5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Бронхиальная_астма_В_2_томах_Том_1_Чучалин_А_Г_1997

вался после соответствующей коррекции питания и респираторной терапии, состоящей из кислородотерапии, проведения ВИВЛ, физио- и механотерапии, а также медикаментозной терапии, состоящей из бронхолитических, отхаркивающих и антибактериальных препаратов. Сниже­ ние массы диафрагмы у больных с недостаточностью питания происхо­ дило пропорционально снижению веса пациента (Palange et al., 1993; Wouters & Schols, 1994). Было отмечено, что во время продолжительной ИВЛ в респираторных мышцах, выполняющих лишь пассивные движе­ ния, происходили атрофические изменения, а межреберные мышцы и диафрагма в этих условиях становились субстратом для синтеза глю­ козы и энергопродукции (Barrocas et al., 1983). При проведении этого исследования 93% больных, получавших специальное питание, благо­ приятно перешли с ИВЛ на спонтанное дыхание, в то время как только 55% пациентов смогли сделать это, получая около 600 ккал в день в виде 5% декстрозы. Было установлено, что индекс стабильности сурфактанта (surfactant stability ratio) значительно ниже у кроликов в период голода­ ния, чем у получающих в своем рационе повышенное количество липидов (Barrocas et al., 1983). В связи с этим авторы высказали предположение, что повышенное содержание липидов в крови после приема пищи может стимулировать синтез сурфактанта. Эксперименты, проведенные на крысах (Fariday, 1970) позволили предположить, что голодание косвенно оказывает влияние на баланс процессов синтеза и деградации поверхно­ стно-активных веществ. В другом исследовании (Sahebjami & Wirman, 1981) было показано снижение легочной эластичности и повышение поверхностного натяжения у голодающих крыс. Изучение метаболизма аминокислот в легочных срезах показало, что недостаточность питания

рационное заживление требуют повышенного поступления питательных веществ из-за возрастания скорости метаболизма и вентиляционных потребностей (Barrocas etal., 1983). В связи с истощением запасов проте­ инов уменьшается содержание альбумина в крови. Снижается онкотическое давление, и в соответствии с законом Старлинга пациенты становят­

снижению количества лимфоцитов в крови (Barrocas etal., 1983). Пони­ женный уровень сурфактанта у пациентов с отрицательным азотистым балансом может приводить к альвеолярной нестабильности, которая способствует развитию ателектазов, что часто бывает у больных с ре­

270

спираторным дистресс-синдромом взрослых. Другим механизмом, спо­ собствующим развитию инфекционных осложнений у легочных боль­ ных при недостаточности питания, является угнетение восстановления респираторного эпителия (Мооге, 1959).

Doekel и соавт. (1976) нашли, что недостаточность питания снижает вен­ тиляционную реакцию на гипоксию. Недостаточное поступление кало­ рий при проведении данного исследования приводило кгипоксемии, гиперкапнии и респираторной недостаточности. Легочная транссудация, нарушение стабильности альвеол, пониженная растяжимость и нару­ шенная резистентность к респираторным инфекциям, являющиеся след­ ствиями относительной недостаточности питания, могут существенно осложнять переход на спонтанное дыхание пациентов, находящихся на ИВЛ.

