Метаболизм и функции организма при локальной декомпрессии скелетной мускулатуры и внутренних органов. Монография-1

центральной нервной системы, которые остаются функционально активными не только в момент воздействия декомпрессии или сразу же после нее, но и длительное время уже в процессе постнатального онтогенеза.

Кроме того, показано, что абдоминальная пульсирующая ЛОД стимулирует также окислительно-восстановитель- ные процессы в клетках мозга. В этом эксперименте выявлено, что абдоминальная декомпрессия мышей, примененная как в первую, так и во вторую половину их беременности, приводит к увеличению активности окислительных ферментов в нервных клетках развивающегося потомства. Обнаружено, что активность указанных ферментов при действии ЛОД всегда выше контрольной для всех изученных клеток мозга (клетки ретикулярной формации мозжечка, зрительной коры). Содержание всех ферментов было особенно высоким по сравнению с контрольными показателями в период прозревания животного (10-15-е сутки). При этом выявлено, что абдоминальная ЛОД оказывает положительное влияние не только на пластический, но и на энергетический обмен, активируя окислительный метаболизм в клетках центральной нервной системы [8, 28, 261, 262].

1.4. Физиологические реакции организма при декомпрессии нижней половины тела (ОДНТ)

человека

С 50-х гг. зарубежными исследователями [232-288] проводилось изучение влияния декомпрессии нижней половины тела человека с целью профилактики и лечения ортостатических расстройств в условиях длительной гипокинезии, невесомости, гравитационных влияниях, перегрузках и значительных ускорениях у летчиков [282-288 и др.]. В практике функциональной подготовки пилотов, астронавтов и летчиков-космонавтов стала применяться декомпрессия ниж-

21

ней половины тела ниже мечевидного отростка грудины или ниже гребней подвздошных костей. Это воздействие получило название отрицательного давления на нижнюю половину тела (ОДНТ), а в зарубежной литературе – Lower body negative pressure (LBNP). Физиологические сдвиги при ОДНТ и декомпрессии, к примеру, нижней конечности (ЛОД), в какой-то мере однонаправлены, но имеют свои, порой существенные и вполне закономерные отличия. Если при действии ЛОД преобладают местные сосудистые реакции в зоне декомпрессии, то при ОДНТ они уступают первенство системным сдвигам. Например, системные сдвиги сосудистого тонуса и частоты сердечных сокращений при ОДНТ настолько значительны при декомпрессии одной или даже двух ног одновременно, что невольно возникают предположения об определенных качественных особенностях рефлексогенных зон различных органов таза и живота. Так, по данным ряда авторов [22, 60, 285 и др.], растяжение полых органов живота ведет к депрессорным ответам, тогда как растяжение сосудов брюшной полости – к прессорным. Поэтому вполне резонным следует считать мнение этих исследователей о необходимости учета рефлекторных ответов на смещение вниз органов живота и таза при ОДНТ (что, кстати сказать, легко прослеживается при рентгеноскопии), безусловно, учитывая при этом и ответы с рефлексогенных зон полых вен и сердца.

Отмечаются и существенные половые особенности воздействия ОДНТ: обнаружив увеличение размеров полых органов живота на 1,5-2 см при ОДНТ 40 мм рт.ст., авторы высказали предположение, что у женщин матка в такой ситуации может оказывать давление на подвздошные вены, а это, в свою очередь, служит одной из причин плохой переносимости ОДНТ женщинами, тем более, что реакция сердечной деятельности (хотя бы по частоте пульса) у них вдвое больше, нежели у мужчин. Имеются также сведения и о том, что

22

растяжимость вен у женщин и мужчин существенно разнятся (практически вдвое). Некоторые исследования показывают, что растяжимость вен не изменяется при систематическом применении ОДНТ. Там, где речь идет об устойчивости к воздействию, указывается, что при ОДНТ 50 мм рт.ст. в вены ног за 2-8 мин перемещается около 21,3% крови у людей, склонных к коллапсу, а у устойчивых (приблизительно за это же время) – депонируется лишь 10% общего объема крови. Многие авторы, изучавшие реакции емкостных сосудов при декомпрессии нижних конечностей и ОДНТ, приводят сход-

ные результаты [173, 188. 192, 196 и др.].

