исходным кровотоком кожи отличаются более слабой его реакцией на внешние давления, что свидетельствует о лучшей способности к ауторегуляции (Petersen, Sindrup, 1990). У этих лиц выявляются и более слабые изменения кожной термочувствительности, что также указывает на ее связь с кровоснабжением.

Влияние норадреналина на кожную термочувствительность. Первичные данные о влиянии норадреналина (рис.3), на первый взгляд, отражают его селективное действие на холодовую температурную чувствительность. Однако, морфология распределения симпатических нервных окончаний в коже не дает оснований для прямого отнесения действия норадреналина на сенсорные нервные структуры, поскольку симпатические окончания располагаются в основном вблизи гладкомышечных и железистых элементов (Roberts et al., 1985). Дополнительный анализ выявляет согласованное снижение чувствительности различных по функциональным свойствам тепловых и холодовых сенсоров, которое трудно объяснимо с позиции строгой термической специализации свободных нервных окончаний в коже. Факт согласованного понижения и кожной, и оптимальной Та скорее отражает известное вазоконстрикторное действие норадреналина.

Логичным представляется объяснение результатов с позиций представлений о терморецепторах как механо-температурных рецепторов сосудистых стенок (Ми-нут-Сорохтина, 1972) и кожи (Зевеке, 1991). Тогда вследствие сокращения сосудов дополнительное термическое возбуждение механорецепторов сосудистых стенок и прилежащих тканей затруднится, что приведет к увеличению межпорогового температурного интервала, необходимого для формирования термоощущений. В этой связи можно отметить работы по изучению влияния симпатической стимуляции на термозависимую активность кожных рецепторов (Ефес, Зевеке, 1982; Зевеке, Ефес, 1985), где авторы выделяют модулирующую роль механического состояния кожи вследствие сокращения ее контрактильных элементов под действием норадреналина.

Влияние блокады NO-синтазы на кожную термочувствительность. Введение L-NAME в кожу приводит к локальному снижению кровотока и термочувствительности за счет увеличичения ТПО (табл.1), а величина снижения температурной чувствительности оказывается обратно пропорциональной исходному уровню кровотока. Поскольку блокада NO-синтазы изменяет тонус кожных сосудов, то полученные данные также свидетельствуют о возможности участия механочувствительных сосудистых и прилежащих тканевых сенсорных окончаний в механизме формирования температурных ощущений. Особое значение этих результатов состоит в подтверждении гипотезы о существовании автономного механизма термозависимой ауторегуляции микроциркуляции не нейрогенной природы, основанной на данных повышенной экспрессии теплочувствительных ион-проницаемых канальных TRP белков на мембранах эндотелиальных клеток сосудов (Watanabe et al., 2002) (Minson et al., 2001). Физиологический механизм этой регуляции основан на функциональной роли эндотелия в поддержании сосудистого тонуса с участием окисида азота (NO) как вазодилататора (Rapoport et al., 1983), фоновый уровень которого поддерживается активностью эндотелиальной NO-синтазы (Kibbe et al., 1999).

Связь кожных термоощущений с показателями местного кровоснабжения. Исследование связи индивидуальной кожной температурной чувствительности с отдельными показателями кровоснабжения конечности в исходном состоянии у группы лиц показало особую ее выраженность для венозных характеристик кровоснабжения (рис.6). Поскольку венозный резерв отражает степень констрикции сосудов венозного отдела, то наличие таких связей указывает на сопряженность термочувствительности с тоническим состоянием венозного русла и возможную особую роль афферентного сигнала от механорецепторов данного сосудистого участка в механизме формирования термоощущений.

Влияние системных факторов на кожную термочувствительность.

