авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Роль сердечно-сосудистых реакций в кислородосберегающем эффекте при имитации ныряния у человека

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Митрофанова

Алла Владиславовна

РОЛЬ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫХ РЕАКЦИЙ В

КИСЛОРОДОСБЕРЕГАЮЩЕМ ЭФФЕКТЕ ПРИ ИМИТАЦИИ НЫРЯНИЯ У

ЧЕЛОВЕКА

03.03.01 – Физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Санкт-Петербург 2011

Работа выполнена на кафедре Общей физиологии Санкт-Петербургского государственного университета.

Научный руководитель: доктор биологических наук, доцент Татьяна Ивановна Баранова

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Юрий Евгеньевич Москаленко институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН доктор биологических наук Кислякова Лариса Павловна институт аналитического приборостроения РАН Ведущее учреждение: Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Защита состоится «_» _ 2011 г. в _ часов на заседании Совета Д212.232.10 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, ауд. 90.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. А.М. Горького Санкт Петербургского государственного университета

Автореферат разослан «_» 2011 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета доктор биологических наук, профессор Н.П. Алексеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Известно, что нарушение кислородного гомеостаза может вести к патологическим состояниям, к нарушению работы сердечно сосудистой, нервной и других систем организма. Изучение природно детерминированных закрепленных в процессе эволюции механизмов защиты организма от гипоксии и разработка на их основе способов повышения резистентности к ее воздействию является важной проблемой современной адаптационной физиологии и медицины. Как показали исследования [Галанцев, 1988;

Ноздрачев и др. 2000;

Галанцев, 2001] весьма удобной моделью изучения защитных механизмов от гипоксии являются ныряющие млекопитающие. Универсальным приспособлением к нырянию у этих животных является нырятельный рефлекс, который сопровождается рефлекторным апноэ, развитием брадикардии, констрикцией периферических сосудов и селективным перераспределением кровотока к органам наиболее уязвимым к недостатку кислорода – мозгу и сердцу [Ноздрачев и др. 2000;

Бреслав, Ноздрачев, 2005;

Elsner, Gooden, 1983;

Ramirez et al., 2007].

Показано, что и человеку присущ комплекс адаптивных сердечно-сосудистых реакций, аналогичных реакциям ныряющих животных [Баранова, 2008;

Баранова и др., 2010;

Gooden, 1994;

Goksr et al., 2002;

Andersson et al., 2004;

Andersson et al., 2008]. Выраженность этих реакций у человека зависит от особенностей центральной и вегетативной регуляции, психофизиологического статуса. В связи с этим сотрудниками лаборатории системных адаптаций кафедры общей физиологии СПбГУ [Баранова и др. 2005] описано четыре типа реализации нырятельной реакции (НР) у человека, обусловленные различной реактивностью парасимпатического звена регуляции хронотропной функции сердца: высокореактивный, реактивный, ареактивный и парадоксальный.

Гипоксия, развивающаяся при нырянии, является результатом полного прекращения поступления в организм кислорода. В этих условиях, согласно гипотезе Л. Ирвинга, выдвинутой им еще в 1934 г [Irving, 1934], продлить апноэ может лишь «консервация кислорода», то есть перевод организма на более экономное его потребление. Однако для человека эта гипотеза до сих пор не подтверждена. Не достаточно изучены у человека и особенности кровообращения при реализации нырятельной реакции, что обуславливает актуальность данного исследования.

В качестве рабочей гипотезы выдвигается предположение, что при нырянии (или его имитации) организм человека переходит на более экономный, кислородосберегающий путь энергообеспечения. Это достигается активацией комплекса защитных реакций сердечно-сосудистой системы. При этом эффект кислородосбережения у людей с различными типами реализации нырятельной реакции будет отличаться.

Цель работы заключается в изучении защитных сердечно-сосудистых реакций, реализующихся в ответ на комплекс факторов, сопровождающих ныряние, и их вклада в кислородосберегающий эффект нырятельной реакции у людей, отличающихся характером вегетативной регуляции хронотропной функции сердца.

Были поставлены следующие задачи:

1. Определить потребление кислорода по данным пульсоксиметрии и газоанализа выдыхаемого воздуха у обследованных с различными типами реализации нырятельной реакции в исходном состоянии и при имитации ныряния.

2. Исследовать скорость кровотока по данным интегральной реографии у представителей различных типов реализации нырятельной реакции в исходном состоянии и при имитации ныряния.

3. Изучить периферический кровоток по данным реовазографии и фотоплетизмографии в исходном состоянии и при имитации ныряния.

4. Установить особенности мозгового кровообращения по данным реоэнцефалографии в исходном состоянии и при имитации ныряния.

5. Оценить кровоток в аорте и легочной артерии в исходном состоянии и при имитации ныряния по данным реограммы.

