КУБАНСКАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
ИНСТИТУТ МОЗГА ЧЕЛОВЕКА РАН
ЦЕНТР ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ХИРУРГИЧЕСКОЙ
ГАСТРОЭНТЕРОЛОГИИ МЗМП РФ
И.Б.Заболотских, В.А.Илюхина
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗЛИЧИЙ
СТРЕССОРНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ
ЗДОРОВОГО И БОЛЬНОГО ЧЕЛОВЕКА
Посвящается 75—летию Кубанской медицинской академии и 5—летию института мозга человека РАН
Издательство Кубанской медицинской академии
КРАСНОДАР 1995
УДК 612.014+616—092] :616.45—001.1 /.3
Заболотских И.Б., Илюхина В.А. Физиологические основы различий стрессорной устойчивости здорового и больного человека. — Краснодар: Изд—во Кубанской медицинской академии. — 1995. — 100 с. — 1000 экз.
В книге обобщены данные литературы и результаты оригинальных, комплексных исследований физиологических механизмов различий устойчивости организма к физиологическому и патологическому стрессу. На современном методическом уровне исследованы нейрорефлекторные и гуморальные механизмы различий толерантности к транзиторной гиперкапнии и гипоксии у здорового и больного человека.
Представлено физиологическое обоснование различий состояния оперативного покоя у лиц с низкой, умеренно сниженной, высокой и чрезмерно высокой устойчивостью к гиперкапнии и гипоксии. Дифференцированы уровни стрессорной устойчивости к стресс—факторам и рассмотрены особенности их гомеостатического и регуляторного обеспечения у здоровых лиц и больных в компенсированном и декомпенсированном состоянии.
Авторами предлагается новый метод экспресс—диагностики различий стрессорной устойчивости здорового и больного человека по показателям длительности произвольного порогового апноэ при пробе Штанге и данным динамики сверхмедленных физиологических процессов, регистрируемых с поверхности головы и тела.
Книга рассчитана на широкий круг специалистов, в том числе физиологов, патофизиологов, врачей разного профиля, психологов и педагогов, интересующихся проблемами стрессорной устойчивости здорового и больного человека.
Рецензент: доктор медицинских наук, профессор А.Х.Каде.
© И.Б.Заболотских, В.А.Илюхина, 1995.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие........................................ 5
Введение............................................ 6
Глава I. Нейрогуморальные механизмы различий
толерантности к гиперкапнии и гипоксии у
здорового и больного человека.........................9
1.1. Проба Штанге в исследованиях различий толе— рантности к транзиторнои гиперкапнии и гипоксии.....9
1.2. Современные представления о механизмах нейрорефлекторного и гуморального обеспе—
чения реализации пробы Штанге.......................11
1.3. Физиологические критерии нейрорефлекторного и гуморального обеспечения различий толерантности
к транзиторнои гиперкапнии и гипоксии................14
1.3.1. Уровни реактивности центральных и периферических хеморецепторов........................14
1.3.2. Уровни реактивности барорецепторов сосудов
малого и большого кругов кровообращения............... 19
1.3.3. Особенности гемодинамических сдвигов и изме— нений омега—потенциала, опосредованных уровнем реактивности баро— и хеморецепторов при разной длительности произвольного порогового апноэ.............21
1.3.4. Особенности оксигенации периферических тканей при разной длительности произвольного порогового апноэ......................................37
Глава II. Комплексный подход к изучению фи— зиологических основ различий функциональных состояний и стрессорной устойчивости здорового и больного человека...................................42
Глава III. Физиологические основы различий
состояния покоя при разной толерантности
к транзитороной гиперкапнии и гипоксии
у здорового и больного человека........................52
3.1. Особенности системного обеспечения состоя—
ния покоя и внутрисистемных взаимоотношений при
низкой толерантности к транзиторнои гиперкапнии
и гипоксии у здоровых и больных лиц.....................52
.1
3.2. Особенности системного обеспечения состояния покоя и внутрисистемных взаимоотношений у здоровых и больных лиц с умеренно сниженной толерантностью
к транзиторной гиперкапнии и гипоксии.................63
3.3. Особенности системного обеспечения состоя— ния покоя и внутрисистемных взаимоотношений при высокой толерантности к транзиторной гипер— капнии и гипоксии у здоровых и больных лиц...............65
3.4. Особенности системного обеспечения состояния покоя и внутрисистемных взаимоотношений у здоровых и больных лиц с чрезмерно высокой толерантностью
к транзиторной гиперкапнии и гипоксии................68
Глава IV. Физиологические механизмы различий устойчивости организма к стрессу......................72
4.1. Соотношение уровней стрессорной устойчи— вости и различий толерантности к транзиторной гиперкапнии и гипоксии у здоровых и больных лиц....
4.1.1. Особенности гомеостатического и регуля— торного обеспечения высокой стрессорной устой— чивости к физическим нагрузкам у здоровых лиц и операционному стрессу у больных.................
4.1.2. Особенности гомеостатического и регуля— торного обеспечения низкой стрессорной устойчивости к физическим нагрузкам у здоровых лиц и операционному стрессу у больных.................
4.1.3. Особенности Гомеостатического и регуля— торного обеспечения умеренного уровня стрессорной устойчивости к физическим нагрузкам у здоровых лиц и операционному стрессу у больных........
Глава V. Сверхмедленные физиологические процессы и показатель толерантности к гиперкапнии и гипок— сии в экспресс—оценке текущего функционального состояния и стрессорной устойчивости...................80
Список сокращений...................................84
.72.74 76.78
Список основной литературы
85
ПРЕДИСЛОВИЕ
В последние годы проявляется значительный интерес к механизмам индивидуальной стрессорной устойчивости у здоровых и больных людей. Однако, отсутствие комплексного подхода к указанной проблеме затрудняет обоснование физиологических механизмов, лежащих в основе этой устойчивости на системном и межсистемном уровнях. Развивающиеся при стрессе нарушения в деятельности многих специфических систем, испытывающих действие стрессора, а также изменение состояния центральных координирующих механизмов, обуславливающие активацию стресс—реализующих и лимитирующих систем, приводят к ограничению приспособительных возможностей к условиям среды.
Монография И.Б.Заболотских и В.А.Илюхиной, посвященная исследованию различий стрессорной устойчивости здорового и больного человека в зависимости от уровня толерантности к гиперкапнии и гипоксии, актуальна. Полученные на современном методическом уровне результаты позволяют говорить о существовании физиологических механизмов, определяющих различия в функциональных состояниях у лиц с низкой, умеренно сниженной, высокой и чрезмерно высокой толерантностью к гиперкапнии и гипоксии, дифференцировать базовые алгоритмы переносимости таких стресс—воздействий, как субмаксимальная физическая нагрузка и операционный стресс.
Обнаруженные физиологические алгоритмы низкой, умеренно сниженной и высокой стрессорной устойчивости положены в основу разработки критериев экспресс-оценки толерантности к стрессу. Это позволит в определенной мере прогнозировать возможные варианты развития событий при действии стрессоров на организм с целью снижения отрицательных последствий.
Представленная монография является итогом удачной попытки исследования патофизиологических механизмов, лежащих в основе различной стрессорной устойчивости организма, с целью клинического использования выявленных критериев для оценки функционального состояния.
А.Х.Каде
5
ВВЕДЕНИЕ
В сформулированных и развиваемых теоретических концепциях механизмов стресса со времени открытия этого феномена Гансом Селье (1950 г.) до настоящего времени наиболее аргументированы и распространены:
— концепция формирования общего адаптационного синдрома при воздействии чрезвычайного или патологического раздражителя (Селье Г., 1960, 1972);
— концепция принципов формирования общих неспецифических адаптационных реакций организма — реакций тренировки и активации в ответ на действие разных по качеству раздражителей средней силы и их отличие от описанной ранее реакции стресс Г.Селье (Гаркави Л.Х. исоавт., 1977, 1990);
— теоретические положения о принципах и механизмах формирования и взаимодействия стресс—реализующей и стресс—лимитирующей систем в условиях чрезвычайных или патологических воздействий (Меерсон Ф.З., 1986).
Фармакологический анализ и биохимические исследования показали, что сложноорганизованные адаптационные реакции стресс—реализующей системы опосредуются взаимодействием между катехоламинами, адренокортикотропным гормоном (АКТГ), глюкокортикоидами, антидиуретическим гормоном и системой ренин—ангиотензин—альдостерон (Заводская И.С, Морева, 1981; Панин Л.Е., 1983; Axelrod J., Reisine Т., 1984; Tepperman J., TeppermanH., 1989).
