CC BY
79
УДК: 615.835.3-07
СПОРНЫЕ ВОПРОСЫ ГИПЕРБАРИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЫ
Р.Н.АКАЛАЕВ1, П.Н.САВИЛОВ3, В.Х.ШАРИПОВА1, А.А.СТОПНИЦКИЙ1, А.Л.РОССТАЛЬНАЯ2 DISPUTABLE QUESTIONS OF HYPERBARIC MEDICINE
R.N.AKALAEV1, R.N.SAVILOV3, V.H.SHARIPOVA1, A.A.STOPNITSKIY1, A.L.ROSSTALNAYA2
1 Республиканский научный центр экстренной медицинской помощи, 2Ташкентский институт усовершенствования врачей, 3ТОГБУЗ «Тамбовская ЦРБ», Тамбовская область, Россия
Изучение экспериментального материала показало, что единственным средством устранения существующих противоречий в оценке эффективности и безопасности применения гипербарической кислородной терапии является формирование у практикующих врачей единой методологии познания механизмов гипероксического влияния на здоровый и больной организм, равно как и оценки результатов лечения гипербарической оксигенацией (ГБО). При этом в качестве базы для дальнейшего развития теории гипербарической медицины рассматривается учение о гипероксическом саногенезе А.Н.Леонова.
Ключевые слова: гипероксия, адаптация, филогенез, регуляция метаболизма.
In this article we showed by the example of experimental material that the only way of elimination of existing contradictions in the assessment of efficacy and safety of hyperbaric oxygenation application is to form integrated methodology of understanding the mechanisms of hyperoxic effects on the healthy and diseased organism, and assessment of results of treatment with hyperbaric oxygenation. At the same time the teaching of Leonov AN about hyperoxic sanogenesis is considered as basis for further development of the theory of hyperbaric medicine.
Keywords: hyperoxia, adaptation, phylogenesis, metabolism regulation.
Обзор литературы
Несмотря на то, что гипербарическая оксигенация (ГБО) остается одним из эффективных методов лечения отравлений угарным газом [7, 22], декомпресси-онной болезни [16, 18], шоковых состояний [21, 22], дальнейшее её внедрение в лечебную практику ограничивается как отсутствием единого подхода к пониманию механизмов лечебного действия ГБО, так и стереотипами мышления клиницистов при оценке лечебных эффектов гипероксии [2]. Главная причина этого, на наш взгляд, кроется в методологии оценки механизмов лечебного действия гипероксии, в том числе и кислорода под повышенным давлением. Анализ литературы показывает, что большинство специалистов, работающих как в области гипербарической медицины, так и вне её, рассматривают гипербарический кислород (ГБО) исключительно как антигипоксический фактор [19, 21, 29], способный в то же время оказывать токсическое воздействие на организм [5, 13], стимулируя в клетке свободноради-кальные процессы и перекисное окисление липидов [14, 22]. Отсутствие единой методологии понимания лечебного эффекта ГБО привело к поискам «оптимальной» дозы гипероксии [6], необоснованному назначению антиоксидантов больным, получающим ГБО [20], поиску средств, направленных против вазо-констрикторного эффекта гипероксии [24] и т.д.
Между тем, уже в 1969 году советский патофизиолог А.Н. Леонов обосновал положение, что «в понимании механизмов действия кислорода под избыточным давлением следует исходить, прежде всего, из особенностей метаболической активности клеток» [8]. В дальнейшем оно было трансформировано в адаптационно-метаболическую теорию гипербарической кислородной терапии [9, 11], ставшей осно-
вой учения о гипероксическом саногенезе [12].