Научная новизна работы. Показано, что реализация НР у человека сопровождается кислородосберегающим эффектом. Впервые дана его количественная оценка. Выявлено, что кислородосберегающий эффект у обследованных с различными типами НР отличается и достигается за счет комплекса сердечно-сосудистых реакций. Впервые показано, что на потребление кислорода у обследованных высокореактивного типа существенное влияние оказывает психоэмоциональное состояние. Отмечено, что представители различных типов НР исходно отличаются напряжением функционирования кардиореспираторной системы, типом гемодинамики и совершенством кислородосберегающих сердечно-сосудистых реакций, сопровождающих ныряние. Показано, что у человека при реализации нырятельной реакции не нарушается согласованность работы большого и малого кругов кровообращения. У человека, независимо от типа реализации НР и адаптированности к нырянию, холодо-гипокси гиперкапническое воздействие (ХГВ) сопровождается улучшением гемодинамики мозга.

Положения, выносимые на защиту:

1. Реализация нырятельной реакции у человека сопровождается кислородосберегающим эффектом.

2. Эффект сбережения кислорода при имитации ныряния обеспечивается комплексом сердечно-сосудистых реакций.

3. Кислородосберегающий эффект у обследованных, отличающихся типом реализации нырятельной реакции, выражен в разной степени. Представители различных типов исходно отличаются напряжением функционирования кардиореспираторной системы, типом гемодинамики и совершенством кислородосберегающих сердечно-сосудистых реакций.

4. У обследованных высокореактивного типа потребление кислорода зависит от психоэмоционального состояния.

5. Имитация ныряния у человека способом холодо-гипокси гиперкапнического воздействия сопровождается улучшением мозгового кровотока.

Теоретическое и практическое значение работы. Проведенное исследование расширяет теоретические знания об адаптационных механизмах на примере адаптации к комплексу факторов, сопровождающих ныряние: холоду, острой гипоксии и гиперкапнии. Показано, что представители, принадлежащие к различным типам реализации НР, исходно отличаются психоэмоциональным состоянием, резистентностью организма к неблагоприятным факторам, уровнем энергетического метаболизма, типами кровообращения, особенностями регионарного кровообращения, что расширяет представления в области адаптационной, экспериментально клинической и экологической физиологии. Исследование особенностей развития рефлекторной брадикардии во время реализации НР дает возможность использовать ХГВ в качестве пробы на определение реактивности парасимпатического звена регуляции хронотропной функции сердца. Изучение особенностей мозгового кровотока в процессе реализации НР дает возможность использования способа ХГВ в качестве средства улучшения мозгового кровотока. Результаты исследований дают возможность, в том числе, более эффективно использовать технологию ХГВ, разработанную в лаборатории системных адаптаций кафедры общей физиологии СПбГУ, как способ оздоровления организма человека.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на: Научно-практической конференции «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины» (СПб, 2008), VI Сибирском физиологическом съезде (Барнаул, 2008), XIII Международном конгрессе по реабилитации в медицине и иммунореабилитации (Москва, 2008), Всероссийской научно-практической конференции «Физиология адаптации»

(Волгоград, 2008), Международной конференции «Физиология и патология иммунной системы» (Москва, 2008), II Съезде физиологов СНГ (Кишинев, 2008), VII Съезде аллергологов и иммунологов СНГ (СПб, 2009;

Italy, Medimond, 2009), IV Всероссийском симпозиуме «Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера» (Сыктывкар, 2009), XV Международном конгрессе по реабилитации в медицине и иммунореабилитации (Дубай, ОАЭ, 2010), Международной научно практической конференции студентов и молодых ученых (Гродно, Беларусь, 2010), XXI Съезде физиологического общества им И.П. Павлова (Калуга, 2010), Всероссийской конференции «Физиологические механизмы адаптации человека» (Тюмень, 2010), Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы регуляции физиологических систем организма в процессе адаптации к условиям среды» (СПб, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 23 работы: статей, 3 из которых в журналах, рекомендованных ВАК;

14 тезисов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, главы описания методических приемов, 2-х глав экспериментальной работы, в каждой из которых дается литературная справка, результаты исследования и их обсуждение, заключения, выводов, списка литературы. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, иллюстрирована 14 рисунками и содержит 18 таблиц. Библиографический указатель включает наименований.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Исследование проведено на практически здоровых людях обоего пола в возрасте 20-25 лет (всего 74 человека), у которых не было выявлено никаких соматических заболеваний. Все обследованные были проинформированы о цели и методах проведения исследования и дали свое добровольное согласие на участие. Активация НР осуществлялась посредством имитации ныряния способом ХГВ, разработанного в лаборатории системных адаптаций кафедры общей физиологии. Суть ХГВ заключалась в погружении на свободном выдохе лица в воду определенной температуры (температура воздуха составила 23,5±2,7оС, температура воды – 12,8±2,6оС).

Осуществлялось 3 погружения с интервалом в 2-3 мин. Имитация ныряния проводилась в положении «сидя» или в положении «лёжа лицом вниз».

Достижение поставленной цели предполагало изучение системно динамических перестроек сердечно-сосудистой системы (ЧСС, АД, общего, периферического и мозгового кровотока, кровотока в аорте и легочной артерии) и дыхательной системы, энергетического метаболизма методом газового анализа, особенностей вегетативной регуляции хронотропной функции сердца, психоэмоционального состояния обследованных.

