Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Альвеолокапиллярная диффузия кислорода и факторы, ее определяющие, в пожилом и старческом возрасте

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Альвеолокапиллярная диффузия кислорода и факторы, ее определяющие, в пожилом и старческом возрасте"

АКАДЕМИЯ НАУК УССР ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ . ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ иыени А.А.БОГОМОЛЬЦА

На правах рукописи

КОБРЕНШ Таисия Михайловна

УДК 612.235:612.67

АЛЬВЁОЛОКАПШШЯШЯ ДИФФУЗИЯ КИСЛОРОДА И ФАКТОРУ, ЕЕ ОПРВДЕДЯЩИЕ, £ ПОШОМ И СТАРЧЕСКОМ ВОЗРАСТЕ

03.00.13 - физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

КИЕВ- 1990

Работа выполнена в научно-исследовательском Институте

геронтологии АМН СССР

Научные руководители - доктор медицинских наук, . . профессор О.В.Коркушко,

- доятор медицинских наук Л,А*йванов ■

Официальные оппоненты - доктор медицинских наук,

профессор В.А.Березовский

- доктор медицинских наук, . профессор .'>!."!.Середенко

Ведущее учреждение - Киевский медицинский институт

имени А.А.Богомольца

на заседании специализ: „

Институте физиологии им.А.Л.Богомольца АН УССР по адресу: 252024, г.Киев-24, ул.Богомольца, 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии им.А.Л.Богомольца АН УССР

Автореферат разослан «ЪиЛа/.Л 1991 г.

Защита состоится

7

Учений секретарь специализировагшого совета доктор биологических наук

3. А, СОРОКИНА-МАРША

/

Актуальность темы. Одной из узловых проблем возрастной физиологии являются изменения системы внешнего дыхания при старении. Это обусловлено, с одной стороны, первостепенным значением дыхательной системы в обеспечении организма кислородом и, с другой, существенной ролью гипоксии в генезе старческих изменен',«; органов и систем /А.З.КЬлчинская,1964 ; М.М.Середенко,1965 ; О.В.Норкушко,Л,А. Иванов, 1960,1984 ; Ц.В.ВШ ,1940 ; Ы.0пага;11ска,Н.НеаЬатег,1978 ; 3 гвйку, В.Т1гз1к ,1983/.

Поэтому особенности внешнего дыхания на позднем этапе онтогенеза стали объектом многочисленных исследований, в результате которых было установлено, что дохательныЛ аппарат в полило« и.- старческом возрасте подвергается еудестветгш анатомо-а изиологическим изменениям. Зти изменения сникают функциональные еозмошюсти днхатег'ЛгоЯ системы, приводят к нарушению оксигенации крови в легких и развитию артериальной гипоксемии /В. Г.Вогралик и др.,1900 ;С1.3еЬЪап ,1981 ; СЬЛ*1^1,«.Т.Ц1аег,1982 ; Р.ТеШег, 1583 ; Б.А.МаЫог ,1983 ; Е.Е.Вгадй-^в«ег,Н.К*геп1 ,1985 ; В.».Ро«1вг ,1985/.

Б артериальной гипоксемии, собственно, и находит выр&гсешю значимость возрастных изменений': дыхательной систем!/ в развитии гнпокси-ческих сдвигов при старении. Поэтому вопрос о механизмах развития артериальной гипоксемии при старении представляет значительный теоретический и практический интерес. Мизду тем эта проблема исследована недостаточно. В частности, остаются пробели в представлениях о роли и ¿потноиении различных факторов, определяющих оксигенацив крови в легких, у пожилых и старых людей.

При рассмотрении укапанного вопроса следует учесть-следующие данные, Оксигашция крови в легких осуществляется путем а.;:ьвеолока-пилллрноП ди1''узии кислорода. Показателей, характеризующим этот процесс, является диффузионная способность легких. Еыло установлено, что диИузионная способность легких /ДЛ/ при стерший сн.чгается /Н.Д.Чеботарев,1978,1979 ;и.1,.Н11еу е.а. »1954 ; М.Ь^агЬ ,1?64 ; Л.РосИввсЬ,Ц^еуадо\г1с,1966/, Однаш до настоящего ирсмени остается ¡гевыясненюм, га ко Я из компонентов ДЛ - кембратпй фактор или фактор крови - обус.^авлгвает ее гозрастиуп динамику. Требует такло изутгагия еопрос о сравнительной значимости возрастных изменений различных факторов - поверхность, рлсстояние ддо*узни, характеристика тканей з про тематического барьера, детериинирущих величину мембранного юц-юнента. Представляется весьма существенное: количественная характеристика в^нтиляционно-иер-.узионных соотнопений в легких, в решающей »ере определявших поверхность ди'Музии. В свою очередь, представляет ин':'ерес ьопрос о тем, чем в рстагацей степени обусловлен!) отклепе-

ния вентиляционно-перфузионных отношений при старении - состоянием легочной вентиляции или кровообращением. Остается неисследованной роль функциональных факторов в генезе возрастных изменений легочно газообмена. Нуждаются в изучении адаптационные возможности физиоло гических систем, определяющих альвеолокапиллярную диффузию при ста рении.

Таким образом, важность проблемы альвеолокапиллярной диффузии кислорода в пожилом и старческом возрасте и недостаточная ее изуче ность- обусловили актуальность настоящей работы.

. Цель работы..Исследование механизмов изменения альвеолокапилл ной диффузии кислорода в пожилом и старческом возрасте.

Задачи исследования. Для достижения указанной цели били опред лены следующие задачи. . -

I/ определить величину диффузионной способности легких в разл гае возрастные.периоды ;

2/ изучить компоненты диффузионной способности легких - мембр ннй фактор и фактор крови - в пожилом и старческом возрасте ;

3/ дать характеристику соотношения вентиляции и кровотока в л ких, а также функциональной значимости Их отклонений у пожилых и с рых людей ;

4/ установить роль функциональных факторов в возрастных измен ниях альвеолокапиллярной диффузии кислорода при гипероксической пр бе ; ... ..

