Научная работа

Под руководством Н.И. Аринчина на кафедре было создано учение о типах саморегуляции кровообращения. Ряд комплексных исследований, проводившихся под руководством и при участии Н.И. Аринчина, «выявил при нормальных колебаниях кровяного давления и гемодинамики различные индивидуальные саморегуляторные и компенсаторные взаимоотношения между сердечным выбросом, тонусом сосудов, количеством циркулирующей крови, а также регионарным кровообращением в конечностях, мышцах, тонком кишечнике, почках и т.д. С помощью моделирования и математического анализа удалось выяснить параметры лабильности каждого из показателей, коррелятивные связи между ними, что позволяет судить о типах (само) регулирования кровообращения: сердечном, сосудистом и смешанном. Высказано предположение «почему одни люди страдают болезнями преимущественно сосудов, другие – сердца, возможно связан с типами саморегуляции сердечно-сосудистой системы». Эта цитата из материалов доклада Н.И. Аринчина, И.К. Жмакина и др. на X Всесоюзном съезде физиологов (1964) подчеркивает, что уже к этому времени на кафедре было сформулировано представление о типах саморегуляции кровообращения и предпринята попытка связать с ними патогенез некоторых сердечно-сосудистых заболеваний. На основании результатов работы лаборатории биофизики при кафедре были проведены исследования доказывающие, особенности продвижения крови по кругам кровообращения. Еще ранее Н.И. Аринчиным обосновалась активность диастолы сердца. Это послужило основанием для выдвижения Н.И. Аринчиным (уже после ухода с кафедры) одного из важнейших и интереснейших положений о том, что наряду с венозной помпой существуют внутримышечные периферические сердца, обеспечивающие активное перекачивание крови из артериального русла в венозное.

Наличие типов саморегуляции кровообращения, т.е. мультивариантность и мультипараметричность факторов, взаимодействующих в обеспечении оптимальной величины кровяного артериального давления, привлекало внимание и П.К. Анохина. При участии сотрудников кафедры им в первоначальную схему функциональной системы поддержания оптимальной величины артериального давления в качестве важнейшего фактора, кроме изменений тонуса сосудов (артериол) были учтены и особенности изменения минутного объема крови. Впоследствии данная схема была доработана, добавлены периферические мышечные сердца, открытые Н.И. Аринчиным, роль тонуса крупных вен в наполнении сердца кровью, представление не о сосудистом, а о сердечно-сосудистом центре.

В дальнейшем учение о типах саморегуляции кровообращения и связанных с ним представлениях о патогенетических формах гипер-, гипотензии развивалось в ряде исследований как сотрудников кафедры (И.К. Жмакин, В.И. Кузнецов, О.М. Кириллова и др.), так и многих представителей клинических подразделений (кафедр терапии, хирургии, инфекционных болезней, глазных болезней, акушерства, психиатрии, курса врачебного контроля и др.). На кафедре, в частности, была показана относительная стабильность типов саморегуляции в идентичных условиях, различие их у мужчин и женщин (И.К. Жмакин, О.М. Кириллова), особенности их преобразования при различных отклоняющихся воздействиях (мышечная тренировка, гипотермия, инсулиновая гипогликемия и др.). Разработаны представления о наличии типологических особенностей саморегуляции ритма сердца, показано также довольно раннее появление этих особенностей и относительная стабильность их в постнатальном онтогенезе как у человека, так и экспериментальных животных (И.К. Жмакин).

Комплексное системное изучения кровообращения требовало разработки новых методов исследования, более детального изучения физиологии сердца и сосудов. Одним из крупных и широко известных достижений, вошедших во многие справочники, используемых в клинике, космонавтике, профилактических осмотрах явилась разработка Н.И. Аринчиным метода ангиотензиотонографии, т.е. особого вида комплексного исследования с использованием принципов количественной плетизмографии. Этот метод разрабатывался Н.И. Аринчиным с 1952 г., но наиболее полное его обоснование и широкое применение как в физиологических, так и в клинических исследованиях осуществлено именно в нашем вузе (Н.И. Аринчин, Ю.Т. Софронов, Л.И. Санюкевич, Т.В. Калинина, П.И. Шиманский, В.И. Кузнецов, О.М. Кириллова, Р.Л. Титиевская и др.). Следует отметить, что ангиотензиотонография позволила бескровно определить показатели компрессионного и декомпрессионного артериального давления, венозного давления, объемного пульса, объемно-пульсового кровоснабжения, судить о растяжимости сосудов, о преимущественном тонусе венозных сосудов и тонусе артериол, состоянии капилляров, объемной скорости кровотока. Путем модификации ангиотензиотонографии Н.И. Аринчиным предложил методики и для изучения функции внутримышечных периферических сердец. С помощью этого метода изучены регионарные особенности кровотока и их регуляции (Л.И. Санюкевич), в различных органах (Ю.Т. Софронов), при статической нагрузке (Р.Л. Титиевская) в хронических опытах у собак, кроликов, крыс (П.И. Шиманский, И.К. Жмакин, Т.В. Калинина). Методика ангиотензиотонографии позволила выдвинуть и ряд новых представлений о тонусе сосудов, приложимости к ним закона средних нагрузок (Н.И. Аринчин, Ю.Т. Софронов и др.).