Тепловое состояние организма. Результаты оценки влияния теплового состояния организма на локальные термоощущения поднимают теоретические вопросы обработки термосенсорных сигналов в центральной нервной системе, а так-же об основных принципах работы терморегуляторной системы (Webb, 1995; Iva-nov, 1999). Полученные уравнения, связывающие термочувствительность (МПИ) с локальной температурой кожи и интегральным показателем теплового состояния организма (оцениваемым либо условиям среды - Тс, или глубокой температуре тела - Tb, или средневзвешенной температуре кожи - Ts) по сути отражают процессы смешения сигналов в центральной нервной системе. В теории терморегуляции сосудистой системе отводится лишь эффекторная функция изменения кровотока в оболочке тела с целью регуляции теплоотдачи. При этом возникает необычная для гомеостатических регулирующих систем ситуация, при которой центр терморегуляции, отдавая команды другой системе - сосудистой, не получает обратных сигналов о ее состоянии. Выше уже описывался феномен быстрого и выраженного изменения основных показателей системы терморегуляции при слабых гипобарических воздействиях на нижнюю часть тела (Kellogg et al., 1990; Mack et al., 1995). Также имеются данные о конвергенции афферентных сигналов барорецепторного и осморецепторного типа, несущих информацию о состоянии сосудистой системы, на термочувствительных нейронах переднего гипоталамуса (Koga et al., 1987a,b; Hori et al., 1988). Экспериментальная статистика авторов показывает, что в ответ на небольшие (до 15%) системные снижения давления крови до 53% теплочувствительных нейронов увеличивают свою активность и 46% холодочувствительных - ее понижают, в то время как большинство (до 70%) нечувствительных к температуре - не реагируют даже на более сильные воздействия. Это дает дополнительные основания считаться с участием сосудистой афферентации в механизмах формирования температурного гомеостаза а полученные уравнения трактовать как отражение межсистемных взаимодействий.

Кожная термочувствительность при физической работе. Изменение теплового состояния организма возможно и при физической работе (Nielsen, 1980), когда возрастает эндогенное теплообразование в скелетной мускулатуре и органах, обеспечивающих её работоспособность. При этом механизмы включения дополнительной теплоотдачи закономерно запаздывают в начале работы, а в дальнейшем не обеспечивают полной компенсации возросшей теплопродукции (Якименко и др., 1990, 1992), поскольку температура тела повышается и активно поддерживается на новом уровне.

Анализ изменений кожной темочувствительности показал, что длительная физическая работа умеренной тяжести, несмотря на выраженные изменения в температуре кожи, не оказывает однозначного влияния на пороги термоощущений. Вместе с тем, полученные регрессионные зависимости свидетельствуют о том, что физическая нагрузка изменяет индивидуальные уровни ХПО в обратной зависимости от их исходных значений, когда у лиц с исходно низким порогом он возрастает, а у лиц с высоким порогом - снижается. В уравнении регрессии для кожи бедра над активно работающими мышцами положительный коэффициент регрессии показывает, что с ростом температуры кожи ТПО тоже возрастает, однако величина коэффициента (2.60), которая существенно больше 1.0, указывает, что этот рост в порогах термоощущений значительно опережает рост в локальной температуре кожи, что косвенно может свидетельствовать о дополнительном вкладе сосудистой афферентации в механизм формирования термоощущений.

Влияние нормобарической гипоксии на кожную термочувствительность. В физиологическом механизме влияния острой нормобарической гипоксии на кожную температурную чувствительность следует учитывать прямое угнетающее действие гипоксии на активность центров, регулирующих обмен веществ и теплопродукцию (Иванов, 1968), что оказывает влияние на терморегуляторное поведение (Gordon, Fogelson, 1991; Gordon, 1997) и сопровождается выраженными изменениями паттернов ЭЭГ, нарушением межполушарной ассиметрии и перестройками активности центров, согласованными с изменениями функций кислород-транспортной системы организма (Леутин и др., 2001, 2003; Кривощеков и др., 2001. 2004; Сороко, 2004, 2006).

Полученные результаты о снижении кровотока в периферических тканях под влиянием острой гипоксии согласуются с данными других исследований, где показано усиление активности симпатических нервов, регулирующих тонус кровеносных сосудов (Kollai, 1983; Saito et al., 1988; Leuenberger et al., 2001), вследствие гипоксемической активации артериальных хеморецепторов (Eyza-guirre et al., 1983; Rothe et al., 1989).

