https://doi.org/10.23648/UMBJ.2016.24.3975
УДК 612.273; 612.017; 612.127.2
ОСОБЕННОСТИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА НА СТАБИЛЬНЫЙ ГИПОКСИЧЕСКИЙ СТИМУЛ
А.Н. Вётош1,2,3, А.П. Шараев2
1ФГБУН «Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН»,
г. Санкт-Петербург, Россия;
2ФГБОУ ВО «Национальный государственный Университет физической культуры, спорта и здоровья
имени П.Ф. Лесгафта, Санкт-Петербург», Россия;
3ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И.Мечникова»,
г. Санкт-Петербург, Россия
e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Цель. Исследовать индивидуальные вариации чувствительности и устойчивости к действию стабильного гипоксического стимула у здоровых испытуемых мужского пола.
Материалы и методы. Обследовано 159 взрослых практически здоровых мужчин в возрасте от 18 до 60 лет. Гипоксическое воздействие формировали на основе метода возвратного дыхания. Скорость нарастания гипоксического стимула составляла 1,7% в мин. Содержание диоксида углерода в дыхательной газовой смеси не превышало 0,68%. Каждый сеанс гипоксического тестирования длился 14 мин. Содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, начиная с пятой минуты экспозиции, поддерживалось в пределах 12±1%. Предложен алгоритм регистрации момента, когда степень насыщения оксигемоглобина крови испытуемого кислородом начинала уменьшаться по отношению к исходному значению под влиянием постепенного снижения содержания этого газа во вдыхаемом воздухе. Устойчивость к гипоксии определяли традиционно по величине снижения степени насыщения оксигемоглобина кислородом на 10-14-й мин экспозиции в условиях дефицита кислорода.
Результаты. Установлено, что в выборке из 97 испытуемых встречались все возможные варианты сочетаний степеней чувствительности и устойчивости к гипоксии. В то же время в группе из 62 действующих спортсменов высокой квалификации преобладало сочетание низкой чувствительности с высокой устойчивостью к недостатку кислорода. Это позволило считать величину снижения степени насыщения оксигемоглобина кислородом на 10-14-й мин экспозиции в условиях дефицита кислорода вариантом чувствительности к гипоксии и обосновать устойчивость к недостатку кислорода как способность сохранять в нормоксических пределах поступление кислорода в конечные точки его доставки в митохондриях.
Ключевые слова: ранние признаки гипоксии, сочетание чувствительности и устойчивости к гипоксическому воздействию, пульсоксиметрия.
Литература
1. Сиротинин Н.Н. Эволюция резистентности и реактивности организма. М.: Медицина; 1981. 235.
2. Серебровская Т.В. Чувствительность к гипоксическому и гиперкапническому стимулу как отражение индивидуальной реактивности организма человека. Патологическая физиология и экспериментальная медицина. 1985; 5: 65–69.
3. Кулешов В.И., Левшин И.В. Выбор метода баротерапии. СПб.: Ювента; 2001. 208.
4. Вётош А.Н., Алексеева О.С. Типология пульсоксиметрических реакций взрослых мужчин на предъявление стабильного гипоксического стимула. Вестник Тверского государственного университета. Сер. Биология и экология. 2013; 2: 48–55.
5. Донина Ж.А., Баранова Е.В., Александрова Н.П. Сопряженные реакции дыхания и гемодинамики наркотизированных крыс на прогрессирующую острую нормобарическую гипоксию. Российский физиологический журн. им. И.М. Сеченова. 2015; 101 (10): 1169–1180.
6. Сороко С.И., Бурых Э.А., Бекшаев С.С., Рожков В.П., Бойко Е.Р. Индивидуальные особенности системных реакций организма человека на острую гипоксию. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2012; 98 (11): 1396–1415.
7. Левшин И.В., Пашута В.Л., Ашкинази С.М., Поликарпочкин А.Н. Индивидуальные особенности регуляции содержания оксигемоглобина при дефиците кислорода. Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2010; 7: 23–28.