5/ выявить функциональные возможности-систем, обеспечивающих оксигенацию крови в легких» у людей пожилого и старческого возраст, в условиях экспериментальной гипоксии ;.....

6/ исследовать сравнительную значимость различных факторов,. определяющих артериальную гипоксемию на позднем этапе онтогенеза..

Научная новизна результатов. Впервые дана характеристика возр; стнсгй динамики компонентов диффузионной способности легких - мембр; ного фактора и фактора крови. Показано, что уменьшение диффузионно] способности легких при старении в решающей мере происходит за счет мембранного фактора. В свою очередь, увеличение мембранного со про т: ления диффузии обусловлено в основном уменьшением функционально а» тивной поверхности легких вследствие дискоординации вентиляции и к] вотока в малом круге. Установлено, что половые различия мембранноп сопротивления диффузии обусловлены большей анатомической поверхнос легких у мужчин.

Показано, что при старении изменяется соотношение между компонентами дщфузпонной способности легких - уменьшается роль мембранного фг>ктопг! и увелтпгаается значимость фактора крови в определенш

еличины ДЛ.

Дана количественная оценка выраженности дискоординации вентиля-ии и кровотока в легких при старении. Показано, что в основе ее лент рост массива участков с низкш отношением вентиляция/кровоток У/^/, то есть с Функциональным шунтированием, и увеличение объема знтилируешх,. но не пер$узируемых альвеол, что идентично вентиляции зртвого пространства.

Обосновано положение о том, что ведущим фактором развития орте-*альной гипоксеыии является дискоординация вентиляции и ¡гровотока в 5гких.

Установлено, что наиболее характерной особенность» легочного ¡зообыена в условвде гипоксии и пятеро ксии является ограничение длщионалыплс возможностей физиологических систем, опредпдгяцих а>веолокапиллярнум диффузию кислорода. Эта особенность проявляется меньшем приросте Р0£ в артериальной крови при гипероксии и в более ;четливом снижении при г|шоксии, что связано с более выраженной дис-юрдинациеЯ вентиляции и 1фовотоиа в легких, находящей отражение в шее низких величинах ДЛ, в большем, уровне енутрилегочцого шунтиро-!иия и РСОо в артериальной крови.

Нракт1Р<ескзя значшость работы. Установлены возрастные ¡горла ти-' г диффузионной способности легких и ее компонентов, показателей, раяапдга соотноиенио вентиляции и перфузии, легких, в.фоновом со сто-' ии и при ¡5 ункционалышх воздействиях, что окажется полезным для нкцион^ъной диагностики заболеваний легких с учетом возрастного ктора.

Разработана методика применения гипоксическсй и. гилероксической об для изучения легочного газообмена у пожилых и "старых лвдей.

Результаты исследований окалуг ся полезными для обоснования радиальных способов борьбы с гипоксическимп сдвигами в.подютом и стар-ском возрасте. В частности, при рассмотрении вопросов, связанных с вышением »Мектианости оксигенотерапии, следует учесть, что уень-й прирост РаОу у пожилых и стар!« людей связан с более выраженными зудистыми реакциями в системе малого круга, пртодящими к увеличе-о Функционального шунтирования.

Другим обстоятельством, которое следует иметь в виду при окси-ютерапии у пояилкх и старых людей, является более выраженная ги-экапния при ингаляции кислорода. Поэтому при проведении оксигено-запии в пожилом и старческом возрасте необходим контроль за уроп- . ! углекислоты крови с назначением в случае задержки этого газа сти-шторов дыхания.

Внедрение результатов исследования в практику. Результаты иссле-

дований нашли применение в функциональной диагностике и контроле за эффективностью терапии заболеваний дыхательной и сердечно-сосудистой систем в лаборатории функциональной диагностики Института фтизиатрии и пульмонологии МЗ УССР, в пульмонологическом отделении Киевского городского госпиталя инвалидов Отечественной войны, при обследовании спортсменов в Тбилисском врачебно-физкультурном диспансере И. .

Установленные в диссертации положения включены в курс лекций на кафедре геронтологии и гериатрии Киевского института усовершенствования врачей, на кафедре спортивной медицины Волгоградского института физической культуры.

Апробация диссертации. Основные положения диссертации доложены на У Закавказской конференции геронтологов и гериатров /Баку,1984/, на ХП съезде Украинского физиологического общества им. И. П. Павлова /Львов,1566/, на У Всесоюзном.съезде геронтологов и гериатров /Тбилиси, IS88/. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 175 страницах машинописи, состоит из введения, аналитического обзора литературы, изложения методики исследования, четырех глав собственных данных, заключения, выводов,-указателя цитируемой литературы /302 источника, из них III на русском языке, 191 - на иностранных языках/. Диссертация включает II таблиц и 17 рисунков.

