CC BY
38INFLUENCE OF HYPOXIA, HYPOXIDOSIS AND AUTOALLERGY IN INTERNAL PATHOLOGY. CHEMORETSEPTORS AND INTERACEPTIVE REFLEXES IN HYPOXIA
Grachev V.
Doctor of technological science, academician of the Academy of medical and technical science of Russian Federation, professor, CEO Scientific & industrial company «AVERS», Moscow.
Marinkin I.
Doctor of medical sciences, academician of the Academy of medical and technical sciences of Russian Federation, professor, rector of the Novosibirsk State Medical University, Head of the Department of Obstetrics and Gynecology of the Pediatric Faculty, Novosibirsk
Sevryukov I.
Doctor of technological science, professor, chief researcher Scientific & industrial company «AVERS»,
Moscow.
ВЛИЯНИЕ ГИПОКСИИ, ГИПОКСИДОЗА И АУТОАЛЛЕРГИИ ПРИ ВНУТРЕННИХ ПАТОЛОГИЯХ. ХЕМОРЕЦЕПТОРЫ И ИНТЕРОЦЕПТИВНЫЕ РЕФЛЕКСЫ ПРИ ГИПОКСИИ
Грачёв В.И.
Доктор технических наук, академик Академии медико-технических наук Российской Федерации, профессор, генеральный директор - главный конструктор «Научно-производственная компания
"АВЕРС", г. Москва Маринкин И.О.
Доктор медицинских наук, академик Академии медико-технических наук Российской Федерации, профессор, ректор ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный медицинский университет», заведующий кафедрой акушерства и гинекологии педиатрического факультета, Новосибирск
Севрюков И.Т.
Доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник «Научно-производственная компания "АВЕРС", г. Москва
Abstract
Based on the results of the studies, the effect of hypoxidosis, hyperoxemia and auto-allergies on various pathologies on the organism, as well as the effect of interoceptive reflexes on the amplification of signals obtained from chemoreceptors with increased excitability of the peripheral end of the interoceptive analyzer for regulating the gas content in tissues and organs was described.
Аннотация
По результатам проведенных исследований описано влияние на организм гипооксидоза, гипероксе-мии и аутоаллергии при различных видах патологий, а также влияние интероцептивных рефлексов при усилении сигналов полученных от хеморецепторов при повышения возбудимости периферического конца интероцептивного анализатора для регуляции содержания газов в тканях и органах.
Keywords: hypoxidosis, hyperoxemia, autoallergy, capillaritis, sinus nerve, acetylcholine, carotid glomeru-lus, glomus, interoceptive reflexes, alkolosis, eugenic hypoxia, circulatory hypoxia.
Ключевые слова: гипооксидоз, гипероксемия, аутоаллергия, капиллярит, синусный нерв, ацтилхо-лин, каротидный клубочек, гломус, интероцептивные рефлексы, алколоз, эгзогенная гипоксия, циркуля-торная гипоксия.
Повышенное потребление кислорода является ближайшей реакцией не только на всевозможные повседневные нагрузки организма, но и на многие патологические сдвиги в нем. Однако, нарастающая потребность в кислороде далеко не всегда может покрываться соответствующим увеличением его потребления. В таких случаях и возникают состояние кислородной задолженности или явления гипоксии. Эти явления компенсируются целым рядом механизмов. Компенсаторное усиление внешнего дыхания и дыхательной функции крови при кислородной задолженности изучено более или менее достаточно. Тканевое же дыхание изучено значительно меньше. Мало изучены направленность и регуляция тканевого дыхания в условиях повседневных физиологических нагрузок и еще меньше
при патологических состояниях человеческого организма. А положение, что при любом заболевании имеется и гипоксия, заставляет обратить особое внимание на особенности гипоксических сдвигов и прежде всего в клинических условиях. И выявляемая последовательность развития гипоксии, учет компенсаторных сдвигов, а также проявление повышенной чувствительности, своеобразной сенсибилизации к ней - позволяют говорить об определенной закономерности в отягощении проявлений гипоксии в развитии сопутствующих ей осложнений. [1]
Изучение гипоксических состояний при внутренней патологии дает возможность убедиться в том, что те или другие проявления гипоксии нередко встречаются в клинике внутренних болезней. Особенность этих проявлений, их совокупность и
устойчивость порой приобретают определенные отличительные черты, свойственные тем или другим видам внутренней патологии. В то же время, систематическое изучение кислородного обмена в условиях клиники дает возможность уловить отмеченную уже последовательность, своеобразную стадийность гипоксических состоянии.
Такую последовательность проявлений гипоксии можно, например, наблюдать при гипертонической болезни, как и у больных в первой начальной стадии гипертонии. Наряду с легко исчезающей венозной гипоксемией, часто выявляется артериальная и притом значительная гипероксе-мия. Последующая же «нормализация» кислородного состава артериальной и венозной крови порой свидетельствует об ухудшении функции компенсаторных механизмов, ибо внезапное уменьшение высокой до того артериовенозной разницы по кислороду (хотя бы до нормальных величин) может оказаться одним из существенных признаков тканевой гипоксии и сопутствующего ей гипоксидоза, т. е. нарастающих функциональных и морфологических изменений сосудисто-тканевых и периваску-лярных структур; изменений, вызванных затяжной гипоксией или же развитием чрезмерной чувствительности к гипоксическим сдвигам. Таким образом, синдром аутоаллергий нередко является одним из признаков появившегося гипоксидоза. Развивающиеся вслед за этим признаком органопатологии, равно как и явления очаговой обостряющейся инфекции, порой сочетаются с дальнейшим ухудшением кислородного обмена, ухудшением вплоть до блокирования усвоения кислорода и нарастания проявления анаэробного обмена. Такую последовательность и можно часто проследить при нарастающих проявлениях недостаточности кровообращения с выраженными отеками. Здесь особенно четко выявляются сначала признаки венозной, затем, артериальной и, наконец, тканевой гипоксии.