Согласно учению о гипероксическом саногенезе, эволюционный переход одной формации жизни к другой - от анаэробной биосферы к аэробной биосфере - произошёл в связи с появлением в атмосфере Земли молекулярного кислорода. При этом прогресс аэробных видов животного мира оказался в полной зависимости от главной детерминаты их жизни - атмосферного кислорода. «Атмосферный кислород как эволюционный преобразователь биосферы выступил, подобно двуликому Янусу, в двух антагонистических качествах: с одной стороны, в виде патогена для анаэробных, с другой, адаптогена для аэробных форм жизни... Выступая как патоген, кислород сыграл созидательную роль в процессе построения такого эволюционного явления как приспособление или адаптациогенез всей органической природы.» [12]. В свою очередь адаптогенная функция кислорода тесно связана с генетической программой регуляции метаболизма, функции и структуры аэробной клетки и организма в целом. В процессе эволюционного перехода биосферы от пониженного к повышенному парциальному давлению атмосферного кислорода (он происходил в течение 1,5 млрд лет) [4, 17] возникали и закреплялись на уровне генома наследственные программы, детерминирующие передачу из поколения в поколение способности клетки отвечать стереотипными реакциями как на гипоксию, так и на гипероксию [12, 28]. Подтверждением закрепления в геноме эволюционно детерминированных реакций организма на гипероксию является существование филогенетически детерминированной индивидуальной чувствительности организма на его сверхнасыщение кислородом. Впервые это было показано
В.И.Серовым и В.А.Барсуковым (1980), выявившими три типа реакции организма на гипероксию, проявлявшихся, в частности, различной величиной увеличения рО2 коры головного мозга (КГМ) здорового организма в условиях "кислородной палатки" [30].
Если адаптивный тип характеризовался двухкратным увеличением рО2 в КГМ по сравнению с исходным состоянием, то для слабого типа это увеличение составило 15-20 мм рт.ст. от исходного. Отсутствие увеличения рО2 в КГМ интактных животных при гипероксии позволяет говорить о рефрактерном типе реагирования организма на его сверхнасыщение кислородом. Если животные с адаптивным типом реагирования на гипероксию, оказавшись в условиях геморрагического шока (ГШ), выживали при ГБО в режиме 3 ата 60 мин, то животные с рефрактерным типом реагирования на гипероксию при развитии ГШ погибали либо в барокамере при том же режиме ГБО, либо в первые часы постгиперокси-ческого периода. Особенно показательны различия в изменении окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) у животных с ГШ в зависимости от типа реакции интактного организма на сверхнасыщение его кислородом.
Известно, что окислительно-восстановительные превращения в тканях связаны с переносом электронов между молекулами и ионами с одновременным изменением их зарядов. Поскольку отдача и присоединение электронов происходят одновременно, процессы их межмолекулярной передачи называют окислительно-восстановительными процессами. При постоянной скорости переброски водорода и электронов цепью окислительно-восстановительных ферментов: НАД/НАДН, ФАД/ФАДН и цитох-ромов между концентрациями окислительных и восстановительных форм ферментов в клетке устанавливается динамическое равновесие, которое характеризуется определённой величиной ОВП.
При гипоксии, когда происходит замедление транспорта в дыхательной цепи и накопление восстановленных форм соединений, ОВП в тканях снижается. Это связано как с угнетением процессов окисления вследствие недостатка кислорода и нарушения каталитической способности окислительно-восстановительных ферментов, так и с активацией процессов восстановления в ходе гликолиза. Формирование ОВП детерминировано сопряжённой работой определённого количества биохимических реакций [15]. В свою очередь, функциональная полноценность этих реакций для выполнения общей работы по созданию ОВП клетки в норме и при адаптации к действию чрезвычайного раздражителя детерминирована генетически, в виде заложенной в геноме информации о каждом ферменте, катализирующем конкретную биохимическую реакцию. Поэтому экспериментальные данные позволяют говорить об участии генома клетки не только в ги-пероксическом саногенезе [12,28], но и в формировании индивидуальной чувствительности организма к сверхнасыщению кислородом как в норме, так и в условиях патологии. Аналогичные типы реагирования ОВП ткани на гипероксию подобно большим по-
лушариям головного мозга (БПГМ) зафиксированы и в бедренных мышцах анемизированных крыс [12].
На наш взгляд, представляется интересным сравнение ГБО с методом высокочастотной вентиляции легких (ВЧ ИВЛ) по степени насыщения тканей кислородом. Основной целью всех методов ИВЛ является восстановление нарушенного газообмена и нормализация показателей уровня кислорода в крови и в тканях организма. При этом режимы ИВЛ как по объему, так и по давлению не всегда приводят к ликвидации гипоксии. В связи с чем и была предложена ВЧ ИВЛ вентиляция. При этом методе ИВЛ происходит насыщение кислородом не с помощью давления, как при традиционной ИВЛ или ГБО, а благодаря высокой скорости струи и малым дыхательным объемам, которые позволяют достичь необходимых и равных показателей уровня кислорода как в крови, так и в тканях организма [1,23].
