Теги Zaikanie.Dictor.ru

Биологическое окисление и стимуляция антиоксидантной системы организма О.С.Басович (6)

Резюме

Накопленные экспериментальные данные делают все более и более очевидным важность баланса между про- и антиоксидантами для здоровья организма человека. Образование избыточных концентраций активных производных кислорода не допускаются антиоксидантной системой организма. Дисбаланс между емкостью антиоксидантной системы (АС) и активными производными кислорода приводит к окислительному стрессу, ведущему к образованию рака, преждевременному старению и другим дегенеративных заболеваниям. Емкость АС может быть индуцирована в ответ на некоторые виды физиологической стимуляции. Прерывистая гипоксическая стимуляция представляется перспективным средством в этом плане. Дальнейшие исследования должны быть направлены на усовершенствование режимов гипоксического воздействия, возможно, с использованием систем с биологической обратной связью.

BIOLOGICAL OXIDATION AND ANTIOXIDANT SYSTEM STIMULATION
Oleg Bassovitch

Monash University, Biomedtech Australia PTY Ltd, Melbourne, Australia.
Summary

Balance between pro- and antioxidants in the body for health and wellbeing becomes more and more apparent. Excess of Reactive Oxygen Species (ROS) in the body is scavenged by antioxidant system. Imbalance between the capacity of antioxidant system and ROS produces oxidative damage, leading to development of degenerative diseases, including cancer and premature ageing. The capacity of the antioxidant system can be induced in response on some physiological stimulation. Intermittent Hypoxic Breathing appears to be a potent and prospect means in this sense. Further research should have an objective to improve the regimens of hypoxic stimulation, perhaps via provision of biofeedback during the treatment.
Bible 62 n.
Читать далее

Биологическое окисление и стимуляция антиоксидантной системы организма О.С.Басович (5)

36. Meerson FZ, Arkhipenko YV, Rozhitskaya II, Didenko VV, Sazontova TG. Opposite effects of adaptation to continuous and intermittent hypoxia on antioxidative enzymes. Bull. Eksp. Biol. Med., v.114, No.7,
pp. 14-15, 1992.
37. Meerson FZ. Adaptation, Stress, and Prophylaxis. 1984, Berlin, New York, Tokyo.
38. Meerson FZ. Adaptive Protection of the Heart: Protecting Against Stress and Ischemic Damage. CRC Press, Boca Raton, USA. 1991.
39. Nordmann R. Alcohol and antioxidant systems. Alcohol Alcohol (1994) Sep;29(5):513-522.
40. Owen S, Pearson D, Suarez-Mendez V, O'Driscoll R, Woodcock A. Evidence of free-radical activity in asthma. N Engl J Med 1991 Aug 22;325(8):586-587.
41. Parik T, Allikmets K, Teesalu R, Zilmer M. Evidence for oxidative stress in essential hypertension: perspective for antioxidant therapy. J Cardiovasc Risk (1996) Feb;3(1):49-54.
42. Peters EM. Exercise, immunology and upper respiratory tract infections. Int J Sports Med (1997) Mar;18 Suppl 1:S69-S77.
43. Pizzarello DJ, Witcofsi RI. Medical Radiation Biology. 1972, Lea & Febiger, Philadelphia.
44. Rahman I, Morrison D, Donaldson K, MacNeee W. Systemic oxidative stress in asthma, COPD, and smokers. Am J Respir Crit Care Med (1996) Oct;154(4 Pt 1):1055-1060.
45. Rahman I, Skwarska E, MacNeee W. Attenuation of oxidant/antioxidant imbalance during treatment of exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. Thorax 1997;52:565-568.
46. Schunemann HJ, Muti P, Freudenheim JL, ArmstrongD, Browne R, Klocke RA, Trevisan M. Oxydative stress and lung function. Am J Epidemiol (1997) Dec 1;146(11):939-948.
47. Sies H. Biochemistry of oxydative stress. Angew. Chem. Im. Ed. Engl (25)1058-1071, 1986.
48. Sjostrom K, Crapo JD. Adaptation to oxygen by pre-exposure to hypoxia: enhanced activity of mangano superoxide dismutase. Physiologist, (1978);21(4)111 - Abstract.
49. Smith LJ, Shamsuddin M, Sporn PH, Denenberg M, Anderson J. Reduced superoxide dismutase in lung cells of patients with asthma. Free Radic Biol Med (1997);22(7):1301-1307.
50. Stevens JB, Autor AP. Proposed mechanism for neonatal rat tolerance to normobaric hyperoxia. Fed. Proc. 39:3138-43, 1980.
51. Strelkov RB, Belykh AG, Karash UM, Kirianov IY, Matiushin AI, Roihel VM, Chizhov AYa, Pogodina VV. [Enhancement of the Organism' resistance to various stressful factors by means of normobaric hypoxic
stimulation]. Vestn. Acad. Med. Nauk USSR, (1988);(5):77-80.
52. Supinski G. Free radical induced respiratory muscle dysfunction. Mol Cell Biochem (1998);Feb;179(1-2):99-110.
53. Teramoto S, Shu CY, Ouchi Y, Fukuch Y. Increased spontaneous production and generation of superoxide anion by blood neutrophils in patients with asthma. J Asthma, (1996);33(3):149-155.
54. Thome J, Nara K, Foley P, Gsell W, Weisbeck GA, Boning J, Riederer P. Time course of manganese superoxide dismutase concentrations in serum of alcohol- dependent patients during abstinence. Drug Alcohol Depend (1997) Mar 14;44(2-3):151-155.
55. Tian L, Cai Q, Wei H. Alterations of antioxidant enzymes and oxidative damage to macromolecules in different organs of rats during aging. Free Radic Biol Med (1998);Jun; 24(9):1477-1484.
56. Tsyganova TN. [Use of normobaric hypoxic training in obstetrics]. Vestn Ross Akad Med Nauk (1997);(5):30-3.
57. Tverdokhlib VP, Konovalova GG, Lankin VZ, Meerson FZ. Effect of adaptation to anoxia on antioxidative enzyme activity in the liver of stressed rats. Bull. Eksp. Biol. Med., v.106, N11, pp. 528-529, 1988.
58. Vachier I, Damon M, Le Doucen C, de Paulet AC, Chanez P, Michel FB, Godard P. Increased oxygen species generation in blood monocytes of asthmatic patients. Am Rev Respir Dis (1992);Nov;146(5 Pt 1):1161-1161.
59. Vachier I, Le Doucen C, Loubatiere J, Damon M, Terouanne B, Nicolas JC, Chanez P, Godard P. Imaging reactive oxygen species in asthma. J Biolumin Chemilumin (1994) May;9(3):171-175.
60. Witt, E.; Reznik, A. Z.; Viguie, C. A.; Sarke-Reed P.; Paker, L. Exercise, oxidative damage and effects of antioxidant manipulation. J. Nutr.122:76. p773, 1992.
61. Maulik D, Numagami Y, Ohnishi ST, Mishra OP, Delivoria-Papadopoulos M. Direct measurement of oxygen free radicals during in utero hypoxia in the fetal guinea pig brain. Brain Res (1998) Jul 6;798(1-2): 166-172.
62. Halliwell B, Gutteridge MC. Oxygen toxicity, oxygen radicals, transition metals and disease. Biochem. J. (1984) 219, 1-14.

Далее: Продолжение (6)
Читать далее

Биологическое окисление и стимуляция антиоксидантной системы организма О.С.Басович (4)

15. Ceriello A, Bortolotti N, Falleti E, Taboga C, Tonutti L, Crescentini A, Motz E, Lizzio S, Russo A, Bartoli E. Total radical-trapping antioxidant parameter in NIDDM patients. Diabetes Care (1997) Feb;20(2):194-197.
16. Clarkson PM. Antioxidants and physical performance. Crit Rev Food Sci Nutr (1995) Jan;35(1-2):131-141.
17. Criswell D; Powers S; Dood S; Lawler J; Edwards W, Renshler K; Grinton S. High intensity training- induced changes in skeletal muscle antioxidant enzyme activity. Med. Sci. Sports Exerc., Vol.25, No.10,
1135-1140, 1993.
18. Cutler RG. Free radicals and aging. In: Roy AK, Chatterjee B. Molecular Basis of Aging. New York: Academic Press 1984;263-354.
19. Das D, Bandyopadhyay D, Bhattacharcharjee M, Banerjee RK. Hydroxyl radical is the major causative factor in stress-induced gastric ulceration. Free Radic Biol Med (1997) 23(1):8-18.
20. Davies, K. J. A.; Quintanilha, A. T.; Brooks, G. A.; Packer, L. Free radicals and tissue damage produced by exercise. Biochem. Blophys. Res. Commun.107:1198-1205; 1982.
21. Ferrari R, Agnoletti L, Comini L, Gaia G, Bachetti T, Cardononi A, Ceconi C, Curello S, Visioli O. Oxidative stress during myocardial ischaemia and heart failure. Eur Hert J. 1998 Feb;19 Suppl B:B2-B11.
22. Florence TM. Cancer and Ageing. The Free Radical Connection. Chem Aust (1983) 50(6):166-174.
23. Florence TM. The role of free radicals in disease. Aust N Z J Ophthalmol 1995 Feb;23(1):3-7.
24. Fraga CG, Motchnik PA, Wyrobek AJ, Rempel DM, Ames BN. Smoking and low antioxidant levels increase oxidative damage to sperm DNA. Mutat Res 1996 Apr 13;351(2):199-203.
25. Frank L, Bucher JR, Roberts RJ. Oxygen toxicity in neonatal and adult animals of various species. J. Appl. Physiol. 45(5):699-704, 1978.
26. Fridovich I, Freeman B. Antioxidant defences in the lung. Ann. Rev. Physiol. 1986. 48:693-702.
27. Greenwood C, Hill HA. Oxygen and life. Chem in Brit (1982) 18, 194-196.
28. Jamieson D, Chance B, Cadenas E, Boveris A. The Relation of free radical production to hyperoxia. Ann. Rev. Physiol. 1986. 48:703-19.
29. Jenkinson SG. Oxygen toxicity. New Horiz 1993 Nov;1(4):504-11.
30. Ji LL. Antioxidant enzyme response to exercise and aging. Med. Sci. Sports Exerc. (1993) 25(2):225-231.
31. Kanazawa H, Kurihara N, Hirata K, Takeda T. The role of free radicals in airway obstruction in asthmatic patients. Chest 1991 Nov;100(5):1319-1322.
32. Lawler JM, Hu Z, Barnes WS. Effect of reactive oxygen species on K+ contractures in the rat diaphragm. J Appl Physiol 84(3):948-953, 1998.
33. Lawler JM, Powers SK. Oxidative stress, antioxidant status, and contracting diaphragm. Can J Appl Physiol 1998 Feb;23(1):23-55.
34. Martin AD. An Introduction to Radiation Protection. 1996, London.
35. McLemore JL, Beely P, Thorton K, Morrisroe K, Blackwell W, Dasgupta A. Rapid automated determination of lipid hydroperoxide concentrations and total antioxidant status of serum samples from patients infected with HIV: elevated lipid hydroperoxide concentrations and depleted total antioxidant capacity of serum samples. Am J Clin Pathol 1998 Mar;109(3):268-273.

Далее: Продолжение (5)
Читать далее

Биологическое окисление и стимуляция антиоксидантной системы организма О.С.Басович (3)

Выводы

Повышенная концентрация ROS в биологической системе является маркером и, возможно, причиной развития дегенеративных заболеваний, рака и преждевременного старения [23]. Природный механизм противодействующий форсированному биологичсекому окислению получил название антиоксидантной системы. АС система состоит из двух основных копонент: неэнзимных антиоксидантов (некоторые витамины и минералы) и энзимов - антиоксидантов. Улучшение качества питания и особенно диетарные витамины значительно улучшили клиническую картину в развитых странах и увеличили среднюю продолжительность жизни. Однако вторая, не менее важная компонента АС, энзимы- антиоксиданты, не поставляются в организм диетарно, а вырабатываются им самим. Пониженное производство энзимов - антиоксидантов характерно для множества заболеваний и для процесса старения. Некоторые лекарства являются, по сути, антиоксидантами (например, многие гипотензивные лекарства [41]).

Одним из физиологических способов модулирования антиоксидантной системы является метод прерывистой гипоксической терапии (ПГТ), разработанный в бывшем СССР.
Дальнейшие исследования должны быть, по нашему мнению, направлены на:

1. Измерение ROS in vivo, обеспечивая раннюю диагностику дегенеративных заболеваний и контроль эффективности их лечения.

2. Разработку более точных (оптимальных) гипоксических воздействий на организм пациента, имееющих целью избежать повреждающее действие ПГТ. Для этой цели необходимо научиться мониторировать в динамике окислительный стресс, производимый гипоксическим воздействием и оборудовать устройства для ПГТ биологической обратной связью.

ЛИТЕРАТУРА

1. Барабой В.А., Сутковой Д.А. Окислительно-антиоксидантный гомеостаз в норме и патологии. 1997. Киев «Чернобыльинтеринформ».
2. Стрелков Р.Б. и др. Нормобарическая гипокситерапия. Министерство Здравоохранения СССР. Методические рекомендации. Москва, 1988.
3. Прерывистая нормобарическая гипокситерапия. Доклады Академии проблем гипоксии Российской Федерации. Вып.1. Под редакцией Н.А. Агаджаняна, Р.Б. Стрелкова, А.Я.Чижова. Москва, 1997.
4. Караш Ю.М., Стрелков Р.Б., Чижов А.Я. Нормобарическая гипоксия в лечении, профилактике и реабилитации. Москва, Медицина, 1988, - 352с.
5. Интервальная гипоксическая тренировка в акушерстве и гинекологии. Министерство Здравоохранения России. Методические рекомендации. Составители: Цыганова Т.Н., Егорова Е.Б., Москва, 1993.
6. Alessio, H. M.; Goldfarb, A. H. Lipid peroxidation and scavenger enzymes during exercise: Adaptive response to training. J. Appl. Physiol. 64:1333-1336;1988.
7. Allard JP, Aghdassi E, Chau J, Salit I, Walmsley S. Oxidative stress and plasma antioxidant micronutrients in humans with HIV infection. Am J Clin Nutr 1998 Jan;67(1):143-147.
8. Assa'ad AH, Ballard ET, Sebastian KD, Loven DP, Boivin GP, Lierl MB. Effect of superoxide dismutase on a rabbit model of chronic allergic asthma. Ann Allergy Asthma Immunol 1998 Mar;80(3):215-224.
9. Barbashova, ZI. Cellular level of adaptation. Handbook on Physiology, «Adaptation to the environment», editor DB Dill, Washington, 1964.
10. Barnard ML, Baker RR, Matalon S.Mitigation of oxidant injury to lung microvasculature by intratracheal instillation of antioxidant enzymes. Am. J. Physiol. 265 (Lung and Cell. Mol. Physiol. 9): L340-L345, 1993.
11. Barnes PJ. Reactive oxygen species and airway inflammation. Free Radic Biol Med (1990);9(3):235-243.
12. Bolli R, Jeroudi MO, Patel BS, DuBose CM, Lai EK, Roberts R, McCay PB. Direct evidence that oxygen-derived free radicals contribute to postischemic myocardial dysfunction in the intact dog. Proc Natl Acad
Sci (1989) Jun;86(12):4695-4699.
13. Budgett R. Fatigue and underperformance in athletes: the overtraining syndrome. Br J Sports Med 1998 Jun;32(2):107-110.
14. Byrd SK. Alterations in the sarcoplasmic reticulum: a possible link to exercise- induced muscle damage. Med. Sci. Sports Exerc., Vol.24, No.5, 531-536, 1992.

Далее: Продолжение (4)
Читать далее

Биологическое окисление и стимуляция антиоксидантной системы организма О.С.Басович (2)

Таким образом, самый высокий уровень антиоксидантой защиты у человека, возможно, определяет его максимальную продолжительность жизни по сравнению с другими млекопитающими. Разнообразное и богатое витаминами-антиоксидантами питание может служить объяснением значительного увеличения средней продолжительности населения в развитых странах за последние 50 лет. Однако максимальная продолжительность жизни остается той же, какой была, по крайней мере, 15,000 лет назад, и равна приблизительно 100 годам [18].

Емкость антиоксидантой системы и уровень биологического окисления может меняться от множества внешних и внутренних факторов:

возраста,

питания (гиповитаминоз),

интенсивной физической нагрузки,

воздействия гипоксии [61],

воздействия гипероксии [29]. Интересно замечание [62] о том, что даже 21% O2 в нормальных условиях может иметь медленно проявляющийся повреждающий эффект, который варьирутся типом организма, возрастом, физиологическим состоянием и диетой, присутствием витаминов A, E, и C, переходных металлов, антиоксидантами, полиненасыщенными липидами и т.п.

алкоголя [39, 54],

курения [24],

других физиологических факторов.

Необходимо отметить, что во время экстремальной физической нагрузки концентрация свободных радикалов кислорода в мышцах и печени возрастает в 2-3 раза [20]. Окислительный стресс, вызванный интенсивным упражнением, возможно, является стимулом в повышении емкости АС, имеющим место у спортсменов [17]. С другой стороны, чрезмерные физические нагрузки производят скорее повреждающее, нежели тренирующее, действие и, возможно, являются объяснением развития синдрома хронической усталости и других патологий у спортсменов [13, 32].

Известны усилия повысить уровень антиоксидантной защиты в организме с помощью диетарных витаминов и минералов- антиоксидантов, которые имеют, в этом смысле, положительное действие [60, 16, 52]. Т.к. уровень таких витаминов и минералов регулируется на клеточном уровне, то эффективность диетарных витаминов - антиоксидантов явно выражена только в случае гиповитаминоза субъекта [26]. Доставка экзогенных энзимов-антиоксидантов вообще малоперспективна из-за следующих причин [10]:

1. это большие, непроницаемые через липидный бислой протеины,

2. их короткий срок жизни в плазме,

3. их концентрация регулируется на клеточном уровне.

Таким образом, представляются перспективными усилия по увеличению антиоксидантной емкости организма с помощью ее физиологического модулирования.
Показано, что такая модуляция возможна с помощью создания контролируемого биоокислительного стресса, например, в результате физических аэробных тренировок [17].

Интересно отметить, что уровень одного из протеинов-антиоксидантов, gluthadione peroxidase (GPX), возрастал только у спортсменов, тренировавшихся в интервальном режиме. SOD и CAT также быстро индуцируются в легких новорожденных крысят, подвергнутых экспозиции 95-100% O2 [50]. Другие данные показывают, что SOD, CAT и GPX индуцируются гипероксической экспозицией у новорожденных крыс, мышей, кроликов, но не у морских свинок и хомяков, т.о. способность повышать емкость АС различается у разных видов млекопитающихся [25]. С другой стороны, было показано, что активность SOD новорожденных крыс, мышей, кроликов в некоторых системах индуцируется не только гипероксическим, но и гипоксическим воздействием [48].

Одним из наиболее перспективных физиологических способов модулирования антиоксидантной системы представляется разработанный в бывшем СССР метод прерывистой гипоксической терапии (ПГТ) [2, 4, 5]. Было показано [36, 57], что серии кратковременных адаптаций к гипоксической гипоксии вызывают активацию АС в организме человека. Можно предположить, что повышенная емкость АС и есть та самая «неспецифическая резистентность организма», хорошо описанная в [4, 51] и обнаруженная более тридцати лет назад [9].

Далее: Продолжение (3)
Читать далее

Биологическое окисление и стимуляция антиоксидантной системы организма О.С.Басович

Университет Монаш и компания Биомедтех Австралия, г. Мельбурн, Австралия

Роль кислорода в существовании организма млекопитающего огромна. Традиционно кислороду отводилась роль источника энергии. Известно, например, что при окислении глюкозы до CO2 может быть извлечено в 18 раз больше энергии в форме АТФ по сравнению с анаэробным гликолизом [ 27]. Поэтому вывод о том, что чем больше кислорода, тем лучше, казался очевидным. Исследования последних 10-15 лет свидетельствуют о том, что роль кислорода и свободных радикалов кислорода в метаболизме млекопитающего является гораздо более разнообразной, чем просто энергетический компонент. Кислород и его производные участвуют в биологическом окислении различных субстратов организма, процессе, важность которого для его нормального существования становится все более и более очевидной [1]. Показано, что повышенные концентрации свободных радикалов кислорода (более верно названных Reactive Oxygen Species, ROS) характерны для широкого ряда заболеваний, в том числе рака, и преждевременного старения. Естественный механизм, поддерживающий баланс между про- и антиоксидантами и препятствующий неконтролируемому окислительному стрессу, был назван антиоксидантной системой (АС). АС состоит из витаминов, минералов и энзимов - антиоксидантов, производимых организмом на субклеточном уровне [37, 22, 23]. Дисбаланс между прооксидантами и антиоксидантами, возможно, имеет решающее значение в развитии множества патологий, собирательно называемых дегенеративными заболеваниями. Роль свободных радикалов кислорода, или ROS, была хорошо изучена в механизмах повреждающего действия ионизирующей радиации [34, 43]. Исследования последних лет ясно показывают, что высокие концентрации ROS также характерны и для множества заболеваний: хронические заболевания сердца, воспаление, сепсис [14, 32, 33, 6, 28, 42]; очевидно вовлечение свободных радикалов кислорода в ишемическое повреждение миокарда, кишечника и надпочечников [47], в процесс сердечной недостаточности [21]; прямое доказательство того, что ROS вовлечены в пост-инфарктную сердечную дисфункциию, было представлено [12]; производные кислорода могут принимать участие в повреждении эпителия, характерного для астматиков, см. обзор [11]; повышеная концентрация супероксидного аниона была найдена у астматиков по сравнению со здоровым контролем [53, 58, 59, 31, 40, 44, 45]; отмечена связь между повышенным перекисным окислением липидов и сужением дыхательных путей [46]; показано, что дисбаланс между антиоксидантами и прооксидантами имеет тесную связь с развитием астмы; найдена пониженная емкость антиоксидантной системы у диабетиков [15]; показано,что спровоцированная стрессом желудочная язва является следствием окислительного повреждения слизистой желудка [19]; показано, что tumour necrosis factor (TNF) вызывает быстрое повышение уровня ROS [21].

Антиоксидантная система играет важную роль противовеса формированию избыточного количества ROS. АС состоит из определенных витаминов и минералов (витамины А, С, Е, селен, цинк) и также энзимов - антиоксидантов (Superoxide Dismutase (SOD), Catalase (CAT) и др.). Ослабление емкости АС имеет следствием повышенный окислительный стресс. Например, емкость SOD понижена у астматиков [58, 49, 8], пониженный уровень активности SOD служит маркером воспалительного процесса, характерного для астмы [49]. Повышенный окислительный стресс и сниженная емкость АС характерна для ВИЧ - инфицированных [35, 7]. Возможным объяснением резкого роста количества дегенеративных заболеваний среди населения старше 30-40 лет может служить факт снижения активности АС в стареющем организме [30, 55]. Интересно отметить найденную зависимость между максимальным потенциалом продолжительности жизни (МППЖ) и емкостью АС организма [18] ( табл. 1).

Таблица 1. Относительный уровень окисления мозга и максимальным потенциалом продолжительности жизни (адаптировано из [18])

Далее: Продолжение (2)
Читать далее

Роль гипоксии и метаболического ацидоза в механизмах адаптации и компенсации Л.А.Аполлонова (11)

38. Chiariello M., Ambrosio G., Cappelli M. et al. Phospholipase and ischemic damage: possibilities of interventions // J. Mol. Cell. Cardiol. - 1983. - v.15. - Suppl. 3. - P.25.
39. Everly G.S., Rosenfeld R. The nature and treatment of the stress response. - New York, London: Plenum Press, 1981. - 224 p.
40. Hammond G.L., Lai Yiu-Kay, Markert C.L. Diverse forms of stress lead to new patterns of gene expression through a common and essential metabolic path way // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1982. - v.79. - P.3485-3488.
41. Hochachka P.W., Somero J. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация / Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. - 568 с.
42. Johnston D., Alberti K. Acid-base balance in metabolic acidosis // Clin. Endocr. Metab. - 1983. - v.12. - P.267-286.
43. Lakatta E.G. Excitation-contraction // Aging. v.12: The aging heart: its function and response to stress. / Ed. M.L.Weistfeldt. - New York: Raven, 1980. - P.77-100.
44. Poole-Wilson P. Measurement of myocardial intracellular pH in pathological states // J. Mol. Cell. Cardiol. - 1978. - v.10. - P.511-526.
45. Pouyssegur J. The growth factor - activatable Na+/H+ exchange system: a genetic approach // Trends Biochem. Sci. - 1985. - v.10. - № 11. - P.453-455.
46. Rippe B., Parker J.C., Townsley M.J. et al. Segmental vascular resistances and compliance in dog lungs // J. Appl. Phisiol. - 1987. - v.62. - P.1206 -1215.
47. Wilkie D. The control of glycolysis in living muscle studies by nuclear magnetic resonance on other techniques // Biochem. Soc. Trans. - 1983. - v.12. - P.244-247.

Р Е З Ю М Е

“Роль гипоксии и метаболического ацидоза в механизмах
адаптации и компенсации”
Аполлонова Л.А.

При относительно кратковременном, в течение 25 мин, экспериментальном “физиологическом” стрессе у интактных животных, на модели ишемического инфаркта миокарда и хронического стресса установлен универсальный механизм раннего ответа на действие стрессорного фактора низкой интенсивности. Он заключается в развитии умеренной артериальной гипоксемии и обусловленной ею реакции системы крови, дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Реализация данного комплекса изменений на стадии срочной адаптации свидетельствует о его генетической детерминированности. Таким образом, кратковременная гипоксемия при стрессе является пусковым механизмом эволюционно закрепленных реакций, повышающих неспецифическую устойчивость организма к действию различных экстремальных факторов.


S U M M A R Y
Role of hypoxia and metabolic acidosis in the mechanism
of adaptation and compensation

Apollonova L.A.

The universal mechanism of the early response to a stress factor of low intensity is established on model of an ischemic infarction of a myocardium and chronic stress at a short-term, (25 min.) experimental “physiological” stress at intact animals. It consists in development of a moderate arterial hypoxemia and induced reaction of blood, respiratory and cardio-vascular systems. The realization of this complex of changes at a stage of urgent adaptation testifies that it is genetically determined. Thus, the short-term hypoxemia at a stress is the initiating mechanism of the reactions, fixed by evolution that raise unspecific resistance of an organism to various extreme factors.
Читать далее

Роль гипоксии и метаболического ацидоза в механизмах адаптации и компенсации Л.А.Аполлонова (10)

18. Меерсон Ф.З. Адаптационная медицина: механизмы и защитные эффекты адаптации. - М.: Hypoxia Med. LTD. - 1993. - 332 с.
19. Миррахимов М.М. Болезни сердца и горы. - Фрунзе. - 1971. - 311 с.
20. Петрович Ю.А., Гуткин Д.В. Свободнорадикальное окисление и его роль в патогенезе воспаления, ишемии и стресса // Пат.физиол. и экспер.тер. - 1986. - № 5. - С.85-92.
21. Поленов С.А., Чернявская Г.В. Изменения транскапиллярного обмена жидкости и растяжимости венозных сосудов тонкого кишечника при адренергической стимуляции // Физиол.журн. СССР. - 1982. - № 3. - С.391-398.
22. Саркисов Д.С. Общие закономерности компенсаторно-приспособительных реакций и их структурного обеспечения. Материальные основы надежности биологических систем // Структурные основы адаптации и компенсации нарушенных функций. - М.: Медицина, 1987. - С.36-57.
23. Стрелков Р.Б., Белых А.Г., Караш Ю.М. и др. Повышение сопротивляемости организма к различным экстремальным факторам с помощью нормобарической гипоксической стимуляции // Вестн.АМН СССР. - 1988. - № 5. - С.77-80.
24. Судаков К.В. Временная синхронизация функций - объективный критерий функциональных систем различного уровня организации // Журн. высш.нервн.деят. - 1986. - т.36. - вып.4. - С.638-646.
25. Твердохлиб В.П., Меерсон Ф.З. Адаптация к гипоксии: реализация теоретической концепции в терапии неинфекционных заболеваний // Hypoxia Med. Journ. - 1994. - № 2. - С.69-70.
26. Тиньков А.Н., Коц Я.И., Алешин И.А. Первый опыт лечения больных ишемической болезнью сердца методом адаптации к периодической гипоксии в условиях барокамеры // Hypoxia Med. Journ. - 1994. - № 2. - С.73.
27. Фролова Т.М., Леонтьева Г.В., Аполлонова Л.А. и др. Функционально-структурные изменения сердечно-сосудистой системы у собак при многократных инфузиях микродоз норадреналина // Патол. физиол. и экспер.тер. - 1979. - № 3. - С.54-58.
28. Фурдуй Ф.И. Физиологические механизмы стресса и адаптации при остром действии стресс-факторов. - Кишинев: Штиинца, 1986. - 239 с.
29. Хайдарлиу С.Х. Нейромедиаторные механизмы адаптации. - Кишинев: Штиинца, 1989. - 178 с.
30. Хитров Н.К., Пауков В.С. Адаптация сердца к гипоксии. - М.: Медицина, 1991. - 237 с.
31. Хорева С.А., Медведев М.А. Нейро-гуморальная регуляция процессов срочной адаптации организма. - Томск, 1993. - 217 с.
32. Чернух А.М., Хайсман Е.Б., Горизонтова М.П. Морфофункцио-нальная характеристика адренергической иннервации микрососудов и терминального кровотока при стрессе // Патол.физиол. и экспер.тер. - 1984. - № 2. - С.30-36.
33. Чижов А.Я., Осипенко А.В. О механизмах адаптации организма к дозированной гипоксической гипоксии // Патол.физиол. и экспер.тер. - 1980. - № 1. - С.69-72.
34. Чижов А.Я., Филимонов В.Г., Караш Ю.М., Стрелков Р.Б. О биоритме напряжения кислорода в тканях матки и плода // Бюл.экспер.биол. и мед. - 1981. - № 10. - С.392-393.
35. Archer S.L., Nelson D., Eaton J., Weir E.K. Changes in glutathione status parallel changes in pulmonary vascular reactivity // Proc. Int. Union Physiol. Sci. - 1986. - v.16. - P.448.
36. Bors W., Michel C., Seran M., Lengfelder E. The involvement of oxygen radicals during the auto-oxidation of adrenalin // Biochem. Biophys. Acta. - 1978. - v.540. - P.162-172.
37. Bricknell O.L., Daries P.S., Opie L.H. A relationship between adenosine triphosphate, glycolysis and ischaemic contracture in the isolated rat heart // J. Mol. Cell. Cardiol. - 1981. - v.13. - P.941-945.

Далее: Продолжение (11)
Читать далее

Роль гипоксии и метаболического ацидоза в механизмах адаптации и компенсации Л.А.Аполлонова (9)

Анализ литературы последних лет показывает, и это соответствует нашим представлениям, что в ранние сроки повреждения сердца гипоксия, активация анаэробного гликолиза, ацидоз, снижение сократительной функции миокарда могут рассматриваться как защитные реакции, направленные на предупреждение необратимых изменений.

Не вызывает сомнений, что перечисленные реакции сохраняют свою защитную роль в течение ограниченного периода времени на ранних стадиях патологического процесса. Однако при значительной их выраженности они из факторов адаптации могут стать причиной последующих патологических изменений в организме - “болезней адаптации”.

ЛИТЕРАТУРА

1. Агаджанян Н.А. Адаптация и резервы организма. - М.: Физкультура и спорт, 1983. - 176 с.
2. Аматуни В.Г. Хронические обструктивные заболевания легких и высокогорный климат. - Ереван: Айстан, 1975. - 284 с.
3. Анохин М.И., Даирова Р.А., Снегоцкая М.Н., Курочкина А.Г. Влияние прерывистых гипоксических ингаляций на некоторые показатели функций легких у детей, больных бронхиальной астмой // Эколого-физиологические проблемы адаптации. VII Всероссийский симпозиум: Материалы - М., 1994. - С.17.
4. Березовский В.А., Левашов М.И. Физиологические предпосылки и механизмы нормализующего действия нормобарической гипоксии и оротерапии // Физиол.журн. - 1992. - т.38. - № 5. - С.3-12.
5. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов. - М.: Медицина, 1989. - 368 с.
6. Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б., Уколова М.А. Адаптационные реакции и резистентность организма. - Ростов-на-Дону: Изд.Ростовского университета, 1979. - 126 с.
7. Гацура В.В. Коллатеральное коронарное кровообращение и проблема его фармакологической регуляции // Успехи физиол.наук. - 1990. - № 3. - С.19-37.
8. Дворецкий Д.П., Ткаченко Б.И. Гемодинамика в легких. - М.: Медицина, 1987. - 288 с.
9. Демуров Е.А., Игнатова В.А. Метаболические и нейрогуморальные механизмы ишемических повреждений миокарда: Науч.обзор. - М.: ВИНИТИ, 1985. - 159 с.
10. Елкина Л.Г., Ермильченко Г.В., Клочков А.М. Циклические нуклеотиды и кислотно-щелочное состояние крови как показатели переносимости тяжелых физических воздействий // Циклические нуклеотиды и система регуляции ферментативных реакций. V Всесоюзный симпозиум: Тез.докл. - Рязань, 1985. - т.2. - С.148-149.
11. Казначеев В.П., Куликов В.Ю., Панин Л.Е., Ляхович В.В. Некоторые особенности адаптации человека в высоких широтах // Физиология человека. - 1979. - т.5. - № 2. - С.286-293.
12. Колесова О.Е. Неспецифические адаптационно-компенсаторные механизмы энергообеспечения миокарда при экспериментальной патологии // Морфофункциональные закономерности неспецифических защитных реакций организма. - М., 1980. - С.23-27.
13. Кудрин А.Н., Коган В.Х., Королев В.В. и др. Свободно-радикальное окисление липидов в патогенезе инфаркта миокарда и лечебно-профилактическая роль антиоксидантов - селенита натрия и его комбинации с витамином Е // Кардиология. - 1978. - № 2. - С.115-117.
14. Леонтьева Г.В. Влияние малых доз норадреналина на тонус разных отделов микроциркуляторного русла брыжейки // Актуальные вопросы нарушений гемодинамики и регуляции микроциркуляции в клинике и эксперименте. - М.,1984. - С.188-189.
15. Леонтьева Г.В., Фролова Т.М., Бобков Ю.И. и др. Состояние сердечно-сосудистой и симпатико-адреналовой систем при экспериментальном кардиогенном шоке // Пат.физиол. и экспер.тер. - 1981. - № 6. - С.13-18.
16. Марачев А.Г. Морфо-функциональные основы адаптации и патологии легких, сердца и красной крови человека в условиях Крайнего Севера: Дис . . . . докт.мед.наук. - М.,1980. - 540 с.
17. Меерсон Ф.З. Адаптация, стресс и профилактика. - М.: Наука, 1981. - 278 с.

Далее: Продолжение (10)
Читать далее

Роль гипоксии и метаболического ацидоза в механизмах адаптации и компенсации Л.А.Аполлонова (8)

Таким образом, выявленные нами с первых минут действия норадреналина умеренная артериальная гипоксемия, повышение показателей красной крови, метаболический ацидоз могут быть отнесены к проявлениям срочной адаптации. То есть в физиологических условиях любое, даже незначительное по силе воздействие, вызывающее стресс-реакцию, активацию симпатической нервной системы и поступление в кровоток норадреналина, приводит к умеренной гипоксемии и комплексу обусловленных ею адаптационных сдвигов. В условиях экспериментального повреждения сердца - после хронического стресса или ишемии миокарда - перечисленные реакции сохранялись, однако сдвиг в сторону ацидоза и выраженность гипоксемии были более глубокими.

Наиболее вероятной причиной изменения оксигенации артериальной крови при воздействии, имитирующем симпатическую стимуляцию, могут быть локальные сдвиги кровенаполнения легких и нарушения, в связи с этим, вентиляционно-перфузионных отношений в различных участках этого органа (8). Было показано, что констрикторная реакция на введение норадреналина характерна не только для артериального, но и для венозного отдела малого круга кровообращения. Сосудосуживающие реакции на норадреналин артериальных и венозных легочных сосудов могут лежать в основе перераспределения легочного кровотока, изменения вентиляционно-перфузионных отношений и снижения оксигенации крови (35, 46).

Нам представляется, что данные литературы о роли симпатических влияний в регуляции легочного кровотока могут объяснять наблюдаемый нами эффект артериальной гипоксемии на стадии срочной адаптации.

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

Результаты, полученные нами в экспериментах при относительно кратковременном “физиологическом” стрессе у интактных животных и на моделях повреждения сердца, позволили сформулировать концепцию об универсальном механизме раннего ответа на воздействие стрессорного фактора. Он выражается в развитии умеренной артериальной гипоксемии, обусловленной ею реакции систем крови, сердечно-сосудистой, дыхательной, метаболическим ацидозом. При этом гипоксемия является составной частью адаптационного процесса и пусковым механизмом включения основных систем жизнеобеспечения.

В соответствии с представлениями, развиваемыми отечественными учеными, установлено, что различные по качеству адаптационные реакции формируются в зависимости от действия различных по силе (количеству) раздражителей. В ответ на действие слабых раздражителей (малые дозы) развиваются физиологические адаптационные реакции, которые возникают в течение нормальной жизни организма и являются неспецифической основой физиологических процессов (6). Именно как таковые рассматриваем мы изменения, возникающие с первых минут введения малых доз норадреналина: артериальную гипоксемию; повышение кислородной емкости крови за счет увеличения числа эритроцитов, гематокрита, количества гемоглобина; гипервентиляцию; гиперфункцию сердца. Замедление скорости оседания эритроцитов, отражая повышение суспензионной стабильности последних, может быть расценено как реакция, оптимизирующая отдачу кислорода на уровне микроциркуляции благодаря увеличению времени мембранных эритроцитарно-эндотелиальных взаимодействий.

Однотипные реакции на стадии срочной адаптации воспроизводились у здоровых бодрствующих собак, в условиях наркоза и операционной травмы, при экспериментальном повреждении сердца. Таким образом, по нашим данным, стадия срочной адаптации, реализуемая на основе предсуществующих адаптационных механизмов, включает формирование функциональной системы, ответственной за транспорт и утилизацию кислорода.

Гипоксемия, закономерно возникающая в периоды активации симпатической нервной системы, является естественным тренирующим фактором, пусковым звеном эволюционно закрепленных реакций, повышающих неспецифическую устойчивость организма в различных экстремальных ситуациях. Именно этим обстоятельством, как нам представляется, можно объяснить высокую эффективность прерывистого гипоксического воздействия, широко применяемого в настоящее время для лечения различных патологических состояний. До настоящего времени в качестве главных количественных критериев оценки адаптационных реакций организма при действии стресс-фактора принимали уровни гормонов и медиаторов (10, 28, 29, 31). Выявленная нами зависимость глубины метаболического ацидоза от дозы вводимого норадреналина и исходного уровня катехоламинов позволяет использовать показатели кислотно-щелочного состояния для оценки интенсивности стрессорного воздействия.

Далее: Продолжение (9)
Читать далее

Роль гипоксии и метаболического ацидоза в механизмах адаптации и компенсации Л.А.Аполлонова (7)

В последние годы пересматриваются представления о значении ацидоза при ишемии миокарда. Ведущую роль в накоплении кислых эквивалентов отводят активации анаэробного гликолиза (47). Сдвиги рН в цитоплазме в диапазоне “мягкого” ацидоза (снижение рН на 0,1 - 0,3) приводят к уменьшению образования протонов при гидролизе АТФ, снижению инициированной катехоламинами утилизации фосфатов (42). Мягкий ацидоз уменьшает проницаемость сарколеммы для ионов кальция и тормозит их поступление в клетку (44). Понижением содержания внутриклеточного кальция и конкуренцией протонов за связь с тропонином обусловлены депрессия сократительной активности ишемизированного миокарда и снижение потребления АТФ. Уменьшение поступления ионов кальция в митохондрии предохраняет их от развития необратимого повреждения при ишемии и реоксигенации (43). В реализации защитного эффекта мягкого ацидоза существенное значение может иметь угнетение фосфолипаз (38).

Показано, что при одинаковом тканевом содержании АТФ и фосфокреатина гликолиз более эффективно предотвращает ишемическую контрактуру, чем остаточное митохондриальное дыхание (37). Исследование кардиопротекторной активности субстратов гликолиза и электронакцепторных соединений показало, что активация гликолитической энергопродукции наряду с повышением резистентности животных к острой гипоксии существенно уменьшает размеры инфаркта миокарда (7). Все перечисленное выше позволяет рассматривать адаптационные сдвиги при мягком ацидозе как важный механизм поддержания гомеостаза кардиомиоцита в условиях ишемической альтерации. Многими авторами убедительно доказана роль активации перекисного окисления липидов как одного из звеньев патогенеза ишемического инфаркта миокарда (5, 13, 20). Чувствительность органов после их ишемии, повреждений адреналином повышена даже к физиологическим концентрациям кислорода, что проявляется активацией в них процессов ПОЛ (5, 9).

Показано, что в раннем постишемическом периоде вазоконстрикторный эффект может возникать даже при физиологических концентрациях молекулярного кислорода в притекающей крови, которые оказываются избыточными для тяжело поврежденного органа (5). Нам представляется, что выявленное нами в ряде случаев неосложненного инфаркта миокарда уменьшение напряжения кислорода в артериальной крови является компенсаторной реакцией, направленной на уменьшение токсических эффектов молекулярного кислорода, реализуемых через активацию перекисного окисления липидов.
Наркоз и вскрытие грудной полости через сутки после воспроизведения ишемии миокарда вызывали у собак появление компенсированного метаболического ацидоза. Введение норадреналина в дозе 1,0 мкг. кг -1. мин -1 приводило к его прогрессированию. Ацидоз становился декомпенсированным с 5-й мин, к 25-й мин рН достигал 7,18 при одновременном достоверном уменьшении содержания буферных оснований и сдвиге в сторону отрицательных значений показателя ВЕ. Напряжение кислорода в артериальной крови достоверно уменьшалось с 5-й мин введения норадреналина от 92,5 до 81,4 мм рт.ст. Выявлены характерные изменения показателей красной крови: повышение количества гемоглобина, гематокритной величины, замедление скорости оседания эритроцитов.

Введение норадреналина в указанной дозе сопровождалось активным выбросом в кровь эндогенных катехоламинов. При этом наблюдали кратковременное повышение минутного объема сердца на 35 %. Время укорочения контрактильного элемента возрастало на 33,7 %.
Таким образом, наши исследования, проведенные на интактных собаках и животных с экспериментальным повреждением сердца, показали, что введение в сосудистое русло норадреналина в дозе 1,0 мкг. кг -1.мин -1, имитирующее физиологическое напряжение симпатической нервной системы, вызывает с первых минут принципиально однотипные изменения: снижение напряжения кислорода в артериальной крови, стимуляцию дыхания, кровообращения, повышение показателей красной крови, развитие метаболического ацидоза за счет активации анаэробного гликолиза, то есть комплекс адаптационных реакций, характерных для гипоксии. Известно, что перечисленные сдвиги гомеостатических параметров возникают только после того, как разовьется гипоксемия в крови, омывающей хеморецепторы аортальной и сино-каротидной рефлексогенных зон. Это дает нам основание утверждать, что зарегистрированное нами умеренное понижение РО2 артериальной крови при введении малых доз норадреналина оказывается достаточным для запуска указанных реакций. Изменения, появляющиеся с первых минут действия стрессора на стадии срочной адаптации, возникают на базе имеющихся генетически детерминированных механизмов.

Далее: Продолжение (8)
Читать далее

Роль гипоксии и метаболического ацидоза в механизмах адаптации и компенсации Л.А.Аполлонова (6)

Таким образом, на стадии срочной адаптации у собак, перенесших хронический стресс, развивались изменения, аналогичные тем, которые мы регистрировали при действии малых доз норадреналина у контрольных бодрствующих и наркотизированных животных. Однако сдвиги показателей кислотно-щелочного состояния у них были более глубокими и достигали степени легкого декомпенсированного метаболического ацидоза. Следует напомнить, что через сутки после окончания экспериментального хронического стресса сохранялся компенсированный метаболический ацидоз и имелись признаки активации симпатико-адреналовой системы.

Особенность использованной нами модели инфаркта миокарда состояла в том, что она воспроизводилась затягиванием провизорной лигатуры на нисходящей ветви левой коронарной артерии у бодрствующих собак, то есть при сохранной нейроэндокринной регуляции.

У большинства животных в течение первых суток ишемии миокарда развивался кратковременный легкий компенсированный метаболический ацидоз. Сдвиги показателей кислотно-щелочного состояния у них чаще были недостоверными. Лишь у 1/3 экспериментальных животных наблюдали декомпенсированный ацидоз, причем сдвиги параметров кислотно-щелочного состояния в артериальной крови происходили уже через 5 мин после окклюзии коронарной артерии и достигали максимума к 3-му часу ишемии.

После этого срока выраженность ацидоза начинала уменьшаться, и через сутки после лигирования коронарной артерии сохранялся легкий компенсированный метаболический ацидоз. Биохимическими исследованиями было показано усиление процессов анаэробного гликолиза, о чем свидетельствовало повышение гексокиназной и фосфорилазной активности, увеличение потребления глюкозы в качестве энергетического субстрата, накопление молочной кислоты (12).

Напряжение кислорода в артериальной крови понижалось уже через 5 мин после окклюзии коронарной артерии, через 30 мин этот сдвиг становился достоверным, и только после 3-х часов ишемии миокарда количество молекулярного кислорода в артериальной крови начинало постепенно повышаться и достигало контрольных значений к 24 часам. Тенденция к легкой гипокапнии отмечалась с 5-й мин ишемии миокарда.

При осложнении экспериментального инфаркта миокарда кардиогенным шоком развитие декомпенсированного метаболического ацидоза наблюдали у всех подопытных животных. Показатель рН достоверно понижался до уровня декомпенсированного ацидоза к 30 мин после затягивания провизорной лигатуры, максимальное его снижение наблюдали через 3 часа. Декомпенсированный метаболический ацидоз сохранялся до 24 часов. Начиная с 30-й мин ишемии миокарда и в течение первых суток сохранялась умеренная гипокапния. Нам не удалось зарегистрировать развитие гипоксемии в артериальной крови в течение первых суток экспериментального инфаркта миокарда, осложненного кардиогенным шоком. При неосложненном инфаркте миокарда изменения центральной гемодинамики характеризовались прогрессирующим уменьшением минутного объема крови, особенно выраженным после 5 часов ишемии миокарда и сохраняющимся до 24 часов. Повышение общего периферического сопротивления с первых минут после окклюзии коронарной артерии способствовало поддержанию артериального давления на цифрах, даже несколько превышающих контрольные. После кратковременного повышения (в течение первых трех часов) внешняя работа сердца понизилась на 23 % и сохранялась на этом уровне до 24 часов.

При инфаркте миокарда, осложненном кардиогенным шоком, наблюдали прогрессирующее понижение минутного объема крови, которое с 3-го часа ишемии становилось достоверным. С этого же срока отмечено выраженное уменьшение систолического и диастолического давления в аорте. Общее периферическое сопротивление существенно не менялось в течение 24-х часов. Работа сердца отчетливо уменьшалась с 3-го часа ишемии и через сутки была достоверно ниже исходного уровня.

Далее: Продолжение (7)
Читать далее

Роль гипоксии и метаболического ацидоза в механизмах адаптации и компенсации Л.А.Аполлонова (5)

Исследование субклеточной организации миокарда выявило отчетливые нарушения тонкой структуры кардиомиоцитов. Они заключались в набухании и вакуолизации митохондрий, расширении просветов цитоплазматической сети и разволокнении миофибрилл. В отдельных миокардиальных клетках наблюдали повреждение сарколеммы, в ряде случаев - полное разрушение кардиомиоцитов.

Вызванная повреждающим фактором деструкция органелл клетки стимулирует в ней неспецифические процессы внутриклеточной активации РНК и белоксинтезирующую деятельность ядра (22). Появились работы, в которых важная роль в активации генетического аппарата клетки отводится потере ею Н-иона (45). На кардиомиоцитах крыс было показано, что экспрессия генов, синтезирующих РНК и специфические белки, активировалась только при тех воздействиях, которые сопровождались повышением уровня лактата и снижением рН в кардиомиоците (40). По мнению этих авторов, сигналом, стимулирующим генетический аппарат кардиомиоцитов при нагрузке, по-видимому, также является снижение рН. Как показали наши исследования, при моделировании хронического стресса каждая инфузия норадреналина сопровождалась развитием метаболического ацидоза, который сохранялся через сутки после завершения шестидневного эксперимента. При этом мы наблюдали не только повреждение структуры кардиомиоцитов, но и активацию в некоторых из них биосинтетических процессов. Во многих миокардиальных клетках ядра были чрезвычайно активными, содержали диффузно распределенный хроматин и крупные ядрышки. В отдельных кардиомиоцитах с морфологическими признаками внутриклеточной регенерации обнаруживали гиперплазию митохондрий.
После завершения шестидневного курса инфузий норадреналина параллельное изучение количественных изменений миоглобина в миокарде выявило его значительное повышение в обоих желудочках сердца. Формирующиеся за счет этого оптимальные соотношения между концентрациями кислорода в мышечной плазме и митохондриях имеют особое значение в условиях недостаточного поступления кислорода.

Таким образом, однократное введение норадреналина в дозе 2,3 мкг. кг -1. мин -1 в течение 2-х часов вызывало стимуляцию дыхания, кровообращения, повышение показателей красной крови, свидетельствующее об увеличении ее кислородной емкости, замедление скорости оседания эритроцитов, сдвиг параметров кислотно-щелочного состояния в сторону метаболического ацидоза, как и при “физиологическом” стрессе. Хронический стресс, моделированный ежедневным введением норадреналина в течение 6 дней, характеризовался развитием умеренного компенсированного метаболического ацидоза, снижением объема циркулирующей крови с преимущественным уменьшением массы циркулирующих эритроцитов за счет их депонирования, уменьшением в периферической крови числа эритроцитов, гематокритной величины, количества гемоглобина, гиподинамией сердца. Перечисленные изменения в условиях гиперкатехоламинемии и возможной инициации процессов перекисного окисления липидов способствуют некоторому ограничению поступления к тканям кислорода, обратимо связанного с гемоглобином, и рассматриваются нами как адаптационные.

Наркоз и вскрытие грудной полости у собак, перенесших хронический стресс, вызывали достоверное уменьшение напряжения О2 в артериальной крови, тогда как у контрольных здоровых собак подобные хирургические манипуляции не влияли на показатель РаО2. Введение норадреналина в дозе 1,0 мкг. кг -1. мин -1 сопровождалось дальнейшим понижением напряжения кислорода в артериальной крови, которое достигало 80,1+6,4 мм рт.ст. По мере введения норадреналина развивался легкий декомпенсированный метаболический ацидоз (рН 7,26; ВЕ-14,0; ВВ 33,4; SB 13,9 ммоль/л). На всех этапах эксперимента отмечали тенденцию к умеренной гипокапнии. Достоверно увеличивались с 5-й мин введения норадреналина содержание гемоглобина от 138 до 146 г/л, гематокритная величина от 37,5 до 43,5 %. В этот же период наблюдали наибольший прирост числа эритроцитов. Скорость их оседания во время инфузии норадреналина достоверно уменьшалась на 48,3 - 52,5 %.

Далее: Продолжение (6)
Читать далее

Роль гипоксии и метаболического ацидоза в механизмах адаптации и компенсации Л.А.Аполлонова (4)

Наличие этих изменений помогает объяснить результаты, полученные нами при определении объемов циркулирующей крови и ее компонентов. В 1-й день через час от начала введения норадреналина происходило снижение объема циркулирующей крови (ОЦК) на 28 % главным образом за счет уменьшения объема циркулирующей плазмы, которое можно объяснить повышением проницаемости микрососудов и увеличением числа плазматических капилляров, характерными для подобных ситуаций (14, 32). К 6-м суткам ежедневных инфузий норадреналина ОЦК уменьшился по сравнению с исходным на 46 %, при этом достоверно понизилась масса циркулирующих эритроцитов.

Нами в совместных исследованиях было показано, что данное воздействие сопровождалось увеличением всех структурных параметров капиллярного русла спланхнического бассейна (27). Это наряду со значительным уменьшением ОЦК, достоверным снижением массы циркулирующих эритроцитов и гематокрита может свидетельствовать о депонировании крови на фоне хронического стресса. Очередное введение норадреналина на 6-е сутки эксперимента приводило к увеличению ОЦК, массы циркулирующих эритроцитов и гематокрита, вероятно, за счет мобилизации крови из депо.

Таким образом, каждое введение норадреналина в дозе 2,3 мкг. кг -1. мин -1 сопровождалось достоверным кратковременным повышением показателей красной крови, механизмы которого были различными в начале и конце экспериментального хронического стресса: умеренное сгущение крови при первых инфузиях и выброс депонированной крови после длительной экзогенной гиперкатехоламинемии.

В наших экспериментах было подтверждено известное из литературы стимулирующее влияние норадреналина в использованных дозах на центральную гемодинамику (возрастание ударного и минутного объемов крови, общего периферического сопротивления, давления в аорте) в течение первого часа инфузии с нормализацией гемодинамических показателей к ее окончанию. После шестидневного курса инфузий показатели центральной гемодинамики не отличались от контрольных их значений. Вместе с тем к этому сроку проявлялись нерезко выраженные изменения сократительной функции миокарда, свидетельствующие о начале формирования синдрома гиподинамии сердца.

Биохимические данные, полученные на этих же животных сотрудниками нашей лаборатории, показали, что после курса шестидневных инфузий норадреналина концентрация в периферической крови адреналина и норадреналина возрастала соответственно на 20 и 25 %. В венозной крови, оттекающей от надпочечников, повышалось содержание адреналина. В ткани мозгового вещества надпочечников было выявлено увеличение концентрации норадреналина в 8 и дофамина в 13 раз при уменьшении содержания ДОФА в 3 раза, что, вероятно, обусловлено ускоренным превращением ДОФА в дофамин, норадреналин и далее в адреналин (15). Нами в пленочных препаратах брыжейки тонкой кишки отмечено повышение интенсивности свечения катехоламинов и густоты околососудистых симпатических сплетений.

Таким образом, было доказано, что длительная гиперкатехоламинемия в результате повторных инфузий норадреналина приводила к активации симпатико-адреналовой системы и повышению секреции катехоламинов.

Вместе с тем известно, что синтез катехоламинов из фенилаланина и их распад, реализуемый через аутоокисление, сопровождаются генерацией супероксиданионрадикала, который может играть роль в активации перекисного окисления липидов (36).
При хроническом стрессе, воспроизводимом длительным, в течение 6 дней, введением норадреналина, нами были выявлены мелкоочаговые повреждения в сердце и других органах, подтвержденные патоморфологическими исследованиями (27). Поскольку ключевым звеном патогенеза стрессорных повреждений является активация перекисного окисления липидов, вероятно именно этот процесс лежит в основе наблюдаемых нами деструктивных изменений в органах при длительной гиперкатехоламинемии.

Далее: Продолжение (5)
Читать далее

Роль гипоксии и метаболического ацидоза в механизмах адаптации и компенсации Л.А.Аполлонова (3)

Таким образом, у бодрствующих собак на стадии срочной адаптации нами выявлены: достоверное уменьшение напряжения кислорода в артериальной крови, стимуляция дыхания, кровообращения, увеличение показателей красной крови, свидетельствующее о повышении ее кислородной емкости, компенсированный метаболический ацидоз, то есть комплекс изменений, известных как факторы адаптации при гипоксии. Аналогичные исследования были проведены на здоровых собаках, находящихся под тиопентал-натриевым наркозом при вскрытой грудной полости и искусственной вентиляции легких в режиме нормокапнии (респиратор РО-5). Введение норадреналина у них вызывало наибольшее снижение напряжения кислорода в артериальной крови - до 81,7+7,7 мм рт.ст. - к 15-й мин. С первых минут и до конца инфузии норадреналина у животных этой серии отмечали достоверное снижение содержания буферных оснований и стандартных бикарбонатов, сдвиг в сторону отрицательных значений показателей ВЕ.

Компенсированный характер изменений параметров кислотно-щелочного состояния подтверждался сохранением достаточно стабильных значений рН на всех этапах эксперимента. Показатели красной крови при инфузии норадреналина этим животным повышались в такой же степени, как у контрольных бодрствующих собак. Резко замедлялась скорость оседания эритроцитов. Было выявлено положительное инотропное действие на сердце здоровых собак использованной дозы норадреналина с первых минут его введения в условиях наркоза при вскрытой грудной полости.

Таким образом, на модели, имитирующей “физиологическое” напряжение симпатической нервной системы, на стадии срочной адаптации у интактных бодрствующих и здоровых собак при тиопентал-натриевом наркозе и вскрытой грудной полости были зарегистрированы однотипные реакции.

Описанные выше серии экспериментов служили контролем к исследованиям, выполненным на животных через сутки после экспериментального хронического стресса и ишемического инфаркта миокарда. При моделировании хронического стресса каждое внутривенное введение норадреналина в течение 2-х часов приводило к развитию декомпенсированного метаболического ацидоза, при этом сдвиги рН в артериальной крови не превышали 0,08 - 0,12 ед. (например, от 7,32 до 7,2 в 1-й день и от 7,31 до 7,23 в 6-й день ежедневных инфузий). То есть можно говорить о развитии “мягкого” метаболического ацидоза в динамике экспериментального хронического стресса. Через сутки после окончания шестидневного эксперимента сохранялись признаки умеренного компенсированного метаболического ацидоза. Каждое введение норадреналина сопровождалось умеренной гипокапнией - напряжение углекислого газа в артериальной крови снижалось в среднем на 14 %. Напряжение кислорода в артериальной крови существенно не менялось, его незначительное понижение (в пределах физиологической нормы) в 3-й и 6-й день инфузий было статистически недостоверным. Описано развитие метаболического ацидоза при тяжелых физических воздействиях (10). Отмечен резкий метаболический ацидоз при сублетальной гипоксии (18). В динамике введения норадреналина происходило стирание достоверности различий между артериальной и венозной кровью по показателям рН, избытку кислот (ВЕ) и содержанию буферных оснований (ВВ, АВ), что позволяет говорить о своеобразной артериализации венозной крови. Это может быть следствием увеличения кровотока по артериоло-венулярным шунтам. Подобное явление при однократном стрессорном воздействии или капельном введении норадреналина подтверждено данными биомикроскопического исследования микроциркуляции в брыжейке (21, 32). Каждая двухчасовая инфузия норадреналина сопровождалась достоверным повышением числа эритроцитов (в среднем на 14,5 %), гематокритной величины (на 13,6 %), увеличением содержания гемоглобина (на 7,9 %). Достоверно уменьшалась скорость оседания эритроцитов, что свидетельствовало о возрастании их суспензионной стабильности. Однако определение исходных значений перечисленных параметров красной крови перед началом очередной инфузии норадреналина в сравнении с предыдущими выявляло их снижение, и к 6-м суткам эксперимента гематокритная величина и содержание эритроцитов в единице объема крови были достоверно ниже, чем в его начале.

Далее: Продолжение (4)
Читать далее

Роль гипоксии и метаболического ацидоза в механизмах адаптации и компенсации Л.А.Аполлонова (2)

При моделировании хронического стресса исследования проводили до начала, через один и два часа капельного введения норадреналина в 1-й, 3-й, 6-й день эксперимента и через сутки после его завершения. В сериях с неосложненным и осложненным кардиогенным шоком инфарктом миокарда исследования проводили до, через 5, 30, 60 минут, 3, 5 и 24 часа после окклюзии коронарной артерии.

Во всех сериях изучали показатели кислотно-щелочного состояния, напряжение углекислого газа и кислорода в крови на аппарате АМЕ - I фирмы “Радиометр” (Дания). Исследовали гематологические показатели, характеризующие кислородную емкость крови: количество гемоглобина, число эритроцитов, величину гематокрита. Определяли скорость оседания эритроцитов. На модели хронического стресса исследовали изменения объема циркулирующей крови и ее компонентов. На моделях инфаркта миокарда и хронического стресса изучали показатели центральной гемодинамики и сократительную функцию сердца по общепринятым методикам. В этих же сериях экспериментов оценивали состояние микроциркуляторного русла на пленочных препаратах брыжейки тонкой кишки, импрегнированных азотнокислым серебром по В.В.Куприянову после забоя животных под тиопентал-натриевым наркозом. Содержание миоглобина в миокарде определяли по методу Reynafarje (1963). Электронно-микроскопическое исследование срезов миокарда желудочков сердца проводили на электронном микроскопе JEM - 7A при ускоряющем напряжении 80 кВ после фиксации и заливки материала по общепринятым методикам.
Полученные данные обработаны с использованием средств вычислительной техники с расчетом критерия достоверности по Стьюденту, парного критерия зависимых выборок, критерия Вилкоксона.


РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Исследования показали, что введение норадреналина в дозе 1,0 мкг на кг -1. мин -1 в течение 25 мин интактным бодрствующим собакам сопровождалось достоверным понижением напряжения кислорода в артериальной крови с 5-й и до 25-й мин инфузии. Вместе с тем, колебания этого показателя не выходили за рамки физиологической нормы (от 99,3+3,5 до 88,5+3,0 мм рт.ст.). Развивался умеренный компенсированный метаболический ацидоз. Содержание буферных оснований достоверно уменьшалось с первых минут введения норадреналина. Отмечен достоверный сдвиг в сторону отрицательных значений (на 40-70 %) показателя ВЕ, свидетельствующий о накоплении кислых метаболитов. Биохимическими исследованиями было показано, что при данном воздействии происходит усиление анаэробного пути расщепления глюкозы. С первых минут зарегистрирована умеренная достоверная гипокапния, не выходящая за рамки физиологической нормы у собак (от 42,1+3,6 до 30,9+1,1 мм рт.ст.), которая могла быть обусловлена гипервентиляцией в результате стимуляции дыхательного центра сниженным РаО2. Несмотря на то, что в абсолютных величинах сдвиги напряжения О2 в артериальной крови были невелики и не достигали степени выраженной гипоксемии, градиент РаО2, вероятно, был достаточным, чтобы обусловить развитие типичной для гипоксии реакции показателей красной крови. С 5-й мин введения норадреналина достоверно повышались содержание гемоглобина, количество эритроцитов, величина гематокрита. Нами выявлено резкое замедление скорости оседания эритроцитов при введении малых доз норадреналина: с 5-й мин на 52,5 % и к 15-й мин - на 94,8 % с восстановлением первоначальной величины этого показателя сразу после прекращения инфузии норадреналина. Отмечено увеличение минутного и ударного объемов крови, скорости сокращения левого желудочка с первых мин введения норадреналина.

Далее: Продолжение (3)
Читать далее

Роль гипоксии и метаболического ацидоза в механизмах адаптации и компенсации Л.А.Аполлонова

Российская медицинская академия последипломного образования
г. Москва

Исследование закономерностей приспособления организма к факторам внешней среды и изменениям, происходящим в нем самом, остается актуальным направлением современной биологии и медицины. Интенсивное изучение медиками проблем адаптации помогает понять не только механизмы приспособления больного организма, но и возможность использования адаптационных реакций для предупреждения болезней, то есть с целью естественной профилактики. К настоящему времени опубликовано большое число фундаментальных работ, посвященных разработке проблем стресса, адаптации и функциональных нарушений (11, 16, 17, 30, 31, 39, 41).

Однако, несмотря на значительное развитие науки об адаптации - адаптологии - и знание многих проявлений этого процесса на разных уровнях интеграции организма, остается неясным, возможно, принципиально общий механизм адаптационных реакций при действии различных стрессорных факторов.

Сложилось представление, что так называемый срочный этап адаптации не является совершенным и не в полной мере обеспечивает необходимый для организма эффект (17).
Известно, что стадия срочной адаптации возникает непосредственно после начала действия раздражителя на основе имеющихся генетически предопределенных механизмов. При этом генетическая программа организма обеспечивает реализацию только жизненно необходимых адаптационных реакций (24).

Однако до сих пор остаются невыясненными некоторые конкретные механизмы этих реакций, в частности, каким образом и какие именно изменения на этапе срочной адаптации приводят к формированию ее долговременного этапа.

Не вызывает сомнений, что адаптационные реакции составляют основу естественной профилактики болезней. В частности, было доказано, что использование периодического действия гипоксии может предупреждать экспериментальную патологию кровообращения (17). Умеренное прерывистое гипоксическое воздействие применяется для лечения многих заболеваний (2, 3, 4, 19, 23, 25, 26, 33). Однако до настоящего времени не полностью ясны причины и механизмы лечебного действия прерывистой гипоксии.

Выявленное Чижовым А.Я. и Стрелковым Р.Б. с соавторами периодическое снижение РО2 миометрия на фоне его спонтанной сократительной активности у беременных животных авторы расценивают как своеобразную тренировку плода к гипоксии. По их мнению, основой эффективности такой тренировки является адаптация тканей к недостатку кислорода, за счет чего обеспечивается перестройка регуляторных систем (34). Вместе с тем теоретическое обоснование применяемых методов повышения устойчивости организма к воздействию экстремальных факторов, поиск патогенетически оправданных способов лечения является актуальной проблемой современной медицины.

Наши исследования выполнены на моделях, разработанных в Центральной научно-исследовательской лаборатории Российской медицинской академии последипломного образования (бывший ЦОЛИУ врачей). Хронический стресс воспроизводили на бодрствующих собаках внутривенным введением норадреналина на протяжении шести суток ежедневно в течение 2-х часов из расчета 2,3 мкг.кг -1. мин -1. Модель ишемического инфаркта миокарда осуществляли в условиях хронического эксперимента у бодрствующих собак путем затягивания провизорной лигатуры на нисходящей ветви левой коронарной артерии. Инфаркт миокарда, осложненный кардиогенным шоком, развивался после затягивания провизорной лигатуры на нисходящей ветви левой коронарной артерии у животных, перенесших в течение шести суток хронический стресс. Состояние, имитирующее “физиологическое” напряжение симпатической нервной системы, достигалось внутривенным капельным введением норадреналина из расчета 1,0 мкг.кг -1. мин -1 в течение 25 минут интактным бодрствующим собакам, животным на фоне тиопентал-натриевого наркоза при вскрытой грудной полости и искусственной вентиляции легких, через сутки после завершения хронического стресса и воспроизведения ишемического инфаркта миокарда. На модели “физиологического” стресса исследуемые параметры регистрировали до начала, через 5, 15, 25 мин введения норадреналина и спустя 5, 15, 25 мин после его прекращения.

Далее: Продолжение (2)
Читать далее

Классификация гипо- и гиперкапнических состояний (15)

Таблица 4.
Физиологические механизмы влияния СО2 на организм человека



В заключение следует отметить, что здесь мы рассмотрели лишь физиологическую роль углекислоты, тогда как в процессе жизнедеятельности организма этот газ постоянно взаимодействует с кислородом. Между дыхательными газами – О2 и СО2 в различных условиях среды обитания (экзогенной и эндогенной) существует как синергизм, так и антагонизм. В результате тончайших механизмов регуляции, жизненноважные системы организма с удивительным совершенством корригируют изменения газообмена возникающие в различных условиях среды обитания.

ЛИТЕРАТУРА

1. Агаджанян Н.А., Чижов А.Я. Классификация гипоксических состояний. М.: ММП «Экоцентр», издательская фирма «КРУК», 1998. –24 с.

2. Агаджанян Н.А., Организм и газовая среда обитания. М.: Медицина, 1972. – 246 с.

3. Агаджанян Н.А., Полунин И.Н., Степанов В.К., Поляков В.И. Человек в условиях гипокапнии и гиперкапнии. – Астрахань-Москва, 2001. – 341 с.

4. Бреслав И.С., Глебовский В.Д. Регуляция дыхания. – Л.: Наука, 1981. – 280 с.

5. Зильбер А.П. Клиническая физиология в анестезиологии и реаниматологии. – М.: Медицина, 1984. – 480 с.

6. Кирин И. Функциональная классификация дыхательной недостаточности. В кн.: Гиперкапния. Гипероксия. Под ред. В.П.Низовцева. Тр. каф. патофизиол. Куйбышевского мед. ин-та им. Д.И.Ульянова, 1973. – Том 75. – С. 26-39.

7. Маршак М.Е. Физиологическое значение углекислоты. М.: Медицина, 1969. – 143 с.

8. Остроглазов В.Г. Клиника, психопатология и психофизиология гипервентиляционного синдрома. В кн.: Прерывистая нормобарическая гипокситерапия. (докл. Академии проблем гипоксии РФ. Том III юбилейный).– М., ПАИМС, 1999. – С. 177-200.

9. Сайкс М.К., Мак Никол М.У., Кэмпбелл Э.Дж.М. Дыхательная недостаточность. (пер. с англ.) М. Медицина, 1974. –239 с.

10. Balke B., Wells G. J. Am. Med., 1975.– V.28. – № 3. – P.241-248.
Читать далее

Классификация гипо- и гиперкапнических состояний (14)

3.2.2.4. при дыхательном тренинге – холотропное дыхание (по Грофу), ребефинг (в большинстве своем на начальном этапе освоения техники), рыдающее дыхание.

3.2.3. гиподинамическая – может развиваться при отсутствии физических нагрузок, а также в условиях невесомости.

3.2.4. метаболическая – развивается при метаболическом алкалозе, как компенсаторный механизм поддержания кислотно-основного состояния (КОС) в пределах физиологической нормы.

Гипер–, гипокапнические состояния целесообразно делить на две формы: острую и хроническую. Молниеносная форма может иметь место только при гиперкапнии проявляющаяся быстрой потерей сознания (за несколько десятков секунд) и прекращением жизненно важных функций организма; может наблюдаться, например, при вдыхании 100% углекислого газа. Острые нарушения, в свою очередь, могут быть разделены на две формы: острую, в которой гипер–, или гипокапнические проявления возникают в течение нескольких минут, и подострую, развивающуюся в течение многих часов, а симптомы гипер–, или гипокапнических состояний оказываются близки к симптомам острого периода хронической формы.

К хронической форме относятся все случаи, когда симптомы гипер–, гипокапнических состояний у животных или человека проявляются длительное время (дни, недели, месяцы, годы). В хронической форме можно также выделить острый период, в котором симптомы нарушений проявляются достаточно ярко и имеют определенное сходство с симптомами острой формы гипер–, гипокапнических состояний.

Также как и при написании классификации гипоксических состояний, в заключении хочется подчеркнуть, что подходя к анализу любой классификации следует понимать достаточную сложность выделения того или иного вида гипер–, или гипокапнических состояний в чистом виде. Любое нарушение обмена углекислого газа в организме это достаточно сложный комплекс ответных реакций всех функциональных систем, в связи с чем проявления гипер–, или гипокапнических состояний в большинстве случаев могут быть смешанного типа.. И все же для лучшего понимания различных звеньев патогенеза гипер–, гипокапнических состояний и предлагается настоящая классификация (рис.1).


Рис. 1. Классификация гипо– и гиперкапнических состояний (Н.А.Агаджанян, А.Я.Чижов, 2001г.)

На рисунке 2 приведены основные причины возникновения в организме гипокапнии и гиперкапнии. Оба этих состояния могут вызываться как экзогенными, так и эндогенными факторами.

Рис. 2. Этиологическая схема изменений содержания углекислого газа в организме при нормокапнии, гипокапнии и гиперкапнии.

В основе развития гипокапнии лежит гипервентиляция, причиной которой в большинстве случаев является стресс. Он может быть острым – воздействующим на организм в кратчайшие промежутки времени, например в состоянии внезапного страха или острой боли и хроническим – действующим в течение длительного времени.

К экзогенным – внешним воздействия следует отнести приспособительную гипервентиляцию, связанную, например, с акклиматизацией к острой или хронической гипоксии, связанной с пребыванием в горах или при полетах на летательных аппаратах. Сюда же можно отнести и тепловую одышку, возникающую при высокой температуре окружающей внешней среды.

Гипервентиляция, связанная с эндогенными – внутренними факторами, вызывается нарушением физиологических механизмов регуляции дыхания, возникающим при различных соматических болезнях и нарушениях различных структур центральной нервной системы.

Гиперкапния также зависит от внешних и внутренних причин (см. рис. 1).
В таблице 4 приведены физиологические механизмы и характер изменения важнейших функциональных систем при воздействии на организм человека гиперкапнии и гипокапнии.

Далее: Продолжение (15)
Читать далее

Классификация гипо- и гиперкапнических состояний (13)

3. Гипокапния – респираторный алкалоз, состояние когда Рсо2 менее нижнего предела физиологической нормы (35 мм рт.ст.). Возникает в результате чрезмерного выделения углекислого газа из организма. Может быть вызвана экзогенными и эндогенными причинами.

Таблица 3

Степень тяжести гипокапнических состояний по Balke B, Wells G. (1975)


3.1. Экзогенная гипокапния – развивается при действии на организм экзогенных факторов среды, приводящих к повышенной элиминации углекислого газа из организма.

3.1.1. гипервентиляционная – может возникнуть при медикаментозном стимулировании дыхательного центра, при ИВЛ в ручном или автоматическом режиме, когда минутный объем дыхания выше должных величин.

3.1.2. гипоксическая – возможна при экзогенном действии гипоксической гипоксии. Может быть:

3.1.2.1. нормобарическая – может развиться в условиях длительных ингаляций газовых гипоксических смесей с концентрацией кислорода ниже 9% при нормальных атмосферных условиях в процессе гипокситерапии или гипоксирадиотерапии;

3.1.2.2. гипобарическая – развивается в условиях высокогорья или барокамерных подъемах на «высоту».

3.1.3. циркуляторная – является следствием экзогенных воздействий, нарушающих деятельность сердечно-сосудистой системы:

3.1.3.1. стимулированного кровообращения – развивается в условиях применении любых методов или средств (фармако-химичесих, натуропатических и пр.), стимулирующих деятельность сердечно-сосудистой системы и в первую очередь скорости кровотока;

3.1.3.2. искусственного кровообращения – может возникнуть в условиях искусственного кровообращения при избыточном выведении углекислого газа.

3.1.4. гипертермическая – может развиваться в условиях высоких температур окружающей среды, например в условиях жаркого климата и пустынях, у мартеновских печей, в саунах.

3.1.5. авиакосмическая – может развиться у летчика и космонавта под влиянием ускорений, повышенной температуры окружающей среды, примесей токсических веществ в воздухе кабины, при увеличении сопротивления дыханию в кислородно-дыхательной аппаратуре.

3.2. Эндогенная гипокапния – наблюдается при различных патологических состояниях, сопровождающихся стимуляцией функции аппарата внешнего дыхания и повышенной элиминацией СО2.

3.2.1. физиологическая – может проявляться при положительных и отрицательных эмоциональных реакциях, у спортсменов перед началом соревнований, новорожденных, а также в пожилом возрасте.

3.2.2. гипервентиляционная – острое или хроническое гипокапническое состояние, проявляется при повышенной вентиляции легких в связи с увеличением частоты дыхания или увеличением объема дыхания, или того и другого вместе, в результате чего углекислый газ в избыточном количестве вымывается из крови. У некоторых людей это состояние становится настолько выраженным, что начинает носить характер самостоятельной болезни. В медицине это состояние носит название синдрома д’Акоста или гипервентиляционного синдрома (ГВС).

3.2.2.1. патологии ЦНС – наблюдается при органических поражениях мозга (вос-палительных, опухолевых процессах), сопровождающихся эксцессивным возбуждением дыхательного центра.

3.2.2.2. психогенная – психогенное «нервное диспное», «дыхательный невроз», сопровождается синдромом затрудненного дыхания при субъективных ощущениях «нехватки воздуха», «скованности грудной клетки». Акт дыхания осуществляется с большим напряжением – «пустое дыхание», «легочное удушье».

3.2.2.2.1. условнорефлекторная – проявляется при незначительном повышение уровня СО2 в окружающей среде (духота) в ограниченных замкнутых пространствах, многолюдных аудиториях, метро, или неприятных запахах, которые воспринимается больными как сигналы удушья, приводящие к гипервентиляции.

3.2.2.2.2. нейрогенная – в ряде случаев имеет место при неврозах (истерия, психастения и др.) может быть пароксизмальной или хронической

3.2.2.2.3. психосоматическая (психические нарушения) – проявляется на фоне соматической патологии при отсутствии органических поражений аппарата внешнего дыхания с доминированием соматизированныхпсихопатологических синдромов непсихотического уровня (В.Г.Остроглазов, 1999).

3.2.2.2.3.1. при соматопсихических (сенсорных) нарушениях – сопровождается ощущениями мучительного удушья и тягостных препятствий, мешающих свободе респираторных движений.

3.2.2.2.3.2. при функциональных расстройствах дыхания – проявляется в структуре психических атак со страхом удушья и тахипное или полипное. Часто, также как и предыдущая форма, имитирует патологию системы дыхания (бронхиальную астму) – астмофобия, или сердечно-сосудистой системы (стенокардию, ИБС) – кардиофобия.

3.2.2.2.3.3. при аффективно-идеаторных нарушениях – которые проявляются стертыми депрессиями, нозофобиями, интерпретативным ипохондрическим бредом.

3.2.2.3. гипертермическая – может быть следствием высокой температуры тела, при инфекионных болезнях, гипертермических реакциях на медикаменты и токсические вещества.

Далее: Продолжение (14)
Читать далее

Классификация гипо- и гиперкапнических состояний (12)

2.2. Эндогенная гиперкапния – наблюдается при различных патологических состояниях, сопровождающихся недостаточностью аппарата внешнего дыхания, нару-шением газообмена и всегда сочетается с гипоксией.

2.2.1. физиологическая – имеет место при некоторых физиологических состояниях организма:

2.2.1.1. внутриутробная – сопровождает весь внутриутробный период развития млекопитающих с момента зачатия до рождения, сочетается с внутриутробной прерывистой физиологической эндогенной гипоксией;

2.2.1.2. нагрузки – возникает при интенсивной мышечной деятельности, или при увеличении нагрузки на функциональную систему, сопровождающихся повышением продукции СО2 и увеличением скорости поглощения кислорода.

2.2.2. гиповентиляционная – является результатом нарушения соотношения между силами, обеспечивающими вентиляцию легких и сопротивлением, возникающим при их раздувании, со стороны грудной клетки, дыхательных путей (трахея, бронхи, бронхиолы), альвеол и паренхимы легких или плевры. Этиология зависит от анатомической локализации патологических изменений этих механизмов:

2.2.2.1. при патологии ЦНС – сопровождается депрессией дыхательного центра и возникает в условиях генерализованных мозговых нарушений при травмах черепа и шейного отдела позвоночника (повреждение ствола мозга), повышении внутричерепного давления, при нарушениях мозгового кровообращения (ишемический и геморрагический инсульты), опухолевых и инфекционных процессах (весенне-летний клещевой энцефалит, менингит), рассеянном и боковом амниотрофическом склерозах, синдроме ночного апноэ у взрослых и детей;

2.2.2.2. при патологии НС – развивается при поражениях спинного мозга, полиомиелите, полирадикулоневритах различной этиологии, включая синдромы Гийена–Барре (с восходящим параличом Ландри) и Ундины, при порфирии, осложненной демиелинизацией нервных стволов.

2.2.2.3. при патологии дыхательных мышц – на фоне нарушений нервно-мышечной проводимости, возникающей при полиомиелите, миастении как нейроэндокринной патологии, при острых воспалительных заболеваниях дыхательной мускулатуры (встречается редко), при врожденных, воспалительных и травматических по-ражениях диафрагмы, при нарушениях электролитного баланса, особенно при низком содержании K+, Ca2+, Mg2+, парезе кишечника (ограничивает экскурсию диафрагмы), при отравлениях солями таллия.

2.2.2.4. при патологии грудной клетки – развивается вследствие ограничения легочной вентиляции при травмах (переломы ребер, пневмоторакс), воспалительных процессах (артриты реберных суставов), коллагинозах, сколиотических деформациях грудной клетки (кифосколиоз) и ограничениях ее подвижности при выраженном ожи-рении, болевом синдроме (в том числе послеоперационном).

2.2.2.5. при патологии дыхательных путей – возникает в связи с нарушениями дыхания на любом уровне транспорта кислорода от носо- и ротоглотки до альвеолярной ткани:

2.2.2.5.1. обтурация – при удушении, при попадании в верхние дыхательные пути инородных тел, рвотных масс;

2.2.2.5.2. обструкция – на уровне носо- и ротоглотки вызывает гипертрофия миндалин и аденоиды, воспалительные и опухолевые процессы, западение языка во сне, а также обструктивное апноэ во сне; к обструкции ведет паралич голосовых связок, травмы, деформирующие трахеобронхиальное дерево, отек подсвязочного пространства и бронхов, бронхо- и бронхиолоспазм, бронхиолит, бронхоэктатическая болезнь сопровождающиеся нарушением дренирования мокроты;

2.2.2.5.3. экспираторное закрытие дыхательных путей (ЭЗДП) – при бронхиальной астме за счет дискинезии мелких дыхательных путей.

2.2.2.6. рестриктивные расстройства – может возникнуть при патологии альвеолярной ткани, из-за плохой растяжимости альвеол при различных инфильтративных процессах в легочной ткани, включая респираторный дистресссиндром (РДС); на фоне пневмосклероза и эмфиземы легких (антракоз, силикоз, асбестоз, коллагенозы).

2.2.2.7. при нарушении легочного кровотока – при эмболиях легких, кардиогенном отеке, астме кардиального генеза, легочной артериальной гипертензии, васкулитных синдромах.

2.2.2.8. при гипотермии – при искусственной гипотермии, проводимой при операциях на сердце, с целью снижения скорости метаболических реакций, или при замерзании в условиях низких температур.

2.2.2.9. при дыхательном тренинге – Йога, Ци-гун, дыхание по К.П.Бутейко, по А.Н.Стрельниковой, по Н.А.Агаджаняну и В.В.Гнеушеву, по А.А.Лощинину и другим техникам дыхания.

2.2.3. гипердинамическая – может развиваться при физических нагрузках большой мощности, особенно при патологии сердечно-сосудистой системы и аппарата внешнего дыхания. Во время физической нагрузки усиливается сгорание жиров и углеводов до углекислого газа и воды.

2.2.4. метаболическая – развивается при метаболическом ацидозе, как компенсаторный механизм поддержания кислотно-основного состояния (КОС) в пределах фи-зиологической нормы.

Далее: Продолжение (13)
Читать далее

Классификация гипо- и гиперкапнических состояний (11)

КЛАССИФИКАЦИЯ ГИПО– И ГИПЕРКАПНИЧЕСКИХ
СОСТОЯНИЙ

1. Нормокапния – состояние когда Рсо2 находится в пределах физиологической нормы. В норме Рсо2 в артериализированной крови составляет 35 – 45 мм рт.ст.

2. Гиперкапния – респираторный ацидоз, состояние когда Рсо2 превышает верхний предел физиологической нормы равный 45 мм рт.ст. Возникает из-за продолжительного несоответствия между вентиляторным обеспечением и вентиляторным запросом. Может быть вызвана экзогенными и эндогенными причинами.

Таблица 2


2.1. Экзогенная гиперкапния – развивается при действии на организм измененных (преформированных), в сравнении с обычными, факторов внешней среды:

2.1.1. замкнутого пространства – возникает при вдыхании воздуха с повышенным содержанием углекислого газа, который накапливается в условиях пребывания в изолированных (замкнутых) помещениях, в шахтах, пещерах, подводных лодках, батискафах, колодцах, кабинах космических кораблей и самолетов, в автономных водолазных и космических скафандрах, в случае неисправности системы регенерации атмосферы, в помещениях при пожарах . Сопровождается выраженными эмоциональными реакциями, которые могут усиливать степень воздействия гиперкапнического фактора;

2.1.2. ререспирационная – развивается при дыхании пациентом с лечебной или диагностической целью в небольшой замкнутый мешок или гипоксикатор, в котором не используется или исчерпал свою активность поглотитель углекислоты (как правило, натронная известь). Отличительным признаком от гиперкапнии замкнутого пространства является отсутствие высокой степени психоэмоционального напряжения, имеющего место в условиях экстремальной ситуации;

2.1.3. гиперкапническая – возникает при некоторых врачебных вмешательствах, например при вдыхании карбогена (газовой смеси, содержащей 95% О2 и 5% СО2 ) или при неисправности наркозно-дыхательной аппаратуры, может возникнуть при ИВЛ в ручном или автоматическом режиме, когда минутный объем дыхания ниже должных величин.

2.1.4. циркуляторная – является следствием экзогенных воздействий, нарушающих деятельность сердечно-сосудистой системы:

2.1.4.1. нарушенного кровообращения – развивается в условиях применении любых методов или средств (фармако-химичесих, натуропатических и пр.), угнетающих деятельность сердечно-сосудистой системы. Может быть и эндогенного происхождения при врожденных пороках сердца или нарушениях гемодинамики;

2.1.4.2. искусственного кровообращения – может возникнуть в условиях искусственного кровообращения при недостаточном выведении углекислого газа.

2.1.5. гипероксическая – возможна при токсическом повреждении альвеол и нарушениях альвеолярной вентиляции в условиях длительных воздействиях повышенных концентраций кислорода, а также при нарушениях транспорта углекислоты в связи с высоким насыщением гемоглобина венозной крови кислородом.. Может быть:

2.1.5.1. нормобарическая – развивается в условиях длительных ингаляций высоких концентраций кислорода (70-100%) в нормальных атмосферных условиях при кислородотерапии, анестезиологических и реанимационных пособиях;

2.1.5.2. гипербарическая – развивается при использовании 100% кислорода в условиях повышенного барометрического давления (ГБО – гипербарическая оксигенация);

2.1.5.3. гипобарическая – может возникнуть в искусственной атмосфере обитаемых кабин космических летательных аппаратов с высоким содержанием кислорода, но в условиях пониженного барометрического давления.

2.1.6. интоксикационная – возникает при экзогенных интоксикациях, включая передозировку препаратов угнетающих ЦНС, в том числе анестетиков, наркотиков, депрессантов, миорелаксантов, пахикарпина, ФОС; при столбняке, ботулизме.

Далее: Продолжение (12)
Читать далее

Классификация гипо- и гиперкапнических состояний (10)

По мере снижения парциального давления углекислого газа в альвеолярном воздухе и его напряжения в крови ритмическое возбуждение дыхательного центра постепенно ослабевает, дыхание становится аритмичным или полностью прекращается, что можно наблюдать при искусственной гипервентиляции легких. Ритмическая активность дыхательного центра в условиях гипокапнии может быть восстановлена возбуждающей афферентацией, поступающей от хеморецепторов каротидных клубочков, сосудистых барорецепторов, болевых рецепторов и др.

Клинические проявления гипокапнии не специфичны. Наиболее часто наблюдаются снижение умственной работоспособности, головокружение, нарушение ориентации, иногда обморочное состояние. Считается, что снижение напряжения углекислого газа и возникающие при этом алкалоз и электролитные сдвиги могут оказывать воздействие на некоторые нервные структуры, повышая их возбудимость, в связи с чем нередко наблюдаются гипертонус скелетных мышц и судороги. Гипокапния со-провождается изменениями электрической активности коры головного мозга: на ЭЭГ исчезают высокочастотные компоненты и появляются медленные высокоамплитудные волны. В основе характерной для гипокапнии измененной ЭЭГ лежит ослабление восходящих активирующих влияний ретикулярной формации ствола мозга вследствие ишемической гипоксии и дефицита углекислого газа.

Влияние гипокапнии проявляется в общих и регионарных изменениях кровообращения, снижении АД в силу некоторого ослабления сердечной деятельности и, возможно, за счет уменьшения сопротивления сосудов мышц и некоторых органов, значительном понижении мозгового кровотока в результате падения общего АД и сужения сосудов мозга. Минутный объем крови при гипокапнии обычно не изменяется, но может немного увеличиваться или уменьшаться; коронарный кровоток не-сколько понижается.

Гипокапния может оказывать отрицательное влияние на переносимость организмом гипоксии вследствие неблагоприятного перераспределения кровотока (ухудшение кровоснабжения мозга и сердца), а также в результате повышения потребности тканей в кислороде.

Умеренная гипокапния, возникающая в условиях гипоксии, имеет положительное, приспособительное, значение, т.к. за счет снижения напряжения углекислого газа в альвеолах увеличивается парциальное давление кислорода, а следовательно, возрастает его напряжение в артериальной крови и насыщение крови и тканей кислородом. В результате повышается устойчивость организма к действию некоторых факторов полета (гипоксии, ускорениям).

Выраженная гипокапния вследствие развивающегося алкалоза и сужения сосудов головного мозга вызывает так называемый гипервентиляционный синдром: снижение работоспособности, головокружение, нарушение зрения, парестезии, иногда обморок; ухудшение самочувствия может привести к серьезным ошибкам в действиях пилота.
Имеются наблюдения, что непроизвольная гипервентиляция легких с последующей гипокапнией, кратковременным ухудшением самочувствия и работоспособности может возникать при большом напряжении пилота, вызванном внезапным ухудшением метеорологических условий, аварийной ситуацией и др. Особенно это может возникать у лиц, не имеющих опыта пилотирования, при освоении новой авиационной техники, после длительного перерыва в летней работе.

Диагностировать, что причиной ухудшения самочувствия является именно гипокапния, удается далеко не всегда, т.к. гипервентиляционный и гипоксический синдромы могут быть весьма сходны.

Далее: Продолжение (11)
Читать далее

Классификация гипо- и гиперкапнических состояний (9)

Проще говоря, уже само представление о предстоящей работе, причем, не обязательно физической, вызывает гипервентиляцию. Однако в отличие от спортсменов, у большинства людей вслед за представлением о работе самой работы не следует. Более того, исследования показывают, что не только представление о предстоящей работе, но и любая возникшая мысль влияет на дыхание, и чем сильнее эмоции, сопровождающие эту мысль, тем глубже и чаще оно становится. Особенно это характерно для отрицательных эмоций. Поскольку современный человек, в большинстве своем, не владеет дисциплиной мышления, и в его голове почти всегда "винегрет" из обрывков мыслей (чаще всего тревожных), то его организм находится в состоянии хронической гипервентиляции и недостатка углекислого газа.

По представлениям современной медицины, одна из основных причин развития ГВС - перевозбуждение нервной системы (не случайно ГВС называют еще психогенной одышкой). По данным В.Г.Остроглазова (1999), ГВС относится к ларвированным депрессиям с затяжным течением без психотических обострений и имеет стержневую психосоматическую структуру. Перевозбуждение нервной системы вызывает учащение и углубление дыхательных движений, что приводит к вымыванию углекислого газа из крови. Это приводит к увеличению чувствительности центра, управляющего дыханием, и учащению и углублению дыхательных движений, т.е. гипервентиляции. Гипервентиляция, в свою очередь, приводит к еще большему вымыванию углекислого газа. В результате образуется замкнутый круг: гипервентиляция приводит к уменьшению содержания углекислого газа в крови, а уменьшение содержания угле-кислого газа в крови усиливает гипервентиляцию.

Причиной гипокапнии может быть гипервентиляция легких, обусловленная органическими поражениями мозга, невротическим состоянием, химическими агентами (например, аналептиками центрального действия, некоторыми микробными токсинами), острой кровопотерей, болевым раздражением (если оно связано с дыхательными экскурсиями), гипертермией. Большое значение в возникновении гипервентиляции легких имеют рефлексы с хеморецепторов каротидных клубочков, обладающих высоко чувствительностью к воздействию различных факторов, вызывающих гипоксию: обедненный кислородом вдыхаемый воздух, циркуляторные расстройства, уменьшающие кровоснабжение каротидных клубочков, а также воздействие на них химическими агентами, нарушающими процессы биологического окисления и энергообразования в рецепторных структурах каротидных клубочков. К таким агентам относятся, например, вещества с высоким отрицательным окислительно–восстановительным потенциалом (так называемые восстановители), соли тяжелых металлов, некоторые микробные токсины, эндогенные токсические вещества и др. Гипервентиляция легких может также возникать при раздражении Н холинреактивных структур каротидных клубочков различными веществами (никотин, ацетилхолинхлорид, цититон, лобелин и др.).

К гипокапнии может приводить интенсивная искусственная вентиляция легких, проводимая без контроля газового состава альвеолярного воздуха или артериальной крови; кратковременная гипокапния может возникать и в результате произвольной гипервентиляции. Состояние гипокапнии может развиться у летчика и космонавта под влиянием ускорений, повышенной температуры окружающей среды, примесей токсических веществ в воздухе кабины, при увеличении сопротивления дыханию в кислородно-дыхательной аппаратуре. Указанные факторы, нарушая кислородное обеспечение организма, вызывают гипервентиляцию и повышенное выделение углекислого газа из организма.

Гипокапния вызывает значительные изменения физико-химических свойств внутренней среды организма, обмена веществ и многих физиологических функций. Гипокапния сопровождается сдвигом кислотно-щелочного равновесия в сторону газового (дыхательного) алкалоза, при этом происходит перемещение ионов калия (К+) из плазмы в клетки, выход ионов хлора (Cl-) из эритроцитов, уменьшается содержание в крови бикарбоната и развиваются другие сдвиги электролитного баланса. При гипокапнии увеличивается сродство гемоглобина к кислороду и происходит сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина влево. Потребление кислорода тканями при гипокапнии повышается, что связано с влиянием гипокапнии на процессы биологического окисления.

Далее: Продолжение (10)
Читать далее