Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы . 8
1.1. Компенсаторно-приспособительные реакціш организма в условиях гипоксической гипоксии .. 8
1.2. Метода повышения устойчивости организма к гипоксической гипоксии 16
1.3. Фермент карбоангидраза и его физиологическое значение в организме 17
1.4. Эффекты торможения активности карбоан-гидразы ацетазоламидом 23
1.5« Возможности использования инактивации
карбоангидразы для адаптации к высотной
гипоксии 31
Глава 2. Методика. исследований 34
Глава 3. Результаты исследования 45
3.1. Влияние гипоксической гипоксии 45
3.2. Влияние гипоксической гипоксии при увеличении содержания С02 во вдыхаемой газовой смеси 58
3.3. Влияние тканевой гиперкапнии 70
3.4. Влияние гипоксической гипоксии на фоне тканевой гиперкапнии 93
3.5. Анализ механизмов формирования грудобрюшного типа дыхания при тканевой гиперкапнии 103
Выводы 136
Литература 138
- Компенсаторно-приспособительные реакціш организма в условиях гипоксической гипоксии
- Метода повышения устойчивости организма к гипоксической гипоксии
- Влияние гипоксической гипоксии
- Влияние гипоксической гипоксии при увеличении содержания С02 во вдыхаемой газовой смеси
Введение к работе
В связи с расширением сферы активной жизнедеятельности человека ему все чаще приходится сталкиваться с ситуациями, характерной чертой которых является снижение напряжения кислорода во вдыхаемом воздухе. Число таких ситуаций достаточно велико. К ним относятся переезд в горные местности жителей равнинных районов в связи с изменением места работы, занятия спортом (альпинизм, туризм, парашютный спорт) и так далее.
Затруднения с обеспечением организма кислородом могут встречаться также при выполнении работ в замкнутых пространствах. Между тем, хорошо известно, что состояние человека, тем более его способность выполнять физическую или умственную работу, в весьма высокой степени зависят от напряжения кислорода во вдыхаемом воздухе, поскольку недостаток кислорода быстро приводит к снижению интенсивности тканевого дыхания.
Обеспечение организма кислородом осуществляется сложным и многоступенчатым механизмом. Одним из ведущих звеньев этого механизма в условиях гипоксии является увеличение легочной вентиляции как наиболее простой и легко осуществимый путь повышения оксигена-ции крови.
Однако увеличение легочной вентиляции, в свою очередь, ведет к усиленному выведению из организма углекислого газа, то есть, к возникновению вторичной гипокапнии. По мнению ряда авторов (Э.Ван Лир, К.Стикней, 1967; М.Е.Маршак, 1969; J.R.Sutton et al., 1976; M.I. Cohen, 1979), именно вторичная гипокапния играет важную роль в возникновении тяжелых нарушений регуляции .дыхания и кровообращения, которые определяют клиническую картину так называемой горной болезни.
Правомерность такого предположения становится вполне очевид- ной, если учесть, что в нормальных условиях регуляция дыхания в первую очередь определяется задачей поддержания нормокапнии в артериальной крови (И.С.Бреслав, В.Д.Глебовский, 1981;
Н.Н. Leeschcke, 1973).
Актуальность настоящего исследования определяется тем, что в нем изучена роль развивающейся при гипоксической гипоксии вторичной пшокапнии в возникновении нарушений формирования дыхательного ритма на основании исследований нейрональной активности и выработаны рекомендации по предупреждению этих нарушений. Важное значение таких исследований очевидно в свете всё большего распространения сферы трудовой деятельности человека на высокогорные районы, а также проводившихся попыток использования тканевой ги-перкапнии в качестве средства, предупреждающего развитие горной болезни.
Цель и задачи исследования. Основная цель исследования состояла в изучении возможности использования тканевой гиперкапнии, вызванной инактивацией карбоангидразы, для предупреждения нарушений регуляции дыхания, сопровождающих гипервентиляцию, обусловленную гипоксической гипоксией.