Большой раздел исследований кафедры по физиологии кровообращения посвящен физиологии сердца. В первую очередь это работы Н.И. Аринчина, а затем и его учеников - В.И. Кузнецова, Ф.Н. Сенько, И.К. Жмакина. Это касается исследований возбуждения и сокращения сердца, его регуляции. Н.И. Аринчиным обосновано представление о 3-х фазной структуре сердечного цикла. Им совместно с сотрудниками, а также с клиницистами, доказано наличие систолы, диастолы и 3-ей фазы - отдыха, покоя. На этом основании проведен тщательный анализ механо- и электрограмм. Выдвинуты новые представления о генезе электрокардиограммы. Доказано, что зубец Т является систоло-диастолическим (Н.И. Аринчин, В.И. Кузнецов). Уточнены представления о фазовой структуре цикла, не только обращено внимание на наличие 3-х основных фаз, но и выделена особая фаза перехода от систолы к диастоле (Ф.Н. Сенько), показано ее значение и особенности при различных отклоняющихся воздействиях.

И.К. Жмакиным наряду с положениями о типологических особенностях ритма сердца и его регуляции, раннем появлении этих особенностей в онтогенезе, обосновано представление о гетерохронности развития в онтогенезе и при физической тренировке парасимпатической регуляции средней частоты сердечных сокращений и вариабельности длительности цикла. Показано, что если судить по средней частоте сердцебиений, парасимпатическая регуляция деятельности сердца в постнатальном онтогенезе появляется поздно, но анализ вариабельности длительности сердечного цикла позволяют в ряде случаев четко выявить влияние вагуса уже у новорожденных. Это послужило основанием для того, чтобы обосновать представление о гетерохронности развития этих видов влияния как проявлений системогенеза - сперва созревают системы, связанные с реагированием сердца на приток крови, а затем - регуляция сердца, направленная на приспособление сердечной деятельности, частоты его сокращений к общим потребностям организма.

Целый ряд работ был посвящен возрастной и сравнительной физиологии кровообращения (Н.И.  Аринчин, И.К. Жмакин, Ф.Н.  Сенько и др.). Разрабатывались вопросы теории нормологии кровообращения (Ю.Т.  Софронов). С середины 80-х годов развернуты работы по комплексному изучению экстрагенитальных изменений в различные периоды эстрального и менструального цикла (И.К. Жмакин и др.). Показано, в частности, что при сравнительно небольшом изменении среднего артериального давления, минутного объема кровообращения относительно увеличивается во вторую половину цикла, а общее периферическое сопротивление - в первую. В последующем было установлено наличие периодических изменений кислородсвязующих свойств крови в постовуляторный период эстрального и менструального цикла (И.К. Жмакин, О.А. Балбатун и др.).

С начала 70-х годов, после прихода на кафедру доцента, а потом проректора по научной работе, д.м.н. профессора, зав. кафедрой биофизики (1988-1996 гг.) М.В. Борисюка, системный подход к изучению кровообращения был расширен. В процессе работы, вылившейся в докторскую диссертацию (1983 г.), М.В. Борисюком было сформулирована концепция о функциональной системе транспорта кислорода, определены функционально значимые результаты ее деятельности, рассмотрены закономерности формирования потребностей организма в кислороде, как постоянно доминирующей мотивации, формирующей уровень функционирования данной системы. Обосновано положение о форсажном режиме организма, при котором снижается эффективность энергообмена, и, следовательно, использование кислорода, что приводит к более напряженному функционированию системы транспорта кислорода. Комплексные экспериментальные исследования кислородтранспортной функции крови, выполненные под руководством М.В. Борисюка, позволили установить основные закономерности формирования кислородсвязующих свойств крови в связи с условиями ее циркуляции. Им было впервые показано, что у здоровых животных и при изменении эндокринного фона, кровь, оттекающая от отдельных органов, характеризуются показателями, которые отличаются по сродству гемоглобина к кислороду.  Установлена возможность опосредованного нервного контроля за состоянием кислородсвязующих свойств крови при новых потребностях организма в кислороде, организации нового уровня функционирования системы транспорта кислорода, сформулированы представления об реализуемом через условия циркуляции и ц-АМФ влиянии гормонов на функциональные свойства  эритроцитов.   Экспериментальные исследования М.В. Борисюка позволили ввести понятие об автономной внутриэритроцитарной системе регуляции кислородсвязующих свойств гемоглобина, выявить ее функциональные взаимоотношения с центральными механизмами регуляции, показать гетерохронию развития адаптивных реакций в системе транспорта кислорода при состояниях напряжения, установить зависимость работы сердечно-сосудистого аппарата от  сродства гемоглобина к кислороду.    Системная комплексная разработка этих представлений и становится доминирующей проблематикай кафедры с начала 80-х годов. По данной проблеме в нашем вузе были проведены ряд Всесоюзных научных форумов, в работе которых принимали участие ведущие специалисты в данной области бывшего Советского Союза: «Система транспорта кислорода в норме и патологии» (1985); «Транспорт газов в системе микроциркуляции» (1987); Пленум Проблемной комиссии Академии Медицинских Наук СССР (1989); «Транспорт кислорода и антиоксидантные системы» (1989).

