Water-electrolyte metabolism and excretory system functions in divers: new approaches to determination of dysbarism resistance.

Full Text

Водно-электролитный обмен является важнейшим видом метаболизма и составной частью гомеостазиса, отражающего общее состояние организма и обеспечивающего оптимальные условия обмена веществ. Его нарушения, наступающие под воздействием повышенного давления газовой и водной среды, могут являться критерием выраженности расстройств функций как отдельных органов и систем, так и функционального состояния всего организма. Вода, как известно, играет важнейшую роль в жизнедеятельности организма, поскольку является универсальным растворителем. В гипербарических условиях газы, которыми дышит водолаз и которые окружают его тело, растворяются в жидких средах организма, вызывая изменения водно-электролитного обмена. Перестройка последнего является способом адаптации организма к изменившимся условиям жизнедеятельности или может быть следствием нарушения работы выделительной системы [5, 7, 10, 21]. Наиболее характерным и часто встречающимся нарушением водно-электролитного обмена и функций почек при пребывании в условиях подводной и космической гипогравитации является развитие гипогидратации, проявляющейся усилением диуреза, сдвигами в системах осмо- и волюморецепции, отрицательным балансом электролитов, снижением содержания общей воды тела, внеклеточной и интерстинальной жидкости, а также объема циркулирующей плазмы [2, 4, 5, 12, 19]. Одни исследователи считают, что при нахождении человека в водной среде развитие подобных нарушений водно-электролитного обмена возможно вследствие устранения веса тела и появления гравитационно-зависимых деформаций структур организма, что обусловливает изменение афферентного входа, снятие гидростатического давления крови и других жидких сред организма [3]. В других работах изменения водно-электролитного обмена объясняются возрастанием плотности дыхательной газовой среды и последующим увеличением кровенаполнения органов грудной клетки и головы [5], влиянием гипероксического компонента дыхательной газовой смеси [8]. При этом доступные литературные данные не позволяют сделать однозначные выводы о причинах нарушений водно-электролитного обмена и деятельности выделительной системы в гипербарических условиях. Для исследования водно-электролитного обмена и функций почек, помимо различных вариантов проб с водной нагрузкой на разведение и концентрирование, в литературе описаны пробы с пероральным введением хлорида натрия, гидрокарбоната натрия, калия, кальция, воды, соляной кислоты. Большинство из этих проб с успехом применялись для диагностики изменений водно-электролитного обмена и функций почек в процессе воздействия неблагоприятных факторов космического полета, а также после приземления [6]. Однако данные об использовании указанных нагрузочных проб в водолазной медицине в проанализированной литературе отсутствуют. При этом нет единых подходов и методик проведения ионных нагрузочных проб, не определен оптимальный состав нагрузок и вводимых солей, а также их доза, не установлены критерии оценки результатов. Кроме того, не определены методические приемы исследования функций почек и водно-электролитного обмена на различных этапах водолазного спуска (компрессии, изопрессии, декомпрессии), а также при действии комплекса неблагоприятных факторов погружения под воду. Среди комплекса этих неблагоприятных факторов особое значение придается декомпрессионной венозной газовой эмболии (ДВГЭ), вероятность развития которой определяет устойчивость организма к декомпрессионной болезни (ДБ). В то же время проблема ДБ актуальна как для водолазной, так и для авиационной медицины [1]. Цель исследования Выявить нарушения водно-электролитного обмена и функции почек у водолазов в гипербарических условиях с помощью нагрузочных пероральных проб. Определить взаимосвязь между состоянием функций выделительной системы и устойчивостью организма к ДБ. Материал и методы Проведено обследование 44 водолазов в возрасте 19-23 лет. У всех испытуемых оценивалась устойчивость к ДБ [14, 22]. Для этого испытуемых подвергали воздействию повышенного давления воздуха 0,4 МПа (изопрессия - 60 мин, декомпрессия - 63 мин) в барокамере ПДК-2, после чего в соответствии с уровнем ДВГЭ их распределяли на группы с высокой, средней и низкой устойчивостью. Для слуховой локации декомпрессионных газовых пузырьков применялась ультразвуковая установка «Минидоп-4» (ЗАО «НПФ БИОСС», Москва). Локация газовых пузырьков у испытуемых после «погружения» осуществлялась в положении лежа на спине во 2-4-м межреберьях слева от грудины и 3-5-м межреберьях справа от грудины в проекции осевого кровотока легочной артерии [11]. Изменения водно-электролитного обмена и функции почек у испытуемых определяли путем оценки данных, полученных в четырех сериях исследований с помощью разработанных нами методик [23]. Первая серия - после пероральной водной нагрузки, во время изопрессии в барокамере в дозе 20 мл/кг и расчета индекса функциональной активности почек (ИФАП) по формуле: ИФАП=0,1Н1+0,4Д1+0,2Д2+0,1Н2-0,1К+ +0,1Хл, где Н1 - количество выделяемого почками натрия на 60-й минуте после нагрузки (ммоль/ч); Д1 - количество выделяемой мочи на 60-й минуте после нагрузки (мл/мин); Д2 - количество выделяемой мочи на 90-й минуте после нагрузки (мл/мин); Н2 - количество выделяемого почками натрия на 90-й минуте после нагрузки (ммоль/ч); К - количество выделяемого почками калия на 90-й минуте после нагрузки (ммоль/ч); Хл - количество выделяемого хлора на 90-й минуте после нагрузки (ммоль/ч). При значении ИФАП 5,7 и более выделительную и концентрационную функцию почек считали удовлетворительной, а при его значении менее 5,7 - неудовлетворительной [9, 15]. Вторая серия - после пероральной солевой нагрузки 0,5% раствором хлористого натрия во время изопрессии в барокамере в дозе 0,5% от массы тела и расчета индекса волюморегулирующей активности почек (ИВАП) по формуле: ИВАП = -3,32+0,18Н1-0,36К+0,14Д+0,3Х1+ +0,14Н2+0,11Х2, где Н1 - количество выделяемого почками натрия на 40-й минуте после нагрузки, ммоль/ч; К - количество выделяемого калия на 60-й минуте после нагрузки, мл/мин; Д - количество выделяемой мочи на 60-й минуте после нагрузки, мл/мин; Х1 - количество выделяемого почками хлора на 60-й минуте после нагрузки, ммоль/ч; Н2 - количество выделяемого почками натрия на 90-й минуте после нагрузки, ммоль/ч; Х2 - количество выделяемого хлора на 90-й минуте после нагрузки, ммоль/ч. При значении ИВАП менее 0 волюморегулирующую функцию почек считали неудовлетворительной, при значении от 0 до 1,1 - удовлетворительной и более 1,1 - функцию считали хорошей [16]. Третья серия - после пероральной нагрузки 10% раствором хлористого калия во время изопрессии в барокамере в дозе 0,55 мл/кг массы тела и расчета индекса калийуретической активности почек (ИКАП) по формуле: ИКАП = 0,2К1-0,1Н1-0,2Д2-0,2К2+0,2К3+ +0,1Х, где К1 - количество выделяемого почками калия на 40-й минуте после нагрузки, ммоль/ч; Н1 - количество выделяемого натрия на 60-й минуте после нагрузки, мл/мин; Д2 - количество выделяемой мочи на 60-й минуте после нагрузки, мл/мин; К2 - количество выделяемого почками калия на 60-й минуте после нагрузки, ммоль/ч; К3 - количество выделяемого почками калия на 90-й минуте после нагрузки, ммоль/ч; Х - количество выделяемого хлора на 90-й минуте после нагрузки, ммоль/ч. При значении ИКАП менее 0 калийуретическую функцию почек считали неудовлетворительной, при значении от 0 до 4,6 - удовлетворительной и более 4,6 - калийуретическую функцию почек считали хорошей [17]. Четвертая серия - после пероральной нагрузки 7,5% раствором лактата кальция во время изопрессии в барокамере в дозе 1 мл/кг массы тела и расчета индекса кальцийуретической функции почек (ИКФП) по формуле: ИКФП = -5,36+0,15Н1-0,31К+0,19Д+0,5С+ +0,19Н2+0,14Х, где Н1 - количество выделяемого почками натрия на 40-й минуте после нагрузки лактатом кальция, ммоль/ч; К - количество выделяемого калия на 60-й минуте после нагрузки, мл/мин; Д - количество выделяемой мочи на 90-й минуте после нагрузки, мл/мин; С - количество выделяемого почками кальция на 90 минуте после нагрузки, ммоль/ч; Н2 - количество выделяемого почками Na на 120-й мин после нагрузки, ммоль/ч; Х - количество выделяемого хлора на 120-й минуте после нагрузки, ммоль/ч. При значении ИКФП менее 0 кальцийуретическую функцию почек считали неудовлетворительной, при значении от 0 до 1,3 - удовлетворительной и более 1,3 - эту функцию считали хорошей [18]. Методом корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализа полученных данных проводились описание исследуемых параметров в группах и оценка значимости различия количественных показателей [20]. Для статистического анализа использовались пакеты прикладных программ Statistica for Windows 6.0. Результаты и обсуждение При проведении обследования из 44 испытуемых 27 были признаны устойчивыми (61,4 %), 12 - среднеустойчивыми (27,3 %), а 5 (11,3 %) - низкоустойчивыми к ДБ. Результаты исследований с пероральными нагрузочными пробами представлены в табл. 1. Полученные данные свидетельствуют, что у водолазов, имевших среднюю и низкую устойчивость к ДБ, показатели функций выделительной системы хуже, чем у водолазов с высокой устойчивостью к данному заболеванию (табл. 2). При дальнейшей статистической обработке материалов была построена корреляционная матрица факторов устойчивости к ДБ. Из данных корреляционной матрицы четырех показателей функций почек с устойчивостью водолазов к ДБ следует, что со всеми показателями функций почек устойчивость к ДБ имеет прямую значимую корреляционную связь. При этом устойчивость к ДБ имеет сильную корреляционную связь с ИВАП и связь средней силы с ИФАП, ИКАП и ИКФП (табл. 3). Методом пошагового регрессионного анализа была получена модель для определения устойчивости водолазов к ДБ с использованием показателей функций почек, которая выглядит следующим образом: Устойчивость к ДБ = 0,34+0,17ИФАП+ +0,74ИВАП+0,1ИКАП При значении устойчивости до 1,5 водолаза относят к группе неустойчивых к ДБ, от 1,51 до 2,5 - к группе среднеустойчивых и от 2,51 и более - к группе высокоустойчивых к ДБ. Отбор значимых факторов для включения в модель приведен при уровне F=1, что обеспечивает уровень значимости коэффициентов p<0,30, а достоверность 1-р>0,70. Коэффициент ИВАП является значимым (р<0,001). Коэффициенты ИФАП и ИКАП значимы в пределах 70% уровня надежности (в соответствии с заданным F=1 для пошагового отбора в модель). Фактор ИКФП в модель не включен, как недостаточно значимый. Дисперсионный анализ модели, оценка ее информативности и значимости свидетельствуют о том, что вклад факторов, включенных в модель (Regress=12,19017), составляет 58,1% от общей суммы квадратов отклонений прогнозируемого параметра устойчивости к ДБ (Total=21,000), а 41,9% вносят неучтенные (случайные) факторы (Residual=8,80983), что свидетельствует об информационной способности модели. По величине F-критерия (F=18,44) с уровнем значимости р=0,00001 модель можно считать значимой, достоверной. Таким образом, нормальное функционирование выделительной системы человека играет определенную роль в обеспечении высокой устойчивости организма к неблагоприятным факторам гипербарии (в частности, к ДБ). При этом работа выделительной системы, а значит и устойчивость, тесным образом связана с уровнем гидратации организма. На наш взгляд, наиболее перспективно создание методов управления уровнем гидратации организма с целью повышения устойчивости или ускорения процессов адаптации к действию неблагоприятных факторов гипербарии. Это возможно при приеме диуретиков, водно-солевых добавок, проведении водных нагрузок перед водолазным спуском и на различных его этапах (после его окончания) или создании отрицательного давления над нижней частью тела (локальной декомпрессии). Эти методы за счет воздействия на водно-электролитный обмен и «тренировки» функций выделительной системы управляют процессом адаптации к столь необычным условиям жизнедеятельности человека. Такие методики используются в космической медицине для повышения устойчивости космонавтов к неблагоприятным факторам полета [13]. В водолазной медицине данное направление повышения устойчивости организма к неблагоприятным факторам гипербарии должно являться предметом дальнейших научных исследований. В Ы В О Д Ы 1. Предложенные пероральные нагрузочные пробы могут быть использованы для оценки состояния водно-электролитного обмена и функций выделительной системы водолазов в условиях воздействия повышенного давления газовой среды. 2. При отборе водолазов по устойчивости к декомпрессионной болезни необходимо учитывать показатели функций почек, полученные при проведении пероральных нагрузочных проб. 3. Уровень декомпрессионного газообразования у водолазов связан в числе других факторов с функционированием выделительной системы. У водолазов, имевших среднюю и низкую устойчивость к декомпрессионной болезни, определяемые индексы активности почек ниже, чем у водолазов, имевших высокую устойчивость к данному заболеванию. 4. Предлагаемая формула, учитывающая показатели функций почек, позволяет дополнить существующую методику определения устойчивости водолазов к декомпрессионной болезни.

About the authors

D. P Zverev

A. A Myasnikov

A. Yu Shitov

Email: arseniyshitov@mail.ru

A. N Andrusenko

V. I Chernov

I. R Klenkov

References

Supplementary files