Значение стресс-реакции в интегративном ответе организма человека на острое гипоксическое воздействие

ROLE OF STRESS REACTION IN INTEGRATIVE HUMAN BODY RESPONSE TO ACUTE HYPOXIA



С.И. Сороко
S.I. Soroko
soroko@iephb.ru
зав. лабораторией сравнительных эколого-физиологических исследований Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, академик РАЕН, член-корреспондент РАН, лауреат Государственной премии СССР, доктор медицинских наук, профессор
Head of the Laboratory of comparative ecological and physiological studies of the Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Russian Academy of Sciences, full member of the Russian Academy of Natural Sciences, corresponding member of the Russian Academy of Sciences, Winner of the USSR State Prize, Doctor of Medicine, professor
г. Санкт-Петербург
St. Petersburg

Ключевые слова:

  • адаптация человека
  • гипоксия
  • психоэмоциональный стресс
  • оксидативный стресс
  • мозг
  • ЭЭГ
  • Keywords:

  • human adaptation
  • hypoxia
  • psycho-emotional stress
  • oxidative stress
  • brain
  • EEG
  • Рассмотрены особенности физиологических реакций организма человека на острое воздействие гипоксической гипоксии (8-9% О2 в азоте) на фоне предшествующего психоэмоционального стресса. Показано, что суммарные эффекты психоэмоционального и оксидативного (гипоксического) стресса существенно снижают возможности человека переносить дефицит кислорода и время его пребывания в условиях гипоксической гипоксии

    We look at the features of human physiological reactions to acute exposure to hypoxic hypoxia (8-9% O2 in nitrogen) followingan emotional stress. We show that the cumulative effects of psycho-emotional and oxidative (hypoxic) stress significantly reducehuman capabilities to resist oxygen deficiency and the time of experiencing hypoxic hypoxia.

    Обзор статьи

    Интегративный ответ организма на острую гипоксию включает в себя не только адаптивные специфические реакции, направленные на оптимизацию жизнедеятельности организма в условиях дефицита кислорода [2; 3; 5; 6], но и выраженную стресс-реакцию, с одной стороны, направленную на мобилизацию ресурсов защиты [4; 13], с другой – обусловленную возникновением психоэмоционального стресса [8; 9], возникающего в ответ на нарастающий дефицит кислорода. Выраженность последнего имеет индивидуальную зависимость и определяется не столько адаптационными возможностями и гипоксической устойчивостью организма, сколько общей реактивностью и чувствительностью центральной нервной системы [10; 15]. Тем не менее, этот компонент общей стресс-реакции может оказывать существенное влияние на развертывание механизмов антигипоксической защиты. Однако до сих пор эта сторона проблемы остается не изученной. Воздействие гипоксических газовых смесей с низким содержанием кислорода (8–9%) уже в самом начале (а иногда непосредственно перед воздействием) у лиц с высокой эмоциональной чувствительностью может вызывать повышенное нервно-эмоциональное напряжение или острый эмоциональный стресс. Реакции организма на последующую гипоксию, развивающиеся на фоне эмоционального стресса, не изучены. Наши предыдущие исследования показали, что одной из причин внезапного возникновения коллаптоидных состояний уже на 5–7 мин гипоксического воздействия у отдельных лиц может быть связано именно с отрицательным влиянием предгипоксического эмоционального стресса. Однако ответов на этот вопрос в научной литературе до сих пор нет.
    В связи с этим основной задачей данной работы являлось изучение реакции организма на дозированное гипоксическое воздействие на фоне эмоционального стресса.
    Гипоксическое воздействие на человека моделировалось при помощи гипоксических дыхательных смесей с 9% содержанием кислорода в азоте (ГГС-9) в течение 25–30 мин. Проводилась одновременная непрерывная регистрация различных физиологических параметров: электрической активности мозга, минутного объема дыхания, минутного объема кровообращения, кислородной сатурации крови, транскутанного напряжения кислорода и углекислого газа, артериального давления, pH крови. Оценка содержания в плазме крови стресс-гормонов (кортизола, норадреналина, адреналина) и биохимических показателей (глюкозы, лактата, пирувата, оксид азота, продукты перекисного окисления липидов – диеновые конъюгаты, шиффовы основания и др.) осуществлялась при помощи современных биохимических технологий, включающих газожидкостную хроматографию, использование наборов и стандартов ведущих производителей («Chronolab», «Sigma», «Fluka»). Выполнен комплексный многопараметрический анализ, позволяющий выявить физиологические и биохимические корреляты общего (психоэмоционального) и специфического гипоксического (оксидативного) стресса при острой гипоксии.
    К одним из основных признаков низкой устойчивости человека к гипоксии относится быстрое наступление коллаптоидной реакции вследствие резкого снижения артериального давления при тех уровнях и длительности гипоксического воздействия, которые у большинства исследуемых не вызывают подобной реакции. Естественно, что подобный ответ сердечно-сосудистой системы значительно снижает возможности адаптации к гипоксии, поскольку в этом случае нарушается доставка крови и кислорода к головному мозгу – органу, координирующему весь процесс адаптации [1; 18] .
    Получены данные, свидетельствующие о том, что у испытуемых с высокой устойчивостью к гипоксии в функциональной системе центрального кровообращения во время гипоксии реализуется адаптивная программа, которая обеспечивает оптимальное состояние организма в данных условиях.
    В отличие от этого, у лиц с низкой устойчивостью к гипоксии происходит непрерывный поиск (перебор) различных программ регуляции параметров центральной гемодинамики, ни одна из которых не может удовлетворить запросы организма по доставке кислорода. На это указывает динамика системного кровообращения, мозгового кровотока, параметров дыхания. Так, у испытуемых с низкой устойчивостью скорость мозгового кровотока в бассейне позвоночных артерий (РЭГ, отведение ОМ) уже на 5-й минуте гипоксии достигает максимума и затем несколько снижается. Сходная ситуация отмечается и в бассейне внутренних сонных артерий (РЭГ, отведение FM). У испытуемого же с высокой устойчивостью к гипоксии происходит постепенное увеличение скорости мозгового кровотока, как в бассейне позвоночных, так и внутренних сонных артерий – до 15–20 мин. гипоксии. Далее этот показатель остается практически неизменным вплоть до окончания гипоксии. Очевидно, что резервы увеличения мозгового кровотока за счет сосудистых механизмов ограничены. У разных лиц исчерпание этих резервов происходит с различной скоростью. У испытуемых с низкой устойчивостью – примерно к 10-й мин., а у испытуемого с высокой устойчивостью – к 20-й. Другим способом увеличения мозгового кровотока является увеличение сердечного выброса [7]. Более раннее включение этого механизма у лиц с низкой гипоксической устойчивостью при воздействии гипоксии приводит к большему напряжению механизмов регуляции центральной гемодинамики, которое приводит к значительным колебаниям артериального давления и пульса и в конечном итоге к коллапсу.