С конца 80-ых под руководством М.В. Борисюка, а потом В.В. Зинчука разрабатывается новый аспект функционирования системы транспорта кислорода. Показана необходимость рассмотрения вопроса регуляции транспорта кислорода к тканям с учетом не только удовлетворения энергообеспечения, но и как возможного механизма физиологичной антиоксидантной защиты при различных гипоксических состояниях. Это позволило рассматривать кислородсвязующие свойства крови как звено системной организации поддержания прооксидантно-антиоксидантного равновесия организма. Было установлено, что в условиях  неэффективного  использования кислорода при гипертермии и лихорадке сродство гемоглобина к кислороду,  деформируемость эритроцитов  и другие кислородсвязующие свойства крови, находясь в сложной интеграции с элементами различных функциональных систем,  играют  важную  роль  в сложной  иерархии  физиологических механизмов поддержания прооксидантно-антиоксидантного равновесия организма. 

Разработано новое направление в теории функционирования системы транспорта кислорода с позиций участия его гемического компонента в формировании прооксидантно-антиоксидантного равновесия в организме, предложено рассматривать функционирование данной системы с учетом не только удовлетворения потребностей тканей в кислороде, но и как возможного механизма физиологической антиоксидантной протекции.  В ряде работ было продемонстрировано, что процессы транспорта кислорода кровью тесно сопряжены с механизмами поддержания прооксидантно-антиоксидантного равновесия. Гемоглобин,  изменяя свое сродство к кислороду,  может выполнять буферную функцию, коррегируя поток кислорода в ткани в соответствии с их потребностью в нем, и тем самым, предупреждая избыточное его поступление и дальнейшее перераспределение с оксидазного пути на оксигеназный,  сродство гемоглобина к кислороду является не только важным  механизмом  формирования  адекватного потока кислорода в ткани и обеспечения их потребности в нем,  но и механизмом, определяющим эффективность функционирования антиоксидантной системы, и в конечном итоге, всей организации поддержания прооксидантно-антиоксидантного равновесия в организме. В связи с этим целесообразно привести в соответствие доставку О₂ в ткани с её возможностями полноценной утилизации кислорода, что и наблюдалось в опытах с направленной коррекцией сродства гемоглобина к кислороду при различных кислороддеффицитных состояниях. Оптимальность функционирования сродства гемоглобина к кислороду, проявляемая в минимизации  разности  между потоком кислорода в ткани и объёмом его эффективного использования в энергопродуцирующих системах,  сопряжена с уровнем прооксидантно-антиоксидантного равновесия. Показано, что анализ адаптивных изменений кислородсвязывающих свойств крови, эффект их направленной коррекции следует рассматривать именно в этом аспекте функциональных отношений внутри и вне сродства гемоглобина к кислороду.

Интересным аспектом научных исследований было определение роли деформируемости эритроцитов, которая участвует в формировании адекватного потока кислорода в ткани в соответствии с их потребностью в нем, а его ухудшение содействует перераспределению использования кислорода с оксидазного пути на оксигеназный [Зинчук В.В., 1989-2003]. При ухудшении данного параметра возникает порочный круг: снижение деформируемости эритроцитов ухудшает транспорт кислорода в ткани, его полноценную утилизацию в тканях, что в свою очередь, обуславливает еще более выраженное нарушение этого показателя красных клеток крови. Эти изменения деформируемости эритроцитов не имеют адаптивного характера и отражают срыв компенсаторных возможностей механизмов системы транспорта кислорода. Снижение деформируемости эритроцитов ограничивает оптимальное функционирование данной системы на различных её уровнях: сердце, сосудистое русло, кислородтранспортная функция крови и сдвигает  прооксидантно-антиоксидантное состояние  организма в сторону активации перекисного окисления липидов. Данный показатель является одной из наиболее лабильных характеристик крови, который чувствительно реагирует на изменения практически любого  метаболического процесса, и в целом всего организма, что позволяет рассматривать этот показатель как интегральный критерий не только тяжести нарушений кислородного обеспечения, но и прооксидантно-антиоксидантного состояния организма.

В течение последнего десятилетия XX века наш вуз стал для ученых разных стран местом обсуждения наиболее актуальных проблем экспериментальной и клинической физиологии: «Нарушения системы транспорта кислорода при гипоксии и принципы ее фармакологической коррекции»  (1991); «Транспорт кислорода и механизмы антиоксидантной защиты организма» (1993); «Кислород и радикалы»  (1996); «Биохимические механизмы эндогенной интоксикации» (1997); «Кислород и свободные радикалы: на перекрестке теоретических и клинических  исследований» (1998).