Морфологические исследования показывают, что при резко выраженных терминальных отеках, в том числе и при отеках, развивающихся на почве недостаточности кровообращения, возникают глубокие изменения, прежде всего, в соединительно -тканевых структурах с их кровеносной и лимфатической сетями и притом, порой, по-разному в различных органах и системах. И здесь можно сказать, что исключительный полихроматизм и полиморфизм соединительных и тканевых элементов, в сущности, указывает на различные степени поражения коллагеновой субстанции и именно во время отеков. Распад тканевой протоплазмы, значительное снижение активности синтетических процессов в тканевых элементах и обусловливали наличие резких изменений в различных структурах организма вообще и особенно в соединительной ткани, скелетных мышцах, миокарде и даже в гладкой мускулатуре. Поэтому очевидно, что морфология здесь четко отмечает последствия и тяжесть нарастающих изменений тканевого метаболизма, где нарушения кислородного обмена приобретают ведущее значение.
Повторно проведенное нами исследование газового состава крови у лиц, страдающих тяжелыми формами эндокардита, позволили выявить больных, у которых нарастающие проявления артериальной гипоксемии сочетаются с признаками тканевой гипоксии. А нарушения функции сосудистых структур, в том числе нарастающие проявления ка-пиллярита с резким поражением сосудистого эндотелия, следует рассматривать как один из существенных признаков гипоксидоза и сопутствующей ему аутоаллергии. [2]
Внезапно развивающийся геморрагический синдром, сложная картина тромбо-эмболических явлений у ряда больных эндокардитом, которое находит известное объяснение в аутоаллергических сдвигах, возникающих в результате декомпенсиро-ванной гипоксии. О наличии последней свидетельствует не только значительное уменьшение арте-рио-венозной разницы по кислороду, но и развивающиеся признаки сосудистой дистонии. Явления капиллярита, нарастающей сосудисто-тканевой проницаемости, неустойчивости артериального кровяного давления и пульсового давления нередко входят в сложную картину тканевой гипоксии. Сочетание проявлений гипоксии с признаками сосудистой дистонии выступает при ряде заболеваний столь отчетливо, что приходится уже говорить о наличии гипоксически-дистонического синдрома. Значительная выраженность и устойчивость этого синдрома, как показывает клиническая практика, являются существенным признаком таких форм нарастающей тканевой гипоксии, когда в силу аутоаллергических сдвигов возникает та или иная органопатология. В зависимости же от локализации происходящих изменений наблюдаются проявления гипоксически-дистонических состояний то с чисто ограниченными местными, то с более распространенными морфологическими изменениями, объединяемыми, как уже указывалось, термином «гипоксидоз». Присоединяющиеся же явления аутоаллергии и объясняют необычную остроту реактивных сдвигов в организме на всякие новые условия, вызывающие нарастание гипоксии.
В качестве примеров подобных заболеваний, кроме многих случаев внезапно обостряющихся проявлений очаговой инфекции, можно привести некоторые виды хронических заболеваний легких с нарастающим пневмосклерозом и астматическим синдромом; заболевания желудочно-кишечного тракта при гипоксически-дистонических состояниях и явлениях гипоксидоза, охватывающих преимущественно область сосудов портального бассейна; начальные формы поражения миокарда по типу серозного миокардита; некоторые заболевания печени и т. д. Клинические же наблюдения позволяют эти многочисленные примеры внутренней патологии поставить в связь с развитием гипокси-доза и аутоаллергии при них. Связь нарастающих проявлений сосудисто-тканевой проницаемости с функциональными и морфологическими изменениями сосудисто-тканевых структур в условиях
нарастающей гипоксии до некоторой степени объясняет механизм отягощения проявлений гипокси-доза аутоаллергией. [3]
Изучая сосудисто-тканевую проницаемость у лиц с выраженной гипоксией и сосудистой дисто-нией, можно отметить у них значительное нарастание количества жидкости, выходящей из сосудистого русла, а также увеличение в ней содержания белка. Это обстоятельство имеет существенное значение как в отягощении проявления гипоксидоза, так и в развитии последующей аутоаллергизации за
счет собственных белков, выпотевающих из сосудистого русла. Наши повторные наблюдения одних и тех же больных показывают, что развитие гипо-ксическо-дистонического синдрома, а затем гипок-сидоза и аутоаллергического состояния с различными осложнениями находят объяснения нарастающих с проявлений гипоксии. Возникновение последней и развитие дальнейших изменений в организме вплоть до превалирования анаэробного обмена и токсического влияния кислорода представляется в виде следующей схемы (рис. 1).
Рис.1. Развитие гипоксидозов и их осложнения.
