|
||
|
|
|
|
ВОРОБЬЕВ К.П., hbo_vorobyov@mail.ru, Актуальность разработки системы взглядов на интенсивную терапию экстремальных состояний (ЭС) методом гипербарической оксигенации (ГБО) определяется высокой эффективностью данного метода лечения [1-6] и одновременным повышенным риском патогенных эффектов гипероксии у тяжелых больных [7, 8]. Известно несколько концептуальных подходов к объяснению механизмов действия гипероксии. Кислород рассматривается как фармакологический агент [9], который обладает свойствами неспецифического стрессорного фактора [10]. Адаптационная [11] и адаптационно-метаболическая теории [12,13] утверждают зависимость результатов ГБО от предшествующего гипероксии состояния, и выделяют различные стадии действия гипероксии. Согласно "Анаболическо-генетической теории ГБО" [14] - использование гипероксии в адекватных дозах вызывает стимулирующее влияние на анаболическую активность клеточного генома. Указанные теории декларируют наличие лечебных и патогенных эффектов гипероксии, что имеет важное значение для понимания общих механизмов действия ГБО, но не позволяют выработать системный подход применения ГБО у конкретной категории больных. Существующая система взглядов на интенсивную терапию ЭС методом ГБО может быть выражена формулой "Обеспечить минимальный риск патогенных эффектов ГБО при определенном уровне лечебных". Повышенный риск оксидативных повреждений органов и тканей при ЭС явился причиной использования низких режимов ГБО [15, 16, 8, 17-21, 2]. Нам представляется более правильной иная формула: "Максимальный лечебный эффект при отсутствии патогенного действия ГБО". Современное состояние знаний о механизмах лечебных и патогенных эффектов ГБО при различных состояниях и развитие диагностических технологий позволяют приблизится к решению этого уравнения. Ранее нами обсуждались теоретические вопросы механизмов действия ГБО [22-24]. Дальнейшие клинические исследования позволили проверить и уточнить отдельные теоретические положения. Результаты этих исследований представляются данной серией работ из четырех взаимосвязанных, но имеющих самостоятельное значение, публикаций: 1) концепция механизмов ГБО при ЭС; Целью исследования явилось повышение эффективности ГБО при ЭС. Для решения этой цели были поставлены задачи: Определения. ЭС (экстремальное состояние) - состояние, которое возникает при воздействии особо вредоносных внешних факторов или при неблагоприятном развитии уже имеющихся болезненных процессов, приводящих к грубым расстройствам метаболизма и жизненно важных физиологических функций [25, С.282]. С точки зрения состояния механизмов адаптации ЭС характеризуется их сохранностью, но крайним напряжением. Часто употребляемый в интенсивной терапии термин "критическое состояние" соответствует дезадаптации с грубыми дизрегуляторными нарушениями, при котором "требуется искусственное замещение, или поддержка жизненно важных функций" [26, C.28]. Это разница состояния адаптивных механизмов является ключевой в обсуждаемой концепции. Ишемические шоки - состояния, возникающие после реперфузии длительно ишемизированного массивного органа, группы органов, всего организма [27, с.207]. Терапевтическое окно - это период обратимых повреждений клеток ишемизированных тканей, который характеризуется высоким уровнем лактат-ацидоза вследствие кислородной задолженности при сохранности мембранных структур клеток. Материал теоретического исследования. В качестве материала теоретического исследования использовались современные данные о физиологических эффектах гипероксии в норме и при патологии, а также результаты клинического использования ГБО по данным литературы и собственных исследований. Результаты теоретического исследования. Общеизвестно, что реакция здорового молодого организма на ГБО существенно отличается от реактивности к гипероксии при патологических состояниях. Каковы причины различной реактивности к гипероксии здоровых и больных? В основе ответа на этот вопрос лежат некоторые физиологические постулаты кислородного гомеостаза: Наиболее показательным объектом для оценки реактивности к гипероксии является головной мозг. В ранних исследованиях А.М.Рафикова [11] показано, что даже при давлении 0,3 мПа чистого кислорода отмечается стабильность физиологических показателей, особенно ЭКГ и ЭЭГ. Важен тот факт, что на фоне снижения частоты пульса и величины легочной вентиляции наступало отчетливое снижение кровообращения мозга равномерно в обоих полушариях. При этом, у тяжелых больных, с несовместимыми с жизнью поражениями головного мозга, авторы обнаружили увеличение частоты и объема дыхания, увеличение ЧСС, снижение биоэлектрической активности головного мозга, изменения ритма сердца и другие нарушения при минимальных уровнях гипероксии. Эти закономерности подтверждены дальнейшими исследованиями автора и его школы [32, 8]. На системном уровне в эксперименте показано, что предвестники токсического действия кислорода характеризуются парадоксальными реакциями кровообращения и внешнего дыхания: увеличением ЧСС, минутного