8. Самойлов В.О., Максимов А.Л., Филиппова Е.Б., Королёв Ю.Н., Голубев В.Н., Головина А.С., Савокина О.В., Лесова Е.М., Антоненкова Е.В., Мясников А.А., Кулешов В.И. Влияние интервальных гипоксических тренировок на функциональное состояние человека в условиях гипоксической гипоксии. Вестник Российской военно-медицинской академии. 2014; 48 (4): 158–163.
9. Зарубина И.В. Молекулярные механизмы индивидуальной устойчивости к гипоксии. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2005; 4 (1): 49–51.
10. Бобылева О.В., Глазачев О.С. Динамика показателей вегетативной реактивности и устойчивости к острой дозированной гипоксии в курсе интервальной гипоксической тренировки. Физиология человека. 2007; 33 (2): 81–89.
11. Диверт В.Э., Кривощеков С.Г., Водяницкий С.Н. Индивидуально-типологическая оценка реакций кардиореспираторной системы на гипоксию и гиперкапнию у здоровых молодых мужчин. Физиология человека. 2015; 41 (2): 64–73.
12. Гришин О.В., Басалаева С.В., Уманцева Н.Д., Устюжанинова Н.В., Гришин В.Г., Митрофанов И.М. Увеличение скорости выделения СО2 в покое при кратковременной гипоксии у здоровых людей. Физиология человека. 2011; 37 (5): 77–83.
13. Балыкин М.В., Зайнеева Р.Ш., Каманина Т.В., Платонов А.С. Влияние гипоксической тренировки на кислородотранспортную функцию крови у лиц первого и второго зрелого возраста. Вестник Тверского государственного университета. Сер. Биология и экология. 2013; 2: 18–28.
14. Колчинская А.З. Дыхание при гипоксии. В кн.: Бреслав И.С., Исаев Г.Г., ред. Физиология дыхания. СПб.: Наука; 1994: 589–623.
15. Rosenthal M., Lamanna J.C., Jobsis F.F., Levasseur J.E., Kontos H.A., Patterson J.L. Effects of respiratory gases on cytochrome a in intact cerebral cortex: is there a critical pO2. Brain Research. 1976; 1 (108): 143–154.
16. Pizza F., Biallas M., Wolf M., Werth E., Bassetti С.L. Nocturnal Cerebral Hemodynamics in Snorers and in Patients with Obstructive Sleep Apnea: A Near-Infrared Spectroscopy Study. Sleep. 2010; 2 (33): 205–210.
17. Аракелян Г.Л. Устойчивость к гипоксии коры головного мозга юных спортсменов. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Образование, здравоохранение, физическая культура. 2010; 213 (37): 40–43.
18. Уракова Н.А., Ураков А.Л. Устойчивость плода к гипоксии и родам. Вестник Российской военно-медицинской академии. 2012; 40 (4): 221–223.
https://doi.org/10.23648/UMBJ.2016.24.3975
PECULIARITIES OF PARAMETRIC DESCRIPTIONS OF HUMAN REACTION IN RESPONSE TO STABLE HYPOXIC STIMULUS
A.N. Vjotosh1,2,3, A.P. Sharaev2
1Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Russian Academy of Sciences,
St. Petersburg, Russia;
2Lesgaft National State University of Physical Education, Sport and Health,
St. Petersburg, Russia;
3North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov, St. Petersburg, Russia
e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Objective. The purpose of the paper is to examine individual sensibility and resistance to stable hypoxic stimulus in healthy males.
