Pathophysiological markers of reduced resistance of healthy people to moderate hypoxic hypoxia

Full Text

АКТУАЛЬНОСТЬ

Практически одновременно с началом эпохи целенаправленного изучения воздействия пониженного парциального давления кислорода на функциональные системы организма перед исследователями встал вопрос об определении физиологических критериев способности организма противостоять воздействию гипоксии, границах и механизмах резистентности к ней. В общебиологическом плане понятие резистентность (в переводе с лат. «противостоять», «сопротивляться») означает свойство организма сохранять жизнеспособность в неблагоприятных условиях и определяет его устойчивость при воздействии повреждающих факторов. В основном исследователями предлагались в качестве критериев устойчивости организма человека и животных к гипоксии показатели, полученные при воздействии предельно переносимых высот [1]. Однако в целом характеризуя уровень устойчивости, они не отражали динамику процессов, протекающих в организме при гипоксии, или не могли быть использованы в условиях умеренной гипоксии. Сведения о таких показателях, предлагаемых разными авторами [2, 3], представлены в табл. 1.

 

Таблица 1. Показатели, предлагаемые для оценки уровня устойчивости к гипоксии

Показатель	Автор и год исследования
Время преодоления дистанции двух верст (отбор солдат для Памирского отряда)	Горбачев П.К. (1890), Кузнецов Н.Е. (1894), Лебедев Д.И. (1897) (цит. по [4])
Переносимость 30-минутной экспозиции в барокамере на «высоте» 5000 м	Стрельцов В.В. (1939) (цит. по [4])
Устойчивость к ступенчатому барокамерному подъему на 5000 м.	Аполлонов А.П., Миролюбов В.Т. (1938), Иванов Д.И. (1940), Егоров П.И. (1937), Малкин В.Б. (1960) (цит. по [4])
Устойчивость к двум барокамерным подъемам (5000 и 7500 м)	Малкин В.Б., Асямолова Н.М. (1968) (цит. по [4])
Резервное время на высоте	[2, 5]
Высотный потолок	[2, 6]
Степень насыщение венозной крови кислородом	[2, 7, 8]
Соотношение аэробного и анаэробного метаболизма	[9]
Индекс работоспособности для прогнозирования гипоксической устойчивости	[10]
Переносимость велоэргометрии для прогнозирования устойчивости к гипоксии	[11, 12]
Проба на задержку дыхания для прогнозирования устойчивости к гипоксии	[7]
Уровень эритроцитов, гемоглобина, гранулоцитов крови	[13, 14]
Изменения электроэнцефалографии при выполнении нормобарической гипоксической пробы	[15]

 

Несмотря на обилие исследований в области высотной физиологии и медицины, проблема устойчивости к умеренной гипоксии практически не изучалась. Частично это связано и со сложностями методологического характера. Во-первых, исследования проводились на здоровых людях и альпинистах, которые хорошо переносили воздействие умеренной гипоксии, и для них не возникала необходимость разрабатывать критерии устойчивости к этим условиям. Такие исследования стали необходимыми в связи с развитием гипокситерапии как лечебного и профилактического метода [16], так как подвергаться умеренной гипоксии стали нетренированные люди, лица со сниженными функциональными возможностями [17–20]. Во-вторых, исследования устойчивости в основном проводились на предельно переносимых высотах, что было связано с решением актуальных научных проблем авиационной и космической медицины, а также с приоритетными работами по покорению горных вершин [4, 21, 22]. В связи с этим методологический аппарат исследования устойчивости к неэкстремальным гипоксическим воздействиям так и не был разработан.

На наш взгляд, исследование устойчивости к умеренной гипоксии может строиться исходя из оценки реактивности к дозированному гипоксическому воздействию. Критерием устойчивости при этом будет выступать минимальная реактивность чувствительных к гипоксии физиологических параметров.