Материал и методы исследования. В основу настоящей работы положены результаты обследования 164 пациентов в возрасте от 20 до 94 лет, из них 31 - молодого /20-32 года/, 65 - пожилого /60-74 года/, 62 - старческого /75-89 лет/ возраста и 6 долгожителей 90-94 лет. Эти лица, тщательно отобранные поликлиническим отделением, на основании комплексного.клинико-зкспершентального-Обследования в -клинике Института геронтологии.АМН СССР рассматривались как практически здоровые. ■

1'Вентиляционная функция легких изучалась с помощью -"Спирографа" СГ-1М /Киевскоо производственное объединение "Медаппаратура"/. Диффузионная способность легких определялась на "Ди^фузионтесте" фирмы -"Годарт-Стетхем" /Голландия/ методом устойчивого состояния при исполь зовании в качестве индикаторного газа СО. Для характеристики вентиля-ционно-пер£узионных соотношений в легких использовали анализ капно-граммы вздоха, регистрировавшейся на аппарате "Капнограф" фирмы."Мин-' хардт"./Голландия/. Ра02 определялось полярографически олектродом Кларка, pH - электрохимически на аппарате "Микро-Аструп" фирмы "Ради-ометер" /Дания/, РаСОо рассчитывалось на компьютере, исходя из вели-р" 1Ьдо?»й гльг-"<^г:гм!;г;-') .лспдухг, ^осдсдстлзя ;м i "

те "Энергоанализатор" фирмы "Минхардт" /Голландия/. Рассчитывались артерио-эльвеолярный градиент РСО^ и альвеоло-артериалыщй градиент РО£ на основании величин парциального давления газов в альвеолярном воздухе и артериальной крови. В качестве функциональных воздействий применялись гипоксическая /вдыхание газовой смеси с 17% в точение 12 мин/ и гипероксическая /ингаляция 'истого кислорода в течение 20 мин/ пробы. Ингаляция газовых смесей производилась из замкнутой системы 'Юпирографа" или резервуара "Диффузионтесуа".

Результаты исследований .

В результате проведенных исследований было установлено выраженное снижение ДЛ в пожилом и старческом возрасте /рис.1/. Препятствие диффузии, возникающее на этапе альвеолярный воздух - кровь, принято определять как "мембранное сопротивление", а препятствие при переходе молекул газа через стенку эритроцита и при химической реанции с гемоглобином - как "внутрикапиллярное сопротивление" или сопротивление, создаваемое фактором крови. Эти два сопротивления являются компонентами общего сопротивления, создающегося в легких в процессе обмена биологически активных газов /А.'А.Маркосян,Р.С.Виницкая,1973 ; .Г^.ЙоиаЫгоа е.*. ,1957/.

Рис Л. ГЬгазатели альзеолокапиллярной дийуэии __

/ил»5пш*ым рт.ст. / у мужчин молодого /СИ/, пожилого /£23 / и старческого /ЕзЕЭ / возраста

Величина мембранного фактора /ДД/ была снижена у пожилых и ста риков более отчетливо, чем ДЛ /рис.1/. Так, если в старческом воэра сте ДЛ уменьшена по сравнению с молодом возрастом на 439$, то -почти втрое. Поэтому при.анализе причин возрастного снижения ДЛ осо бое внимание было уделено именно этому компоненту.

При рассмотрении механизмов, влияющих на мембранный компонент, следует учесть, что диффузия Og на альвеолокапиллярном уровне определяется по меньшей мере тремя факторами, к числу которых относятся анатомическая поверхность легких, функционально активная поверхност легких и расстояние диффузии от альвеолярных пространств до капиллярной крови /С.Даум,1967/.

Для выяснения влияния уменьшения анатомической поверхности лег ких на альгеолокапилляр?1ую диффузию Og, рассчитывали отношение ДИ к общей емкости легких /ОЕЛ/ - показателю, наиболее полно отражающе му эту поверхность. Оказалось, что ОЕЛ уменьшается по мере старения Так, ее величина у мужчин молодого возраста составляет 6663*366 мл, пожилого возраста - 6012^472 мл, старческого возраста - 5393±313 мл у женщин - соответственно - 5528±305 мл, 5II3t403 мл, 4600*299 мл.

Естествешю ожидать, что возрастная динамика ОЕЛ повлияет на отношение Д.1/0ЕЛ. Действительно, этот показатель в процессе старенш был снижен менее отчетливо, чем абсолютные величины ДЛ /рис.1/. Так, де/OFJI у молодых было лишь вдвое выше, чем у стариков, в то время как ДО - у мужчин и женщин - соответственно в 3 и в 2,4 раза. Это отражает определенное влияние уменьшения анатомической поверхности легких на возрастную динамику ДЛ. - В/есте с тем обращает внимание то обстоятельство,'что возрастное снижение Д'./ОЕЛ сохраняется /рис.1/. Очевидно, что уменьшение анатомической поверхности легких хоть и окг зывает определенное влияние на возрастное снижение ДМ, все же.не.является единственным фактором, обусловливающим эту динамику. Заслуживают в' связи с этим втш'ашя ; выявленные половые различия изучавшихся показателей, заключающиеся, прежде всего, в более высоких значениях ДЛ и ее мембранного компонента у молодых мужчин, что объясняется большей анатомической поверхностью диффузии у них вследствие Сольеих анатомических размеров легких. На это указывает отсутствие половых различий ДО/ОЕЛ. Следует отметить, что половые различия ДЛ и ДМ сглаживаются по мере старения и в старческом возрасте нивелируются, в результате.чего возрастная динамика изучавшихся показателей у женщин окозпзается менее выраженной, чем у мужчин, что отражает кенызие стоические изменения дыхательной системы у женщин /1).A.Mahler ,ШЗ/.

Таким образом, снижение ДО при старении не представляется воз-южныы объяснить исключительно сш-иениец анатомической поверхности 1егких. При объяснении причин этой закономерности следует шеть в эццу, что поверхность диффузии определяется не столько анатомит-тоской юверхнестью леггасс, сколько поверхностью фушгцтонирущего 'легочного тителия, зависящего от количества альвоол и капилляров, фунгарюналъ-ю связашгах друг с другой /С.Даум,19б7 ; И.Н.Каю03,1973,1960 ;' I.Л.Шик,1973 , 19С0/. В свою очередь, отот поклзаголь определяется со-1тношением вентиляцш и перфузии лепсих.