В начале 90-х годов на кафедре стала изучаться проблема монооксида азота и его физиологических эффектов. В 1994 году при активном участии сотрудников кафедры был проведен первый в странах СНГ симпозиум по этой проблеме «Окись азота и ее биологическая роль». В его работе принял участие известный ученый Р. Григлевский из Кракова (Польша), один из первооткрывателей простациклина. На кафедре было инициировано проведение исследований о роли L-аргинин-NO системы в формировании кислородтранспортной функции крови [Зинчук В.В., Борисюк М.В., Дорохина Л.В.]. NO в реакции с гемоглобином образует метгемоглобин, нитрозилгемоглобин и S-нитрозогемоглобин. Присутствие различных соединений гемоглобина с NO может по-разному влиять на сродство гемоглобина к кислороду всей крови. Их влияние на модуляцию кислородсвязывающих свойств крови может иметь важное значение для процессов газообмена за счет гетерогенности эндотелия по NO-образующей функции и особенностей объемного содержания NO в крови в различных отделах сердечно-сосудистой системы (в терминальных артериолах и капиллярах).

Было установлено, что внутриэритроцитарная система регуляции сродства гемоглобина к кислороду, обладающая относительной автономией, обеспечивает адаптивные изменения кислородсвязывающих свойств крови. В этой системе функцию триггера аллостерической регуляции гликолиза и своеобразного аппарата сравнения соответствия метаболизма функциональному статусу выполняет 2,3-дифосфоглицерат, но как показывают наши данные, также в этом может быть задействован и NO, который через эффект на сродство гемоглобина к кислороду и регуляцию кровотока может влиять на процессы оксигенации тканей при различных гипоксиях. В то же время механизмы транспорта О₂ и, в частности, кислородсвязывающие свойства крови, могут определять активность L-аргинин-NO системы. Эффект коррекции этой системы обусловлен как результатом прямого действия NO на гемоглобин, так и опосредовано через кислородзависимый механизм регуляции образования NO.  Было предположено, что на уровне капилляров малого круга кровообращения это может быть дополнительным механизмом, способствующим оксигенации крови, а на уровне микроциркуляции большого круга – оптимизирующим десатурацию крови, и соответственно доставку кислорода в ткани.  Установлено, что кислородсвязывающие свойства крови влияют на состояние  L-аргинин-NO системы, и в то же время она может определять  функциональные свойства гемоглобина путем модификации его сродства к кислороду через внутриэритроцитарные механизмы регуляции, кислородзависимый характер  образования NO, регуляцию сосудистого тонуса, действие пероксинитрита [Зинчук В.В., 1999, 2003].

Еще одним значимым направлением стал поиск различных модуляторов кислородтранспортной функции крови (с 2000 г.). Был выявлен эффект таких фармакологических препаратов как мелатонин, эритропоэтин, небивалол и др., а также физических факторов (магнитное поле, озон, температура и другие) на сродство гемоглобина к кислороду. Показано, что выбор стратегии коррекции кислороддефицитных состояний не может быть строго однозначным, к этой проблеме следует подходить дифференцированно.  Важным является приведение состояния сродства гемоглобина к кислороду в соответствии с кислородутилизирующими возможностями тканей при этих состояниях, что и составляет принципиальную сущность функционирования физиологических системных механизмов транспорта кислорода, антиоксидантной протекции организма, в этом в полном объёме проявился иерархический аспект системного подхода организации физиологических функций:  от взаимодействия отдельных простых элементов к более сложным.

Было также проведено изучение регулирующих и корригирующих механизмов системы транспорта кислорода  и их значения в адаптационных реакциях организма, роли эндотелия сосудов в регуляции газового и кислотно-основного состояния крови, в формировании гемоглобин-кислородного сродства крови, а также в адаптации к экспериментальной гипоксии (Королев П.М.).

Выявлено, что эффект мелатонина и его производных на кислородзависимые процес­сы может быть связан не только с их прямым действием (воздействие на специфические рецепторы), но и с опосредованным влиянием через кислородтранспортную функцию крови, прооксидантно-антиоксидантый ба­ланс (Зинчук В.В., Глуткин С.В., Шульга Е.В.). Влияние мелатонина на различные кислородзависимые процессы, на сродство гемоглобина к кислороду, прооксидантно-антиоксидантное равновесие может быть использован для коррекции метаболических нару­шений, обусловленных действием таких факторов, как низкая температура внешней cpeды, липополисахарид, обеспечивая оптимизацию процессов тканевой оксигенации, снижая участие О₂ в свободнорадикальных процессах.