Физиологическим спутником стресс—реализующей системы является стресс—лимитирующая, основная задача которой заключается в модуляции эффектов симпатоадреналовой, вагоинсулярной, гипофизарно—адренокортикальной и ренин—ангиотензин—альдо-стероновой систем. По Ф.З.Меерсону (1986) стресс—лимитирующая система организма включает в себя центральные, относительно медленные ГАМ К—ергические и опиоидергические факторы, и периферические составляющие: аденозин, простагландины и антиоксидан-тную систему.
Таким образом, организация комплексной многофазной адаптационной реакции организма на стресс—воздействие обеспечивается сложными неирогуморальными механизмами взаимодействия стресс—реализующих и стресс—лимитирующих систем. Физиологическая целесообразность такого рода взаимодействия заключается, во—первых, в оптимизации гомеостатических функций, и во— вторых, — в эффективной защите организма от повреждающих факторов внешней и внутренней среды.
Необходимо, однако, подчеркнуть, что только при условии сбалансированности всех звеньев нейрогуморального обеспечения вза-
6
имодействия стресс—реализующих и стресс—лимитирующих систем создается основа высокой стрессорной устойчивости организма.
В настоящей работе мы хотели бы привлечь внимание к исследованию физиологических основ различных уровней стрессорной устойчивости здорового и больного человека.
В доступной нам литературе по механизмам стресса это понятие недостаточно очерчено или отсутствует совсем. Хотя общеизвестно, что одинаковые по интенсивности и длительности воздействия могут быть стресс—фактором для одного человека и не обладать этими свойствами для другого. Столь же неоднозначны могут быть эффекты сходного по интенсивности и длительности воздействия и у одного человека при разных функциональных состояниях.
Итак, текущее функциональное состояние человека выступает в качестве одного из ведущих факторов в определении уровня стрессорной устойчивости, а сопряженность проблемы функциональных состояний и стрессорной устойчивости вполне закономерна.
Современные исследования в области функциональных состояний объединяют широкий спектр методов и подходов к изучению механизмов внутри— и межсистемных взаимодействий, обеспечивающих многообразие алгоритмов приспособительной деятельности человека во взаимодействии с факторами среды, в том числе, и стресс—факторами (Анохин П.К., 1962, 1975; Медведев В.И., 1975, 1983; Леонова А.Б., Медведев В.И., 1981; Василевский Н.Н., Труба-чев В.В., 1977; Казначеев В.П., 1980; Климова—Черкасова В.И., 1978; Зимкина A.M., 1978; Данилова Н.Н., 1985 и многие другие).
В исследованиях последних лет наблюдается отчетливое смещение акцентов к изучению физиологических основ индивидуально— типологических особенностей функциональных состояний человека. Необходимо отметить, что при использовании системного подхода в большей мере раскрывается значение отдельных систем (центральной нервной системы, вегетативной нервной системы, сердечно—сосудистой, дыхательной и других систем) в механизмах регуляции функциональных состояний здорового и больного человека (Анохин П.К., 1968; Василевский Н.Н., 1979; Бехтерева Н.П., 1980, 1988; Меделяновский А.Н. и соавт., 1985; Судаков К.В., 1985, 1987; Илюхина В.А., 1986; Koepchen H.P., 1980; Fishman A.P., 1984).
Существенно менее разработан один из актуальных аспектов проблемы функциональных состояний здорового и больного человека — состояние покоя. Это понятие было введено А.А.Ухтомским в 1939 году как особый вид нервной активности, определяющий позу. Пользуясь позой как фоном, организм "пишет" на ней детальную картину текущего рабочего поведения. Таким образом, поза является своего рода фоном, который можно рассматривать как визуальное отражение состояния регуляторных и гомеостатических процессов, подготавливающих организм к реализации текущего рабочего поведения.
7
В этой связи, в плане анализа физиологических основ различий стрессорной устойчивости, наибольший интерес представляет изучение особенностей системного обеспечения состояния покоя или текущего функционального состояния вне реализации приспособительной деятельности человека.
В наших исследованиях последних лет представлено теоретическое обоснование комплексного подхода с использованием сверхмедленных физиологических процессов, позволяющего дифференцировать разные уровни оперативного покоя и активного бодрствования человека в базисных состояниях здоровья и болезни (Илюхина В.А., 1989, 1990; Илюхина В.А., Заболотских И.Б., 1993). В параметрах сверхмедленных физиологических процессов у здоровых лиц были определены критерии различий уровней оперативного покоя, соотносимых с высокой и низкой стрессорной устойчивостью к субмаксимальным физическим нагрузкам (Заболотских И.Б., 1988). При этом привлекало внимание обнаружение различий в нейрорефлек-торном и нейрогуморальном обеспечении текущего функционального состояния (состояния покоя) у здоровых быстроутомляемых лиц. Это находило отражение в особенностях соотношений показателей сверхмедленных физиологических процессов, центральной гемодинамики, вегетативного и физико—химического гомеостаза, углеводного и электролитного обмена, кислородотранспортной функции крови и общих неспецифических адаптационных реакций (Заболотских И.Б., 1988).
Обнаруженные закономерности побуждали к поиску подходов и методов, которые позволяли бы исследовать изменения в узловых звеньях систем, формирующих устойчивость организма к физиологическим и патологическим стресс—факторам. В число такого рода базовых систем входит система дыхания.
С позиций теории функциональных систем, дыхание представляется как система, функционирующая по принципу саморегулирования, конечным приспособительным результатом которой является поддержание базисных показателей газового и кислотно—основного гомеостаза — Ог, СОг и рН крови — на оптимальном для организма уровне в каждый конкретный момент времени.
В рамках настоящего исследования мы сосредоточили основное внимание на изучений физиологических механизмов различий толерантности к транзиторной гиперкапнии и гипоксии как проявлении эндогенно обусловленных разных уровней функционирования системы дыхания и сопряженной с ней системы кровообращения, определяющих возможности и ограничения адаптационно—компенсаторных реакций организма в условиях стресса.
8
ГЛАВА 1
НЕЙРОГУМОРАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗЛИЧИЙ
ТОЛЕРАНТНОСТИ К ГИПЕРКАПНИИ И ГИПОКСИИ
У ЗДОРОВОГО И БОЛЬНОГО ЧЕЛОВЕКА
/. /. Проба Штанге в исследованиях различий толерантности к транзиторной гиперкапнии и гипоксии
При выборе способа исследования различий толерантности к транзиторной гиперкапнии и гипоксии у здорового и больного человека мы остановились на пробе Штанге (Заболотских И.Б., 1993, 1994, 1995; Илюхина В.А., Заболотских И.Б., 1993).
История применения этой пробы в клинике начинается с 1913 года, когда профессор Российской Военно—медицинской академии В.А.Штанге предложил использовать в хирургической практике функциональную нагрузку в виде максимальной по длительности задержки дыхания после глубокого вдоха в качестве показателя функционального состояния кардио—респираторной системы (Штанге В.А., 1914).
По сравнению с пробой Штанге другие функциональные дыхательные пробы (например, с возвратным дыханием или дыханием различными газовыми смесями, гипервентиляционная, ортостати-ческая) имеют ряд ограничений и недостатков. Во—первых, их нежелательно проводить у тяжелобольных из—за возможной провокации серьезных нарушений со стороны дыхательной и сердечно—сосудистой систем и в связи с этим возможных трудностей в получении сравнимых результатов у разных контингентов обследованных лиц. Во—вторых, трудно определить "пороговость" этих проб.
Правильность выполнения функциональной нагрузки контролируется появлением рефлекторных сокращений диафрагмы. Попытка ее объективизации путем записи пневмограммы с передней стенки живота впервые была предпринята в 1938 году В.Г.Куневичем. В 1954 году Н.И.Тавастшерна указал на возможность объективизации пробы Штанге путем пальпаторного определения начала рефлекторных движений диафрагмы перед окончанием апноэ.
Одним из объективных электрофизиологических проявлений порогового воздействия апноэ на дыхательный центр является появление электрической активности дыхательных мышц на электромио-грамме (Филаретов А.А., 1968). СВ.Корж (1976) обнаружил, что в качестве объективизации этой функциональной нагрузки может быть использована специфическая реакция организма, проявляющаяся сразу после задержки дыхания в виде усиленной вентиляции легких за последующие 30 с, что количественно характеризует степень возбуждения дыхательного центра.