Выявленный факт тесной сопряженности в изменениях локальной термочувствительности и локального кровенаполнения (венозного резерва) в ответ на острую гипоксическую нагрузку свидетельствует о возможности присутствия в термоафферентном сигнале информации от механо-температурных рецепторов о состоянии тонуса венозного отдела сосудистого русла.

Прямая оценка гипоксического воздействия на импульсацию кожных механо-холодовых рецепторов выявила две группы, различающиеся по реакции. Рецепторы одной группы имели исходно более высокую частоту максимума статической импульсации и эксоненциально ее снижали в течение эксперимента, не отвечая реакцией на гипоксическое воздействие (рис.14А). Рецепторы другой группы с более низкой исходной частотой импульсов резко увеличивали активность во время гипоксического воздействия, а после него - понижали (рис.14Б). В начальном постгипоксическом периоде резко понижалась и температура максимума их статической характеристики. Поскольку прямые измерения показали рост концентрации катехоламинов в крови во время гипоксии, то механизм активации рецепторов второй группы можно связать с констрикцией сосудов денервированного рецепторного участка кожи под их влиянием, а сами рецепторы отнести к сосудистым механо-холодовым рецепторам. Тогда первая группа механо-холодовых рецепторов может представлять внесосудистую внутрикожную популяцию.

Клинические исследования кожной термочувствительности. Измерения порогов кожных термоощущений в клинической практике получили название количественного сенсорного термотеста (QST - qantitative sensory testing). Он используется для неврологического исследования функции восприятия кожной температуры. Поскольку тепловая чувствительность обеспечивается афферентными окончаниями безмиелиновых С-волокон, а холодовая - также окончаниями тонких миелинизированных волокон А-дельта, то это позволяет проводить дифференциальную диагностику поражений по типу нервных волокон (Verdugo, Ochoa, 1992). По пороговым характеристикам термического восприятия возможно определение патологических нарушений вдоль спино-таламо-кортикального проводящего пути передачи термической информации в центральной нервной системе.

Метод QST часто используют при диагностике диабетической полиневропатии (PNP). Важность и уместность QST для PNP освещены в специальном док-ладе, поддержанном Американской Академией Неврологии и Американской Диабетической Ассоциацией (Asbury et al., 1992; Quantitative sensory testing, 1992). Однако в ряде работ однозначного изменения порогов термоощущений при диабетической полинейропатии установить не удалось, и было предложено использовать дополнительные показатели: пороги болевой термочувствительности (Jensen et al., 1991), вибрационные пороги (Dyck et al., 1993) или показатель нервной проводимости (Redmond et al., 1992).

Полученные нами данные показали увеличение межпорогового интервала у больных диабетом (рис.15). Относительно слабое изменение локальной термочувствительности может объясняться начальной формой заболевания у большинства обследованных лиц. Вместе с тем, у них уже выявляется нарушение связи термочувствительности с кожным кровоснабжением (рис.16), что может служить дополнительным диагностическим признаком. Более выраженное понижение кожной термочувствительности у больных артериальной гипертонией может быть связано со структурными изменениями сосудистых стенок (Folkow, 1987; Родионов, Тарасова, Кошелев, 2001). При этом также изменяется связь термоощущений с кровоснабжением (рис.16). Больные шейным остеохондрозом имеют наибольшее снижение кожной термочувствительности и вариабельность кожного кровотока, что позволяет рекомендовать метод QST для диагностики поражений нервных путей при остеохондрозе позвоночника.

К методологии определения кожной термочувствительности. В практике использования метода QST следует особо выделить задачи выбора искусственно задаваемого исходного уровня температуры термода (Та) и оптимальной скорости нарастания термостимулов, при которых обеспечивается определение минимальных величин порогов.