Установлено, что эритропоэтин (Зинчук В.В., Глуткин С.В., Шульга Е.В.) может влиять на кислородтранспортную функцию крови не только через увеличение гемоглобина, фракции молодых эритроцитов, но и через модуляторы сродства гемоглобина к кислороду, в частности эффект NO на гемоглобин. Коррекция кислородтранспортной функции крови путем введения эритропоэтина при окислительном стрессе уменьшает избыточную продукцию NO за счет снижения активации индуцибельной изоформы NO-синтазы, что уменьшает образование пероксинитрита и его негативное действие, а также может влиять на сродство гемоглобина к кислороду через образование различных NO-соединений с гемоглобином (нитрозогемоглобин, нитрозилгемоглобин), регуляцию сосудистого тонуса, что имеет важное значение для процессов газообмена. Действие эритропоэтина на кислородтранспортную функцию крови проявляется не только в непосредственном влиянии на концентрацию гемоглобина, соответственно, увеличение кислородной емкости, но и через формирование кислородсвязывающих свойств крови.

Важным направлением в научной работе также было оценка характера изменений кислородтранспортной функции условиях различной температурной среды и при гетеротермических состояниях (лихорадка, перегревание, гипотермия, охлаждение с последующим отогреванием, эффект сауны). Результаты наших исследований [Зинчук В.В., Дорохина Л.В., Глуткин С.В.] свидетельствуют о том, что при изменении температуры тела как при перегревании, лихорадке, так и гипотермии развиваются специфические изменения кислородсвязывающих свойств крови, направленные на ослабление влияния температурного фактора. При гетеротермии организма положение кривой диссоциации оксигемоглобина определяется в значительной степени влиянием температуры, а также содержанием 2,3-дифосфоглицерата, pН и, в меньшей степени, pCO₂. Сродство гемоглобина к кислороду представляет результирующую этих разнонаправленных по своему действию факторов. При тепловом воздействии в условиях суховоздушной бани (Зинчук В.В., Жадько Д.Д.) происходит модификация сродства гемоглобина к кислороду, направленная на компенсацию кислородной недостаточности. Следует подчеркнуть, что кривая диссоциации оксигемоглобина при стандартных условиях после проведения процедуры сауны остается сдвинутой вправо, что указывает на развитие процессов, ослабляющих феномен температурной компенсации. При данном воздействии, относительно умеренном по силе, механизмы адаптации направлены на усиление транспорта кислорода в ткани, в отличие от длительного перегревания или лихорадки.

Дальнейшее развитие получило представление о особенностях внутриэритроцитарной регуляции свойств гемоглобина, которые обеспечивают адаптивный характер их изменений.  Среди разных факторов внутриэритроцитарной системы регуляции кислородсвязывающих свойств крови наряду с рН, 2,3-дифосфоглицератом модулятором свойств гемоглобина является и газотрансмиттеры.

На протяжении последних лет (с 2010 г.) разрабатывается новое направление в теории функционирования системы транспорта кислорода с позиций участия газотрансмиттеров в организме [Зинчук В.В., Гуляй И.Э., Лепеев В.О., Билецкая Е.С.].  На основании проводимых исследований получены принципиально новые научные результаты, о роли газотрансмиттеров (не только NO, но и СО, H₂S) в формировании функциональных свойств гемоглобина путем модификации его срод­ства к кислороду через внутриэритроцитарные механизмы регуляции, что раскрывает патогенез гипоксических состояний организма и созда­ет основу для их коррекции. Получены данные, обосновывающие ис­пользование фармакологических препаратов, изменяющих активность системы газотрансмиттеров, с целью коррекции сдвигов в кислородтранспортной функции крови и прооксидантно-антиоксидантного состояния организма при кислороддефицитных состояниях. Выявлены изменения кислородсвязывающих свойств крови при окислительном стрессе, способствующие усилению генерации свободнорадикальных форм кислорода, что приводит к росту активности процессов перекисного окисления липидов, истощению факторов антиоксидантной защиты организма.

В наших исследованиях показано, что L-аргинин-NO система оказывает модулирующее действие на кислородтранспортную функцию крови при разных состояниях, сопровождающихся развитием гипоксии. Этот эффект реализуется через различные кратко- и долгосрочные механизмы эритроцитарных и системных уровней регуляции. В их обеспечении также участвуют и сероводород и СО-продуцирующие структуры. Так, увеличение сродства гемоглобина к кислороду при действии магнитного поля (Лепеев В.О.) на организм сопровождается изменением уровня NO, сероводорода в крови, а введение ингибитора синтеза NO вызывает противоположное изменение кислородсвязывающих свойств крови. Важно, что как NO, так и сероводород оказывает однонаправленный эффект на положение кривой диссоциации оксигемоглобина в этих условиях. Моделирование окислительного стресса, индуцированного введением липополисахарида, изменение синтеза NO, сероводорода и СО обуславливает изменения функциональных свойств гемоглобина (Глебов А.Н., Шульга Е.В., Фираго М.Э.). При ишемии-реперфузии печени введение донаторов монооксида углерода и эритропоэтина способствует улучшению параметров кислородтранспортной функции крови, L-аргинин-NO системы, прооксидантно-антиоксидантного и морфофункционального состояния, что опосредуется сероводородом. Последние исследования были выполнены в кооперации с сотрудником кафедры патологической физиологии доцентом М.Н. Ходосовским.