9
Привлекательность пробы Штанге как показателя различий толерантности к транзиторнои гиперкапнии и гипоксии состоит, прежде всего:
— в возможности простым и доступным способом определять значения произвольного порогового апноэ у здоровых и больных лиц, в том числе, в компенсированном и декомпенсированном состоянии;
— в отсутствии "побочных" эффектов;
— в возможности получения объективных сопоставимых результатов у разных контингентов обследованных лиц.
Проведенные нами исследования на больших контингентах здоровых лиц (120 человек.) и больных с длительнсгекущими заболеваниями нервной системы и хроническими, в том числе нейрогенны-ми, заболеваниями внутренних органов (более 500 человек) показали значительную вариативность значений произвольного порогового апноэ (ППА) при пробе Штанге (от 10—15 до 140 с).
На основе комплексных клинико—физиологических исследований с использованием методов вероятностного статистического анализа было дифференцировано 4 градации значений этого показателя:
I. Низкие значения ППА (менее 30 с), что в соответствии с данными литературы и результатами наших исследований характеризовало низкую толерантность к транзиторнои гиперкапнии и гипоксии;
II. Умеренно сниженные значения ППА (от 35 до 55 с), что характеризовало умеренно сниженную толерантность к транзиторнои гиперкапнии и гипоксии.
III. Высокие значения ППА (от 60 до 85—90 с), что являлось эквивадентом высокой толерантности к транзиторнои гиперкапнии и гипоксии,
IV. Чрезмерно высокие значения ППА (более 91—95 с), что характеризовало чрезмерно высокую толерантность к транзиторнои гиперкапнии и гипоксии (Заболотских И.Б., 1993; Илюхина В.А., Заболотских И.Б., 1993).
Опираясь на современные представления о механизмах реализации пробы Штанге, у здоровых лиц и больных в компенсированном и декомпенсированном состоянии были исследованы особенности системного обеспечения различий толерантности к гиперкапнии и гипоксии.
Следует отметить, что на настоящем этапе мы не рассматриваем особенности системного обеспечения пробы Штанге в зонах переходных значений ППА, так как это требует дополнительных исследований.
Ю
1.2. Современные представления о механизмах нейрорефлек— торного и гуморального^обеспечения реализации пробы Штанге
На основе обобщения экспериментальных и клинических данных разработана принципиальная схема нейрорефлекторного и гуморального обеспечения реализации пробы Штанге (рис. 1).
Как видно из предлагаемой схемы, в ответ на глубокий вдох происходит возбуждение механорецепторов легких (Франкштейн СИ., Лисин В.В., 1977; Сафонов В.А. и соавт., 1979; Лоога Р., 1988), диафрагмы (Глебовский В.Д., Павлова Н.А., 1962), внутренних и наружных межреберных мышц (Глебовский В.Д., 1963, 1965) и плевры (Мусатова Л.П., 1958).
Тормозная импульсация с этих рецепторов, возникающая при глубоком вдохе у человека (рефлекс Геринг—Брейера), ограничивает возбуждение дыхательного центра, вызываемое задержкой дыхания. С.И.Франкштейн и В.В.Лисин (1977) обнаружили, что аффе-рентация с легких, дыхательных мышц и плевры не оказывает специфического влияния на ощущение дыхательного дискомфорта при задержке дыхания. Следовательно, в развитии дыхательного дискомфорта основное значение принадлежит нейрогуморальным механизмам.
Одновременно с раздражением механорецепторов легких, плевры и дыхательных мышц возникает возбуждение барорецепторов сосудов легких, откуда посылаются импульсы в вазомоторный центр (Дворецкий Д.П., Ткаченко Б.И., 1987; Heymans С, Neil E., 1958)
C.Lau,S.F.Maroua(1969),J.C.E.Roseetal. (1983), A.J.Baertschiet al. (1990) экспериментально доказали, что возбуждение барорецепторов синокаротидной рефлексогенной зоны сопровождается увеличением секреции адреналина, инсулина, антидиуретического и глю-кокортикоидных гормонов.
Следующим после глубокого вдоха основным этапом пробы Штанге является произвольное пороговое апноэ, во время которого развиваются и нарастают изменения на уровне газового и кислотно—основного гомеостаза в виде гиперкапнии, гипоксии и ацидоза (Маршак М.Е., 1969; Бреслав И.С, 1985). При этом, ионы водорода, образующиеся из накапливающейся углекислоты, оказывают прямое (через ликвор) возбуждающее влияние на центральные хеморе-цепторы (Юматов Е.А., 1974, 1975, б; Mitchell R. el al., 1963).
Таким образом, возбуждающая импульсация от центральных хе-морецепторов на уровне дыхательного центра конкурирует с тормозной импульсацией, исходящей от механорецепторов легких, плевры и дыхательных мышц.
Наряду с центральными, происходит возбуждение и периферических хеморецепторов, основными гуморальными активаторами которых являются артериальная гипоксемия и ацидоз (Маршак М.Е., 1961; DejoursP., 1963; Lahiri S., 1977; De Sanctis G.T. et al., 1991).
11
Рис.1. Принципиальная схема реализации пробы Штанге.
Утолщенными линиями обозначены этапные переходы, тонкими линиями • нервные связи, пунктирными линиями - гуморальные связи, знаком -тормозная импульсация.
12
Исследования С.В.Аничкова, М.Л.Беленького (1962), E.Mills, M.W.Edwards (1968) показали, что механизм возбуждения периферических хеморецепторов принципиально не зависит от воздействующего гуморального агента и связан с возникновением энергетического дефицита в их структурах, особенно в условиях повышения симпатического тонуса M.Purves (1970). Высокая чувствительность синокаротидных и аортальных хеморецепторов к снижению уровня р02 артериальной крови определяется низкими резервами макроэргов в сочетании с нестабильностью энергетического баланса и большим потреблением кислорода в каротидных тельцах (Leitner L.M., LiaubetM.G., 1971).
С другой стороны, хемочувствительность каротидных телец может определяться изменением в них карбоангидразной активности в условиях гиперкапнии и гипоксии, так как этот фермент обратимо катализирует реакцию образования угольной кислоты из углекислого газа и воды и таким образом регулирует соотношение между Н и НСОз~ (Kassera C.E., Jones D.R., 1993; Iturriaga R., 1993). Следовательно, совместное действие гиперкапнии и гипоксии опосредуется преимущественно периферическими хеморецепторами (Yang F., Khoo М.С., 1994), что особенно демонстративно проявляется в случае подавления рефлекса со стороны центральных хеморецепторов (Robbins P.A., 1988, Bascom D.A. etal., 1990).
Взаимодействие углубляющихся гиперкапнии и гипоксии на уровне центральной нервной системы формирует так называемый императивный стимул дыхания, т.е. невозможность дальнейшего апноэ (Бреслав И.С. и соавт., 1985).
Произвольная пороговая задержка дыхания приводит к транзи-торной гипервентиляции, выраженность которой модулируют ретикулоспинальные вазомоторные нейроны рострального вентролатерального вещества (Sun M.K., Reis D.J., 1994) и нейроны заднего гипоталамуса (Horn E.M., Waldrop T.G., 1993; Dillon G.H., Waldrop T.С, 1993). Активация периферических хеморецепторов не обязательна для этой модуляции.
Известно, что кратковременная гипоксия любого генеза сопровождается повышением легочной вентиляции, величина которой через несколько минут возвращается к исходному уровню. Сочетанное же действие гипоксии и гиперкапнии вызывает быстрое, значительное по силе и продолжительности увеличение минутного объема дыхания (Агаджанян Н.А. и соавт., 1977; Khoo M.C.K., Marmarelis V.Z., 1989; Trzebski A. etal., 1995).
Усиление вентиляторного ответа и хеморецепторной чувствительности на гиперкапнически—гипоксическос воздействие у человека может возникать вследствие снижения эндогенной допами-нергической активности (Tatsumi К. et al., 1995) и повышения бе-таг—адренергическойактивности (Yoshiike Y. etal., 1995).
