https://doi.org/10.23648/UMBJ.2016.24.3985
УДК 612.217
РОЛЬ МЕХАНОРЕФЛЕКТОРНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ДЫХАНИЯ В ФОРМИРОВАНИИ КОМПЕНСАТОРНЫХ РЕАКЦИЙ НА АНТИОРТОСТАТИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ У НАРКОТИЗИРОВАННЫХ КРЫС
Ж.А. Донина, Н.П. Александрова
ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, г. Санкт-Петербург, Россия
e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Цель работы — изучение роли механорецепторного контура регуляции дыхания в формировании компенсаторных реакций дыхательной системы на антиортостатическое положение.
Материалы и методы. Исследование выполнено на 15 наркотизированных крысах линии «Вистар» в горизонтальном (контроль) и антиортостатическом положениях с углом наклона −30°. Методом пневмотахографии регистрировали основные объемно-временные параметры внешнего дыхания. Изучали рефлекторные реакции дыхательной системы на антиортостатическое воздействие до и после проведения билатеральной цервикальной ваготомии. Оценивали резервные возможности дыхательной системы по максимальным (пиковым) значениям инспираторного внутригрудного давления при кратковременном перекрытии дыхательных путей на высоте вдоха (постинспираторная окклюзия).
Результаты. У ваготомированных животных в антиортостатическом положении замедление скорости инспираторного потока, снижение дыхательного объема и минутной вентиляции происходили в большей степени, чем у вагально-интактных животных. При этом прирост пикового инспираторного внутригрудного давления в ответ на постинспираторную окклюзию у ваготомированных животных был в два раза ниже, чем у вагально-интактных. Приведенные материалы свидетельствуют о том, что одним из основных компонентов компенсаторной реакции дыхательной системы на антиортостатическую нагрузку являются механорефлекторные механизмы регуляции дыхания, которые реализуются посредством афферентной импульсации от рецепторов растяжения легких и обеспечивают обратную связь между изменением объема легких и центральной инспираторной активностью. Рефлекторным механизмом, вызывающим компенсаторное увеличение общего инспираторного усилия при переходе в антиортостатическое положение, является ослабление тормозной афферентной импульсации, поступающей в дыхательный центр от рецепторов растяжения легких, вследствие снижения легочных объемов.
Заключение. Полученные данные указывают на снижение резервных возможностей респираторной системы в антиортостатическом положении в результате угнетения рефлекторных механизмов, реализующихся через афферентную систему легких.
Ключевые слова: регуляция дыхания, антиортостатическое положение, сопротивление дыханию, афферентная импульсация.
Литература
1. Дворецкий Д.П. Вентиляция, кровообращение и газообмен в легких: Физиология дыхания. СПб.: Наука; 1994. 680.
2. Montmerle S., Spaak J., Linnarson D. Lung function during and after prolonged head-down bed rest. J. Appl. Physiol. 2002; 92: 75–83.
3. Soubiran C., Harant I., de Glisezinski I., Beauville M., Crampes F., Rivere D., Garrigues M. Cardio-respiratory changes during the onset of head-down tilt. Aviat Space Environ. Med. 1996; 67 (7): 648–653.
4. Wantier M., Estenne M., Verbanck S., Prisk G.K., Paiva M. Chest wall mechanics in sustained microgravity. J. Appl. Physiol. 1998; 84: 2060–2065.
5. Thornton W., Moore T., Pool S. Fluid shifts in weightlessness. Aviat. Space Environ Med. 1987; 58 (9): 86–90.
6. Григорьев А.И., Баранов В.М. Сердечно-сосудистая система человека в условиях космического полета. Вестник РАМН. 2003; 12: 41–45.
7. Richter T., Bergmann R., Pietzsch J., Kozle I., Hofheinz F., Schiller E., Ragaller M., van den Hoff J. Effects of posture on regional pulmonary blood flow in rats as measured by PET. J. Appl. Physiol. 2010; 108 (2): 422–429.
8. Verbanck S., Larsson H., Linnarsson D., Prisk G., West J., Paiva M. Pulmonary tissue volume, cardiac output, and diffusing capacity in sustained microgravity. J. Appl. Physiol. 1997; 83: 810–816.
9. Miayshita M., Suzuki-Inatomi T., Hirai N. Respiratory control during postural changes in anesthetized cats. J. Vestib. Res. 2003; 13 (2-3): 57–64.
10. Сафонов В.А., Ефимов В.Н., Чумаченко А.А. Нейрофизиология дыхания. М.: Медицина; 1980. 224.
11. Бреслав И.С., Глебовский В.Д. Регуляция дыхания. Л.: Наука; 1981. 280.
12. Донина Ж.А., Баранов В.М., Александрова Н.П., Ноздрачев А.Д. Дыхание и гемодинамика при моделировании физиологических эффектов невесомости. СПб.: Наука; 2013. 182.
