The elucidation of the molecular mechanism of the cell response to moderate heating is of importance for understanding the events that occur in the cell upon use of heating for therapeutic purpose or during illnesses that are associated with fever. The aim of this work was to investigate and to compare the effects of mild (fever) and severe hyperthermia on functional properties of oxidative phosphorylation system in normal tissue mitochondria. Modular kinetic analysis for the first time was applied to evaluate effects of hyperthermia on oxidative phosphorylation in rat heart and liver mitochondria. We demonstrated that changes in mitochondrial functions induced by mild hyperthermia (42 ºC) are reversible but more severe hyperthermia (45 ºC) causes partially irreversible uncoupling and inhibition of mitochondrial respiration in state 3, hyperthermia remarkably (3.6-2.1 fold) activates ROS generation in heart mitochondria and that maximal increase in rate of H2O2 production and lipid peroxidation is observed in the fever temperature range. We show that the response of liver mitochondria and hepatocytes to hyperthermia is to certain extent dependent on gender and temperature. Specific differences of male rat liver and heart mitochondrial components phase transitions have been revealed by DSC analysis. / Ląstelių atsako į nuosaikią hipertermiją molekulinio mechanizmo išaiškinimas yra labai svarbus norint suprasti procesus, kurie vyksta ląstelėse jas kaitinant gydymo tikslais ar organizmui karščiuojant. Šio darbo tikslas buvo nustatyti ir palyginti švelnios (karščiavimo) ir šiurkščios hipertermijos poveikį oksidacinės fosforilinimo sistemos funkcijoms normalių audinių mitochondrijose. Pirmą kartą panaudojome modulių kinetinę analizę hipertermijos poveikiui širdies ir kepenų mitochondrijų oksidacinio fosforilinimo sistemai tirti. Mes nustatėme, kad švelnios hipertermijos (42 ºC) poveikis širdies mitochondrijų funkcijoms yra grįžtamas, bet šiurkštesnė hipertermija (45 ºC) sukelia dalinai negrįžtamą kvėpavimo ir fosforilinimo atskyrimą bei mitochondrijų kvėpavimo greičio trečioje metabolinėje būsenoje slopinimą. Hipertermija didino ROS gamybos greitį ir lipidų peroksidaciją, kurie buvo didžiausi karščiavimo temperatūroje. Nustatėme, kad kepenų mitochondrijų ir hepatocitų atsakas į hipertermiją priklauso nuo žiurkės lyties ir temperatūros. Atlikome palyginamąjį širdies ir kepenų mitochondrijų sandų fazinių virsmų analizę diferencine skenuojamaja kalorimetrija ir nustatėme būdingus skirtumus.

Ląstelių atsako į nuosaikią hipertermiją molekulinio mechanizmo išaiškinimas yra labai svarbus norint suprasti procesus, kurie vyksta ląstelėse jas kaitinant gydymo tikslais ar organizmui karščiuojant. Šio darbo tikslas buvo nustatyti ir palyginti švelnios (karščiavimo) ir šiurkščios hipertermijos poveikį oksidacinės fosforilinimo sistemos funkcijoms normalių audinių mitochondrijose. Pirmą kartą panaudojome modulių kinetinę analizę hipertermijos poveikiui širdies ir kepenų mitochondrijų oksidacinio fosforilinimo sistemai tirti. Mes nustatėme, kad švelnios hipertermijos (42 ºC) poveikis širdies mitochondrijų funkcijoms yra grįžtamas, bet šiurkštesnė hipertermija (45 ºC) sukelia dalinai negrįžtamą kvėpavimo ir fosforilinimo atskyrimą bei mitochondrijų kvėpavimo greičio trečioje metabolinėje būsenoje slopinimą. Hipertermija didino ROS gamybos greitį ir lipidų peroksidaciją, kurie buvo didžiausi karščiavimo temperatūroje. Nustatėme, kad kepenų mitochondrijų ir hepatocitų atsakas į hipertermiją priklauso nuo žiurkės lyties ir temperatūros. Atlikome palyginamąjį širdies ir kepenų mitochondrijų sandų fazinių virsmų analizę diferencine skenuojamaja kalorimetrija ir nustatėme būdingus skirtumus. / The elucidation of the molecular mechanism of the cell response to moderate heating is of importance for understanding the events that occur in the cell upon use of heating for therapeutic purpose or during illnesses that are associated with fever. The aim of this work was to investigate and to compare the effects of mild (fever) and severe hyperthermia on functional properties of oxidative phosphorylation system in normal tissue mitochondria. Modular kinetic analysis for the first time was applied to evaluate effects of hyperthermia on oxidative phosphorylation in rat heart and liver mitochondria. We demonstrated that changes in mitochondrial functions induced by mild hyperthermia (42 ºC) are reversible but more severe hyperthermia (45 ºC) causes partially irreversible uncoupling and inhibition of mitochondrial respiration in state 3, hyperthermia remarkably (3.6-2.1 fold) activates ROS generation in heart mitochondria and that maximal increase in rate of H2O2 production and lipid peroxidation is observed in the fever temperature range. We show that the response of liver mitochondria and hepatocytes to hyperthermia is to certain extent dependent on gender and temperature. Specific differences of male rat liver and heart mitochondrial components phase transitions have been revealed by DSC analysis.

