Старение дыхательной системы. Кислородный режим организма

Наталья 15 Апреля в 0:00 387 0


Старение дыхательной системы. Кислородный режим организма

Кислородный режим организма

Кислородный режим организма поддерживается наряду с легочным дыханием также кровообращением и кислородтранспортной системой крови (Лауэр, Колчинская, 1966а, 1966б).

На рис. 38 количества О2, последовательно проходящие в организме от легких до смешанной венозной крови, представлены в виде каскадов, благодаря чему хорошо видны возрастные изменения поэтапной доставки О2 (методы расчетов кислородных параметров см.: Лауэр и др., 1966).

Последовательность прохождения О2 в организме от легких до смешанной венозной крови у людей разного возраста
Рис. 38. Последовательность прохождения О2 в организме от легких до смешанной венозной крови у людей разного возраста (Лауэр, Колчинская, 1966а).
По оси ординат на I — количество О2, мл*кг-1*мин-1, на II — рО2, мм рт. ст. 1 — люди среднего, 2 — старческого возраста. Ступени каскадов: i — вдыхаемый воздух, А — альвеолярный воздух, а — артериальная кровь, v — смешанная венозная кровь.

Расположение ступеней каскадов показывает, что, несмотря на возрастание в старости количества О2, вентилируемого в легких, оно уже несколько снижается по сравнению с тем, что имеется у человека среднего возраста на рис. 38. Последовательность прохождения О2 в организме от легких до смешанной венозной крови у людей разного возраста (Лауэр, Колчинская, 1966а).

По оси ординат на I — количество О2, мл*кг-1*мин-1, на II — рО2, мм рт. ст. 1 — люди среднего, 2 — старческого возраста. Ступени каскадов: i — вдыхаемый воздух, А — альвеолярный воздух, а — артериальная кровь, V — смешанная венозная кровь.

Физическая нагрузка

В старости резервы дыхания резко уменьшаются, о чем прежде всего говорит снижающаяся с возрастом максимальная вентиляция легких (Лихницкая, 1960; Вогралик и др., 1969; Hartung, 1975; Chen, Glute, 1977).

Так, если в 20—29-летнем возрасте она может достичь 122±6.2 л/мин, то уже в 30—39 лет этот показатель снижается до 97.9±7.3, в 40—49 лет — до 85.3±5.4, в 50—59 лет — до 80.7±5.4, в 60-69 лет — до 76.6±4.9, в 70—79 лет — до 73.1±5.6, в 80—89 лет — до 50.0±2.9 и в 90 лет и старше — до 39.0±2.7 л/мин, т. е. в 3 раза по сравнению с величиной этого показателя у лиц среднего возраста (Коркушко, Джемайло, 1969).

При физических нагрузках увеличение легочной вентиляции в старости достигается в основном не путем углубления, а за счет учащения дыхания, т. е. менее экономичным путем, чем в молодости (Shock, 1962, 1970; Муравов и др., 1975; Фролькис, 1975).

Обращает на себя внимание то, что между нарастанием мощности работы и увеличением вентиляции легких в старости складываются другие соотношения, чем у молодых людей. При работе небольшой и средней мощности минутного объема дыхания и потребление О2 у старых людей увеличиваются в значительно большей степени, чем в среднем возрасте. Но при тяжелой или длительной физической нагрузке вентиляция у них начинает отставать от этого показателя у молодых лиц (рис. 39).

Влияние интенсивности физической нагрузки на МОД и потребление О2 у людей разного возраста
Рис. 39. Влияние интенсивности физической нагрузки на МОД и потребление О2 у людей разного возраста (Фролькис, 1970).
По оси ординат на А — МОД, на Б — потребление О2 в % к исходным величинам. I — легкая, II — средняя, III — тяжелая нагрузка, 1 — люди 20—29, 2 — 60—69; 3 — 70—79 лет.