объема кровообращения, минутного объема дыхания [33]. Различие в тяжести патологии влияет на эффективность ГБО. В экспериментальной работе показано, что при относительно негрубых изменениях со стороны ЦНС гипероксия стимулирует репаративные процессы, а у животных с тяжелыми повреждениями функции ЦНС признаки репарации под влиянием ГБО практически не выявлены. Также отсутствовал эффект при наличии очагов некроза, размягчения ткани и демиелинизации [34]. Представленные данные показывают, что во время ГБО нормальные регуляторные реакции характеризуются уменьшением транспорта кислорода (дыхательный и гемодинамический компонент регуляции). При тяжелых заболеваниях, при одних и тех же условиях, в случае нарушения регуляции вероятно возникновение патогенных эффектов ГБО. Это происходит вследствие поломки механизмов, ограничивающих транспорт кислорода на системном и органном уровнях. Неконтролируемое увеличение транспорта кислорода и последующее свободнорадикальное повреждение тканей, является главным механизмом патогенного действия гипероксии. В известных руководствах по гипербарической физиологии и медицине при анализе механизмов обеспечения кислородного гомеостаза во время ГБО первостепенное внимание уделяется системам лимитирующим перекисные процессы [9, 35-38]. В этих руководствах подробно описаны системы антигипероксической защиты организма. Однако, между этими системами не показана функциональные зависимости, а также роль и удельный вес каждой в норме и при патологии. С нашей точки зрения механизмы обеспечения кислородного гомеостаза должны рассматриваться в первую очередь с позиций классической физиологии, а именно, адаптологии и теории функциональных систем. Предлагается рассматривать систему обеспечения кислородного гомеостаза как иерархическую структуру, которая функционирует по принципу обратной афферентации, при этом все системы антигипероксической защиты являются единым целым с определенными морфо-функциональными взаимоотношениями. С этих позиций иерархическая система регуляции доставки кислорода и защиты клетки от свободнорадикальных форм кислорода представлена на рис.1.  Системы внешнего дыхания, гемодинамики и нейрогуморальной регуляции кровообращения являются регуляторным звеном антигипероксической защиты. Это звено обеспечивает доставку кислорода к клеткам тканей организма в соответствии с метаболическими потребностями. Следующее звено антигипероксической защиты (компенсаторное) представлено пулом низкомолекулярных антиоксидантов и системой ферментативных антиокислителей. Это звено характеризует резистентность организма к гипероксии, оно истощается по мере прогрессирования болезни, что приводит к "оксидативному стрессу" [39-42]. Данное представление антигипероксической защиты как функциональной системы выделяет регуляцию и компенсацию как классические компоненты обеспечения гомеостаза. Важно учесть, что пул антиоксидантов компенсаторного звена может быть израсходован, в то время как регуляторное звено является гарантом сохранности резервов антиокислителей на уровне клетки. Новым в этой схеме является ее представление как единого, взаимосвязанного целого, в котором определена главная функциональная зависимость: состояние регуляторного компонента транспорта кислорода определяет состояние компенсаторного звена адаптации к гипероксии. Из этого следует важный прикладной вывод о ведущем значении регуляторного компонента антигипероксической защиты в обеспечении резистентности организма к гипероксии. Иерархическая система антигипероксической защиты является компонентом более глобальной системы кислородного гомеостаза, которая определяет состояние кислородного статуса в целом. Основная роль этой системы - регуляция уровня доставки кислорода. Во время ГБО доставка кислорода к клеткам существенно лимитируется антиоксидантными возможностями клетки. С этих позиций упрощенная схема функциональной системы кислородного гомеостаза при гипероксии представлена на рис.2.  Условием нормальной работы данной функциональной системы является сохранность структуры, которая обеспечивает адекватную обратную афферентацию на регуляторный уровень (взаимосвязь структуры и функции). Обратная афферентация этой функциональной системы обеспечивает доставку кислорода регуляторным компонентом в соответствии с метаболическими потребностями и антиокислительными возможностями тканей. При патологии во время ГБО на фоне чрезмерной гипероксии обеспечение адекватного кислородного гомеостаза возможно при сохранении, в первую очередь, системы регуляции транспорта кислорода. Это положение косвенно подтверждается при физиологическом исследовании вегетативных реакций и времени появления локальных миоклоний при токсических дозах гипероксии: у испытуемых людей при 0,35 МПа после часовой экспозиции возникали вегетативные сдвиги, которые характеризовались преимущественно начальными нарушениями гемодинамики и дыхания. В дальнейшем появлялись локальные миоклонии. В то же время в группе с повышенной чувствительностью к гипероксии локальные клонические судороги возникали раньше и без явлений вегетативных нарушений. Т.