Н

Введение. Наиболее ранними и эффективными механизмами аварийной компенсации гипоксического состояния являются гипервентиляция и возрастание минутного объема дыхания [1, 2].

В настоящее время исследователи моделируют гипоксические состояния с различной концентрацией кислорода во вдыхаемых смесях. Теоретически предполагается, что концентрации кислорода 10-12% во вдыхаемой гипоксической смеси являются предельными, на грани субкомпенсации [3].

Цель исследования. Изучить изменения вегетативных функций организма человека при дыхании гипоксической газовой смесью с 10% содержанием в ней кислорода в покое и при физических нагрузках.

Материалы и методы. В исследовании приняли участие 41 мужчина в возрасте от 18 до 21 года, добровольцы, ведущие однотипный образ жизни. Модель гипоксической, нормобарической гипоксия вызывалась дыханием в течение 15 мин газовой смесью с 10% содержанием кислорода в азоте. Схема исследования включала в себя: исходное состояние (при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре испытуемый сидел в течении 2 мин. и дышал атмосферным воздухом), гипоксическую нагрузку (в течение 15 мин. испытуемый дышал через маску газовой смесью), восстановление (в течение 3 мин. после гипоксической нагрузки испытуемый дышал атмосферным воздухом). При исходном состоянии, гипоксической нагрузке и восстановлении после нагрузки у испытуемых регистрировали показатели внешнего дыхания (минутный объем дыхания (МОД) и частоту дыхания (ЧД)), насыщение гемоглобина крови кислородом, электрокардиограмму.

Динамика насыщения гемоглобина кислородом (SpO₂) изучалась методом пульсоксиметрии. Физическая работоспособность определялась при помощи выполнения велоэргометрической нагрузки ступенчато возрастающей мощности, теста PWC170, а также теста максимальной анаэробной мощности (МАМ). Суммарная величина нагрузки (ΣА) рассчитывалась путем сложения всех величин выполненной работы до отказа.

Определялся: минутный объем дыхания (МОД); частота дыхания (ЧД) дыхательный объем.

Пробы Штанге (в модификации Джулиани) и Генча проводили по общепринятым методам.

Результаты и их обсуждение. Показано, что через 5 мин дыхания гипоксической смесью кислородное насыщение гемоглобина снижется в среднем до 90%, а к концу экспозиции – до 85%(р<0,05). В восстановительном периоде уже через 3 мин дыхания атмосферным воздухом в SрО₂ практически не отличался от исходного.

Наряду с общей тенденцией динамики сатурации, наблюдались индивидуальные различия. Так, у одних испытуемых SрО₂ в течение первых 3-х минут снизался до 92%, и до конца экспозиции колебался от 90 до 95%. У других испытуемых SрО₂снижался в течение всего периода гипоксической пробы и в конце ее составил 78%. Первые составили группу "устойчивых" к гипоксии, а вторые – "неустойчивых".

МОД начинал увеличиваться уже к концу первой минуты дыхания гипоксической смесью, в среднем на 58% (р<0,05). В дальнейшем МОД изменяется незначительно, а к концу нагрузки еще более возрастал в сравнении с исходным состоянием (р<0,05). Восстановление МОД происходило в течение 2– 3 мин дыхания атмосферным воздухом.

ЧД незначительно изменялась во время гипоксической нагрузки, находясь в пределах 11–13 1/ мин и не отличалась от исходного. При велоэргометрическом тестировании в условиях гипоксии не удалось выявить существенных различий ударного объема (УО) между выделенными группами устойчивых и неустойчивых к гипоксии.

Значимые корреляции ДО с МАМ и PWC170 свидетельствуют о том, что увеличение МОД при гипоксии может быть обусловлено преимущественно увеличением ДО.

Индивидуальные различия в реакциях дыхательной системы на гипоксию были весьма существенными. Выделено несколько типов таких реакций. У одной группы испытуемых на первых минутах дыхания гипоксической смесью наблюдалось уменьшение ЧД и МОД, и эти изменения, в той или иной степени, сохранялись до конца нагрузки. У испытуемых другой группы наблюдались противоположные изменения: увеличение ЧД и МОД. Наконец, у нескольких испытуемых снижение частоты дыхания сопровождалось увеличением МОД за счет дыхательного объема.

Вероятно, различное насыщение крови кислородом, выявленное при определении SрО₂, оказывает разное влияние на возбудимость дыхательного центра. Возможно, гипоксия вызывала снижение возбудимости, что проявилось в уменьшении обоих регистрируемых показателей при относительно стабильной величине дыхательного объема. В другом случае возбудимость дыхательного центра повышалась, на что указывает увеличение МОД, однако разными путями – за счет увеличения ЧД или дыхательного объема.

Было выявлено снижение SрO2 кислородного насыщения гемоглобина при выполнении велоэргометрической нагрузки по сравнению с исходным уровнем. Так, средние значения снижения SрO2 для 1-4-й ступени составляют, соответственно 94,5±0,4; 95,1±0,3; 94,5±0,25; 92,7±0,4%. Статистически значимых различий в подгруппах "устойчивых" и "неустойчивых" не было.