Характеризуя другой компонент диффузионно': способности легких, 1 именно внутршгапиллярное сопротивление дп1<].узии, следует отметить, [то важнейшим Фактором, определяющим его пелич131у, является колпчо-:тво. крови в легочных капиллярах. Указанный показатель умет-лается I пожилом и старческом возрасте. Так, у мужчин 20-32 лет он состав-лет 120,7+10,3 мл, 60-74' лет - БЗ,Е+&,9 мл, 75-е9 лет - 70,8+10,3 ил, • женщин - соответственно - 94,0+8,1 мл, 62,9+6,7 мл, 70,П+6,9 мл. меньшение кровенаполнения легких подтверждается сниженном их реогра-цческого индекса в старости /О.В.1Ьркушко,Л.А.11юнов,1ГсО/.

Поскольку количество 0£, переходам го из альвеолярного воздуха капиллярную кровь, зависит от содержания в капиллярах легких гемо-лобина, а этот погазатель, и спою очередь, определяется количеством рови в легочных капиллярах, следует заключить, что увеличение внут-икапиллярного сопротивления диИузии, обнаруженное у пожилых и ста-их лвдей,: обусловлено укенызением количества крови в легочных ка- ■ иллирах. Следует отаетить, что увеличение снутрикапиляярного сопр„-ивления д:г;.фузии у пожилых и стариков выражено ые.'ыле, чем рост со-рот1гвления аорогемагического барьера,. !!а ото указывают следующие акты. Во-первых, количество ¡рови в легочных капиллярах у долгоките-ей, где оно находится на мпшпальном уровне, снижено по сравнению с олодаии лишь на 35.*. Во-вторых, достоверность возрастного сшжешш казенного параметра отмечается л:иь начиная с девятого десятилетия, го значит, что снижение объема ¡-рови и леп'Лх начинается значительно эзже, ча.1 ^7*.» чт0 согласуется с даннши й^еог^еа и соавт.ЛСТб/.

Обращает витание тот факт, что по мере старения изменяется со-гношенке между компонентами ДЛ. В связи со значительно менее вира-энной возрастной динамикой внутрикапнллярного сопротивления диффу-.ш, чш сопротивления порогематнчзского барьера, уменьшается роль забранного фактора и увеличивается значшость фактора крови в о продлении велич1пщ ДЛ, На примере возрастной динамики .компонентов ДЛ и с соотношения в старости хорошо иллюстрируется характерный для ста-

реши феномен неодинаковой выраженности /гетеротопность/, различно: во времени /гетерохронность/ и с различной скоростью /гетерокинетж ность/наступлсния изменений в различных органах и структурах одного и того же органа /В.В.<Бролыотс,19Е8/.

Пак подчеркивалось выше, для старения характерно уменьшение пс верхности.диффузии вследствие дискоординации вентиляции и кровотока в легких. В связи с этим приобретает".значительный интерес вопрос о количественной оценке, причинах и функциональных, последствиях откло нений этого показателя у пожилых и старых людей. ...

Для характеристики венткляционно-перфузиошшх соотношений в ра личные возрастные периоды применялся анализ кагшограммы одиночного выдоха. Для пожилого и старческого возраста характерна значительно большая крутизна наклона альвеолярной фазы кашограмш, что отракае неравномерность легочной вентиляции. Увеличилась с возрастом и скорость повышения концентрации С0£ в альвеолярной фазе капнограммы /табл.1/, что согласуется с данными И.П.Замотаева /1978/. Повысился в пожилом и старческом возрасте индекс Тулоу /табл.1/, представляю-

Таблица I

Капиографические показатели в различные возрастные периода

Показатель Статистический параметр Молодые Пожилые Старыэ

ы : я М ; Ж м | ж <

Уровень прироста и 0,71 0,72

СО^ в альвеолярной +Е 0,05 0,12

фазе,%

Скорость повышения М 0,08 0,07

концентрации С0£ +а 0,008 0,008

в альвеолярной фазе,

Индекс Тулоу, Ы 6,8 7.1

мм рт.ст. +т 0,54 0,68

Вантилируемые, но

не перфузируемые ■ Ы 8,2 7,9

альвеолы, % 1,8 1.4

1,56 1,59 0,1Д*0,Ц*

1,68 1,53 0,16* 0,19*

0,14' 0,17 0,01^0,019*

10,4 11,0 12,8 13,2 0,7* 0,9* 0,9* 1,1*

14,9 15,4 2,1* 1,9'

26,0 25,6 4,7* 4,6*

»

Примечание: звездочками отмечены достоверные отличия от молодого возраста

•' щий собой разницу РСО2 в конце глубокого и спокойного выдоха. ГЬ-скояьку величины индекса Тулоу в пределах 10-12,9 юл рт.ст. соответствуют значительным, а.более 13 мм рт.ст - резким отклонениям венти-ляцяонно-перфузионных отношений /Р.Редхаммер, 1976/, то модно заключить, что в пожилом и старческом возрасте дискоординация вентиляции и кровотока достигает весьма значительных размеров. При этом метод кагшографии позволяет выявить увеличение доли участков с низкил соотношением вентиляции и перфузии, что и обусловливает восходящий ход кривой. Увеличение массива 'таких участков в старческих легких . / P.D.Wagner ,1974 ; C.M.Xterk» ,1980/ обусловливает феномен функционального шунтирования, который существенно сказывается на оксигенащш крови в легких, обусловливая характерную для старения артериалънута гппоксемгао. Другая сторона последствий дискоордшацш вентиляции и кровотока в легких при старении выявляется при рассмотрении такого показателя, как объем вентилируемых, но не перфузируемых альвеол. Этот параметр отчетливо увеличивается в пожилом и старческом возрасте /табл.1/, что отражает рост параллельного /альвеолярного/ мертвого пространства, когда нормально вентилируемые альвеолы недостаточно кровоснабжаются /Т.С,Цузмер,1972/. Эхо состояние, определяемое как неравномерность диффузии по отношении к кровотоку, уча-дается при старении /г!.И.Hyde е.а„1957/ , что такяе имеет значение при объяснении возрастных особенностей капногр&ммы.