С возрастом как бы возникает «барьер адаптации», охраняющий организм от чрезмерных нагрузок (Муравов, Соколов, 1969; Фролькис, 1975). При нарастании мощности работы с определенного момента отмечается также отставание прироста потребления О2 (Granath et al., 1961; Parizkova et al., 1972; Hartung, 1975).

Если у лиц 20—29 лет при выполнении нагрузок малой, средней и большой интенсивности прирост потребления О2 составляет 23.7±3.4, 35.3±2.8 и 50.8±3.6% соответственно, то у людей 70—79-летнего возраста — 24.2±3.7, 42.8±5.5 и 38.0±4.4% (Муравов, Соколов, 1969).

При одной и той же физической работе у старых людей развивается более выраженная, чем в среднем возрасте, артериальная гипоксемия, причем это происходит даже при сравнительно небольших нагрузках, когда еще отсутствуют заметные нарушения со стороны внешнего дыхания и газообмена (Binet, Bour., 1960; Фролькис, 1975).

Это в определенной степени может быть связано со сравнительно худшим, чем в среднем возрасте, переходом О2 из легких в кровь, так как показано, что прирост диффузионной способности легких для СО2 при стандартной физической нагрузке значительно уменьшался по мере увеличения возраста испытуемых (Чеботарев, 1978). Другой особенностью изменения внешнего дыхания в связи с физической работой является перенесение основных сдвигов на первые минуты восстановительного периода (рис. 40).

Изменение МОД и потребления О2 у пожилого (62 года, А) и молодого (20 лет, Б) человека после стандартной физической нагрузки
Рис. 40. Изменение минутного объема дыхания и потребления О2 у пожилого (62 года, А) и молодого (20 лет, Б) человека после стандартной физической нагрузки (Муравов, 1963).
По оси ординат: слева — МОД, л (сплошная линия), справа — потребление О2, мл (прерывистая линия). 1 — покой, 2 — нагрузка, 3 — восстановление.


Так, если у молодых людей при выполнении большой по интенсивности работы величина прироста минутного объема дыхания во время нагрузки и на 1 мин после нее одинакова (54.0±5.3 и 54.7±9.5% соответственно), то у лиц 70—79-летнего возраста максимальный прирост легочной вентиляции во время работы составляет всего лишь 32.6±4.7%, но на 1 мин восстановительного периода — 49.2±7.8% (Муравов, Соколов, 1969).

Восстановительный период нормализации легочной вентиляции и потребления О2 и ликвидации артериальной гипоксемии у старых людей затянут во времени (Соколов, 1962; Муравов и др., 1975). После нагрузок малой,; средней и большой мощности у молодых людей исходный уровень потребления О2 восстанавливается за 3.3±0.2, 4.5±0.6 и 5.3±0.7 мин, тогда как у старых людей — за 6.2±0.5, 6.9±0.6 и 8.3±0.9 мин соответственно (Муравов, Соколов, 1969). Даже перевод после физической нагрузки на дыхание чистым кислородом не стирает эти возрастные различия (Binet, Bour, 1960).

Гипоксическая нагрузка

При вдыхании газовых смесей с пониженным содержанием О2, а также в условиях снижения рО2 во вдыхаемом воздухе в барокамере у старых людей отмечено понижение гипоксического порога вентиляторного ответа. У лиц 62—84 лет легочная вентиляция начинает увеличиваться при снижении содержания О2 в воздухе до 19.5—17.5%, тогда как в 26—39-летнем возрасте — при 18.0—16.0% (Середенко, 1963а).

При гипоксии слабой и средней степени увеличение легочной вентиляции выражено заметно больше в пожилом и старческом возрасте (Середенко, 1963а, 1965; Колчинская и др., 1965а; Memeo, Fumelli, 1970). При гипоксии, как и при физических нагрузках, у старых людей увеличение вентиляции осуществляется в основном за счет учащения дыхания (Колчинская, 1964; Колчинская и др., 1965а).

