Физиология человека, 2019, T. 45, № 6, стр. 103-108

МЕТОДИКА

В исследовании участвовали 15 некурящих практически здоровых мужчин, имевших АД и ЧСС в покое меньше 140/90 мм рт. ст. и 80 уд./мин. У двоих оказались медицинские противопоказания к восхождению, их данные использовали только как характеристики фонового состояния. Средний возраст составлял 39.5 ± 11.1 лет (M ± SD), индекс массы тела – 25.1 ± 3.6 кг/м². Все испытуемые регулярно занимались бегом, лыжными гонками, плаванием, борьбой и имели квалификации в этих видах спорта от первого разряда до мастера спорта. Альпинистский стаж участников варьировал от 9 до 21 года.

Альпинистов подвергли двум обследованиям – в июне и сентябре. Первое проводили до пребывания в горах, затем испытуемые провели 20–50 дней в высокогорье с проживанием в условиях лагеря на высоте 4100 м и кратковременными восхождениями на 6500–7000 м. Второе обследование выполняли через 1–3 нед. после возвращения в Новосибирск (высота над уровнем моря 200 м).

Перед гипоксическим тестом для оценки функции сердца однократно до восхождения проводили эхокардиографию на аппарате Voluson E-8 (GE, США) в М-модальном и двумерном режиме в стандартных эхокардиографических позициях по общепринятой методике.

Реакцию на острую гипоксию проверяли при дыхании через лицевую маску воздухом с плавно снижавшимся содержанием О₂ от 21 до 10%. Смесь приготавливали кислородным концентратором New Life компании AirStep (США), переоборудованным, согласно свидетельству на полезную модель № 24 098 от 27 июля 2002 г., в гипоксикатор (модель Тибет-4). Средняя сатурация крови кислородом, измеренная пульсоксиметром Autocorr (США) с фотодатчиком на мочке уха, при таком воздействии составляла 80%. Все обследования проводили в утреннее время одним оператором при температуре воздуха 25°С в трех функциональных состояниях: после 15-минутной адаптации к лабораторным условиям в покое, на 17-й мин дыхания гипоксической смесью и через 12 мин дыхания обычным воздухом (восстановление).

В положении сидя измеряли АД в плечевой артерии с помощью автоматического тонометра OMRON (Япония), затем аппланационным тонометром регистрировали профиль пульсовой волны в правой радиальной артерии на запястье [14]. Штатный алгоритм аппарата Сфигмокор (AtCor Medical, Австралия) по этим данным определял профиль пульсовой волны давления в корне аорты [15] с вычислением характеристик, приведенных в табл. 1. Временные показатели: длительности систолы и диастолы (ДС, ДД) и время начала отраженной волны (ВНОВ) – выражали в процентах от длительности кардиоцикла.

Сравнение параметров до и после пребывания в горах и в реакции на гипоксический тест выполняли с использованием статистического пакета SPPS-19 (IBM, США). В связи с малочисленностью групп и невозможностью установить соответствие гауссовому распределению в качестве дескриптивных числовых характеристик приводятся медиана, верхний и нижний квартили, а в качестве статистических критериев применяется непараметрический тест Вилкоксона для связанных выборок.

Проверку связи между тонометрическими и эхокардиографическими параметрами выполняли двумя способами. Во-первых, вычисляли частные корреляции при контроле возраста, ЧСС и систолического АД (АДС) – показателей, которые в значительной мере определяют гемодинамические характеристики и упругоэластические свойства артерий. Во-вторых, сравнивали средние тонометрические величины в двух подгруппах с низкими (меньше медианы) и высокими значениями каждого из эхокардиографических показателей.

р ≤ 0.05 считался граничным уровнем статистической значимости, однако уровень p ≤ 0.1 также указывается для иллюстрации тенденции в различии средних или достоверности корреляций.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние пребывания в горах на показатели в покое (табл. 1). Пребывание в горах не изменило ЧСС в покое (состояния 1 и 2, табл. 1), длительность фаз кардиоцикла, амплификацию пульсового давления (Ампл. как отношение периферического пульсового давления к аортальному), аугментационное давление (АугД, или прирост давления в корне аорты за счет отраженной волны) и время начала отраженной волны (ВНОВ). ВНОВ обратно коррелирует со скоростью распространения пульсовой волны [16] и считается суррогатной характеристикой эластичности аорты, при ригидности которой отраженная волна раньше приходит в корень аорты [6]. Повышенная аугментация центрального давления указывает на возрастание жесткости периферических артерий. Амплификация пульсового давления считается показателем эластичности периферических артерий у гипертензивных пациентов [17]: чем выше систолическое давление на периферии артериального русла в сравнении с аортой при равенстве значений диастоличекого давления, тем податливее, эластичнее эти артерии.