Šilumos taikymas įvairioms ligoms gydyti jau buvo naudojamas senovės Egipto, Graikijos, Romos civilizacijose daugiau kaip prieš 2000 m. pr. Šiuo metu hipertermija plačiai taikoma visame pasaulyje gydant vėžį, nes tai pigus ir patogus metodas turintis mažą šalutinį poveikį. Mokslininkai nustatė, kad vėžinės ląstelės greičiau žūsta esant aukštesnei už fiziologinę (41-45°C) temperatūrai, todėl hipertermija, derinama su kitais vėžio gydymo metodais (radioterapija, chemoterapija, imunoterapija ir chirurgija), tampa efektyvesniu metodu. Kadangi yra mažai žinoma apie hipertermijos poveikio mechanizmą sveiko audinio ląstelėms karščiavimo, hiperterminio vėžio gydymo ar gydymo termoabliacija metu, todėl yra svarbu nustatyti hipertermijos paveiktų ląstelių gyvybingumą bei hipertermijos poveikį adenino ir piridino nukleotidų koncentracijoms. Šio darbo tikslas buvo įvertinti hipertermijos, būdingos nutolusioms nuo termozondo audinio sritims poveikį, adenino ir piridino nukleotidų koncentracijoms žiurkės kepenų ląstelėse bei audinyje. Buvo naudojamas jonų porų efektyviosios skysčių chromatografijos metodas, leidžiantis vienoje chromatografinėje analizėje išskirstyti labai skirtingo hidrofobiškumo junginius. Taip pat buvo vertintas gyvų ir negyvų ląstelių skaičius gautoje hepatocitų suspensijoje panaudojant tripano mėlio metodą bei NAD(P)H fluorescencijos pokyčiai kepenų audinyje termoabliacijos metu. Gauti rezultatai parodė, kad išskirti hepatocitai pasižymėjo dideliu gyvybingumu (8... [toliau žr. visą tekstą] / The application of heat in the treatment of disease was first recorded in the ancient civilizations of Egypt, Greece, and Rome from as early as 2000 BC. Nowadays hiperthermia is widely using in cancer diseases in all the world. It was determined by many scientists that cancer cells are more sensitive for supraphysiological temperature (41-45°C) killing compared to normal cells. There are numerous evidences that hyperthermia can increase the effectiveness of other cancer therapies: radiotherapy, chemotherapy, immunotherapy and surgery. There is little known about the mechanisms of hyperthermia effects on healthy tissue, which are important in fever, in hyperthermic treatment of neighboring tumour and in thermoablation. Therefore it is very important to determinate the vability of cells during different hyperthermic treatment and hyperthermic effects of adenine ir pyridine nucleotides concentrations.The aim of study was to value the effect of hyperthermia,which is typical remote from thermoprobe tissue areas, on the concentration of adenine and pyridine nucleotides in hepatocytes and liver tissue. It was used ion-pair high-performance liquid chromatography method, which allows to disperse different combinations of hydrophobicity. Also were evaluated live and dead cells quantity in the suspension through tripan blue method and NAD(P)H fluorescence changes in liver tissue during the ablation. The results showed that isolated hepatocytes exhibited with high viability (80%)... [to full text]

Išstudijavus mokslinius literatūros šaltinius, pastebėta, kad kūno temperatūros, o tuo pačiu ir raumens vidinės temperatūros padidėjimas sukelia daug fiziologinių reakcijų žmogaus organizme, tačiau vis dar mažai darbų, nagrinėjančių aklimacijos (aklimacija �� tai dirbtinėse sąlygose (laboratorijoje) sukelta ilgalaikė aklimatizacija) hipertermijai, sukeltos dirbtiniu būdu, poveikį žmogaus fiziologinių rodiklių kaitai, raumens išvystomai maksimaliai valingai jėgai. Nepavyko rasti duomenų kaip maksimalios valingos jėgos metu keičiasi raumenų elektrinis aktyvumas, priklausantis nuo aklimacijos