Для достижения этой цели в настоящей работе были поставлены следующие задачи:
Изучить реакции дыхательной системы и, прежде всего, нейронов бульбарного дыхательного центра на гипоксическую гипоксию.
Выяснить возможность предупреждения вторичной пшокапнии и нарушений регуляции дыхания путем введения в гипоксическую газовую смесь углекислого газа.
Изучить влияние тканевой гиперкапнии, обусловленной инактивацией карбоангидразы ацетазоламидом, на дыхание и активность нейронов бульбарного дыхательного центра.
Выяснить возможность предупреждения вторичной гипокапнии - б - и нарушений регуляции дыхания в гипоксических условиях путем инактивации карбоангидразы ацетазоламидом.
5. Изучить роль некоторых нервных и гуморальных факторов в формировании грудо-брюшного типа дыхания, которое, как было показано в данном исследовании, возникает при инактивации карбоангидразы.
Научная новизна диссертации. В этой работе впервые изучены реакции бульбарных дыхательных нейронов на гипоксическуго гипоксию в условиях предупреждения вторичной гипокапнии при помощи инактивации карбоангидразы.
Установлено, что инактивация карбоангидразы, устраняя вторичную гипокапнию, эффективно предупреждает нарушения дыхательного ритма при гипоксическои гипоксии. Впервые обнаружено возникновение дыхания грудо-брюшного типа при тканевой гиперкапнии и выяснены основные звенья механизма формирования этого типа дыхания.
Практическое значение работы определяется тем, что в ней представлены данные, свидетельствующие о возможности предупрежде-/ ния нарушений ритма дыхания гипоксическои гипоксии путем инактивации карбоангидразы ацетазоламидом. Эти данные будут способствовать разработке методов профилактики нарушений регуляции дыхания при гипервентиляции различной этиологии.
В связи с изложенным выше, на защиту выносятся следующие положения диссертации:
Осповной причиной возникновения нарушений ритма дыхания при гипоксическои гипоксии является вторичная гипокашшя, обусловленная увеличением вентиляции легких.
Устранение вторичной гипокапнии с помощью газовой или тканевой гиперкапнии эффективно предупреждает нарушения регуляции дыхания.
Тканевая гиперкапния, обусловленная инактивацией карбо- ангидразы, вызывает торможение активности инспираторных нейронов дорсальных дыхательных ядер и массовое возбуждение инспираторных и экспираторных нейронов вентральных дыхательных ядер, результатом чего является формирование дыхания грудобрюшного типа.
В возникновении этого типа дыхания не играют решающей роли ни механорецепторы лепшх, ни хемо- и барорецептори синокаротид-ных рефлексогенных зон, ни изменения рОр в ткани мозга. Важным звеном в механизме формирования дыхания грудо-брюшного типа является структура, расположенная выше каудальной трети среднего мозга.
Компенсаторно-приспособительные реакціш организма в условиях гипоксической гипоксии
В процессе эволюции в организме высших животных и человека установилось относительное постоянство газового состава и концентрации ионов водорода во внутренних средах, что является одним из проявлений гомеостаза. Постоянство газового состава обеспечивает стабильный уровень клеточного метаболизма и некоторую независимость организма от изменений окружающей среды за счет включения системы компенсаторно-приспособительных реакций. Однако возможности адаптационных процессов ограничены и газовый состав тканей организма варьирует в определенных пределах.
Из всех газов кислород имеет наибольшее значение в связи с отсутствием его резервов и большой скоростью потребления в тканях. Поэтому даже в обычных условиях организм балансирует на грани кислородной недостаточности. Вместе с этим, человеку и животным в течение жизни приходится встречаться с условиями, когда обеспечение организма кислородом затруднено вследствие уменьшения его напряжения в воздухе, то есть с гипоксической гипоксией. Гипоксическая гипоксия встречается при высотных полетах, в горах при подъеме на большие высоты, при нахождении человека и животных в термокамере с ограниченным запасом кислорода. В этих условиях достаточное обеспечение организма 02 достигается лишь за счет функциональных изменений деятельности аппаратов дыхания и кровообращения.