Эта схема, освещая патогенетическое значение сначала гипоксии, а затем гипоксидоза и аутоаллер-гии при внутренней патологии, объясняет и значение повышенной сосудисто-тканевой проницаемости при множестве заболеваний, связанных с отягощением и учащением проявлений гипоксии. Она объясняет и причину высокой частоты серозного воспаления как наиболее раннего и самого частого осложнения тканевой гипоксии, ведущей к выраженным формам различной органопатологии. Отмеченные же в схеме сначала блокирование усвоения кислорода, а затем, порой значительно позже, преобладание анаэробного типа метаболизма позволяют нам понять многие стороны острой и хронической сосудистой патологии в виде наиболее частого гипоксидоза и аутоаллергии. Вот почему изучение проявлений гипоксии, уточнение сущности последующих функциональных и морфологических изменений сосудисто-тканевых структур (объединяемых понятием гипоксидоза) и выявление признаков сопутствующей аутоаллергии, которые имеют столь важное значение для внутренней патологии. Но не менее важным становится и раскрытие механизмов формирования сигналов хемо-рецепторами при развитии кислородного дефицита в тканях и органах, которые мы рассмотрим ниже.
Хеморецепторные механизмы каротидных клубочков
Еще в середине пятидесятых годов ХХ столетия ученые Нильсен и Смис описали эксперимент, что при вдыхании человеком газовой смеси О2 и N2 с пониженным содержанием кислорода добавка к
этой смеси углекислого газа не сопровождается заметным увеличением объема легочной вентиляции пока напряжение СО2 в крови не достигнет обычного (около 30 мм рт. ст.) уровня. Только при превышении этого уровня СО2 приводит к значительному приросту объема легочной вентиляции. При дальнейшем увеличении напряжения СО2 в крови прирост объема легочной вентиляции возрастает в зависимости от уровня напряжения СО2.
В 1963 году В. Г. Старцев установил, что при воздействии цитизином на каротидные хеморецеп-торы наблюдается усиление моторики и сокоотделения желудка кишечника. В то же время воздействие цианидом на эти хеморецепторы сопровождается торможением деятельности желудка и кишечника. Эти данные были подтверждены нами при проведении соответствующих опытов с ацетил-холином и цианидом натрия.
Несколькими годами ранее в монографии Гей-манса и Нейла были изложены результаты экспериментов, в которых показано, что при вдыхании животными газовой смеси с пониженным содержанием кислорода наступает усиление электрической активности части нервных волокон синусного нерва, в которых отсутствуют изменения при избытке СО2 во вдыхаемом воздухе. И наоборот, в других нервных волокнах регистрируется возбуждение в ответ на увеличение СО2 и в то же время отсутствуют изменения в ответ на недостаток кислорода.
Объяснить эти данные с позиций сложившихся к середине пятидесятых годов гипотез о процессе
возбуждения каротидных хеморецепторных реакций было весьма затруднительно.
Так, согласно «ацетилхолиновой» гипотезе Швейцера и Райта, возбуждение чувствительных окончаний синусного нерва в каротидном клубочке осуществляется лишь посредством ацетилхолина (или подобного вещества), который выделяется хе-морецепторными клетками при любых воздействиях на гломус, способных вызывать в нем возбуждение.
С позиций «кислотной» гипотезы Виндера, то единственной и непосредственной причиной возбуждения окончаний синусного нерва в гломусе является повышение концентрации водородных ионов, которое при избытке СО2 возникает путем образования угольной кислоты, а при недостатке О2 (и эквивалентных воздействиях) - путем накопления кислых недоокисленных продуктов метаболизма.
И наконец, согласно гипотезе М.Л. Беленького и С. В. Аничкова, то единственной причиной возбуждения в каротидном клубочке является нарушение обмена макроэргических соединений в его хе-морецепторных клетках. При этом, возбуждение окончаний синусного нерва в гломусе связывается с повышенным распадом этих соединений (главным образом АТФ). [4]
Если описанные реакции рассмотреть с позиций этих гипотез, то характер информации, которую получает центральная нервная система в результате возбуждения каротидных клубочков, то обнаруживается следующее: С позиций «ацетилхолиновой» гипотезы ставится знак равенства между такими условиями, как гиперкапния и гипоксия, так как при этих условиях чувствительные окончания синусного нерва возбуждаются ацетилхолином, что означает, что информация, осуществляемая рецеп-торными аппаратами гломусов, не имеет строгой очерченности. «Кислотная» и «энергетическая» гипотезы в отличие от «ацетилхолиновой» подразумевают вполне конкретный характер информации. Согласно «кислотной» гипотезе возбуждение гло-муса является информацией об ацидотических сдвигах, а согласно «энергетической» гипотезе -информацией об угрозе срыва энергетического обмена тканей. Отсюда следует, что между всеми тремя гипотезами имеется глубокое различие в механизме возбуждения чувствительных окончаний синусного нерва и, следовательно, в характере информации, которую осуществляют каротидные клубочки. В то же время, каждая из этих гипотез носит универсальный характер, что означает, что для каждой гипотезы постулируемый ею механизм возбуждения каротидных хеморецепторных аппаратов является единственно возможным процессом, ответственным за возникновение возбуждения в каротидном клубочке.
