Метаболизм и функции организма при локальной декомпрессии скелетной мускулатуры и внутренних органов. Монография

Эффект компенсаторного сужения сосудов неработающих органов и тканей похож на подобный при воздействии ЛОД. В работах многих авторов [232-235] показано, что температура может служить удобным индикатором моторноваскулярных рефлексов как в норме, так и при патологии. При этом отмечается, что изменения температуры кожи отдельных участков связаны как с нервно-рефлекторной регуляцией сосудодвигательным центром, так и с механическим перераспределением крови при различных положениях тела.

По нашим данным, температура ушной раковины и во рту находится в прямой зависимости от позы, зависимость эта связана с большим или меньшим наполнением кровеносных сосудов отдельных участков и обусловливается, видимо, в значительной степени переменой полюса гравитации. Но гравитационный фактор не всегда сам по себе является ведущим в изменениях гемодинамики. Примером тому может служить вертикальная поза стояния: температура нижней конечности не повышается, а понижается. Вероятно, в происходящей при этом балансировке сосудистых сопротивлений ведущее значение принадлежит скелетной мускулатуре нижних конечностей с ее обширной проприоцептивной афферентацией. Следовательно, нельзя забывать, что изменения кровоснабжения и температуры отдельных участков тела не являются пассивными, они отражают состояние гемодинамики, регулируемой не только сосудистым, интероцептивным аппаратом, но и проприоцепторами по механизму моторновисцеральных рефлексов. В вертикальной пассивной позе головой вверх температура кожи ушной раковины снижается, по нашим данным, на 0,36° С относительно положения лежа. Эти сдвиги дают нам право сравнивать их со сдвигами при ЛОД на нижние конечности, так как механизм значительного перемещения массы крови имеет каудальное направление (от головы к ногам).

В пассивной позе вниз головой масса крови, подчиняясь законам гидродинамики, устремляется к голове за счет

121

силы тяжести, а отток ее затрудняется. Тогда для обеспечения необходимого кровообращения сосудов туловища и ног сосуды головы и рук сужаются. Указанные изменения могут говорить о сосудодвигательных реакциях как с точки зрения рефлекторной их регуляции, так и гидродинамического эффекта движения жидкостей в замкнутой системе (чем больше объем в зоне ЛОД, тем существеннее количественные изменения). Нельзя забывать и о взаимосвязи этих реакций с вегетативными сдвигами в организме. Увеличение легочной вентиляции при выполнении локальной дозированной мышечной нагрузки также имеет место при воздействии ЛОД на покоящуюся группу мышц. Наблюдавшееся у большей части наших испытуемых увеличение легочной вентиляции при воздействии локальной декомпрессии на ногу можно предположительно рассматривать как компенсаторную реакцию на нарушение распределения вентиляции в легких, а учащение пульса и вазоконстрикцию на подверженной декомпрессии руке, а также падение насыщения гемоглобина крови кислородом – как следствие недостатка кровоснабжения в верхней половине тела и в свободных от декомпрессии конечностях. Все это заставляет придавать серьезное значение в изменении работоспособности повышению давления в капиллярах, а не только интенсивности кровотока. На это указывают целый ряд данных, полученных в наших исследованиях, когда метаболизм, функциональная активность и кровоток не всегда изменялись однонаправленно. Изменения параметров местного кровообращения и работоспособности в условиях декомпрессии должны быть, в конечном счете, связаны с интенсификацией метаболизма в тканях мышцы. Это убедительно доказывается данными некоторых работ, речь о которых идет ниже.

Во-первых, до наших публикаций было показано, что при действии локального отрицательного давления (-50 мм рт.ст.) насыщение кислородом венозной крови, оттекающей от мышц подверженной декомпрессии руки, падает, по крайней

122

мере, до исходного уровня (но чаще – ниже). После прекращения воздействия содержание кислорода в мышечных венах продолжает снижаться, а затем медленно нормализируется. Содержание кислорода в венозной крови зависит от скорости кровотока и от интенсивности потребления его тканью. Начальное повышение насыщения венозной крови кислородом, по всей вероятности, обусловлено кровотоком, особенно сильным в начале воздействия ЛОД. Изменения кровотока в коже и мышцах при ЛОД всегда однонаправленны, в отличие от обычных условий, когда отношения между реакциями резистивных сосудов кожи и мышц скорее реципрокны. Это еще раз говорит о том, что термометрия в условиях декомпрессии является достаточно надежным методом качественного исследования не только кожного, но и мышечного кровотока. На этом основании можно утверждать, что при декомпрессии 40-50 мм рт.ст. мышечный кровоток усилен практически на протяжении всего сеанса ЛОД. В этом случае не только понижение, но и неизменность насыщения венозной крови кислородом свидетельствуют однозначно о повышенном потреблении кислорода тканью мышцы.

