CC BY
51
СТАТТ1
УДК 616. 152. 21: 612.13: 612. 67
ГЕМОДИНАМИЧЕСКИЙ ОТВЕТ НА ГИПОКСИЧЕСКИЙ СТРЕСС В ПОЖИЛОМ ВОЗРАСТЕ*
Асанов Э.О.
Институт геронтологии АМН Украины, г. Киев
Изучены возрастные особенности реакций системы гемодинамики на гипоксию (вдыхание газовой смеси с 12 % О2). Установлено, что у людей пожилого возраста при гипоксическом стрессе развивается напряженность симпато-адреналовой системы, периферический вазоспазм и происходит централизация гемодинамики. При этом гемодинамический ответ у них недостаточный, что является одним из механизмов снижения устойчивости к гипоксии в пожилом возрасте. Ключевые слова: гемодинамический ответ, гипоксия, старение.
пато-адреналовой системы, по сравнению с молодыми людьми. При этом выраженность компенсаторных реакций сердечно-сосудистой системы у пожилых людей недостаточна для коррекции гипоксических нарушений гомеостаза [3]. Однако, в этих исследованиях изучалось влияние кратковременного (в течение 10 мин) воздействия гипоксии на организм пожилого человека [3]. Поэтому представляло интерес изучить возрастные особенности реакции сердечнососудистой системы на более длительное (20 мин) гипоксическое воздействие.
Материалы и методы исследования
Обследованы практически здоровые люди в возрасте от 20 до 80 лет (20-30 лет 24 чел, 3040 лет 8 чел, 40-50 лет 8 чел, 50-60 лет 8 чел, 60-70 лет 16 чел, 70-80 лет 10 чел, всего 74 человека).
Состояние нормобарической гипоксии вызывалось вдыханием газовой смеси со сниженным содержанием кислорода (12% 02 и 88% Ы2) в течение 20 мин. Показатели сердечнососудистой системы регистрировали в течение 5 мин дыхания воздухом, 20 мин дыхания гипок-сической смесью и 5 мин после перехода на дыхание воздухом. Число сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление (АД) регистрировали с помощью монитора ЮМ-300 фирмы "ЮТАС" (Украина). ЧСС мониторировали непрерывно, АД измеряли в исходе, каждые 5 минут гипоксического воздействия и через 5 минут после прекращения гипоксической пробы.
Минутный объём кровообращения (МОК),
Кислородная недостаточность в пожилом и старческом возрасте носит сложный характер. В ее основе лежат многогранные нарушения функций физиологических систем, определяющих газообмен [1, 6, 8, 9]. При этом нарушается ок-сигенация крови в легких и развивается артериальная гипоксемия [1, 6, 8, 9]. Возрастные особенности сердечно-сосудистой системы, обусловливающие снижение сократительной способности миокарда, уменьшение периферической циркуляции, капиллярного кровообращения, отрицательно сказываются на кислородном снабжении тканей [2-4].
В условиях гипоксического воздействия реакция организма пожилого человека, в том числе сердечно-сосудистой системы, изменяется [2-4]. При этом адаптивные реакции, направленные на улучшение вентиляции, оксигенации крови и транспорта кислорода к клеткам сочетаются с патологическими реакциями, обусловленными дефицитом кислорода [2-4, 9].
Важная роль в развитии компенсаторных реакций принадлежит сердечно-сосудистой системе [1, 3, 6, 8, 9]. Под влиянием гипоксемии вследствие раздражения хеморецепторов аор-тально-каротидной зоны происходит увеличение минутного объема кровообращения, расширение сосудов мозга и сердца, сужение сосудов органов брюшной полости и мышц [1, 6, 8, 9].
Проведенные нами ранее исследования показали, что при гипоксическом воздействии в пожилом возрасте наблюдается более выраженный рост АД и большая напряженность сим-
* Данное исследование является частью комплексных исследований, проводимых в рамках научной темы № 0194и002273 «Механизмы снижения устойчивости к гипоксии в пожилом возрасте и подходы к ее повышению».
общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС) определяли методом тетраполярной реографии на аппарате «Медиана-1» (СССР) в исходном состоянии и на 20 минуте гипоксичес-кого воздействия.
