Гипотеза о влиянии возраста на эффективность гипербарической оксигенации (ГБО) основывается на физиологических предпосылках. Эти предпосылки включают: изменения общей адаптивной реакции при старении [1]; снижение активности энергетических ферментов у лиц пожилого возраста [2]; существенное увеличение симпатической реакции у пожилых на стресс при одновременном ослаблении барорефлекторных влияний [3].

Параметры и механизмы обеспечения кислородного гомеостаза зависят от возраста. При непрерывной и интервальной гипоксической гипоксии у пожилых и стариков в сравнении с молодыми наступает более раннее нарушение оксигенации тканей [4]. При экспериментальной гипоксии у старых животных отмечается неравномерность распределения напряжения кислорода в мышцах в сравнении с молодыми [5]. С возрастом напряжение артериального кислорода падает и снижается потребление кислорода [6].

Возрастное снижение активности антиоксидантной системы [7] предполагает повышенную вероятность патогенных эффектов гипероксии во время ГБО. Так применение ГБО при сосудистой патологии вызывает разнонаправленные изменения перекисных процессов в разных возрастных группах [8].

Вегетативная нервная система (ВНС) является одним из наиболее важных звеньев адаптивного ответа. Для объективной оценки состояния ВНС в современных исследованиях чаще всего используют показатели вариабельности ритма сердца (ВРС). Физиологи показали корреляцию показателей ВРС и кровотока, а также изменение этих характеристик с возрастом [9, 10, 11]. Целью данного исследования явилось определение возрастных особенностей вегетативной реактивности к гипероксии по данным показателей ВРС в зависимости от тяжести общего состояния организма при различных заболеваниях.

Материалы и методы

Исследования выполнены у 228 больного, в группах экстремальных и компенсированных состояний (ЭС и КС) в четырех возрастных диапазонах.

ЭС включали 102 клинических наблюдения, из которых 25 характеризовались крайне тяжелым состоянием, а 77 – тяжелым. Эти больные находились на лечении в реанимационных стационарах с различными заболеваниями, такими как: п реднамеренное самоповреждение путем повешения (6); токсическое действие окиси углерода (21); термические ожоги нескольких областей тела (13); ботулизм (6); сепсис (13); и другие заболевания.

При КС наблюдались 126 больных при 34 различных заболеваниях. В 44 случаях состояние этих больных характеризовалось как средней тяжести, в остальных – как удовлетворительное.

Структура исследуемых групп представлена в таблице 1.

Таблица 1.

Возрастная и половая структура групп наблюдения.

Во всех исследуемых наблюдениях больные получали лечение методом ГБО при 0,2 МПа, длительность изопрессии 40 мин, количество сеансов баротерапии - до 10.

Для изучения вегетативной реактивности во время ГБО нами была специально разработана и сертифицирована диагностическая технология [12]. В соответствии с этой технологией изучалась динамика тридцати наиболее известных показателей ВРС на 14 этапах ГБО: 1 и 14 этапы – до и после сеанса ГБО; 2, 3 и 12, 13 этапы - соответственно пятиминутные промежутки компрессии и декомпрессии; 4 – 11 этапы - пятиминутные промежутки изопрессии. Использовались выборки по 128 кардиоинтервалов с точностью до 1 млсек. Вычисление показателей ВРС проводилось по известным алгоритмам [13, 14].

Средние значения и стандартная ошибка средних тридцати показателей ВРС на этапах ГБО в исследуемых группах анализировались графически. На графиках отображались тренды изучаемых показателей на этапах ГБО. Автоматизированная технология подготовки графического материала разбивает диапазон вариации определенного показателя в исследуемых группах на три части, граничные значения которых указаны по оси ординат. По оси абсцисс указаны этапы сеанса ГБО. Из тридцати изучаемых показателей ВРС для анализа отбирались те, которые имели наиболее существенные различия в изучаемых группах. В данной публикации для анализа отобраны следующие показатели:

•  средние значения длительностей кардиоинтервалов (meanR_R);

•  стандартное отклонение выборки кардиоинтервалов (StandDev);

•  амплитуда моды гистограммы распределения выборки кардиоинтервалов ( AModa );

•  значение автокорреляционной функции выборки кардиоинтервалов при первом смещении (K1_AKF);

•  средняя амплитуда спектральной мощности в высокочастотном (mean_HF), низкочастотном (mean_LF) и очень низкочастотном диапазонах (mean_VLF);

•  соотношение между низкочастотной и высокочастотной составляющими спектральной мощности (LF_to_HF).