Во-вторых, нами выявлено существенное увеличение КСПК в зоне декомпрессии. В то же время общее потребление кислорода и внутренняя температура тела, которая коррелирует с энергетикой, не изменяются при воздействии ЛОД. Это, по-видимому, связано с генерализованной вазоконстрикцией вне зоны ЛОД, которая компенсирует местное изменение энергетики и режима теплоотдачи в зоне декомпрессии. Заслуживает внимания также вопрос, которого мы уже касались: сокращение мышечных волокон повышает интрамускулярное давление настолько, что кровоток или прерывается, или значительно падает. Понятно, что в условиях локальной декомпрессии окклюзия мышечных сосудов может возникнуть при более высоком внутримышечном давлении соответственно степени разряжения при ритмичной работе в ЛОД. Поэтому полная окклюзия возникает при очень

123

большом усилии. Частичная окклюзия при небольших величинах декомпрессии, естественно, становится менее значительной по интенсивности и длительности. Таким образом, кровоток и в момент сокращения мышцы в условиях применения нами ЛОД должен быть интенсивнее, чем в обычных условиях.

Короткой экспозиции в ЛОД перед работой достаточно для увеличения работоспособности мышц. Это все подтверждает ранее высказанное предположение, что в момент расслабления мышц влияние декомпрессии на кровоснабжение и метаболизм сильнее и более эффективнее, чем в момент сокращения. Описанные наблюдения показывают, что инициальное усиление кровообращения перед нагрузкой является важным фактором увеличения работоспособности. Учитывая эти результаты [229, 231], можно лучше понять механизм влияния «разминки» на спортивные результаты. Отдых в условиях декомпрессии между двумя работами (будь то работа вне или в зоне ЛОД) также существенно увеличивал максимальную длительность второй работы по сравнению с первой. Следовательно, послерабочее восстановление тесно связано с усиленной интенсификацией процессов метаболизма в утомленной мышце.

Таким образом, основным, решающим фактором повышения рабочих возможностей скелетных мышц является интенсификация нутритивного кровотока как при самой работе, так и в процессе восстановления. Вместе с тем, применение уровней декомпрессии, соответствующих второму диапазону, которые сравнительно легко переносятся и связаны с усилением кровотока, не всегда оказывается возможным вследствие быстрого развития вазоконстрикции с длительным последействием. Поэтому наши и другие данные о существенном повышении кровотока при «пульсирующем» режиме баровоздействия вполне приемлемы и реальны для разработки наиболее эффективного режима ЛОД [112, 113].

124

Становится ясным, что непосредственным следствием воздействия декомпрессии является местное растяжение кровеносных сосудов, вызывающее различные виды реакций на это раздражение. Пока не превышается порог чувствительности собственных механизмов внутрисосудистой регуляции их тонуса, кровоток в зоне ЛОД нарастает. В сосудах предплечья снижение давления в диапазоне до 50 мм рт.ст. связано с более высоким кровотоком относительно исходного уровня. Дальнейшее снижение давления вокруг предплечья обусловливает снижение кровотока ниже исходного, и только при очень значительном перепаде давления (до 200 мм рт.ст.) кровоток вновь начинает возрастать, так как мышечная стенка сосудов не способна оказывать сопротивление столь высокому трансмуральному давлению. Для сосудов руки и ноги значения давления разнятся, что связано, видимо, с градиентом гидростатического давления, постоянно имеющего место в сосудах верхней и нижней конечностей при привычном вертикальном положении тела человека и с более объемной мышечной массой нижней конечности.

Если увеличение интенсивности обмена веществ при мышечной работе сопровождается определенными изменениями во внутренней среде организма, то они связаны, как правило, с разнообразными физико-химическими сдвигами в организме. Усилением внешнего дыхания осуществляется коррекция дыхательной функции крови, кровообращения и дыхания при мышечной деятельности тесно связанных в процессе гуморальной и нервной регуляции вегетативных и двигательных функций.

Кислородная емкость крови практически зависит от числа эритроцитов и количества гемоглобина. В процессе мышечной деятельности изменяется кислородная емкость крови. Известно, что в покое в 100 мл крови здорового человека содержится около 20 мл, а всего в ней имеется около 1000 мл кислорода. В большинстве исследований отмечается увеличение числа эритроцитов и количества гемоглобина в

125

периферической крови при разнообразных физических нагрузках. Эти сдвиги считаются следствием перераспределения крови при мышечной работе и объясняются выходом крови во время работы из кровяных депо, что и способствует некоторому увеличению кислородной емкости ее. Увеличение количества гемоглобина на некоторый процент означает такое же увеличение содержания кислорода в артериальной крови, что и создает более благоприятные условия для обеспечения газообмена во время работы.

Для удовлетворения потребностей тканей в кислороде важную роль играет не только его абсолютное количество в крови, но и относительная величина, степень насыщения крови кислородом, выраженная в % к максимальному, принимаемому за 100. Как известно, насыщение артериальной крови кислородом в норме составляет 94-96% и мало меняется, а иногда даже несколько повышается при недлительной, легкой работе без затруднения дыхания.

Известно также, что растворимость газа зависит от атмосферного давления и температуры среды. При воздействии ЛОД на определенную часть тела в этой области создается наружное давление, значительно меньше атмосферного, при этом внешняя дыхательная функция, т.е. насыщение крови кислородом осуществляется при нормальном атмосферном давлении. Таким образом, гемоглобин крови, насыщенный кислородом в легких, попадает в ткани, находящиеся в зоне значительно пониженного давления. Отсюда можно предположить, что имеет место более активная передача кислорода из крови в ткань за счет возникающего градиента давления. Этому должна способствовать активная гиперемия тканей в силу разности давлений и вполне закономерное раскрытие и наполнение подавляющего большинства капилляров, что в большинстве случаев способствует повышению температуры тканей в зоне ЛОД, интенсифицируя при этом обменные процессы.

126

В наших исследованиях отмечено более активное отщепление кислорода от гемоглобина в условиях повышенной температуры, более активное поступление его в условиях ЛОД в ткань. Особенно наглядно наше предположение подтверждается при анализах крови верхней конечности на гемоглобин до работы и после ее выполнения в зоне ЛОД, когда гемоглобин после работы увеличивается. При мышечной работе ускоряется диссоциация оксигемоглобина в капиллярах большого круга кровообращения благодаря сдвигу реакции крови в кислую сторону, зависящему в конечном итоге от накопления в крови кислых продуктов тканевого обмена, повышения температуры и т.д. Это облегчает переход кислорода из капилляров в неработающую мышечную ткань. Потребление кислорода при мышечной работе возрастает по сравнению с покоем. Повышенная активность окислительных процессов и артериальная гиперемия определяют увеличение разности парциального напряжения кислорода в периферической крови и в работающих мышцах. Коэффициент утилизации кислорода во время мышечной работы значительно повышается. Если в покое артериальная кровь в капиллярах отдает 40-50% содержащегося в ней кислорода, то при работе коэффициент утилизации достигает 70% для всей крови. Следовательно, утилизация кислорода из крови, протекающей через работающие мышцы, на самом деле еще выше, так как в тканях, где обмен не увеличивается во время работы, утилизация находится на уровне покоя или значительно ниже.

Как уже говорилось, после пребывания верхней конечности в зоне ЛОД в покоящемся состоянии происходит увеличение КСПК на 31% в среднем, причем, в противоположной свободной конечности, подобных сдвигов не обнаруживается. Следовательно, коэффициент утилизации кислорода при локальном воздействии декомпрессии в момент выполнения локальной работы также изменяется в сторону увели-

127

чения (свыше 50%), как это имеет место при локальной физической нагрузке.

Итак, приведенный анализ фактов позволяет с уверенностью сказать, что воздействия локальной декомпрессии имеют много общего с локальными воздействиями физических нагрузок (в плане направленности сдвигов физиологических функций). После подобного вывода возможно предположение, что воздействие ЛОД при выполнении физической нагрузки мышцами, находящимися в зоне декомпрессии, должно приводить к лучшим условиям метаболизма, к улучшению показателей выполнения физической работы. Наши данные по исследованию переносимости нагрузок в условиях ЛОД полностью подтверждают это предположение: продолжительность мышечной работы во всех случаях применения ЛОД всегда выше, чем без него.