Вегетативная регуляция изучалась методом анализа вариабельности ритма сердца (ВРС) с помощью монитора фирмы "ЮТАС". Анализ ВРС выполнен в соответствии с международными стандартами [5, 7, 10]. Для анализа волновой структуры сердечного ритма использовался метод расчета спектра мощности, базирующийся на быстром преобразовании Фурье. Рассчитывалась мощность компонент сердечного ритма в трех диапазонах частот: 0,15-0,4 Гц (высокочастотные колебания, HF), 0,04-0,15 Гц (низкочастотные колебания, LF). Расчет спектра проводился для 5 минутной записи RR-интервалов при дыхании воздухом и с 5 по 10 минуту дыхания гипоксической газовой смесью. В соответствии с общепринятыми представлениями мощность HF-колебаний отражает парасимпатическую активность, мощность LF-колебаний - барорефлекторную активность, а отношение LF/HF является показателем симпа-то-вагального баланса.
Статистическая обработка полученных данных выполнена с помощью программы Statistica 6.0 (StatSoft, USA).
Результаты исследования и их обсуждение
Изменения ЧСС. Реакция системы гемодинамики на вдыхание гипоксической газовой смеси характеризовалась ростом ЧСС во всех возрастных группах. Причем особенностью реакции людей пожилого возраста был более замедленный рост ЧСС при переходе на дыхание гипоксической смесью и более медленное восстановление ЧСС после прекращения пробы. Так, если у людей молодого возраста максимальный рост ЧСС происходил уже на 1-2 минуте дыхания гипоксической смесью, то у пожилых людей на 3-4 минуте. После перехода с дыхания гипоксической смесью на дыхание воздухом у молодых людей восстановление ЧСС происходило на 2-3 минуте, а у пожилых - на 4-5 минуте.
Как показали проведенные исследования, сдвиги ЧСС в ответ на гипоксическое воздействие не изменяются с возрастом. Подтверждением этому является отсутствие зависимости максимального прироста ЧСС от возраста людей при гипоксической пробе (r = 0,0032; p = 0,978). Однако у людей пожилого возраста при гипокси-ческом воздействии развивается более выраженная артериальная гипоксемия, которая и вызывает увеличение ЧСС (см. табл.1). Т. е. у людей пожилого возраста должна была бы наблюдаться более выраженная реакция ЧСС на гипоксию, однако этого не происходит. Об этом сви-
детельствует меньшее значение у пожилых (по сравнению с молодыми) соотношения ДЧСС/ДЭрО2, которое отражает реакцию ЧСС на единицу сдвига сатурации (см. табл.). Полученные данные свидетельствуют о снижении с возрастом компенсаторной реакции на гипоксию со стороны сердечно-сосудистой системы.
Недостаточная реакция ЧСС на гипоксию в пожилом возрасте, очевидно, связана с возрастным снижением чувствительности синусового узла к вегетативным влияниям. Подобное предположение находит отражение в значительном снижении ЬГ и ИГ-колебаний ритма сердца с возрастом, которые обусловлены вегетативными влияниями на синусовый узел [5].
Следует отметить, что удлинение времени гипоксического воздействия (до 20 минут) к дальнейшему росту ЧСС не приводило как у молодых, так и у пожилых людей. Это находит отражение в отсутствии различий между сдвигами ЧСС и соотношения ДЧСС/ДЭрО2 на 10 и 20 минутах во всех возрастных группах (см. табл.).
Изменения АД. Гипоксическое воздействие вызывало небольшое увеличение систолического и диастолического АД во всех возрастных группах (см. таб.). Максимальное повышение АД (как систолического, так и диастол ического) происходило уже на 5 минуте у людей всех возрастных групп (рис. 3). При этом с возрастом увеличивается сдвиг систолического АД в ответ на гипоксию, что подтверждается достоверной корреляцией (г=0,346, р=0,002) между этими показателями.
Как показали проведенные исследования, удлинение времени гипоксической экспозиции до 20 минут не приводит к дальнейшему росту АД во всех возрастных группах. Об этом свидетельствует отсутствие различий между сдвигами систолического и диастол ического АД на 10 и 20 минутах гипоксического воздействия (см. табл.).
Однако у некоторой части обследованных (независимо от возраста) АД при гипоксическом воздействии практически не изменялось. Поэтому, среди всех обследованных людей можно выделить две группы: I группа (64,9%) - с реакцией АД на гипоксию и II группа (35,1%) - с отсутствием реакции на гипоксию. Однако, если у пожилых людей отсутствие роста АД при гипоксическом воздействии отмечалось в 23,5%, то среди людей молодого возраста уже в 48,4%. Поэтому в целом у людей пожилого возраста рост артериального давления на гипоксию был выше, по сравнению с молодыми. Подобные изменения АД обусловлены суммарным действием двух факторов. С одной стороны, артериальная гипоксемия вызывает снижение АД вследствие расширения артериол и увеличение кровотока.
