6.6. Система дыхания в пожилом и старческом возрасте

Анатомофизиологические особенности. Пожилому и старческому возрасту характерны свои анатомо-физиологические особенности системы внешнего дыхания.

В костномышечном комплексе грудной клетки после 60 лет постепенно происходят дегенеративнодистрофические процессы: снижается эластичность соединительной и мышечной тканей; появляются очаги обызвествления в реберных хрящях; возникает остеопороз ребер в результате повышения рН в костной ткани и снижения фиксации минеральных веществ; ограничивается подвижность реберно-позвоночных сочленений; изменяется осанка в возрасте 75 лет и старше практически у всех людей имеет место кифоз. Катаболические процессы приводят к снижению содержания белка в скелетных мышцах, в том числе и в дыхательной мускулатуре: ослабевает поперечная исчерченность миофибрилл, уменьшается содержание воды (явления дегидратации организма). Между мышечными волокнами формируются жировые отложения и соединительная ткань. Постепенно развивается ригидность костносуставного комплекса и снижение сократительной способности дыхательных мышц. В результате это приводит к уменьшению вепичин дыхательных объемов и емкостей, минутной и максимальной вентиляции легких, ограничиваются также резервы дыхания.

В соединительной и мышечной тканях бронхиального дерева появляются очаги инфильтрации лимфоидными и плазматическими клетками либо атрофии. Поскольку первоначально происходит потеря эластичесности тканей бронхов, то это приводит к увеличению их просвета. В дальнейшем возникают явления их склерозирование с последующим сужением диаметра воздухоносных путей. Поэтому в пожилом и старческом возрасте объемноскоростные величины воздушного потока в воздухопроводящей (кондуктивной) зоне легких первначально увеличиваются, а затем снижаются.

В соединительной ткани легких у пожилых и старых людей развиваются явления дегидратации (проявление общего снижения содержания воды в тканях организма), поэтому волокна утрачивают фибриллярность и упругость. В различных участках воздухоносных путей появляются отложения солей кальция, которые усиливают ригидность и снижают растяжимость легочной ткани. В результате подвижность легочных краев и экскурсии купола диафрагмы в период между 60 и 90 годами жизни уменьшается на 11,5 см. Это уменьшает величину жизненной емкости легких и составляющих ее объемов (в среднем при смещении купола диафрагмы на 1 см легочный объем изменяется на 250 мл). Снижение эластических свойств легочной ткани вызывает увеличение ее эластической тяги, что повышает потребление энергиии в процессе сокращения дыхательных мышц. Базальная мембрана аэрогематического барьера увеличивается с 11,5 мкм (лица 4049 лет) до 34 мкм (70 лет). Стенки альвеол неравномерно утолщаются, а прорастающие в них коллагеновые волокна заполняют альвеолы, формируя зоны склероза (в 82% случаев у людей старше 90 лет). Увеличение аэрогематического барьера препятствует диффузии газов из альвеол в кровь, в результате, снижается насыщение крови кислородом и в ней повышается содержание СО₂ (Рис.6-6). К 8590 годам масса легочной ткани уменьшается их в среднем на 23% относительно 6585 лет.

Снижение эластичности соединительной ткани в пожилом и старческом возрасте уменьшает подвижность всего костно-мышечного каркаса грудной клетки. Это формирует новые (относительно среднего возраста) тенденции в показателях и резервах внешнего дыхания: появляется тенденция к уменьшению жизненной емкости легких, снижена величина дыхательного объема, в большей степени резервного объема вдоха и еще в большей степени резервного объема выдоха. Последний вместе с остаточным объемом легких (увеличен у старых и пожилых субъектов) составляет важную величину резервных показателей системы внешнего дыхания человека функциональную остаточную емкость. Ее величина характеризует объем газа, который непосредственно участвует в газообмене между альвеолами и кровью. При этом важно ещу одно объемное соотношение, а именно дыхательного объема к функциональной остаточной емкости. У пожилых и старых людей оно не превышает 812%, что в среднем ниже, чем у лиц молодого и среднего возрастов. Процент последнего от общей емкости легких в возрасте 2030 лет составляет в среднем 25%, то в возрасте 6069 лет 45%, а в возрасте 90 лет и старше 50%. Это негативно отражается на функциональных резервах внешнего дыхания снижается эффективность легочной вентиляции. При физических нагрузках, а также при гипоксии или гиперкапнии ограниченные резервы дыхания у пожилых и старых людей могут быть лимитирующим фактором адаптации дыхания к физической нагрузке. Однако в позднем и пожилом возрасте у людей повышена частота дыхания, что может существенно увеличить минутный объем дыхания (в !,52 раза). Вместе стем, у субъектов 6080 лет увеличено физиологическое мертвое пространство (до 40%). Причиной последнего является изменение соотношения альвеолярной вентиляции и перфузии легких, часто ведет к гипоксемии и стимуляции дыхательного центра через артериальные хеморецепторы. После 80 лет минутный объем дыхания снижается, как и такой важный показатель резервных возможностей внешнего дыхания максимальная вентиляция легких( в возрасте 70 лет 7375 л/мин, а в 90 лет и старше до 40 л/мин). Динамические показатели внешнего дыхания (скорость вдоха и выдоха, объемная скорость выдоха) также понижаются (Табл.6-3).