    Список использованной литературы

    1. Бурых Э.А. Взаимоотношения ритмов транспорта и потребления кислорода в организме человека в норме и при гипоксии (анализ внутрисистемных и межсистемных отношений) // Вестник образования и развития науки Российской академии естественных наук. 2016. № 1. С. 70–82.
    2. Бурых Э.А., Сороко С.И. Компенсаторная роль системы кровообращения при острой гипоксической гипоксии у человека // Экология человека. 2014. № 7. С. 30–36.
    3. Малкин В.Б., Гиппенрейтер Е.Б. Острая и хроническая гипоксия. М.: Наука, 1977. 320 с.
    4. Меерсон Ф.З. Адаптация к высотной гипоксии // Физиология адаптивных процессов: Руководство по физиологии. М.: Наука, 1986. С. 224–250.
    5. Новиков В.С., Горанчук В. В., Смирнов В.С., Лустин С.И. Иммунофизиологические механизмы действия гипоксии // Физиология человека. 1993. Т. 19. № 4. С. 104–113.
    6. Новиков В.С., Горанчук В.В., Шустов Е.Б. Физиология экстремальных состояний. СПб.: Наука, 1998. 247 с.
    7. Сороко С.И., Бурых Э.А., Бекшаев С.С. [и др.]. Комплексное многопараметрическое исследование системных реакций организма человека при дозированном гипоксическом воздействии // Физиология человека. 2005. Т. 31. № 5. С. 88–102.
    8. Судаков К.В. Механизмы «застойных» изменений в лимбико-ретикулярных структурах мозга при эмоциональном стрессе // Тр. Теоретическая и прикладная физиология. М., 1992. Т. 1. С. 7–26.
    9. Судаков К.В., Юматов Е.А., Ульянинский Л.С. Системные механизмы эмоционального стресса. Механизмы развития стресса. Кишинев, 1987. С. 52–79.
    10. Burykh E.A., Soroko S.I. Differences in the Strategies and Potentials of Human Adaptation to Hypoxia // Human Physiology. 2007. Vol. 33. № 3. P. 63–74.
    11. Hochachka H.W. Mechanisms and evolution of hypoxia-tolerance in humans // J. Exp. Biol. 1998. Vol. 201. P. 1243–1254.
    12. Hoppeler H., Vogt M., Weibel E.R., Fluck M. Response of skeletal muscle mitochondria to hypoxia // Exp. Physiol. 2003. Vol. 88. № 1. P. 109–119.
    13. Selye H. The general adaptation syndrome and the diseases of adaptation // J. Clin. Endocrinol. 1946. Vol. 6. P. 117–152.
    14. Soroko S.I., Burykh E.A. Intrasystemic and Intersystemic Rearrangements of Physiological Parameters in Experimental Acute Hypoxia // Human Physiology. 2004. Vol. 3. № 2. P. 176–183.
    15. Soroko S.I., Dimarov R.M. Individual features of changes in human brain bioelectrical activity and hemodynamics during experimental and high-altitude hypoxia // Human Physiology. 1994. Vol. 20. № 6. P. 424–430.
    16. Soroko S.I., Dzhunusova G.S. Influence of Experimental fnd High-Altitude Hypoxia on Electrical Processes in Different Brain Structures and Intercentral Relations // Human Physiology. 1997. Vol. 23. № 3. P. 276–283.
    17. Soroko S.I., Bekshaev S.S., Rozhkov V.P. EEG Markers of the Disturbed Systemic Brain Activity in Hypoxia // Human Physiology. 2007. Vol. 33. №. 5. P. 546–558.
    18. Wilson M.H., Edsell M.E., Davagnanam I. [et al.]. Cerebral artery dilatation maintains cerebral oxygenation at extreme altitude and in acute hypoxia – an ultrasound and MRI study // Cereb. Blood Flow Metab. 2011. Vol. 31. № 10. P. 2019–2029.

    РФ, Ленинградская область, г. Гатчина, ул. Рощинская, д. 5 к.2