Для оценки состояния сердечно-сосудистой системы использовались такие методы, как: электрокардиография (регистрировалась во II стандартном отведении с использованием комплекса «Cardio 99», СПб), измерение артериального давления (регистрировали с помощью автоматического измерителя UA-767, AND, Япония), реография (запись и анализ реограмм проводились с использованием реографа-полианализатора РГПА-6/ «РЕАН-ПОЛИ», Таганрог). Потребление кислорода определялось методами пульсоксиметрии (WinOxy,ООО «Мицар», СПб) и газоанализа выдыхаемого воздуха (процентное содержание кислорода измеряли кислородным датчиком КЕ-25 «Figaro», Япония;

парциальное давление кислорода – с помощью микропроцессорного анализатора pO2-MF01 ООО «ЦЭЗ», СПб;

для определения парциального давления углекислого газа в выдыхаемом воздухе использовался прибор «ЭргоВЕНТ», ООО «ЦЭЗ»,СПб).

Определение типа нырятельной реакции обследованных, которая имитировалась способом ХГВ, осуществлялось по таким критериям, как время апноэ (Т, с), латентное время развития брадикардии (с), скорость нарастания брадикардии (у.е.), выраженность брадикардии (у.е.), время восстановления (с) [Баранова и др., 2005]. На основании показателя устойчивости к ХГВ (баллы) определяли индивидуальный уровень толерантности обследованного к комплексу факторов, сопровождающих ХГВ.

Психоэмоциональное состояние обследованных определялось по тесту Люшера и опроснику Русалова.

В качестве контрольной пробы относительно ХГВ, имитирующего ныряние, использовалась проба Генче («сухая» задержка дыхания на выдохе).

Для реализации поставленных задач было проведено четыре серии исследований.

В первой серии изучалась центральная (n=64) и периферическая (n=26) гемодинамика в исходном состоянии, при пробе Генче и при ХГВ.

Центральная гемодинамика изучалась методом интегральной реографии по М.И. Тищенко (1973) по показателям ударного объема крови (УОК, мл), минутного объема кровообращения (МОК, л/мин), общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС, дин·см·с-5). Периферический кровоток в конечностях (плече) определялся по показателям реовазограммы (РВГ) – реографическому индексу (РИ, Ом), показателю периферического сопротивления сосудов (ППСС,%), максимальной скорости быстрого кровенаполнения (МСБКН, Ом/с), диастолическому индексу (ДСИ, Ом).

Кровоток в дистальной фаланге пальца определялся методом фотоплетизмографии (ФПГ) и косвенно оценивался по показателю амплитуды систолической волны (АСВ, pm). По показателю сердечного индекса (СИ, л/мин/м2) определялся тип гемодинамики (ГД) обследованных (методика Н.И.

Аринчина,1978). Вычислялась частота встречаемости (р, отн.ед.) того или иного типа ГД среди обследованных.

Во второй серии исследований по данным реографии оценивался кровоток в аорте и легочной артерии (n=27). Использовались показатели РИ, ППСС, МСБКН, ДСИ, индекс венозного оттока (ИВО, %).

В третьей серии исследований по данным реоэнцефалографии (методика РЭГ-4-FM,OM) изучался кровоток в головном мозге (n=26). Использовались показатели РИ, ППСС, ДСИ, модуль упругости (МУ,%), показатель эластичности сосудов (ПЭС, %), дикротический индекс (ДКИ, %), коэффициент асимметрии (КА, %) вычислялся по всем показателям РЭГ.

В четвертой серии оценивался уровень потребления кислорода в исходном состоянии, при пробе Генче и при ХГВ. Определялось парциальное давление кислорода (рО2, n=28) и углекислого газа (рСО2, n=12) в порции выдыхаемого воздуха, рассчитывалась скорость падения рО2 (VрO2, мм рт.

ст./мин) и скорость прироста рСО2 в легких (VpCO2, мм рт. ст./мин) во время пробы Генче и ХГВ [Баранова и др., 2010]. В исходном состоянии, после пробы Генче, после ХГВ и в процессе восстановления определялось потребление кислорода (ПК, мл), кислородный запрос (КЗ, мл), кислородный долг (КД, мл). По этим показателям определялась величина экономии потребления кислорода (ЭПК, мл) при пробе Генче и при ХГВ. Для оценки индивидуальных особенностей системы дыхания и исходного энергетического метаболизма определялись показатели внешнего дыхания: частоту дыхания (вдох/мин), дыхательный объем (мл), жизненную емкость легких (мл), резервный объем выдоха (мл), минутный объем дыхания (МОД, мл/мин), рассчитывали коэффициент использования кислорода (мл/л) и индекс Скибинского (у.е.). На протяжении всего исследования, регистрировалась сатурация крови (SаO2, %).

