Влияние прерывистой нормобарической гипоксии на кардиореспираторную систему и биохимический состав крови у лиц зрелого возраста

Введение. Вопросы профилактики морфофункциональных изменений в зрелом и пожилом возрасте имеют большую медикосоциальную значимость, так как их распространенность среди населения России с каждым годом неуклонно возрастает. Важным в этом плане является коррекция нарушений сердечно-сосудистой системы, изменений липидного и углеводного обмена и метаболических процессов, имеющих выраженную возрастную направленность, поскольку они остаются одной из основных причин высокой заболеваемости и смертности среди мужского населения [6]. Поиск эффективных средств профилактики сердечно-сосудистой патологии является важной задачей современной медицины. Наряду с использованием комплекса фармацевтических средств продолжается поиск немедикаментозных методов коррекции и сохранения здоровья в различных возрастных группах. В последние десятилетия для этих целей широко используются методы гипокситерапии, которые показали свою эффективность в повышении функциональных резервов внешнего дыхания [4], сердечно-сосудистой системы и крови [2, 7, 9], центральной нервной [11] и эндокринной [13] систем, физической работоспособности [12].

Установлено положительное влияние нормобарической гипоксии на метаболические процессы, углеводный и липидный обмен [1].

Цель исследования. Изучить влияние прерывистой нормобарической гипоксии на изменения кардиореспираторной системы, липидный спектр и содержание сахара крови у мужчин зрелого возраста.

Материалы и методы. Для решения поставленных задач были сформированы две группы лиц зрелого возраста: 30–44 лет (n=42) и 45–60 лет (n=40), – предварительно прошедших медицинское освидетельствование и признанных здоровыми. Все пациенты получили подробную информацию и подписали добровольное согласие на участие в исследовании.

Перед началом исследования у всех испытуемых определяли: минутный объем дыхания (VE) с использованием спирографа СМП-21/01 РД (Россия), потребление кислорода (VО2) (определялось с использованием газоанализатора «Спиролит-2», Германия), рассчитывался дыхательный коэффициент (RQ). Ударный объем крови (Qs), частоту сердечных сокращений (HR) и минутный объем кровообращения (Q) определяли методом тетраполярной реографии на РГПА-6/12 «РЕАН-ПОЛИ». Систолическое (Ps) и диа- столическое (Pd) артериальное давление определяли общепринятым методом Рива–Роччи. Содержание гемоглобина (Hb) определяли в периферической крови гемиглобинциа-нидным методом и рассчитывали кислородную емкость крови (КЕК) и содержание кислорода в артериализированной крови (CaO2).

До и после курса прерывистой нормобарической гипоксической тренировки (ПНГТ) у обследуемых натощак производили забор крови из вены на биохимический анализ для определения сахара, общего холестерина (ХС), липопротеидов высокой (ЛПВП) и низкой (ЛПНП) плотности. По результатам биохимического анализа крови определяли коэффициент атерогенности (Ка), который рассчитывали исходя из отношения общего холестерина к ЛПВП.

Предварительно, до назначения курса ПНГТ, у всех испытуемых оценивали устойчивость к гипоксии, которую определяли по степени снижения оксигенации крови (HbO 2 ), реакциям сердечно-сосудистой системы и внешнего дыхания при ступенчатом снижении содержания O 2 во вдыхаемом воздухе (18–15–13–10 % O 2 ). Эти данные использовались для индивидуальной оценки порога чувствительности и реактивности кардиореспи-раторной системы при гипоксии.

Гипоксические воздействия моделировались с помощью гипоксикатора «Тибет-4» (сертификат соответствия № РОСС US. ИМО 4.АО 4336 от 27.11.2003, Россия, г. Новосибирск), который позволял изменять содержание О 2 во вдыхаемом воздухе от 18 до 7 %.

Курс ПНГТ проводился в цикличнофракционном режиме: 5 мин дыхания газовой смесью (гипоксия) – 5 мин дыхания ат- мосферным воздухом (нормоксия). Каждый сеанс включал в себя 6 таких циклов, которые проводились 6 раз в неделю в течение месяца. Во время первых двух сеансов испытуемые дышали газовой смесью с 15 % О2. Во время третьего и четвертого сеансов содержание О2 снижалось до 13 %; пятый и шестой сеансы проводились с 10 % содержанием О2. Со второй недели газовая смесь включала в себя 10 % кислорода. После месячного курса ПНГТ проводился повторный биохимический анализ крови, исследование показателей внешнего дыхания и сердечнососудистой системы.