Этот, сравнительно менее экономичный, путь компенсации недостатка О2 приводит к увеличению объема физиологического мертвого дыхательного пространства, а следовательно, и к уменьшению альвеолярной доли дыхательного объема; при этом уменьшается также и доля альвеолярной вентиляции в МОД (Колчинская и др., 1965а, 1965б; Середенко, 1963а, 1963б, 1965).



Важнейший показатель, характеризующий в условиях острой гипоксии функциональные возможности легочного дыхания,— насыщение крови О2. Результаты исследований на людях и опыты на животных отчетливо показывают, что при недостатке О2 старческий организм отличается более резко выраженной, чем в среднем возрасте, артериальной гипоксемией (Simonson, 1961; Колчинская и др., 1965а, 1965б).

Так, если до «подъема» в барокамере насыщение О2 артериальной крови у людей среднего возраста колебалось в пределах 96-97%, а у лиц пожилого возраста — 94-96%, то уже на «высоте» 1000 м эти величины соответственно снизились до 94-97 и 91-95%, 2000 м - до 91-94 и 85-91%, 3000 м - до 87-89 и 82-84% (Середенко, 1965). Еще больше возрастные различия были выражены при более резких степенях гипоксии в опытах на собаках (табл. 28).

Таблица 28. Насыщение артериальной крови О2 (х±т в %) у собак среднего и старческого возраста при дыхании газовыми гипоксическими смесями (Середенко, 1965)
Насыщение артериальной крови О2 (х±т в %) у собак среднего и старческого возраста при дыхании газовыми гипоксическими смесями

Как известно (Williams, 1953; Muysers, Pichotka, 1968), рО2(А—а) при гипоксии уменьшается. Разный характер изменения рО2А и рО2а определяет неодинаковую в зависимости от возраста степень уменьшения ДрО2(А—а) при гипоксии (Колчинская и др., 1965а, 1965б; Backhand, Tammivaara-Hilty, 1972; Harris et al., 1974; Scherrer, 1975).

В то время как у лиц среднего возраста АрО2(А—а) до «подъема» в барокамере составлял 11.4 мм рт. ст. (15.2 гПа), а у людей пожилого и старческого возраста — 23.7 мм рт. ст. (31.6 гПа), то на «высоте» 1000 м этот градиент был равен соответственно 7.6 и 22.4 мм рт. ст. (10.1 и 29.9 гПа), 2000 м — 6.6 и 18.7 мм рт. ст. (8.8 и 25.0 гПа) и 3000 м — 5.1 и 13.4 мм рт. ст. (6.8 и 17.9 гПа) (Середенко, 1965).

Из этого следует, что значительное уменьшение данного градиента, являющееся одним из показателей эффективности мобилизации при гипоксии механизмов адаптации, в среднем возрасте наблюдается уже на «высоте» 1000 м, а у старых людей при этом почти не изменяется. При более резкой гипоксии у молодых лиц данный градиент изменяется мало, а у старых уменьшается более заметно.

Возможно, что ведущим в поддержании более высокого ДрО2(А—а) при гипоксии в старости является увеличивающееся при недостатке О2 нарушение диффузионной способности легких (Scherrer, 1975; Scherrer et al., 1975). Восстановление дыхательной функции после гипоксической экспозиции протекает в старости, как и после физической нагрузки, значительно дольше во времени, чем в среднем возрасте (рис. 41).

Изменение МОД, потребления О2 и насыщения артериальной крови О2 у старого (71 год, А) и молодого (29 лет, Б) человека во время острой прогрессирующей гипоксии и в восстановительном периоде
Рис. 41. Изменение минутного объема дыхания (МОД), потребления О2 и насыщения артериальной крови О2 у старого (71 год, А) и молодого (29 лет, Б) человека во время острой прогрессирующей гипоксии и в восстановительном периоде (Середенко, 1963а).
1 — МОД, 2 — потребление О2 (оба показателя в % к исходным величинам), сплошная линия — насыщение артериальной крови О2 (в %). N — норма, I — гипоксия, II — восстановление (а — через 3 мин, б — через 6 мин). Цифры под показателями при гипоксии — % О2 во вдыхаемом воздухе в данный момент.