Экспериментальные данные обрабатывались с использованием пакетов программ MS Excel 2003, Statistica 6.0, KyPlot v2.0 beta13. Значимость различий для несвязанных переменных и связанных между собой парных рядов оценивалась по непараметрическим критериям Манна-Уитни и Вилкоксона, соответственно. Статистическая значимость встречаемости определенного типа ГД определялась с использованием других критериев значимости. Для выявления зависимости между исследуемыми параметрами использовали корреляционный анализ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ В нашем исследовании защитные сердечно-сосудистые реакции активировались способом ХГВ, который представляет собой комплекс одномоментно, синергически действующих раздражителей на организм при нырянии. Величина гипоксического фактора в среднем по группе (при апноэ длительностью 42,0±12,8 с) по данным пульсоксиметрии составляла 91,4±3,6%, по данным газоанализа выдыхаемого воздуха содержание кислорода составляло 94,3±9,1 мм рт.ст., углекислого газа – 48,2±1,4 мм рт.ст.

Урежение сердечного ритма в ответ на ХГВ развивалась у 81,1% обследованных. Из них 39,2% обследованных принадлежало к реактивному типу (n=29) с постепенно развивающейся брадикардией, а 41,9% – к высокореактивному (n=31) с быстро развивающейся, ярко выраженной брадикардией. У 16,2% (n=12) обследованных ареактивного типа брадикардия в ответ на ХГВ не развивалась. У 2,7% (n=2) обследованных парадоксального типа в ответ на ХГВ развивалась тахикардия.

Оценка потребления кислорода методом газоанализа у обследованных с различными типами реализации нырятельной реакции. Анализ параметров внешнего дыхания выявил, что у высокореактивных обследованных объем резервного выдоха (2330±150мл) и МОД (9,2±0,6л/мин) статистически значимо (p0,05) выше, чем у реактивных (1990±110 мл и 8,0±0,3 л/мин, соответственно) и ареактивных (1850±130мл и 7,2±0,2 л/мин, соответственно).

По результатам газоанализа в исходном состоянии, несмотря на более высокие показатели резервного выдоха, обследуемые высокореактивного типа отличаются статистически значимо (p0,05) более низкими значениями pO2 свободного выдоха (118,0±5,8 мм рт.ст.) по сравнению с реактивными (124,1±7,1 мм рт. ст.) и ареактивными (121,9±6,7 мм рт. ст.) обследуемыми, то есть более высокой экстракцией кислорода из легких. Вместе с тем значения КИО2 у них несколько меньше (27,4±7,9 мл/л), чем у остальных обследованных (у реактивных – 32,7±14,5мл/л, у ареактивных – 29,5±7,1мл/л).

Таким образом, исходно, в состоянии покоя, обследуемые высокореактивного типа отличаются более высоким уровнем потребления кислорода.

По данным газоанализа выдыхаемого воздуха у всех обследованных выявлено более низкое потребление кислорода при ХГВ, чем при пробе Генче. При пробе Генче pO2 в выдыхаемом воздухе у высокореактивных составляло 89,2±11,3 мм рт. ст., у реактивных – 90,9±10,2 мм рт. ст., у ареактивных – 95,7±4,0 мм рт. ст. При ХГВ эта величина у высокореактивных составляла 99,1±12,3 мм рт. ст., у реактивных – 102,2±14,1 мм рт. ст., у ареактивных – 97,9±11,8 мм рт. ст.

Обнаружено, что у всех обследованных скорость извлечения кислорода из легких при пробе Генче статистически значимо (p0,05) выше, чем при ХГВ.

При пробе Генче она составляла у высокореактивных обследованных 138,7±12,1 мм рт. ст./мин, у реактивных – 112,9±14,7 мм рт. ст./мин, у ареактивных – 101,7±9,5 мм рт. ст./мин. При ХГВ эта величина у высокореактивных обследованных составляла 102,3±11,9 мм рт. ст./мин, у реактивных 89,2±11,7 мм. рт. ст./мин, у ареактивных 79,2±10,8 мм рт. ст./мин.

Следовательно, при пробе Генче из легких у всех обследованных экстра гируется больше кислорода и скорость его извлечения выше, чем при ХГВ.

Анализ pCO2 в порции выдыхаемого воздуха в целом по группе показал, что его содержание практически не отличается при пробе Генче (48,8±4,3 мм рт. ст.) и при ХГВ (48,2±4,7 мм рт. ст.). Однако скорость нарастания СО2 в легких при ХГВ несколько выше (18,6±3,2 мм рт. ст./мин), чем при пробе Генче (15,8±6,9 мм рт. ст./мин), но к третьему погружению отмечается снижение этого показателя (17,2±5,3 мм.рт.ст./мин).

Одним из способов определения энергопотребления при любой гипоксической нагрузке является оценка избыточного потребления кислорода в процессе восстановления по ее завершении, то есть определение кислородного долга (КД). КД определялся как разница между количеством фактически поглощенного за период восстановления кислорода и количеством кислорода, которое было бы поглощено за это же время в состоянии покоя. Наибольшей величиной КД и временем апноэ при ХГВ отличались обследуемые реактивного типа (табл. 1), что свидетельствует о большей толерантности их организма к физиологическому дискомфорту.