Гипоксия, вызывающая гипоксемию, является для организма адекватным раздражителем, к которому в процессе филогенеза у него выработались определенные приспособительные реакции. Таким образом, гипоксическую гипоксию можно использовать как тестирующий раздражитель для выявления функциональных возможностей систем гомеоста-за организма. Однако гипоксемия в "чистом" виде встречается редко и обычно она сопровождаемся гипо- или гиперкапнией. Первое сочетание характерно для воздействия на организм гипоксическои гипоксии, а второе - для заболеваний органов дыхания и (или) нарушений кровообращения в малом круге.
В соответствии с целью исследования в данном обзоре основное внимание уделено анализу приспособительных реакций кратковременной адаптации, возникающих при гипоксическои гипоксии, а также возможным путям повышения устойчивости организма в этих условиях.
По современным представлениям адаптация к длительно действующей гипоксии осуществляется в 2 этапа: этап срочной адаптации и этап долговременной адаптации (Н.А.Агаджанян, М.М.Миррахимов, 1970; Ф.З.Меерсон, 1973). На каждом этапе действуют как системные, так и клеточные приспособительные реакции.
Высокая устойчивость к гипоксии развивается на втором этапе, когда первоначальные приспособительные реакции систем доставки 02 к тканям затухают. Отсутствие необходимости в прежних адаптивных реакциях систем дыхания и кровообращения в этот период обусловлено переходом функциональных изменений этих систем в структурные, которые считаются признаком высших, качественно более сложных форм адаптации (Ф.З.Меерсон, 1973). К структурным изменениям, развивающимся при адаптации к гипоксии, относятся: возникновение в тканях новых капилляров, усиление эритропоэза, возрастание количества митохондрий и увеличение сродства их дыхательных ферментов к кислороду. Вследствие этого клетки приобретают способность поглощать необходимое количество 02 даже из "гипоксическои" крови, что может быть достигнуто при меньшей функциональной нагрузке транспортных систем, в том числе - внешнего дыхания.
Учитывая вышеизложенное, целесообразно более подробно описать приспособительные реакции систем поддержания газового гомео-стаза в течение срочной "аварийной" адаптации к гипоксической гипоксии, когда степень мобилизации транспортных систем особенно велика.
Первый этап характеризуется наличием адаптивных перестроек, направленных на удержание напряжения кислорода в крови и тканях на уровне, близком к нормальному, то есть, "борьбой за кислород" (З.И.Барбашова, 1970). Комплекс реакций срочной адаптации начинается с возбуждения периферических жеморецепторов каротидных телец, чувствительных к снижению напряжения кислорода в артериальной крови. Активация периферических хеморецепторов приводит к изменению функционального состояния дыхательногб центра. В условиях гипоксической гипоксии исследователи наблюдали нарастание импульсной активности инспираторных и снижение активности экспираторных нейронов продолговатого мозга (А.М.Кулик, 1967; А.М.Кулик, Л.Н.Кондратьева, 1966, 1967, 1975; R. Baumgarten, 1956; мД. Cohen, 1959; 1963, 1964; G.G. Salmoiraghi, B.D. Barns, 1960).