Примером стереотипного мышления при оценке биологических эффектов гипероксии является «гипертрофированное» представление о токсичности ГБО [5,13]. При этом игнорируется тот факт, что данные о повреждающем действии гипероксии на клетку получены на животных при создании гиперокси-ческих условий, которые в клинике не применяются [5,14]. При этом, ещё со времён Ламбертсена, впервые выявившего наличие у кислорода повреждающего воздействия на организм при определённых условиях [22], долгое время оставался без внимания тот факт, что токсические эффекты гипероксии развиваются не сразу, а через определённое время нахождения организма в гипероксической среде. На это впервые обратил внимание А.Н.Леонов [10], установив, что организм в условиях сверхнасыщения кислородом проходит три последовательные стадии: адаптационную, токсическую и терминальную. Лечебный эффект гипероксии проявляется исключительно в адаптационной стадии пребывания организма в гипероксической среде. Именно в этой стадии происходит мобилизация защитно-приспособительных и компенсаторных реакций организма [11], а также осуществляется вовлечение в адаптацию к гиперок-сии генома клетки [28], детерминирующего развитие эффектов гипероксического последействия, совокупность которых проявляется формированием постгипероксического состояния организма [27].
Выделение А.Н.Леоновым стадийности взаимодействия организма с гипероксической средой имеет чрезвычайно важное значение для клиники. Это касается выбора характера лечебной гипероксии (гипербарический или нормобарический), режима гипероксического воздействия (величина давления в барокамере, длительность изопрессии, количество сеансов). Иными словами речь идёт о готовности больного организма воспринимать ГБО как лечебный фактор [25], равно каки о создании условий, препятствующих переходу оксигенируемого организма из адаптационной стадии его сверхнасыщения кислородом в токсическую и далее в терминальную.
Что же касается способности ГБО стимулировать свободнорадикальные процессы в клетке, являющейся, по мнению некоторых исследователей, сви-
Р.Н.Акалаев, П.Н.Савилов, В.Х.Шарипова, А.А.Стопницкий, А.Л.Росстальная
детельством проявления токсичности гипероксии, то заметим, что без активации свободнорадикаль-ных процессов в клетке невозможен запуск системы антиоксидантной защиты её [12]. Формирование антиоксидантной защиты клетки есть результат закрепившегося в процессе естественного отбора и приспособления животного мира от аноксической в аэробной среде существования [12,26]. Следует обратить внимание на существование генетически детерминированного различия чувствительности метаболических процессов клетки, сопряжённых с генерацией активных форм кислорода к гипероксии.
Шестичасовое нахождение здоровых крыс в условиях ГБО при 3 ата не вызывает увеличения интенсивности свободнорадикальных процессов в коре БПГМ в течение всего времени исследования, тогда как в печени они активировались уже с 4-го часа ги-пероксического воздействия. С одной стороны, это свидетельствует о высокой степени антиоксидант-ной защиты неокортекса, филогенетически самого молодого участка головного мозга млекопитающих; с другой, указывает на различную генетически детерминированную устойчивость системы антиок-сидантной защиты органов млекопитающих к действию гипероксии.
Совсем иная картина наблюдалась при ГБО-терапии геморрагического шока [3]. ГБО (3 ата, 60 мин), начатая на 10-й минуте ГШ, предотвращала к 70-й минуте постгеморрагического периода увеличение образования свободных радикалов в печени, стабилизируя этот процесс на предгипероксическом уровне. При этом она не препятствовала нормализации к 70-й минуте постгеморрагического периода их образования в БПГМ , которое повышалось к 10-й минуте ОК. У здоровых животных образование свободных радикалов в коре БПГМ и печени оказалось рефрактерным к указанному режиму ГБО.
Способность ГБО активно влиять на окислительно-восстановительные процессы в клетках, положительно воздействовать на процессы микроциркуляции, позволяет применять метод в качестве средства стимуляции репаративных процессов в тканях, что особенно эффективно при комплексной терапии химических ожогов пищевода и желудка. При этом лечебный эффект проявляется в результате не только местного, но и общего воздействия гипероксии на организм. Ряд авторов отмечают, что наилучшего результата можно добиться при раннем, начиная со 2-3-х суток после получения ожога, применении метода [31].