Во время каждого сеанса ПНГТ проводился мониторинг оксигенации крови, артериального давления, частоты сердечных сокращений.

Полученные данные статистически обработаны с использованием пакета математических программ StatSoft 6.0.

Результаты и обсуждение. Известно, что с возрастом изменяется характер метаболических процессов, меняется липидный спектр и уровень углеводов в плазме крови [14].

Результаты исследования показали некоторые различия биохимического состава крови в группах 30–44 и 45–60 лет (табл. 1). Содержание сахара в крови испытуемых первой группы (30–44 лет) находится в пределах физиологической нормы. Во второй группе показатель на 16,6 % (p<0,001) выше, чем в первой, и несколько превышает границы физиологической нормы. Подобные различия связывают c особенностями метаболизма и возрастными морфофункциональными изменениями, развивающимися в эндокринных органах и нуждающимися в определенной коррекции [12].

Таблица 1

Содержание липидов и сахара в крови в группах лиц зрелого возраста (M±m)

Показатели	Группы
	30–44 года (n=42)	45–60 лет (n=40)
Сахар крови, ммоль/л	5,4±0,1	6,3±0,2#
ХС, ммоль/л	5,8±0,2	7,1±0,2#
ЛПНП, ммоль/л	3,2±0,3	3,5±0,2
ЛПВП, ммоль/л	1,6±0,1	1,9±0,2
Ка, у.е.	2,6±0,3	2,7±0,2

Примечание. # – различия между группами достоверны (p<0,05).

При оценке липидного спектра крови установлено, что в старшей возрастной группе уровень общего холестерина на 22,4 % (p<0,001) выше, чем в первой группе, и несколько превышает верхнюю границу нормы. Содержание ЛПНП и ЛПВП существенно не различаются в группах, а коэффициент ате-рогенности находится в пределах физиологической нормы [5]. Известно, что гипоксия является фактором регуляции метаболических процессов в организме и в зависимости от силы и длительности воздействия определяет течение углеводного и/или жирового обмена [1, 9]. Показано усиление углеводного обмена при действии острой гипоксии [9], что может быть связано с мобилизацией анаэробных путей ресинтеза АТФ, повышением активности гипоталамо-гипофизарной системы, функций симпатической нервной системы [3].

Имеются сведения, что при длительном действии гипоксии, наряду с углеводным, активизируются процессы липидного обмена, изменяются соотношения липидных фракций в плазме крови [3]. С учетом этих данных в исследовании оценивали возможности прерывистой гипоксии в коррекции содержания сахара и липидного состава крови плазмы в группах лиц зрелого возраста (табл. 2).

Таблица 2

Показатели		После курса ПНГТ	Изменение, %
Сахар крови, ммоль/л	30–44 года	4,9±0,2*	-9,3
	45–60 лет	5,6±0,2*#	-11,1
ХС, ммоль/л	30–44 года	4,1±0,2*	-29,3
	45–60 лет	5,2±0,1*	-26,8
ЛПНП, ммоль/л	30–44 года	2,4±0,1*	-25
	45–60 лет	2,9±0,1*	-17,1
ЛПВП, ммоль/л	30–44 года	1,5±0,2	-6,3
	45–60 лет	1,7±0,2	-10,5
Ка, у.е.	30–44 года	1,7±0,1*	-34,6
	45–60 лет	2,1±0,2*	-22,2

Примечание. * – различия достоверны по сравнению с контролем (до курса ПНГТ) (p≤ 0,05); # – различия достоверны между первой и второй группами лиц зрелого возраста (p<0,05).

Влияние курса ПНГТ на содержание липидов и сахара крови у лиц зрелого возраста (M±m)

Результаты исследования показали, что месячный курс гипоксической тренировки приводит к снижению содержания сахара в крови лиц первой возрастной группы на 9,3 % (p<0,05), второй – на 11,1 % (p<0,05). При этом, если в первой группе уровень сахара до и после ПНГТ варьирует в пределах нормальных величин, то во второй группе (45–60 лет) показатель снижается до уровня физиологической нормы. Установлено, что после курса ПНГТ уровень общего холестерина и ЛПНП снижается в обеих возрастных группах. В первой группе зрелого возраста ХС снижается на 29,3 % (p<0,001), во вТОрой – на 26,8 % (p<0,001). В первой возрас- тной группе уровень ЛПНП понизился на 25 % (p<0,05), во второй возрастной группе – на 17,1 % (p<0,01). При этом во второй возрастной группе уровень ЛПНП на 20,8 % (p<0,001) выше, чем в первой. Изменение уровня ЛПНП приводит к изменению коэффициента атерогенности. Так, в группе первого зрелого возраста Ка уменьшился на 34,6 % (p<0,01), а в группе второго зрелого возраста – на 22,2 % (p<0,05). Эти данные свидетельствуют об эффективности ПНГТ не только в стабилизации углеводного обмена, но и в нормализации липидного спектра крови, что может иметь большое значение как средство профилактики повышения ХС,

ЛПНП и снижения Ка в группах лиц зрелого возраста.