С целью унификации и сопоставимости данных международной комиссией рекомендовано использование Та термода 32С (Verdugo, Ochoa, 1992). При этом изменения относительных порогов термоощущений у больных трактуются как гипо- или гиперальгезии, и описываются как нарушения функций кожных термосенсоров. Следует отметить, что раздельный анализ изменений относительных порогов для тепловой и холодовой чувствительности, используемый в научных (Verdugo, Ochoa, 1992; Yarnitsky, 1997) и клинических исследованиях (Zaslansky, Yarnitsky, 1998), является недостаточным и обусловливает узкую интерпретацию результатов, прямо привязывая их к изменениям функциональных свойств холодовых и тепловых сенсоров. Даже у здоровых лиц соответствующие изменения порогов термоощущений могут быть следствием расхождения между искусственной Та и температурой интактной кожи (рис.3,7). К тому же, при патологии возможны изменения в температуре кожи, связанные с измененным кожным кровоснабжением. Тогда определение термочувствительности при стандартизованной Та (32°С) может искажать клиническую трактовку функционального состояния термосенсоров. Результаты настоящей работы свидетельствуют, что важным условием корректного использования метода QST следует считать необходимость контроля исходной температуры кожи и приведение к ней Та. В ином случае, предпочтительно использовать метод MarStock, который позволяет измерять величину межпорогового интервала без привязки к температуре кожи.

Результаты исследования влияния скорости нарастания термостимулов на пороги термоощущений показывают наличие оптимальной скорости термостимулов около 0.2-0.25°С/с, при которой межпороговый интервал минимизирован. Полученная величина скорости близка к той, которая вызывает наибольшие реакции импульсной активности кожных терморецепторов у животных (0.25°С/с, Davies et al., 1983). Это подтверждает функциональную связь между импульсной активностью кожных терморецепторов и субъективно определяемым локальным ощущением. Для области пониженных скоростей термостимуляции динамика термочувствительности согласуется с данными Д.Р. Кеншало (Kenshalo et al., 1968) и объясняется адаптацией рецепторов.

Снижение температурной чувствительности при повышенных скоростях термостимуляции, по-видимому, связано с преимущественной концентрацией холодовых рецепторов в поверхностных слоях кожи (Константинов и др., 1980, 1983), а тепловых - в глубоких. С учетом низкой теплопроводности кожи активация тепловых рецепторов требует большего времени, и соответственно, пороги ощущений возрастают. При непрерывной циклической термостимуляции дополнительное влияние оказывают «следовые» эффекты локального накопления тепла (рис.1).

ВЫВОДЫ

Наиболее высокая кожная термочувствительность выявляется в термически нейтральных условиях окружающей среды и при естественной температуре кожи. Экзогенные влияния внешней среды, изменяющие тепловое состояние организма, ее снижают. Эндогенный разогрев организма при физической работе сближает кожную температурную чувствительность у разных лиц, а ее изменения согласованы с местными тепловыми процессами в коже и подлежащих мышцах.

Существует оптимальный режим термораздражений со скоростью нарастания стимулов 0.2-0.25С/с, при котором температурная чувствительность кожи наиболее высока. Снижение термочувствительности при низких скоростях термостимулов обусловлено процессом адаптации рецепторов, а при высоких - локальным накоплением тепла в коже.

При оптимальных термических условиях и скорости термостимулов относительные пороги ощущений теплого и прохладного на коже сближаются по абсолютной величине, что указывает на возможность существования общего местного механизма, модулирующего тепловую и холодовую термочувствительность.

Кожная термочувствительность тесно сопряжена с уровнем местного кровоснабжения. Искусственные его изменения местными барометрическими воздействиями любой полярности снижают температурную чувствительность. Индивидуальная выраженность эффекта зависит от исходной величины кровотока. При высоком кровотоке сильнее сказывается влияние положительного избыточного барометрического давления, при низком - отрицательного.

Симпатический нейромедиатор норадреналин понижает и холодовую, и тепловую чувствительность кожи. При этом согласованные снижения температуры кожи свидетельствуют о модулирующем влиянии констрикции сосудов на кожные термоощущения.

Блокада NO-синтазы снижает кожный кровоток и увеличивает порог ощущения теплого, что указывает на роль NO-механизма в регуляции сосудистого тонуса и возможность участия сосудистых и прилежащих кожных механо-температурных рецепторов в механизме формирования температурных ощущений.