Такая реакция дыхательных нейронов соответственно отражается на активности дыхательных мышц. В этих условиях у животных и у человека регистрируется усиление активности инспираторных и угнетение активности экспираторных мышц груди и живота (А.М.Кулик, 1962,1967; М.Е.Маршак, Т.А.Маева, 1965). Таким образом, при гипоксической гипоксии в состоянии покоя происходит обычное рефлекторное увеличение вентиляции, причем МОД возрастает в основном за счет углубления дыхания (М.Б.Маршак и др., 1948; А.М.Кулик, 1967; Э.Ван Лир, К.СТИКНЄЙ, 1967; Е.Т. Carter, H.T.Clark,1958а5 S.A. Forwand et al., 1968). В этих условиях происходят характерные изменения показателей кислотно-основного равновесия и напряжения газов в крови. При гипоксической гипоксии наблюдают появление алкалоза, имеющего ды хательное происхождение, который в дальнейшем частично компенсируется метаболическим ацидозом, обусловленным смещением биохимических реакций организма в сторону активации гликолиза (Ф.З.Меер СОН, 1973J Е.ї. Garter, R.T. Clark, I9586; S.M. Cain, J.E.Dann II,
1966: c. Lentant et ai., 1971). Отмечают также снижение PaOo вследствие понижения напряжения кислорода в окружающем и альвеолярном воздухе, а также уменьшение РаС02 вследствие хеморефлектор-ного стимулирования легочной вентиляции гипоксической гипоксией (Е.Т. Garter, R.T. Glark, 19586J С. LenMttt et al., 1971, s.A.Porwand et ai., 1968; Л.Л.Шик, 1949; A.M.Кулик, Л.Н.Кондратьева, 1975). При гипокапнии в плазме артериальной крови уменьшается концентрация гидрокарбоната вследствие снижения содержания С02 ВО ВСЄХ формах (С. Lenfant et al., 1971; Т. Purshottam, N.C. Ghosh, 1973).
Особого внимания заслуживает изменение насыщения гемоглобина кислородом в артериальной крови (Sa02) при действии острой гипоксии, поскольку снабжение тканей кислородом связано прежде всего с этим показателем состава крови. Насыщение гемоглобина кислородом в основном зависит от напряжения кислорода в крови и в меньшей степени от сродства гемоглобина к кислороду. В свою очередь сродство гемоглобина к кислороду определяется величинами рН и рС02, температурой и внутриэритроцитарной концентрацией некоторых фосфатов, прежде всего 2,3 дифосфоглицерата (2,3 ДФГ) (с. Lenfant et al. 1971; J.D.3. Gillies et ai.I970). Исследования показали, что при острой гипоксической гипоксии сродство гемоглобина к кислороду повышается, что обусловлено гипокапнией и дыхательным алкалозом С с.Lenfant et ai., I97I).. Б этих условиях эритроциты, проходящие по капиллярам легких, присоединяют больше кислорода, но в капиллярах тканей они отдают кислород в меньшей степени. Таким образом, гипоксемия осложняется уменьшением отдачи кровью кислорода тка ням. Можно сделать вывод, что адаптивные перестройки функционирования одной только дыхательной системы при гипоксической гипоксии не могут обеспечить адекватное снабжение тканей кислородом.
Метода повышения устойчивости организма к гипоксической гипоксии
Вопрос о повышении устойчивости организма к гипоксии изучали многие исследователи. В качестве одного из способов рекомендовали введение в организм хлорида аммония, вызывающего закисле-ние крови, что может компенсировать развитие дыхательного алкалоза. Однако сведения об эффективности лечения горной болезни этим веществом противоречивы (см. обзор Э.Ван Лир, К.Стякней, 1967).
Одним из возможных путей повышения устойчивости организма в гипоксических условиях является форсирование перехода от "аварийной" стадии к стадии относительно устойчивой адаптации за счет активации биосинтеза нуклеиновых кислот и белков в сочетании со специальной диетой (Ф.З.Меерсон, 1973).
По мнению большой группы исследователей, при гипоксической гипоксии во вдыхаемый воздух полезно добавлять С02 для поддержания нормокапнии (М.Е.Маршак, М.М.Волл, 1941; М.Е.Маршак и др., 1948; И.СКандрор, Л.Л .Шик, 1948; Л .Л .Шик, 1949; А.М.Кулик, Л.Н.Кондратьева, 1975; Н.А.Агаджанян и соавт., 1977). Но такое добавление требует применения специальных дыхательных приборов, снабженных источником диоксида углерода. Использование подобной аппаратуры удобно в лабораторных условиях, при полетах на летательных аппаратах, но затруднительно в горах при подъеме на большие высоты. Кроме того, имея специальное дыхательное оборудование, было бы рационально устранить и первопричину (гипоксическую гипоксию), и последствие (гипокапнию), добавляя во вдыхаемый воздух кислород.