По некоторым данным [271 и др.] видно, что кровоток

внижних конечностях и органах таза (который авторы регистрировали с помощью тетраполярной реографии при ОДНТ 20, 40, 60 мм рт.ст.) существенно снижается, и тем значительнее, чем больше декомпрессия (как у мужчин, так и у женщин). Видимо, это связано с увеличением артериального и венозного сосудистого тонуса в зоне декомпрессии в ответ на повышение трансмурального давления. Имеются сведения о том, что кровоток вне зоны декомпрессии при ОДНТ также снижается [146, 288 и др.]. Например, в предплечье при ОДНТ 60 мм рт.ст. – более чем вдвое, если герметизирующий пояс крепится на уровне гребней подвздошных костей таза, а если положение пояса на уровне мечевидного отростка грудины – кровоток вообще не регистрируется спустя 10 с от начала ОДНТ. По данным этих же и ряда других авторов [271 и др.], кровоток в руке может снижаться при умеренной степени ОДНТ (20-80 мм) в 3-7 раз, а общее периферическое сопротивление при этом возрастать на 14-34%. Тонус венозных сосудов предплечья при ОДНТ настолько растет, что манжета с давлением до уровня диастолического на плече не

всостоянии удержать кровь в венах предплечья и они активно направляют ее к сердцу [15, 254-258].

23

Констрикцию резистивных сосудов вне декомпрессии некоторые специалисты интерпретируют как одно из проявлений рефлекса на перемещение крови, призванного сохранить нормальный уровень артериального давления. Высказывается мнение, что локальная декомпрессия ведет к уменьшению регионального кровотока в зоне воздействия и этому предшествует только его кратковременное усиление. Есть и такие исследователи, которые считают, что изменения объемного кровотока в зоне ЛОД и вне ее практически не различаются и приблизительно одинаковы [55-61].

Большинство исследовавших эту проблему высказывают мнение, что на ОДНТ в первую очередь реагирует система кровообращения, имитируя эффект кровопотери [15, 254, 258]. Значительно уменьшается объем циркулирующей крови (ОЦК). При ОДНТ 80 мм в течение 10 мин обнаружено уменьшение ОЦК на 35% и на 1,5 л за 3-5 мин воздействия декомпрессии. Снижение ОЦК, в свою очередь, приводит к уменьшению венозного возврата к сердцу и падению венозного давления. Установлена зависимость между глубиной ОДНТ и центральным венозным давлением (ЦВД) [272-274]. Было показано, что при ОДНТ 20 мм рт.ст. ЦВД составляет 26% от исходного, а при 40 мм рт.ст. – всего 7%. Величина прироста объема конечности довольно постоянна и составляет около 0,6 л при ОДНТ 40 мм рт.ст. При длительной экспозиции прирост постепенно повышается, так как емкостные сосуды не могут долго противодействовать высокому трансмуральному давлению: при ОДНТ 20 мм рт.ст. объем ноги через 1 мин достигает: 374-429 мл, через 3 мин – 442 мл, через 5 мин – 646 мл; при ОДНТ 40 мм рт.ст.: через 1 мин –

513-959 мл, через 3 мин – 573 мл, через 5 мин – 614-2275 мл,

через 10 мин – становится равным 2007 мл, через 20 мин – 1983 мл; при ОДНТ 60 мм рт.ст. в вены ног в течение 5 мин перемещается 2834 мл крови. При этом у лиц с плохой переносимостью декомпрессии наблюдались компенсаторное увеличение частоты пульса, дыхательная аритмия, экстра-

24

систолия, изменения функционального состояния миокарда левого желудочка, снижение систолического и пульсового давления. Все эти сдвиги обусловлены уменьшением коронарного кровотока и минутного объема крови.

Несомненно, действию декомпрессии подвергаются в первую очередь поверхностно расположенные сосуды – вены и капилляры, что приводит к относительно большему увеличению объема нижних конечностей у испытуемых с варикозно расширенными венами. Приводя эти данные, авторы [244, 286, 287] в противоречие себе утверждают, что при декомпрессии большая часть энергии расходуется на растяжение кожи, несколько меньшая – на растяжение мышц, и поэтому трансмуральное давление в сосудах оказывается ниже ожидаемого. Но по их же данным, прирост объема ног при ОДНТ зависит от растяжимости вен пациентов. Кроме того, известны факты, когда при повышении давления в венах внутримышечное давление не изменяется. При перемещении больших масс крови в зону отрицательного давления происходит смещение диафрагмы, приводящее к некоторым сдвигам в системе дыхания: снижению минутного объема дыхания и увеличению дополнительного объема воздуха при уменьшении резервного. В одной из работ [139] отмечено, что при ОДНТ снижается диффузионная способность легких по О2, СО2 и СО. При этом в легких возникает градиент перфузии, направленный вдоль вертикальной оси тела. Так, при ЛОД 40 мм диффузионная способность легких по СО снижалась

с36 до 28 мл/мин, объем легочных капилляров уменьшался

с80 до 60 мл. Показано, что при росте минутного объема

дыхания падает и рСО2.

Не менее интересными являются и данные о том, что ОДНТ активирует механизмы, регулирующие водно-солевой обмен, увеличивая объем плазмы крови при разрежении 40 мм рт.ст. на 10%, повышая реабсорбцию воды в почечных канальцах [47-49]. В связи с этим ОДНТ рекомендовано использовать в качестве функциональной пробы для профилак-

25

тики нарушения водно-солевого обмена в период длительных космических полетов.