Одной из основополагающих характеристик резистентности является величина физиологических резервов. Функциональные резервы организма можно оценить по уровню функционирования, определяемому как разность между величиной максимальной физиологической реакции системы при воздействии возмущающего фактора и его значениями в состоянии относительного покоя [11]. Можно полагать, что при прочих равных условиях (мощность воздействия, соматометрические характеристики организма, исходное функциональное состояние и др.) низкий уровень функционирования системы и ее ограниченная реактивность отражают высокую устойчивость здорового человека к действию возмущающего фактора и, напротив, повышение параметров функционирования и реактивности сопряжены со снижением резистентности к воздействию.

Таким образом, целью исследования стал поиск показателей функционального состояния человека, высокочувствительных к воздействию умеренной гипобарической гипоксии.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для оценки уровня устойчивости добровольцев к умеренному гипоксическому воздействию выполнено экспериментальное исследование в климатическом комплексе «TABAY» (Япония), в ходе которого гипоксия создавалась подъемом 65 здоровых испытателей-добровольцев, мужчин 19–25 лет, на «высоты» 3500 и 4500 м. Через 30 мин пребывания на высоте с испытуемыми выполнялись ортостатическая и клиностатическая пробы. Через 1 ч гипоксического воздействия исследовалась реакция сердечно-сосудистой и дыхательной систем на дозированную физическую нагрузку. Еще через 30 мин испытатели выполняли психологические и психофизиологические методики. Общая продолжительность гипоксического воздействия составляла 2 ч. Интервал между подъемами на высоты 3500 и 4500 м составлял не менее 3 нед.

Чувствительность показателей, характеризующих функциональное состояние человека в условиях гипоксии, определялась по коэффициенту детерминации и степени достоверности различий, выявляемых методом однофакторного дисперсионного анализа, при переходе от состояния нормоксии (высота «0») к умеренной гипоксии (высоты 3500 м и 4500). При этом более чувствительными считались показатели, для которых влияние гипоксической гипоксии было существенным начиная с высоты 3500 м.

Статистическая обработка полученных данных осуществлялась в процессоре таблиц Excel с применением пакета прикладных программ «Анализ данных» для Microsoft методами описательной статистики, частотного, корреляционного и однофакторного дисперсионного анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Физиологические показатели, характеризующие функциональное состояние обследованных лиц на разных высотах в условиях относительного покоя, представлены в табл. 2.

 

Таблица 2. Показатели функционального состояния добровольцев в состоянии относительного покоя в условиях нормоксии и умеренной гипоксии (средние по группе, M ± m)

Показатель	Единица измерения	Значения			% к нормоксии
		нормоксия (высота 0), n = 65	высота 3500 м, n = 35	высота 4500 м, n = 65	высота 3500 м	высота 4500 м
ЛП ПЗМР	мс	198 ± 1	230 ± 2	225 ± 1	116	114
ЛП СЗМР	мс	380 ± 2	387 ± 2	390 ± 2	102	103
ППК	баллы	40,2 ± 0,2	38,9 ± 0,3	34,8 ± 0,3	97	87
РТ	баллы	33,9 ± 0,2	34,9 ± 0,3	37,6 ± 0,2	103	111
Сатурация	%	97,6 ± 0,1	91,1 ± 0,4	86,5 ± 0,5	93	89
МОД	л/мин	4,76 ± 0,12	5,22 ± 0,13	6,02 ± 0,09	110	126
ПО2	мл/мин	157 ± 2	187 ± 3	279 ± 3	119	177
ВрЗД	с	84 ± 1	62 ± 1	57 ± 1	74	68
ЧСС	уд./мин	65,5 ± 1,3	74,1 ± 0,9	88,9 ± 0,6	113	136
АДС	мм рт. ст.	116,8 ± 0,3	116,3 ± 0,3	114,1 ± 0,3	99	97
АДД	мм рт. ст.	81,2 ± 0,4	76,8 ± 0,9	75,7 ± 0,4	95	93
МОК	л/мин	4,47 ± 0,01	5,49 ± 0,04	5,59 ± 0,03	123	125
Примечание. ЛП ПЗМР — латентный период простой зрительно-моторной реакции; ЛП СЗМР — латентный период сложной зрительно-моторной реакции; ППК — показатель психологического комфорта; РТ — реактивная тревожность; МОД — минутный объем дыхания; ПО2 — потребление кислорода; ВрЗД — время задержки дыхания на вдохе; ЧСС — частота сердечных сокращений; АДС — артериальное давление систолическое; АДД — артериальное давление диастолическое; МОК — минутный объем кровообращения.

