Регуляция дыхания в условиях измененной плотности газовой среды при мышечной работе у человека Сегизбаева, Марина Оразовна

Введение к работе

^П?лыюсть_проблекы. Мзучеігае механизмов- регуляции дыха-ія, обеспечивающих наиболее совершенное приспособление, респира->рной системы к меняющимся потребностям организм* в газообмене, шется одним из актуальних вопросов физиологии дыхания. Особое шение в этом плане приобретает исследование регуляция дыхания эй измененном сопротивлении газовому потоку, поскольку воздейст-je данного фактора часто встречается яри трудовой деятельности зловека, а также при различных обструктивних заболеваниях брон-э-легочной системы (см. обзоры: Mead, 1979; Бреслав, Глебовский, Э81; Killian, Campbell, 1983; Тихонов, Аоямолоьа, 1986; Исаев, реслав, 1991). Несмотря на обширный фактический материал, какоп-энный в этой области, анализ механизмов компенсации измененной агруэки на респираторную систему остается предметом современных сследований и научных дискуссий.

Одним из способов моделирования измененного сопротивления аханию является использование газовых смесей различной плотнос-и. Применение данного метода имеет ряд преимуществ, поскольку озволяет изменять сопротивление на протяжении всего трахео-ронхиального дерева без механического воздействия на бронхиаль-ый тонус. Кроме того, искусственные газовые среды с инертными азбавигелями кислорода различной плотности получили широкое рас-ространеше во многих областях профессиональной деятельности че-овека, функциональной диагностике и клинике (Bennett, Elliott, 982; Гуляр, 1988; Кисляков, Вреслаа, 1983; Грошихин, 1989). В то :е время влияние газовых смесей измененной плотности на респира-орную систему человека исследовано недостаточно, а существующие ведения часто противоречивы. Сравнительно малочисленны данные о іеханике дыхания в этих условиях, влиянии различных газовых сред іа газообмен, оксигенацию крови как в покое, так и особенно при шечной работе. А .если в условиях покоя снижение или- увеличение шотности газовой среда не оказывает выраженного влияния на рес-ираторнуи систему (Бреслав, Калачева, 1980; DeWeeae et al., 1983; Malllard ot al., 1990), то при форсированном дыхании этот іактор мояет играть ванную роль, поскольку зависимость неэласти-іеского сопротивления от плотности газовой среды растет с увели-іенмем скоростей газових потоков в соответствии с известным уравнением Рорера (Rohrer, J915).

Механизм, вовлекаете п компенсацию измененной нагрузки респираторную систему, ышлают несколько уровней регуляции, пр чем по этому поводу существуют различные точки зрения. Спосо ность дыхательной системы поддерживать вентиляцию легких в отн сительно постоянных пределах при измененной механической нагруз может обеспечиваться тремя основными механизмами: хеморецептори регуляцией, нейрошшши влияниями от легочных рецепторов и пр приоцепторов дыхательных мышц, а также благодаря внутренним (со ственным) свойствам респираторной мускулатури. Кроме того, : исключается возможная роль рецепторов верхних дыхательных путе: а также супрабульбарішх влияний (ст. обзор: Nilio-Bnill, Z1 1986).

Проведение комплексного исследования с анализом основи кардиореснираторних параметров при изменении неэластического с противления газовому потоку на фоне форсированного дыхания и в явление возможных компенсаторных механизмов респираторной систа было предметом данного исследования.

Ц^ль_Оадачи_рабо_ Целью настоящей работы явилось из; чение регуляции дыхания человека в условиях измененного сопроти) лени я потоку газа, вызванного ингаляцией газовых смесей различи плотности в покое, при постоянной и возрастающей мышечной нагру: ке.

Для этого были поставлены следующие задачи:

1. Установить общие закономерности реакций респираторной еж темы на измененное сопротивление дыханию, создаваемое ингаляцш газовых смесей различной плотности (воздух, гелио-, аргоно-элегаэо-кислородные смеси, а также внешнее резистивное сопротиі ленде диханию) в покое и при постоянной умеренной мышечной раб< те.

2. Исследовать характер бистрих изменений основных параметре дыхания в течение первых 10 дыхательных циклов после замены во: духа на газовие смеси различной плотности в покое и при умереюк мшечной работе.

3. Сравнить динамику кардиореегшраторных реакций в условиі возрастающей мышечной негрузки и оценить максимальную работосш собность на 4хзне дыхания воздухом, гелио- и аргоно-кисдороднш нормокомчеокши смесями и при внешнем добавочном сопротивлеш газовому потоку.

4. Проследить динамику начальной инспираторной активности до

хательного центра в- условиях ингаляции газових смесей измененной плотности в покое и при галечной работе различной интенсивности.

5. Провести анализ возможных механизмов компенсаторных реакции системы дыхания на измененное соггротавлеіше газовому потоку.

В9ї!їїя_новизна Впервые проведено комплексное сиотематгтз::-рованное исследование реакіщй система дыхания человека на увеличенное или пониженное сопротивление газовому потоку, вызванное ингаляцией газовых смесей различной плотности, в условиях мышечной работы различной интенсивности. Показано, что стобилыюсть легочной вентиляции при постоянной мышечной работе уморенной интенсивности обеспечивается рещтрокчши изменениями объемно-временных параметров дыхательного цикла: "легкая* гелло-кислородная смесь вызывает учащение днхония и сиияенне дыхательного объема, а 'тяжелая" элегазо-кислородная - противоположные реакции. Анализ быстрых (в течение 10-ти дыхательных циклов) и-

УСТОЙЧИВЫХ (В Течение 3-Х МИНУТ ВоЗДеЙСТВИЯ) ОТЕЄТ0В ДОХаїОЛІШОЙ

системи выявил, что при дыхании 'легкой* газовой смесью- происходит снлкение центральной инспираторной активности, инсггирєторшх. усилий дыхательных мышц и их электрических сигналов, суммарной работы дыхания и увеличение значений этих, показателей пр»^;!ішгаля-ции "тяжелой" смеси с первых же дыхательных циклов на <*>онв.- неизменной легочной вентиляции и парциального даклеияя СО^.ві. альвеолярном газе. Сделано заключение об участии афферентной* идаульса-ции от рецепторов растякеюш легких, в формировании паттерн дыхания при воздействии измененного сопротивления газовому¹,-потоку, а также,о вовлечении афферентной информации от проприоцепторов дыхательных мышц в кошенсаторное .нарастание или снижение усилий респираторной мускулатуры как за счет механизмов сегментарного уровня (и собственных свойств мышечного волокна), так и поступления ее в центральные структуры, следствием чего является изменение центральной инспираторной активности.

Установлено, что при суйуксималыш и максимальных физических нагрузках одинаковый прирост легочной вентиляции обеспечивается значительно меньшим усилием дыхательных мышц, работы дахаїшя и центральной инспираторной активности в условиях дыхания гелио-кисло родной смесью и соответствующим увеличением указанных параметров при работе на фоне ингаляции аргоно-кислородной смеси.

T?9p6H???os..tL0P3!^<7H^,*?^_9^Ji31f?S?s_B^Q- В работе представлены полные данные о характере изменения паттерна дыхания.

общего газообмена, биомеханических показателей, центральной ин-спираторноя активности и параметров гемодинамики в условиях ингаляции газовых смесей различной плотности и добавочного резистив-ного сопротивления в покое и на фоне мышечной нагрузки различной интенсивности. Проведен анализ возможных механизмов реализации компенсаторних ответов дыхательной системы на измененное сопротивление дыханию. Результаты исследования расширяют существующие представления о регуляции дыхания в условиях измененного аэроди-накзїчєского сопротивления газовому потоку, определяют значение фактора плотности газовой среды для функционирования кардиореспи-раторной систеш в условиях форсированного дыхания человека, вызванного мышечной работой различной интенсивности.

Полученные данные могут стать основой для теоретического обоснования применения гелио-киолородной нормоксической смеси в клинике, а также для разработки рекомендаций по ее использованш пра тяжелой трудовой деятельности и в системе восстановительных средств ь спорте.

іШ2$2ция_ра09та Материалы диссертации доложены и обсувдены на 'заседании секции дыхания и кровообращения Санкт-Петербургского Физиологического общества (апрель, 1992), заседании секции гипер-барической физиологии Института эволюционной физиологии и биохимии км.И.М.Сеченова РАН (май, 1992), заседании отдела физиологии висцеральных систем Института физиологии им.И.П.Павлова РАН (май, 1992). Основные положения и результаты диссертации изложены в 11 опубликованных, работах, в числе которых б статей и 5 тезисов докладов.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, обзора литературы (1 глава), описания методики (2 глава), изложения результатов исследования и их обсувдения (3, 4 главы), заключения, выводов и списка Литературных источников. Работа изложена на страницах машинописи, включая 37 рисунков, 10 таблиц и страниц библиографии, содержащей наименования, из которых - на руооком языке.