Результаты изменений кислородсвязывающих свойств крови, а именно, сродства гемоглобина к кислороду при окислительном стрессе разной природы, а также данные о влиянии модуляции системы газотрансмиттеров на тяжесть развивающихся при этом нарушений расширяют и углубляют существующие представления о роли данных факторов в патогенезе окислительного повреждения организма (Глебов А.Н., Шульга Е.В., Фираго М.Э.).

Еще одним важным аспектом научной работы кафедры является генез дисфункции эндотелия, при которой нарушается образование различных NO-производных гемоглобина, что не только влияет на высвобождение ими NO в различных участках сосудистого русла, но и на сродство гемоглобина к кислороду, и соответственно оптимальное протекание оксигенации и деоксигенации крови в капиллярах малого/большого кругов кровообращения. Формирование дисфункции эндотелия ведет к изменению кислородсвязующих свойств крови, возникновению гипоксии и усилению проявления эндотелиальной дисфункции. Полученные результаты исследований позволили установить, что кислородтранспортная функция крови и оксид азота через сопряженные механизмы участвуют в развитии дисфункции эндотелия, благодаря чему представляется возможным создание новых путей ее коррекции. В этом направлено было выполнению ряд интересных исследований совместно с кафедрами клинического профиля [Пронько Т.П., Янковская Л.В., Добродей М.А., Глуткина Н.В., Матвейчик А.И., Володько Ю.С., Болтач А.В. и др.].

Последнее десятилетие активно проводятся исследования о влиянии NO-зависимых молекулярно-генетических механизмов (полиморфизм гена NO-синтазы и других) на формирование сродства гемоглобина к кислороду, и в целом кислородного обеспечения в соответствии с потребностью организма (Зинчук В.В., Жадько Д.Д.). Различные физиологические и патологические условия могут модулировать уровень экспрессии эндотелиальной NO-синтазы в эндотелиальных клетках как через транскрип­ционные механизмы, так и через посттранск­рипционные.  Показано, что при недостатке кислорода для осуществления аэробных процессов запускается в организме каскад реакций, включающий дополнительные резервы на молекулярно-генетическом уровне функционирования L-аргинин-NO системы. Изменения кислородсвязывающих свойств крови при дисфункции эндотелия и гипоксиях, следует рассматривать именно в аспекте молекулярно-генетических особенностей.

Интересными являются исследования, выполненные в конце 80-ых годов,  о том, что напряжение кислорода в смешанной венозной крови есть  гомеостатическая константа при  различных режимах искусственной вентиляции легких (Максимович Н.А.), в котором проведено комплексное исследование множества параметров, характеризующих состояние кардиоваскулярного и гемического компонентов системы транспорта кислорода, что позволило дать сравнительную оценку информационной значимости изменения каждого из ниx, выявить степень устойчивости, раскрыть наиболее вероятные функциональные взаимоотношения между отдельными паказателями при нормо- , гипо- и гипервентиляционных режимах искусственной вентиляции легких. описан ряд зависимостей рО₂ от состояния других показателей системы транспорта кислорода, что указывает на относительную автономность формирующихся межфункциональных отношений в системе транспорта газов в ответ на возмущения на ее “входе” при неизменяющихся потребностях организма в кислороде. Установленные особенности функциональных взаимоотношений способствуют углублению понимания механизмов транспорта кислорода и позволяют представить их как динамический, существенно меняющийся процесс, зависимый от режима искусственной вентиляции легких.

На кафедре также систематически проводятся исследования по проблеме формирования биоритмической организации физиологических процессов, возникновения десинхроноза при переходе на летнее и зимнее время с учетом характера индивидуальных биоритмов. Получено значительное количество экспериментальных данных о физиологических особенностях у лиц с различным хронотипом, а также в условиях зимнего и летнего солнцестояния, в период весеннего равноденствия. Кроме того, изучено влияние биоритмов спортсменов на результативность их выступлений на соревнованиях, проведен анализ биоритмической совместимости студентов в учебных группах [Зинчук В.В., Балбатун О.А., Глуткин С.В., Королёв П.М.].

Следует отметить, что в проведении научной работы сотрудники тесно интегрируются с представителями клинических дисциплин, благодаря чему было получены важные данные имеющие прикладное значение. Результаты работы используются в лечебной работе клиник, в научно-исследовательском и учебном процессах в медицинских НИИ и вузах. Материалы научной работы имеют прикладное значение для теоретической медицины и врачебной практики, так как обосновывают возможность повышения эффективности медикаментозной терапии гипоксических состояний различного генеза, позволяют разработать функциональные критерии для выявления степени тяжести этих состояний, могут быть использованы для создания программ оздоровления и лечебно-профилактических мероприятий. Основные данные работы используются в лечебной работе клиник, в научно-исследовательском и учебном процессах в медицинских НИИ и  вузах.