Но с последним заключением как раз и не согласуются приведенные выше результаты исследований Нильсена и Смиса. Не согласуются с представлениями каждой из гипотез также и данные о действии на каротидные хеморецепторы веществ
холинолитического типа действия и антихо-линэстеразных соединений. По данным большинства авторов, первые из них устраняют, а вторые усиливают возбуждающее действие на гломус и в то же время не оказывают никакого влияния на ги-поксическое возбуждение каротидных хеморецеп-торов. [5]
Все эти данные привели к необходимости вновь провести биохимические исследования чувствительности хеморецепторных аппаратов каро-тидных клубочков.
Эта работа была выполнена главным образом с помощью специально разработанной для этой цели методики перфузии полностью отделенного от организма животного (кошки) препарата синусной рефлексогенной зоны, которая позволяла путем регистрации биотоков синусного нерва точно характеризовать процесс возбуждения в каротидном клубочке и давала возможность точно определять состав и температуру перфузируемых через препарат растворов. В результате были получены следующие данные.
При исследовании возбуждения хеморецепто-ров гломуса, вызываемого ацетилхолином и сходно действующими веществами (никотином или цити-зином), было установлено, что при однократном воздействии ацетилхолина на клубочек, то возбуждение хеморецепторов возникает сразу же после его введения. Это возбуждение весьма непродолжительное. Оно длится несколько секунд и быстро прекращается. Сходное возбуждение хеморецепто-ров при однократном воздействии вызывает никотин и лобелин. При длительном воздействии аце-тилхолина на каротидный клубочек возбуждение хеморецепторов продолжается весьма долго (многие минуты), при этом интенсивность возбуждения весьма медленно затухает. При длительном же действии никотина (или цитизина) на гломус сильное возбуждение хеморецепторов длится лишь 2 - 3 минуты, а затем быстро затухает, и к концу четвертой минуты, как правило, токи действия синусного нерва становятся равными исходному состоянию. В этот период продолжающегося действия никотина (или цитизина) полностью утрачивается способность каротидного клубочка отвечать возбуждением на ацетилхолин. В то же время совершенно не изменяется возбуждающее действие на хеморецеп-торы цианида натрия, 2,4-динитрофенола, молочной кислоты и хлористого калия. Точно такое же влияние на клубочек, как и никотин или цитизин во второй (блокирующей) фазе их действия, оказывают другие вещества, блокирующие н-холиноре-цепторы (кураре, парамион, тетраэтиламмоний, гексаметоний).
При анализе гипоксического возбуждения ка-ротидного клубочка, а также при изучении действия на гломус 2,4 - динитрофенола - вещества, нарушающего процессы фосфорилирования, сопряженные с дыханием, были обнаружены следующие результаты.
При однократном введении цианида натрия или динитрофенола в ток перфузируемого через препарат синусной рефлексогенной зоны раствора
Рингера возбуждение продолжается около двух минут и постепенно затухает. При завершении возбуждения часто наблюдалось значительное подавление электрической активности синусного нерва. В опытах с длительным воздействием цианида натрия или динитрофенола на каротидный клубочек (при перфузии их растворов через препарат) возбуждение каротидных хеморецепторов возникало, так же как и при однократном их действии, не сразу, а спустя 10 - 15 секунд от начала перфузии. Возбуждение продолжалось 2 - 3 минуты и, как правило, к концу четвертой минуты заканчивалось. Токи действия синусного нерва, в этот период перфузии растворов цианида или динитрофенола, становились равными исходным. Введение на этом фоне в ток перфузата ацетилхолина, молочной кислоты или хлористого калия всегда сопровождалось усилением электрической активности синусного нерва. Это свидетельствовало о том, что в условиях, когда каротидный клубочек перестает реагировать на продолжающееся действие цианида или динит-рофенола, еще вполне сохраняется его способность отвечать возбуждением на ацетилхолин, «кислые» условия среды (на молочную кислоту) и на хлористый калий.
При анализе гипоксического возбуждения ка-ротидного клубочка было также установлено, что антихолинэстеразные вещества не изменяют чувствительности хеморецепторов к цианиду натрия. Кроме того, нами было получено, что при значительном сдвиге рН в каротидном клубочке в щелочную сторону существенно не изменяется его способность отвечать возбуждением на цианид натрия.
В оценке возбуждающего действия молочной кислоты на каротидный клубочек необходимо отметить следующее. При ее введении в ток пропускаемого через изолированный препарат синусной рефлексогенной зоны раствора Рингера наступает резкое учащение и увеличение амплитуды токов действия синусного нерва, что можно рассматривать как возбуждение хеморецепторов гломуса. Это возбуждение возникает сразу же после введения кислоты и спустя 10 - 15 секунд полностью прекращается. По своему характеру кислотное возбуждение клубочка весьма напоминает возбуждающее действие ацетилхолина.
Другими особенностями возбуждающего действия молочной кислоты на гломус являются: в условиях блокады холинорецепторов клубочка сохраняется его способность отвечать возбуждением на молочную кислоту, сохраняется также возбуждающее действие кислоты на гломус в тот период непрерывного действия на клубочек, например, цианида натрия, когда полностью прекращалось вызванное цианидом возбуждение.
