научная статья по теме ИНДИВИДУАЛЬНО-ТИПОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕАКЦИЙ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ НА ГИПОКСИЮ И ГИПЕРКАПНИЮ У ЗДОРОВЫХ МОЛОДЫХ МУЖЧИН Биология

Текст научной статьи на тему «ИНДИВИДУАЛЬНО-ТИПОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕАКЦИЙ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ НА ГИПОКСИЮ И ГИПЕРКАПНИЮ У ЗДОРОВЫХ МОЛОДЫХ МУЖЧИН»

УДК 612.2-612.13-612-22/23-612.017.11

ИНДИВИДУАЛЬНО-ТИПОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕАКЦИЙ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ НА ГИПОКСИЮ И ГИПЕРКАПНИЮ У ЗДОРОВЫХ МОЛОДЫХ МУЖЧИН

© 2015 г. В. Э. Диверт, С. Г. Кривощеков, С. Н. Водяницкий

ФГБУ НИИ физиологии и фундаментальной медицины СО РАМН, Новосибирск

E-mail: divert@physiol.ru Поступила в редакцию 03.03.2014 г.

Цель исследования состояла в разработке подходов для обоснования рекомендаций по отбору лиц для различных видов физической тренировки на основе индивидуальной хеморефлекторной реактивности кардиореспираторной системы. Для этого на группе здоровых молодых мужчин исследованы вентиляторные и кардиальные реакции в тестах с нарастающей ингаляционной гипоксией и гиперкапнией. Показано, что гипоксия вызывает преимущественно кардиальную ответную реакцию, а гиперкапния — вентиляторную.

На основе преимущественных хеморефлекторных ответов (системы дыхания на гиперкарбию и сердечной функции на гипоксемию) выделено четыре типа реагирования в звеньях кардиореспираторной системы: слабое для обоих звеньев (1 тип), слабое для реакции сердца и сильное для дыхания (2 тип), сильное для реакции сердца и слабое для дыхания (3 тип), сильное для обоих звеньев (4 тип). Статистическим анализом показано, что типы реагирования специфичны для определенных видов физической тренированности: 1 тип — для занятий плаванием, 2 и 3 типы — для лыжных гонок, 4 тип — для занятий боксом, штангой, борьбой.

Для группы лыжников выявлена обратная регрессионная зависимость между ростом реактивности сердца на гипоксемию и снижением реактивности легочной вентиляции на гиперкарбию при соче-танном повышении потребления кислорода на единицу массы тела. Высококлассных лыжников отличает сбалансированность хеморефлекторных ответов дыхания и сердца.

Обнаружено, что физически нетренированные лица отличаются выраженной индивидуальной вариабельностью хеморефлекторных реакций кардиореспираторной системы, что может быть использовано для персонализированных рекомендаций при выборе вида спортивных занятий.

Ключевые слова: кардиореспираторная система, газообмен, нормобарическая гипоксия, гиперкапния, физическая нагрузка.

Б01: 10.7868/80131164615020058

Одним из важнейших условий функционирования органов и тканей организма является необходимость их непрерывного кислородного снабжения и удаления углекислоты. Это обеспечивается согласованной работой сердечно-сосудистой и дыхательной систем и объясняет использование понятия "кардиореспираторная система" [1]. Сам объединяющий фактор формирования и регуляции кардиореспираторной системы продолжает оставаться предметом исследования [2]. Отклонения давления крови и уровней содержания в ней углекислого газа и кислорода воспринимаются рецепторами рефлексогенных зон в области дуги аорты, разветвления сонных артерий, устья вен у предсердий и в области ствола мозга, которые, действуя через нейронные сети, влияют на дыхательную и сердечно-сосудистую функции. При этом активируются как собственные рефлек-

сы в кардиореспираторной системе, так и сопряженные с другими системами организма [3, 4].