В настоящее время содержание СО2 в организме целесообразно увеличивать не добавлением диоксида углерода к вдыхаемому воздуху, а задержанием эндогенно образующегося СО . Это стало возможным после получения сильных специфических ингибиторов фермента
КарбоанГйДраЗЫ (R 0. Roblin, J.Y/.Clapp, 1950; W.H. Miller et al., 1950; Т.Н. Maren et al., 1954). Карбоангидраза (карбонатгидролиаза, ЕС 4.2.I.I.) представляет собой фермент, основная функция которого заключается в ускорении реакции обратимой гидратации диоксида углерода в тканях организма. В природе карбоангидраза распространена чрезвычайно широко, НаЧИНаЯ С баКТерИЙ И КОНЧаЯ ЧеЛОВеКОМ (j.B. Polya, A.J.Wirtz, 1965; т.н.Maren, 1967; M.J.Garter, 1972). У большинства млекопитающих фермент представлен рядом форм - изоэнзимов. Выделяют 2 основных изоэнзима карбоангидразы. Они обозначены как карбоангидраза I. И Карбоангидраза П (и.Е. Tashian, M.W.Shaw, 1962), ИДИ Карбоангидраза В И Карбоангидраза С (P.O.Nyman, S.Lindskog, 1964), соответственно, причем последнее обозначение используется Шире (M.J.Moore et al., 1973). По своему строению карбоангидраза является содержащим цинк металлопротеидом. Молекулярная масса фермента составляет около 30 000 углеродных единиц ( V.Е.Headings, R.E.Tashian, 1971; T.R. Hesketh, M.T.Flanagan, 1975; L.E.Henderson et al., 1976).
На основании особенностей ферментативного механизма карбоан-гидразу относят к типичным кислотно-основным катализаторам. Наиболее активно она катализирует обратимую гидратацию С02 и в меньшей степени - гидратацию некоторых альдегидов, гидролиз алифатических и ароматических эфиров органических кислот и циклических Эфиров сульфокислот ( A.Lanir et al., 1975; P.Woolley, 1975; R.G.Khalifah, 1971; M.J.Carter, 1972; T.H.Maren, 1967). Карбоанглдрэза ускоряет гидратацию С02 по сравнению со скоростью 9 спонтанной реакции в воде в 10 раз ( p.wooiiey, 1975). При температуре 25 С в нейтральной среде одна молекула карбоангидразы С человека за I минуту может гидратировать до 36 млн. молекул диоксида углерода. Это одно из самых высоких значений числа оборотов фермента, ИЗБеСТНЫХ В ЭНЗИМОЛОГйй ( J.T.Edsall, 1968).
Активность карбоангидразы так велика, что она имеет физиологическое значение даже если ее содержание ниже чувствительности ОбЫЧНЫХ МеТОДОВ Определения (Т.Н. Магеп, 1977). Карбоаногидраза в организме служит, прежде всего, для ускорения взаимопревращении С02 = НСО3 . В связи с этим в данном обзоре будут рассматриваться свойства карбоангидразы только по отношению к диоксиду углерода. В зависимости от применяемой методики определения активности карбоангидразы по отношению к этому субстрату, карбоангидраза С активнее, чем карбоангидраза В
В 5-40 раз ( S.Funakoshi, H.F.Deutsch, 1971а; R.E. Tashian et al., 1971; J.Т. Edsall, 1968). В тканях организма млекопитающих карбоангидраза распределена неравномерно как по количеству, так и по качественному (изоэн-зимному) составу. Большое количество фермента находится в эритроцитах крови ( N.U.Meldrum, P.J.W.Houghton, 1933; Е.М.КрепС, 1944). При использовании более чувствительных методик следовые количества карбоангидразы найдены и в плазме крови человека ( D.Gitiin et ai., 1968; H.Wehinger, 1972). По расчетным данным, в красных кровяных тельцах у человека имеется многократный избыток активности этого фермента даже при максимальной нагрузке на организм ( т.н.Магеп, 1967; т.н.Магеп et ai., 1976 ).В эритроцитах под влиянием карбоангидразы мно- гократно ускоряется спонтанная гидратация С02 в капиллярах .