13. Бреслав И.С., Исаев Г.Г. Реакции кардиореспираторной системы на увеличенное сопротивление дыханию. Успехи физиологических наук. 1991; 22 (2): 3–18.
https://doi.org/10.23648/UMBJ.2016.24.3985
ROLE OF MECHANOREFLEX CONTROL OF BREATHING DURING FORMATION OF COMPENSATORY RESPONSE TO ANTIORTHOSTATIC LOAD IN ANESTHETIZED RATS
Zh.A. Donina, N.P. Aleksandrova
Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia
e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
The work objective is to study the role of mechanoreceptor boundary in control of breathing during formation of respiratory system compensatory response to head-down tilt position.
Material and Methods. The study was performed on 15 anesthetized Wistar rats in supine (baseline) and head-down tilt positions at a −30° angle. The pneumotachograph method was used to register the basic parameters of external breathing (time and volume). The reflex responses of the respiratory system to head-down tilt position were estimated before and after bilateral cervical vagotomy. The respiratory system spare capacity was evaluated according to maximum (peak) values of inspiratory esophageal pressure during short postinspiratory airway occlusion.
Results. The data obtained showed that in vagotomized animals (head-down tilt position) deceleration of inspiratory flow, tidal volume and minute ventilation occurred more often than in vagal-intact animals. The increase in peak inspiratory esophageal pressure in response to postinspiratory occlusion was twice as little in vagotomized animals than that in intact-vagal ones. It was found out that one of the main components of respiratory system compensatory response to anti-orthostatic load is a mechanoreflex control of breathing, which is implemented through afferent impulses from pulmonary stretch receptors and provides feedback between lung volume change and central inspiratory activity. Reflex mechanism causing compensatory increase in the total inspiratory effort during transition to head-down tilt position is weakening of inhibitory afferent input coming into the respiratory center from the pulmonary stretch receptors, due to lung volume decrease.
Conclusions. The data obtained indicate the decrease in spare capacity of the respiratory system in head-down tilt position as a result of inhibition of reflex mechanisms that are implemented through the lung afferent system.
Keywords: breathing control, head-down tilt position, respiratory resistance, afferent impulses.
References
1. Dvoretskiy D.P. Ventilyatsiya, krovoobrashchenie i gazoobmen v legkikh: Fiziologiya dykhaniya [Ventilation, circulation and gas exchange in the lungs: Physiology of breathing]. St. Petersburg: Nauka; 1994. 680 (in Russian).
2. Montmerle S., Spaak J., Linnarson D. Lung function during and after prolonged head-down bed rest. J. Appl. Physiol. 2002. 92: 75–83.
3. Soubiran C., Harant I., de Glisezinski I., Beauville M., Crampes F., Rivere D., Garrigues M. Cardio-respiratory changes during the onset of head-down tilt. Aviat Space Environ. Med. 1996. 67 (7): 648–653.
4. Wantier M., Estenne M., Verbanck S., Prisk G.K., Paiva M. Chest wall mechanics in sustained microgravity. J. Appl. Physiol. 1998. 84: 2060–2065.
5. Thornton W., Moore T., Pool S. Fluid shifts in weightlessness. Aviat. Space Environ Med. 1987. 58 (9): 86–90.
6. Grigor'ev A.I., Baranov V.M. Serdechno-sosudistaya sistema cheloveka v usloviyakh kosmicheskogo poleta [Human cardiovascular system in conditions of a space flight]. Vestnik RAMN. 2003. 12: 41–45 (in Russian).
7. Richter T., Bergmann R., Pietzsch J., Kozle I., Hofheinz F., Schiller E., Ragaller M., van den Hoff J. Effects of posture on regional pulmonary blood flow in rats as measured by PET. J. Appl. Physiol. 2010. 108 (2): 422–429.
8. Verbanck S., Larsson H., Linnarsson D., Prisk G., West J., Paiva M. Pulmonary tissue volume, cardiac output, and diffusing capacity in sustained microgravity. J. Appl. Physiol. 1997. 83: 810–816.
9. Miayshita M., Suzuki-Inatomi T., Hirai N. Respiratory control during postural changes in anesthetized cats. J. Vestib. Res. 2003. 13 (2-3): 57–64.
10. Safonov V.A., Efimov V.N., Chumachenko A.A. Neyrofiziologiya dykhaniya [Respiratory neurophysiology]. Moscow: Meditsina; 1980. 224 (in Russian).
11. Breslav I.S., Glebovskiy V.D. Regulyatsiya dykhaniya [Control of breathing]. Leningrad: Nauka; 1981. 280 (in Russian).
12. Donina Zh.A., Baranov V.M., Aleksandrova N.P., Nozdrachev A.D. Dykhanie i gemodinamika pri modelirovanii fiziologicheskikh effektov nevesomosti [Respiration and hemodynamics at simulation of microgravity physiologic effects]. St. Petersburg: Nauka; 2013. 182 (in Russian).
13. Breslav I.S., Isaev G.G. Reaktsii kardiorespiratornoy sistemy na uvelichennoe soprotivlenie dykhaniyu [Reaction of the cardiorespiratory system to increased respiratory resistance]. Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 1991. 22 (2): 3–18 (in Russian).