Таблица Показатели газоанализа у представителей различных типов реализации нырятельной реакции Тип реализации нырятельной реакции Показатель Высокореактивный Реактивный Ареактивный газоанализа (n=11) (n=10) (n=4) Проба ХГВ Проба ХГВ Проба ХГВ Генче Генче Генче 0,47±0, Время апноэ 0,55±0,12 0,70±0,20 1,01±0,20 0,56±0,09 0,88±0, (мин) 0,17±0, Время восст. 0,51±0,39 0,61±0,15 0,74±0,30 1,02±0,23 1,47±0, (мин) Потребление 88,3±20, кислорода 179,0±106,8 209,1±40,1 232,4±74,0 372,2±34,2 445,5±163, * при восст (мл) Кислородный 251,6±49, запрос при 142,3±35,1 122,2±16,6 178,7±45,4 151,6±48,0 161,9±59, апноэ (мл) Кислородный 47,6±20, запрос при 135,5±98,3 169,3±45,9 196,5±71,1 270,0±55,8 189,0±90, восст. (мл) 114,5±46,1* Кислородный 47,5±11,9 39,8±9,7 50,1±16,7 40,7±19,8 39,6±6, долг (мл) 182,2±81, ЭПК (мл) 94,8±21,3 82,5±16,8 129,3±47,9 137,1±35,9 111,0±24, Примечание: ЭПК – экономия потребления кислорода. Звездочкой (*) отмечены статистически значимые (p0,05) отличия при ХГВ от пробы Генче по критерию Вилкоксона внутри рассматриваемой группы;

треугольником () – статистически значимые (p0,05) отличия по критерию Манна-Уитни между группами обследованных.

Экономия потребления кислорода (ЭПК) оценивалась путем сопоставления КД и кислородного запроса (КЗ) во время пробы. Если КД меньше КЗ, то ЭПК присутствует. Выявлено, что и при пробе Генче, и при ХГВ наблюдается эффект ЭПК (табл.1), однако при ХГВ он выражен у большего числа людей. У высокореактивных обследованных ЭПК при пробе Генче наблюдается у четырех человек (36,4%), а при ХГВ – у девяти человек (81,8%) из одиннадцати. У реактивных ЭПК при пробе Генче наблюдается у пяти человек (50,0%), а при ХГВ – у семи человек (70,0%) из десяти. У ареактивных ЭПК при пробе Генче, и при ХГВ наблюдается у трех человек (75,0%) из пяти. У представителя парадоксального типа (n=1), несмотря на тахикардию при ХГВ, отмечается ЭПК как при пробе Генче (180,6 мл), так и при ХГВ (292,4 мл).

В целом по группе ЭПК при пробе Генче отмечается у 46,2%, а при ХГВ – у 73,1%, что подтверждает наличие кислородосберегающего эффекта НР.

Отсутствие ЭПК у некоторых обследованных связано, вероятно, с психологическим напряжением во время обследования. По данным теста Люшера показатель стресса у этих обследованных был выше среднего (в диапазоне 16-25 баллов), а значения вегетативного коэффициента (ВК) находились либо значительно ниже (0,78 баллов) нормальных значений, либо значительно выше (1,40 баллов).

Сатурация крови у обследованных с различными типами реализации нырятельной реакции. У всех обследованных, вне зависимости от типа реализации НР, сатурация крови сохраняется на высоком уровне на протяжении всего апноэ. Ее выраженное снижение происходит либо в конце апноэ, либо сразу по его прекращении, что может быть обусловлено дилатацией периферических сосудов (по данным ФПГ) и наличием кислородного долга на периферии (рис.1).

Рис. 1. Насыщение крови кислородом (а, %) и амплитуда систо лической волны (б, pm) у обследованного С.Д., 20 лет с реактивным типом нырятельной реакции Примечание: – начало погружения, – окончание погружения.

Таким образом, был выявлен кислородосберегающий эффект при апноэ. При этом он у всех обследованных в большей степени выражен при ХГВ, чем при пробе Генче. Наиболее он выражен у реактивных и ареактивных обследованных по сравнению с высокореактивными.

С чем это может быть связано? По меньшей мере, с двумя факторами: 1) исходным уровнем энергетического метаболизма обследованных и напряженностью их психоэмоциональной сферы;

2) совершенством защитных сердечно-сосудистых реакций при реализации НР.

Центральная гемодинамика у обследованных с различными типами реализации нырятельной реакции. Среди обследованных выделено три типа ГД: гипер-, эу- и гипокинетический. В исходном состоянии среди высокореактивных обследованных преимущественно были обнаружены представители гипер- (p=0,41) и гипокинетического (p=0,41) типов ГД.