 

Результаты однофакторного дисперсионного анализа влияния гипоксии на анализируемые показатели в состоянии относительного покоя в ранжированном по высоте 3500 м виде представлены в табл. 3.

 

Таблица 3. Результаты дисперсионного анализа влияния умеренной гипоксической гипоксии на показатели функционального состояния в состоянии покоя по отношению к уровню нормоксии

Показатель	Гипоксия 3500 м		Гипоксия 4500 м		Прирост гипоксии
	D	p	D	p	D	p
МОК	0,91	10–52	0,92	3 × 10–70	0,04	0,04
Сатурация	0,79	10–34	0,90	5 × 10–66	0,47	3 × 10–15
ЛП ПЗМР	0,72	6 × 10–29	0,70	7 × 10–36	0,05	0,03
ВрЗД	0,68	10–25	0,75	5 × 10–41	0,09	0,004
ПО2	0,53	2 × 10–17	0,90	2 × 10–67	0,80	8 × 10–36
ЧСС	0,50	3 × 10–16	0,88	2 × 10–60	0,66	7 × 10–25
АДД	0,23	6 × 10–7	0,38	5 × 10–15	0,01	0,24
ППК	0,16	4 × 10–5	0,70	2 × 10–35	0,51	6 × 10–17
РТ	0,09	0,002	0,61	10–27	0,43	2 × 10–13
ЛП СЗМР	0,07	0,01	0,14	9 × 10–6	0,01	0,33
МОД	0,05	0,02	0,35	9 × 10–14	0,22	7 × 10–7
АДС	0,01	0,38	0,21	5 × 10–8	0,15	7 × 10–5
Примечание. D — коэффициент детерминации (степень влияния фактора на вариативность показателя); р — уровень значимости влияния фактора. Обозначения показателей — см. примечание к табл. 2.

 

Как следует из материалов табл. 2 и 3, наиболее чувствительными к умеренной гипоксии (высота 3500 м) являются такие показатели функционального состояния в условиях относительного покоя, как МОК (повышение на 23 %), уровень сатурации крови (снижение на 7 %), ЛП ПЗМР (повышение на 16 %) и ВрЗД (снижение на 26 %). Умеренную чувствительность проявляют такие показатели, как ПО₂ (прирост на 19 %) и ЧСС (прирост на 13 %). При этом приросты значений МОК, ЧСС, ПО₂ в покое отражают компенсаторно-приспособительные реакции организма на снижение уровня его кислородной обеспеченности, а снижение скорости ПЗМР и ВрЗД отражают их недостаточную эффективность.

Корреляционный анализ взаимосвязей показателей функционального состояния добровольцев в условиях относительного покоя и нормоксии не выявил существенных взаимосвязей между анализируемыми показателями. На высоте 3500 м отмечено появление отдельных умеренных отрицательных корреляционных связей между показателями состояния ЦНС (ППК и ЛП ПЗМР, r = –0,60), а также состоянием тревожности и физической работоспособностью (РТ и PWC₁₇₀, r = –0,49). Повышение уровня гипоксии до высоты 4500 м сопровождалось повышением значимости ПО₂ и ЧСС для сохранения функционального состояния ЦНС. Так, были выявлены новые положительные корреляционные связи между ЛП ПЗМР и ЛП СЗМР (r = +0,41), ЛП ПЗМР и ПО₂ (r = +0,39), ЛП ПЗМР и ЧСС (r = +0,32), ЧСС и ПО₂ (r = +0,36). Также отмечались отрицательные корреляционные связи между ППК и ЛП ПЗМР (r = –0,53) и ПО₂ (r = –0,63). Несмотря на слабый уровень связей, они носили статистически достоверный характер (р < 0,01). Полученные результаты показывают, что у практически здоровых добровольцев в состоянии относительно покоя пребывание на высоте 3500 не вызывает негативной перестройки функционального состояния, а при пребывании на высоте 4500 м для его поддержания требуется некоторая мобилизация функциональных резервов организма.