Применение исследований метаболизма у больных в клинике

В настоящее время непрямая калориметрия получила наибольшее рас­ пространение для определения потребности в калориях пациентов, по­ лучающих обычное или парентеральное питание, для изменения пита­ тельных режимов и для прогнозирования вероятности успешного пере­ хода на спонтанную вентиляцию. Определение RER может использо­ ваться для оценки утилизации субстратов и изменения питательного режима с целью сбалансированного поступления в организм глюкозы, жира и белка(Wilmoreetal., 1977). Показатель RER помогает изменить продукцию углекислоты путем коррекции диеты. Поскольку RQ для жи­ ров составляет 0,7, то диета, включающая по 50% глюкозы и жира, рекомендуется для больных, находящихся на ИВЛ (Hyman, 1981) . Это позволяет получать адекватное количество калорий при меньшей продук­ ции углекислоты, а следовательно, и при меньшей потребности в вентиля­ ции. Некоторые авторы (Heymsfield et al., 1981; Greene & Peters, 1994) ут­ верждают, что чрезмерное поступление питательных веществ усугубляет дыхательную недостаточность и затрудняет переход на спонтанное дыхание. Это происходит, так как избыточно поступающая глюкоза пре­ вращается в жир (липогенез), что приводит к возрастанию RQ до 1,0-1,3. Избыточно продуцируемая углекислота требует повышения вен­ тиляции. Когда это невозможно, то возникает артериальная гиперкапния. В качестве примера сбалансированной питательной смеси для боль­ ных ХОЗЛ можно привести Pulmocare™ (Ross Lab., Columbus ОН) с высо­ ким содержанием жиров, которое позволяет снизить работу дыхания и в то же время получить достаточное количество калорий (Kuo et al., 1993). Непрямая калориметрия не так давно стала использоваться для определе­

271

ния кислородной стоимости дыхания (КСД) и прогнозирования возмож­ ности перехода на спонтанную вентиляцию (Pitcher & Cunningham, 1993).

ство проведенных исследований посвящено вопросам его изменения у больных с тяжелой вентиляционной дыхательной недостаточностью и проблемам, связанным с переходом от аппаратной ИВЛ на спонтанное дыхание. Второй проблемой, широко обсуждаемой в литературе, является проблема парентеральной и диетической коррекции метаболических сдвигов у этой категории пациентов. Совершенно очевидно, что эти ме­ таболические изменения появляются не внезапно, а постепенно и связа­ ны с естественной эволюцией основного заболевания. Поэтому недоста­ точная изученность вопроса об энергетических затратах и особенностях использования метаболических субстратов у больных бронхиальной аст­ мой и другими ХОЗЛ без выраженных проявлений дыхательной недоста­

1994). Это иногда приводит к повышенному расходованию питательных веществ и, в связи с их недостаточностью, —к частичному использова­ нию собственных белков (главным образом мышечных) организма в ка­ честве энергетического источника (глюконеогенез) (Barrocas etal., 1983; Goldstein etal., 1987). И хотя удельный вес используемых белков среди других метаболических субстратов ничтожно мал, тем не менее эти процессы, если они продолжаются на протяжении длительного периода, ведут к снижению мышечной массы и истощению больных (Heymsfield etal., 1981). Некоторыми исследователями была выявлена связь между потерей веса и смертностью больных ХОЗЛ, независимо от степени бронхиальной обструкции (Barrocas et al., 1983; Wilson et al., 1986). Также была показана прямая зависимость между состоянием питания пациента и физической работоспособностью (Айсанов, 1994). Несмотря на то, что метаболизм респираторных больных и его коррекция являются очень важ­ ными проблемами, большинство проведенных исследований касаются главным образом пациентов с тяжелыми проявлениями дыхательной

272

недостаточности, нуждающихся в проведенииВИВЛ(Barrocasetal., 1983; Wilson et al., 1986), то есть той категории, у которой коррекция ярко вы­ раженных метаболических расстройств наименее эффективна.