тканей и дегидратация HCOg в капиллярах легких. Это способствует скорейшему достижению равновесия и улучшает транспорт кровью диоксида углерода (а косвенно и кислорода). Наличие карбоангидразы в плазме крови также имеет существенное значение. В противном случае, из-за медленных изменений рН плазмы,, процесс обмена С02 плазма-эритроциты может потребовать ОКОЛО 20С ДЛЯ СВОеГО Завершения на 90% ( R.M. Effros et al.,1978). Другие ткани млекопитающих, кроме слизистой желудка, содержат значительно меньше карбоангидразы (Е.М.Крепе, 1944). Обычно это высокоактивный изоэнзим С. Наличие карбоангидразы имеет большое значение для нормального функционирования секреторных и экскреторных клеток. Важная роль принадлежит карбоангидразе при трансмембранном Транспорте ТаКИХ ИОНОВ, Как Na+, К+, Ш+, СІ", НСО (M.J.Carter, 1972). Поскольку прохождение через мембрану полярных ионов затруднено по сравнению с неполярными молекулами, то особое значение имеет карбоангидраза для удаления диоксида углерода из клетки за счет переходов С02 НСО3. Таким путем происходит также регуляция трансмембранного градиента рН.
Влияние гипоксической гипоксии
При изучении влияния гшюксической гипоксии животное переводили на дыхание газовой смесью, содержащей около 10! кислорода в азоте. Таким образом напряжение кислорода во вдыхаемой газовой смеси было снижено вдвое (по сравнению с нормой) и примерно соответствовало напряжению кислорода на высоте 5-5,5 тысяч метров. Поскольку дыхание Гйпоксической смесью вызывало выраженное увеличение вентиляции, сопровождающееся "вымыванием" диоксида углерода из организма, оно обычно приводило к возникновению гипокапнии. Таким образом, несмотря на то, что в опытах, результаты которых приведены в данном разделе, животных подвергали только воздействию гйпоксической гипоксии, у них развивалась как гипоксия, так и гипо-капния (см.ниже).
Показатели внешнего дыхания. При дыхании воздухом минутный объем дыхания (МОД) у наркотизированных кошек составил в среднем по группе 375+25 мл/мин, а частота дыхания (ТО - 25,6+0,9 цикла в минуту. Перевод животных на дыхание гйпоксической газовой смесью сопровождался незначительным и статистически недостоверным учащением дыхания, составившим 26,8+1,1 циклов в минуту. Вместе с этим наблюдался отчетливый рост дыхательного объема (ДО), возрастающего с 14,6+1,3 мл при дыхании воздухом до 22,8+1,4 мл после перехода на дыхание гйпоксической смесью (р 0,002). Комбинация слабого учащения и значительного углубления дыхания приводила к отчетливому увеличению МОД, который через 10 минут достигал 572+31 мл/мин (р 0,001) и в дальнейшем оставался на стабильно повышенном (на Ь3%) уровне в течение всего периода гипоксии.
Эти выраженные изменения внешнего дыхания представляют собой приспособительную реакцию, призванную уменьшить изменения газового состава и кислотно-основного равновесия (КОР) крови, обусловленные вдыханием гипоксической газовой смеси.
Газы и показатели КОР артериальной крови. В нормоксических условиях напряжение кислорода в артериальной крови (РаО ) составляло в среднем 101,2+1,9 торр (13,49+0,26 кПа). При дыхании гипоксической смесью РаО снижалось на 45-50 торр (на 6,00-6,67 кПа) (на 46!) и достигало 54,60+1,31 торр (7,29+0,17 кПа) (р 0,001). В случаях, когда у животного при гипоксической гипоксии возникало периодическое дыхание, на кривой Ра02 появлялись волны, амплитуда которых составляла около 2-3 торр (0,27-0,4 кПа) (рис.2).
Перевод животных с дыхания воздухом на дыхание гипоксической газовой смесью приводил через 10 минут к снижению насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом ( Sa02) с 89,9+1,0! до 67,7+1,/6 (р 0,001), то есть на 25!. Снижение saO сохранялось на стабильном уровне в течение всего периода гипоксии.