Результаты исследований

Изменения показателей ВРС во время ГБО при КС

На рис.1 представлены сравнительная динамка основных статистических показателей ВРС при КС во время ГБО.

Рис. 1 Изменения meanR_R, StandDev, AModa и K1_AKF в возрастных группах при КС на этапах ГБО.

При КС группа пожилых (четвертая группа) с высоким уровнем вероятности (p<0,01) на всех этапах ГБО отличается от более молодых и характеризуется брадикардией. В то же время различия между первой, второй и третей группами фактически отсутствуют. В юношеском возрасте отмечается недостоверная относительная тахикардия.

По данным StandDev определяются линейные взаимоотношения между средними значениями показателя и возрастом, которые наиболее вероятны (при p<0,01) на 7-8 этапах изопрессии ГБО для всех пар групп: юношеский возраст – зрелый – пожилые. В группах зрелого возраста (вторая - третья) не определяются статистические различия StandDev ни на одном этапе ГБО. Юношеская группа характеризуется наиболее высоким уровнем StandDev с вероятностью различий p<0,001 по отношению к другим группам на всех этапах ГБО.

Среди всех исследуемых показателей ВРС AModa демонстрирует наиболее отчетливую зависимость исходных значений и динамики показателя во время ГБО от возраста. Все соседние пары групп исходно различаются с высоким уровнем вероятности (p<0,001, кроме второй - третей при p<0,01). Во время ГБО эти различия сохраняются на протяжении всего сеанса ГБО. Данный показатель наилучшим образом отражает базисный уровень вегетативного статуса в зависимости от возраста, но не показывает качественных различий реактивности к гипероксии в группах.

Сравнительный анализ вышеуказанных трех показателей ВРС свидетельствует о существовании высоковероятных качественных и количественных различий исходного вегетативного статуса и реактивности к гипероксии в возрастных группах. Для пожилых характерна брадикардия, низкая вариабельность сердечного ритма и сниженная реактивность к гипероксии. Юношеская группа отличается высокой ВРС и наиболее выраженной реактивностью к гипероксии.

Динамика показателя K1_AKF (см. рис.1), в отличие от трех предыдущих существенно отличается. Исходя из математического смысла K1_AKF главной характеристикой этого показателя является уровень синхронизации различных регуляторных влияний на функцию синусового узла. Согласно теории функциональных систем П.К.Анохина и его учеников [15, C.321] можно предположить, что повышение синхронности регуляторных влияний различных управляющих контуров на определенную систему свидетельствует о напряжении адаптивных механизмов. В случае существенных внешних возмущающих воздействий на организм и при отсутствии соответствующей синхронизации регуляторных влияний можно говорить о дисрегуляции и десинхронизации регуляторных процессов, что является неблагоприятным прогностическим признаком.

Исходя из данных теоретических предпосылок мы обнаруживаем более высокую исходную синхронизацию регуляции в группах зрелого возраста по сравнению с юношеским возрастом и пожилыми (p<0,05). На втором этапе ГБО, когда в группах зрелого возраста закономерно повышается синхронизация регуляторных процессов вследствие перехода в новые условия среды и барометрического воздействия, у пожилых и в юношеской группе такая реакция отсутствует. Это свидетельствует о недостаточной зрелости адаптивных механизмов у юношей и девушек и их нарушении у пожилых. В дальнейшем на этапах ГБО в группах зрелого возраста отмечается стабильный благоприятный тренд K1_AKF во время изопрессии, что свидетельствует и снижении уровня синхронизации регуляторных процессов, появлении дополнительных степеней свободы и, соответственно, об улучшении функционального состояния организма. И наоборот, юношеская группа и пожилые характеризуются нестабильным трендом этого показателя на всех этапах ГБО, что свидетельствует о нарушении механизмов регуляции за счет нарушения синхронизации регуляторных процессов.

Показатели спектрального анализа ВРС традиционно пользуются повышенным вниманием исследователей. Динамика средних значений амплитуды спектральной мощности в стандартных частотных диапазонах и коэффициента LF_to_HF при КС представлены на рис.2.

Рис.2. Изменения mean_HF, mean_LF, mean_VLF и LF_to_HF в возрастных группах при КС на этапах ГБО.