Реактивные обследуемые характеризовались преимущественно эукинетическим (р=0,48) типом ГД. Среди представителей ареактивного типа преобладающим был гиперкинетический тип (р=0,60) (рис. 2а). Известно, что при гиперкинетическом типе ГД в состоянии покоя сердце работает в наименее экономичном режиме [Дизинский, 1984]. Гипокинетический тип ГД согласно одним представлениям является наиболее экономичным, обладающим большим динамическим диапазоном сердечно-сосудистой системы [Дембо, Земцовский, 1989]. По другим данным представители этого типа характеризуются меньшим систолическим объемом, а это может говорить об уменьшении работы сердца и об ослаблении его сократительной функции [Савицкий, 1982]. Наиболее благоприятным считается эукинетический тип. То есть, представители высокореактивного и ареактивного типов в состоянии покоя отличаются менее экономным функционированием сердечно-сосудистой системы. При ХГВ у всех обследованных, вследствие замедления кровотока и снижения СИ, характер кровообращения становится менее напряженным (рис. 2б). При этом у обследованных реактивного типа замедление кровотока (снижение СИ) выражено в наибольшей степени, что отражается в наиболее частой встречаемости гипокинетического типа ГД.

а б Рис. 2. Типы гемодинамики у обследованных с различным характером реализации нырятельной реакции в состоянии покоя (а) и при имитации ныряния (б) Примечание: по оси абсцисс – тип реализации НР, по оси ординат – вероятность встречаемости типа ГД (отн.ед.). * – p0,05 по другим критериям значимости.

В исходном состоянии наименьшими значениями МОК и ОПСС отличались обследуемые ареактивного типа (табл.2). Во время ХГВ у всех обследованных отмечается снижение МОК (табл.2), что согласуется с ранее полученными данными [Andersson et al., 2004;

Marabotti et al., 2008;

Marabotti et al., 2009], и отмечается тенденция к повышению ОПСС.

Таблица Показатели гемодинамики по данным интегральной реографии у обследованных с различными типами реализации нырятельной реакции Тип реализации нырятельной реакции Показатель гемодинамики Высокореактивный Реактивный Ареактивный (n=25) (n=26) (n=11) Фон ХГВ Фон ХГВ Фон ХГВ Частота сердечных 79,7±6,5 60,3±9,1* 75,0±10,7 66,0±7,5* 78,4±6,2 74,3±7, сокращений (уд/мин) 4,5±1,2** 5,6±1, Минутный объем 6,2±1,8 6,1±1,0 5,0±1,3* 5,1±1,2* кровотока (л/мин) Ударный объем 71,0±8,1 73,3±8,4 70,0±7,1 72,0±9,5 76,3±7,4 66,9±9,5* крови (мл) Общее 1627,8± 1941,1± 1555,3± 1638,6± 1379,8± 1495,7± ±341, периферическое ±556,8 ±367,9* ±387,2 ±380,1 ±487, сосудистое сопротивление (дин/с/см-5) Сердечный индекс 3,3±1,1 2,6±0,7** 3,5±0,7 3,0±0,7* 3,6±0,9 3,0±0,6* (л/мин/м ) Систолическое 119,8±9,7 134,4±14,5* 113,9±10,3 124,5±15,4* 115,2±13,9 125,6±16,7* артериальное давление (мм рт. ст.) Диастолическое 76,0±8,3 84,4±10,3* 70,1±8,0 79,0±8,2* 71,0±5,5 82,3±12,3* артериальное давление (мм рт. ст.) Примечание: звездочкой (* - p0,05;

** - p0,001) отмечены статистически значимые изменения состояния «фон» от ХГВ по критерию Вилкоксона внутри группы обследованных;

ромбом () – статистически значимые (p0,05) изменения в пробах между группами обследованных по критерию Манна-Уитни.

О повышении периферического сопротивления косвенно свидетельствует и рост диастолического давления, отмеченный практически у всех обследованных (табл.2). При этом следует отметить, что у высокореаткивных и реактивных обследованных падение МОК обусловлено снижением ЧСС, а у ареактивных – снижением УОК (табл.2).

Анализ ФПГ показал, что у всех обследованных при ХГВ наблюдается снижение АСВ в дистальной фаланге пальца, что косвенным образом свидетельствует об увеличении тонуса сосудов, т.е. об их констрикции (рис.

3а). По данным РВГ у реактивных обследованных (в отличие от высокореактивных и ареактивных) констрикция сосудов при ХГВ наблюдается уже на уровне плеча (значения ППСС наиболее высокие) (рис. 3б).

Рис. 3. Амплитуда систо лической волны (а) и показатель периферичес кого сопротивления сосу дов (б) у обследованных с различным типом реали зации нырятельной реак ции Примечание: по оси абсцисс – проба, по оси ординат – изменение показателей: а – АСВ (pm), б – ППСС (%).

Звездочкой (*) отмечены статистически значимые (p0,05) изменения по критерию Манна-Уитни между рассматриваемыми группами обследованных, треугольником () статистически значимые (p0,05) по критерию Вилкоксона в рассматриваемой группе обследованных.