Вместе с тем, основные исследования хеморефлекторных ответных реакций обычно проводятся либо только для системы кровообращения, либо только для внешнего дыхания. Сравнительно недавно Стейнбэком С.Д. с соавт. [5] был проведен анализ влияния активации хеморецепторов при гипоксии и гиперкапнии на сердечно-сосудистые реакции и симпатическую нервную систему. Показано, что гипоксемия вызывает больший прирост полного периферического сопротивления и частоты сердечных сокращений по сравнению с гиперкарбией. При этом увеличивается частота симпатической импульсации, зарегистрированная в подкожном нерве, и происходит ослабление вагокардиального рефлекса.

Кроме хеморефлекторно вызываемой симпатической активации с ее вазоконстрикторным влиянием, при гипоксии и гиперкапнии присутствуют и параллельно происходящие вазодилята-торные процессы [6]. При этом в зависимости от силы хеморефлекторного раздражения при участии симпатической нервной системы [7] функциональная нагрузка на сердце сохраняется или увеличивается [6, 8]. Изменение состава вдыхаемого воздуха от атмосферного до гипоксического или гипероксического вызывает сдвиг вправо порогов для дыхательных реакций и симпатической активности, а также реакций сердца во время возвратного гиперкапнического теста [8], что также указывает на сильную интеграцию дыхательных и сердечно-сосудистых реакций при хеморецеп-торных воздействиях.

Задачей настоящей работы была попытка выделения характерных типов хеморефлекторных ответов в кардиореспираторной системе на основе анализа данных для здоровых молодых мужчин, обследованных с использованием гипокси-ческого, гиперкапнического и велоэргометриче-ского тестов, и привязки их к отдельным видам спортивной тренировки.

МЕТОДИКА

Обследовано 48 практически здоровых мужчин (22.1 ± 0.6 лет; 72.5 ± 1.4 кг; 178.3 ± 0.9 см) по методике, одобренной этической комиссией Института. Всем испытуемым объясняли схему предстоящего обследования и получали от них письменное согласие на участие в нем. В состав обследованной группы вошли физически нетренированные студенты вузов (14 человек) и члены спортивных команд по плаванию (11 человек, из них: 1 мастер спорта (мс), 1 кандидат в мастера спорта (кмс), 5 — 2 разряд, 4 — 3 разряд) и лыжным гонкам (14 человек, из них: 3 — мс, 2 — кмс, 4 — 1 разряд, 3 — 2 разряд, 2 — 3 разряд), а также занимающиеся горным туризмом (4 человека — 2 разряд), боксом (3 человека — 2 разряд), борьбой (1 человек — 3 разряд) и тяжелой атлетикой (3 человека — 2 разряд).

Каждый из испытуемых в разные дни подвергался трем функциональным тестам: гипоксиче-скому, гиперкапническому и велоэргометриче-ской мышечной нагрузке.

Гипоксический нормобарический тест применяли в пролонгированной модификации с экспоненциальным понижением содержания кислорода в дыхательной смеси [9, 10]. Для этого использовали емкость объемом 250 л, которую исходно заполняли атмосферным воздухом и соединяли с выходной трубкой гипоксикатора — устройства, переоборудованного из кислородного концентратора Ме^Ие компании Ай^ер (США) соглас-

но свидетельству на полезную модель № 24098 от 27 июля 2002 года (модель устройства Тибет-4). С началом гипоксического воздействия включали гипоксикатор с постоянным и избыточным относительно легочной вентиляции потоком (15 л/мин) воздушной смеси с концентрацией 10% О2, что позволило стандартизировать динамику гипоксического воздействия для всех обследованных лиц. Согласно А.З. Колчинской [11], использование для дыхания 10% концентрации кислорода является оптимальным для исследовательских целей, поскольку дальнейшее ее понижение сопровождается развитием вторичной тканевой гипоксии с нежелательными остаточными явлениями.

Запись показателей начинали после 30-минутного привыкания к условиям помещения с температурой 23—25°С. В течение первых 10 мин регистрировали все показатели в исходном состоянии при дыхании атмосферным воздухом. Затем предъявляли экспоненциально нарастающую ингаляционную гипоксию в течение 25 мин.