При исследовании чувствительности каротид-ного клубочка при различной температуре было установлено, что снижение температуры гломуса даже до 10 - 12°С принципиально не сказывается на его способности отвечать возбуждением на ацетил-холин или на подобно ему действующие вещества, на молочную кислоту или на хлористый калий. При пониженной температуре гломуса сохраняется и
первая фаза возбуждающего действия на него аде-нозинтрифосфата натрия. Но в то же время, при снижении температуры клубочка до 20°С и тем более при более низких температурах в равной степени полностью исчезает возбуждающее действие на хеморецепторы цианида натрия и 2,4-динитро-фенола.
При сопоставлении всех данных, включая и работы более ранних исследователей, характеризующих возбуждение каротидных клубочков, можно увидеть, что между возбуждением гломуса, вызываемым ацетилхолином и молочной кислотой, с одной стороны, а с другой, - возбуждением, вызываемым цианидом натрия и 2,4-динитрофенолом имеется принципиальное различие. Суть которого состоит в том, что возбуждение каротидных клубочков веществами первой группы, т. е. ацетилхо-линовое и кислотное возбуждение хеморецепторов, может возникать и протекать при таких условиях, когда гипоксическое или эквивалентное ему возбуждение не может осуществляться. Это заставляет прийти к выводу, что механизм ацетилхолинового и кислотного возбуждения каротидных клубочков должен принципиально отличаться и быть независимым от механизма гипоксического возбуждения гломуса. Из этого следует общее заключение, которое может быть сформулировано так: два хеморе-цепторных механизма, два самостоятельных процесса, каждый из которых ответственен за определенное, свойственное ему возбуждение, могут осуществляться в каротидных клубочках. Вот наше главное заключение, которое, вероятно и составляет сущность хеморецепторного устройства синусной рефлексогенной зоны.
Если с этих позиций рассмотреть каротидные хеморецепторы в качестве механизма информирующего центральную нервную систему, то информацию, которую они осуществляют, можно представить в следующем виде.
Можно полагать, что кислотное возбуждение каротидных хеморецепторов, которое в итоге приводит к резкому усилению легочной вентиляции, по своему началу является информацией центральных аппаратов нервной системы о накоплении в тканях организма, в частности в каротидном клубочке, кислых продуктов обмена (или недоокисленных, как например, молочная кислота, или конечных, как углекислота), которые необходимо удалить из организма. Удаление этих продуктов возможно путем их выведения в процессе дыхания (в случае накопления недоокисленных продуктов необходимо предварительное их окисление до углекислого газа), что требует повышенной легочной вентиляции.
Ацетилхолиновое возбуждение каротидных хеморецепторов с этих позиций может, вероятно, присоединяться к кислотному (как и к гипоксиче-скому тоже) возбуждению при весьма тяжелых для организма условиях в качестве еще одного из рефлекторных стимулов дыхания.
Весьма привлекательными с этой точки зрения являются результаты работы Гезеля еще в 1942году, согласно которым сдвиг рН в кислую
сторону, может усиливать действие ацетилхолина за счет угнетения активности холинэстеразы, активность которой в кислых условиях значительно подавляется. Эти данные позволяют утверждать, что действие кислоты и ацетилхолина на каротид-ные клубочки имеют одну направленность и одинаковое значение - главным образом повышение объема легочной вентиляции. [6]
Объем легочной вентиляции и гемоглобинное содержание крови в значительной степени определяют уровень кислотно-щелочного равновесия в организме, а от последнего, в свою очередь непосредственно зависит степень включения механизма кислотного возбуждения каротидных хеморецепто-ров.
Учитывая при этом, что объем легочной вентиляции определяет уровень ацидотических сдвигов в организме, можно рассматривать механизм кислотного возбуждения каротидных клубочков в качестве одного из приспособлений регуляции кислотно-щелочного равновесия в организме, а само кислотное возбуждение как информацию центральной нервной системы об ацидотических сдвигах в организме.
Что касается гипоксического (и эквивалентных ему) возбуждения каротидных хеморецепто-ров, то его отличает одно весьма важное обстоятельство. При выключенных каротидных клубочках нетренированный организм в условиях острой гипоксии не способен отвечать возбуждением дыхания. Более того, после выключения каротидных клубочков путем перерезки синусных нервов или после экстирпации каротидных клубочков острая гипоксия вызывает угнетение дыхания и общее угнетение животного, что характеризует особую роль каротидных клубочков в организме при острой гипоксии.
Если рассмотреть гипоксическое возбуждение дыхания с позиций сторонников «кислотной» гипотезы, главным образом Уиндера и Винтерштейна, которые полагают, что при гипоксии в результате гликолиза происходит накопление кислых продуктов в каротидном клубочке и тем самым повышается концентрация водородных ионов, что приводит к возбуждению хеморецепторов, то пришлось бы допустить, что гликолиз и образование кислых продуктов при гипоксии возможны только в каро-тидных клубочках, так как их выключение при острой гипоксии приводит к угнетению дыхания. Такое допущение оказывается маловероятным, так как оно лишено каких-либо экспериментальных подтверждений.