Зависимость реакции метаболических систем организма на ГБО справедливо не только для процессов сопряжённых с радикалообразованием, но и для других биохимических реакций, например, реакции дезаминирования глутамина , протекающей в печени и катализируемой фосфатзависимой глутаминазой (ФЗГ). Трёхдневный курс ГБО (3 ата, 50 мин, 1 сеанс в сутки), применённый при механическом (резекция), химическом (СС14) и комбинированном (СС14+РП) поражениях печени, выявил три типа воздействия ГБО2 на активность исследуемого фермента: ингиби-рующий, стимулирующий и регулирующий [28]. При
этом влияние гипероксии на активность фермента находится в прямой зависимости от состояния его активности на момент оксигенации. Если у здоровых животных исследуемый режим ГБО, оказывая инги-бирующее влияние на активность ФЗГ гепатоцитов, тормозит дезаминирование поступающего в печень глутамина (обратимая форма связывания эндогенного токсина аммиака), то в оперированной печени здоровых животных он стимулирует данный процесс с вовлечением высвободившегося аммиака в орни-тиновый цикл образования мочевины (необратимая форма связывания аммиака). Если же ГБО применялась после резекции печени на фоне СС14-гепатита, то выявлялась её способность ограничивать стимулирующее влияние резекции печени на активность ФЗГ гепатоцитов пораженной CCl4 печени. Это позволяет говорить о регуляции ГБО глутаминзависимого пути синтеза мочевины в печени при её комбинированном поражении [32, 33].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, единственным средством устранения существующих противоречий в оценке эффективности и безопасности применения гипербарической кислородной терапии является формирование у практикующих врачей единой методологии познания механизмов гипероксического влияния на здоровый и больной организм, равно как и оценки результатов лечения ГБО. На наш взгляд, базой для этого должна служить адаптационно-метаболическая теория гипербарической кислородной терапии А.Н.Леонова, дающая ключ к разрешению спорных вопросов в современной гипербарической медицине и представляющая собой платформу для дальнейшего развития теории гипербарической медицины.
ЛИТЕРАТУРА
7. Акалаев Р.Н., Абдухакимов А.Н., Махмудов М.А. и
др. Первый опыт применения высокочастотной вентиляции легких во время оперативного вмешательства по поводу злокачественного новообразования трахеи. Вестн экстр медицины 2010; 4:68-70.
8. Акалаев Р.Н., Борисова Е.М., Евдокимов Е.А.и др. Ги-
пербарическая медицина: история становления и путь развития. Вест экстр медицины 2014; 1:8594.
9. Барсуков В.А. Некоторые особенности метаболизма в головном мозге, сердце и печени при острой анемизации и гипербарической оксигенации. Дис.... канд. мед. наук. Воронеж 1969.
10. Бгатов В.И. История кислорода земной атмосферы. М: Недра 1985.
11. Жиронкин А.Г. Кислород. Физиологическое и токсическое действие. Обзор проблемы. Л Наука 1972.
12. Кулешов В.И., Левшин И.В. Выбор метода гипоба-рической или гипербарической оксигенации. СПб 2002.
13. Ладария Е.Г., Николенко А.В., Гринцова А.А. Анализ вариабельности сердечности ритма как оптимальный метод исследования механизмов регуляции сердечно-сосудистой системы пациентов
с острым отравлением монооксидом углерода в условиях гипебарической оксигенации Вопросы гипербарической медицины М 2014;23:43-44.
14. Леонов А.Н. О значении метаболической активности корковых структур мозга в механизмах компенсации при острой анемизации и ГБО. Геморрагический коллапс и оксигенобаротерапия. Ред. А.Н. Леонов Воронеж ВГМИ 1969, 7 -16.
15. Леонов А.Н. Патофизиологические основы гипербарической кислородной терапии (метаболическая концепция). Геморрагический шок и коллапс. Ред. А.Н. Леонов. Воронеж ВГМИ 1971,7-23.
16. Леонов А.Н. Элементы теории гипербарической оксигенации. Метаболические механизмы гипербарической оксигенации. Ред. А.Н. Леонов. Воронеж ВГМИ1980,161 - 168.
17. Леонов А.Н. Гипероксия. Адаптационно-метаболическая концепция саногенеза. I. Общая характеристика механизмов гипербарической кислородной терапии. Бюл гипербарич биол и медицины 1993; 1(1-4): 61-73.
18. Леонов А.Н. Гипероксия. Адаптация. Саногенез. Воронеж ВГМА 2006.