Таблица 6-3.

Уменьшение объемной скорости воздушного потока (л/с) в воздухоносных путях человека в зависимости от возраста

__________________________________________________________________________________________

Пол Объемная скорость воздушного потока

В д о х В ы д о х

___________________________________________________________________________

Возраст 30-39 лет 80 - 90 лет 30 - 39 лет 80 - 89 лет ___________________________________________________________________________

Мужчины 5,3 2,5 4,1 1,5

Женщины 4,5 2,9 3,5 1,5

___________________________________________________________________________

Это является следствием повышенной ригидности тканей грудной клетки, ослабления сократительной способности дыхательных мышц и понижения бронхиальной проходимости. В результате у пожилых и старых людей недостаточный резерв вентиляции может ограничивать физическую работоспособность.

У старых и пожилых людей уменьшается насыщение артериальной крови кислородом, поскольку возрастает альвеолоартериальный градиент О₂ (см. Рис.6-2) и СО₂. Факторами, вызывающими артериальную гипоксемию в старческом возрасте, являются: несоответствие объема альвеолярной вентиляции и перфузиии в различных участках легких; снижение диффузионной способности легких.

У лиц старого и пожилого возраста увеличивается чувствительность периферических хеморецепторов к гипоксии, т.е. гипоксия вызывает парадоксально большую вентиляторную реакцию при невыраженной по степени гипоксемии.

В позднем возрасте центральные механизмы регуляции дыхания имеют следующие особенности: повышается порог реакции хеморецепторов на гуморальные стимулы (например, на гипоксию); снижается чувствительности легочных механорецепторов к растяжению легочной ткани за счет чего понижается афферентная активность в волокнах блуждающих нервов в покое и при дыхательных нагрузках (утрачиваются рефлексы Геринга - Брейера и снижаются рефлекторные реакции на раздражение ирритантных рецепторов слизистых оболочек дыхательных путей, юкстакапиллярных рецепторов легких (Jрецепторы), а также рецепторов растяжения дыхательных путей. Снижение чувствительности ирритантных рецепторов к раздражающим стимулам нарушает кашлевой рефлекс у пожилых людей. Так, кашлевой рефлекс существенно снижается даже у некурящих людей в возрасте 8083 лет, по сравнению с молодыми людьми (средний возраст 20 лет). Аналогичное снижение чувствительности ирритантных рецепторов слизистой трахеи и гортани у лиц пожилого возраста к механическим воздействиям повышает риск аспирации инородных тел, а также бронхолегочных инфекций.

Резервы системы дыхания в пожилом возрасте. В пожилом и старческом возрасте снижается потребление О₂. Это обусловлено тем, что в старческом возрасте снижается мышечная масса, интенсивность метаболизма в органах и системах. Например, к 90 годам общая масса активно функционирующих тканей составляет порядка 30 кг, против 40 кг в среднем возрасте. Происходит значительная дегидратация тканей в результате понижения содержания в них белка (преобладают анаболические процессы), лимитируется тканевое дыхание из-за недостатка субстратов окисления, в клетках снижается активность ферментов биологического окисления. Поэтому у людей пожилого и старческого возраста понижается гипоксический порог реакции дыхания, т.е. вентиляторный ответ начинается при гипоксии меньшей степени (в среднем 18,5% О₂ во вдыхаемом воздухе), чем у лиц среднего возраста (17% О₂). Резервы дыхательной системы реализуются за счет увеличения частоты дыхания. Ответная реакция дыхания через увеличение глубины дыхания ограничивается у старых людей слабостью дыхательных мышц и ригидностью структур грудной клетки и тканей легких. Вентиляторный ответ на гипоксию в виде учащения дыхания ведет к увеличению доли мертвого пространства в дыхательноим объеме, что снижает эффективность альвеолярной вентиляции.