Резкие гемодинамичеекие сдвиги, наблюдаемые при ОДНТ, могут привести к существенным нарушениям кровоснабжения мозга, уменьшению его пульсового кровенаполнения, изменениям электроэнцефалограммы (ЭЭГ), характерным для ишемии мозга, появлению тета- дельта-ритма и синхронных билатеральных разрядов, а также к коллаптоидному состоянию, наступление которого зависит от длительности и глубины воздействия ОД. При ОДНТ 80 мм рт.ст. и длительности экспозиции от 5 до 10 мин коллаптоидное состояние наблюдалось у 10% испытуемых, при 60 мм рт.ст. – у 70%, при 40 мм рт.ст. – у 58%, а при разрежении 25 мм рт.ст. коллапсы не наблюдались вовсе. Преколлаптоидное состояние чаще всего возникало у молодых людей в возрасте от 18 до 24 лет (45% случаев), нежели у лиц 30-40-летнего возраста. Отмечается, что при проведении сеансов ОДНТ степень изменения ОЦК в процентном отношении равна степени изменения содержания плазмы и эритроцитов в крови. Это свидетельствует о том, что основным механизмом снижения ОЦК является не возрастание капиллярной фильтрации (хотя она и увеличивается до 0,028 мл на 1 мм рт.ст. в 1 мин на 100 мл ткани при норме для скелетной мышцы 0,001-0,02), а целый ряд функциональных показателей гомеостаза в зоне ОДНТ [21-22].

В экспериментах на кошках [28] изучалась динамика изменений уровня активности коры головного мозга в условиях приложенного к нижней половине тела отрицательного давления. Как известно, на электрокортикограмме животного под нембуталовым наркозом регистрируются характерные веретенообразные вспышки электрической активности. Применение малых величин ОДНТ приводило к увеличению количества «веретен» в 1 мин, длительности и росту их амплитуды. Статистическая значимость некоторых результатов названного исследования сомнительна, но в комплексе данные

26

изменений параметров веретенообразной активности могут свидетельствовать об улучшении деятельности корковых нейронных ансамблей, ответственных за формирование «веретен». Видимо, ОДНТ приводит к оттоку крови из верхней части тела животного и развитию легкой гипоксии мозга, которая в начальной стадии улучшает все параметры вызванной и спонтанной импульсной активности в условиях нормального атмосферного давления. Увеличение разрежения в камере с 44 до 86 мм рт.ст. приводило к угнетению биоэлектрической активности коры головного мозга животного, что свидетельствует о развитии более глубокой гипоксии тканей мозга, возникающей в результате депонирования крови в нижней части тела. Аналогичная картина имеет место и в поздние сроки развития острой кислородной недостаточности. Восстановление нормального уровня наружного (атмосферного) давления в камере сопровождалось увеличением количества «веретен» в 1 мин и средней их продолжительностью. Существенное влияние на все параметры биоэлектрической активности мозга оказывало предварительное ОДНТ в пределах 70-80 мм рт.ст. Ряд работ [21, 22, 146, 188, 232235] убеждает нас в том, что ОДНТ может служить тестирующим приемом для оценки функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы. Так у пациентов, плохо переносящих ОДНТ, зарегистрированы изменения ЭКГ в момент депрессии артериального давления: экстрасистолия политопного характера, замедление атриовентрикулярной проводимости, деформация и инверсия зубца Т, смещение интервала R-R. Выявлены также изменения ЭКГ, характерные для коронарной недостаточности, которые объясняются повышением бета-адренергической активности. ОДНТ может приводить и к нарушениям фазовой структуры сердечного цикла. При этом существенно меняется функциональное состояние вестибулярного анализатора. Это связано с изменением полюса гравитации, поэтому не случайно много об-

27

щего отмечается в реакциях функциональных систем организма на действие ОДНТ и ортостатических возмущений.

Результаты действия ОДНТ и ортопроб вполне сопоставимы. Ортостатическая функциональная проба стала значительно раньше использоваться, чем проба с ОДНТ, в качестве одного из информативных показателей состояния сер- дечно-сосудистой системы. Нет абсолютно единого мнения относительно нормальной реакции пульса и артериального давления на ортостатическую пробу, что связано с отсутствием единой методики осуществления этой пробы. Вопросам влияния ортостатической пробы на показатели частоты сердечных сокращений (ЧСС) и артериального давления посвящены многие исследования [14, 15, 17, 190, 195, 213 и др.]. Эта проба известна давно и описана многими авторами, имеет несколько модификаций, основанных на гемодинамической пробе Шеллонга. Классические варианты ортопроб описаны в работах Birkmeyr (1966, 1976) и Servit (1948).

