ИЗМЕРЕНИЕ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ РЕАКЦИИ НА ГИПЕРКАПНИЮ И ГИПОКСИЮ У ЧЕЛОВЕКА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В АВИАКОСМИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ Доклады на конференциях
Язык | Русский | ||
---|---|---|---|
Тип доклада | Устный | ||
Конференция |
Международная научная конференция «Фундаментальные и прикладные науки – медицине» 12-12 окт. 2023 , Минск |
||
Авторы |
|
||
Организации |
|
Реферат:
Актуальность: Хеморефлекторная регуляция дыхания играет основную роль в подстройке вентиляции легких человека к метаболическим запросам и изменениям парциального давления CO2 и O2 в конечной порции выдыхаемого воздуха (PETCO2). Для уточнения механизмов действия длительной невесомости на регуляцию дыхания необходимо во время космических полетов экспериментально исследовать влияние дыхания гиперкапническими и гипоксическими газовыми смесями на вентиляцию и другие характеристики дыхания. Одним из распространенный способов моделирования условий микрогравитации (МГ) на Земле являются антиортостатическое положение тела (АНОП) и сухая иммерсия (СИ). АНОП и СИ воспроизводят такие физиологические эффекты космического полета (КП), как отсутствие опоры и перераспределение жидких сред организма. Кроме того, в последнее время активно публикуются новые данные по изучению регуляции дыхания в практических клинических обследованиях, в частности, весьма актуальны вопросы, связанные с влиянием хронической прерывистой гипоксии на регуляцию дыхания человека, например, изменениями, возникающими при апноэ во время сна. Аппаратура для исследования хеморефлекторной регуляции дыхания серийно не выпускается, но есть несколько подходов к исследованию хемочувствительности дыхания. В одном из них используется дыхание гипероксической газовой смесью из баллона со сжатым кислородом, поэтому такой подход малопригоден в условиях космического полета. Кроме того, влияние невесомости на чувствительность дыхания человека к углекислому газу может проявиться не только, и не столько в параметре вентиляции, сколько в других параметрах дыхания. Это требует по-новому взглянуть на параметры дыхания, управление которыми может измениться при гравитационных воздействиях. Цель: Разработка подходов к исследованию вентиляционной реакции (ВР) человека, пригодных как для условий КП и других экстремальных условий, так и для клинического применения. Апробация в модельных экспериментах. Материалы и методы исследования: Во многих подходах для исследования ВР человека используется мешок, в который осуществляется возвратное дыхание (ВД), причем мешок заключен в жесткий контейнер, сообщающийся с внешней атмосферой через датчик воздушного потока [Mohan, 1997]. Такой метод позволяет избежать образования конденсата из выдыхаемого воздуха на датчике потока. Данный подход принят и в наших разработках. С 2012 года исследования ВР в условиях моделированной микрогравитации проводилось на разработанном в нашей лаборатории аппаратно-программном комплексе (АПК) [Дьяченко А.И. и др., 2014]. АПК включает дыхательный контур для ВД, набор физиологических датчиков: дыхательного потока и содержаний СО2 и О2 у рта, компьютер и программы. Регистрируемый параметр дыхательного потока автоматически пересчитывался в ДО и легочную вентиляцию (BTPS) с учетом калибровки. Результаты: Наши эксперименты с ВД человека в АНОП и в СИ показали достоверные изменения ВР на гипоксию и гиперкапнию. Первое исследование описывает влияние АНОП тела на ВР на СО2 (SVRCO2) [Дьяченко А.