Показателем резервных возможностей системы дыхания является степень насыщения крови О₂. Так, у старых людей при гипоксической нагрузке возникает выраженная артериальная гипоксемия (насыщение крови порядка 9496% против 9697% у лиц среднего возраста). Причиной более выраженной в этих условиях артериальной гипоксемии является замедление диффузии газов через альвеолярно-капиллярную мембрану и мембраны тканевных структур.

Максимальная вентиляция легких у лиц среднего возраста составляет 8597 л/мин, то в возрасте 8089 лет 52 л/мин, а возрасте более 90 лет до 40 л/мин (Рис.6-7). Примерно в три раза в процессе онтогенеза сокращается функциональный резерв системы дыхания. При тяжелой нагрузке на систему дыхания в старческом возрасте (выраженная гипоксия, тяжелая физическая работа) легочная вентиляция и прирост потребления кислорода никогда не достигают показателей у лиц среднего возраста. Это “отставание” является тем лимитирующим фактором, который вызывает отказ лиц старческого возраста от физических нагрузок на организм. Наконец, максимальный прирост вентиляции легких у старых людей возникает не в период физической нагрузки, а сдвинут на период восстановления.

Изменения в системе внешнего дыхания у лиц пожилого и старческого возраста не следует рассматривать как только инволютивные. Дело в том, что в процессе старения организма наряду с ослаблением функционирования органов и систем мобилизуются компенсаторные механизмы, т.е. старение это формирование нового уровня приспособления к внешней среде.

В результате газообмен между альвеолярным воздухом и внешней средой, а также потребление кислорола в пожилом и старческом возрасте поддерживается на достаточном уровне в условиях покоя, о чем свидетельствует нормальная величина парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе. Отсутствие возрастных различий величины парциального давления O₂ в альвеолярном воздухе обусловлено компенсаторными механизмами, развивающимися у пожилых и старых людей. К таким механизмам относится в первую очередь учащение дыхания. Поэтому минутный объем дыхания у пожилых и стариков поддерживается практически на том же уровне, что и в молодом возрасте, несмотря на уменьшение дыхательного объема. К компенсаторным механизмам вентиляции легких в пожилом и страческом возрасте относится преимущественное уменьшение резервного объема выдоха по сравнению с резервным объемом вдоха. Если у мужчин в возрасте 90 лет и старше резервный объем вдоха уменьшен по сравнению с 2029 годами вдвое, то резервный объем выдоха втрое. В результате соотношение между дыхательным объемом и функциональной остаточной емкостью (сумма резурвного объема выдоха и остаточного объема легких) становится более благоприятным для поддержания газообмена в легких.

У лиц пожилого и старческого возраста оптимальный уровень регуляции дыхания поддерживатеся за счет повышения чувствительности периферических хеморецепторов к гипоксическому стммулу и фармакологическим препаратам, нейронных структур гипоталамуса к адреналину и ацетилхолину медиаторам, играющим важную роль в опосредовании влияния центральных нервных структур на дыхание. Важными структурными компонентами приспособительных процессов в дыхательной системе в процессе при старении являются гипертрофия мышечно-эластического аппарата респираторной части легкого, которая сохраняет упругоэластические свойства легочной ткани .

Адаптивными механизмами оптимального кислородного обеспечения тканей у пожилых и старых людей при гипоксеми относится повышенное напряжение O₂ в крови (выше, чем у молодых). Кривая диссоциации оксигемоглобина смещается вправо, что отражает более легкую отдачу кислорода тканям у пожилых и старых людей. Сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо обусловлен, в основном, увеличением содержания в эритроцитах 2,3дифосфоглицерата.