19. Лотовин А.Н. Этюды клеточного и гуморального иммунитета при физиологическом, токсическом и лечебном действии гипербарического кислорода. Режимы оксигенобаротерапии в комплексном лечении и реабилитации раненых, больных и поражённых. Ред. В.И. Кулешов. СПб ВМедА 1994,53.
20. Лукаш А.И., Внуков В.В., Ананян А.А., Милютина Н.П., Кваша П.Н. Металлосодержащие соединения плазмы крови при гипербарической оксигенации. Ростов-н/Д 1996.
21. Мецлер Д. Биохимия. В 3-х т. Пер. с англ. М Мир 1980.
22. Митрохин А.А., Воднева М.В., Третьякова Л.Н. Лечение больных с де-компрессионной болезнью в одноместной барокамере: проблема и возможности. Вопр гипербарич медицины М 2014; 23:29-30.
23. Молекулярная биология клетки. В 3 т. Пер. с англ. Ред. Б.Альбертс. М Мир 1994;1.
24. Мясников А.А., Кулешов В.И., Чернов В.И., Минул-лин И.П. ГБО при профессиональной водолазной, терапевтической и хирургической патологии Вопр гипербарич медицины М 2014;23:22-24.
25. Ратнер Г.Л. Лечение кислородом под повышенным давлением. М Медицина 1974.
26. Родионов В.В., Мельников Г.П., Шпектор В.А. Анти-оксиданты и их роль в клинической практике. Вопр гипербарич медицины М 2014; 23:25-26.
27. Ромасенко М.В. Гипербарическая оксигенация
при неотложных состояниях (прошлое, настоящее, будущее). Гипербарич физиол и медицина 2008; 2: 6-19.
28.Руководство по гипербарической оксигенации. Ред, С.Н. Ефуни. М Медицина 1986.
29. Сабиров Д.М., Акалаев Р.Н., Шарипова В.Х., Рос-стальная А.Л. Высокочастотная вентиляция легких: новое - это хорошо забытое старое. Вестн экстр медицины 2013;4:100-106.
30. Савилов П.Н., Васильев М.В. Стратегия и тактика развития гипербарической медицины в России на современном этапе. Бюл гипербарич биол и медицины 2003; 11(1-4): 3-20.
31.Савилов П.Н. Методология гипероксического саногенеза в разработке «золотых» стандартов ГБО. Гипербарическая физиология и медицина. 2005; 3: 18-30.
32. Савилов П.Н. Гипероксическое состояние организма. Бюл гипербарич биол и медицины 2005; 13 (1-4):30-95.
33. Савилов П.Н. Эффекты гипероксического последействия и постгипероксическое состояния организма. Бюл гипербарич биол и медицины 2006; 14(1-4): 21-51.
34. Савилов П.Н. Генетические механизмы гиперок-сического саногенеза. Бюл гипербарич биол и медицины 2007;15(1-4):3-56.
35. Савилов П.Н., Яковлев В.Н. Реакция фосфатзави-симой глутаминазы гепатоцитов на повреждение печени и гипербарическую оксигенацию. Бюл экспер биол и медицины 2014; 157(3): 272-274.
36. Садоха К.А., Козыро В.И., Мисникова В.А., Ситник Г.Д. Опыт применения гипербарической оксиге-нации и дозированной гипоксии при неврологических заболеваниях. Вопр гипербарич медицины 2014; 23: 9-11.
37. Салахов Э.С. К вопросу о химических ожогах пищевода у детей. «Современные технологии в педиатрии и детской хирургии» Материалы 4-го Российского конгресса М 2005; 433.
38. Серов В.И., Барсуков В.А. Динамика окислительно-восстановительного потенциала, напряжения кислорода и кровотока в мозге при геморрагическом шоке и гипербарической оксигенации. Метаболические механизмы гипербарической оксигенации. Ред. А.Н. Леонов. Воронеж 1980; 42-45.
39. Savilov P.N., Yakovlev V.N. Hyperbaric oxygenation and partial hepatec-tomy effects on liver bloodstream, oxygen pressure and ammonia detoxication in the liver under chronic hepatitis. Jugosl Physiol Pharmacol Acta 2006; 42 (32): 103-114.
Контакт: Акалаев Рустам Нурмухаммедович, отделение токсикологии РНЦЭМП. 100115, Ташкент, ул. Фархадская, 2. Тел. +99890-9331451 E-mail: [email protected]