15-минутное дыхание нормобарической гипоксической газовой смесью (10% О2) снижает кожную термочувствительность в среднем на 40%. При последовательных кратковременных прерывистых гипоксических воздействиях наблюдается фазное изменение абсолютных порогов термоощущений: первоначальное повышение и последующее снижение. Многодневное повторение сеансов прерывистой нормобарической гипоксии сопровождается нарастанием эффекта понижения температурной чувствительности кожи по адаптивному типу, длительно сохраняющемуся после прекращения гипоксических воздействий.

Электрофизиологическими исследованиями выявлен очень низкий фоновый уровень импульсации в афферентных нервных волокнах кожи наружной тазо-бедренной области крысы (0.06-0.07 имп/с). При приложении давления на рецептивную область кожи активируются медленно адаптирующиеся механорецепторы, проявляющие характерные свойства холодовых рецепторов с максимумом статической и динамической активности при температурах, близких к естественной температуре кожи. Термозависимая импульсация механо-холодовых рецепторов линейно нарастает с увеличением давления на кожу до 30 г/см2, достигая величин 5-6 имп/с, а затем понижается. При постоянных температурах кожи импульсная активность в афферентных волокнах может медленно колебаться с основным периодом около 1 мин.

В физиологическом механизме изменения порогов термоощущений при гипоксическом воздействии присутствует его модулирующее влияние на импульсную активность кожных механо-температурных рецепторов. Фазный характер реакции механо-холодовых рецепторов с ростом активности на гипоксию и последующим ее временным снижением в постгипоксическом периоде, опосредованный катехоламинами крови, позволяет отнести их к сосудистым механо-температурным рецепторам. В общей популяции механо-холодовых рецепторов кожи около половины их не реагируют на гипоксическое воздействие.

Наблюдения на патологических моделях (сахарный диабет, артериальная гипертония, остеохондроз) с измененными функциональными характеристиками отдельных звеньев механизма формирования термических ощущений показывают нарушение сопряженности между термочувствительностью кожи и показателями местного кровоснабжения, что позволяет использовать его в качестве дополнительного диагностического признака.

Полученные данные о функциональных свойствах кожной терморецепции свидетельствуют о ее тесной обусловленности состоянием локального кровоснабжения и возможности участия сосудистых и прилежащих механо-температурных рецепторов в механизме формирования термических ощущений. Это дополняет существующие представления о специфической терморецепции и позволяет полнее описать взаимодействие между терморегуляторной и сосудистой системами.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Диверт В.Э. Сумматор кожных температур / В.Э. Диверт // Новое в методах научных исследований, диагностики и лечения. - Новосибирск, 1978. - С. 78-81.

2. Диверт В.Э. О механизме снижения тимпанической температуры в начале мышечной работы / В.Э. Диверт, Е.Я. Ткаченко, Т.Г. Симонова, М.А. Якименко // Физиол. чел. - 1992. - T. 18, N 2. - C. 100-105.

3. Якименко М.А. Некоторые аспекты рабочей гипертермии / М.А. Якименко, В.Э. Диверт, Е.Я. Ткаченко Е.Я. / В кн.: Проблемы терморегуляции и температур-ной адаптации. - Новосибирск. - 1992. - С. 30 - 42.

4. Диверт В.Э. Влияние общего охлаждения организма на локальную кожную термочувствительность человека / В.Э. Диверт, Т.В. Козырева // Физиол. чел. 1996. - T. 22, № 8. - C. 90-94.

5. Divert V.E. The influence of total body cooling on local skin thermosensitivity V.E. Divert, T.V. Kozyreva // Human Physiol. - 1996. - V.22, N 8. - P. 721-724.

6. Диверт В.Э. Некоторые индивидуальные особенности локальной кожной термочувствительности / Диверт В.Э. // Тез. докл. III съезда физиологов Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск, 1997. - С. 82-83.

7. Диверт В.Э. Пороги кожной чувствительности и тепловое состояние организ-ма / В.Э. Диверт // Тез. докл. III съезда физиологов Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск, 1997. - С. 83.