Известно, что уровень метаболизма тесно связан с интенсивностью окислительновосстановительных процессов, которые зависят от состояния газотранспортных систем, эффективность которых с возрастом снижается [6]. Исходя из этого в рамках исследования было проведено сравнительное изучение показателей газообмена, кислородтранспортной функции крови и сердечно-сосудистой системы в первой и второй группах лиц зрелого возраста до курса ПНГТ (табл. 3).

Результаты исследования показали, что во второй возрастной группе VE и VO 2 несколько снижены (табл. 3), что свидетельствует о сравнительно низком уровне газообмена в группе 45–60 лет. При оценке показателей сердечно-сосудистой системы установлено, что в первой возрастной группе они не выходят за пределы нормы (табл. 3). Во второй группе отмечается исходно повышенный уровень артериального давления, который соответствует уровню «высоко нормального» по классификации, принятой ВОЗ и Международным обществом гипертензии в 1999 г.

На этом фоне показатели минутного объема кровообращения и частоты сердечных сокращений в обеих группах находятся в пределах физиологической нормы.

Результаты исследования показали, что содержание эритроцитов в группах не имеет возрастных отличий, при этом обращает на себя внимание различие в содержании гемоглобина, который во второй возрастной группе на 6,9 % (p≤ 0,001) ниже, чем в первой. Это, очевидно, связано с тенденцией к снижению среднего объема эритроцитов во второй возрастной группе, поскольку содержание эритроцитов в группах практически не имеет различий. Наряду со снижением содержания Hb, во второй группе понижены КЕК на 6 % (p≤ 0,01) и содержание кислорода в артериализированной крови на 5,1 % (p≤ 0,05) по сравнению с первой группой. Сравнительно низкий уровень КЕК и СaО 2 в группе лиц 45–60 лет предполагает снижение кислородтранспортной способности крови, создавая предпосылки для ухудшения кислородного обеспечения организма и возрастного ограничения физической работоспособности [10].

Таблица 3

Показатели	Группы
	30–44 года	45–60 лет
VO 2 , мл/мин·кг	5,9±0,4	5,5±0,3
RQ, у.е.	1,02±0,03	0,92±0,07
VE, л/мин	11,4±0,8	9,7±0,8
Q, л/(мин·кг)	4,8±0,2	4,4±0,2
HR, уд./мин	74,6±2,4	72,5±3,0
Ps, мм рт. ст.	126,0±3,5	136,0±3,4#
Pd, мм рт. ст.	80,0±3,5	94,0±3,7#
MCV, фл	91,2±1,2	89,8±1,4
MCHC, г/л	344,1±3,8	338,2±2,6
Hb, г/л	145,8±1,6	135,8±1,6#
КЕК, об.%	20,0±0,3	18,8±0,3#
СaО 2 , об. %	19,8±0,3	18,8±0,3#

Примечание. # – различия между группами достоверны (p<0,05).

Газообмен, гемодинамика и кислородтранспортная функция крови в группах лиц зрелого возраста (M±m)

Показано, что гипоксическая тренировка является эффективным средством расширения резервов сердечно-сосудистой и дыхательной систем, стимулирует эритропоэз, способствует повышению эффективности тканевого дыхания [8].

В табл. 4 представлены данные о состоянии отдельных звеньев газотранспортной системы в группах лиц зрелого возраста. Ре- зультаты исследования показали, что курс ПНГТ сопровождается повышением окислительного метаболизма (VO2), более выраженным во второй возрастной группе. Эти изменения происходят на фоне повышения углеводного обмена, о чем свидетельствует увеличение дыхательного коэффициента выше 1 в обеих группах.