hipertermijai. Pagrindinis šio darbo tikslas buvo nustatyti ir įvertinti dirbtinės aklimacijos hipertermijai poveikį �����mogaus organizmui. Uždaviniai: Nustatyti ir įvertinti žmogaus fiziologinių rodiklių (rektalinę, odos bei kūno temperatūras, fiziologinį stresą, netenkamą kūno svorį, širdies susitraukimų dažnį ir šiluminį stresą) kaitą aklimacijos hipertermijai laikotarpyje: prieš pasyvų šildymą, šildymo metu ir po šildymo; nustatyti aklimacijos hipertermijai poveikį raumenų atsparumui nuovargiui; nustatyti aklimacijos hipertermijai poveikį raumenų centriniam aktyvacijos koeficientui; nustatyti ir įvertinti aklimacijos hipertermijai poveikį šlaunies raumens elektriniam aktyvumui. Šio tyrimo metu iš viso buvo atliekami aštuoni tyrimai — vienas kontrolinis ir septyni hipertermiją sukeliantys eksperimentiniai. Eksperimentiniai nuo kontrolinio skyrėsi pasyviu kojų pašildymu (tiriamieji... [toliau žr. visą tekstą] / Firstly, it is important to emphasize that the research of different scientific articles and other sources of information has proved that the increment of temperature in the man’s body as well as the inner muscle causes many physiologic reflexes in human’s organism. However not many research projects analyzing the impact of the acclimation (In vitro(in laboratory) related long term acclimatization) to hyperthermic environment, created in imitative way, neither on the fluctuation of man’s vital functions nor on the maximum voluntary muscle strength, could be found. Secondly, it should be noted, that none of the above mentioned sources provided the information on the change of muscle electric activity at the moment of its maximum voluntary strength. Therefore, the main purpose of this research was to establish and measure the influence of the imitative acclimation of hyperthermia on the man’s body. The main tasks of the project were to observe and evaluate the change of man’s physiological functions (rectal, skin and body temperature, physiologic stress, weight loss, heart rate and thermic stress) during the acclimation to hyperthermia process: before passive heating, during the heating time and after it; to establish the impact of acclimation to hyperthermia on the maximum voluntary force as well as on the maximum activation rate; to establish and measure the impact of the acclimation to hyperthermia on the muscle electrical activity. In order to achieve the desired... [to full text]

Pagal pasaulinę sveikatos organizaciją, sveikata — tai fizinė, dvasinė ir socialinė gerovė, o ne tik ligos ar negalios nebuvimas. Svarbus sveikatą veikiantis veiksnys yra aplinkos temperatūra. Kiekvieno žmogaus organizmas puikiai geba prisitaikyti prie kintančių aplinkos temperatūros sąlygų, tačiau skirtingi žmonės įvairiai reaguoja į temperatūros pasikeitimus. Padidėjus žmogaus kūno temperatūrai gali įvykti perkaitimas — hipertermija. Probleminis klausimas. Ar dirbtinėmis sąlygomis sukėlus hipertermiją, moterų organizmas adaptuosis prie jos? Ar hipertermija riboja raumens funkcines galimybes atliekant maksimalaus intensyvumo izometrinius pratimus? Tyrimo tikslas buvo įvertinti aklimatizacijos hipertermijai ��taką moterų organizmui. Tyrimo tikslui pasiekti iškelti uždaviniai: 1. Nustatyti hipertermijos poveikį tiriamųjų širdies susitraukimų dažniui bei pulsiniam spaudimui. 2. Nustatyti tiriamųjų rektalinės, odos, bendrą kūno temperatūrų kaitą ir netenkamą kūno svorį sukėlus hipertermiją. 3. Įvertinti tiriamųjų subjektyvų šiluminį pojūtį, šiluminį komfortą bei šiluminį stresą sukėlus hipertermiją. 