13
1.3 Физиологические характеристики нейрорефлекториого
и гуморального обеспечения различий толерантности
к транзиторной гиперкапнии и гипоксии
В доступной литературе мы не встретили работ, посвященных комплексному изучению особенностей нейрорефлекторного и гуморального обеспечения различий длительности произвольного порогового апноэ после глубокого вдоха у здорового и больного человека. В то же время, преимущественно в экспериментальных и, в меньшей степени, в клинико—физиологических исследованиях накоплены данные о вариациях изменений показателей центральной гемодинамики и газового гомеостаза в условиях раздражения механо—, ба-ро— и хеморецепторов; а также при транзиторной гиперкапнии и гипоксии на этапах глубокого вдоха, апноэ и императивного стимула дыхания.
Нами были проведены целенаправленные исследования латент-ности и интенсивности изменений показателей центральной гемодинамики и газового гомеостаза во время пробы Штанге при условии ее адекватного выполнения (до появления пальпаторно определяемых рефлекторных сокращений диафрагмы).
При изучении особенностей нейрогуморального обеспечения различий толерантности к гиперкапнии и гипоксии в качестве основных критериев были определены:
— реактивность центральных хеморецепторов;
— реактивность периферических хеморецепторов;
— реактивность барорецепторов малого и большого кругов кровообращения;
— гемодинамические сдвиги, опосредованные уровнем реактивности барорецепторов и периферических хеморецепторов;
— состояние оксигенации периферических тканей.
1.3.1. У ровни реактивности центральных и периферических хеморецепторов
И.С.Бреслав и соавт. (1976), Г.Ш.Усенова (1984), J.R.A.Rigg et al. (1974) предлагают оценивать реактивность центральных хеморецепторов по напряжению углекислоты в артериальной крови и степени увеличения этого показателя в точке "срыва".
В наших исследованиях реактивность центральных хеморецепторов оценивали по величине прироста концентрации углекислого газа в выдыхаемой смеси (ЕхС02) в момент окончания пробы Штанге по сравнению с ее исходным уровнем.
' )тот показатель определяли у здоровых и больных лиц с разной толерантностью к транзиторной гиперкапнии и гипоксии. Обнаружена прямая зависимость между увеличением прироста альвеоляр-
14
ного рС02л увеличением длительности ППА у здоровых лиц (таблица 1).
Эти тенденции в редуцированном виде сохранялись и у обследованных больных. Выявленные закономерности позволили ввести понятие уровня реактивности центральных хеморецепторов и дифференцировать их у здоровых и больных лиц с разной толерантностью к транзиторной гиперкапнии и гипоксии (таблица 2).
Наиболее изученной в ходе выполнения пробы Штанге оказалась динамика чрескожно определяемого содержания оксигемоглобина (ткНвОг), отражающего глубину развивающейся во время ППА артериальной гипоксемии и интенсивность потребления кислорода (Пенкович А.А., 1960; Махновский В.П., КузютаЭ.И., 1989).
В.В.Мельниковым (1961) установлено, что после начала задержки дыхания у здоровых людей содержание ткНвОг оставалось некоторое время (от 25 до 80 с) на исходном уровне, а степень его снижения была индивидуальна и могла достигать 30%. При этом, появление непроизвольных движений диафрагмы и дыхательных мышц могло происходить уже при снижении насыщения крови кислородом всего на 1—4%. Эти закономерности оказались верными и для больных (ЛаанеЭ.Я., 1970).
На основании анализа латентного периода (ЛП) и интенсивности (И) изменений оксигемограммы во время пробы Штанге нами было дифференцировано четыре уровня реактивности периферических хеморецепторов:
I — низкий (ЛП=55—85 с; И=15—30 %), обнаруживался при чрезмерно высоких значениях длительности ППА;
II — оптимальный (ЛП=30—55 с; И=8—18 %), обнаруживался при высоких значениях длительности ППА;
III — высокий (ЛП=20—35 с; И=5—12 %), обнаруживался при умеренно сниженных значениях ППА;
IV — чрезмерно высокий (ЛП=10—20 с; И=2—4%), обнаруживался при резко сниженных значениях ППА.
По данным А.Д.Валтернис и Э.В.Аболтинь—Аболиня (1978), удлинение латентного периода изменений оксигемограммы во время апноэ свидетельствует о снижении реактивности хеморецепторов на накопление углекислоты и респираторную гипоксию.
Полученные в наших исследованиях данные позволили конкретизировать уровни реактивности центральных и периферических хеморецепторов при разной длительности произвольного порогового апноэ, что раскрывало значимость соотношения этих факторов в раскрытии физиологических основ различий толерантности к транзиторной гиперкапнии и гипоксии.
V здоровых лиц и больных с хроническими заболеваниями органов желудочно—кишечного тракта, печени, почек, поджелудочной железы и половых органов в клинически компенсированном и де-компенсированном состояниях были исследованы особенности ва-
L5
Таблица 1 Соотношения динамики прироста альвеолярного содержания углекислого газа (рдСОг) и увеличения длительности произвольного порогового апноэ (ППА) при пробе Штанге у здоровых и больных людей
| Длительность ППА (с) | Прирост рлСОг (мм рт.ст.) | ||
| Здоровые лица | Больные | ||
| Компенсированные | Декомпенси-рованные | ||
| 15—30 | до 5 | до 5 | до 3—5 |
| 35-55 | до 10 | до 15 | до 12 |
| 60-90 | до 15—17 | до 15 | до 12 |
| 95—ИО | До 20 и более | до 15 | — |
Таблица 2 Уровни реактивности центральных хеморецепторов к повышению альвеолярного рСОг при разной толерантности к гипер-капнии и гипоксии у здоровых и больных лиц
| Толерантность к транзиторной ги-перкапнии и гипоксии | Уровни реактивности центральных хеморецепторов | ||
| Здоровые лица | Больные | ||
| Компенсированные | Декомпенси-рованные | ||
| Чрезмерно высокая | Низкая | Умеренно снижена | - |
| Высокая | Умеренно снижена | Умеренно снижена | Высокая |
| Умеренно снижена | Высокая | Умеренно, снижена | Высокая |
| Низкая | Чрезмерно высокая | Чрезмерно высокая | Чрезмерно высокая |
риаций некоторых показателей функционального состояния системы дыхания при разных уровнях реактивности центральных и периферических хеморецепторов (таблица 3).
По данным И.С. Бреслава (1985) императивный стимул дыхания, прерываюший апноэ, возникает тогда, когда раСОг достигает 43—50 мм рт.ст., а раОг падает до 75—60 мм рт.ст. Максимальная задержка дыхания, равная 131 с, наблюдалась при исходном раС02, равном 35 мм рт.ст., которое увеличивалось до 55 мм рт.ст. в точке "срыва". Минимальная толерантность к пробе Штанге — 21с — обнаружена при раС02, равном 66 мм рт.ст.; в этом случае прирост раСОг составил 3 мм рт.ст.
В нашем исследовании не было обнаружено столь жесткой зависимости длительности апноэ от величины ЕхСОг, коррелирующей с РаСОг (Бунятян и соавт., 1994). На наш взгляд, это могло быть следствием феномена метаболической "фиксации углекислоты". Известно, что избыток углекислоты в организме может утилизироваться по трем основным метаболическим путям: 1) путем карбокси-лирования органических соединений; 2) за счет восстановления углекислого газа до муравьиной кислоты; 3) путем образования карба-моилфосфата с дальнейшим его использованием для синтеза более сложных органических соединений (Гулый М.Ф., 1983; Rognstad R., 1983;KaussingerO., 1987).
Так, например, длительность пробы Штанге в пределах 10—55 с была детерминирована не только высокой реактивностью периферических хеморецепторов, но и интенсификацией аэробного метаболизма у здоровых лиц и компенсированных больных или исходно имеющейся артериальной гипоксемии у больных в декомпснсиро-ванном состоянии.
Факт ограничения длительности предельной задержки дыхания гипоксемией в условиях гипервентиляции был обнаружен в эксперименте на животных и у здоровых людей (Потапов А.В., Козырин И.П., 1991). При этом, в момент прекращения апноэ раСОг у них повышалось лишь до физиологической нормы.
Известно, что на продолжительность произвольного порогового апноэ оказывает влияние исходное состояние кислотно—основного гомеостаза. Наши результаты подтвердили хорошо установленные ранее закономерности, заключающиеся в том, что на фоне метаболического алкалоза и респираторного ацидоза время задержки дыхания оказывается относительно большим, а на фоне метаболического ацидоза и дыхательного алкалоза относительно меньшим, чем в условиях нормального состояния кислотно—основного гомеостаза (Усенова Г.Ш., 1984; Сверчкова B.C., 1985; Серебровская Т.В., 1985; Shaefer K.E. etal., 1975).