Таким образом, замедление скорости общего кровотока, повышение ОПСС, повышение тонуса артериол в фаланге пальца при ХГВ согласуются с представлениями о реализации НР, направленной на более экономное потребление кислорода в условиях гипоксии, развивающейся при нырянии, и подтверждают наличие у человека тех же механизмов кислородосбережения, что и у вторичноводных млекопитающих.

Кровоток в легочной артерии и аорте. У большинства обследованных в фоне обнаружена высокая прямая корреляционная зависимость между значениями объемного кровенаполнения в аорте и легочной артерии (табл. 3).

Таблица Индивидуальные корреляционные зависимости реографического индекса аорты и легочной артерии у обследованных с различными типами нырятельной реакции Тип нырятельной Коэффициент корреляции (r) по Спирмену реакции Фон Проба Генче ХГВ Восст. после ХГВ Высокореактивный 0,38* -0,24 0,78* 0,48* Реактивный 0,38* 0,49* 0,34* 0,50* Ареактивный 0,58* 0,84* -0,13 0,45* Парадоксальный 0,18 0,05 0,39* -0, Примечание: звездочкой (*) отмечены статистически значимые (p0,05) корреляционные зависимости.

Эта связь, у представителей высокореактивного и реактивного типов, сохраняется и при ХГВ, и во время восстановления. Полученные данные свидетельствуют о том, что у обследованных данных типов ХГВ не нарушает согласованность работы большого и малого кругов кровообращения. У представителя ареактивного типа отмечается нарушение, которое быстро нивелируется в процессе восстановления (табл. 3). У парадоксального обследуемого во время ХГВ согласованность работы растет, но падает в процессе восстановления (табл. 3).

Кровообращение головного мозга. У всех обследованных во время ХГВ на фоне общего замедления кровотока наблюдается статистически значимое уменьшение пульсового кровенаполнения (по показателю РИ) в затылочных областях (бассейн позвоночных артерий). Наиболее выраженное уменьшение наблюдается у высокореактивных. (рис. 4а). Но при этом у всех обследованных при ХГВ, особенно во фронтальных областях (бассейн сонных артерий), отмечается увеличение и нормализация показателя ДСИ, отражающего приток артериальной и отток венозной крови (рис. 4б), что свидетельствует об улучшении состояния микроциркуляции крови головного мозга.

Рис. 4. Изменение реографическго (а) и диастолического (б) индексов во время ХГВ относительно ис ходного состояния (в %) у обследованных с различными типами реализации нырятель ной реакции Примечание: черным цветом отмечено снижение показателя, серым – его увеличение.

FM_L, FM_R – фронто мастоидальное отведе ние слева и справа;

OM_L, OM_R – окципито мастоидальное отведе ние слева и справа. * – p0,05 по критерию Вилкоксона.

Анализ характеристик РЭГ в исходном состоянии не выявил отклонений от нормы по показателям КА (разброс в пределах 9,2 – 20,9%). При ХГВ КА снижается. Показатель модуля упругости (МУ), отражающий тонус крупных артериальных сосудов, в исходном состоянии у всех обследованных находился в пределах нормы и не превышал 10-14%. При ХГВ и во время восстановления у высокореактивных и реактивных обследованных отмечается статистически значимое (p0,05) снижение МУ по сравнению с исходным состоянием: у высокореактивных на 23,5% в FM-отведении и на 29,2% в OM-отведении, у реактивных – на 17,2% в FM-отведении и на 18,0% в OM-отведении. У ареактивных наблюдается лишь тенденция к снижению МУ в затылочных областях головного мозга (на 7,5%). Полученные данные свидетельствуют о том, что ХГВ обуславливает вазодилататорный эффект крупных сосудов головного мозга, особенно в бассейне сонных артерий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, гипотеза Л. Ирвинга [Irving, 1934], доказанная для животных, справедлива и для человека. Но уровень экономии потребления кислорода и эффект кислородосбережения в целом при имитации ныряния отличается у обследованных с различными типами реализации НР, что может быть обусловлено типологическими особенностями. Так, нами были выявлены исходные типологические различия в энергетическом метаболизме, регионарном кровообращении, функциональном состоянии кардио респираторной системы, а также особенностями психоэмоциональной сферы у обследованных с различной реактивностью парасимпатического звена регуляции хронотропной функции сердца.

Показано, что эффект кислородосбережения во многом обусловлен реакциями сердечно-сосудистой системы, а именно выраженностью рефлекторной брадикардии, степенью констрикции периферических сосудов, уровнем снижения скорости кровотока. Наибольший эффект сбережения кислорода наблюдается при наличии во время ХГВ периферической вазоконстрикции, сочетающейся с умеренно выраженной, постепенно развивающейся брадикардией, как это происходит у реактивных обследованных.

ВЫВОДЫ 1. Имитация ныряния у человека способом холодо-гипокси-гиперкапнического воздействия сопровождается перестройкой организма на кислородосберегающий режим функционирования. У обследованных реактивного типа кислородосберегающий эффект наблюдается у 70%, у высокореактивного типа – у 82%, у ареактивных – у 75%.