4. Nustatyti hipertermijos poveikį maksimaliai valingai jėgai ir centriniam nuovargiui, atliekant 2 min. maksimalų izometrinį krūvį. Išanalizavus tyrimo rezultatus nustatyta, kad septynis kartus kas antrą dieną pasyviai šildant kūną, įmerkiant kojas į vandenį, kur vandens temperatūra 44oC, bei taikant maksimalios valingos jėgos 2 minučių krūvį (MVJ-2 min.), organizmo aklimatizacija... [toliau žr. visą tekstą] / According to the world health organization, health is physical, spiritual and social well-being and not just the absence of illness or disability. An important factor that affects health is the environmental temperature. Every person’s body can adapt well to changing environment conditions, however different people react in a variety of ways to changes in temperature. Increase in human body temperature can lead to overheating - hyperthermia. The goal of the research was to evaluate the effect of acclimatization to hyperthermia to the fatigue of skeletal muscles of adult women when performing maximum intensity isometric exercises. Tasks in order to reach the goal of the research: 1. To determine the effect of hyperthermia to the subjects' heart contraction rate and pulse pressure. 2. To determine the variation of the subjects' rectal, skin and general body temperature and body weight loss during induced hyperthermia. 3. To evaluate the subjective heat sensation, heat comfort and heat stress of the subjects during induced hyperthermia. 4. To determine the effect of hyperthermia to maximum volitional strength and central fatigue when performing maximum 2 min. isometric load. After analysing the results of the research it was found that by passively heating the body every two days seven times in total, by immersing feet into water, whose temperature is 44 oC, and by applying maximum volitional strength 2 minute load (MVJ-2 min.), the acclimatisation of the body to... [to full text]

Žmogaus adaptacija prie karščio yra visapusiškai nagrinėjama ir plati problema (Hori, 1978). Literatūroje gausu tyrimų, nagrinėjančių hipertermijos poveikį neuroraumeninei funkcijai po fizinių pratimų karštyje (Nybo & Nielsen, 2001) ar pasyvaus šildymo (Thomas et al., 2006; Todd et al., 2005). M. M. Thomas et al. (2006) nustatė, kad pasyvaus šildymo metu, padidinus vidinę kūno temperatūrą iki 39,5 oC, sumažėja maksimali izometrinė pėdos lenkiamųjų raumenų jėga ir tai įtakoja raumenų aktyvacijos iš CNS sumažėjimas. Anksčiau atlikti tyrimai patvirtina, kad aukšta organizmo vidinė temperatūra paveikia CNS ir jos galimybę aktyvuoti dirbančius raumenis (Nybo & Nielsen, 2001; Todd et al., 2005). Organizmui aklimuojantis prie karščio, sumažėja TREKT, ŠSD, FSI ir padidėja prakaitavimas, kas lemia mažesnį fiziologinį-terminį stresą hipertermijos sąlygomis (Brazaitis ir kt., 2009; Brazaitis ir Skurvydas, 2010), tačiau sunku rasti tyrimų, nagrinėjančių kaip tai paveikia neuroraumeninę funkciją. M. Brazaitis ir A. Skurvydas (2010) nustatė, kad po 7 pasyvaus šildymo procedūrų (~44 oC vandenyje po 45 minutes), kurios buvo vykdomos kas antrą dieną 2 savaičių laikotarpyje, organizmas aklimavosi prie karščio, bet tai nepaveikė centrinio ir periferinio nuovargio MVJ-2min izometrinio krūvio metu hipertermijos sąlygomis. Mūsų atliktame tyrime buvo naudota unikali pasyvaus šildymo metodika (siekiama TREKT padidinti iki 39,5 0C, maksimalus šildymo procedūros laikas 120 min., šildymo procedūros... [toliau žr. visą tekstą] / Human adaptation to heat is comprehensive of a broad problem (Hori, 1978). The literature is rich in research of analyzing the influence of hyperthermia on neuromuscular function, after exercising in the heat (Nybo & Nielsen, 2001) or passive heating (Thomas et al., 2006; Todd et al., 2005). M. M. Thomas