Физиологическая роль сосудистых рефлексогенных зон в интегративной регуляции функций дыхания и кровообращения

Большой разброс показателей изменения ЧСС и частоты дыхания (ЧД), очевидно, свидетельствует о нестабильности реакций частотных характеристик, наблюдающихся при реализации хеморефлексов в конкретных условиях наших экспериментов. В данном случае более реактивными и стабильными при воспроизведении оказываются рефлексы, направленные на увеличение уровня САД и амплитуды дыхательных движений. Рефлекторное увеличение объема вентиляции легких происходило в основном за счет увеличения амплитуды дыхательных движений, в меньшей степени (реже) – их учащения. Изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы также происходили в основном за счет повышения уровня САД и в меньшей степени за счет увеличения ЧСС. Подобная большая реактивность амплитуды внешнего дыхания и уровня САД в сравнении с частотой дыхания и сердечных сокращений наблюдалась во всех сериях наших экспериментов как по изучению баро-, так и хеморецептивной активности СРЗ. Очевидно, что при данных условиях рефлекторные реакции изменения частоты дыхания и работы сердца не являются основным способом достижения приспособительного результата со стороны дыхательной и сердечно-сосудистой систем.

Качественно такие же рефлексы, но менее выраженные, были зарегистрированы при введении в гемодинамически изолированные позвоночные и сонные артерии венозной крови, взятой у того же животного. Было произведено 43 наблюдения на 9 животных (табл. 3). В 36 случаях (р<0,01) регистрировалось повышение уровня САД. Одновременно в 33 наблюдениях (р<0,01) происходила стимуляция внешнего дыхания, которая во всех случаях была результатом увеличения его амплитуды. Из них в 15 наблюдениях также увеличивалась и частота дыхательных движений. В 12 случаях из общего количества опытов повышение активности сердечно-сосудистой системы происходило не только за счет поднятия уровня общего кровяного давления, но и за счет увеличения ЧСС, при этом в редких наблюдениях происходило и увеличение пульсового давления.

Новокаиновая блокада  области позвоночной артерии  устраняла все указанные реакции, что убедительно доказывает их рефлекторный характер.

Введение венозной крови  в область позвоночной артерии моделирует развитие физиологического (в пределах нормы) ацидоза в целостном организме. В этом случае общий приспособительный результат достигается системами дыхания и гемодинамики прежде всего за счет значительного увеличения на 88,06+29,44% амплитуды внешнего дыхания, в меньшей степени – за счет повышения на 9,67+3,17 мм рт. ст. уровня САД, а также в некоторых случаях увеличением частоты сердечных сокращений и дыхания. Однако, изменение двух последних параметров происходит в малом количестве наблюдений и не может быть подвергнуто достоверной статистической обработке. Как сказано выше, факт нестабильности реализации рефлексов на частоту дыхания и сердечной деятельности говорит о том, что этот вид кардиореспираторных реакций в данных условиях не является основным способом достижения общего конечного результата. Очевидно, что при умеренной ацидотической активации повышению частотных характеристик организм предпочитает реакции увеличения глубины дыхания и уровня САД. Возможное объяснение этого факта будет дано ниже.

Стимуляция активности дыхательной и сердечно-сосудистой систем наблюдалась и при введении в СРЗ позвоночных и сонных артерий раствора гидрокарбоната натрия в концентрациях 310 – 700 ммоль/л. В этой серии осуществлено 207 наблюдений на ЗПА и 7 вмешательств на зоне каротид. Рефлекторные реакции стимуляции внешнего дыхания происходили в основном за счет увеличения его амплитуды (175 случаев). Иногда (90 случаев из 207) эта реакция сопровождалась также увеличением частоты дыхания, которая, однако, чаще оставалась без изменений (113 из 207). Одновременно с усилением дыхания достоверно и функционально однонаправленно происходила интенсификация гемодинамики, чаще выражавшаяся в повышении уровня САД (189 случаев). В 66 наблюдениях также увеличивалась ЧСС. В подавляющем количестве опытов (126 наблюдений) этот показатель работы сердца не изменялся.

Описанные рефлексы оказываются  качественно однонаправленными с реакциями, возникающими при активации рецепторов ЗПА растворами молочной кислоты. На первый взгляд, эти данные следует признать как минимум любопытными, ведь гидрокарбонаты – фактически являются «химическими антагонистами» молочной кислоты. Логично ожидать, что их влияния на хеморецепторы СРЗ должны быть разнонаправленными. Объяснение этому «феномену» дано ниже.