е. вегетативные сдвиги характеризуют реактивность и обеспечивают защитные регуляторные антигипероксические механизмы. В тех случаях, когда эти механизмы нарушены, в более ранние сроки проявлялось токсическое действие кислорода [43]. Представленная схема механизмов обеспечения кислородного гомеостаза в сопоставлении с известными эмпирическими данными из практики ГБО является основой для выработки системного подхода при определении правил применения ГБО при ЭС. Для дальнейшего анализа мы используем моделирование ЭС во время ГБО, основанное на вышепредставленных физиологических закономерностях. В практике интенсивной терапии мы выделяем три модели болезней, при которых происходят разнонаправленные изменения в вышеуказанной системе антигипероксической защиты: острая стадия ЭС, отсроченная стадия ЭС и острое ишемическое повреждение органов и тканей, или "ишемический шок" [27 C.207]. При ЭС, не связанных с острой кислородной задолженностью, механизмы патогенеза включают нарушения компенсаторного и регуляторного звеньев адаптации к гипероксии (рис.1). Степень повреждения этих двух систем зависит от заболевания, его тяжести, стадии и длительности. В острой стадии ЭС еще сохранен структурный компонент адаптации, а регуляторный нарушен вследствие гиперадреналовой реакции организма и нарушения обычных афферентно-эфферентных взаимоотношений в тканях. Нарушение ауторегуляции приводит к неконтролируемому изменению транспорта кислорода в клетки. В случае увеличение напряжения кислорода в патологической клетке происходит истощение структурных компонентов адаптации к гипероксии, а затем к свободнорадикальное повреждение и гибель клеток. В отсроченной стадии ЭС происходит увеличение диапазона регуляторных реакций при крайнем напряжением компенсаторного компонента адаптации к гипероксии вследствие структурных нарушений. В нашей модели эти состояния должны быть четко отделены от критических, при которых грубые структурные нарушения (прежде всего изменение фосфолипидного спектра клеточных мембран) приводят к изменению обратной афферентации в системе антигипероксической защиты и срыву ауторегуляции кислородного гомеостаза. Такое упрощенное моделирование ЭС с позиций состояния кислородного гомеостаза показывает, что чем дольше длится ЭС, тем выраженнее нарушение структурного компонента адаптации к гипероксии. Поддержание адекватного кислородного гомеостаза при выраженных нарушениях компенсаторного звена адаптации обеспечивается выраженным напряжением регуляторных механизмов адаптации. Срыв регуляции во время ГБО является основной причиной оксидантных повреждений тканей. Такой срыв характерен, прежде всего, для критического состояния. Ишемические шоки различной степени выраженности являются одним из наиболее частых синдромов в интенсивной терапии. С точки зрения патофизиолога к ишемическим шокам можно отнести синдром жгутированных конечностей, синдром длительного раздавливания, состояние после реваскуляризации и реплантации, холодовой и геморрагические шоки, постреанимационную болезнь и многие другие состояния [27, с.207]. Механизмы ишемических шоков зависят от особенностей метаболизма ишемизированной ткани, времени и степени ишемии. Однако изменения гемодинамики в постишемическом периоде носят принципиально однотипный характер и имеют выраженную фазность [27, с.32]. Такая фазность определяет клиническую картину различных стадий ишемических шоков и соответствующую этим стадиям тактику терапии. С точки зрения общей тактики терапии ишемических шоков, в том числе и методом ГБО, при тяжелых ишемических повреждениях определяющим является время после эпизода ишемии. Модель ишемических шоков можно условно разделить на четыре главные стадии:
Патогенез первых двух стадий описывается как "синдром реперфузии", или "кислородный парадокс" [44, 45]. Терапевтическое окно зависит от многих факторов, прежде всего от длительности и размеров ишемии, а также от активности метаболизма, характерного для ишемизированного органа. Например, для ишемического инсульта терапевтическое окно составляет 3-6 часов [46,47], для инфаркта миокарда 0,5-1,5 часов [48]. В этот период сохраняется компенсаторное звено антигипероксической защиты, но нарушается регуляторное. Тканевая гипоксия и кислородный долг должны быть устранены как можно раньше, так как в более поздних стадиях шока может развиться "рефрактерность к кислороду" [28]. Проведение ГБО в период терапевтического окна обеспечивает восстановление кислородного долга и наиболее полную морфофункциональную реабилитацию тканей [49, 17, 48, 50]. В ранней стадии острого периода ишемического шока в процессе реоксигенации тканей начинается резкая активация перекисных реакций в клетке и истощение пула антиоксидантов [51, 52]. Свободнорадикальные повреждения клеток еще не произошли, а при очаговых повреждениях имеется перифокальная зона, в которой существует кислородная задолженность. Эта задолженность усугубляется выраженным нарушением кровотока (феномен