Для дальнейшего анализа механизмов поддержки функционального состояния здоровых добровольцев в условиях умеренной гипоксии было изучено влияние таких показателей, как сатурация периферической крови, активность симпатической нервной системы, кислородный резерв организма. Для этого методом S-образного шкалирования по кумулятивной частотной кривой в объединенном массиве данных (нормоксия, умеренная гипоксия) определялись точки перегиба, характеризующие границы высокого, среднего и низкого диапазонов значений этих показателей (табл. 4), а затем наблюдения перегруппировывались по уровням показателя, влияние которого оценивалось методом однофакторного дисперсионного анализа.

 

Таблица 4. Границы диапазонов значений показателей в объединенном (нормоксия, умеренная гипоксия) массиве данных

Показатель	Единица измерения	Диапазон значений
		низкий	средний	высокий
Сатурация крови	%	85 и ниже	86–95	96 и выше
Индекс симпатикотонии	усл. ед.	–10 и ниже	От –9 до +19	+20 и выше
Время задержки дыхания	с	50 и ниже	51–80	81 и более

 

Результаты факторного анализа влияния сатурации крови на показатели функционального состояния человека в покое представлены в табл. 5.

 

Таблица 5. Влияние уровня сатурации крови на показатели функционального состояния здоровых людей в состоянии покоя

Показатель	Единица измерения	Контролируемый фактор — сатурация					Неконтролируемые факторы
		центроиды групп			D	p
		Низкие	Средние	Высокие			D
ЛП ПЗМР	мс	227	227	199	0,68	10–40	0,32
ЛП СЗМР	мс	390	389	379	0,12	10–4	0,88
ППК	баллы	35	36,5	40,1	0,44	10–20	0,56
РТ	баллы	38	36	34	0,40	10–17	0,60
МОД	л/мин	6,2	5,6	4,8	0,26	10–10	0,74
ПО2	мл/мин	273	240	157	0,59	10–31	0,41
ВрЗД	с	58	60	84	0,71	10–44	0,29
ЧСС	уд./мин	89	82	65	0,64	10–37	0,36
АДС	мм рт. ст.	114	115	117	0,14	10–5	0,86
АДД	мм рт. ст.	75	76	81	0,30	10–12	0,70
МОК	л/мин	5,52	5,56	4,47	0,89	10–78	0,11
PWC170	Вт	117	123	196	0,88	10–74	0,12
ИС	усл. ед.	+19	+8	–19	0,66	10–37	0,34
Примечание. D — коэффициент детерминации (степень влияния фактора на вариативность показателя); р — уровень значимости влияния фактора; PWC170 — мощность нагрузки при пульсе 170 уд./мин; ИС — индекс симпатикотонии Кердо. Обозначения других показателей — см. примечание к табл. 2.