Таблица.1
Средние значения показателей гемодинамики и ВРС при дыхании воздухом и 12% 02 у здоровых людей разного возраста.
ВОЗРАСТ
Показатели 20-29 30-39 40-49 50-59 60-69 70-79
M±m M±m M±m M±m M±m M±m
ЧСС, уд/мин
воздух 70,40±2,56 71,80±3,10 75,10±2,60 72,50±2,54 73,45±2,75 74,20±2,55
гипоксия max 85,62±2,24 85,15±2,62 88,25±2,85 84,52±2,28 85,56±2,47 86,60±3,75
Д 10 мин 14,86±2,24# 15,65±1,88# 12,98±3,11# 12,10±2,16# 12,10±2,53# 12,38±2,52#
Д 20 мин 15,11 ±3,15# 15,70±2,25# 13,16±2,24# 12,09±2,34# 12,08±2,33# 12,41±3,23#
Д max 15,25±2,61# 15,72±2,17# 13,21±2,45# 12,10±1,57# 12,11 ±3,12# 12,44±2,17#
АДС, мм рт,ст
воздух 115,50±3,44 116,35±3,38 125,46±3,86 126,78±3,56 137,21±2,12* 136,15±3,25*
гипоксия max 121,26±3,16 119,67±2,61 129,22±5,03 134,35±2,08 147,09±3,81* 147,09±3,81*
Д 10 мин 5,72±0,52# 3,32±0,41# 3,79±0,82# 7,60±0,83# 9,88±0,46#* 10,08±0,84#*
Д 20 мин 5,75±0,39# 3,34±0,27# 3,82±0,67# 7,61±0,78# 9,90±0,55#* 10,06±0,91#*
Д max 5,76±0,46# 3,35±0,32# 3,86±0,73# 7,61±1,65# 9,90±0,62#* 10,08±1,17#*
МОК, л/м
воздух 7,18±0,20 6,69±0,18 6,12±0,16 5,64±0,12 4,62±0,12* 4,71 ±0,11*
гипоксия 8,04±0,21 8,45±0,19 6,82±0,11 6,20±0,12 5,08±0,11* 5,15±0,12*
Д 0,87±0,12# 0,78±0,17# 0,61 ±0,18# 0,56±0,11# 0,47±0,14#* 0,46±0,14#*
ОПСС, дин.с.см-5
воздух 1495±72 1532±69 1556±109 1718±75 1918±64* 1934±53*
гипоксия 1365±86 1577±71 1674±86 1861±88 2231 ±59* 2183±61*
д -134±78 47±28 121±62 144±67 315±81#* 250±72#*
АДд, мм рт,ст
воздух 75,35±2,65 76,82±2,26 85,14±3,42 86,11±3,23 87,24±2,18* 86,22±2,12*
гипоксия max 82,26±2,14 82,61±2,41 89,25±3,18 91,38±4,18 92,32±1,42* 90,26±0,92*
Д 10 мин 6,86±0,74# 5,81±0,57# 3,87±0,41# 4,26±1,21# 4,12±0,56# 4,03±0,58#
Д 20 мин 6,87±0,68# 5,78±0,74# 3,86±0,63# 4,26±0,65# 4,12±0,39# 4,04±0,64#
Д max 6,88±1,12# 5,81±0,65# 3,87±0,34# 4,28±1,13# 4,12±0,87# 4,05±0,75#
LF, мс2
воздух 225,4±38,5 184,6±36,8 171,8±41,5 142,4±24,5 146,9±38,2 145,8±42,7
гипоксия max 142,3±34,5 141,4±42,6 116,8±42,5 105,7±18,9 106,7±31,4 112,3±33,8
Д 10 мин -83,1±42,1 -42,9±26,6 -54,9±35,3 -36,6±32,7 -40,3±33,2 -33,7±31,5
Д 20 мин -82,9±35,4 -43,2±31,2 -55,2±47,1 -36,8±22,5 -39,8±42,1 -33,4±24,7
Д max -83,2±38,8 -43,3±23,4 -55,2±42,5 -36,8±24,1 -40,3±24,2 -33,7±18,4
HF, мс2
воздух 206,4±21,0 168,8±23,7 148,9±31,7 106,2±19,3 104,1±23,5* 100,6±28,0*
гипоксия max 118,6±14,5 116,9±19,9 84,1±17,0 68,2±18,6 57,0±26,7 57,8±36,7
Д 10 мин -87,6±17,8# -51,7±9,7# -64,6±20,2# -38,1±16,2# -47,0±17,1#* -42,5±18,7#*
Д 20 мин -87,5±12,1# -51,7± 12,1# -64,5±18,3# -37,9±12,1# -46,9±18,3#* -42,7±16,3#*
Д max -87,7±11,4# -51,8±10,2# -64,7±22,7# -38,1±15,4# -47,2±17,5#* -42,7±16,2#*
LF/HF
воздух 1,09±0,07 1,09±0,06 1,15±0,09 1,34±0,10 1,40±0,09* 1,45±0,10*
гипоксия max 1,19±0,08 1,21±0,11 1,38±0,18 1,55±0,23 1,87±0,28 1,94±0,28
Д 10 мин 0,11±0,04# 0,21±0,07# 0,11±0,05# 0,47±0,14# 0,71±0,17#* 0,72±0,23#*
Д 20 мин 0,10±0,05# 0,21±0,06# 0,10±0,04# 0,48±0,18# 0,71±0,16#* 0,71±0,21#*
Д max 0,11±0,04# 0,21±0,08# 0,11±0,04# 0,48±0,20# 0,72±0,20#* 0,72±0,20#*
Примечание. А - сдвиг показателя; - сдвиги достоверны (р<0,05);
* - достоверные различия по сравнению с людьми в возрасте 20-29 лет.
А 10 мин сдвиг соответствующего показателя в течении первых 10 минут гипоксического воздействия; А 20 мин - сдвиг соответствующего показателя в период от 10 до 20 минуты гипоксического воздействия.
Более выраженный рост АД у пожилых людей связан, по-видимому, с большей активацией у них симпато-адреналовой системы в ответ на гипоксию. Кроме того, играет роль недостаточное расширение сосудов в ответ на гипоксию вследствие их склеротических изменений в пожилом возрасте. Повышение АД у пожилых лю-
дей в ответ на гипоксию отражает периферический вазоспазм и централизацию гемодинамики.
Изменения МОК и ОПСС. Исследования показали, что в ответ на гипоксию МОК увеличивается как у молодых, так и у пожилых людей. Однако, у людей пожилого возраста увеличение МОК менее выражено (см. табл.). Это связано с
тем, что у людей пожилого возраста наблюдается меньший прирост ЧСС в ответ на гипоксию.
С другой стороны, происходит активация симпатоадреналовой системы в ответ на гипок-
уд. в мин.
85
сию, учащение пульса и повышение АД. Действие этих двух факторов носит компенсаторный характер и направлено на перераспределение кровотока в пользу жизненно важных органов.
80 75 70 65 60
Т Б--^ Т ■
Т т
1 1 1111111111 1111
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 Время, мин
Рис. 1. Динамика ЧСС (уд./мин) при гипоксическом воздействии у здоровых молодых (толстая линия) и пожилых (тонкая линия) людей.
При этом в ответ на гипоксическое воздейст- льствует о развитии вазоспазма у пожилых лю-вие у пожилых людей, в отличие от молодых, дей в ответ на гипоксию и обуславливает наблюдается повышение ОПСС. Это свидете- централизацию гемодинамики.
г = 0,346, р = 0,0027; у = 1,467 + 0,ЯГх
25 20 15 10 5 0 -5 -10
5
О Э 5
с О С О г-, ! 0 О _______^^
о А г г-. У ____— 6 о ________— ./V
____—- 5 _ __,_——-"Л л Г\ V и 0 со
о 0 с л О
о
10
20
30
40
50
возраст, лет
60
70
Рис. 2. Зависимость сдвигов систолическогоАД (мм.рт.ст.) при гипоксическом воздействии от возраста у здоровых людей.
80
90
Необходимо отметить, что увеличение МОК недостаточно компенсирует снижение доставки кислорода к тканям у пожилых людей. Об этом свидетельствует развитие вторичной тканевой гипоксии и активация анаэробного метаболизма. Как показали проведенные нами ранее исследования, у людей пожилого возраста при гипок-сической пробе достоверно растет уровень лак-тата, в то время как у молодых людей этот показатель практически не изменяется [2].
Таким образом, проведенные исследования показали, что одним из механизмов снижения устойчивости к гипоксии в пожилом возрасте является недостаточный гемодинамический ответ.
Выводы
В ответ на гипоксию происходит достоверное увеличение ЧСС, АД, МОК и снижение ВРС во всех возрастных группах.
У пожилых людей при гипоксии наблюдается более выраженный рост АД и отношения LF/HF, что свидетельствует о большей напряженности у них симпато-адреналовой системы.
Повышение АД и ОПСС у пожилых людей в ответ на гипоксию свидетельствует о периферическом вазоспазме и централизации гемодинамики.
Увеличение длительности гипоксического воздействия не приводит к дальнейшему росту гемодинамического ответа как у молодых, так и у пожилых людей.
Реферат
ГЕМОДИНАМ1ЧНА В1ДПОВ1ДЬ НА Г1ПОКСИЧНИЙ CTPEC В ПОХИЛОМУ В1Ц1 Асанов Е.О.
Ключов1 слова: гемодинам1чна вщповщь, ппокая, старЫня.
Вивчено особливост1 реакцм системи гемодинамки на ппокаю (вдихання газово!' сумЫ з 12 % 02). Установлено, що у похилому вщ при ппоксичному CTpeei розвиваеться напруженють симпато-адреналово!' системи, перифермний вазоспазм та вщбуваеться централ^ацт гемодинамки. При цьо-му гемодинамнна вщповщь у них недостатня, що еодним з мехаызмв зниження ctmkoctî до ппокси в похилому вщк
Summary
HEMODYNAMIC RESPONSE TO HYPOXIC STRESS IN MIDDLE AGE. Asanov E.O.
Key words: hemodynamic response, hypoxia, ageing.
The paper represents the studying of peculiarities of hemodynamic system responses to hypoxia (inhalation of gas mixture containing 12% O2). It has been found out that in middle-aged persons the hypoxic stress cause sympathetic- adrenal system intensity, peripheral vasospasm and centralization of hemodynamics. Under this condition the hemodynamic response has been insufficient and is considered to be one of the resistance decreasing mechanisms to hypoxia in middle-aged peoples.
Одним из механизмов снижения устойчивости к гипоксии в пожилом возрасте является недостаточный гемодинамический ответ.
Литература
1. Гипоксия. Адаптация, патогенез, клиника. - СПб, ООО "ЭЛБИ-СПб", 2000. - 384 с.
2. Коркушко О.В., Асанов Э.О., Писарук А.В., Чеботарев Н.Д. Вентиляторный ответ на гипоксический стресс в пожилом возрасте // Журнал АМН Украины. -2006. - №4.
- С.631-636.
3. Коркушко О.В., Писарук А.В., Асанов Э.О., Чеботарёв Н.Д., Лишневская В.Ю. Реакция сердечно-сосудистой системы на изокапническую гипоксию в пожилом возрасте // Укр. пульмонол. журнал. - 2005. - №1. - С. 46-48.
4. Коркушко О.В., 1ванов Л.А., Чеботарьов М.Д., Писарук А.В.. Особливосп реакцп дихання на rinoKciro при ста-piHHi // Ф1зюл. журнал. - 2003. - т. 49. № 3. - С. 63-69.
5. Коркушко О.В., Писарук А.В., Шатило В.Б. и др. Анализ вариабельности ритма сердца в клинической практике (возрастные аспекты). - Киев, 2002. - 190 с.
6. Проблемы гипоксии: молекулярные, физиологические и медицинские аспекты // Под ред. Л.Д. Лукьяновой, И.Б. Ушакова, Москва; Воронеж: Изд-во «Истоки», 2004. -590 с.
7. Heart rate variability. Standart of measurement, physiological, and clinical use. Task Forse of European Society of Cardiology and The North American Society of Pacing and Electrophysiology // Europ.Heart J. - 1996. - V. 17. - P. 354
- 381.
8. Rickards C.A, Newman D.G. The effect of low-level normo-baric hypoxia on orthostatic responses // Aviat Space Environ Med. - 2002 May.- V.73(5). - P. 460-465. Ursino M, Magosso E, Avanzolini G. An integrated model of the human ventilatory control system: the response to hypoxia // Clin. Physiol.-2001 Jul.- V. (4).- P. 465-477. Sevre K, Bendz B, Hanko E. Reduced autonomic activity during stepwise exposure to high altitude // Acta Physiol. Scand. - 2001. - V.4. - P. 409-417.
9.
10.