Известно, что mean_LF отражает уровень симпатического тонуса и является характеристикой барорефлекторной регуляции [16, 17]. Также ранее показано, что при старении снижаются колебания сердечного ритма во всех частотных областях спектра [18], особенно значительно в области высоких и низких частот [19]. По нашим данным более выраженное статистически достоверное (p<0,05) снижение мощности спектральных составляющих при старении отмечается в областях низких и в меньшей степени в области очень низких частот.

Высоковероятные различия базового уровня показателей mean_LF и mean_VLF свидетельствует об угнетении симпатического и гуморального звеньев адаптации при старении. По данным рис.2 также очевидно, что в старших возрастных группах уменьшается реактивный ответ на гипероксию. Эти данные свидетельствуют о снижении адаптивных возможностей в старшей возрастной группе и более высокой вероятности возникновения патогенных эффектов гипероксии во время ГБО.

По данным LF_to_HF у пожилых исходно и после ГБО отмечается высоковероятное относительное снижение симпатического тонуса по сравнению со зрелым возрастом. Качественные характеристики динамики LF_to_HF во время ГБО свидетельствуют о снижении реактивности к гипероксии у пожилых и о сохранении ее в остальных возрастных группах. Необходимо отметить, что из тридцати показателей ВРС LF_to_HF обладает наиболее высокой диагностической ценностью в отношении определения реактивного ответа на гипероксию. Высоковероятное относительное увеличение (во второй группе при p<0,01, в третей - при p<0,001) и последующее снижение симпатического тонуса при том же уровне вероятности в начале компрессии на втором - третьем этапах ГБО при изменении условий внешней среды (замкнутое пространство, барометрическое воздействие) свидетельствует о наиболее высоком адаптивном потенциале в зрелом возрасте. Относительное уменьшение симпатического тонуса во время изопрессии во всех группах говорит об улучшении функционального состояния организма, но эти изменения высоковероятны только в зрелом возрасте.

Результаты анализа показателей ВРС при КС также имеют важное прикладное методическое значение. Общепринято, что для оценки спектрального диапазона очень низких частот необходимы выборки кардиоинтервалограмм не менее пяти минут. Наши данные свидетельствуют, что для этих целей допустимо использовать двухминутные выборки кардиоинтервалограмм. Это позволяет улучшить технологичность обследований и увеличить точность диагностических выводов, так как более высокие объемы выборок кардиоинтервалов снижают эффективность оценки моментальных вегетативных характеристик.

Периоды максимальных значений спектральных мощностей ВРС в изучаемых частотных диапазонах являются малоизученными характеристиками вегетативного гомеостаза. Ранее нами описаны отчетливые закономерности между динамикой этих показателей во время ГБО и клиническими характеристиками различных заболеваний, предложена морфофункциональная модель для интерпретации обнаруженных фактов [20]. В данном исследовании обнаружены изменения исходных значений показателей у пожилых: в высокочастотном диапазоне показатели имеют более короткий период; в низкочастотном (при p<0,001) и очень низкочастотном (при p<0,05) - более длинный. Данный факт свидетельствует об устойчивых регуляторных изменениях и закономерностях реактивности к гипероксии в возрастных группах, но требуют более глубокого физиологического анализа для клинической интерпретации.

Изменения показателей ВРС во время ГБО при ЭС

Графики изменений исследуемых показателей статистики и автокорреляционного анализа кардиоинтервалограмм при ЭС во время ГБО представлены на рис.3.

Рис. 3. Изменения meanR_R, StandDev, AModa, K1_AKF в возрастных группах при ЭС на этапах ГБО.

Сравнение КС и ЭС показывает, что диапазон исследуемых показателей ВРС сместился в сторону, которая характеризует более выраженные функциональные нарушения при. При ЭС появилась устойчивая исходная тахикардия во всех группах, уменьшение StandDev, увеличение AModa. Харатерно, что при ЭС исчезли исходные различия средней длительности кардиоинтервалов в исследуемых группах, однако во время изопрессии эти различия появляются и максимальны на последнем этапе изопрессии (при p<0,01 для пар групп вторая - третья, вторая - четвертая и при p<0,05 для первой-третей групп).

В сравнении с КС (см. рис.1.) при ЭС сохраняется градация средних значений StandDev и AModa в зависимости от возраста, но менее очевидны различия средних на этапах ГБО.