 

Как следует из данных табл. 5, уровень сатурации периферической крови может рассматриваться как ключевой показатель, оказывающий существенное и статистически достоверное влияние на показатели функционального состояния человека в условиях функционального покоя при воздействии умеренной гипоксической гипоксии. В наибольшей степени это влияние проявлялось в отношении таких показателей, как МОК, физическая работоспособность в тесте PWC170, ВрЗД (этот показатель отражает кислородный резерв организма), ЛП ПЗМР, уровень симпатикотонии, ЧСС и ПО₂ (в порядке убывания значимости влияния). На среднем уровне влияние сатурации проявлялось в отношении таких показателей, как показатель психологического комфорта, уровень реактивной тревожности, уровень АДД и МОД. Для этих показателей влияние сатурации проявляется на фоне действия неконтролируемых в данном исследовании факторов, оказывающих близкое к уровню сатурации воздействие. Более слабое, но при этом статистически достоверное влияние сатурация проявляла в отношении таких показателей, как АСД и латентный период сложных сенсомоторных реакций, регуляция которых при переходе от условий нормоксии к умеренной гипоксии, вероятно, реализуется другими механизмами.

Обращает на себя внимание тот факт, что два показателя, которые предварительно оценивались нами как способные играть самостоятельную регулирующую роль в отношении функционального состояния здоровых добровольцев в условиях умеренной гипоксии, а именно степень выраженности кислородного резерва организма и уровень симпатикотонии, оказались высокочувствительными к уровню сатурации.

Результаты проведенного анализа влияния контролируемых факторов на функциональное состояние здоровых людей в условиях умеренной гипоксии в обобщающем виде представлены в табл. 6.

 

Таблица 6. Влияние контролируемых факторов на показатели функционального состояния здоровых добровольцев в состоянии покоя в условиях умеренной гипоксии (коэффициенты детерминации факторного дисперсионного анализа)

Показатель	Контролируемые факторы				Неконтролируемые факторы
	сатурация	симпатикотония	кислородный резерв	суммарно
ЛП ПЗМР	0,68	0,01	0,01	0,70	0,30
ЛП СЗМР	0,12	0,01	0,01	0,14	0,86
ППК	0,44	0,06	0,04	0,54	0,46
РТ	0,40	0,01	0,02	0,43	0,57
МОД	0,26	0,07	0,07	0,40	0,60
ПО2	0,59	0,16	0,06	0,81	0,19
ЧСС	0,71	0,34	0,04	1,09*	Не выявлены
АДС	0,14	0,01	0,04	0,19	0,81
АДД	0,30	0,21	0,01	0,52	0,48
МОК	0,89	0,04	0,01	0,94	0,06
PWC170	0,88	0,08	0,01	0,97	0,03
Примечание. Коэффициент детерминации — степень влияния фактора на вариативность показателя; PWC170 — мощность нагрузки при пульсе 170 уд./мин. Обозначения других показателей — см. примечание к табл. 2. * — суммарное значение контролируемых факторов превышает 1,0 из-за того, что не удалось полностью нивелировать влияние сатурации крови на уровень симпатикотонии.

 

При прочих равных условиях для оценки уровня устойчивости к гипоксии важно оценивать не только текущие значения физиологических показателей, но и реактивность функциональных систем организма в ответ на предъявляемое гипоксическое воздействие. Мерой такой реактивности может быть отношение изменения анализируемой величины к интенсивности воздействия. Для гипоксической гипоксии мерой такого воздействия может быть снижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Так, при стандартных условиях атмосферного воздуха в условиях нормоксии (высота 0 м) ПО₂ = 159 мм. рт. ст., на высоте 3500 — 103 мм рт. ст., а на высоте 4500 — 91,5 мм рт. ст. Следовательно, гипоксическое воздействие, связанное с высотой 3500 м, может быть оценено по снижению парциального давления кислорода как равное 56 ед., а с высотой 4500 м — 67,5 ед. Эти данные были использованы нами для оценки влияния умеренной гипоксической гипоксии на реактивность функциональных систем организма.