После возвращения уменьшились показатели АД (систолическое, диастолическое и пульсовое давление в аорте и брахиальной артерии) и аугментационный индекс (АугИ@75, стандартизованный на ЧСС = 75 уд./мин и равный процентному отношению аугментационного давления к пульсовому давлению), что указывает на увеличение эластичности артерий, вероятно, возникшее еще в горах и сохранившееся после возвращения.

Реакция на острую нормобарическую гипоксию (табл. 1). При первом обследовании сопоставление состояний 1 и 3, или сравнение реакций на острую гипоксию, показало, что уменьшилась длительность кардиоцикла, т.е. возросла ЧСС, при укорочении диастолы с 71 до 66% и соответствующем удлинении систолы из-за необходимости увеличить минутный объем крови и периферический кровоток для нивелирования тканевой гипоксии. Такое изменение соотношения между контрактильной и релаксационной стадиями левожелудочкого сокращения значительно снизило показатель субэндокардиальной жизнеспособности (ПСЭЖ). Последний рассчитывается как отношение площади под диастолической частью кривой пульсовой волны давления в корне аорты к площади под систолической частью [15] и косвенно характеризует баланс между восстановлением и нагрузкой, или доставкой энергии, происходящей в диастолу, и ее потреблением в систолу. Соответственно, снижение ПСЭЖ свидетельствует об ухудшении условий кровоснабжения миокарда.

Тестовая гипоксия уменьшила средние уровни АД в аорте при их сохранении в брахиальной артерии, что проявилось увеличенной амплификацией пульсового давления. Более позднее возвращение отраженной волны и снижение АугД свидетельствуют о расслаблении периферических артерий и увеличении их растяжимости, что относят на счет гипоксической активации эндотелиальной NO-синтазы [6, 18].

При втором обследовании сравнение состояний 2 и 4 показывает реакцию на острую гипоксию после возвращения с гор, которая была аналогичной таковой до восхождения и характеризовалась более поздним возвратом отраженной волны, увеличением ЧСС, длительности систолы, амплификации пульсового давления при уменьшении длительности диастолы, ПСЭЖ, аугментационного давления и АугИ. Пребывание в горах устранило статистически значимую гипотензивную реакцию центральной и периферической гемодинамики на тестовую гипоксию.

Сравнение реакций на острую гипоксию до и после восхождения (состояния 3 и 4) показало, что пребывание в горах не изменило реакцию ЧСС, ВНОВ, амплификации на гипоксический тест. Аортальное АД и АугИ снизились, что указывает на возросшую податливость магистральных артерий мышечно-элластического типа и уменьшение периферического сосудистого сопротивления.

Относительная длительность систолы после возвращения уменьшилась при увеличении длительности диастолы и соответствующем увеличении ПСЭЖ. Тестовая гипоксия до восхождения снизила последний показатель сильнее (на 20.5%, состояния 1–3), чем после восхождения (9.7%, состояния 2–4) (р = 0.010), что указывает на протективный эффект пребывания в горах касательно негативного влияния острой гипоксемии на диастолическое кровоснабжение миокарда.

Восстановление после острой гипоксии (рис. 1). При 12-минутном восстановлении после острой гипоксии для всех показателей наблюдалась в разной степени выраженная тенденция к восстановлению исходных значений.

Рис 1.

Аортальное систолическое давление (АДС, мм рт. ст.), относительная длительность диастолы (ДД, %) и показатель субэндокардиальной жизнеспособности (ПСЭЖ, %) в исходном состоянии, при действии острой гипоксии и через 12 мин восстановления до и после горного восхождения. а – АДС до восхождения, б – АДС после восхождения, в – ПСЭЖ до восхождения, г – ПСЭЖ после восхождения, д – длительность диастолы до восхождения, е – длительность диастолы после восхождения; * – р ≤ 0.05 и ** – р ≤ 0.01 при сравнении состояний до и после восхождения.