Таблица 4

Изменения газообмена, гемодинамики и кислородтранспортной функции крови у лиц зрелого возраста после курса ПНГТ (M±m)

Показатели		После курса ПНГТ	Изменение, %
VO 2 , мл/(мин·кг)	30–44 года	6,1±0,5	+3,4
	45–60 лет	7,6±0,3*#	+38,2
RQ, у.е.	30–44 года	1,05±0,07	+2,9
	45–60 лет	1,01±0,03	+9,8
VЕ, л/мин	30–44 года	13,2±1,2	+15,8
	45–60 лет	9,6±0,9#	-1
Q, мл/(мин·кг)	30–44 года	4,2±0,1*	-12,5
	45–60 лет	4,9±0,3#	+11,4
HR, уд./мин	30–44 года	68,8±2,3*	-7,8
	45–60 лет	68,0±2,0	-6,2
Ps, мм рт. ст.	30–44 года	122±3,6	-3,2
	45–60 лет	126,0±3,6*	-7,4
Pd, мм рт. ст.	30–44 года	76,0±2,3	-5
	45–60 лет	82,0±3,7*	-12,8
MCV, фл	30–44 года	95,8±1,7*	+5
	45–60 лет	96,4±1,3**	+7,3
MCHC, г/л	30–44 года	366,8±5,8*	+6,6
	45–60 лет	345,2±5,2*#	+2,1
Hb, г/л	30–44 года	164,4±1,1*	+12,8
	45–60 лет	151,0±1,8*#	+11,2
КЕК, об.%	30–44 года	22,0±0,3*	+10
	45–60 лет	20,2±0,2*#	+7,4
СaО 2 , об. %	30–44 года	21,5±0,2*	+8,6
	45–60 лет	20,2±0,3*#	+7,4

Примечание. * – различия достоверны по сравнению с контролем (до ПНГТ) (p≤ 0,05); # – различия достоверны по сравнению с первой группой (p≤ 0,05).

Мониторинг газообмена во время отдельных гипоксических сеансов свидетельствует об однонаправленном стабильном повышении VO 2 , наиболее выраженном на первой неделе ПНГТ. Изменения метаболизма во время сеансов ПНГТ сопровождаются соответствующими реактивными изменениями со стороны отдельных звеньев газотранспортной системы. Так, мониторинг частоты сердечных сокращений и артериального давления свидетельствует, что начиная с первого гипоксического сеанса у всех испытуемых отмечается снижение Ps и Pd на фоне умеренной брадикардии. Итогом таких изменений во время гипоксических сеансов является стабильное снижение HR после курса ПНГТ в обеих группах. На этом фоне в обеих группах имеет место увеличение систолического выброса: в первой группе на 4,9 %, во второй – на 20,0 % (p<0,05). Эти данные свидетельствуют о повышении инотропных влияний на сердце в результате курса ПНГТ, хорошо выраженных во второй возрастной группе.

Интересно, что после курса ПНГТ в обеих группах имеет место стабильное снижение артериального давления. Установлено, что это снижение более выражено в старшей возрастной группе (45–60 лет) и составляет 7,4 % (p<0,05) для систолического и 12,8 % (p<0,05) для диастолического давления. При этом уровень Ps и Pd после курса ПНГТ в группе стабилизируется в пределах физиологической нормы (табл. 4). Очевидно, такие изменения связаны с вазодилятацией сосудов микрогемоциркуляции в висцеральных и соматических органах, снижением общего периферического сопротивления и нагрузки на сердце в ответ на артериальную гипоксемию [3].

Наряду с указанными изменениями гемодинамики установлены выраженные изменения со стороны кислородтранспортной функции крови (табл. 4).

Установлено, что после курса ПНГТ происходит увеличение содержания кислорода в артериальной крови в обеих группах (табл. 4): на 8,6 % (p<0,05) в первой и на 7,4 % (p<0,05) во второй. Это является следствием увеличения содержания Hb в первой группе на 12,8 % (p<0,05), во второй – на 11,2 % (p<0,05); средней концентрации гемо- глобина в эритроците (МСНС) на 6,6 % (p<0,05) в первой группе и на 2,1 % (p<0,05) во второй. Средний объем эритроцитов (МСV) увеличился в первой группе на 5 % (p<0,05), во второй – на 7,3 % (p<0,01). При этом количество эритроцитов достоверно возросло лишь во второй группе на 8,2 % (p<0,05).

Полученные данные свидетельствуют, что курс ПНГТ приводит к улучшению кислородтранспортной способности крови в обеих группах. При этом важно, что прирост показателей имеет место у лиц зрелого возраста (45–60 лет), у которых в силу возрастных особенностей возникают предпосылки к развитию тканевой гипоксии, снижению гемопоэза, содержания гемоглобина и его сродства к кислороду [10].

Заключение. Результаты исследования показали, что курс ПНГТ оказывает существенное влияние на окислительные процессы в организме, повышает углеводный обмен, снижает уровень сахара, общих липидов и липидов низкой плотности в крови, способствует стабилизации артериального давления в границах физиологической нормы в группе 45–60 лет. При этом прерывистая нормобарическая гипоксическая тренировка способствует повышению кислородтранспортной способности крови и кислородного обеспечения органов и тканей в группах лиц зрелого возраста.