et al. (2006) ascertained that the increase to 39,5 oC of core temperature in passive heating, reduces maximal isometric force of plantar flexors and this is influence of the reduction on voluntary muscle activation from CNS. Earlier studies show, that high core temperature affects CNS and its ability to activate working muscles (Nybo & Nielsen, 2001; Todd et al., 2005). Heat acclimation occurs with reduced rectal temperature, heart rate, physiological strain index and increased sweat rate, which causes reduction in physiological-thermal stress in the hyperthermia (Brazaitis ir kt., 2009; Brazaitis ir Skurvydas, 2010), but it is difficult to find studies how this affects the neuromuscular function. M. Brazaitis & A. Skurvydas (2010) found out that after 7 passive heating procedures (in ~44 oC water, 45 minutes each), which was carried out every second day for two weeks, heat acclimation occurred, but did not change the central and peripheral fatigue during a 2-min MVC in hyperthermia. In our study, we used the unique passive heating technique (we tried to elevate rectal temperature to 39,5 0C, maximal passive heating time was 120 min., 16 days of passive heating procedure... [to full text]

Temperatūra yra svarbi kūno raumenų funkcijai. Jai padidėjus greitėja raumenų susitraukimas ir atsipalaidavimas, didėja išvystomas galingumas, o per didelė raumenų temperatūra gali sumažinti fizinį darbingumą. Padidėjus kūno temperatūrai perduodami nerviniai impulsai smegenims: padidėja prakaitavimas, suaktyvėja kraujo apykaita, susilpnina raumenų veiklą, medžiagų apykaitą, ir tai sukelia nuovargį. Dideli temperatūros pokyčiai gali paveikti maksimaliąją izometrinę jėgą. Aukšta rektalinė temperatūra (daugiau kaip 40ºC) gali neigiamai paveikti centrinę nervų sistemą (CNS) ir šilumos išsiskyrimą iš organizmo. Hipertermija yra limituojantis veiksnys atliekant fizinį krūvį. Hipotezė: Manom, kad adaptacija pasyviai hipertermijai padidins raumens atsparumą nuovargiui ir izometrinio krūvio jėgą. Tyrimo tikslas - ištirti pasyvios hipertermijos poveikį moterų keturgalvio šlaunies raumens adaptacijai izometrinio krūvio metu ir širdies kraujotakos sistemai. Buvo tiriamos 6 sveikos, aktyviai nesportuojančios moterys, kurių amžiaus vidurkis 21,5 ± 1,6 m. Tyrimą sudarė du etapai. Pirmajame etame tiriamieji buvo tiriami esant įparastinės raumens būsenos temperatūrai. Antrajame tyrimo etape, kuris vyko dvi savaites, kai raumuo buvo pašildytas. Buvo matuojama moterų dešinės kojos, keturgalvio šlaunies raumens izometrinė maksimali valinga jėga bei nevalinga jėga, naudojant 1, 10, d10, 20, 50 100 Hz dažnių elektrostimuliaciją. Buvo stebimi širdies kraujagyslių sistemos pokyčiai pasyvios... [toliau žr. visą tekstą] / Temperature is important for muscle function. Muscle contraction and relaxation becomes quicker, development of power increasing as the temperature of the body raises. Immoderate temperature of the muscle, as a result, can decrease physical efficiency. Increased body temperature affects the nerve impulses, transmitted to brains, sweating level and also activates the blood circulation process. Hyperthermia is a limiting factor during the physical load on muscles. Large variations in temperature can cause changes in maximal voluntary force. High rectal temperature (higher than 40ºC) may negatively affect the central nervous system and the thermal emission of the body. Heating affects the skin and superficial layers of human body. Optimal temperature of water in which the muscle is placed during the study is about 45 ºC, because the higher temperature may cause the degradation processes of the