, ,
ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНО-МЕТАБОЛИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

АДАПТАЦИИ В УСЛОВИЯХ ГИПЕРБАРИЧЕСКОЙ ОКСИГЕНАЦИИ

ПРИ ГИПОКСИИ РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Каф. патологической физиологии ВГМА им.

Жизнедеятельность организма в норме и при заболеваниях представляет собой адаптивное реагирование на изменение внешней и внутренней среды. Степени реакций адаптации могут быть: 1) состояние удовлетворительной адаптации; 2) кратковременная или неустойчивая адаптация; 3) состояние полома адаптационных механизмов (срыв адаптации). Сохранение гомеостаза в ответ на действие патогенного фактора (физическая нагрузка, охлаждение, гипоксия и др.) обусловлено активацией функционирующих структур, адаптивной перестройкой ферментных систем и путей метаболизма.

Показано, что система кровообращения может играть центральную роль в механизмах адаптации целостного организма, так как определяет уровень транспорта питательных веществ и кислорода в ткани. Возникающий при нарушении этой функции дефицит энергии является пусковым регуляторных реакций, формирующих адаптационный потенциал на новом гомеостатическом уровне. Чем ниже этот потенциал, тем больше риск развития дезадаптации.

В формировании патологических реакций при экстремальных состояниях (шок различного происхождения, ишемические поражения головного мозга, массивная кровопотеря) существенную роль играет гипоксическая альтерация различных органов и систем, следствием которой является дезинтеграция функционально-метаболических процессов, приводящих в конечном итоге к срыву адаптационных механизмов. В этом плане важное значение приобретает проблема разработки активного управления адаптационным процессом, поиск факторов (адаптогенов), обеспечивающих коррекцию возникших нарушений путем перестройки метаболических, функциональных и регуляторных механизмов гомеостаза.

Проведённые на кафедре патофизиологии ВГМА исследования позволили установить, что гипербарический кислород относится к биологическим факторам мобилизации универсальных механизмов адаптации не только благодаря своим заместительным свойствам, но, главным образом, стимулирующим и ингибирующим, обеспечивающим восстановление функции повреждённых систем на различных уровнях интеграции организма [2, 3].

Данная работа посвящена изучению роли гипербарического кислорода в коррекции функционально-метаболических расстройств при регионарной и общей гипоксии. Исследование выполнено на 50 собаках массой 11,2±2,4 кг и 110 белых крысах массой 150-200 г. Ишемию головного мозга (ИГМ) (регионарную гипоксию) воспроизводили у белых крыс выключением кровотока по общим сонным артериям на 60 мин. Общую гипоксию у крыс моделировали путем извлечения крови из левой яремной вены в объеме 2,8% от массы тела, у собак — методом дробной кровопотери из бедренной артерии в объёме 9,7±1,0 мл/кг за 10 мин до установления артериального давления (АД) на уровне 50/40 мм рт. ст. Общий объём кровопотери у собак составил 29,1±2,2 мл/кг.

О функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы у анемизированных собак судили по ЭКГ, АД, сердечному индексу (СИ), индексу ударной работы левого желудочка (ИУРЛЖ), удельному периферическом сопротивлению (УПС), показателю «двойного» произведения (ДП), отражающему потребление миокардом кислорода. Состояние регуляторных механизмов аппарата кровообращения у анемизированных собак оценивали по афферентной электроактивности сердечных нервов и электрокортикограмме (ЭКоГ). Реакцию системы кровообращения у белых крыс при ИГМ определяли методом тетраполярной реографии с использованием реографа РПГ2-02 и расчетом реографического систолического индекса (РСИ), характеризующего сократительную активность миокарда, и временного показателя сосудистого тонуса (ВПСТ), отражающего состояние периферического кровообращения.

О динамике метаболических процессов судили по обмену электролитов Na+ и К+ в тканях миокарда и головного мозга и по показателям кислотно-основного состояния (КОС) крови. Объёмную скорость кровотока у крыс определяли на полярографе методом водородного клиренса. Все показатели у анемизированных животных определяли в исходном состоянии, на 30-й и 90-й мин постгеморрагического периода, 5-й и 60-й мин после сеанса ГБО. У белых крыс при моделировании ИГМ исследование параметров гемодинамики проведено в исходном состоянии, на 30-й мин ишемии (30-й мин сеанса ГБО у опытных животных), на 15-й мин после восстановления кровотока. Статистическая обработка полученных результатов проведена непараметрическим методом с использованием критерия Вилкоксона-Манна-Уитни [1].

Исследование проведено в 3-х сериях опытов: I — интактные животные, II — животные, перенесшую общую или регионарную гипоксию, III — животные, подвергнутые действию ГБО (300 кПа, длительность сеанса 50 мин).

Установлено, что к 30-й мин ишемии мозга у нелеченых крыс происходило снижение мозгового кровотока на 50%. В тканях головного мозга достоверно уменьшалась концентрация Na+ на 16%, увеличивалась концентрация К+ на 9%, возрастала активность суммарной и К+/Na+-зависимых АТФаз соответственно на 15% и 54% (p<0,05). Изменение обмена электролитов сопровождалось появлением на ЭКоГ медленных высокоамплитудных гипоксических волн тета - и дельта-диапазона. На поздних стадиях ИГМ (60-я мин) объёмная скорость кровотока снижалась на 82% (p<0,05). В тканях головного мозга в условиях выраженного дефицита кислорода происходило снижение активности суммарной и К+/Na+-зависимых АТФаз (на 24% и 35% соответственно), увеличение концентрации K+ и Na+. На ЭКоГ постепенно затухали тета - и дельта-волны. Отмеченные нарушения обмена электролитов и расстройства биоэлектрической активности мозга, по-видимому, были обусловлены разобщением механизмов работы К+/Na+ насоса, угнетением активности цитохромоксидазы, снижением образования АТФ и активности АТФаз, повреждением клеточных мембран в результате накопления продуктов ПОЛ.

Расстройства обмена электролитов и нарушения биоэлектрической активности мозга у крыс при ИГМ приводило к дезорганизации функций сердечно-сосудистой системы: снижалась сократительная способность миокарда, о чём свидетельствовало уменьшение РСИ на 25%, происходило значительное увеличение сосудистого тонуса (возрастание ВПСТ в 3,7 раза) (p<0,05). Наблюдаемые изменения указывали на выраженные нарушения центрального и периферического кровообращения.

В условиях ГБО при ИГМ восстановление на ЭКоГ исходного альфа - и бета-подобного ритма сопровождалось нормализацией в ткани головного мозга содержания К+ и Na+, активности суммарной и К+/Na+-зависимых АТФаз, возрастанием по сравнению с нелеченными животными объёмной скорости кровотока. Восстановление исходного метаболического фона и биоэлектрической активности ЦНС оказывали положительное влияние на функцию аппарата кровообращения: нормализовался сосудистый тонус (ВПСТ), статистически недостоверные (p>0,05) изменения отмечены и в отношении РСИ, отражающего сократительную активность миокарда.

У собак при моделировании геморрагического шока (АД 50/40 мм рт. ст.) на 30-й мин постгеморрагического периода нарушения кровообращения характеризовались значительным угнетением производительности сердца, о чём свидетельствовало резкое снижение ИУРЛЖ (в 6,3 раза), уменьшение СИ на 51%, развитие тахикардии (p<0,05). Нарушения периферической гемодинамики сопровождались снижением АД на 63%, сосудистого тонуса (УПС) на 45% (p<0,05). К 90-й мин шока у нелеченных животных на фоне нормализации сосудистого тонуса остальные параметры гемодинамики оставались на уровне предыдущего этапа исследования, что свидетельствовало об ослаблении гемодинамических адаптивных механизмов. Наблюдаемые изменения функции сердечно-сосудистой системы сопровождались нарушением биоэнергетических процессов, возрастанием концентрации ионов К+ и снижением ионов Na+ в миокарде и тканях мозга, развитием некомпенсированного метаболического ацидоза, о чём свидетельствовало статистически достоверное снижение pH и концентрации актуальных гидрокарбонатов, возрастание дефицита оснований смешанной крови (p<0,05). Расстройство метаболических процессов способствовало нарушению нейрогенных механизмов регуляции: на ЭКоГ появлялись, как и при регионарной ишемии мозга, высокоамплитудные гипоксические тета - и дельта-волны, происходило угнетение активности афферентных систем сердца. Одним из факторов возникающих функциоанально-метаболических расстройств аппарата кровообращения является нарушение кислородного гомеостаза, о чём свидетельствует уменьшение величины ДП на 60% (p<0,05).

Лечение анемизированных собак гипербарическим кислородом способствовало коррекции нарушений гемодинамики. После оксигенации относительно постгеморрагического периода в 2,6 и 1,9 раза соответственно возрастали производительность сердца (ИУРЛЖ) и АД, нормализовались СИ и тонус сосудов (УПС). Положительная динамика функций сердечно-сосудистой системы сопровождалась коррекцией обмена электролитов (нормализация концентрации ионов K+ и Na+ в миокарде и ткани головного мозга), восстановлением исходного уровня К+/Na+-коэффициента, устранением гипоэргоза. После окончания сеанса ГБО ликвидировались признаки некомпенсированного метаболического ацидоза: нормализовались pH, концентрация актуальных гидрокарбонатов, достигла исходных значений величина дефицита оснований в смешанной крови. Устранение метаболических нарушений происходило на фоне восстановления кислородного гомеостаза (нормализация ДП) и способствовало стимуляции нейрогенных механизмов регуляции аппарата кровообращения: на ЭКоГ определялся исходный альфа - и бета-подобный ритм, нормализовалась сниженная в постгеморрагическом периоде активность афферентных систем сердца.

Сравнительный анализ функционально-метаболических нарушений и расстройств регуляторных механизмов при общей и регионарной гипоксии выявил общие закономерности дезорганизации функций сердечно-сосудистой системы и ЦНС: угнетение сократительной способности миокарда, нарушение кислородного гомеостаза, дисбаланс электролитов в тканях сердечной мышцы и головного мозга, расстройства центрогенных механизмов регуляции. Восстановление исходного гомеостаза в условиях ГБО отражает адаптационно-функциональные механизмы действия кислорода под повышенным давлением. Саногенетические свойства гипербарического кислорода, обеспечивающие универсальные реакции адаптации в условии патологии [4], позволяют рассматривать его как фактор коррекции метаболических, регуляторных и исполнительных систем, способный обеспечить оптимальный гомеостаз при терминальных состояниях.

Литература

1.  Гублер непараметрических методов статистики в медико-биологических исследованиях / , .— Л.: Медицина, 1973.— 139 с.

2.  О значении метаболической активности корковых структур мозга в механизмах компенсации при острой анемизации организма и гипербарической оксигенации / // Геморрагический коллапс и оксигенобаротерапия: Тр. Воронеж. гос. мед. ин-та.— Воронеж, 1969.— Т.82.— С.7-16.

3.  Леонов кислород как фактор адаптации биологических процессов в условиях патологии / // Тез. VII Международного конгресса по гипербарической медицине. Москва, 2-6 сентября 1981 г.— М., 1981.— С.143-144.

4.  Леонов -метаболическая теория гипербарической медицины / // Бюлл. гипербарической биологии и медицины.— 2002.— Т.10, №1-4.— С.5-9.