17
Таблица 3 Величины некоторых показателей функциональной системы дыхания при разных уровнях реактивности центральных и периферических хеморецепторов у здоровых лиц (I) и больных в компенсированном (И) и декомпенсированном (III) состоянии
| Исследованные показатели | Уровни реактивности: | |||||
| Низкий | Умеренный | Высокий | Чрезмерно высокий | |||
| I | II I III | I I II I III | I | II | III | I II III | ||
| Чрескожное содержание оксигемоглобина Ш | 89—98 | 89—97 | 88—96 | 73-85* " | 86-95 | |
| Артерио—венозная разни-ца по кислороду (мл О2/100 мл) | 5,0—8,0 | 4,8—6,2 | 5,4—8,3 | 3,9-5,0* ** | 5,4-7,8 | |
| рН венозной крови (ед) | 7,37—7,42 | 7.38—7,44 | 7,38—7,42 | 7,48—7,56*** | 7,40—7,46*** | 7,22—7,36*** |
| Частота дыхания (мин-1) | 7-14 | 12—19* | 13—16* | 20—26* ** | 17—24*** | 28—34* ** |
| Минутный объем дь(-хания(л'мин.м ) | 3,0—5,0 | 3,5-6,5 | 3,5—4,5 | 6,0-9,5* ** | 4,0-7,5* ** | 9,5—14,5*** |
| Содержание углекислого газа в выдыхаемой смеси (млСО2/100мл) | 4,7—6,5 | 4,3—6,0 | 4,4—5,8 | 3,9-4,7*** | 4,2—5,6 | 3,9-5,0* |
| * — р < 0,05 относительно 1—й колонки, ** — р<0,05 относительно предыдущей колонки по критерию Колмогорова—Смирнова | ||||||
1.3.2. Уровни реактивности барорецепторов сосудов малого и большого круга кровообращения
Результатами преимущественно экспериментальных исследований доказано, что динамика таких показателей как частота сердечных сокращений (ЧСС), среднего артериального давления (САД), ударного и сердечного индексов (У И и СИ) и удельного периферического сосудистого сопротивления (УПСС) в ответ на изменения давления в сосудах малого круга кровообращения может быть представлена широким спектром амплитудно—временных изменений (Дворецкий Д.П., 1966; Дворецкий Д.П., Ткаченко Б.И., 1987; Малкин В.Б., Гора Е.П., 1990; Levy M.N., Martin P.Y., 1988). При этом, гемодинамические сдвиги, происходящие в течение первых 5—60 с после быстрого изменения внутригрудного давления, M.N.Levy, P.Y.Martin (1988) связывают с реактивностью барорецепторов малого круга кровообращения.
И.А.Эскин, Р.Н.Щедрина (1966), H.R.Warner, A.Cox (1962), A.S.Iberall, W.S.McCallock (1970) показали, что именно в этот временной интервал происходят нейрорефлекторные сдвиги физиологических показателей.
Изучение интенсивности и направленности изменений показателей центральной гемодинамики в первые 5—60 с апноэ после глубокого вдоха позволили дифференцировать у здоровых и больных людей пять уровней реактивности барорецепторов малого и большого кругов кровообращения (таблица 4).
Медиаторно опосредуемая ареактивность барорецепторов характеризовалась отсутствием изменений ЧСС, САД, УИ, УПСС и СИ в течение первой минуты апноэ после глубокого вдоха.
У здоровых людей и компенсированных больных она, вероятно, была обусловлена длительным воздействием различных стимулирующих агентов и развивающейся в связи с этим десенситацией (тахи-филаксией) барорецепторов (Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г., 1988; D.R. Sibley, R.J.Lefkowitz, 1985). У больных в декомпенсиро-ванном состоянии причинами ареактивности барорецепторов могли быть как тканевая гипоксия (Рябов Г.А. и соавт., 1984; Рябов Г.А., 1988; Schwartz S.etal., 1981; Suteu Yu. et al., 1981), так и "фармакологический" блок седативными, наркотическими и холинолитичес-кими препаратами, входящими в схему премедикации и интенсивной терапии (Малышев Ю.П., Заболотских И.Б., 1990; Заболотских И.Б., 1993).
^Как показали наши исследования, физиологическую основу низкой реактивности барорецепторов сосудов большого и малого кругов кровообращения составили:
— у компенсированных больных — длиннолатентные умеренной и слабой интенсивности сдвиги ЧСС, САД, УИ, СИ и УПСС;
19
Таблица 4 Градация уровней реактивности барорецепторов сосудов большого и малого кругов кровообращения по интенсивности изменейий и вариабельности показателей центральной гемодинамики в первые 5-60 с произвольного порогового апноэ при пробе Штанге
| Показатели гемодинамики | Уровни реактивности барорецспторов сосудов большого и малого кругов кровообращения | ||||
| Ареактивность | Низкий | Умеренный | Высокий | Чрезмерно высокий | |
| Латентность изменений (с) | - | длиннолатентные 26—60 | среднелатентные 16—25 | коротколатентные 5—15 | длиннола тентные 26—60 |
| Интенсивность изменений: | Отсутствуют | Слабая | Умеренная | Сильная | |
| Частота сердечных сокращений (мин ) | 0-1 | 2—4 | 5-8 | 9-15 | 9—18 |
| Среднее артериальное давление (мм рт.ст.) | 0—2 | 3-8 | 9—13 | 14—28 | 16—33 |
| У парный индекс (мл'м ) | 0-2 | 3-6 | 7 —VI | 12—19 | 14—21 |
| Удельное периферическое сосу - дисгое сопротивление (дин'с'см.м ) | 0—50 | 60—150 | 160—250 | 260—510 | 290—640 |
| Сердечный индекс (л'мин м ) | 0-0,2. | 0,3—0,5 | 0,6—1,0 | 1,1 — 1,6 | 1,3—2,1 |
__ У декомпенсированных больных — среднелатентные слабой
интенсивности сдвиги показателей центральной гемодинамики или умеренной интенсивности длиннолатентные изменения показателей центральной гемодинамики.
Для здоровых испытуемых оказалась репрезентативной оптимальная реактивность барорецепторов, основу которой определили среднелатентные умеренной интенсивности изменения показателей центральной гемодинамики.
Высокая реактивность этих барорецепторов, зарегистрированная у здоровых лиц и больных в компенсированном состоянии, характеризовалась либо коротколатентными умеренной и сильной интенсивности изменениями ЧСС, САД, УИ и УПСС, либо среднела-тентными сильной интенсивности изменениями показателей центральной гемодинамики.
Длиннолатентные сильной интенсивности изменения гемодина-мических показателей, согласно нашим представлениям, отражали чрезмерно высокую реактивность барорецепторов сосудов малого и большого кругов кровообращения.
1.3.3. Особенности гемодинамических сдвигов и изменений омега—потенциала, опосредованных уровнем реактивности баро— и хеморецепторов при разной длительности произвольного порогового апноэ
Наиболее подробно гемодинамическис эффекты произвольной задержки дыхания у людей отражены в работе В.В.Малкина и Е.П.Гора (1990). Авторами установлено, что во время вдоха и последующего апноэ у здоровых испытуемых происходит увеличение частоты сердечных сокращений, снижение ударного объема сердца, разнонаправленные изменения минутного объема кровообращения и отсутствие значимых изменений артериального давления.
В других исследованиях имеются разноречивые данные о динамике артериального давления после глубокого вдоха. Так, Э.В.Абол-тинь—Аболиня (1982), J.Sanchez, Ph.Sebert (1983) обнаружили значимое увеличение этого показателя, a M.Scharf Steven et al. (1979), напротив, — его уменьшение.
Разнонаправленное™ изменений ударного выброса у человека во время сдвигов внутригрудного давления S.C. De Cort et al. (1991) предложили связывать с состоянием сознания, положением тела, растяжимостью легких и т.д. Авторами обнаружено, что у здоровых людей ударный объем сердца максимален во время выдоха, тогда как у больных с различными неврологическими нарушениями во время вентиляции с положительным давлением наибольшее значение этого показателя получено во время вдоха.