8. Диверт В.Э. Влияние физической работы на локальные пороги кожной термочувствительности / В.Э. Диверт // Бюл. СО АМН СССР.- 1999. - Т.3-4. С. 19-24.

9. Divert V.E. Body thermal state influence on local skin thermosensitivity / V.E. Divert // Eleventh International Congress on Circumpolar Health. - Harstad. (Norway), 2000. Book of abstracts: N 281.

10. Диверт В.Э. Некоторые особенности импульсной активности в афферентных волокнах кожных нервов у крысы / В.Э. Диверт // Сенсорные системы. - 2000. - Т. 14, № 3. - С. 194-203.

11. Диверт В.Э. Влияние барометрических нагрузок на пороги локальных темпе-ратурных ощущений человека / В.Э. Диверт // Организм и окружающая среда: защита человека в экстремальных условиях. - М., 2000. Т. 1. - С. 143-145.

12. Диверт В.Э. О клиническом использовании сенсорного термотеста / В.Э. Диверт, С.Г. Кривощеков // IV Всеросс. научно-практ. конф. Современные методы диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы. - Новосибирск, 2001. - С. 209-210.

13. Divert V.E. Body thermal state influence on local skin thermosensitivity / V.E. Divert // Intern. J. Circump. Health. - 2001. - V. 60. - P. 305-311.

14. Диверт В.Э. К вопросу о функциональных свойствах термосенсоров / В.Э. Диверт // XVIII Всеросс. съезд физиологов. - Казань, 2001. - С. 333.

15. Кривощеков С.Г. Регуляция функций при острых гипоксических воздействи-ях / С.Г. Кривощеков, В.П. Леутин, В.Э. Диверт, Г.М. Диверт и др. // Эколого-физиологические проблемы адаптации. Матер. 10 международ. Симп. - М., 2001. - С. 262-264.

16. Диверт В.Э. Влияние скорости нарастания температуры стимулов на пороги локальных кожных термоощущений / В.Э. Диверт // Физиол. чел. - 2002. - Т. 28, № 4. - С. 124-130.

17. Кривощеков С.Г. Влияние кратковременной прерывистой нормобарической гипоксии на регуляцию внешнего дыхания у человека / С.Г. Кривощеков, Г.М. Диверт, В.Э. Диверт // Физиол. чел. - 2002. - Т. 28, № 6. - С. 45-51.

18. Divert V.E. The influence of the rate of stimulus temperature rise on local skin sensitivity threscholds / V.E. Divert // Human Physiol.- 2002.- V. 28,N 5.- P. 564-570.

19. Krivoshchekov S.G. Effect of Short-Term Intermittent Normobaric Hypoxia on the Regulation of External Respiration in Humans / S.G. Krivoshchekov, G.M. Divert, V.E. Divert // Human Physiol. - 2002. - V. 28, N 6. - P. 676-681.

20. Диверт В.Э. О механочувствительности периферических термосенсоров / В.Э. Диверт // IV Съезд физиологов Сибири. - Новосибирск, 2002. - С. 78.

21. Диверт В.Э. О связи кровоснабжения конечности и локальных кожных термоощущений / В.Э. Диверт, Т.Г. Комлягина // IV Съезд физиологов Сибири. - Ново-сибирск, 2002. - С. 78-79.

22. Комлягина Т.Г. Влияние нормобарической гипоксической нагрузки на сердечно-сосудистые реакции и локальную кожную температурную чувствительность конечности / Т.Г. Комлягина, В.Э. Диверт // IV Съезд физиологов Сибири. - Новосибирск, 2002. - С. 128-129.

23. Диверт В.Э. О механочувствительной составляющей в функциональных свойствах термосенсоров / В.Э. Диверт // Механизмы терморегуляции и биоэнергети-ки: взаимодействие функц. систем. Всеросс. Симп. - Иваново, 2002. - С.19.

24. Кривощеков С.Г. Функциональные изменения в кардиореспираторной и тер-морегуляторной системах при прерывистой нормобарической гипоксии / С.Г. Кривощеков, В.Э. Диверт, Г.М. Диверт // Всеросс. Симп. - Иваново, 2002. - С. 31.