Касаясь механизмов дис координации вентиляции и кровотока в легких, надо отметить две сторош этого явления - неравномерность вентиляции и неадекватность перфузии. Известно,, что в пожилом и старческом возрасте отмечаются неравномерное нарушение бронхиальной проходимости, изменение эластических свойств легких, наличие участков ателектазов /В.А.Добрынин,1969 ; p.Tellier ,1963/. Следует учесть, что при нарушении равномерности распределения воздуха в легких гипервентиляция одних участков не может компенсировать гита вентиляцию других,. Вследствие особенностей кривой диссоциации оксигемоглобина при высоком парциальном давлении 0£ в избыточно вентилируемых альвеолах повышение насыщения артериальной крови Og весьма незначительно, а при низких-POg в участках гиповентиляции отмечается значительное недонасыщение контактирующей с ними крови, что отражается на насыщетш Og и POg • смешанной венозной крови.

Таким образом, капнографическое исследование свидетельствует о том, что для старения характерна дискоординация вентиляции и кровотока в легких, проявляющаяся, во-первых, в увеличении доли ЬбластеЙ с низким вентиляционно-перфузионным отношение?.!, что ведет к функциона-

льному шунтированию, и, во-вторых, в росте параллельного /альвеолярг. ного/ мертвого пространства.

Как отмечалось вше, дискоординация вентиляции и перфузии в решающей мере влияет на уменьшение функционально активной поверхности легких. Для того, чтоб}] определить, какова значимость такого влияния на процессы ди]фузии 0¿ в легких на позднем этапе онтогенеза, сопоставляли скорость прироста РСОо в альвеолярной фазе капнограммы при глубоком выдохе, отражающую дискоордшшцию вентиляции и перфузии лег-kvdc, со степенью возраЬтного снижения Д.'./ОЕЛ. Оказалось, что величина JÍ.70FJ] у пожшшх снижена в 1,7 раза, у стариков - в 2,2 раза по сравнению с ыолод1а:и, Скорость повышения илщентрации СС^ била соответственно вше в 1,6 и 2,1 рпза. Ikuii словами, пиракенность юзра-стных норупсииГ: несоответствия вентиляции и перфузии была параллельна степени сшжешш fí.i у пожилых и старых людей. Это значит, что решающим íакторам уменьпешш. Д' 1фи старении является снижение функционально'активной поверхности легких вследствие дисшординапин вентиляции и кровотока.

Обращает внимание'наряду с этим песколыго большая выраженность возрастного снижения Д'/OIUI, чем шшкения концептрацш1 СО,, при кап-нографин. Зто связано, по-видимому, с некоторым влиянием на JJJ1 третьего фактора, а именно увеличения расстояния диффузии.

Ведущая роль дискоординашш вентиляции и arpo во тога в наруиешш легочного газообмена подтверждается при исследовании газового состава ортерпольноЯ крови. Проведенные нами исследования показали, что у людей пожилого и старческого возраста PaOg отчетливо снижается по • сравнет® с молодыми /табл.2/. Г'.ежду тец РО^ в альвеолярном воздухе /РдОг,/ в пожилом и старческом возрасте подцерзизается на несгсолько более высоком уровне, чем у молодых /табл.2/, »¡то наблюдалось та;з:е IJ.J1.Дроздовой /1971/, Г.Л.Хасисои ЦСЛЫ и обусловлено компсмсатор-нш учащением дыхания, подцерживакщш более высокий уровень 1!0Д но, отношению к потреблешю О2 у пожилых и старых людей /О.В.Коркуако, JI.А. Иванов, 19В0/. В связи с несколько повшоннт! уровнем P^Og и сниженным PaOg у пожилых и стариков увеличивается AaBPOg/табл.2/,

• Об определяющей роли дискоординацнн вентиляции и перфузии легких в развитии артериальной гипоксемпп при старении свидетельствует такжв сильная отрицательная коррелятивная связь скорости повшения РС02 в альвеолярной фазе, и уровня Ра02 / г «= -0,е2/(

Наряду с артериальной гипоксеыией, дал пожилого и старческого вофаста характерны'артериальная гипоркашия и рост артерио-альвео-лярного градиента РС02 /табл.2/. Поскольку диффузионные нарушения

Таблица 2

Некоторые показатели легочного газообмена у людей различного

возраста

Показатель мм рт.ст. Молодые : Пожилые - Старые

Ы + а 1 м : ±п: Р М + Е Р

<0,05 <0,001 <0,001 <0,02

<0,001 <0,001

Примечание: Р - достоверность отличий от молодого возраста

практически не препятствуют переходу СО£ из крови в легкие в связи с его высокой диффузионной способностью, артериальная гиперкапния и увеличение вДВРСо^ указывают на то, что ведущим фактором нарушения легочного газообмёна является дисютординация вентиляции и перфузии легких.

В связи с определяющей ролью несоответствия вентиляции.и перфузии в ухудшении оксигенации крови в легких при старении приобретает значительный интерес вопрос о причинах отклонений этого показателя, у пожилых и старых людей. В частности, заслуживает внимания рассмотрение роли сосудистых изменений малого круга в возрастной динамике легочного газообмена. Остаются неясными функциональные и адаптивные возможности систем, обеспечивающих альвеолокапиллярную диффузию газов при старении.