Materials and Methods. A total of 159 apparently healthy adult males aged from 18 to 60 were examined. Hypoxia was formed on the basis of rebreathing method. The rate of hypoxic stimulus growth was 1.7% per minute. The content of carbon dioxide in the respiratory gas mixture did not exceed 0.68%. Each hypoxic test lasted for 14 minutes. Starting from the fifth minute of exposure the oxygen content in the inhaled air was within 12±1%. The authors suggest an algorithm for registering the moment when the degree of saturation of blood oxyhemoglobin in a trial subject with oxygen began to decrease in relation to the initial value under the influence of the gradual reduction of this very gas in the inhaled air. Resistance to hypoxia was determined by the reduction value of oxyhemoglobin saturation degree with oxygen at the 10-14th minute of exposure under oxygen deficiency.
Results. It was found out that in a sample of 97 trial subjects there were all possible combinations of individual sensibility and resistance levels to hypoxia. At the same time in a group of 62 professional athletes a combination of low sensitivity with high resistance to oxygen deficiency prevailed. This allowed us to consider the reduction value of oxyhemoglobin saturation degree with oxygen at the 10-14th minute of exposure under oxygen deficiency to be a form of sensitivity to hypoxia and to justify resistance to oxygen deficiency as an ability to save normoxic limits of oxygen supply to its final delivery points in the mitochondria.
Keywords: early signs of hypoxia, combination of sensitivity and resistance to hypoxic exposure, pulse oximetry.
References
1. Sirotinin N.N. Evolyutsiya rezistentnosti i reaktivnosti organizma [Evolution of resistance and reactivity of the body]. M.: Meditsina; 1981. 235 (in Russian).
2. Serebrovskaya T.V. Chuvstvitel'nost' k gipoksicheskomu i giperkapnicheskomu stimulu kak otrazhenie individual'noy reaktivnosti organizma cheloveka [Sensitivity to hypoxic and hypercapnic stimulus as a reflection of individual reactivity of the human body]. Patologicheskaya fiziologiya i eksperimental'naya meditsina. 1985; 5: 65–69 (in Russian).
3. Kuleshov V.I., Levshin I.V. Vybor metoda baroterapii [Choice of barotherapy regimes]. SPb.: Yuventa; 2001. 208 (in Russian).
4. Vetosh A.N., Alekseeva O.S. Tipologiya pul'soksimetricheskikh reaktsiy vzroslykh muzhchin na pred"yavlenie stabil'nogo gipoksicheskogo stimula [Typology of pulse oximetry reactions in adult males to stable hypoxic stimulus]. Vestnik Tverskogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. Biologiya i ekologiya. 2013; 2: 48–55 (in Russian).
5. Donina Zh.A., Baranova E.V., Aleksandrova N.P. Sopryazhennye reaktsii dykhaniya i gemodinamiki narkotizirovannykh krys na progressiruyushchuyu ostruyu normobaricheskuyu gipoksiyu [Associated respiratory and hemodynamic response to acute normobaric hypoxia in anesthetized rats]. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurn. im. I.M. Sechenova. 2015; 101 (10): 1169–1180 (in Russian).
6. Soroko S.I., Burykh E.A., Bekshaev S.S., Rozhkov V.P., Boyko E.R. Individual'nye osobennosti sistemnykh reaktsiy organizma cheloveka na ostruyu gipoksiyu [Individual systemic reactions of human organism to acute hypoxia]. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal im. I.M. Sechenova. 2012; 98 (11): 1396–1415 (in Russian).
7. Levshin I.V., Pashuta V.L., Ashkinazi S.M., Polikarpochkin A.N. Individual'nye osobennosti regulyatsii soderzhaniya oksigemoglobina pri defitsite kisloroda [Individual regulation features of oxyhemoglobin content at anoxia]. Lechebnaya fizkul'tura i sportivnaya meditsina. 2010; 7: 23–28 (in Russian).