В связи с этим для нас представлялось интересным исследовать влия­ ние различных факторов, определяющих респираторную функцию (брон­ хиальная проводимость, воздухонаполненность, диффузионная способ­ ность и респираторная мышечная функция) на метаболизм больных брон­ хиальной астмой и хроническим обструктивным бронхитом (Айсанов, 1994). Были найдены различия в относительных пропорциях потребляе­ мых субстратов между тремя категориями обследуемых лиц. Если у здоровых отмечалось приблизительное равенство участия жиров и угле­ водов и даже несколько большее участие липидов в энергопродукции (54,4%), то для больных ХОЗЛ без клинических проявлений РМУ углево­ ды на 58,9% удовлетворяли потребности организма в энергии. Что же касается больных с клиническими проявлениями нарушения функции дыхательной мускулатуры, то углеводы в этом случае становились доми­ нирующим источником энергии и примерно на две трети (67,5%) обеспе­ чивали энергетические потребности организма. Таким образом, повы­ шение скорости метаболизма в покое при обструктивной патологии зави­ село от степени выраженности трех основных факторов, лежащих в осно­ ве нарушений респираторной функции: бронхиальной обструкции, гипервоздушности и силы дыхательных мышц. Показатели диффузион­ ной способности легких не оказывали существенного влияния на уровень потребляемой энергии в состоянии покоя. Относительные пропорции использования основных энергетических субстратов зависели от нали­ чия обструктивных вентиляционных нарушений и функционального со­ стояния дыхательной мускулатуры. Основным источником энерго­ продукции в покое при ХОЗЛ являлись углеводы, в то время как у здоро­ вых лиц отмечалась примерно равная степень утилизации в этом процес­ се углеводов и липидов. При симптомах респираторной мышечной дис­ функции имело место еще большее переключение метаболизма в сторону аэробного гликолиза. Обобщая полученные результаты необхо­ димо подчеркнуть следующие моменты. Больные с обструктивной па­ тологией демонстрируют более высокий уровень метаболизма в покое, который в равной мере зависит от степени бронхиальной обструкции, гипервоздушности и силы дыхательных мышц. Показатели диффузион­ ной способности легких не оказывали существенного влияния на уро­ вень потребляемой энергии. Нарушения функции дыхательной мускула­ туры оказывали существенное влияние на метаболизм в покое и отно­ сительные пропорции используемых энергетических субстратов.

Эргоспирометрия

Основные принципы метода. Технические аспекты

Исследование физиологических возможностей кардиореспираторной и нейромышечной систем с помощью эргоспирометрических нагрузочных тестов используется физиологами в течение многих лет, однако не нахо­ дит широкого клинического применения, за исключением упрощенного варианта исследования в кардиологии для диагностики скрытой ИБС. В последнее время достигнут существенный прогресс в технологии эргос­ пирометрических исследований, что упростило методику их проведения и сделало их более точными (Epstein & Celli, 1993).

Современные системы для исследования метаболизма при физической нагрузке позволяют осуществлять одновременное измерение потока, пар­ циального напряжения кислорода и углекислоты выдыхаемого воздуха в трех режимах: в камере смешивания (mixing chamber), для каждого дыха­ тельного цикла (breath-by-breath) и дилюционным методом.

Камера смешивания считается стандартным и наиболее популярным ме­ тодом исследования. Суть его заключается в анализе через определенные интервалы времени (> 10 с) газовой смеси, которая собирается в мешке Дугласа, и расчете метаболических параметров. Получаемые результаты представляют собой усредненные данные.

Самые совершенные модели имеют динамичную ригидную камеру сме­ шивания, состоящую из нескольких отделений разного объема, каждое из которых предназначено для определенного уровня минутной вентиляции, и таким образом позволяет получать близкие по амплитуде сигналы пото­ ка и газовой концентрации.

Режим breath-by-breath представляет собой последовательную оценку полного дыхательного цикла (вдоха и выдоха); все данные рассчитыва­ ются для определенного отдельно взятого цикла. Для интерпретации по­ казатели нескольких дыхательных циклов или же определенного проме­ жутка времени усредняются.

Эргоспирометрия при бронхиальной астме

Несмотря на то, что в течение многих лет изучение общего метабо­ лизма организма в условиях физической нагрузки является одним из приоритетных направлений в общей и клинической физиологии, тем не менее его особенности при легочной патологии остаются недостаточ­ но изученными. Спорные вопросы касаются прежде всего определения основной причины ограничения физической работоспособности и взгля­

274

дов на механизм ее возникновения; анализа и оценки субъективной симптоматики, препятствующей дальнейшему выполнению нагрузочно­ го теста; некоторых аспектов интерпретации эргоспирометрических тестов; использования различных протоколов и их оптимизации (Чучалин и соавт., 1991;Epstein & Celli, 1993).