2. Обследованные с различными типами нырятельной реакции, исходно отличаются параметрами внешнего дыхания, функциональным состоянием кардиореспираторной системы и характером гемодинамики. Наименее напряженным состоянием кардиореспираторной системы и типом гемодинамики характеризуются обследованные реактивного типа. Наибольшим напряжением кардиореспитаторной системы отличаются высокореактивные, а типом гемодинамики – ареактивные обследованные.

3. Вклад циркуляторного компонента сердечно-сосудистой системы в кислородосбережение при холодо-гипокси-гиперкапническом воздействии у всех обследованных выражается в достоверном замедлении скорости кровотока и наличии констрикции периферических сосудов.

4. Холодо-гипокси-гиперкапническое воздействие не нарушает согласованность работы большого и малого кругов кровообращения у высокореактивных и реактивных обследованных, что подтверждается ростом корреляционной зависимости между показателями пульсового кровенаполнения легочной артерии и аорты.

5. При имитации ныряния у обследованных высокореактивного и реактивного типов отмечается снижение показателя модуля упругости, отражающего тонус крупных артерий головного мозга. У всех обследованных снижается пульсовое кровенаполнение в бассейне позвоночных артерий, наиболее выраженное у высокореактивных, но при этом нормализуется показатель диастолического индекса, отражающий микроциркуляцию крови.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Митрофанова А.В. Особенности гемодинамики при реализации нырятельной реакции у человека // Вестник СПбГУ. – Санкт-Петербург. – Сер. 3, вып.1. – 2010. – С. 89-98.

2. Баранова Т.И., Коваленко Р.И., Митрофанова А.В., Январева И.Н. Динамика показателей энергетического метаболизма при адаптации к нырянию у человека // Журн. эволюц.

биохим. и физиол. – Санкт-Петербург – 2010. – Т.46, №5. – С. 411-420.

Публикации в других изданиях:

3. Пономарева А.В., Ли Вей, Баранова Т.И. Механизмы адаптации сердечно-сосудистой системы к гипоксии, развивающейся при нырянии // Сборник материалов 1-й Всероссийской научно-практической конференции «Физиология адаптации». – Волгоград – 2008. – С. 280-284.

4. Ponomareva A.V., Baranova T., Kovalenko R., Yanvareva I., Zavarina L., Nozdrachev A. The white blood state and human haemodymanics peculiarities // Proceedings of the II Word Asthma & COPD Forum «New horizons in allergy, asthma & immunology». – Bologna, Italy: Medimond – 2009. – P. 169-172.

5. Baranova T.I., Kovalenko R.I., Mitrofanova A.V., Yanvareva I.N. Dynamics of Parameters of Energy Metabolism at Adaptation to Diving in Human // J. of Evol. Biochem. and Physiol. – 2010. – Vol. 46, № 5. – P. 489-500.

6. Пономарева А.В. Активация эволюционно выработанных механизмов толерантности организма к гипоксии как способ реабилитации здоровья человека // Бюллетень Северного государственного медицинского университета. – Архангельск. – 2008. – №1, вып. XX. – С. 38-39.

7. Пономарева А.В., Баранова Т.И., Коваленко Р.И., Цой Е.М., Январева И.Н., Ноздрачев А.Д. Влияние адаптации к гипоксии ныряния на вегетативную регуляцию и иммунный статус человека // Тезисы XIII Международного конгресса по реабилитации в медицине и иммунореабилитации «Аллергология и иммунология». – Москва. – 2008. – Т.9, №1. – С. 166.

8.Пономарева А.В., Баранова Т.И. Механизмы адаптации к гипоксии, развивающейся при нырянии // Научные труды II Съезда физиологов СНГ. – Москва-Кишинэу. – 2008. – С. 226.

9. Пономарева А.В. Особенности реализации нырятельной реакции у обследованных с различным типом гемодинамики // Тезисы 12-й Всеросс. медико-биол. конференции «Фундаментальная наука и клиническая медицина». – Санкт-Петербург – 2009. – С. 300-301.

10. Пономарева А.В., Баранова Т.И., Коваленко Р.И., Январева И.Н., Ноздрачев А.Д.

Состояние системы белой крови и особенности гемодинамики у человека // Тезисы VII Съезда аллергологов и иммунологов СНГ и II Всемирного форума по астме и респираторной аллергии, «Аллергология и иммунология». – Москва. – 2009. – Т.10,№2. – С. 170.

11. Митрофанова А.В. Об особенностях мозгового кровотока при нарушении кислородного гомеостазиса // Материалы XXI Съезда Физиологического общества им. И.П. Павлова. – Калуга – 2010. – С. 407-408.

12. Митрофанова А.В., Баранова Т.И. Особенности энергетического метаболизма при активации защитных механизмов организма человека от гипоксии, развивающейся при нырянии // Тезисы докладов Всеросс. научно-практ. конференции «Физиологические механизмы адаптации». – Тюмень – 2010. – С. 392-395.



 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.