Для решения указанных вопросов были исследованы показатели легочного газообмена у людей различного возраста в условиях повышения содержания 0г> во вдыхаемом воздухе. . . '

Как показали проведенные исследования, во всех возрастных группах-при гипероксии резко увеличилось Ра02. Обращает внимание меньший прирост Ра02 у пожилых и старых людей /238 ил рт.ст. у пожилых мужчин■ и .183 мм рт.ст, у старых мужчин по сравнению с 308,3 мм рт.ст. у!ю-лоднх, у яенщин - соответственно - 247,5 мл рт.ст. и 194,1 мм рт.ст.

РА°2 104,2 2,01 •109,2

РАС02 34,1 0,72 33,4

Ра02 87,7 4,24 68,7

РаС02 37,5 0,87 39,5

АаИЮ2 21,0 1,85 28,5

аАЮРС02 3,1 0,67 6,1

1,7 <0,05 III,I 2,12

0,68 <0,7 >0 6 2,82 <0,001 29,0 64,3 0,68 2,08

0,68 <0,1 >0* 05 40,1 0,76

2,71 <0,02 36,4 зд

0,93 <0,01 ИД 1,34

по сравнению с 260,5 ш рт.ст./, что в сочетании со сниженным исход ньм уровнем это показателя обусловило меньшую величину РаО£ при кис дородной пробе в указанном возрастном периоде /315,3+21,4 ш рт.ст. пояшшх мужчин и 255,4+28,1 мм рт.ст. у старых мужчин по сравнению 363,3+24,0 ш рт.ст. у молодых, у женщин - соответственно - 313,2+ 44,5 мм рт.ст. и 265,4+26,1 мм рт.ст. по сравнению с 365,4+28,6/. Половых различий динамики Ра02» как и других изучавшихся показателе легочного газообмена, в пределах одной и той же возрастной группы при гипероксии /так го, как и при гипоксии/ выявлено не было.

Возникает вопрос о причинах меньшего роста РаОз у пожилых и ст рых людей при гипероксии. В этой связи был рассмотрен гатегральный показатель, характеризующий .альвеолокапиллярную днЭДзузню 0£» " ди£ф знойная способность легких. Оказалось, что ее величина отчетливо сн зилась при гкпорокоии во всех возрастных группах /рис.2/. Обращает шпэшиие снижение ДЛ до более низкого уровня у людей пожилого и ста чсского возраста /рис.2/,

-$--1-^

Рис.2. Диффузионная способность легких /ыл.ишыш рт.ст."*/ в фоновой состоянии /I/ и при гипероксии /2/ у людей молодого /—/, пожилого /—/ и старческого /— -/ возраста

Анализируя механизмы снижешш ДД при гипероксии, следует отметить , что этот показатель является составляющей двух компонентов -мембранного фактора и фактора крови. Количество крови в легочных ка пАплярах при кислородной пробе увеличивается вследствие расипгрения сосудов малого круга в ответ на рост РдО^, Следовательно, если гоео

рить о факторе крови, то он не ограничивает альвеолокапиллярную д!?Г>— фузии газов при .ингаляции 02.

Поэтому, рассматривая возрастные различия динамики ДЛ при гипе-роксии, следует остановиться на мембранном факторе. Поскольку воздействие гипероксии на испытуемых было кратковременным и, очевидно, не сопровождалось морфологическими изменениями в легких /Д.П.Дворецкий, 1984 ; и.МвЛгЬЬуа ,А«А.ВиЫпшш ,1970/ , изменение расстояния дпффуз;ш в данных условиях можно было бы исключить.

Поэтому возрастные различия динамики ДЛ надо отнести за счет функционально активной поверхности легких. Как известно, функционально активная поверхность легких определяется количеством альвеол и капилляров, функционально связанных друг с другом. В свою очередь, указанное количество зависит от соотношения вентиляции и кровотока в легких. Отсюда следует, что отчетливое снижение ДЛ при гипероксии у пожилых и старых людей обусловлено более выраженной дискоординацией вентиляции и перфузии легких.

Анализ капнограммы глубокого выдоха в фоновых условиях и при гипероксии показал, что во всех возрастных группах при ингаляции 02 отмечается более крутой подъем альвеолярной фазы капнограыш, что отражает усугубление дискоординации вентиляции и кровотока в легких. Увеличение этого несоответствия в пожилом и старческом возрасте приводит в конечном счете к росту функционального шунтирования с менее значительным повышением Ра02. ■ - .

Дискоординация вентиляции и перфузии легких при гипероксии обусловлена, как известно, расширением сосудов малого круга в ответ на увеличение Рд02 /и.Б»£и1ег^.Ь11;}ев-Ьг<шй ,1946; Е.С.Ив^Ьез^С.С.Ье -■71П, 1984/.В этой связи следует полагать,, что дилятация легочных арте-риол при кислородной пробе больше выражена у пожилих и старых людей. Действительно, в ранее проведенных исследованиях было показано, что реографический индекс легких,.отражающий их кровенаполнение, при кислородной пробе увеличился в большей степени у людей пожилого и старческого возраста /О.В.Коркушко.Л.А.Иванов,1975/.......

Поскольку уровень Рд02 при .кислородной пробе повысился в одинаковой Степени у молодых, пожилых-и старых людей /О.В.Кэркушко,Я.А.Иванов,, 1975/, надо полагать, что более отчетливая реакции на гипероксто сосудов малого круга у пожилых и стариков обусловлена возрастными изменениями сосудистой реактивности. ..............

В свою очередь, одной из причин неадекватной реакции.сосудов на динамику РдОо при старении являются харлктзрнге по-т'гого — -»у.» С:г,-}".) з , и:; :с7гсяг;; 1 счьс,: гг.ч

/О.В.йркушсо,Л.А.Иванов,1975 {Л.А.Иванов,1963 ;Р.ТвШвг ,1983; Ь.А.МаИ1е^983/.