Учитывая, что в организме имеются весьма мощные дублирующие системы, которые способны, при отсутствии каротидных клубочков обеспечить возбуждение дыхания при значительном сдвиге рН в кислую сторону, весьма трудно допустить, что эти системы не в состоянии реагировать на присутствие кислых продуктов, возникающих в тканях при гипоксии, когда каротидные клубочки были бы удалены. Все это приводит к мысли, что в основе гипоксического возбуждения каротидных клубочков должен лежать какой-то иной механизм,
но не тот, который допускают сторонники «кислотной» гипотезы. Наиболее вероятно, что в основе этого механизма лежит нарушение обмена макро-эргических соединений, главным образом АТФ. Из этого следует, что в отличие от кислотного и аце-тилхолинового возбуждения гломусов их возбуждение при гипоксии и соответствующих ей условиях является информацией центральной нервной системы об угрозе окислительным процессам и, главным образом, энергетическому обмену тканей.
Учитывая все эти данные, мы видим, что приведенные выше результаты исследований Нвльсена в Смиса, Старцева и Нейла находят удовлетворительное объяснение в отношении двух независимых хеморецепторных механизмов каротидных клубочков, а наши данные подтверждают новое представление о функционировании каротидных клубочков.
Влияние гипоксии на интероцептивные рефлексы
Еще в первой половине ХХ века, после описания исследований Гейманса и Кордье было установлено, что ведущая роль в поддержании стабильного напряжения кислорода в крови принадлежит хеморецепторам каротидной и аортальной рефлексогенных зон, обладающих чрезвычайно высокой чувствительностью к изменениям внутренней среды организма.
В шестидесятых годах ХХ столетия в работах советских и зарубежных ученых было показано, что хеморецепторы, расположенные вне каротид-ной и аортальной зон, также реагируют на изменения напряжения кислорода и особенно на изменения рН артериальной крови. [7]
Если принять во внимание участие хеморецеп-торов периферических сосудов и тканей и их роль в поддержании гомеостазиса, то, естественно, возникает вопрос, не изменяется ли их возбудимость в условиях кислородного голодания, а если изменяется, то каким образом. Выяснение этого вопроса приобретает тем большее значение, что исследований, посвященных изучению изменения возбудимости хеморецепторов периферических сосудов в условиях кислородной недостаточности, и работ, касающихся рефлекторного ответа с этих интеро-цепторов при гипоксии, почти нет. Для более детального выяснения этих вопросов нами были поставлены ряд опытов, результаты которых описаны ниже.
Интероцептивные рефлексы с хеморецепторов бедренной артерии нами исследовались в условиях кратковременной и длительной гипоксии и в условиях местной циркуляторной кислородной недостаточности. Критерием, на основании которого мы судили об измерении возбудимости хеморецепто-ров бедренной артерии в условиях кислородной недостаточности, служило изменение при гипоксии интероцептивных рефлексов, изменение пороговой концентрации раствора молочной кислоты, введение которой в бедренную артерию собаки вызывало рефлекторную реакцию артериального давления и дыхания.
Параллельно с регистрацией интероцептивных рефлексов в норме и в условиях гипоксии у собак проводилось исследование таких показателей, как содержание кислорода и углекислоты в артериальной крови, рН крови.
Во всех поставленных нами опытах кратковременная гипоксия вызывалась с помощью смеси азота с 10% кислорода. Этой смесью животное дышало в течение 20 - 25 минут. Влияние более длительной гипоксии (один - три дня) на интероцеп-тивные рефлексы изучалось в барокамере на «высоте» 3 500 м. Местная циркуляторная гипоксия вызывалась зажатием на различное время (от 10 до 90 минут) бедренной артерии конечности.
В качестве раздражителя была использована молочная кислота в концентрациях от 0,001 до 1 % раствора. Кислота вводилась в бедренную артерию в центральном направлении против тока крови из расчета 0,5 мл на 1 кг животного. В опытах с цирку-ляторной гипоксией раствор молочной кислоты всегда вводили в количестве 2 мл.
Опыты проводилась на 28 собаках, наркотизированных внутривенным введением тиопентала натрия.
В условиях кратковременной гипоксии, вызванной дыханием смеси азота с 10 % кислорода, содержание кислорода в артериальной крови под-
опытных собак, в сравнении с нормой, уменьшалось с 17,62 до 14,49 % , содержание углекислоты соответственно уменьшалось с 31,25 до 27,82 %.
Актуальная реакция крови изменилась в сторону алколоза. Мы обнаружили снижение пороговой концентрации раствора молочной кислоты: так, если у собак при нормальном рО2 пороговая концентрация колебалась в пределах 0,05-0,1% раствора кислоты, то при острой гипоксии пороговая концентрация раствора, вызывающая реакцию со стороны артериального давления и дыхания, была меньше и колебалась уже в пределах 0,001 - 0,01% раствора. Артериальное давление, в ответ на раздражение хеморецепторов, у всех собак было в норме и при кратковременной гипоксии снижалось. Дыхание при раздражении хеморецепторов бедренной артерии изменялось далеко не всегда, и изменения эти заключались в уменьшении амплитуды и частоты дыхательных движений.
Для наглядности приведем один из опытов этой серии (рис.2). Как видно из рисунка, при первом введении в бедренную артерию вызывало рефлекторное снижение артериального давления, а концентрация равнялась 0,05 % раствора кислоты. На фоне развившейся гипоксии аналогичная реакция была отмечена при введении 0,01 % раствора кислоты. Давление при этом понижалось до 20 мм рт. ст. Изменения дыхания были выражены значительно меньше.