На сегодняшний день недостаточно изучен вопрос о влиянии степени выраженности бронхиальной обструкции на преимущественный механизм ограничения физической работоспособности. Диффузионная способность легких, наряду с бронхиальной обструкцией, оказывает влияние на то­ лерантность к физической нагрузке, однако предметом дискуссии явля­ ется вопрос о чисто диффузионном механизме снижения физической работоспособности и его эргоспирометрических признаках (Ross et al., 1989). В последние годы проведены исследования, позволяющие рас­ ширить наши представления о роли дыхательной мускулатуры в патоге­ незе дыхательной недостаточности у больных бронхиальной астмой и хро­ ническим бронхитом (ЧучалиниАйсанов,1988; Sluiteretal., 1991; Greene & Peters, 1994). Однако, несмотря на большое количество теоретических работ, касающихся роли дыхательных мышц в ограничении физической активности, практически отсутствуют исследования, посвященные выявлению диагностических критериев, позволяющих определить преиму­ щественную роль именно респираторных мышц (а не других респира­ торных, сердечно-сосудистых или метаболических факторов) в ограни­ чении физической работоспособности. Как при легочной, так и при сердечно-сосудистой патологии одним из основных симптомов, огра­ ничивающих физическую работоспособность, является одышка, и в ряде случаев возникают трудности в дифференциальной диагностике одышки легочного и кардиальногогенеза(Wassermanetal., 1987).

Анаэробный порог

Циркуляторно-метаболическое ограничение физической нагрузки отмечается в норме и может быть определено во время нагрузочного теста путем регистрации так называемого анаэробного порога —АП (Wasserman et al., 1973). Это, конечно же, не порог в буквальном смысле этого слова, выше которого имеет место только анаэробный механизм, а ниже — только аэробный. АП в целом описывает тот уровень нагрузки или по­ требления кислорода, при котором значительная часть энергетичес­

подходов в его определении большинство наиболее авторитетных экс­

пертов (Wasserman et al., 1973; Jones et al., 1982; Ross et al., 1989) указывают на следующие эргоспирометрические критерии его возникновения. Это прежде всего начало опережающего роста вентиляции по отношению к потреблению Ог Другим очень важным признаком начинающегося преобладания анаэробного метаболизма является непропорциональное повышение выделения углекислоты по отношению к потреблению кислорода. Повышение вентиляционного эквивалента по кислороду без соответствующего повышения вентиляционного эквивалента по угле­ кислоте —это еще один критерий перехода на анаэробный гликолиз. Также довольно точно момент этого перехода может быть определен и по повышению конечно-экспираторного напряжения кислорода без со­ ответствующего повышения напряжения углекислоты в конце выдоха. АП по времени совпадает с падением pH и уровня бикарбонатов в тех случа­ ях, когда одновременно исследуется газовый состав крови (Kanarek et al., 1979). Чаще всего он измеряется в процентах потребления кислорода в момент его появления по отношению к должному максимальному. Признаки анаэробного порога обычно появляются примерно на уровне

ров, появление признаков циркуляторно-метаболического ограниче­ ния выполнения физической нагрузки (Patessio etal., 1993).