8. Samoylov V.O., Maksimov A.L., Filippova E.B., Korolev Yu.N., Golubev V.N., Golovina A.S., Savokina O.V., Lesova E.M., Antonenkova E.V., Myasnikov A.A., Kuleshov V.I. Vliyanie interval'nykh gipoksicheskikh trenirovok na funktsional'noe sostoyanie cheloveka v usloviyakh gipoksicheskoy gipoksii [Effect of interval hypoxic training on the functional state of a person in hypoxic hypoxia]. Vestnik Rossiyskoy voenno-meditsinskoy akademii. 2014; 48 (4): 158–163 (in Russian).
9. Zarubina I.V. Molekulyarnye mekhanizmy individual'noy ustoychivosti k gipoksii [Molecular mechanisms of individual resistance to hypoxia]. Obzory po klinicheskoy farmakologii i lekarstvennoy terapii. 2005; 4 (1): 49–51 (in Russian).
10. Bobyleva O.V., Glazachev O.S. Dinamika pokazateley vegetativnoy reaktivnosti i ustoychivosti k ostroy dozirovannoy gipoksii v kurse interval'noy gipoksicheskoy trenirovki [Changes in autonomic response and resistance to acute graded hypoxia during intermittent hypoxic training]. Fiziologiya cheloveka. 2007; 33 (2): 81–89 (in Russian).
11. Divert V.E., Krivoshchekov S.G., Vodyanitskiy S.N. Individual'no-tipologicheskaya otsenka reaktsiy kardiorespiratornoy sistemy na gipoksiyu i giperkapniyu u zdorovykh molodykh muzhchin [Individual-typological assessment of cardiorespiratory responses to hypoxia and hypercapnia in young healthy men]. Fiziologiya cheloveka. 2015; 41 (2): 64–73 (in Russian).
12. Grishin O.V., Basalaeva S.V., Umantseva N.D., Ustyuzhaninova N.V., Grishin V.G., Mitrofanov I.M. Uvelichenie skorosti vydeleniya SO2 v pokoe pri kratkovremennoy gipoksii u zdorovykh lyudey
[Increased carbon dioxide production in transient hypoxia in healthy subjects at rest]. Fiziologiya cheloveka. 2011; 37 (5): 77–83 (in Russian).
13. Balykin M.V., Zayneeva R.Sh., Kamanina T.V., Platonov A.S. Vliyanie gipoksicheskoy trenirovki na kislorodotransportnuyu funktsiyu krovi u lits pervogo i vtorogo zrelogo vozrasta [Effect of hypoxic training on oxygen transport function of blood in patients of the first and second coming of age]. Vestnik Tverskogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. Biologiya i ekologiya. 2013; 2: 18-28 (in Russian).
14. Kolchinskaya A.Z. Dykhanie pri gipoksii. V kn.: Breslav I.S., Isaev G.G. Fiziologiya dykhaniya [Respiratory physiology]. SPb.: Nauka; 1994: 589–623 (in Russian).
15. Rosenthal M., Lamanna J.C., Jobsis F.F., Levasseur J.E., Kontos H.A., Patterson J.L. Effects of respiratory gases on cytochrome a in intact cerebral cortex: is there a critical pO2. Brain Research. 1976;
1 (108): 143–154.
16. Pizza F., Biallas M., Wolf M., Werth E., Bassetti С.L. Nocturnal Cerebral Hemodynamics in Snorers and in Patients with Obstructive Sleep Apnea: A Near-Infrared Spectroscopy Study. Sleep. 2010; 2 (33): 205–210.
17. Arakelyan G.L. Ustoychivost' k gipoksii kory golovnogo mozga yunykh sportsmenov [Resistance of young sportsmen cortex to hypoxia]. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. Obrazovanie, zdravookhranenie, fizicheskaya kul'tura. 2010; 213 (37): 40–43 (in Russian).
18. Urakova N.A., Urakov A.L. Ustoychivost' ploda k gipoksii i rodam [Resistance of the fetus to hypoxia and delivery]. Vestnik Rossiyskoy voenno-meditsinskoy akademii. 2012; 40 (4): 221–223 (in Russian).