В отличие от ортостатической позы, в антиортостатической особенно сказывается влияние гравитации, что говорит о меньшей приспособленности организма к силе земного тяготения в этом положении. С развитием двигательной деятельности людей появилась более частая необходимость в указанной позе как рабочей (спорт, авиация, космические полеты, сложные монтажные работы и т.д.). Естественно, что она приводит к изменению кровоснабжения различных участков тела, органов и систем организма и т.д. и ведет к перестройке вегетативных функциональных взаимоотношений и обменных процессов.

Ортоклиностатические пробы, проводимые активно, а не с помощью поворотного стола, который часто используется в современных исследованиях, расцениваются не только как гемодинамические, но и как пробы на общее состояние вегетативного обеспечения деятельности организма, т.е. вегетативные сдвиги, обеспечивающие переход из одного положе-

28

ния в другое. Так, в некоторых работах [206, 207, 243, 247, 250, 257] можно обнаружить сведения о том, что при переходе из горизонтального положения лежа на спине в вертикальное стоя существенно меняются условия гемодинамики. В сосудах нижних конечностей, находящихся в расслабленном состоянии, дополнительно депонируется 300-800 мл крови, при этом минутный объем уменьшается на 1-2,7 л/мин, увеличивается частота сердечных сокращений и снижается ударный объем на 40% и более. По другим данным [132, 139, 145 и др.] насыщение артериальной крови кислородом в горизонтальном и вертикальном положениях остается неизменным, поэтому из каждого литра циркулирующей крови в ортоположении извлекается кислорода больше, чем в положении лежа, и артериовенозная разница по кислороду увеличивается. Исследованиям позных влияний на гемодинамический и другие процессы в организме уделено более значительное внимание, тогда как подобные эффекты воздействия ОДНТ, а тем более ЛОД изучены явно недостаточно, хотя они уже служат в качестве вспомогательных средств при обследовании пациентов в клинике, спортсменов, летчиков и космонавтов. Особая ценность подобной функциональной пробы с воздействием отрицательного давления на нижнюю половину тела космонавтов обусловливается невозможностью проведения ортостатической пробы в условиях невесомости. Поэтому при некотором сходстве воздействия постуральных возмущений и ОДНТ функциональные ответы организма хотя во многом и различны, тестирование с их помощью при необходимости может взаимозаменяться [99].

При ОДНТ 30-50 мм рт.ст. газообмен покоя имеет тенденцию к понижению. В условиях нагрузки, не превышающей по мощности ходьбу со скоростью 3,3 км/ч при декомпрессии 50 мм рт.ст., энергетическая стоимость работы оказалась на 54% выше, чем в аналогичных условиях без декомпрессии. После нагрузки ОДНТ тормозит нормализацию воз-

29

росшего газообмена. Следует согласиться с мнением [54], что понижение потребления кислорода в условиях ОДНТ в покое, возможно, вызвано повышением нейрогенного сосудистого тонуса в связи с симпатическим возбуждением. Понижение диффузионной способности легких тоже, повидимому, является одним из факторов, ведущих к уменьшению потребления кислорода [139]. Таким образом, физическая нагрузка в костюме с ОДНТ требует дополнительного расхода энергии. Одной из причин этого может служить затрудненное сокращение мышц в условиях декомпрессии изза увеличенного сопротивления выжиманию венозной крови. К числу других причин, повышающих энерготраты при работе с ОДНТ, можно отнести уменьшение систолического и минутного объемов крови, снижение ОЦК, тахикардию. Энерготраты во время работы в условиях с ОДНТ составляли в среднем 4,3, контрольных исследованиях – 2,8 ккал/мин. Можно предположить, что диффузионная способность легких понижается при ОДНТ и из-за недостаточного кровенаполнения малого круга кровообращения. Это также может влиять на рабочий газообмен, уменьшая, например, уровень максимального потребления кислорода (МПК). Имеются сведения о значительных гуморальных сдвигах при ОДНТ. Обнаружено возрастание активности ренинангиотензивной системы, а также секреции АДГ, интенсификация процессов биосинтеза катехоламинов. По некоторым данным [34, 47, 48, 186, 203, 247], снижается андрогенная функция на фоне некоторой активизации глюкокортикоидной функции коры надпочечников. Отмечено значительное увеличение выделения с мочой 17-кетостероидов. Повышение активности симпатоадреналовой системы при ОДНТ приводит к резкому возрастанию уровня адреналина в крови (до 5,2 мкг/л при норме 0,37 ± 0,05 мкг/л) и норадреналина в плазме крови

(до 7,7 мкг/л при норме 0,73 ±0,08 мкг/л) [48, 49 и др.]. Надо полагать, что подобная реакция организма носит компенса-

30