25. Диверт В.Э. Импульсная активность в кожных афферентных волокнах крысы при сочетанном воздействии локальной температуры и давления / В.Э. Диверт // Бюлл. СОРАМН. - 2003. - № 4 (110). - С. 50-54.

2.6 Диверт В.Э. Влияние локальных барометрических нагрузок на пороги кожных термоощущений/В.Э.Диверт//Сенсорные системы.-2004.-Т.18, № 1.-С.56-64.

27. Диверт В.Э. Влияние острой нормобарической гипоксической нагрузки на регионарное кровоснабжение верхней конечности / В.Э. Диверт, Т.Г. Комлягина, С.Г. Кривощеков // Физиол. человека. - 2004. - Т. 30, № 6. - С. 1-6.

28. Кривощеков С.Г. Регуляция внешнего дыхания и газообмен организма при 20-дневном воздействии сеансами прерывистой нормобарической гипоксии / С.Г. Кривощеков, Г.М.Диверт, В.Э.Диверт // Физиол. чел.- 2004.-Т. 30, № 3.-С. 88-94.

29. Системные механизмы адаптации и компенсации / С.Г. Кривощеков, В.П. Леутин, В.Э.Диверт, Г.М.Диверт и др. // Бюлл. СО РАМН - 2004.- № 2.- С. 148-154.

30. Krivoshchekov S.G. Regulation of external Respiration and Gas Exchange during a 20-Day Exposure to Sessions of Intermittent Normobaric Hypoxia / S.G. Krivoshche-kov, G.M. Divert, V.E. Divert // Human Physiol. 2004. - V. 30, N 3. - P. 330-335.

31. Divert V.E. Regional Blood Flow in the Upper Extremity at Acute Normobaric Hy-poxia / V.E. Divert // Human Physiol. - 2004. - V. 30, N 6. - P. 669-673.

32. Диверт В.Э. Температурная чувствительность кожи при гипоксии / В.Э. Диверт // Росс. физиол. журн. - 2004. - Т. 90, № 8. - С. 40.

33. Диверт В.Э. Влияние норадреналина на пороги локальных кожных термо-ощущений / В.Э. Диверт // Сенсорные системы. - 2005. - Т. 19, № 1. - С. 67-34.Диверт В.Э. Температурная чувствительность кожи человека при острой нормобарической гипоксии / В.Э. Диверт, С.Г. Кривощеков // Сенсорные системы. - 2005. - Т. 19, № 1. - С. 75-80.

35. Диверт В.Э. К вопросу о неврогенной термозависимой регуляции кожного кровотока / В.Э. Диверт, С.Г. Кривощеков // Первый съезд кардиологов Сибирского федерального округа 8-9 июня 2005 г. (Томск). Прилож. к журн. «Сибирский медицинский журнал». - 2005. - Т. 20, № 2. - С. 71-72.

36. Диверт В.Э. Количественный сенсорный термотест - опыт научного и клини-ческого использования / В.Э. Диверт // V Сибирский физиол. съезд (Томск). При-лож. к журн. «Бюллетень сибирской медицины». - 2005. - Т. 4. С. 183.

37. Диверт В.Э. Адаптивные изменения кожной термочувствительности при многократных воздействиях нормобарической гипоксии / В.Э. Диверт, С.Г. Кривощеков // Всеросс. научн. конф. «Механизмы индивидуальной адаптации». При-лож. к журн. «Вестник Томского Гос. Университета». - 2006. - № 21.- С.42-43.

38. Divert V.E. Temperature homeostasis and work efficiency in the cold / Divert V.E., Divert G.M., Krivoshekov S.G. // Aljaska Medicine. - 2007. - V. 49. - P. 205-209.

39. Диверт В.Э. Локальная термочувствительность и кровоток кожи / В.Э. Диверт / XХ Всеросс. съезд физиологов. - Москва, 2007. - С. 212.

Размещено на Allbest.ur

...