В следующей серии  экспериментов производилась активация  хеморецепторов ЗПА раствором трисамина (трисбуфера) – вещества, обладающего основной буферной активностью, т.е. поддерживающего слабощелочную рН среды. Было произведено 40 вмешательств на 10 животных. При сдвиге рН среды в гуморально изолированной рефлексогенной ЗПА в щелочную сторону реализуются реакции одновременного сочетанного угнетения внешнего дыхания и снижения уровня САД. Угнетение внешнего дыхания происходит преимущественно за счет уменьшения амплитуды дыхательных движений (33 случая из 40 наблюдений), при этом глубина его уменьшается более чем на 1/3 (в среднем на 38,52+10,95%; р<0,01) от исходного уровня. В некоторых случаях (8 наблюдений) происходит также уменьшение частоты дыхания, однако этот параметр работы дыхательной системы чаще (27 наблюдений из 40) остается неизменным. При этом уровень САД снижается (39 случаев из 40 наблюдений) в среднем на 15,27+5,62 мм рт. ст. (р<0,01). В 2 случаях также происходило уменьшение ЧСС, однако в подавляющем большинстве наблюдений (37 случаев) этот параметр оставался стабильным. При одном вмешательстве произошло его незначительное увеличение. В 6 опытах было зарегистрировано увеличение глубины дыхания и в 5 случаях увеличение его частоты (малое количество подобных наблюдений не нарушает достоверности).

Все описанные реакции  носят рефлекторный характер, выявляемый контрольными вмешательствами вышеописанными методами. Также за рефлекторное происхождение этих реакций систем дыхания и кровообращения свидетельствует ряд косвенных признаков: во-первых, короткая продолжительность латентного периода всех указанных реакций, которая составляла 0,5-2,5 с;  во-вторых, наличие, кроме латентного, также периодов развития максимальной выраженности ответа и последействия, характерных для рефлекторных ответов;  в-третьих, жесткая зависимость продолжительности реакций от времени действия раздражителя, после прекращения перфузии ЗПА раствором трисамина внешнее дыхание и САД стремятся вернуться к исходным или близким к ним величинам;  в-четвертых, следует учитывать, что одним из признаков хеморефлексов является удлиненность периода последействия, что также наблюдалось в наших экспериментах.

Угнетение внешнего дыхания, осуществленное только за счет снижения амплитуды дыхательных движений, происходило, как было сказано выше, более чем на 1/3 исходной величины. Снижение системного артериального давления – в среднем на 15,27+5,62 мм рт. ст. В наших экспериментах афферентация поступала только от рецептивного поля одной артерии. Логично предположить, что в целостном организме выраженность данного рефлекса будет больше, так как импульсация будет поступать и от второй артерии этой СРЗ, а также от других зон, деятельность которых аллиирована. На основании вышесказанного можно сделать вывод, который не выдвигается на защиту в рамках настоящей диссертации. При реализации афферентации от различных СРЗ приоритетное значение имеет та, которая сигнализирует ЦНС об отклонении гомеостатического показателя от нормы. При этом дыхательный и сердечно-сосудистый центры запускают реализацию приспособительных рефлексов даже в том случае, если от других СРЗ поступает информация о неизменности гомеостаза. Очевидно, в этом случае выраженность рефлекса будет меньше, чем при суммации однотипной афферентации от нескольких рефлексогенных зон.

Какова целесообразность описанных хеморефлексов? Общепризнано, что конечной целью функционально сочетанного взаимодействия систем дыхания и гемодинамики, т.е. результатом кардиореспираторных реакций, является регуляция газообмена в тканях и их КОС (D.M. Grenfield, 1964; H.P. Koepchen, 1983; Ф.Г. Ситдиков, С.И. Русинова, 1992; Н.А. Агаджанян с соавт., 2003; В.М. Покровский с соавт., 2003; Ж.А. Донина с соавт., 2006; И.В. Мухина с соавт., 2007; В.Ф. Пятин с соавт., 2007; А.И. Елфимов с соавт., 2007, и мн. др.). В наших экспериментах прессорная реакция, сопровождающаяся стимуляцией внешнего дыхания и наблюдающаяся в ответ на введение в исследуемые зоны молочной кислоты, очевидно направлена на усиление кровотока в тканях, компенсацию развивающего в них ацидоза, увеличение доставки О₂ и удаление СО₂. Противоположные реакции угнетения внешнего дыхания и снижения уровня САД наблюдаются при развитии алкалоза. Это состояние в наших экспериментах моделировалось введением в зоны позвоночных артерий или каротидного синуса раствора тисамина (трисбуфера). Афферентация, возникающая в этом случае от хеморецепторов, реализует рефлексы, направленные на снижение интенсивности кровотока в тканях. При этом изменения в деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой систем направлены на достижение общих результатов: компенсаторное развитие на уровне тканей гипоксии, гиперкапнии и накопление в них кислых продуктов. Логично считать, что конечным результатом кардиореспираторных реакций в этом случае будет компенсация исходного защелачивания тканей.