Под руководством первого заведующего кафедрой Н.И. Аринчина выполнили докторские диссертации сотрудники нашего вуза Г.А. Обухов «Закономерности возникновения и течения ипохондрических синдромов в пограничной психиатрии» (1972); Н.П. Бурнейко «Исследование напряжения кислорода в тканях сосудов нижних конечностей» (1973). Необходимо отметить, что Н.И. Аринчин был также руководителем диссертантов и других клинических подразделений: кафедры инфекционных болезней – Р.А. Пивоварчик (исследовала изменения сердечно-сосудистой системы при остром вирусном гепатите (1975); кафедры психиатрии – Е.Г. Королёва (изучала гемодинамику при сосудистых психозах (1975); кафедры немедикаментозных методов лечения – А.Л. Дмитриев (исследовал взаимодействие между мышечной, сердечно-сосудистой двигательной активностью» (1988).

Еще в 60-е годы опубликовано ряд совместных монографий с заведующими клинических кафедр (Аринчин Н.И., Кулаго Г.Ц. Гипертоническая болезнь как нарушение саморегуляции кровообращения. Минск: Наука и техника, 1969. – 104 с; Ангиотензиотонография в эксперименте и клинике. Под ред. Н.И. Аринчина, Б.И. Клепацкого. – Минск: Беларусь, 1967. – 216 с.). Под руководством И.К. Жмакина выполнила диссертационную работу О.М. Кирилова (1978), в которой показано влияние введения коматозных доз инсулина на сердечно-сосудистую систему в клинике и в эксперименте. В 80-90-е годы прошлого столетия при непосредственной помощи М.В. Борисюка защищены несколько диссертаций клинической направленности по изучению газотранспортной функции крови у пациентов с ишемической болезнью сердца (кафедра пропедевтики внутренних болезней – М.А. Добродей, 1990, К.Ю. Конколь, 1990, К.Н. Соколов, 1994); при нарушениях мозгового кровообращения ишемического типа и в условиях ее коррекции (кафедра неврологии, Ю.Д. Янкелевич, 1992), при вирусных гепатитах А и В (кафедра инфекционных болезней, В.К. Третьякевич, 1990); при туберкулезе (кафедра фтизиопульмонологии C.Б. Вольф, 1996, А.Ю. Шейфер, 2019); у пациентов возрастной макулодистрофией (кафедра отоларингологии и глазных болезней С.Н. Ильина, 1996).

С конца 90-х годов помощь при выполнении диссертационных работ сотрудниками клинических кафедр осуществляет профессор В. В. Зинчук: пропедевтика внутренних болезней – С.Н. Котова, Т.П. Пронько, Л.В. Якубова (Янковская), А.В. Болтач, Э.Э. Поплавская, О.П. Курбат; 1-й кафедра внутренних болезней – С.В. Тишковский, Ю.С. Володько, Н.В. Глуткина, А. И. Матвейчик; 2-й кафедры внутренних болезней – Т.Г. Лакотко, Карпович О.А.; акушерства и гинекологии – В.Л. Зверко, Т.В. Янушко, Ю.В. Кухарчик, Е.П. Гончар, Н.А. Смолей, М.А. Павловская; общей хирургии – Бухрис Слим Бен Мохамед, С.В. Колешко; 1-я кафедры хирургии – А.А. Сушко; детской хирургии – А.В. Глуткин; дерматовенерологии – Е.С. Ярмолик; фтизиатрии – Д.В. Шевчук, Ю.А. Шейфер. Была оказана помощь в подготовке докторской диссертации Иоскевичу Н.Н. по комплексному лечению ишемического и реперфузионно-реоксигенационного синдромов при атеросклеротическом поражении артерий бедренно-подколенно-берцового сегмента (2004 г.).

Совместно с представителями клинических кафедр было издано несколько монографий прикладного характера. В 2009 г. издана монография, совместная с представителями первой кафедры хирургической болезни [Шнитко С.Н., Иоскевич Н.Н., Сушко А.А., Зинчук В.В. Хирургическое лечение спонтанного пневмоторакса. - Гродно: ГрГМУ, 2009. – 192 с.]. Подготовлена совместно с представителями ряда клинических кафедр монография по дисфункции эндотелия в 2006 г. [Зинчук В.В., Максимович Н.А., Козловский В.И., Балбатун О.А., Пронько Т.П. Дисфункция эндотелия: фундаментальные и клинические аспекты / под ред. Зинчука В.В. – Гродно, 2006. – 183 с.; Зинчук В.В., Гацура С.В., Глуткина Н.В. Коррекция кислородтранспортной функции крови при патологии сердечно-сосудистой системы. – 2016. – Гродно, 2016.  – 312 с.]. Выполнение научно-исследовательской клинической работы предполагает на определенном этапе обращение к физиологии как к основополагающей науке, характеризующей механизмы функционирования организма в норме. Кооперация теории и практики позволило перенести фундаментальные экспериментальные исследования в клиническую медицину, а клинические данные могут стать основой для описания и понимания физиологических процессов в организме с неизвестной или новой стороны.