В условиях гипероксии у испытуемых всех возрастных групп повысилось РСС>2 артериальной крови /до 39,9 ш рт.ст. у молодых, 44,5 ш рт.ст. - у пожилых и 4£,6 мм рт.ст. - у старых/. Поскольку диффузионные нарушения не препятствуют переходу углекислоты из капиллярной крови-в альвеолярный воздух, следует-вывод о том, что гиперкап-ния у обследованных людей в решающей мере обусловлена дискоординацией вентиляции и перфузии. Прирост РоСО^ был более значителен у пожилых и старых людей /4,1 мм рт.ст. и 7,8 ым рт.ст. по сравнению с 2,1 в моло-'доы возрасте/, что обусловлено, очевидно, большим отклонением вентиля-циошю-пер'уэпонных отношений.'

Поэтому больший прирост РаСХ^ у пожилых и стариков в условиях кислородной пробы свидетельствует о том, что при гипероксии у них имеет место более выраженная дискоординация вентиляции и перфузии

В условиях другой функциональной пробы - гипоксии - во всех возрастных группах уменьшилось РаО^ , что согласуется с данными Ы.М.Сере-дснко/19СС/, Л.А.Иванова /1962,1963/,Степень сшкения РаО£ была более выраженной'в пожилом и старческом возрасте /15,5 ш рт.ст. и 17,4 по сравнению с 12 кпл рт.ст. у молодых/, что в сочетании со сниженным исходным уровнем этого показателя обусловило снижение уровня РаО^ при гипоксии у пожилых и старых людей до более низких величин /55,0+1,3 и 49,4+3,2 1пл рт.ст. по сравненью с 70,0+2,2 мм рт.ст. у молодых/. Чем же обусловлено более отчетливое уменьшение РаО£ при старении в •условиях недостатка кислорода?

Для ответа на этот вопрос были рассмотрены особенности соотношения вентиляции и кровотока при гипоксии. При анализе капнограмш выдоха оказалось, что у обследованных людей в этих условиях уменьшается крутизна наклона'альвеолярной пазы. Количествешпи выражением этой закономерности является снижение уровня и скорости подъема концентрации СО^ в альвеолярной Фазе, а такхе индекса Тулоу. Из дшшбй особенности следует вывод, что вентиляция и кровоток в условиях гипоксии становятся более адекъатны друг другу. В результате, во-первых, уменьшается массив участков легких с высоким уровнем РСО^ в альвеолярном воздухе и, во-вторых, снижается максимальный уровень РС02 в альвеолах. Такой комплекс изменений и обусловливает уменьшение згрутнзны подъема концентрации С02 в альвеолярной фазе капнограмш.

Установлено, что капнографические показатели при гипоксии у людей пожгёлого и старческого возраста находились на более высоком уровне, че», у молодых. Тан, если при гипоксии в молодом возрасте прирост концентра-

/ции СО^ в альвеолярной фазе составлял 0,61+0,06^,•скорость этого лри-■ роста равнялась 0,06+0,005&.с~''', а индекс Тулоу снизился до 4,5+0,32, то у пожилых соответствующие показатели составили 0,76+0,06^, 0,09+ 0,006^.с-1, 5,7+0,46 мм рт.ст., а у стариков - 0,82+0,08?$, 0,09+ О,007%.с-*, 6,4+0,68 ш рт.ст. Указанная особенность отражает большую долю с низким соотношением вентиляции и кровотока и функциональным шунтированием у пожилых и старых людей в условиях гипоксии.

Другой стороной большего соответствия вентиляции и перфузии при гипоксии является уменьшение массива вентилируемых, но не перфузируа-мнх альвеол, то есть параллельного /альвеолярного/ мертвого пространства. Этот показатель также оказался выше в понилом и старческом возрасте /12,4+1,16% и 23,1+1,91^ от альвеолярной вентиляции по сравнению с 5,1+1,089* в молодом возрасте/.

Представляет интерес рассмотрение динамики РаСО^.при гипоксии. Если в молодом возрасте этот показатель изменился несущественно /снизился на 1,8 мм рт.ст./, то у пожилых и стариков РаС02 отчетливо снизилось /на 4,7 мм рт.ст. и 3,7 мм рт.ст., соответственно/. Эта особенность обусловлена более выраженной реакцией вентиляции на недостаток 02 в пожилом и старческом возрасте, отражающей, в первую очередь, повышение чувствительности к недостатку кислорода, характерное для старения /А.З,Колчинская,1964 ;М.М,Середенко,1965/.

Одновременно отмечалось уменьшение &хтсог при гипоксии /на 2,5 км рт.ст. у молодых, на 4,4 мм рт.ст. у пожилых и на 4,4 мм рт.ст. у старых/, что обусловлено в решающей мере большим соответствием вентиляции и перфузии легких. Большая величина этого градиента у пожилых ,и стариков /5,2+0,4 мм ?т.ст. и 7,6+0,3 мм рт.ст. по сравнению с 3,6+0,95 мм рт.ст. у молодых/ отражает более выраженную дискоординацию вентиляции и кровотока' у них при гипоксии..-

В связи с большей адекватностью вентщшции и кровотока в легких следовало ожидать рост диффузионной способности легких в условиях гипоксии. Между тем рост ДЛ у обследованных людей не был достоверным /27,1+2,9 мл .мин. мм рт.ст."* в фоновом состоянии и 31,5*3,2 при гипоксии у молодых, 18,2+2,17 и 23+2,44 - у пожилых* 15,6+2,8 и 23,5+6,8 -

у стариков/. - . ........ - -

Отсутствие достоверного роста ДЛ^ при гипоксии, та за лось бы, несколько неожиданно, так как большая адекватность вентиляции и перфузии легких должна была бы привести к увеличению поверхности диффузии. Очевидно, надо учесть следующие обстоятельства. При гипоксии увеличение соответствия вентиляции и перфузии имеет следствием,, с одной стороны, увеличение количества.альвеол и капилляров, функционально связанных друг с другом. С другой стороны, из-за сосудистого спазма часть пльпе-

ол хуже лерфузируется, а это имеет следствием в конечном счете не увеличение, а уменьшение поверхности диффузии. Поэтому влияние гипо-кс1ш на соотношение вентиляции и кровотока в легких двойственно.