И. и др., 2015;].. При этом установили, что при ВД гипоксически-гиперкапнической ДГС реакция дыхательного объёма (ДО) на СО2 (SVTRCO2) в положении сидя (0.067±0.006 л/ мм рт. ст.) достоверно (p<0.01) ниже, чем SVTRCO2 в АНОП (0.093±0.007 л/мм рт. ст.). Установили, что при ВД гипероксической ДГС SVTRCO2 в положении сидя (0.044±0.014 л/ мм рт. ст.) (p<0.1) ниже, чем SVTRCO2 в АНОП (0.055±0.013 л/мм рт. ст.). Второе исследование описывает влияние 21-суточной СИ тела на ВР на СО2. SVRСО2 и SVTRCO2 исследовали в диапазоне PETCO2 от 45 до 60 мм. рт. ст. Испытуемые дышали ДГС с высоким содержанием О2, поэтому реакция на гипоксию отсутствовала. Установили, что SVTRCO2 на 13-ые (0,082±0,022 л/мм рт. ст.) и 19-ые (0,078±0,020 л/мм рт. ст.) сутки СИ достоверно (здесь и далее р<0,05) больше, чем SVTRCO2 в фоне (0,059±0,022 л/мм рт. ст.), и на 13-ые сутки СИ достоверно больше, чем на 8-ые (0,062±0,017 л/мм рт. ст.) сутки СИ. Обнаруженное в исследованиях в СИ снижение трансфер-коэффициента (КCO) во время и после СИ может быть вызвано утолщением альвеолярно-капиллярной мембраны. Преимущественный рост ДО при умеренной гиперкапнии подтверждается многими данными [Magosso E., 2011]. Более выраженный рост ДО по сравнению с ростом вентиляции может быть отчасти вызван увеличением сопротивления дыханию в АНОП и СИ. В свою очередь, рост сопротивления может быть вызван снижением ФОЕ. Переход из положения сидя в АНОП уменьшил ФОЕ испытуемых в среднем на 1.15±0.24 л. Также обнаружено аналогичное уменьшение ФОЕ в сухой иммерсии по сравнению с положением сидя. Клиническое применение: В последнее время активно публикуются новые данные по изучению регуляции дыхания с целью применения полученных знаний в практических клинических обследованиях, в частности, весьма актуальны вопросы, связанные с влиянием хронической прерывистой гипоксии на регуляцию дыхания человека [Kryger M. et al., 2021]. Известно, что у людей с синдромом остановок дыхания во сне отмечается увеличенная реакция респираторной системы на острую гипоксию [Leuenberger et al., 2007]. Такие изменения могут приводить к перенастройке регуляторных контуров, включающих центральные хеморецепторы [Greenberg et al., 1999; Dumas et al., 1996]. Периодическое краткосрочное воздействие гипоксии может быть следствием хронической симпатической активности, гипертензии или повышенной хемочувствительности у пациентов с синдромом остановки дыхания во сне. С целью оптимицации дыхательных реакций в условиях гипоксии неоднократно предлагалось увеличивать содержение СO2 в дыхательной среде [Малкин с соавт., 1969, Маршак 1969]. На основе математического моделирования проведен расчет оптимальных концентраций СО2, обеспечивающих эффективное усиление ВР на соответствующие степени гипоксии [Бреслав И.С. с соавт., 1977]. Однако, технической реализации данного подхода в отношении пациентов с нарушеними дыхания во сне с учетом индивидуальности порога апноэ осуществлено не было. В этой связи нами предлагается использовать АПК к клинике в целях: 1) выявления особенностей ВР у больных с центральным апноэ сна (ЦАС) и синдромом обструктивного апноэ сна (СОАС) в состояниях сна и бодрствования; 2) для индивидуальной оценки порога апноэ у больных ЦАС; 3) для определения и создания оптимальных концентраций СО2 во вдыхаемой смеси для усиления ВР при развитии критической гипоксемии в состоянии сна у больных СОАС и ЦАС; 4) для создания системы автоматической регуляции дыхания у пациентов с апноэ в состоянии сна с помощью искусственных газовых смесей и/или включения контура возвратного дыхания. Заключение: Таким образом, метод оценки ВР человека на СО2 и АПК для реализации этого метода успешно применены в 21-суточной СИ и могут быть рекомендованы для применения в условиях КП. Мы полагаем, что в условиях МГ анализ реакции ДО на СО2 будет более информативным по сравнению с анализом ВР. Работа выполнена в рамках плана фундаментальных исследований ГНЦ РФ ИМБП РАН по теме № 64.1.
Библиографическая ссылка:
Ермолаев Е.С.
, Шулагин Ю.А.
, Паршин Е.С.
, Демин А.В.
, Зарипов Р.Н.
, Дьяченко А.И.
ИЗМЕРЕНИЕ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ РЕАКЦИИ НА ГИПЕРКАПНИЮ И ГИПОКСИЮ У ЧЕЛОВЕКА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В АВИАКОСМИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ
Международная научная конференция «Фундаментальные и прикладные науки – медицине» 12-12 окт. 2023
ИЗМЕРЕНИЕ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ РЕАКЦИИ НА ГИПЕРКАПНИЮ И ГИПОКСИЮ У ЧЕЛОВЕКА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В АВИАКОСМИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ
Международная научная конференция «Фундаментальные и прикладные науки – медицине» 12-12 окт. 2023