Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ВЛИЯНИЕ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ АРГОНА И КРИПТОНА НА ПОГЛОЩЕНИЕ КИСЛОРОДА В ЗАМКНУТОМ ПРОСТРАНСТВЕ У КРЫС

Ананьев В.Н. 1
1 ГНЦ РФ «Институт медико-биологических проблем РАН», Москв
В работе изучена динамика потребления кислорода крысами в замкнутом пространстве при заполнении воздухом, аргоном и криптоном. Замена азота в воздухе замкнутой камеры на инертные газы (аргон, криптон) замедляет динамику потребления кислорода. Потребление кислорода организмом крысы в замкнутом пространстве в конце опыта, по отношению потребления кислорода в начале опыта, уменьшается в два раза в кислородно-азотной (20 % – кислорода, 80 % – азота) газовой среде. В кислородно-аргоновой (20–80 %) газовой среде эта величина потребления кислорода уменьшается в 3 раза, а в кислородно-криптоновой (20–80 %) газовой среде уменьшается в 5 раз.
потребление кислорода
замкнутое пространство
кислород
азот
аргон
криптон
крысы
1. Дудко В.А., Соколов А.А. Моделированная гипоксия в клинической практике. – Томск, 2000.
2. Бгатов В.И. История кислорода земной атмосферы. – М., 1985.
3. Буров Н.Е., Потапов В.Н., Макеев Г.И. Ксенон в анестезиологии. – М., 2000.
4. Вдовин А.В., Ноздрачева Л.В., Павлов Б.Н. Показатели энергетического метаболизма мозга крыс при дыхании гипоксическими смесями, содержащими азот или аргон// Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 1998. – № 6. – С. 618–619.
5. Еськов К.Ю. Удивительная палеонтология: история Земли и жизни на ней. – М., 2008.
6. Павлов Б.Н., Солдатов П.Э., Дьяченко А.И. Выживаемость лабораторных животных в аргон-содержащих гипоксических средах // Авиационная и экологическая медицина. – 1998. – Т.32, № 4. – С. 33–37.
7. Павлов Н.Б. Аргон – биологически активный компонент газовой среды // Авиакосмическая и экологическая медицина. – 2006. – №6. С. 15–18.
8. Проссер Л. Сравнительная физиология животных. – М., 1977. – Т. 1.
9. Смолин В.В., Соколов Г.М., Павлов Б.Н., Демчишин М.Д. Глубоководные водолазные спуски и их медицинское обеспечение.– М., 2004. – Т.2.

Само название - «инертные газы» предполагает, что они не будут влиять на живые организмы. Но известно, что газ азот под давлением у аквалангистов вызывает «азотное опьянение» [9], газ ксенон вызывает даже наркоз [3]. Газ аргон эффективен для составления пожарно-безопасных газовых смесей с низким содержанием кислорода [7]. Изучение потребления кислорода в замкнутом пространстве может моделировать ситуации нахождения человека в космическом корабле, подводной лодке, ситуации после землетрясений при разрушении и изоляции человека, при производственных работах в емкостях и другие ситуации. Потребление кислорода организмом является одной из главных функций живой природы [6, 8]. Большее потребление кислорода организмом при его адаптации к внешней среде приводит к выработке большего количества энергии и улучшает выживание. В различные периоды жизни на Земле количество кислорода в атмосфере значительно менялось [2; 5]. Поэтому можно предположить, что в организме остались работоспособными системы, которые включаются при низких концентрациях кислорода и переключают работу организма на особый, пока нам не известный режим работы. В настоящее время достаточно подробно изучен вопрос потребления кислорода в покое и при физической нагрузке [1; 4; 8]. Но сравнительно мало данных о динамике потребления кислорода в заведомо замкнутом пространстве при его потреблении организмом до предельного уровня. Нет комплексных полных данных потребления кислорода в замкнутом пространстве камеры до его полного потребления организмом при заполнении камеры аргоном, криптоном [4; 7; 8]. Поэтому целью этой работы было исследование динамики потребления кислорода в замкнутом пространстве у крыс в среде различных инертных газов.

Методы и методы исследования

В опытах использовались лабораторные животные крысы. Крыса помещалась в изолированную газонепроницаемую камеру, которая имела штуцеры входа газа и выхода. Камера заполнялась воздухом, воздух прокачивался воздушным насосом через датчики кислорода и опять возвращался в камеру. Таким образом, концентрация кислорода постепенно уменьшалась. С датчиков газа напряжение преобразования подавалось на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и вводилось и регистрировалось на компьютере. Частота записи измерения показаний была равна одной секунде. В каждой точке проводилось 100 измерений, записывалась средняя величина, определялись различные статистические показатели. С помощью программного обеспечения определялось количество потребленного кислорода в одну минуту на кг веса в минуту и другие параметры. Когда компьютер показывал, что потребление кислорода в течение 2-3 мин не возрастает, раздавался сигнал тревоги, в камеру закачивали воздух и опыт прекращался, что предотвращало гибель животного. В результате мы полностью исключили потерю животных в опыте. Для исследования брали газовые смеси - воздух (азота 80 %, кислорода 20 %), кислородно-аргоновую смесь (кислорода 20 %, аргона 80 %), кислородно-криптоновую смесь (кислорода 20 %, криптона 80 %). Выдыхаемый углекислый газ накапливался пропорционально потреблению кислорода, не удалялся из камеры, его концентрация постоянно регистрировалась вместе с кислородом компьютером. Данные по изменению концентрации углекислого газа не представлены в настоящей работе.