Поскольку сама по себе дозированная нагрузка, предлагаемая испытуемым, в большинстве наших исследований носила не глобальный характер, вызвать значительные системные сдвиги в организме она не могла (системное артериальное давление менялось не существенно, частота сердечных сокращений также увеличивалась незначительно, оксигенация крови понижалась на малую величину и т.д.). Локальные же изменения при этом были более значимыми. Поэтому в наших опытах изучались те отдельные показатели функционального состояния организма, которые имеют непосредственное отношение к зоне воздействия локальной декомпрессии, причем выбор пал на них потому, что они в состоянии дать убедительные ответы на вопросы об особенностях снабжения работающих мышц кислородом. Это касается изменения количества эритроцитов и гемоглобина в крови, динамики скорости утилизации кислорода тканью, состояния кислотно-основного статуса крови и т.д. при локальной декомпрессии в момент выполнения работы и отдыха.

Если выполнение работы в камере при нормальных условиях атмосферного давления сопровождалось падением числа

128

эритроцитов на 0,4 млн/мм, а гемоглобина на 0,5 г%/мм3, то работа даже большей продолжительности в условиях декомпрессии (в среднем дольше по времени выполнения на 73,8%) приводила к увеличению числа эритроцитов и количества гемоглобина соответственно на 0,2 млн/мм и на 0,4 г%/мм.

Скорость утилизации кислорода тканью при выполнении работы в зоне ЛОД до утомления также, по показаниям КСПК, увеличивается на 5,3%. При выполнении работы, одинаковой по интенсивности, мощности и времени в зоне ЛОД, по сравнению со скоростью утилизации кислорода при работе вне зоны ЛОД, возрастает на 13%.

Эти данные говорят сами за себя: локальная декомпрессия работающих мышц приводит к более высокому уровню кислородного снабжения за счет большего количества гемоглобина, поступающего с кровью в зону ЛОД. Возрастающая площадь соприкосновения проходящей крови с клетками тканей в зоне декомпрессии за счет увеличения количества раскрытых капилляров приводит к тому, что большее количество клеток (в том числе в первую очередь клеток мышечной ткани) имеют возможность получить необходимое количество кислорода, обеспечивающее выделение энергии для мышечного сокращения. Поэтому и скорость утилизации кислорода тканью возрастает. Можно предположить, что кроме гемоглобина крови известное значение для обеспечения кислородом может иметь и миоглобин мышц, который связывает дополнительно 1-1,5 л кислорода. Этот кислород может быть также использован при сокращениях мышц и быстро восполняться после окончания их работы.

Связь кислорода с миоглобином более прочная, чем с гемоглобином. При напряжении кислорода, которое приводит к связыванию 66% гемоглобина, миоглобин связан на 95%. Кислород миоглобина используется только в условиях значительной гипоксемии. Он может иметь весьма существенное значение при повторении коротких периодов интенсивной мышечной работы, чередующихся с такими же коротки-

129

ми периодами отдыха. При спринтерской кратковременной работе удается произвести более значительные затраты энергии за счет анаэробных процессов, используя кислород миоглобина, восполнить их в короткие промежутки отдыха. Поэтому, очевидно, повторную и интенсивную работу удается выполнить многократно и с короткими перерывами. Подобный метод «интервальной тренировки» широко используется в спортивной практике.

Вполне естественно, что с улучшенным кровотоком более активно могут поступать и другие вещества, необходимые для мобилизации функционирования тканей в зоне ЛОД. Так, отмечается влияние локальной декомпрессии на экскрецию адреналина и норадреналина мозговым веществом надпочечников, прослеживается динамика суммарных 17-ОКС; при изучении динамики катехоламинов в крови под действием ОДНТ установлено, что у людей с наличием фоновой пониженной концентрации норадреналина в крови связана наклонность к коллапсу, и авторы полагают, что динамика содержания в крови и экскреция 17-кетостероидов и 11-окси- кортикостероидов при ОДНТ говорят о снижении андрогенной функции коры надпочечников [115, 119]. По нашим данным, заметно меняется под влиянием локальной декомпрессии белковый состав крови, что обусловливается динамикой функционального состояния различных внутренних органов

ив первую очередь печени, а также повышается сосудистая проницаемость. Изучение влияния ЛОД на содержание калия

инатрия в крови показало, что 10-минутная декомпрессия (30 мм рт.ст.) и последующая работа на кистевом эргографе до утомления (около 5 мин) не приводят к изменению содержания натрия, тогда как концентрация калия повышается: исходная 17,3 мг%, после ЛОД – 19 мг%, после контрольной работы – 16 мг%, после работы с предварительной декомпрессией – 18 мг%. Этот сдвиг также увязывается с изменением проницаемости капилляров и выходом калия из клеток.

130