Рис. 2. Изменение артериального давления и дыхания при введении в бедренную артерию собаки раздражителя а - в норме, б - в условиях гипоксии. Кривые (сверху вниз): дыхание, артериальное давление, отметка времени, отметка раздражения
В исследованиях, проведенных в барокамере, при подъемах на «высоту» до 3 500 м, при экспозиции от 2 до 6 часов, с первого по третий день пребывания в барокамере, как и при кратковременной кислородной недостаточности, гипоксемическое состояние животного характеризовалось снижением содержания кислорода в артериальной крови (с 18,03 до 15,25 %), уменьшением содержания углекислоты (с 37,16 до 31.62 %) и сдвигом рН крови в сторону алколоза.
На этом измененном гипоксией фоне внутренней среды организма интероцептивные рефлексы оказались также усиленными. У контрольных собак
пороговая концентрация, вызывающая первоначальные изменения давления и дыхания, колебалась в пределах 0,1 - 0,5 % раствора кислоты. На высоте 3 500 м такую же реакцию у неакклиматизиро-ванных собак мы наблюдали при введении в бедренную артерию растворов молочной кислоты 0,001 - 0,005 % концентрации. Артериальное давление при раздражении хеморецепторов в норме и в условиях гипоксии почти у всех собак снижалось. Изменения дыхания выражались в уменьшении амплитуды дыхательных движений, но величина этих изменений при гипоксии была значительно большей, чем в норме.
Рис. 3. Изменения артериального давления при введении в бедренную артерию собаки раздражителя: а - в норме, б - в условиях «высоты». Кривые (сверху вниз): дыхание, артериальное давление, отметка времени, отметка раздражения
На рис. 3 отражен один из опытов этой серии. У контрольной собаки пороговая концентрация оказалась равной 0,01 % раствора кислоты и ее введение в бедренную артерию вызывало снижение артериального давления на 12 мм рт. ст. У неакклима-тизированной собаки на «высоте» 3 500 м аналогичная реакция была отмечена при введении 0,005 % раствора кислоты. Артериальное давление при этом понизилось на 24 мм рт. ст. Изменения дыхания также были отчетливо выражены.
Таким образом, в опытах с кратковременной и более длительной (один - три дня) гипоксией мы получила совершенно аналогичные результаты, говорящие о том, что неглубокая степень гипоксии вызывает усиление рефлекторной реакции на артериальное давление и дыхание с хеморецепторов периферического сосуда (бедренная артерия). Однако на «высоте» 3 500 м это усиление было более выражено, чем при гипоксии, созданной вдыханием газовой смеси с 10 % содержанием кислорода. Судя по снижению содержания кислорода в артериальной крови собак, это, вероятно, можно объяснить меньшей степенью гипоксии на высоте.
Чтобы устранить влияние кислородного голодания на корковый конец интероцептивного анализатора и вместе с тем сохранить действие недостатка кислорода на периферическую его часть, мы поставили серию опытов с местной циркуляторной гипоксией. Для создания местного кислородного голодания была использована гипоксия ишемиче-ского характера из тех соображений, что в этих экспериментах мы могли выяснить не только влияние непосредственно на хеморецепторы фактора кислородной недостаточности, но в ответить на вопрос, существует ли параллельное влияние на интероцеп-тивный анализатор разных видов гипоксии (эгзо-генной и циркуляторной).
Исследования в условиях местной кислородной недостаточности, проведенные на интактной и изолированной конечности собаки, показали, что при кратковременной гипоксии ( 10-15 мин.) пороговая концентрация раствора молочной кислоты оказалась пониженной в сравнении с данными, полученными в условиях нормального кровоснабжения конечности и в том случае, если раздражитель вводился тотчас ( через 2 - 3 мин.) после наложения на бедренную артерию временного зажима.
Рис. 4. Пороговые концентрации раствора молочной кислоты, вызывающие рефлексы у сосудистых хеморецепторов: а - в норме, б - в условиях кратковременной циркуляторной гипоксии, вызванной выключением на 10 - 15 минут кровоснабжения конечности.
На рис. 4 отражено снижение пороговых концентраций раствора молочной кислоты в условиях кратковременной циркуляторной гипоксии. Как видно из рисунка пороговая концентрация в условиях нормального кровоснабжения конечности колебалась в пределах от 1 до 0.1 % раствора кислоты, тогда как в условиях кратковременной (10-15 мин.) циркуляторной гипоксии диапазон колебания пороговой концентрации составил 0,5 - 0,005 % раствора кислоты.
Углубление степени гипоксии, вызванное увеличением времени выключения кровотока на 60 -90 мин., привело к полному угнетению интероцеп-тивных рефлексов с хеморецепторов магистрального сосуда конечности. Рефлекторный характер полученных в наших экспериментах ответных реакций доказывается малым латентным периодом, отсутствием изменения артериального давления и дыхания при введении раздражителя в бедренную артерию предварительно денервированной конечности (рис. 5).
Рис. 5. Отсутствие рефлекторной реакции артериального давления и дыхания при раздражении хеморецепторов бедренной артерии предварительно денервированной конечности собаки.