Таким образом, в системе дыхания в процессе старения формируются приспособительные механизмы, которые направленны на сохранение оптимального уровня ее функционирования. Тем не менее, в силу возрастных морфофункциональных изменений в системе дыхания эти приспособительные механизмы не всегда отличаются достаточностью: например, поддержание уровня минутной вентиляции легких, аналогичного молодому возрасту достигается у пожилых и стариков за счет более частого и поверхностного дыхания на фоне пониженной эффективности альвеолярной вентиляции. Компенсаторные механизмы у пожилых и старых людей уже включены на фоне споскойного уровня жизнедеятельности, что затрудняет их использование при нагрузках на организм. На фоне сниженной эффективности приспособительных механизмов возрастные морфофункциональные сдвиги, возникающие в процессе старения, приводят в конечном итоге к гипоксии тканей, как одному из ведущих факторов старения.

Факторы риска. Основным фактором риска нарушения здоровья пожилого и старого человека является кислородная недостаточность или гипоксия. На развитие кислородной недостаточности в пожилом и старческом возрасте оказывают влияние особенности системы внешнего дыхания. Такие процессы, как уменьшение воздушной проходимости в пределах кондуктивной зоны легких, недостаточная эффективность вентиляции, неравномерность активности дыхательных ферментов в клетках различных органов и тканей являются непосредственными причинами возрастной гипоксии. Кроме того, гипоксия у людей пожилого и старческого возраста обусловлена нестабильностью кислородных режимов в организме. Это касается содержания О₂ в альвеолярном воздухе и скорости его переноса в крови и тканях.

У пожилых и старых людей имеет место положительная реакция системы внешнего дыхания на гипероксию, которая возникает на фоне именно хронической гипоксии в организме. Реакция проявляется в том, что при кислородной пробе у пожилых и старых субъектов возрастает коэффициент использования О₂ в тканях, повышается эффективность легочной вентиляции и снижается минутный объем дыхания (при этом уменьшается вентиляционный эквивалент). Напротив, у лиц молодого и среднего возраста при гипероксии не изменяются эти показатели. Старость характеризуется новым уровнем адаптации функции систем организма к гипоксии как к фактору риска нарушения здоровья. Поэтому гипоксия компенсируется рядом механизмов: гиперпноэ, повышенный минутный объем дыхания, уменьшение резервного объема выдоха, повышение сократительной способности мышечного эластического аппарата вблизи альвеол. Возрастная динамика резервного объема выдоха ведет к тому, что емкость вдоха (сумма дыхательного объема и резервного объема вдоха) имеет большее соотношение с функциональной остаточной емкостью (сумма резервного объема выдоха и остаточного объема легких) и составляет в среднем 0,5, в то время как у лиц молодого возраста 0,38. Это повышает эффективность легочной вентиляции у пожилых и старых людей. Гипертрофия мышечноэластического аппарата у входа в альвеолы предохраняет легкие от перерастяжения.

Однако в пожилом и старческом возрасте особенностью компенсаторных механизмов системы внешнего дыхания, возникающих на фоне гипоксемии, является их нестойкость, а нередко превращение факторов компенсации в факторы риска нарушения внешнего дыхания. Например, частое и поверхностное дыхание у лиц пожилого и старческого возраста является менее эффективным, чем редкое и глубокое дыхание. При частом и поверхностном дыхании в дыхательном объеме возрастает доля мертвого пространства, что снижает обновление атмосферным воздухом альвеолярного пространства. Гипоксия в пожилом и старческом возрасте является причиной жировой дистрофии гладких мышц респираторных бронхиол, мышечноэластических элементов, препятствующих ослаблению эластической тяги легких в структурах ацинусов легких. Тем не менее, система внешнего дыхания не относится к единственному фактору, который лимитирует степень физического напряжения человека как в молодом, так и в пожилом и старческом возрастах. Важное значение при этом имеет функциональное состояние сердечно-сосудистой системы.

Другими факторами риска нарушения системы внешнего дыхания у лиц пожилого и старческого возраста являются гиподинамия, табакокурение и алкоголь. При действии этих факторов на систему внешнего дыхания людей указанной возрастной группы усиливаются явления гипоксии, на фоне которой более интенсивно развиваются процессы старения организма пожилых и старых людей.

65