По мнению К.В.Судакова (1985), рефлекторные реакции проявляются в условиях доминирования различных функциональных сие-
тем организма; т.е. функциональные системы оптимизируют рефлекторные реакции в зависимости от состояния метаболизма, I адаптивных и поведенческих процессов.
С.Ф.Дучин и Е.А.Городецкая (1984) показали, что чувствительность барорефлекса является свойством пейсмекера сердца в зависимости от активности ритмической нервной импульсации по—разному реагировать на один и тот же нейрогуморальный сигнал. Однако, в последние годы доказана ведущая роль нейронов ствола мозга в модуляции кардио—респираторных сдвигов (Sun M.K., Reis D.J., 1994; Horn E.M., WaldropT.G., 1994).
Результаты одновременной регистрации показателей центральной гемодинамики (ЧСС, САД, УИ, СИ, УПСС) и омега—потенциала во время произвольного порогового апноэ разной длительности г,! позволили, с одной стороны исследовать особенности гемодинамиче-. ских сдвигов, опосредованных уровнем реактивности барорецепторов и периферических хеморецепторов. С другой стороны, в этих условиях появилась возможность конкретизации соотношений динамики омега—потенциала с реактивностью механизмов нейрореф-лекторной регуляции сердечно—сосудистой и дыхательной систем.
У здоровых лиц при длительности ППА до 30 с во время пробы Штанге было обнаружено отсутствие изменений всех исследованных показателей гемодинамики и омега—потенциала (рис. 2А). Отсутствие гемодинамических сдвигов в этих условиях указывало на ареактивность барорецепторов сосудов легких. Отсутствие ОП в этих условиях можно было интерпретировать как ареактивность механизмов нейрорефлекторной регуляции ССС и ДС, включая и ареактивность барорецепторов малого круга кровообращения. Это расширяло ранее сформулированные нами представления о причинах, обусловливающих отсутствие динамики ОП при длительности ППА до 30 с (Илюхина В.А. и соавт., 1982, 1986; Заболотских И.Б., 1988, 1990, 1993; Илюхина В.А., Заболотских И.Б., 1993).
Для здоровых лиц с длительностью ППА 35—55 с было характерно появление на глубокий вдох и последующее апноэ короткола-тентных монофазных изменений:
— в сторону увеличения — ЧСС, УПСС, ОП (в виде монофазной позитивной волны: А=13—22 мВ; Т=0,5—1,0 мин);
— в сторону снижения — У И (рис. 2Б).
При этом, выявлены скачкообразные изменения в сторону увеличения САД (высокоинтенсивные) и СИ (слабой интенсивности).
Из данных литературы известно, что одновременное увеличение частоты сердечных сокращений, среднего артериального давления, сердечного выброса и периферического сосудистого сопротивления манифестирует появление рефлекса Бейнбриджа вследствие раздра-. жения барорецепторов правых отделов сердца и легочных артерий (Bainbridge F.А.,1915; VatnerS.F., Boettcher D.,1978). Выявленныев наших исследованиях коротколатентные однонаправленные изме-
22
Рис. 2. Особенности изменений гемодинамических показателей и омега—потенциала в ходе выполнения пробы Штанге здоровыми лицами с низкой (А), умеренно сниженной (Б), высокой и чрезмерно высокой (Г) толерантностью к транзиторной гипоксии. По оси ординат: ЧСС — частота сердечных сокращений; САД — среднее артериальное давление; УИ — ударный индекс; СИ — сердечный индекс; УППС — удельное периферическое сосудистое сопротивление; ОП — омега—потенциал; по оси абсцисс: время (с). Стрелками ограничено время апноэ
нения вышеперечисленных гемодинамических показателей свидетельствовали о высокой реактивности барорецепторов легочных сосудов.
Ранее была установлена связь изменений ОП в виде негативной монофазной волны с ПЛ 20—30 с, амплитудой 6—12 мВ и периодом до 1,0 мин с адекватной холинергической реакцией бронхов у детей в ответ на глубокий вдох (Орлов А.В., 1988), с отсутствием признаков гипоксии у новорожденных детей в ответ на рефлекс Аршавского (Евсюкова И.И. и соавт., 1986), с оптимальной симпатоадреналовой реакцией ССС и ДС в ответ на разовое приседание или пробу Штанге у здоровых людей и компенсированных больных (Илюхина В. А. и соавт., 1982; Илюхина В.А., 1986; Заболотских И.Б., 1988; Илюхина В.А., Заболотских И.Б., 1993).
Выявленный в наших исследованиях параллелизм коротколатен-тных, высокоинтенсивных монофазных негативных изменений ОП с гемодинамическими сдвигами (в сторону нарастания ЧСС, УПСС, САД и СИ) позволил конкретизировать физиологическую значимость этих типовых изменений ОП, как отражение высокой реактивности механизмов нейрорефлекторной регуляции сердечно—сосудистой и дыхательной систем.
Для гемодинамических сдвигов у здоровых лиц с высокой толерантностью к транзиторной гиперкапнии и гипоксии (длительность ППА от 60 до 90 с) в ходе выполнения пробы Штанге были характерны среднелатентные, умеренной интенсивности, монофазные изменения:
— в сторону увеличения У И (И=6— 12 мл.м-2) и СИ (И — 0,47— 0,79 л.мин~'.м2) с ЛП — 13—21 с;
— в сторону снижения ЧСС (И — 4—10 мин-1); УПСС (И — 235—370дин.с.см—.м— ); САД (И —5—15ммрт.ст.) и омега—потенциала (в виде монофазной негативной волны: А=8—14 мВ; 1^1,0—1,5 мин) с ЛП —12—20 с (рис. 2В).
Таким образом, для этих лиц было характерно включение в ответ на глубокий вдох и последующее произвольное апноэ гемодинами-ческого рефлекса Парина—Швигка в виде одновременного снижения ЧСС, САД, УПСС, опосредуемого барорецепторами микроцир-куляторного русла легких (Парин В.В., 1939; Ткаченко Б.И., Дворецкий Д.П., 1984; Schwiegk H., 1935). Параллелизм динамики омега—потенциала с гемодинамическими сдвигами в этих условиях рассматривался нами как физиологический эквивалент вагоинсу-лярной направленности реакции ССС и ДС на стресс—воздействие.
При длительности ППА более 90 с у здоровых лиц было выявлено длиннолатентное, высокоинтенсивное скачкообразное увеличение САД (И — 11—21 мм рт.ст.), УИ (И=11 —18 мл.м-2) и СИ (И — 1,15—1,49 л.мин '.м-2). При этом параллельно наблюдалось монофазное снижение ЧСС (И=10—14 мин-1), УПСС (И — 340—570
дин с см.-м ) и омега—потенциала (в виде монофазной негативной волны: А=15-28 мВ) с ЛП 22—34 с (рис. 2D.
Выявленные закономерности гемодинамических сдвигов свидетельствовали о том, что во время ППА после глубокого вдоха у лиц этой группы возникал гемодинамический прессорный барорефлекс (LewinR- etal., 1961; Kan W., LedcoraeY., 1976). Усиление сердечного выброса в сочетании с периферической вазодилятацией в этих условиях могли указывать на активацию бета—адренорецепторов сердца и сосудов (Сергеев П.В., Шимановский Н.Л., 1987; Авакян О.М., 1988; AhlguistR., 1948, 1962).
Во второй половине ППА у этих лиц выявлены гемодинамиче-ские проявления прессорного хеморефлекса в виде отсроченного увеличения периферического сосудистого сопротивления и среднего артериального давления, что сопоставимо с данными Д.П. Дворецкого (1969), McCloskey D.Y. (1979), Coleridge Y.C.G., Coleridge Н.М. (1979). Обнаружение параллелизма длиннолатентных сходных по направленности и интенсивности изменений омега—потенциала и показателей гемодинамики, в свете существующих представлений, можно рассматривать как физиологические корреляты чрезмерно высокой реактивности механизмов нейрорефлекторной регуляции сердечно—сосудистой и дыхательной систем при парадоксально высокой реактивности барорецепторов сосудов большого и малого кругов кровообращения.
У больных в компенсированном состоянии выявлены следующие закономерности в соотношении изменений, исследованных показателей гемодинамики и омега—потенциала в ходе выполнения пробы Штанге при разной длительности произвольного порогового апноэ (рис. 3).