В начале обследования и сразу по его окончании измеряли систолическое и диастолическое артериальное давление методом Короткова.

Функциональное состояние кардиореспира-торной системы оценивали при непрерывном дыхании испытуемого через маску с использованием эргоспирометрической системы OxyconPro® фирмы ErichJaeger (Германия) в комплектации с пульсоксиметром BCIAutocorr фирмы Smiths Medical PM, Inc. (США) и велоэргометром.

В течение обследования определяли легочную вентиляцию (VE, л/мин), частоту дыхания (BF, 1/мин), дыхательный объем (VT, л), скорость потребления кислорода (VO2, л/мин/кг веса), скорость выделения углекислого газа (VCO2, л/мин/кг), вентиляторные эквиваленты для О2 (EqO2, л/л) и СО2 (EqCO2, л/л), средние концентрации О2 (FeO2, %) и СО2 (FeCO2, %) в выдыхаемой смеси, парциальное давление в конечной порции выдыхаемого воздуха СО2 (РаСО2, кПа) и О2 (РаО2, кПа), газообменный коэффициент (RER), частоту пульса (HR, 1/мин) и сатурацию гемоглобина крови кислородом (SaO2, %) с интервалом усреднений 15 с.

Гиперкапнический тест выполняли по стандартной схеме с возвратным дыханием через загубник в емкость объемом 5 л, предварительно заполненную газовой смесью 5% СО2, 40% О2 и 55% N2 [12]. Исходная концентрация СО2 в 5% (соответствует парциальному давлению 37.5 мм рт. ст.) была несколько ниже ее парциального давления в конечной порции выдыхаемой газовой смеси для состояния покоя у здоровых лиц (39—40 мм рт. ст.), что обеспечивало адекватное начало возвратного дыхания без резкого роста легочной вентиляции. Повышенную концентрацию О2 в дыха-

Таблица 1. Средние значения и выраженность реакций внешнего дыхания и сердца в различных тестах для всей обследованной группы лиц (п = 48)

Величины Условия Частота сердечных сокращений, HR (1/мин) Легочная вентиляция, VE (л/мин)

Средние значения Исходно Физическая нагрузка (ПАНО) Гипоксический тест Гиперкапнический тест 70.6 ± 1.4 132.1 ± 2.8 87.8 ± 1.5 75.5 ± 1.8 11.3 ± 0.3 46.8 ± 2.2 12.4 ± 0.5 23.9 ± 1.1

Приросты от исходного Физическая нагрузка (ПАНО) Гипоксический тест Гиперкапнический тест 58.2 ± 3.1*** 17.6 ± 0.8*** 2.4 ± 0.8* 35.2 ± 2.2*** 1.0 ± 0.3* 13.0 ± 1.0***

Приросты от исходного в % Физическая нагрузка (ПАНО) Гипоксический тест Гиперкапнический тест 82.1 ± 5.4*** 25.9 ± 1.5*** 3.7 ± 1.1** 315.3 ± 22.1*** 9.0 ± 2.7** 125.0 ± 10.1***

Приросты от приростов при ПАНО в % Гипоксический тест Гиперкапнический тест 35.6 ± 3.4*** 4.1 ± 1.7 2.9 ± 1.1* 46.7 ± 5.9***

Примечание: ПАНО — порог анаэробного обмена. Значимые величины реакций в тестах: * — р < 0.05, ** — р < 0.01, *** — р < 0.001.

тельной смеси (40%) использовали для подавления активности периферических хеморецепторов на гипоксию, с тем, чтобы получить результаты избирательной активации хеморецепторов на нарастающий гиперкапнический стимул. В течение теста концентрация СО2 в емкости постепенно повышалась, а концентрация О2 — снижалась. Тест прекращали при падении концентрации О2 во вдыхаемой смес

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком