научная статья по теме ИЗМЕНЕНИЕ ЛЕГОЧНОГО ГАЗООБМЕНА ПРИ РЕЗИСТИВНОЙ НАГРУЗКЕ, НЕ ВЫЗЫВАЮЩЕЙ ЧУВСТВО ОДЫШКИ Биология

Текст научной статьи на тему «ИЗМЕНЕНИЕ ЛЕГОЧНОГО ГАЗООБМЕНА ПРИ РЕЗИСТИВНОЙ НАГРУЗКЕ, НЕ ВЫЗЫВАЮЩЕЙ ЧУВСТВО ОДЫШКИ»

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2014, том 40, № 1, с. 101-105

УДК 612.2-612.22-612.017.11

ИЗМЕНЕНИЕ ЛЕГОЧНОГО ГАЗООБМЕНА ПРИ РЕЗИСТИВНОЙ НАГРУЗКЕ, НЕ ВЫЗЫВАЮЩЕЙ ЧУВСТВО ОДЫШКИ

© 2014 г. О. В. Гришин1, Д. Ю. Урюмцев1, В. Г. Гришин2

1ФГБУ НИИ физиологии СО РАМН, Новосибирск 2ФГБУКонструкторско-технологический институт вычислительной техники СО РАН, Новосибирск

Поступила в редакцию 10.07.2012 г.

Известно, что гипоксический гипометаболизм развивается в результате сниженной доставки кислорода в ткани. Ранее нами было показано, что эта реакция может наблюдаться при скрытой гипоксии, при которой насыщение крови кислородом (¿р02) снижалось до 95%. Существует гипотеза, что организм человека способен предупреждать нарушение баланса доставка/потребление О2 с помощью защитной реакции уменьшения кислородного запроса. Для проверки гипотезы было проведено исследование в условиях нормоксии, в котором в качестве триггера использовали слабое дополнительное сопротивление 0.4 см вод. ст. л-1 с. В обследовании участвовала группа здоровых лиц (14 человек) обоего пола. Исследовались параметры газообмена в норме и при смешанной рези-стивной нагрузке. Обнаружено снижение частоты дыхания на 8% и увеличение дыхательного объема на 12%. Вместе с этим наблюдалось достоверное снижение потребления кислорода (на 9%) и выделения углекислого газа (на 10%). Полученные данные позволяют предположить, что снижение скорости потребления О2 и выделения СО2 являются неспецифической защитной реакцией, направленной на предупреждение нарушения баланса между доставкой и потреблением кислорода тканями организма.

Ключевые слова: легочный газообмен, дополнительное сопротивление дыханию, гипометаболизм.

DOI: 10.7868/S0131164614010044

Морфофункциональная организация центрального регулятора дыхания позволяет человеку различать самые незначительные изменения вентиляционной функции легких. Однако далеко не все компенсаторные реакции отражаются в наших ощущениях. Считается, что одышка обусловлена повышенной механической нагрузкой на вентиляторный аппарат, которая воспринимается как дыхательный дискомфорт, благодаря пропри-оцептивным связям дыхательных мышц с корой головного мозга [1]. Вместе с тем, по заключению экспертов American Thoracic Society (ATS), одышка имеет более сложную и до конца не понятную природу, при этом отмечается, что фактически любое нарушение механизмов, обеспечивающих массоперенос кислорода, может восприниматься человеком как чувство одышки [2]. Особо отмечается фактор субъективности этого ощущения, основанного на предшествующем опыте человека [3]. Из этого следует, что формирование образа одышки в сознании человека не всегда зависит от степени повреждений органов дыхания или кровообращения. Жалобы на одышку могут быть в отсутствие патологических изменений, например, при гипервентиляционном синдроме и тревожных расстройствах [4]. Противоположный

пример несоответствия дают больные хроническими заболеваниями легких с объективными признаками дыхательной недостаточности 1-2 степени. Они могут не замечать ни нарушения бронхиальной проходимости, ни гипоксии, что следует из сопоставления результатов спирометрии и опросников, предназначенных для определения одышки [5]. Известно также, что адаптация к гипоксии значительно изменяет восприятие одышки. Так, развитие горной болезни на фоне высокогорной адаптации далеко не всегда начинается с одышки [6].

Очевидно, что определенную роль в формировании чувства одышки играют компенсаторные механизмы, восстанавливающие баланс между доставкой кислорода из атмосферного воздуха в ткани, с одной стороны, и с другой - кислородным запросом, который во многом (но не полностью) определяется характером и интенсивностью энергетических процессов в организме. Баланс может достигаться принципиально различными путями. Во-первых, путем увеличения массопереноса кислорода. Речь идет об увеличении альвеолярной вентиляции, кислородной емкости крови, повышении скорости кровотока и др. Во-вторых, путем увеличения количества и размеров митохондрий в клетках, что повышает

102

ГРИШИН и др.

эффективность поглощения кислорода при низких уровнях напряжения О2 в капиллярной крови. В-третьих, путем снижения потребности в кислороде за счет анаэробных механизмов образования макроэргов [7]. Возможен и четвертый путь — гипометаболизм или регулируемое организмом снижение интенсивности энергетических процессов. Первые два пути обеспечивают повышение кислородного запроса. Их можно объединить в единую стратегию — стратегию повышения эффективности транспорта кислорода (окислителя) для систем окислительного фосфо-рилирования. Анаэробный путь и гипометабо-лизм, наоборот, снижают кислородный запрос, что также способствует восстановлению баланса доставка/потребление.