Как объяснить однонаправленность реакций дыхательной и сердечно-сосудистой систем при активации хеморецепторов исследуемых зон как молочной кислотой, так и раствором стандартного гидрокарбоната (NaHCO₃)? Следует учитывать, что кровь, как и межклеточная жидкость, является буферным раствором. Упрощенная формула гидрокарбонатного буфера может быть представлена следующим образом:

Становится понятным, что в отсутствии эффективных  механизмов удаления H₂O и CO₂, введение в эту формулу любого одного из составляющих приведет к увеличению содержания всех других элементов буфера. В частности, при экзогенном увеличении концентрации NaHCO₃ в изолированной СРЗ увеличивается и CO₂. Отсутствие эффективных механизмов его удаления способствует постоянному высвобождению все новых (пусть даже и в малом количестве) порций протонов, которые вступают во взаимодействие с хеморецепторами ПА. Очевидно, СРЗ регистрируют изменения рН крови именно по содержанию в среде протонов и концентрации CO₂, так как существование рецепторов на основания (в данном случае HCO₃ˉ) многими авторами отрицается (И.С. Бреслав, В.Д. Глебовский, 1981; Б.И. Ткаченко с соавт., 1992). Следовательно, на введение стандартного основания в среду, всегда богатую протонами, организм способен реагировать, как на ацидотическое воздействие.

Трисамин не является естественным буфером организма. Он (трисбуфер), участвуя в реакциях обмена, непосредственно связывает протоны, включая их в свою молекулу (М.Д. Машковский, 1984). Поэтому при введении трисамина в организме происходит не только повышение рН, но и фактическое уменьшение концентрации протонов, основного закисляющего вещества в организме.

Наиболее частыми причинами  развития метаболического ацидоза  в целостном организме являются нарушения выведения воды почками или углекислого газа через легкие. Хорошо известно, что при попытке компенсации ацидоза введением солевых растворов, после краткосрочного уменьшения кислотности крови, зачастую развивается еще большее, по сравнению с исходным состоянием, снижение рН. Из вышесказанного следует: в клинике компенсация развития ацидоза должна проводиться только препаратами, подобными трисамину/трисбуферу, которые непосредственно связывают ионы водорода и в дальнейшем препятствуют их высвобождению. Использование с этой целью солевых растворов гидрокарбонатов Na, K, Ca, фосфатных солей следует признать не только неэффективным, но даже опасным. В условиях выраженного (клинически значимого) ацидоза их введение в конечном итоге будет способствовать увеличению концентрации Н⁺ и может восприниматься организмом как дополнительный, чрезмерно избыточный закисляющий фактор.

Широкое использование  в практической медицине озона определяет целесообразность более детального изучения его влияния на организм человека. В клинике используются такие его свойства, как бактерицидное (фунгицидное и вирицидное), обезболивающее, дезинтоксикационное, активирующее кислородозависимые процессы, оптимизирующее про- и антиоксидантные системы, гемостатическое и антикоагулянтное, иммуномодулирующее. Однако механизмы, посредством которых реализуются эти эффекты, изучены на настоящий момент недостаточно и объясняются исключительно его прямым действием на ткани или чужеродные агенты (E.-B. Haddad et al., 1996; V. Bocci, 1997; А.М. Иваненко, А.В. Орлов, 1999; Е.Н. Сизова с соавт., 2003; И.Д. Муратов, 2005; V. Dvorak, 2005, и мн. др.). В доступной литературе не удалось обнаружить сведений о влиянии озона на центральные механизмы регуляции гомеостаза и, в частности, на активность таких жизненно важных систем, как дыхательная и сердечно-сосудистая. Отсутствуют сведения об участии в обеспечении подобных реакций СРЗ, в том числе ЗПА.

На 18 животных проведено 68 наблюдений при перфузии ЗПА озонированным физиологическим раствором и 10 вмешательств на каротидах. В 31 случае реализовывались сочетанные реакции снижения уровня САД и угнетения внешнего дыхания. В 8 – реакции дыхательной и сердечно-сосудистой систем были разнонаправлены. Во всех случаях депрессорная реакция и уменьшение амплитуды дыхания всегда проявлялись в начале опыта. При повторных введениях озона в одну и ту же СРЗ позвоночных артерий (еще 20 вмешательств) реакции этих двух систем организма становились нестабильными с преобладанием прессии и стимуляции внешнего дыхания. Спустя 20 мин. после введения в зону позвоночных артерий 0,5 мл 2%-ого раствора новокаина все описанные реакции не воспроизводились (9 наблюдений), что указывает на их рефлекторную природу.

Во всех сериях экспериментов, как по изучению баро-, так и хемоактивности СРЗ, выраженность рефлексов оказывалась больше при активации хеморецепторов зоны каротидных синусов. В данной серии введение озонированного раствора в нее вызывало падение уровня САД на 20,83+2,17 мм рт. ст. и уменьшение амплитуды дыхательных движений на 92,0+9,6% от исходной величины. Частота дыхания и частота сердечной деятельности становились реже только в некоторых случаях. В 2/3 наблюдений при первичных введениях озонированного физиологического раствора частота внешнего дыхания и в 83,33% наблюдений частота работы сердца оставались неизменными. В остальных случаях происходило уменьшение обеих частотных характеристик. Не было зарегистрировано ни одного случая увеличения частотных характеристик работы дыхательной и сердечно-сосудистой систем.