При ЭС K1_AKF характеризуется более низкими исходными значениями, но увеличением вариабельности средних значений на этапах ГБО. Согласно физиологическим постулатам у более тяжелых больных при сохранении адекватных механизмов регуляции показатель K1_AKF должен быть выше. Снижение этого показателя у более тяжелых больных свидетельствует о развитии дисрегуляторных процессов. Более высокое значение стандартной ошибки средних K1_AKF исходно и на этапах ГБО у тяжелых больных свидетельствует о существовании вариабельности типов реактивности к гипероксии в данной возрастной группе. Уменьшение синхронизации влияний различных модуляторов активности синусового узла у более тяжелых больных характеризует развитие дисрегуляторного синдрома.

Закономерности изменений спектральных характеристик ВРС при ЭС также существенно отличаются от КС. При ЭС снизилась, средняя амплитуда мощности спектра кардиоинтервалограмм во всех частотных диапазонах, но при этом значительно увеличился вариационный размах показателей (рис.4).

Рис.4. Изменения mean_HF, mean_LF, mean_VLF и LF_to_HF в возрастных группах при ЭС на этапах ГБО.

Обращает на себя внимание наиболее выраженное снижение показателей у пожилых. В этой возрастной группе получены следующие различия исходных значений показателей при КС и ЭС соответственно: mean_HF - 19,5(6,04)мс 2 и 2,7(0,7) мс 2 ; mean_LF - 40,4(11,5) мс 2 и 9,8(2,05) мс 2 ; mean_VLF - 46,8(9,6) мс 2 и 11,09(2,64) мс 2 . То есть при ЭС у пожилых средняя мощность волновых периодик в высокочастотном, низкочастотном и очень низкочастотном диапазонах снизилась соответственно в 7,2 - 4,1 - 4,2 раз. При этом тренды спектральных характеристик ВРС у пожилых характеризуются ригидностью, что указывает на снижение реактивности к гипероксии. Все эти данные свидетельствуют о снижении адаптивных резервов и о повышенной вероятности патогенных эффектов лечебной гипероксии у пожилых.

У пожилых при ЭС по сравнению с КС происходит незначительное увеличение относительного симпатического тонуса по данным LF_to_HF и усиливаются различия этого показателя по отношению к другим возрастным группам на всех этапах ГБО (p<0,05 - p<0,001). Характерно исчезновение реактивного ответа на изменение условий внешней среды на первых этапах ГБО в зрелом возрасте, что свидетельствует о угнетении симпатического звена вегетативной нервной системы и снижении адаптационного потенциала у тяжелых больных.

У пожилых зарегистрировано достоверное (p<0,05 - p<0,001) по отношению к другим группам исходное укорочение периода пикового значения амплитуды спектральной мощности в диапазоне высокой частоты, которое сохраняется на протяжении всех этапов ГБО, что свидетельствует об устойчивых нарушениях парасимпатической регуляции в этих наблюдениях. Эти данные являются новым научным фактом и требуют более глубокого физиологического анализа в специальном исследовании.

Важным вопросом является сравнение влияния возраста и тяжести состояния на базовый вегетативный статус и реактивность к гипероксии По ряду показателей ВРС, таких как средняя ЧСС, индекс вегетативного напряжения и прочие, которые характеризуют средний уровень гомеостатирования и напряженность механизмов вегетативной регуляции группы ЭС и КС различаются с высоким уровнем вероятности (p<0,001), то есть тяжесть состояния в большей степени чем возраст определяет базовый уровень данных вегетативных показателей. Более выраженная зависимость вегетативного статуса и реактивности к гипероксии от тяжести общего состояния организма чем от возраста также подтверждается по данным спектральных характеристик ВРС: в группах пожилого возраста при КС отмечается менее выраженное угнетение волновых периодик сердечного ритма, чем в зрелом возрасте при ЭС.

Выводы

1. Между возрастом, базовым вегетативным статусом и реактивностью к гипероксии существует зависимость, которая носит различный характер в зависимости от тяжести общего состояния.

2. Для состояний средней тяжести и удовлетворительных характерны более устойчивые зависимости от возраста исходных и значений показателей ВРС на этапах ГБО. При тяжелых и крайне тяжелых состояниях уменьшается влияние возраста на динамику показателей ВРС.

3. Для пожилых, особенно при ЭС характерно угнетение активности обоих отделов ВНС, уменьшение синхронизации регуляторных влияний на синусовый узел и снижение реактивности к гипероксии. Эти данные косвенно свидетельствуют о снижении резистентности к гипероксии и повышенной вероятности возникновения токсических эффектов ГБО у пожилых.

4. Тяжесть состояния в сравнении с возрастом является более существенным фактором изменений базисного вегетативного статуса и реактивности к гипероксии.