При длительности ППА до 30 с у компенсированных больных выявлены коротколатентные (5—15 с), скачкообразные сдвиги показателей гемодинамики:
— в виде снижения САД (на 8—13 мм рт.ст.), У И (на 5—10 мл.м 2) и СИ (на 0,38—0,55 л.мин-1.м-2);
— в виде увеличения ЧСС (на 6—11 мин-1) и УПСС (на 260— 410дин.с.см~5.м-2).
В этих услових динамика омега—потенциала была представлена коротколатентной (5—15 с) низковольтной (5—9 мВ) монофазной позитивной волной (рис. ЗА). Выявленные закономерности гемодинамических сдвигов свидетельствуют о включении депрессорного барорефлекса в виде снижения САД и увеличения ЧСС (Дворецкий Д-П., 1966; Colleridge Y„ Kidd С, 1963). Причиной появления депрессорного барорефлекса у больных с длительностью ППА до 30 с могло быть снижение насосной функции правых отделов сердца в условиях повышения внутригрудного давления и давления в малом круге кровообращения при вдохе (Зильбер А.П., 1984; Данилов
25
Рис. 3. Особенности изменений показателей центральной гемодинамики и омега —потенциала в ходе выполнения пробы Штанге больными в компенсированном состоянии с низкой (А), умеренно сниженной (Б), высокой (В) и чрезмерно высокой (Г) толерантностью к транзиторной гиперкапнии и гипоксии. Обозначения см. на рис. 2.
26
Л.Н., 1985). При этом, адаптивным гемодинамическим изменением оказывалась преходящая периферическая вазокострикция.
Таким образом, при низкой толерантности к транзиторной ги-перкапнии и гипоксии у компенсированных больных выявлена повышенная реактивность механизмов нейрорефлекторной регуляции ССС и СД, включая высокореактивный депрессорный барорефлекс при чрезмерно высокой реактивности периферических хеморецеп-торов. В параметрах динамики ОП это проявлялось низковольтной, монофазной негативной волной с ПЛ 5—15 с, что было сопоставимо с умеренно повышенной реактивностью ССС и ДС.
При умеренно сниженной толерантности к гиперкапнии и гипоксии у компенсированных больных (ППА=35—55 с) в ходе выполнения пробы Штанге обнаруживались коротколатентные (10—12 с) скачкообразные умеренной интенсивности монофазные изменения показателей гемодинамики в виде:
— увеличения УИ (на 5—12 мл.м-2) и СИ (на 0,50—0,85 л.мин.м );
— уменьшении ЧСС (на 6—11 мин- ); САД (на 5—13ммрт.ст.), УПСС (на 200—420дин.с.см-5.м-2).
Параллельно обнаруживались также коротколатентные изменения ОП в виде монофазной негативной волны с А=8—13 мВ (рис. ЗБ).
При высокой толерантности к гиперкапнии и гипоксии (ППА=60—90 с) у компенсированных больных в ходе выполнения пробы Штанге были выявлены среднелатентные (15—30 с) скачкообразные сдвиги или монофазные изменения исследованных показателей гемодинамики в виде:
— увеличения УИ и СИ соответственно на 10—18 мл.м- и 0,9— 1,5 л.мин-.м— с периодом 1,0—1,5 мин;
— снижения ЧСС (на 8—15 мин-1), САД (на 13—21 ммрт.ст.), УПСС (на 390—580дин.с.см-5.м-2).
Параллельно обнаруживались также среднелатентные (15—30 с) изменения ОП в виде монофазной негативной волны (А=14—27 мВ, Т=1,0—1,5 мин) или скачкообразного сдвига в сторону позитивации той же интенсивности, но без возврата к исходным значениям (рис. ЗВ).
При длительности ППА более 90 с у компенсированных больных отмечался параллелизм длиннолатентных (30—60 сек) скачкообразных сдвигов исследованных показателей гемодинамики в виде:
— увеличения УИ и СИ соответственно на 5—8 мл.м- и на 0,35-0,60 л.мин-1.м-2;
— снижения ЧСС (на 4—9 мин-1), САД (на 5—-13 мм рт.ст.), УПСС (на 160-280 дин.с.см_5.м-2).
Параллельно регистрировался скачкообразный сдвиг омега—потенциала на 3—8 мВ в сторону негативации без возвращения к исходному фону (рис. 3D.
27
Таким образом, для всех компенсированных больных с длительностью ППА от 31 до 90 с и выше в ответ на глубокий вдох и следующую за этим задержку дыхания было характерно появление рефлекса Ларина—Швигка, детерминируемого одновременным снижением ЧСС, УПСС и САД и опосредуемого барорецепторами микроцирку-ляторного русла легких (Григорьева Т.А., 1954; Куприянов В.В., 1959).
При этом, у больных с умеренной и высокой толерантностью к гиперкапнии и гипоксии обнаруживалось сочетание высокореактивного рефлекса Ларина—Швигка с последующим развертыванием прессорного хеморефлекса. Выявленные в этих условиях особенности динамики омега—потенциала подтверждали и уточняли наши прежние представления об особенностях нейрорефлекторного обеспечения реакций основных регуляторных систем на стресс—нагрузку (Илюхина В.А. и соавт., 1986; Илюхина В.А., Заболотских И.Б.. 1993; Заболотских И.Б., 1988, 1993).
В декомпенсированном состоянии у хирургических больных гастроэнтерологического профиля с разной толерантностью к гиперкапнии и гипоксии были обнаружены следующие закономерные соотношения исследуемых показателей гемодинамики и омега—потенциала в ходе выполнения пробы Штанге.
При низкой толерантности к транзиторной гиперкапнии и гипоксии было обнаружено отсутствие изменений всех исследованных показателей (рис 4А).
При умеренной толерантности к транзиторной гиперкапнии и гипоксии были обнаружены среднелатентные (10—25 с) скачкообразные сдвиги исследуемых показателей, в том числе:
— в сторону увеличения ЧСС (на 3—6 мин~') и УПСС (на 130— 200дин.с.см-5.м~2);
— в сторону снижения САД (на 5—9 мм рт.ст.), УИ (на 3—6 мл.м-"2) и СИ (на 0,25—0,55 л.мин-1.м-2).
Отмечался параллелизм скачкообразных, слабой интенсивности позитивных сдвигов ОП (на 3—7 мВ) с направленностью динамики ЧСС и УПСС (рис. 4Б).
При высокой толерантности к транзиторной гиперкапнии и гипоксии были выявлены длиннолатентные (25—45 с) умеренной интенсивности изменения исследованных показателей, в том числе:
— в виде монофазного снижения ЧСС (на 5—10 мин-') и УПСС (на 150—280дин.с.см~5.м-2);
— в виде скачкообразного сдвига в сторону увеличения САД (на 8—15_мм рт.ст.), УИ (на 5—11 мл.м-2) и СИ (на 0,40—0,70 л.мин-. м );
' — монофазная негативация ОП на 7—13 мВ (рис. 4В). Необходимо отметить, что у части декомпенсированных больных с высокой и умеренной толерантностью к транзиторной гиперкапнии и гипоксии был выявлен еще один тип соотношения изменений
28
Рис. 4. Особенности изменений показателей центральной гемодинамики и омега—потенциала в ходе выполнения пробы Штанге декомпенсированными больными с низкой (А), умеренно сниженной (Б) и высокой (В) устойчивостью к гиперкапнии и гипоксии. Обозначения см. на рис. 2.
29
показателей гемодинамики и омега—потенциала в ходе выполнения пробы Штаиге. Это находило отражение в виде:
— плавного уменьшения ЧСС (на 2—5 мин- ), У ПСС (на 120— 200дин.с.см-5.м-2);
— плавного увеличения САД (на 5—13 мм рт.ст.), У И (на 4—8 мл.м-2) и СИ (на 0,30—0,55 л.мин-|.м~2);
— параллелизм отсроченных плавных сдвигов ОП (на 3—5 мВ) в сторону негативации (рис. 4Г).
Таким образом, у декомпенсированных хирургических больных гастроэнтерологического профиля по показателям центральной гемодинамики в ходе выполнения пробы Штанге дифференцировано три уровня реактивности барорецепторов малого круга кровообращения: ареактивность, низкая, высокая.
Причинами ареактивности барорецепторов у больных с низкой толерантностью к транзиторной гиперкапнии и гипоксии могли быть тканевая гипоксия, а также "фармакологический" блок седативны-ми, наркотическими, холинолитическими и другими препаратами, входящими в схему интенсивной терапии. Это согласуется сданными литературы (Рябов Г.А., 1987, 1988) и результатами наших предыдущих исследований (Малышев Ю.П., Заболотских И.Б., 1990, 1992).
Характерно, что физиологическим эквивалентом медиаторно опосредуемой ареактивности барорецепторов малого круга кровообращения и механизмов нейрорефлскторной регуляции ССС и ДС было отсутствие изменений омега—потенциала.
Выявленные в наших исследованиях особенности направленности и интенсивности изменений гемодинамики в ходе выполнения пробы Штанге у части больных с умеренно сниженной толерантностью к транзиторной гиперкапнии и гипоксии указывали на включение в системную гемодинамическую реакцию депрессорного баро-рефлекса с механизмами централизации кровообращения (Дворецкий Д.П., 1966; Рябов Г.А., 1979, 1987; Suteu Yu. et al., 1981; Wilson N.,LedsomeY., 1983).
Наблюдаемые в этих условиях скачкообразные сдвиги омега— потенциала в сторону позитивации, были сопоставимы с появлением депрессорного барорефлекса с медиаторно обусловленной централизацией кровообращения.
У другой части декомпенсированных больных с умеренной и высокой толерантностью к транзиторной гиперкапнии и гипоксии была выявлена медиаторно опосредуемая ареактивность барорецепторов сосудов малого круга кровообращения, о чем свидетельствовало отсутствие изменений гемодинамики в первые 25—40 с после глубокого вдоха. Особенности направленности отсроченных изменений гемодинамики в соответствии с существующими представлениями свидетельствовали о гуморальной активации бета—адренорепторов
зо
сердца и сосудов (Кассиль Т.Н., 1983; Сергеев П.В., Шимановский Н.Л., 1987;- Шуба М.Ф., Кочемасова Н.Г., 1988 и др.).
У части декомпенсированных больных с высокой устойчивостью к гиперкапнии и гипоксии наблюдаемые изменения показателей гемодинамики во время пробы Штанге указывали на появление прес-сорного барорефлекса и гемодинамического бета—адренергического эффекта. Во второй половине задержки дыхания у лиц этой группы были обнаружены гемодинамические проявления прессорного хемо-рефлекса в виде увеличения УПСС и САД.
При сравнительном ан&аизе изменений показателей гемодинамики и омега—потенциала у декомпенсированных больных с умеренной и высокой толерантностью к транзиторной гиперкапнии и гипоксии появилась реальная возможность конкретизации физиологической значимости омега—потенциала, как коррелята ареактив-ности механизмов нейрорефлекторной регуляции ССС и ДС. Сниженной реактивности механизмов нейрорефлекторной регуляции ССС и ДС соответствовали среднелатентные или длиннолатентные слабой интенсивности сдвиги ОП в сторону позитивации или монофазное позитивное колебание потенциала.
В таблице 5 в обобщенном виде представлены соотношения динамики омега—потенциала во время выполнения пробы Штанге с ге-модинамическими эквивалентами различий реактивности механизмов нейрорефлекторной регуляции ССС и ДС у здоровых и больных лиц с разной толерантностью к транзиторной гиперкапнии и гипоксии.
Таким образом, обобщение полученных результатов позволило нам дифференцировать четыре типа соотношений (паттернов) изменения показателей центральной гемодинамики, опосредуемых уровнем реактивности барорецепторов сосудов малого и большого кругов кровообращения у здоровых лиц и больных в компенсированном и декомпенсированном состояниях (Рис. 5).
Известно, «то барорецепторное поле ствола легочной артерии и ее бифуркации может быть источником как прессорных, так и де-прессорных рефлексов (Дворецкий Д.П., 1966; Lewin R. et al., 1961; Coleridge J, KiddC, 1963; Kan W., LedsomeJ., 1976). Как и в случае вазоконстрикции легочных артерий, при растяжении легочных вен возникают разнонаправленные сдвиги артериального давления в большом круге и частоты сердечных сокращений (Дворецкий Д.П., 1966;AlbrookS. etal., 1972; Wilson N., LedsomeJ., 1983).
Р.Лоога (1964, 1988), В.Д.Лебедева (1989), D.G. Mc Closkey (1988) в эксперименте на наркотизированных собаках доказали, что раздувание легких может сопровождаться, с одной стороны, рефлекторной прессорной реакцией на уровне макрогемодинамики из—за раздражения барорецепторов легочных сосудов и сино—аортальной области; с другой стороны, — рефлекторной депрессорной гемодина-
31
Таблица 5 Соотношение динамики омега-потенциала с гсмодинамическими проявлениями реактивности механизмов нейрорефлекторной регуляции ССС и ДС у здоровых и больных лиц с разной толерантностью к гиперкапнии и гипоксии
| Толерантность к гиперкапнии и гипоксии | Реактивность механизмов нейрорефлекторной регуляции ССС и ДС | Характер гемодинамических сдвигов, реактивности барорецепторов и периферических хеморецепторов | Изменения омега—потенциала |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| I. ЗДОРОВЫЕ ЛИЦА | |||
| Низкая | Ареактивность | Ареактивность барорецепторов сосудов легких | Отсутствие изменений |
| Умеренно снижена | Высокая | Рефлекс Бейнбриджа вследствие высокой реактивности и раздражения барорецепторов правых отделов сердца и легочных артерий | Коротколатентная (5—15 с) монофазная негативная волна (А-13—22 мВ, Т-0,5— 1,0 мин) |
| Высокая | Повышена | Рефлекс Парина—Швигка в сочетании с активацией бета—адренорецепторов сердца и сосудов и оптимальной реактивностью барорецеторов | Среднелатентная (15—25 с) монофазная позитивная волна (А-6—14 мВ, Т-1,0— 1,5 мин) |
| Чрезмерно высокая | Чрезмерно высокая | Парадоксально высокая реактивность барорецепторов легочных сосудов, парадоксально высокореактивный прессорный барорсфлекс, переходящий в низкореактивный хеморефлекс | Длиннолатентная (25—40 с) монофазная позитивная волна (А-15—28 мВ, Т-1,0— 2,5 мин) |
| II. КОМПЕНСИРОВАННЫЕ БОЛЬНЫЕ | |||
| Низкая | Повышена | Высокореактивный депрсссорный барорефлекс при чрезмерно высокой реактивности периферических хеморецепторов | Коротколатентная (5—15 с) монофазная негативная волна низкой амплитуды (А-5-9 мВ) |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Умеренно снижена | Повышена | Высокореактивный рефлекс Парина—Швигка при высокой реактивности периферических хеморецепторов | Коротколатентная (10—20 с) монофазная позитивная волна (А-8— 13 мВ) |
| Высокая | Повышена | Высокореактивный рефлекс Парина—Швигка при высокой реактивности периферических хеморецепторов | Среднелатентная (15—30 с) монофазная позитивная волна (А-14—27 мВ, Т-1,0— 1,5 мин) или сходные по интенсивности скачкообразные сдвиги в сторону позитивации |
| Чрезмерно высокая | Низкая | Низкореактивный рефлекс Парина—Швигка, переходящий в прессорный хеморефлекс | Длиннолатентный (30—60 с) слабый по интенсивности скачкообразный сдвиг в сторону позитивации на 3—8 мВ |
| III. ДЕКОМПЕНСИРОВАННЫЕ БОЛЬНЫЕ | |||
| Низкая | Ареактивность | Медиаторно опосредованная ареактивность барорецепторов сосудов малого круга кровообращения | Отсутствие изменений |
| Умеренно снижена | Низкая | Депрессорный барорефлекс с механизмом централизации кровообращения | Среднелатентный скачкообразный сдвиг в сторону позитивации на 3—7 мВ |
| Высокая | Низкая | ПрессОрный барорефлекс в сочетании с бета— адренергическим эффектом и прессорным хе- морефлексом | Длиннолатеитное (25—40 с) монофазное позитивное колебание потенциала (А-7— 13мВ) |
| Умеренно снижена | Низкая | Медиаторно опосредованная ареактивность барорецепторов сосудов малого круга кровообращения в сочетании с эффектами гуморальной активации бета— адренорецепторов сердца и сосудов | Отсроченная (на 25—40 с) плавная пози-тивация на 3—5 мВ |
| Высокая | |||