С учетом ранее представленных данных о чувствительности отдельных показателей функционального состояния здорового человека к умеренной гипоксической гипоксии (табл. 2, 3) для оценки реактивности были отобраны следующие показатели: уровень сатурации периферической крови, ЛП ПЗМР, МОК, ВрЗД, ПО₂, ЧСС, PWC₁₇₀. Необходимо иметь в виду, что реактивность показателя на воздействие не зависит от его знака (снижение или повышение) и должно учитываться по абсолютному значению. Кроме того, значения реактивности по разным шкалам будут иметь размерность отн. ед. и характеризоваться разными масштабами шкал. Поэтому для интегральной оценки реактивности должны будут использоваться нормированные по отношению к распределению случайной величины показатели, которые позволяют осуществлять с ними математические преобразования (например, баллы, стэны, z- или T-оценки). С технической точки зрения наиболее простым вариантом такого нормирования является разбиение диапазона значений показателя на три уровня (низкий, средний и высокий) с помощью процедуры S-образного шкалирования, ранее описанного в этом разделе. При этом для каждого диапазона вводится балльная оценка гипоксической неустойчивости (низкая реактивность — 0 баллов; средний диапазон реактивности — 1 балл; высокая реактивность — 2 балла). Полученные таким образом по каждому из анализируемых показателей баллы могут усредняться или в дальнейшем суммироваться с аналогичными баллами при оценке других характеристик устойчивости (неустойчивости) к воздействию умеренной гипоксии. Результаты оценки реактивности выбранных показателей при переходе из условий нормоксии к умеренной гипоксии (высоты 3500 и 4500 м) представлены в табл. 7.

 

Таблица 7. Оценка реактивности показателей функционального состояния здоровых добровольцев при переходе из состояния нормоксии к умеренной гипоксии на высотах 3500 и 4500 м (отн. ед., M ± m)

Показатель и его динамика	Реактивность		Границы диапазонов по уровням
	3500 м	4500 м	низкий	средний	высокий
Сатурация, снижение	0,11 ± 0,01	0,16 ± 0,01, 144 %*, р = 2 × 10–6	0,100 и менее	0,101–0,200	0,201 и более
ЛП ПЗМР, повышение	0,55 ± 0,04	0,40 ± 0,02, 72 %, р = 8 × 10–4	0,300 и менее	0,301–0,600	0,601 и более
МОК, повышение	0,018 ± 0,001	0,016 ± 0,001, 92 %, р = 0,09	0,0130 и менее	0,0131–0,0220	0,0221 и более
ВрЗД, снижение	0,370 ± 0,018	0,397 ± 0,016, 107 %, р = 0,27	0,300 и менее	0,301–0,500	0,501 и более
ПО2, повышение	0,597 ± 0,019	1,806 ± 0,047, 302 %, р = 2 × 10–38	0,600 и менее	0,601–2,100	2,101 и более
ЧСС, повышение	0,158 ± 0,012	0,346 ± 0,011, 219 %, р = 2 × 10–18	0,150 и менее	0,151–0,450	0,451 и более
PWC170, снижение	1,167 ± 0,018	1,196 ± 0,011, 102 %, р = 0,18	1,100 и менее	1,101–1,300	1,301 и более
Примечание. * — различия в реактивности при повышении высоты с 3500 до 4500 м.

 

Существенное значение для оценки устойчивости к гипоксии также имеет мобилизация функциональных резервов организма. Об их величине и способности к мобилизации можно судить по результатам проб с дополнительно предъявляемыми стандартными нагрузками. В условиях воздействия любых неблагоприятных факторов такой стандартной нагрузкой обычно выступает дозированная физическая нагрузка умеренной интенсивности. В нашем исследовании была использована двухступенчатая велоэргометрическая проба с мощностями выполняемых нагрузок 100 и 150 Вт, используемая для определения показателя физической работоспособности — тест PWC₁₇₀. Физиологические показатели функционального состояния здоровых добровольцев регистрировались в состоянии относительного покоя и сразу после завершения нагрузки 150 Вт. При этом для обеспечения сопоставимости с другими исследованиями изменения показателей нормировались на 100 Вт выполняемой нагрузки, что позволило охарактеризовать полученные индексы как индексы обеспечения нагрузки (респираторного — по динамике МОД; хронотропного — по динамике ЧСС; гемодинамического — по динамике МОК; кислородного — по динамике ПО_2; соответственно ИРОН, ИХОН, ИГОН, ИКОН). Результаты, характеризующие мобилизацию функциональных резервов физиологических систем в условиях умеренной гипоксии в ответ на стандартную физическую нагрузку, представлены в табл. 8.