no-reflow), вследствие ухудшения микроциркуляции. Одноразовые сеансы ГБО могут улучшить течение заболевания за счет улучшения доставки кислорода в перифокальную зону. Чрезмерная гипероксия в этой стадии ишемического шока может усугубить реоксигенационные повреждения. Поэтому следует тщательно следить за состоянием регуляторного компонента адаптации к гипероксии, подбирать индивидуальную дозу ГБО. В поздней стадии острого периода ишемического шока происходят реперфузионные свободнорадикальные повреждения тканей, в первую очередь мембранных структур клетки. Это сопровождается истощением компенсаторного (структура) адаптации к гипероксии, локальными и общими нарушениями регуляторного звена антигипероксической защиты [33, 38, 53, 54-56]. С этой стадией чаще всего встречаются при интенсивной терапии методом ГБО. В этот период применение ГБО наименее оправдано. Вторые-третьи сутки постреанимационного периода являются классической моделью этой стадии ишемического шока. Основная терапия должна быть направлена на сохранение гемодинамической регуляции, снижение потребностей тканей в кислороде, и поддержку структурного звена антигипероксической защиты экзогенными антиоксидантами. В наших исследованиях у больных в поздней стадии острого периода ишемического инсульта гиперемия пораженной стороны головного мозга (по данным реоэнцефалографии) во время ГБО сопровождалась худшими результатами лечения [58]. Это связано с нарушением регуляторного звена антигипероксической защиты, что привело к неконтролируемому увеличению доставки кислорода в патологически измененную ткань с высокой готовностью к перекисным повреждениям. Восстановительная стадия ишемического шока характеризуется частичным восстановлением регуляторного звена адаптации при недостаточности компенсаторного. В этой стадии ГБО эффективна, т.к. правильная доза гипероксии уменьшает нагрузку на систему доставки кислорода тканям, активизирует синтетические процессы и увеличивает мощность структурных компонентов антиоксидантной защиты. При подготовке больного к ГБО следует тщательно соблюдать режимы инфузионной терапии, обеспечить благоприятные волемически-перфузионные отношения при сохранении резервов регуляции сердечно-сосудистой системы. Правильный выбор режима гипероксии в этой стадии ишемического шока является наиболее актуальным для обеспечения максимального клинического эффекта [57]. Увеличение мощности антиоксидантов клетки (согласно функциональной системе, рис.2) позволяет увеличить поток кислорода в клетку, что способствует активации энергозависимых и синтетических процессов и скорейшему восстановлению клеток. Увеличение мощности антиоксидантов клетки в процессе ГБО в этой стадии ЭС на фоне благоприятных клинических изменений общеизвестно. Таким образом, при ишемическом шоке, в первые часы заболевания сохраняются регуляторные и компенсаторные механизмы антигипероксической защиты. В последующем происходит снижение микроциркуляции при сохраненном резерве антиоксидантов. Длительное нарушение микроциркуляции в поздней стадии острого периода приводит к необратимым повреждениям мембран клеток. Это сопровождается быстрым истощением пула антиоксидантов (компенсаторное звено адаптации к гипероксии) и, как следствие, происходит нарушение сосудистой регуляции в очаге поражения. В этот период применение ГБО может усугубить течение патологии. В восстановительном периоде ишемического шока по мере улучшения регуляции снижается вероятность патогенных эффектов ГБО.
 Схема носит модельный характер. Моделирование - это универсальный всеобщий метод познания, который осуществляется заменой оригинала более простым объектом (БМЭ, т.15,С.332). Данная схема является простой моделью, позволяющей понять, почему при различных состояниях в интенсивной терапии возникают лечебные и патогенные эффекты ГБО. При выборе тактики ГБО у конкретного больного эта модель является формулой, в которую необходимо подставить конкретные переменные. Главная задача такого моделирования - увести клинициста от рутинного схемного, нозологического применения баротерапии. Представленная концепция утверждает, что состояние регуляторного компонента адаптации к гипероксии определяет, в конечном итоге, лечебные или патогенные эффекты ГБО. Исходя из этих предпосылок, оценка реактивности к гипероксии непосредственно во время баросеанса является наиболее точной характеристикой регуляторного звена адаптации к гипероксии. По нарушению адаптации к гипероксии можно определить предвестники патогенных эффектов ГБО, и, следовательно, избежать неблагоприятного влияния гипероксии на организм. Это положение является основой применения мониторинга реактивности к гипероксии, методологические и технологические вопросы которого будут рассмотрены в следующем сообщении. Выводы. 1. ГБО при ЭС может оказать лечебное или патогенное воздействие. ЛИТЕРАТУРА. 1.Исаченкова О.А., Левин Г.Я. Применение гипербарической оксигенации в остром периоде ожоговой болезни. //Гипербарическая физиология и медицина.- 1996.-№ 3.-С.8-12. © Design by "Открытый контур"
|