Сопоставление характера вентиляторных ответов при физической нагрузке и гипоксической гипоксии показывает, что в старческом возрасте реакциям на обе эти нагрузки присущи одинаковые черты, а именно, неадекватно большая ответная реакция на слабую нагрузку и значительно, меньшая (чем в среднем возрасте) реакция на физическую работу большой мощности или резкую гипоксию.

Возможно, что увеличение вентиляции в большей степени, чем это нужно для удовлетворения кислородного запроса, является в старости не столько проявлением дыхательной недостаточности, сколько выражением компенсаторного приспособления, которое способствует улучшению кровообращения на фоне снижающейся с возрастом работоспособности сердечно-сосудистой системы (Лихницкая, 1963; Shock, 1970).

Особенности регуляции дыхания

При рассмотрении изменений функции внешнего дыхания, которые, с одной стороны, нередко развиваются на фоне гипоксического состояния организма, а с другой — сами способствуют его развитию, наибольшее внимание привлекают хеморецепторы каротидного тельца, высокая интенсивность обмена которого делает их чрезвычайно чувствительными к колебаниям рО2а, гипоксическим ядам, нарушающим тканевое дыхание самой рецепторной ткани, и пр.

Небольшое количество имеющихся данных о том, что в старости чувствительность периферических хеморецепторов к гипоксическим агентам, СО2 и др. повышается (Фролькис, 1970, 1975), до некоторой степени проливает свет на природу описанной выше парадоксально большой вентиляторной реакции старых людей на сравнительно небольшую степень гипоксии.

Вполне вероятно, что те изменения чувствительности хеморецепторов, которые наблюдаются в процессе старения организма, развиваются не только в результате воздействия на них гипоксемии; они, возможно, связаны с особенностями течения энергетических и пластических процессов, которые происходят в нервных окончаниях в ходе старения (Фролькис, 1970).

Обращает на себя внимание, что в старости различные изменения происходят не только в хемо-, но и в механорецепторных афферентах, что не может не иметь значения в особенностях реакции дыхания на изменения внешней и внутренней среды.

Повышение порога реакции и снижение чувствительности рецепторов растяжения легких, уменьшение импульсации в афферентных волокнах блуждающих нервов в покое и при раздувании легких, значительное ослабление рефлекса Брейера—Геринга и рефлексов с дыхательных путей, проприорецепторов мышц и сухожилий (Фролькис, 1970, 1975) — все это доказательства того, что наблюдающиеся в старости изменения дыхания связаны также с изменениями в различных звеньях системы его регуляции.

В связи с тем что наряду с инволюцией различных функций в процессе старения формируются компенсаторные механизмы (Фролькис, 1970, 1975), в условиях повседневных нагрузок изменение вентиляционной функции легких в пожилом и старческом возрасте не лимитирует нормальную жизнедеятельность организма (Лихницкая, 1963; Фролькис, 1970).

Однако необходимо подчеркнуть, что имеющиеся данные о быстрой истощаемости функции, о длительности восстановительных периодов после нагрузок разного рода, неадекватность относительно большой вентиляции легких сравнительно малым метаболическим потребностям организма, снижение эффективности дыхания даже при небольшом напряжении организма — все это отчетливо вскрывает ограниченность резервов и адаптационных возможностей организма в старческом возрасте, что может привести к нежелательным последствиям при различных чрезмерных нагрузках в повседневной жизни или же в ходе течения разных заболеваний, часто осложняющих физиологическое старение организма.

Н.И. Аринчин, И.А. Аршавский, Г.Д. Бердышев, Н.С. Верхратский, В.М. Дильман, А.И. Зотин, Н.Б. Маньковский, В.Н. Никитин, Б.В. Пугач, В.В. Фролькис, Д.Ф. Чеботарев, Н.М. Эмануэль
Похожие статьи
показать еще
Prev Next