• 1.    Балыкин М. В. Морфофункциональные изменения в организме лиц с повышенной массой тела при комбинированном воздействии нормобарической гипоксии и физических нагрузок / М. В. Балыкин, Т. П. Генинг, С. Н. Виноградов // Физиология человека. – 2004. – Т. 30, № 2. – С. 67–75.

• 2.    Бочаров Н. И. Реакция гемодинамики человека на разные по величине гипоксические воздействия / Н. И. Бочаров // Ульяновский медикобиологический журн. – 2012. – № 3. – С. 138–145.

• 3.    Горанчук В. В. Гипокситерапия / В. В. Го-ранчук, Н. И. Сапова, А. О. Иванов. – СПб. : Элби-СПб., 2003. – 536 с.

• 4.    Диверт В. Э. Кардиореспираторные реакции при нарастающей нормобарической гипоксии у здорового человека / В. Э. Диверт, С. Г. Криво-щеков // Физиология человека. – 2013. – Т. 39, № 4. – С. 82–92.

• 5.    Динамика липидного спектра сыворотки крови у больных ишемической болезнью сердца под воздействием адаптации к периодической барокамерной гипоксии / А. Н. Тиньков [и др.] // Журн. кардиологии. – 1999. – № 1. – С. 31–33.

• 6.    Дыхательная функция крови в пожилом и старческом возрасте и факторы, ее определяющие / О. В. Коркушко [и др.] // Физиология человека. – 2009. – Т. 35, № 2. – С. 40–46.

• 7.    Зюзьков Г. Н. Гуморальные механизмы регуляции эритропоэза при гипоксии / Г. Н. Зюзьков, А. М. Дыгай, Е. Д. Гольдберг // Бюл. экспер. биол. и медицины. – 2005. – Т. 139, № 2. – С. 133–137.

• 8.    Иванов К. П. Современные представления о транспорте кислорода в тканях / К. П. Иванов // Успехи физиол. наук. – 2001. – Т. 32, № 4. – С. 3–22.

• 9.    Изменение пула жирных кислот в плазме крови человека при воздействии острой нормобарической гипоксии / Е. Р. Бойко [и др.] // Российский физиологический журн. им. Сеченова. – 2010. – Т. 96, № 5. – С. 441–455.

• 10.    Изменения кислородтранспортной функции крови при артериальной гипоксемии у людей пожилого и старческого возраста / О. В. Коркуш-ко [и др.] // Буковинський медичний вiсник. – 2011. – Т. 15, № 3. – С. 200–204.

• 11.    Индивидуальные особенности системных реакций организма человека на острую гипоксию / С. И. Сороко [и др.] // Российский физиологический журн. им. Сеченова. – 2012. – Т. 98, № 11. – С. 1396–1415.

• 12.    Колчинская А. З. Нормобарическая интервальная гипоксическая тренировка в медицине и спорте / А. З. Колчинская, Т. Н. Цыганова, Л. А. Остапенко. – М. : Медицина, 2003. – 408 с.

• 13.    Тарарак Т. Я. Особенности перестройки щитовидной железы с первичным гипотиреозом под влиянием прерывистой нормобарической гипоксии / Т. Я. Тарарак, Е. В. Васильева, М. В. Балыкин // Бюл. экспер. биол. и медицины. – 2008. – № 5. – С. 590–598.

• 14.    Тукин В. Н. Возрастные изменения биохимических показателей крови и их взаимосвязь с жесткостью мембран гемоцитов у здоровых мужчин и женщин / В. Н. Тукин, М. З. Федорова // Научные ведомости Белгородского гос. ун-та. – 2012. – Т. 18, № 3. – С. 155–160.

• 15.    Цеев Ю. К. Обоснование и клиническая оценка эффективности использования сочетанного действия гипоксии-гиперкапнии в лечении и реабилитации больных эссенциальной артерии-альной гипертензией : дис. … канд. мед. наук / Ю. К. Цеев. – Ростов н/Д, 2008. – 133 с.

EFFECT OF INTERMITTENT NORMOBARIC HYPOXIA ON THE CARDIORESPIRATORY SYSTEM

AND THE BIOCHEMICAL COMPOSITION OF THE BLOOD IN MIDDLE-AGED ADULTS

M.V. Balykin1, R.Sh. Zayneeva1, T.V. Kamanina2, E.V.Vasilyeva1, A.V. Zharkov1