Наиболее наглядным доказательством рефлекторного характера ответных реакций являются опыты с перекрестным кровообращением, в которых изолированная конечность собаки, была включена в систему кровообращения собаки-донора. Раздражитель, введенный в бедренную артерию изолированной конечности собаки-реципиента, вызывал у нее изменение давления и дыхания, тогда как у собаки-донора при этом введении не наблюдалось никакого эффекта.
Таким образом, на основании проведенных исследований мы можем прийти к заключению, что в условиях не длительной и соответственно не глубокой степени эгзогенной и циркуляторной гипоксии
интероцептивные рефлексы с хеморецепторов периферических сосудов усиливаются, причем в основе этого лежит повышение возбудимости периферического конца интероцептивного анализатора. Это не исключает и того, что в этих же условиях возбудимость центральной части интероцептив-ного анализатора оказывается также увеличенной.
Выводы
Подводя итоги описанным исследованиям и проведенным оптам можно сказать, что подробный разбор гипоксических состояний при внутренней патологии дает возможность убедиться в том, что данные проявления гипоксии часто встречаются в
клинике внутренних болезней. Особенности клинических проявлений, их совокупность и устойчивость могут приобретать определенные отличительные черты, свойственные тем или другим видам внутренней патологии. Но систематическое изучение кислородного обмена в условиях клиники дает возможность уловить отмеченную уже последовательность, своеобразную стадийность гипо-ксических состоянии, которые помогут специалистам в постановке точного диагноза и разработать наиболее эффективную терапию.
По представленным результатам влияния тех или иных возбудителей хеморецепторов гломуса можно сделать вывод, что механизм кислотного возбуждения каротидных клубочков можно рассматривать в качестве одного из приспособлений регуляции кислотно-щелочного равновесия в организме, а само кислотное возбуждение, как информацию центральной нервной системы об ацидоти-ческих сдвигах в организме.
Если учесть, что в организме имеются весьма мощные дублирующие системы, которые способны, при отсутствии каротидных клубочков обеспечить возбуждение дыхания даже при значительном сдвиге рН в кислую сторону. Поэтому, наиболее вероятно, что в основе этого механизма лежит нарушение обмена макроэргических соединений, главным образом АТФ. И можно с уверенностью сказать, что в отличие от кислотного и ацетилхоли-нового возбуждения гломусов их возбуждение при гипоксии и соответствующих ей условиях является информацией центральной нервной системы об угрозе окислительным процессам и, главным образом, энергетическому обмену тканей.
Принимая во внимание участие хеморецепто-ров периферических сосудов и тканей и их роль в поддержании гомеостазиса и возможного изменения возбудимости в условиях кислородного голодания, можно дать однозначный ответ, что в условиях не длительной и соответственно не глубокой степени эгзогенной и циркуляторной гипоксии инте-
роцептивные рефлексы с хеморецепторов периферических сосудов усиливаются, причем в основе этого лежит повышение возбудимости периферического конца интероцептивного анализатора. Но в то же время, нельзя исключать и того, что при таких же условиях возбудимость центральной части инте-роцептивного анализатора оказывается также увеличенной.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Агаджанян Н.А., Алтухов Г.В. Регуляция дыхания и кровообращения при дыхании кислородом под повышенным давлением, IX съезд Всес. об-ва физиол. биохим. и фармакол., т. 1, Тезисы докладов, М. - Минск, 1959, с. 9 - 11.
2. Барбашова З.И. Акклиматизация к гипоксии и ее физиологические механизмы, М. - Л., АН СССР, 1960, 216 с.
3. Белоножко В.М. Значение гипоксии в клинике заболеваний миокарда при гипертонической болезни, в сб. : «Физиол. и патол. дыхания, гипоксия и оксигенотерапия», К., 1958, с. 276 - 281.
4. Ардашникова Л.И. Значение различных хе-морецепторных областей в регуляции дыхания при недостатке кислорода, Труды Ин-та (Ин-т нормальной и патол. физиол. Акад. мед. наук СССР), т. 3, 1959, с. 64 - 73.
5. Бритван Я.М. О центрально-нервных механизмах регуляции при патологических состояниях организма. Вопросы регуляции в норме и патологии, Тр. Ин-та норм. и патол. физиол. АМН СССР, т. 5, 1959, с. 94 - 107.
6. Гурвич Г.И. К вопросу о механизмах развития и компенсации острого кислородного голодания в условиях эксперимента, IX съезд Всес. об-ва физиол. биохим. и фармакол., т. 1, Тезисы докладов, М. - Минск, 1959, с. 176 - 178.
7. Беллер Н.Н. Значение интрорецепторов в регуляции насыщения артериальной крови кислородом, Бюлл. эксперим. биол. и мед. т. 43, № 6, 1957, с. 12 - 18.
THE PSYCHOVEGETATIVE STATUS AND EPISODES OF NONPAINFUL THE ISCHEMIA OF THE MYOCARDIUM AT МЕТАBOLIC HEALTHY ADIPOSITY AT WOMEN IN THE OF MENOPAUSAL
TRANSITION PERIOD
Dmitriev A.
The doctor of medical sciences, the professor of chair offaculty therapy and endocrinology the Ural state
medical university of Ministry of Health of Russia
Khabibulina M.
The candidate of medical sciences, the senior lecturer of chair ofpolyclinic therapy, ultrasonic and functional diagnostics the Ural state medical university of Ministry of Health of Russia