proteins. Increased body temperature reduces the metabolism and the activity of the skeletal muscle, which causes the fatigue. Hypothesis: We think that the effect of passive hyperthermia increases the muscle resistance to the fatigue and the increase of the isometric strain. Objective of this research is to explore the effect of passive hyperthermia on women quadriceps adaptation to the isometric strain and cardiovascular system. The experimental group 6 females: age average 21.5 ± 1.6 y. The research consisted of two stages: During the first stage volunteers were tested in the basic... [to full text]

Žmogaus organizmas yra linkęs aklimuotis ir prie besikartojančių šilumos ir prie besikartojančių šalčio stimulų (Michael, 2001). Tai sukelia skirtingus fiziologinius atsakus organizme. Žmogaus organizmas aklimuodamasis šilumai siekia sušvelninti šilumos sukeltą fiziologinį stresą, ir pagerinti šiluminį komfortą bei treniravimosi galimybes. Aklimacija yra sukeliama pakartotinių šilumos stimulų, kurie sukelia pakankamą stresą, galintį pakelti odos ir vidines temperatūras, padidinti prakaitavimą. Dažniausiai aklimacija kasdien pasikartojantiems šilumos stimulams atsiranda per pirmas 4 dienas ir galutinai susiformuoja per 3 savaites. Šilumos aklimacijos sukelti požymiai – žemesnė vidinė temperatūra, padidėjęs prakaitavimas ir odos kraujotaka, sumažėjusi metabolinė medžiagų apykaita, sumažėjęs širdies ir kraujagyslių sistemai sukeliamas krūvis, pagerėjęs skysčių balansas ir padidėjusi šiluminė tolerancija (Michael ir kt., 2001). Šiais laikais profesinė ir rekreacinė veikla šaltomis oro sąlygomis yra gana dažna. Šalčio poveikis sukelia termoreguliacijos atsakus, kurie pasireiškia elgesiu arba fiziologiniais pokyčiais, kad išlaikytų šiluminę pusiausvyrą- padidėjusia metabolinė šilumos gamyba drebant arba vazokonstrikcija- sumažėjusiu šilumos atidavimu. Šie fiziologiniai atsakai priklauso nuo asmens individualių savybių- amžiaus, kūno sudėjimo, bendro prisitaikymo šalčiui. Stiprus šalčio stimulas gali sukelti medicinines traumas ar net mirtį (Launay, 2009). Aklimacija šalčiui yra... [toliau žr. visą tekstą] / Human body tends to acclimate to repeated heat or cold stimulus (Michael, 2001). This leads to different physiological responses in the body. During acclimation to heat the body seeks to soften heat-induced physiological stress, to improve thermal comfort and increase training opportunities. Acclimation is induced by repeated heat stimuli that cause sufficient stress, that can raise skin and core temperature, increase sweating. Usually the acclimation to daily repeated heat stimuli occurs within the first 4 days and finally forms during 3 weeks. Heat acclimation causes symptoms such as lower core temperature, increased sweating and skin blood circulation, decreased metabolism, decreased stress for cardiovascular system, improved fluid balance and increased thermal tolerance (Michael et al., 2001). Nowadays, professional and recreational activities in cold weather conditions are quite common. Cold exposures cause thermoregulatory responses that affects behaviour or physiological changes to maintain thermal balance- increased metabolic heat production while shivering, or vasoconstriction- reduced heating. These physiological responses depend on the person’s individual characteristics- age, body composition and general adaptation to cold. A strong cold stimulus can cause medical injuries or even death (Launey, 2009). Acclimation to cold is classified into several categories- metabolic, insulation, hypothermic and intermediate versions (Bittel, 1992). Acclimation to cold may... [to full text]