Сотрудники кафедры выполняют научно-исследовательские проекты, финансируемые Министерством здравоохранения и Фондом фундаментальных исследований Республики Беларусь. Эффективно ведётся работа по подготовке высококвалифицированных научных кадров и созданию новых технологий диагностики, лечения и реабилитации и активному использованию результатов фундаментальных исследований в прикладной медицине, внедрению в практическое здравоохранение. Активно осуществляет работу по исследовательским грантам ГНТП, ОНТП, БРФФИ и других источников. Эффективно ведется работа по подготов­ке высококвалифицированных научных кадров и созданию новых технологий диагностики, лечения и реабилитации и активному использованию результатов фундаментальных исследований в прикладной медицине, вне­дрению в практическое здравоохранение. Ряд учеников кафедры работают в нашем вузе и других научных центрах.

Данные научной работы имеют прикладное значение для теоретиче­ской медицины и врачебной практики, так как обосновывают возможность повышения эффективности медикаментозной терапии гипоксических со­стояний различного генеза, позволяют разработать функциональные тесты для выявления степени тяжести этих состояний, могут быть использованы для создания программ оздоровления и лечебно-профилактических меро­приятий.

Осуществлено большое количество исследований по проблеме транспорта кислорода в различных областях теоретической и клинической медицины, опубликованы десятки статей, проведено ряд научных форумов, защищены десятки диссертаций. Создана научно-педагогическая школа по клинической и теоретической физиологии дыхания.  С 2009 года возобновлено регулярное проведение научных форумов по этой тематике, которые являются важными этапными событиями в физиологической науке и в жизни не только кафедры, но и университета («Кислород и свободные радикалы», 2009, 2012, 2014, 2016, 2018). Как признание авторитетности научных исследований кафедры в 2017 году была открыта докторантура в университете по специальности физиология – 03.03.01 медицинские биологические науки.

На базе кафедры функционирует лаборатория ЦНИЛа по изучению газотранспортной функции крови, которая  была создана в 1982 году. Первым руководителем группы был профессор М.В. Борисюк, большой энтузиаст, выдающийся ученый, который мотивировал диссертантов на грамотную организацию эксперимента и заинтересованность в полученном результате. Первый состав научно-исследовательской группы включал профессора М.В. Борисюка и лаборанта М.И. Тукину. В последующем в ее структуре работали О.В. Юзефович (1986-1989), В.Н. Корнейчик (1988-2000), А.Н. Мальцев (1999-2001), И.Э. Гуляй (2007-по н/в), Т.Л. Степуро (2002-2018), Ю.Г. Куровская (2005-2007). Под руководством М.В. Борисюка были проведены успешные и актуальные исследования, которые позволили установить основные закономерности формирования кислородсвязующих свойств крови. В том числе, было сформулировано положение о функциональной системе транспорта кислорода и функциональной системе поддержания постоянства состава альвеолярного воздуха. Значимым научным достижением М.В. Борисюка является открытие интраорганной регуляции сродства гемоглобина к кислороду, являющееся логическим завершением работ о разработке метаболической регуляции кислородсвязующих свойств молекулы гемоглобина.  

С 1997 года группой руководит В.В. Зинчук – заведующий кафедрой нормальной физиологии. В настоящее время в состав сотрудников группы входят: И.Э. Гуляй – ведущий научный сотрудник, доцент, к.б.н; С.Я. Шалесная и А.Ю. Алещик – младшие научные сотрудники. Сегодня лаборатория оснащена современным оборудованием, что позволяет проводить научные исследования на высоком уровне, используя инновационные методы исследования, тесно интегрируясь с работой коллектива кафедры. Основными направлениями научных исследований в настоящее время являются изучение закономерностей функционирования кислородсвязующих свойств крови в поддержании прооксидантно-антиоксидантного равновесия в организме (определение продуктов перекисного окисления липидов, показателей ферментативной и неферментативной антиоксидантной защиты) и роль кислородтранспортной функции крови и газотрансмиттеров (монооксид азота, сероводород, монооксид углерода) в развитии оксидативных повреждений.

Плодотворное сотрудничество с группой по изучению газотранспортной функции крови способствует подготовке высококвалифицированных специалистов для нашего вуза. Научный потенциал лаборатории активно используется для подготовки диссертационных работ, организации и проведения научно-исследовательской работы. По данной тематике сотрудниками кафедры нормальной физиологии и специалистами клинических кафедр защищено более 40 кандидатских и   докторских диссертаций. Совместно с сотрудниками кафедры нормальной физиологии и клиническими кафедрами университета проводятся исследования по грантам Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований. За последние годы было реализовано более 10 проектов, под руководством Зинчука В.В.

 Итогом совместной научно-исследовательской работы сотрудников лаборатории и преподавателей кафедры является внедрение научных результатов в учебный и лечебный процесс.  Интеграция ее и кафедры позволяет обеспечить положительный качественно новый результат в обучении специалистов новой формации и развития университетской науки. Следует констатировать о фактически создании нового организационного элемента в преподавании физиологии, который можно определить, как образовательный кластер современного уровня модели «Университета 3.0».