Увеличение МОД сопровождалось "вымыванием" из организма диоксида углерода, следствием чего во всех опытах является стойкое уменьшение напряжения СО2 в артериальной крови (РаС02). В среднем по группе РаС02 через 10 минут после перехода на дыхание гипоксической смесью упало с 40,8+1,2 торр (5,44+0,16 кПа) до 25,8+0,6 торр (3,45+0,08 кПа) (р 0,001).
Было отмечено, что в тех случаях, когда РаС02 приближалось к 20 торр (2,67 кПа), у животного, как правило, возникало периодическое дыхание, проявляющееся на кривой РаС02 в виде волн амплитудой 1-2 торр (0,13-0,27 кПа) (рис.3).
Гипоксия приводит также к некоторому уменьшению концентрации гидрокарбоната в артериальной крови. В наших опытах этот показатель через 10 минут после начала действия гипоксии снижался с 22,9+2,6 (исходная величина) до 15,8+2,0 ммол/л (р 0,05).
Так, исходная величина р02 коры мозга у подопытных кошек составляла в среднем 84,9+1,7 торр (4,66+0,23 кПа), а в условиях гипоксии снижалась до 16,7+1,9 торр (2,23+0,25 кПа) (р 0,001), то есть на 18,3+2,0 торр (2,44+0,27 кПа), что составляет 52,5% от исходного уровня.
При возникновении периодического дыхания на хроноамперограм-мах pOg мозга появлялись волны небольшой амплитуды (рис.4).
Напряжение кислорода в скелетных мышцах в нормальных условиях составляло 22,0+1,7 торр (2,94+0,02 кПа), а при гипоксии снижалось на 67,3% и достигало 7,1+0,9 торр (0,95+0,01 кПа) (р 0,001).
Для хроноамперограммы р02 скелетных мышц свойственны колебания, совпадающие, по-видимому, с периодическими изменениями мышечного тонуса, маскирующие периодические сдвиги р02 скелетных мышц, соответствующие изменениям дыхания (рис.5).
Изменения КОР и газового состава артериальной крови и тканей при гипоксической гипоксии непосредственно и рефлекторно меняют функциональное состояние дыхательного центра продолговатого мозга. по современным представлениям, основным чувствительным элементом гуморального механизма регуляции дыхания при нормальном напряжении кйслорода, являются центральные хеморецепторы ( h.h.loeschcke, 1973).
Влияние гипоксической гипоксии при увеличении содержания С02 во вдыхаемой газовой смеси
В данной серии опытов использовали две газовые смеси, содержавшие одинаковое количество кислорода (10%), но различавшиеся по содержанию углекислого газа (2 и 5%) Остальную часть газовых смесей, как и в опытах предыдущей серии, составлял азот. Показатели внешнего дыхания. Перевод животных на дыхание гипоксической газовой смесью, содержавшей 2% углекислого газа, вызывал постепенное увеличение МОД, который через 10 мин достиг 596+89 мл/мин (исходная величина МОД в этих опытах составляла 360+39 мл/мин), то есть на 65% превысил исходный уровень. Еще более значительный рост МОД был отмечен при увеличении содержания углекислого газа до 5%. В этих опытах МОД вырос с 360+39 до 1030+130 мл/мин и через 10 минут после начала дыхания этой газовой смесью составил 286% по отношению,к исходной величине (рис 8). Б отличие от опытов с гипокапнической гипоксическои гипокси- ей, в данной серии экспериментов после перевода животных на дыхание комбинированной газовой смесью с повышенным содержанием GO2 наблюдали отчетливо выраженное тахипноэ. Так, при дыхании смесью, содержащей 2% С02, частота дыхания в среднем по группе возрасла с 28,2+1,8 до 34,3+1,9 циклов/мин (р 0,01),а при дыхании смесью, содержавшей 5% С02 - до 48,3+7,2 цикла в минуту (р 0,05) (см. рис.8).