Результаты исследования и их обсуждение

Анализ результатов опытов определения потребления кислорода у крыс при заполнении изолированной камеры воздухом показал, что в первые 1-10 мин опыта потребление кислорода (рис. 1) составило 26,3 мл/кг/мин.

При дальнейшем продолжении опыта на 25-50 мин потребление кислорода уменьшилось в два раза и составило 13,8 мл/кг/мин. Средняя величина поглощения кислорода в воздухе камеры за 50 мин составила 16,7 мл/кг/мин (см. рис. 1). Соотношение максимального поглощения кислорода в начале опыта и в конце опыта составило 26,3/13,8 = 1,9 раза.

Рис. 1. Поглощение кислорода в замкнутой камере в среде воздуха (азот 80 %, кислород 20 %).
По оси абсцисс: - время опыта, мин.
По оси ординат: - концентрация кислорода, %, в камере с крысой

Анализ результатов опытов определения потребления кислорода у крыс при заполнении изолированной камеры аргоном показал, что в первые 1-15 мин опыта потребление кислорода (рис. 2) составило 21,4 мл/кг/мин. При дальнейшем продолжении опыта на 50-60 мин потребление кислорода уменьшилось в три раза и составило 7 мл/кг/мин. Средняя величина поглощения кислорода за 60 минут составила 14,62 мл/кг/мин. Соотношение максимального поглощения кислорода в аргоне в начале опыта и в конце опыта составило 21,4/7 = 3 раза.

Рис. 2. Поглощение кислорода в замкнутой камере в среде аргона (аргон 80 %, кислород 20 %).
По оси абсцисс: - время опыта, мин.
По оси ординат: - концентрация кислорода, %, в камере с крысой

Газ криптон не используется водолазами. При его применении не наступает наркоза, как при применении ксенона. Поэтому его действие на живые объекты мало изучено и область его полезного применения пока не определена. Анализ результатов опытов определения потребления кислорода у крыс при заполнении изолированной камеры криптоном показал, что в первые 5-25 минут опыта потребление кислорода (рис. 3) составило 21,06 мл/кг/мин.

Рис. 3. Поглощение кислорода в замкнутой камере в среде криптона (криптон 80 %,
кислород 20 %). По оси абсцисс: - время опыта, мин.
По оси ординат: - концентрация кислорода, %, в камере с крысой

При дальнейшем продолжении опыта на 60-85 мин потребление кислорода уменьшилось в 5 раз и составило 4,21 мл/кг/мин. Средняя величина поглощения кислорода в криптоне за 85 мин составила 12,8 мл/кг/мин. Соотношение максимального поглощения кислорода в криптоне в начале опыта и в конце опыта составило 21,06/4,21 = 5,13 раза.

Величины потребления кислорода в начале опыта мл/кг/мин (1-15 % времени),
средняя величина потребления кислорода за весь опыт, потребление кислорода
в конце опыта, мл/кг/мин, (80-100 % времени опыта)

 

Начало опыта, мл/кг/мин

Средняя (по всему опыту)

В конце опыта, мл/кг/мин

Соотношение Max/min (начало/конец)

Норма воздух

26,3

16,7

13,8

2

Аргон

21,4

14.62

7

3

Криптон

21,06

12,8

4,21

5,13

Заключение

Результаты проведенных исследований (таблица) позволили получить новые данные по эффектам действия измененных газовых сред (кислородно-аргоновой среды и кислородно-криптоновой среды).

В результате проведенного исследования установлено, что аргон способствует более продолжительному выживанию в замкнутом пространстве (по сравнению с воздухом) при утилизации кислорода до минимума за счет уменьшения потребления кислорода. Таким же свойством, более выраженным, обладает и криптон. Полученные данные могут составить основу для исследования уменьшения потребления кислорода у человека, что является одним из базовых элементов по изучению гипобиоза.

Рецензенты:

Торшин В.И., д.б.н., зав. кафедрой нормальной физиологии ГОУ ВПО «Российский университет дружбы народов», г. Москва;

Северин А.Е., д.м.н., профессор кафедры нормальной физиологии ГОУ ВПО «Российский университет дружбы народов», г. Москва.

Работа поступила в редакцию 04.08.2011.


Библиографическая ссылка

Ананьев В.Н. ВЛИЯНИЕ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ АРГОНА И КРИПТОНА НА ПОГЛОЩЕНИЕ КИСЛОРОДА В ЗАМКНУТОМ ПРОСТРАНСТВЕ У КРЫС // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 1. – С. 11-13;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29286 (дата обращения: 21.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074