5. Полученные результаты необходимо учитывать при трактовке динамики показателей ВРС во время ГБО. Накопление более обширных статистических массивов динамических рядов показателей ВРС во время ГБО по единому протоколу и изучение особенностей реактивности к гипероксии в возрастных группах при разных заболеваниях позволят выработать возрастные поправки при оценке эффективности ГБО в клинической практике.

ЛИТЕРАТУРА

1. Фролькис В.В. Стресс-возраст-синдром. //Физиологический журнал.- 1991.- № 3.- С. 3-11.
2. Савченко А.А. Возрастная динамика метаболических показателей лимфоцитов крови. //Физиология человека.- 1994.- №1.-C.109-114.
3. Шатило В.Б. Реактивность сердечно-сосудистой системы при психоэмоциональном напряжении у здоровых лиц и пациентов с ишемической болезнью сердца пожилого возраста. //Український кардіологічний журнал.- 1998.- №11.- С.21-25.
4. Панцева И.Л. Цыганова Т.Н., Егорова Е.Б., Колчинская А.З. Реакция функциональной системы дыхания на гипоксию в старческом возрасте. //Клиническая медицина.- 1997.- №4.- C.60-61.
5. Маньковская И.Н., Носарь В.И. Возрастные особенности распределения pО2 в скелетной мышце в нормо и гипоксических условиях. /Тез. Всесоюзн. конф.: "Реактивность и резистентность", 15-18 июля, 1987.-Киев - 1987.- С.207-208.
6. Коркушко О.В. Писарук А.В. Возрастные особенности компенсации гипоксии путем усиления диссоциации оксигемоглобина. //Физиология человека.- 1993.- №.5.- С.171-175.
7. Жебель В.Н. Возрастные изменения активности антиоксидантной системы эритроцитов у больных гипертонической болезнью //Український кардіологічний журнал.- 1994.- №5-6.- С.32-35.
8. Ястребов А.П., Дербышев Е.А., Сандлер Е.А., Звездина Е.М., Мещанинов В.Н. Влияние оксигенобаротерапии на свободнорадикальное окисление липидов и темп старения пациентов разного возраста. //Гипербарическая физиология и медицина.- 2000.- №1.- С .23.
9. Parati G, Di Rienzo M, Castiglioni P, Ulian L, Mancia G. Cardiovascular regulation and analysis of blood pressure-heart rate variability interactions //Fundam Clin Pharmacol.- 1998.- №12.- P.48-56.
10. Жемайтите Д., Кепеженас А., Мартинкенас А., Подлипските А., Варонецкас Г.Ж. Зависимость характеристик сердечного ритма и кровотока от возраста у здоровых и больных заболеваниями сердечно-сосудистой системы. //Физиология человека.- 1998.- №6.- С.56-65.
11. Миронова Т.Ф., Миронов В.А. Возрастные особенности вегетативной регуляции синусового ритма в норме и патологии. //Физиология человека.- 1993.- №.2.- С.84-90.
12. Воробьев К.П. Методология и технология оценки функционального состояния организма во время ГБО. //Бiль, знеболювання i iнтенсивна терапiя.- 2000.- №3.- С.65-74.
13. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе, М.:Наука.- 1984.- 386c.
14. Heart Rate Variability. Standarts of Measurements, Physiological Interpretation, and Clinical Use //Circulation.- 1996.- V.93.- P.1043 - 1065.
15. Судаков К.В. Рефлекс и функциональная система.- Новгород, 1997.- 395с.
16. Чеботарьов Д.Ф., Коркушко О.В., Шатило В.Б. Зміни барорефлекторної регуляції серцево-судинної системи при фізіологічному старінні //Фізіологічний журнал.- 1998.-№ 3.- С .324.
17. TenVoorde BJ, Kingma R. A baroreflex model of short term blood pressure and heart rate variability //Stud Health Technol Inform.- 2000.-V.71.-P.179-200.
18. Коркушко О.В., Шатило В.Б., Гирина О.Н. Изменения барорефлекторной регуляции сердечно-сосудистой системы при старении //Український кардiологiчний журнал.- 1994.- №5-6.- С.10-14.
19. Коркушко О.В., Писарук А. В. Суточные ритмы сердечно-сосудистой системы и вегетативного тонуса при старении. //Проблемы старения и долголетия.- 1999.- №1-2.- C.24-27.
20. Воробьев К.П. Изменение уровней регуляции в процессе гипербарической оксигенации //Український медичний альманах.- 1999.- №4.- С.28-32.