Изменения ДО при дыхании гипоксическои газовой смесью с повышенным содержанием углекислого газа оказались несколько меньше, чем при гипоксическои гипоксии без добавления С02. При исходной величине ДО, равной 12,8+1,2 мл, через 10 минут после перевода животных на дыхание смесью, содержавшую 2% С02, ДО составил 16,8+1,4 мл (то есть 131% от исходной величины), а при дыхании смесью с 5% С02 - 21,7±1,5 мл (170%) (см. рис.8). Газы и показатели КОР артериальной крови. Через 10 минут после начала дыхания гипоксическои газовой смесью, содержавшей 2% С02, Ра02 снизилось с 110+5,0 торр (14,6+0,7 кПа) до 70,0+6,3 торр (9,31+0,8 кПа) (р 0,001) (рис.9).
Величина Sa02 в опытах данной серии изменялась незначительно, но достоверно: при дыхании смесью, содержавшей 2% С02, величина 3а02 снизилась с 92,5+1,1 до 73,0+3,3% (р 0,001) (см1, рис.9).
Введение в газовые смеси значительных количеств С02, естественно, уменьшало снижение РаС02 при увеличении вентиляции, обусловленном гипоксическои гипоксией. В этих условиях, при дыхании смесью, содержавшей 2% С02, РаС02 снизилось с 32,2+1,9 торр (4,28+0,25 кПа) лишь до 29,7±0,9 торр (3,90+0,10 кПа), то есть всего на 7,7% (р 0,1) (см.рис. 9).
Статистически недостоверным оказалось в описываемых опытах и уменьшение концентрации гидрокарбоната в артериальной крови (с 21 2,2 до 19,8+3,3 ммоль/л) (р 0,1).
Нейрональная активность при изо- и гиперкапническои типоксической гипоксии. Проведенные эксперименты показали, что перевод животного на дыхание газовой смесью, содержащей 10% 02 и 2% С02, стимулировал активность бульбарных инспираторных нейронов. Это выражалось в увеличении частоты импульсного разряда в залпе, а также в учащении залповой активности. Продолжительность залпов инспираторных нейронов постепенно уменьшалась и к десятой минуте ингаляции эти залпы обычно были короче, чем в нормоксических условиях. Однако вследствие учащения импульсного разряда, в залпах инспираторных нейронов при .дыхании комбинированной газовой смесью содержалось большее число импульсов, чем во время дыхания воздухом (рис.10).
Под действием этой гипоксическо-гиперкапнической газовой смеси происходило ослабление активности экспираторных нейронов продолговатого мозга: частота их импульсного разряда уменьшалась, укорачивалась также длина залпа. Таким образом, количество импульсов в залпе уменьшалось по сравнению с нормоксическими условиями. Однако по сравнению с "чистой" гипоксической газовой смесью, ослабление активности экспираторных нейронов при ингаляции комбинированной газовой смеси было гораздо менее выражено (рис.11).
В дальнейшем было установлено,что уже через 3-5 минут после перевода наркотизированных кошек на дыхание гипоксическои газовой смесью, содержащей 5% С02, частота импульсного разряда инспираторных нейронов возрастала, а длительность их залпа уменьшалась. В результате этого общее количество импульсов в залпах инспираторных нейронов по сравнению с нормой заметно не менялось. Однако, учитывая учащение залпового разряда, в единицу времени (за одну минуту) инспираторные нейроны генерировали большее количество игл-пульсов (рис.12 и 13).
В свою очередь частота импульсного разряда бульбарных экспираторных нейронов при дыхании животных смесью, содержащей 10% 02 и 5% С02 уменьшалась, что сочеталось с некоторым укорочением их залпов. Можно сделать вывод, что в этих условиях активность буль-барвых экспираторных нейронов снижалась по сравнению с их активностью при дыхании воздухом. Тем не менее,- при добавлении к гипоксическои газовой смеси 5% С02 импульсная активность экспираторных нейронов продолговатого мозга сохранялась на более высоком уровне, чем это наблюдалось при дыхании "чистой" гипоксическои смесью (рис.14)
