Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Защитное действие газовой и тканевой гиперкапнии на организм при гипоксической гипоксии

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 нш относятся переезд в горше 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 очевидной, 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 гипокапнии в возникновении нарушений формирования дахатель-ного 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.

Дель 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:

1. Изучить реакции дыхательной системы и, прежде всего, нейронов бульбарного дыхательного центра на гипоксическую гипоксию.

2. Выяснить возможность предупреждения вторичной гипокапнии и нарушений регуляции дыхания путем введения в гипоксическую газовую смесь углекислого газа.

3. Изучить влияние тканевой гиперкапнии, обусловленной инактивацией карбоангидразы ацетазоламидом, на дыхание и активность нейронов бульбарного дыхательного центра.

4. Выяснить возможность предупреждения вторичной гипокапнии 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 гипоксической 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-У ния нарушений ритма ,дыхания гипоксической 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:

1. Осповной причиной возникновения нарушений ритма дыхания при гипоксической гипоксии является вторичная гипокапния, обусловленная увеличением вентиляции легких.

2. Устранение вторичной гипокапнии с помощью газовой или тканевой гиперкапнии эффективно предупреждает нарушения регуляции дыхания.

3. Тканевая гиперкапния, обусловленная инактивацией карбоангидразы, вызывает торможение активности ипспираторных нейронов дорсальных дыхательных ядер и массовое возбуждение инспираторвых и экспираторных нейронов вентральных дыхательных ядер, результатом чего является формирование дыхания грудобрюшного типа.

В возникновении этого типа дыхания не играют решающей роли ни механорецепторы легких, ни хемо- и барорецепторы синокаротид-ных рефлексогенных зон, ни изменения pOg в ткани мозга. Важным звеном в механизме формирования дрхания грудо-брюшного типа является структура, расположенная выше каудальной трети среднего мозга.

выводы

1. При гипоксической гипоксии возникают нарушения ритмической залповой деятельности инспираторвых и уменьшение частоты разрядов экспираторных нейронов продолговатого мозга, приводящие к соответствующим изменениям деятельности основных дыхательных мышц, в результате которых формируется дыхание, внешне напоминающее патологическое дыхание Чейна-Стокса. Основной причиной указанных изменений импульсной активности бульбарных дыхательных нейронов является вторичная гипокапния.

2. Сохранение нормокапнии в гипоксических условиях путем обогащения вдыхаемого воз,духа углекислым газом полностью предупреждает нарушения деятельности бульбарных .дыхательных нейронов, а, следовательно, и возникновение дыхания типа Чейна-Стокса.

3. Тканевая гиперкащшя, вызванная инактивацией карбоангид- • разы ацетазоламидом предотвращает нарушения деятельности инспира-торных и экспираторных нейронов и эффективно предупреждает формирование дыхания типа Чейна-Стокса даже при длительной гипоксической гипоксии.

4. Выраженное увеличение вентиляции легких при тканевой гиперкапнии связано с формированием специфического типа дыхания, характеризующегося резким возрастанием активности дыхательных мышц грудной клетки и живота, компенсирующим уменьшение активности диафрагмы (дыхание грудо-брюшного типа).

5. Особенности реакции бульбарных дыхательных нейронов на инактивацию карбоангидразы позволяют выделить среди них 4 типа и установить их функциональную связь с основными дыхательными мышцами.

6. Формирование грудо-брюшного .дыхания при инактивации карбоангидразы не зависит от изменений р02 в ткани мозга, отражающих динамику мозгового кровотока, а также от величины системного артериального давления. Ни рецепторы легких, ни хемо- и барорецеп-торы каротидных телец не играют существенной роли в его возникновении.

7. Дцхание грудо-брюшного типа является результатом воздействия структур переднего или среднего мозга на дыхательный центр продолговатого мозга, которое осуществляется прямо или опосредовано с помощью катехоламинов или (и) серотонина.

8. Тканевая гиперкапния, вызванная инактивацией карбоангидразы ацетазоламидом, может быть использована для разработки способов предупреждения гипокапнических последствий естественной или искусственной гипервентиляции как в гипоксических, так и в нормо-ксических условиях.