В предыдущих работах нами было показано, что "скрытая" гипоксия при дыхании воздухом с 17 об. % О2, при которой не возникает чувства одышки, может приводить не только к гипервентиляции, но и к снижению скорости потребления кислорода. В связи с этим возникает вопрос, является ли реакция гипометаболизма следствием падения скорости массопереноса кислорода, то есть гипоксическим гипометаболизмом [8], или это результат снижения кислородного запроса, который регулируется центральными механизмами с участием дыхательного центра [9]. Для проверки гипотезы в качестве пускового сигнала такой реакции можно использовать дополнительное сопротивление дыханию.

В связи с этим, целью настоящего исследования было в условиях нормоксии изучить влияние небольшого дополнительного сопротивления, не вызывающего чувства одышки, на систему внешнего дыхания здоровых людей.

МЕТОДИКА

У здоровых испытуемых (6 мужчин и 8 женщин в возрасте от 23 до 48 лет) был исследован легочный газообмен с использованием загубников без дополнительного сопротивления (Бдс) и загубников с клапанной системой, имеющей дополнительное резистивное сопротивление (Сдс). К здоровым лицам относили тех, кто не имел хронических заболеваний легких (как зарегистрированных в медицинских документах, так и в анамнезе) и в день обследования не предъявлял жалоб. Перед исследованием измеряли антропометрические показатели, определяли вентиляционную функцию легких методом спирометрии. Исследование вентиляционной функции легких проводили с помощью спирометрической системы "CareFusion IOS System" (Германия). Измеряли жизненную емкость легких (ЖЕЛ), форсированную жизненную емкость (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1), пиковую объемную скорость выдоха (ПОС). Исследование легочного

газообмена проводили на автоматизированном спирометаболическом комплексе Ultima PFX (США).

Каждый испытуемый участвовал в двухэтап-ном исследовании. На первом этапе проводили исследование с загубниками с дополнительным мертвым пространством 80 мл и минимальным резистивным сопротивлением (Бдс) — менее 0.1 см вод. ст. л-1 с. На втором этапе проводили исследование с загубниками, создающими рези-стивную нагрузку (Сдс), равную 0.4 см вод. ст. л-1 с, с использованием клапанной системы Intersurgi-cal (Великобритания). Дополнительное сопротивление воздушному потоку измеряли при скорости потока воздуха 1.0 л с-1 с использованием калибровочных устройств и программного обеспечения Ultima PFX (США).

Каждое обследование выполняли после 15-минутного отдыха в положении сидя, в состоянии покоя в течение 7-8 минут. В течение первых 2 минут дыхания через загубники обследуемые адаптировались к условиям исследования. Затем проводилась запись показателей легочного газообмена. Для анализа изменения вентиляционных показателей 5 последних минут регистрировали дыхательный объем (ДО), объем легочной вентиляции в минуту (минутный объем дыхания -МОД), частоту дыхания за минуту (ЧД), потребление кислорода (ПО2), выделение углекислого газа (ВСО2), коэффициент использования кислорода (КИО2) и дыхательный коэффициент (ДК). В течение всего 5-минутного периода автоматически определялись показатели фракции О2 и СО2 в конечной порции каждого выдоха, по которым затем рассчитывалось напряжение этих газов (PetO2 и PetCO2). Параллельно измеряли насыщение крови кислородом (SpO2) и частоту сердечных сокращений (ЧСС) с помощью пульсокси-метра Nonin 7500 (США).

Учитывая, что результаты в условиях Бдс и Сдс были получены на одних и тех же испытуемых, при статистическом анализе использовали парный t-критерий Стьюдента. Достоверными считались результаты при р < 0.05. Исследование проведено без риска для здоровья людей с соблюдением всех принципов гуманности и этических норм (Хельсинкская декларация, 2000 г., Директивы Европейского сообщества 86/609) и одобрено Комитетом по биомедицинской этике ФГБУ НИИ физиологии СО РАМН.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Средний рост обследованных составлял 169.7 ± 9.9 см, масса тела 67.3 ± 17.9 кг. Предварительный анализ показал, что распределение параметров антропометрии и легочного газообмена

соответствуют нормальному. Средние значения основных показателей функции внешнего дыхания представлены в табл. 1, из которой следует, что все они соответствуют должным значениям. На обоих этапах обследования при опросе относительно респираторных ощущений все испытуемые отмечали незначительный дискомфорт, обусловленный необходимостью дышать через загубник. Одышки или затруднения дыхания ими не отмечалось.

При сравнении параметров легочного газообмена на этапах Бдс и Сдс (табл. 2) наблюдалось изменение паттерна дыхания: на 8% снизилась частота дыхания с параллельным увеличением дыхательного объема на 12% (р < 0.05). Подобная реакция вполне согласуется с известными исследованиями реакции дыхания здоровых людей на инспираторную нагрузку, правда значительно более выраженной, чем в наших исследованиях [1]. Вместе с этим обнаружено достоверное снижение (р < 0.01) скорости потребления кислорода и выделения углекислого газа на 9% и 10%, соответственно. Что касается дыхательного коэффициента, то поскольку ПО2 и ВСО2 изменялись пропорционально, то достоверной динамики этого показателя не обнаружено. Средние значения МОД на обоих этапах не различались, что отразилось в паде

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