Сниженные уровни АД вернулись к начальным значениям. Повышенная при гипоксическом тесте ЧСС после теста опустилась на 5% ниже исходного значения (р = 0.013), т.е. наблюдалась суперкомпенсация показателя. Если до восхождения ВНОВ не реагировало на гипоксический тест, то после пребывания в горах оно уменьшилось в остром тесте и затем превысило исходное значение на 9% (р = 0.018). Сравнение постгипоксических состояний до и после восхождения показало, что все значения АД стали ниже, ВНОВ увеличилось со 156 до 180 мс (р = 0.012) (относительная длительность от 14.6 до 16.6%, р = = 0.093). ПСЭЖ супервосстанавливается относительно исходного уровня, превышая его на 11% (р = 0.066) при обследовании до восхождения и на 9% (р = 0.051) после пребывания в горах. Вероятной метаболической причиной этого может быть кислородный долг в виде недоокисленных продуктов энергообмена, накапливающихся в миокарде при его интенсивной работе в условиях повышенного запроса на контрактильную функцию и острого недостатка кислорода.

Поскольку ПСЭЖ как интегральная характеристика площади есть функция двух аргументов – длительности соответствующих фаз кардиоцикла и амплитуды аортального давления, встает вопрос, за счет какого аргумента возрастает ПСЭЖ во время отдыха после гипоксического теста. При несущественном изменении длительности систолы (уменьшилась на 2% как до, так и после восхождения) и диастолы (увеличилась на 2%) при сравнении догипоксического состояния с отдыхом наблюдаемое сверхвосстановление ПСЭЖ происходит за счет изменения давления в аорте – либо снижения средней амплитуды систолической ветви, либо подъема диастолической ветви, либо при сочетании этих двух причин, обе из которых указывают на увеличение растяжимости артерий, формирующих ретроградную волну.

Результаты данного исследования с выбранным дизайном не позволяют заключить, за счет какого фактора высокогорья проявился защитный эффект на диастолическую дисфункцию левого желудочка, вызванную острой гипоксией.

Связь тонометрических показателей с исходными УЗИ-характеристиками сердца. Следующим шагом работы было выяснение возможности предсказывать гемодинамические реакции на острую гипоксию по структурно-функциональным характеристикам сердца. Среди последних из конечносистолического, конечнодиастолического размера, ударного объема, фракций выброса и укорочения ЛЖ значимые ассоциации показал только конечносистолический размер как характеристикa сократительной функции. Обнаружены следующие значения коэффициента частной корреляции между КСР и показателями гемодинамики в момент первого выполнения гипоксической пробы: АугД R = 0.71 (р = 0.015), АугИ@75 R = 0.63 (р = 0.038), амплификацией пульсового давления R = –0.56 (р = 0.073). Парные сравнения подгрупп с КСР < Me (среднее 2.84 ± 0.18 см) и КСР ≥ Ме (3.19 ± 0.11 см) показали значения АугД = –2.6 ± ± 1.3 мм рт. ст. и 1.1 ± 1.7 мм рт. ст. соответственно (р_{Манна-Уитни} = = 0.015), АугИ@75 = –5.2 ±1.6% против 2.6 ± 5.5% (р = 0.015), Ампл. = 176.1 ± 3.4% против 163.8 ± ± 9.7% (р = 0.050). Известные данные о значении этих трех тонометрических показателей как характеристик эластичности артерий [3–6, 16, 17] позволяют заключить, что мужчины с большим КСР и, соответственно, малой амплитудой сокращения ЛЖ и фракцией выброса имеют при действии острой гипоксии худшие показатели жесткости артерий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пребывание в горах после возвращения в низкогорье повышает эластичность артерий, снижает аортальное и периферическое давление крови, разгружает левый желудочек сердца и таким образом улучшает его диастолическую перфузию в покое и при острой гипоксии, что свидетельствует об отсроченных положительных кардиоваскулярных эффектах высокогорных условий. Большие исходные значения конечного систолического размера левого желудочка сердца ассоциированы с худшими показателями эластичности артерий и могут быть предиктором неблагоприятного отклика гемодинамики на острую гипоксию у здоровых мужчин.

Этические нормы. Все исследования проведены в соответствии с принципами биомедицинской этики, сформулированными в Хельсинкской декларации 1964 г. и ее последующих обновлениях, и одобрены локальным биоэтическим комитетом Научно-исследовательского института физиологии и фундаментальной медицины (Новосибирск).

Информированное согласие. Каждый участник исследования представил добровольное письменное информированное согласие, подписанное им после разъяснения ему потенциальных рисков и преимуществ, а также характера предстоящего исследования.

Финансирование работы. Работа выполнена в рамках госзадания без дополнительного финансирования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией данной статьи.