Значения показателей работоспособности дают представления о состоянии физической работоспособности и, в частности, общей выносливости, а также ее составляющих компонентах в условиях гипоксии. Аэробная производительность, которая оценивалась по тесту PWC₁₇₀, свидетельствует о том, что средние значения всей группы составляют 829,9±26,0 кГм, колеблются в диапазоне от 531 до 1365 кГм, имеют большую величину дисперсии 166,9. Эти значения характеризуют нижнюю границу среднего уровня оценки данного теста, что вполне закономерно для обычной выборки испытуемых, не занимающихся специально развитием общей выносливости. В подгруппах "устойчивых" и "неустойчивых" эти значения составляют соответственно 774,9±43 и 858±40 кГм, различия не значимы.

Состояние МАМ оценивалось по тесту Р. Маргария. Средние значения этого показателя для всей группы составляют 93,5±2,9 кГм с диапазоном от 54,0 до 137,0 кГм, при дисперсии в 18,6 кГм. Различия между подгруппами "устойчивых" и "неустойчивых" не выявлены, средние значения составляют соответственно 93,6±7,9 и 92,7±3,6. кГм. Данные значения показателя МАМ соответствуют среднему уровню состояния анаэробной устойчивости. Для оценки устойчивости организма к гиперкапнии и гипоксии использовались широко распространенные пробы с задержкой дыхания Штанге и Генча.

Средние значения пробы Штанге у всех обследуемых составляют 36,1±1,92 с, в подгруппам "устойчивые" 31.6±3.4 и 36,5±2,4 "неустойчивые". Эти параметры проб соответствуют хорошему уровню функционального состояния.

Индекс пробы Руфье для всей группы составляет 8,2±0,5. В подгруппе "устойчивые" 7,8±0,7, в подгруппе "неустойчивые" 8,4±0,7 ед., что соответствует хорошему значению изучаемых показателей. Это относится и к показателям выносливости, определенными по пробе Генча и коэффициенту Кваса (КВ).

При рассмотрении суммарной величины выполнения велоэргометрической нагрузки ступенчато возрастающей мощности средние значения всей группы составляют 2236,4±54,7 Вт, что соответствует удовлетворительной оценке этого показателя для здоровых молодых мужчин. Анализ значения этого показателя по подгруппам (3247,3±77,2 Вт для "устойчивых" и 2226,9±80,1 Вт для "неустойчивых"), выявил тенденцию различий между подгруппами в показателях работоспособности. Обращает на себя внимание тот факт, что коэффициенты парных корреляций между показателем работоспособности ΣА и другими ее показателями не имеют значимых величин при сравнении их внутри всей группы. Выявлена лишь незначительная связь между ΣА и PWC₁₇₀ в подгруппах "устойчивых" и "неустойчивых" на уровне коэффициентов 0,47 и 0,56 соответственно. Самая значимая корреляционная связь отмечена в группе "устойчивых" между SрO2 (S за 15 мин) и МАМ, причем она положительна (0,72).

Заключение. Установлено что, практически с первой минуты дыхания гипоксической газовой смеси с 10% содержанием кислорода возникают изменения в легочной вентиляции. При этом минутный объем дыхания возрастает главным образом за счет глубины дыхания. Однако, образование оксигемоглобина крови, оттекающей от легких, у разных испытуемых различно, что свидетельствует об индивидуальной стратегии адаптации к недостатку кислорода при примерно равных условиях газообмена в легких. Об этом свидетельствуют и данные восстановления легочной вентиляции, уже на третьей минуте дыхания нормальной воздушной смесью. Полученные данные позволили выделить две основные группы людей по количеству образующегося оксигемоглобина: группу "устойчивых" и группу "неустойчивых" к данным условиям гипоксии. Очевидно, причины таких различий в образовании оксигемоглобина могут быть или при разных условиях диффузии газа из альвеол в кровь (например, при увеличении длины диффузии), или особенностей кислородсвязывающих свойств крови, и то, и другое требует дополнительных исследований.

Изменения физической работоспособности, оцененные по различным тестам, характерны для нетренированных людей, совпадают с общепринятыми представлениями о динамике этих процессов, хотя в группе "устойчивых" выявлены тенденции к лучшей реализации функциональных резервов, благодаря чему суммарная величина выполнения велоэргомет-рической нагрузки у них достоверно больше, чем у всей группы и группы "неустойчивых".

Самая значимая положительная корреляционная связь (0,72), отмеченная в группе "устойчивых" между SрO2 (S за 15 мин) и МАМ, говорит о том, что существуют механизмы обеспечения устойчивости к гипоксии данного уровня и в других физиологических системах, таких как кровообращение и энергетический обмен у людей, специально не тренированных к недостатку кислорода.