 

Таблица 8. Мобилизация функциональных резервов физиологических систем в условиях умеренной гипоксии в ответ на стандартную физическую нагрузку (M ± m)

Показатель	Нормоксия	Высота 3500 м	Высота 4500 м
ИРОН	9,33 ± 0,15, 100 %	11,68 ± 0,18, 125 %, р = 3 × 10–15	13,66 ± 0,13, 146 %, р = 6 × 10–38
ИКОН	517 ± 8, 100 %	884 ± 18, 161 %, р = 8 × 10–22	921 ± 11, 168 %, р = 7 × 10–38
ИХОН	43,1 ± 0,6, 100 %	45,7 ± 0,8, 106 %, р = 0,01	45,2 ± 0,5, 105 %, р = 0,003
ИГОН	3,97 ± 0,04, 100 %	4,36 ± 0,07, 110 %, р = 4 × 10–6	6,01 ± 0,04, 152 %, р = 5 × 10–44
Сатурация периферической крови, снижение	1,15 ± 0,33	5,4 ± 0,6, р = 3 × 10–8	6,2 ± 0,6, р = 3 × 10–9

 

Представленные в табл. 8 данные свидетельствуют, что предъявляемая здоровым добровольцам дополнительная стандартная дозированная физическая нагрузка в условиях нормоксии обеспечивает компенсаторную мобилизацию функциональных резервов организма (повышение ПО₂, легочной вентиляции, ЧСС и МОК), практически обеспечивающих сохранение уровня сатурации крови, зарегистрированного для состояния относительного покоя. В силу умеренной интенсивности нагрузки и ее достаточно кратковременного воздействия гипоксия нагрузки при этом не развивается. Обращает на себя внимание, что хронотропная функция сердца при нагрузке в ответ на возникновение умеренной гипоксической гипоксии дополнительно активируется слабо, что, видимо, связано с преимущественным ответом ЧСС на собственно физическую нагрузку. В связи с этим этот показатель был исключен из дальнейшего анализа возможных для количественной оценки неустойчивости к гипоксии данных. Однако в условиях умеренной гипоксии та же физическая нагрузка вызывает формирование гипоксии нагрузки, так как степень сатурации периферической крови при этом снижается (в среднем на 4–5 %), что свидетельствует о недостаточности вовлекаемых организмом в обеспечение физической работы функциональных резервов. Так, даже для высоты 3500 м отмечается повышение в среднем на 60 % индекса кислородного обеспечения нагрузки, мобилизация функциональных резервов системы внешнего дыхания повысилась на 25 %, гемодинамики — на 10 %. При повышении уровня гипоксии до высоты 4500 м отмечается более интенсивная мобилизация гемодинамики (со 110 до 152 % от состояния нормоксии) и менее выраженное повышение активности респираторной системы (со 125 до 146 % от уровня нормоксии).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленные материалы подтверждают, что функциональное состояние здорового человека в условиях умеренной гипоксии в состоянии покоя определяются уровнем сатурации его периферической крови. Сохранение сатурации на более высоком уровне обеспечивает поддержание оптимального уровня функционального состояния, физической и операторской работоспособности, меньшую степень напряжения респираторной и сердечно-сосудистой систем.