Известно, что при тяжелом течении заболевания физическая работо­ способность у больных обструктивными заболеваниями легких снижена (Kanarek et al., 1979). Повышение потребности в вентиляции во время физической нагрузки ставит респираторную систему в стрессовые усло­ вия, заставляя ее использовать свои резервные возможности. Многократ­ ное возрастание работы дыхания, особенно ее динамического компонен­ та, направленного на преодоление бронхиального сопротивления (Carter et al., 1994), необходимо для поддержания адекватного уровня вентиля­ ции, потребления кислорода и выделения углекислоты. Больные с выраженной бронхиальной обструкцией, пытаясь приспособиться к сни­ женным вентиляционным возможностям, перестраивают свой дыхатель­ ный стереотип (паттерн) таким образом, чтобы он был максимально эко­ номным и эффективным в отношении газообмена и работы дыхания. Повышенное бронхиальное сопротивление и, следовательно, динамиче­ ская работа дыхания заставляют пациента дышать глубже и реже. Этому могут также способствовать повышение растяжимости легочной ткани и увеличение мертвого пространства, часто имеющие место при астме (Ross et al., 1989).

276

Несмотря на это, дыхательной мускулатуре приходится проделывать гораздо больший объем работы по поддержанию соответствующего уров­ ня вентиляции в неблагоприятных условиях повышения бронхиаль­ ного сопротивления и сопутствующей ему гипервоздушности легких (Sluiter et al., 1991). Теоретически можно предположить, что пациенты, пре­ кращающие выполнение теста с физической нагрузкой вследствие дис­ пноэ, при уровне вентиляции, превышающем 65% от максимальной вентиляции легких (MBJI), полученной при выполнении двенадцатисе­ кундного маневра, то есть уровне так называемой максимальной под­ держиваемой вентиляции легких (maximal sustained ventilatory capacity), и не достигшие возрастного максимально допустимого ЧСС, считаются ограниченными в своей физической активности вследствие вентиляци­ онных причин (Wasserman et al., 1981; Gallagher etal., 1994). Это предпо­

ня 65% M W вызывало утомление дыхательных мышц в течение несколь­ ких минут (Freedman S. etal., 1975; LoRussoetal., 1993).

Несмотря на это в некоторых проведенных исследованиях было по­ казано, что даже при тяжелой бронхиальной обструкции достаточный вен­ тиляционный резерв сохраняется (Cotes et al., 1988; O’Donnell, 1994). Однако даже при отсутствии достижения вентиляционного предела нарушение бронхиальной проходимости и изменения механики дыха­ ния у больных ХОЗЛ могут приводить к снижению толерантности к физической нагрузке и нарушению газообмена (Similowski & Derenne, 1994). Несмотря на вышеизложенное, на сегодняшний день остается не­

ничения и субъективную симптоматику во время физической нагрузки.

низмом кислорода, необходимого для их окисления, и уровне необходи­ мой альвеолярной вентиляции (Ross et al., 1989)].

Влияние бронхиальной обструкции на метаболизм во время физической нагрузки

Снижение толерантности к физической нагрузке не может объяс­ няться лишь бронхиальной обструкцией (Carter et al., 1993). Известно, что пациенты даже с умеренно выраженной бронхиальной обструкцией вовлекаются в так называемую “спираль диспноэ” (Guidelines for the

277

evaluation of impairment/disability in patients with asthma, 1993; Wegner et al., 1994; Wijkstra etal., 1994), что означает переход пациента к менее подвиж­ ному образу жизни по мере нарастания бронхиальной обструкции для предотвращения появления эпизодов одышки. Этот переход, как и по­ явление одышки на ранних этапах, может произойти незаметно для само­ го больного. Снижение вентиляционного резерва во время нагрузки по мере нарастания выраженности обструктивных расстройств может час­ тично объяснять достижение в среднем меньшего ЧСС. В проведенных нами исследованиях было показано, что несмотря на снижение тахикардического ответа на нагрузку у больных с бронхиальной обструкцией раз­ ной степени тяжести отмечалось одновременное снижение кислородного пульса. Это может объясняться тем, что максимальное потребление кис­ лорода снижается в еще большей степени, чем максимально достигну­ тая ЧСС. Однако отношение прироста V 02 к приросту ЧСС оставалось на довольно высоком уровне (>20 мл), что свидетельствовало об адекват­ ном повышении насосной функции сердца в ответ на физическую на­ грузку. Возрастание вентиляционных эквивалентов по кислороду и угле­ кислоте у больных с бронхиальной обструкцией могло свидетельствовать о газообменной неэффективности вентиляции. Это подтверждалось по­ вышением фракции мертвого пространства и в совокупности могло говорить о наличии вентиляционного шунта (Wasserman et al., 1987; Ross, 1989).

Таким образом, сам по себе механизм респираторного ограничения со­ стоит не только в снижении максимальной вентиляционной способнос­ ти при увеличении степени обструкции, но и в повышении уровня вен­ тиляции, необходимого для данного уровня потребления кислорода в связи со снижением газообменной эффективности вентиляции.

По данным литературы (Jones et al., 1982; Wasserman et al., 1987; Noseda et al., 1994), почти всегда симптомом, ограничивающим выполнение нагрузочного тестирования при обструктивных легочных заболеваниях, является одышка. В нашем же исследовании одышка не всегда была ос­ новным симптомом, ограничивающим выполнение теста у больных с бронхиальной обструкцией. Диспноэ по своей интенсивности в баллах по шкале Борга было основным симптомом, препятствующим дальнейше­ му выполнению нагрузочного теста, только у больных с тяжелой обст­ рукцией, тогда как локальная мышечная усталость ног доминировала в контрольной группе. Оба эти симптома играли примерно одинаковую роль в прекращении нагрузочного теста у пациентов с легкой и средневыраженной обструкцией. Именно последнее оказалось неожиданным, как и то, что некоторая часть больных с тяжелой бронхиальной обст­

278

рукцией основным симптомом, лимитирующим физическую нагрузку, назвала усталость ног.

Этому может быть несколько объяснений. Во-первых, мышечный метаболизм зависит от таких факторов, как вентиляция, кровообраще­ ние и газообмен, и все эти факторы в совокупности или в отдельности могут снижать восприимчивость мышц к моторной активации. Однако более вероятным объяснением ощущений возросших усилий, а следова­ тельно, и чувства усталости может служить просто слабость вследст­ вие детренированности и малоподвижного образа жизни, который ведут больные астмой и другими обструктивными легочными заболеваниями. Мышечная масса и сила во многом определяются повседневной физи­ ческой активностью. Ее отсутствие приводит к выраженным измене­ ниям структуры и функции скелетных мышц, что убедительно показано в исследованиях, проведенных во время длительного поддержания постельного режима, иммобилизации конечностей и при старении (Wilson etal., 1986). Синтез сократительных протеинов и активность фермен­ тов, контролирующих энергетический метаболизм, зависят от физичес­ кой активности.

В наших исследованиях обращало на себя внимание и то, что некото­ рая часть лиц контрольной группы считала диспноэ основным симпто­ мом, ограничивающим их физическую активность, в тех случаях, когда вентиляционный резерв был достаточным. В целом это не противоречит имеющимся литературным данным (Wasserman et al., 1981; O’Donnell, 1994), согласно которым около 12% здоровых лиц жалуются на одышку как основной фактор, препятствующий выполнению ступенчато-возрас- тающей физической нагрузке. Что касается объективных критериев пре­ кращения тестирования, то повышение удельного веса лиц, достигших вентиляционного предела при возрастании обструкции, является при­ чиной того, что они не достигают субмаксимального ЧСС.

Таким образом, достижение вентиляционного предела является наи­ более частым объективным лимитирующим фактором прекращения вы­ полнения теста у больных бронхиальной астмой и другими обструктив­ ными легочными заболеваниями.

Роль диффузионной способности легких в ограничении физической работоспособности

Влияние диффузионной способности на толерантность к физической нагрузке представляется вполне логичным. Тем не менее, на сегодняшний день отсутствует описание эргоспирометрических критериев, которые

279