Реактивность таких показателей, как МОК, время задержки дыхания и PWC₁₇₀, находится практически на одном уровне как для высоты 3500 м, так и 4500 м, и ее величина соответствует интенсивности воздействия гипоксического фактора (степени снижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе). Однако для таких показателей, как ПО₂ в покое, ЧСС и уровень сатурации периферической крови, реактивность на высоте 4500 м существенно (в 1,5–3 раза) превышает таковую на высоте 3500 м. Такие различия в реактивности могут свидетельствовать о том, что даже в условиях относительного покоя при переходе к уровню гипоксии, соответствующему высоте 4500 м, организм вынужден форсировать работу функциональной системы масс-переноса кислорода, вызывая в ней повышенный уровень функционального напряжения. Однако этого функционального напряжения оказывается недостаточно, так как уровень сатурации прогрессивно снижается и начинают ухудшаться (в разной степени выраженности) значения основных показателей функционального состояния.

Несколько иную динамику имеет реактивность показателя ЛП ПЗМР — при повышении уровня гипоксии она достоверно снижается. Это может быть объяснено тем, что для поддержания устойчивого функционального состояния ЦНС организм начинает подключать функциональные резервы других физиологических систем, в частности гемодинамики. Так, ранее мы уже указывали на характерное для высоты 4500 м появление положительных корреляционных связей между ЛП ПЗМР и ПО₂, ЛП ПЗМР и ЧСС, которые не выявлялись при более мягком гипоксическом воздействии (высота 3500 м). Эти результаты хорошо согласуются с данными других исследователей, описывавших в своих работах вовлечение мозговой и системной гемодинамики для поддержания функционального состояния ЦНС [14, 15, 23].

Представленные данные позволяют предположить, что дополнительная мобилизация функциональных резервов физиологических систем организма физической нагрузкой в условиях умеренной гипоксии может влиять на уровень устойчивости здорового человека к гипоксии.

Таким образом, представленные материалы позволяют рассматривать в качестве патофизиологических маркеров сниженной устойчивости организма к умеренному гипоксическому воздействию быстрое снижение уровня сатурации периферической крови, высокую реактивность сердечно-сосудистой и дыхательной систем на гипоксическое воздействие, а также избыточную мобилизацию функциональных резервов организма в ответ на предъявление дополнительной нагрузки.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Финансирование данной работы не проводилось.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией

About the authors

Aleksey E. Kim

Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: alexpann@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4591-2997
SPIN-code: 7148-1566

M. D., Ph. D. (Medicine), Associate Professor of the Pharmacology Department

Russian Federation, Saint Petersburg

Vasily N. Tsygan

Military Medical Academy

Email: vn-t@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1199-0911
SPIN-code: 7215-6206
Scopus Author ID: 6603136317

M.D., D.Sc. (Medicine), Professor, Honored Scientist of the Russian Federation, Head of the Pathological Physiology Department

Russian Federation, Saint Petersburg

Evgeniy B. Shustov

S.N. Golikov Scientific and Clinical Center of Toxicology FMBA of Russia

Email: shustov-msk@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5895-688X
SPIN-code: 9665-6670

M.D., D.Sc. (Medicine), Professor, laureate of the State Prize of the Russian Federation, Chief Researcher of the Scientific and Clinical Center of Toxicology

Russian Federation, Saint Petersburg

Vyacheslav P. Ganapolsky

Military Medical Academy

Email: ganvp@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7685-5126
SPIN-code: 9872-8841

Colonel of the Medical Service, M.D., D.Sc. (Medicine), Acting Head of the Pharmacology Department

Russian Federation, Saint Petersburg

Irina V. Borisova

Military Medical Academy

Email: borisova_iv@mail.ru
SPIN-code: 7560-0806

Ph.D. (Pharmaceuticals), Senior Researcher of the Research Department (Habitability) of the Research Center

Russian Federation, Saint Petersburg

Marina K. Rzhepetskaya

Military Medical Academy

Email: marrje@rambler.ru
SPIN-code: 5687-7797

M.D., Ph.D. (Medicine), Senior Researcher of the Research Department (Habitability) of the Research Center

Russian Federation, Saint Petersburg

References

Supplementary files