Как было установлено ранее /!.!.М.Середенко,1965;0.В.КЬркушко, Л.Л.Иванов,1975 ; 0. В. Коркушко и др.,1975 ; Л.А.Иванов,1982,1983/, уро вень РА0о при гипоксии выше у людей пожилого и старческого возраста. Зто обусловлено, во-первых, большим исходшм уровнем РдС^ в этом воз' растнои периоде /О.В. ¡Ьркушко,Л.А.Иванов,1980/ и, во-вторых, бот,зим пр1гростом РдОо вследствие более высокого уровня вентиляции у пожилых и стариков при данной степени гипоксш!.

Это значит, что пончиной снижения РаОо при гипоксии у пожилых и старых людей сле,дует считать боле о выраженную дискоордшгацию вентиля-цил и перфузии легких в этом возрастном периоде. Что же является вед; щин фактором большей дискоордишцин вентиляции и кровотока в легких ; людой престарелого возраста при гипокешг? Очевидно, здесь следует исключить Флг;тор вентилями, поскольку последняя у пожилых и старых людей при гипоксии гыпе, а ото шеет следствием большую поверхность ди] Фузии из-за включения в вентиляцию большего массива альвеол.' Поэтому остается едшетвенное объяснение отклонения п ен т 1 ышционно-перфуэ ионш соотношений в старости, а именно - неадекватная реакция сосудистой . пер* узпн на плъЕеол.'фную пшокс.тю вследствие морфофункциональних изые нений сосков малого круга.

Так1'-м образом, исследование альвеологапиллярной диффузии кислорс да в условиях экспериментальной гипоксии и гипероксии показало непол-. ноцонность приспособительных механизмов к изменениям газового гомео-.стазиса при старения. В основе этой неполноциниости лежит более выраженная дискоордпнация вентилящш и нового на вследствие характерных для старения сосудистхгх изменений малого крута.

ВЫВОДЫ

1. В пожилом и старческом возрасте уменьшается диффузионная способность легких, что обусловлено в основном увелгчениом' мембранного сопротивления; д1гН>узии.

2. У людей пож1ы1ого и старческого возраста наблюдаются нарушения оптимального соотношения вентиляции и кровотока в легких, находякие отражение в увеличении зон с низ кал вентиляциошо-перфузиошшы соотно шением и функциональным шунтированием, а также в роста массива вентилируемых, но не перТ'уз!фуемцх ольвеол.

3. Решающее влияние на возрастное увеличение мембрзтгого сопротивления диффузии на этапе, альвеолярный воздух - кровь окязшшот дис-вопрдинэция вентиляции и кровотока в легких, приводящая к снижению

поверхности диффузии и росту функционального шунтирования в легких.

4. У пожилых"и старых людей уменьшается количество крови в легочных капиллярах, что приводит к увеличению внутрикапиллярного сопротивления диффузии.

5.На позднем этапе онтогенеза изменяется соотношение факторов, детерминирующих величину диффузионной способности легких, - уменьшается роль мембранного фактора и возрастает значимость фактора крови.

6. В результате изменений легочного газообмена у лццей пожилого и старческого возраста отмечаются уменьшение Ра02, рост альвеоло-арте риального градиента Р02, увеличение РаС02 и артерио-альвеолярного гра---диента РС02. ...

7. В пожилом и старческом возрасте при гипоксической пробе отмечается большее снижешге PaOg, а при гипероксии - меньший примет РаО?, чем у молодых. Это связано с более выраженной дискоординацией вентиляции и перфузии в условиях изменения газового гомеостаза при старении*

8. В основе более значительных отклонений легочного газообмена у пожилых и старых людей при гипоксии и гтшероксии лежит несовершенство сосудистых реакций в малом круге на изменение газового состава альвеолярного воздуха.

Список работ, опубликованных по теме диссертацшг

1.Ив8Нов Л.А. , Кэбренюк Т.М. Энергетическая стоимость вентиляции в пожилом и старческом возрасте //Совр.вопр.геронтол.гериатр.Тезисы У Закавказской конф.геронтол.гериатр. -Баку,1984. -.С.48-49.

2. Коркушко О.В., Иванов Л.А., Кобренюк Т.М. Особешости биомеха-1 ники дыхания ж физиологическая значимость их изменений в пожилом и старческом возрасте //Актуальн.пробл.совр.физиол. - Киев, Наукова Думка, 1986.-- С. 189-190. .. .. . -

.3. Дбанов Л.О., Кобренюк Т.М. ОсобливостГ б1омехан1ки дихання в похилому та старечому в1ц1 /ДП з'1зд Укра1нського ф1з1олог1чного то-вариства Im.I.П.Павлова. Тези доповГдей. -ЛьвГв. 1986; - C.I57-I58.

4. Korkushio О.V., Ivanov L.A., Kotirenjuk 1.1!,, Cehotarev H.D. Diffuaionskapazitiit der Lungen und Faktoren, die sie in höheren und lohen Lebensalter bestimmen //Horn. J.G«ront.Geria.tr.-1968.-Bd 8, 152. ■ P. 24-9-259 •

Б. Иванов Л.А., Кобренюк Т.М. Дискоординация вентиляции и кровотока в легких как ведущий фактор нарушения легочного газообмена в пожилом и старческом возрасте //Материалы У Всесоюзного съезда геронтол., гериатр. - Киев, IS88. --C.260-26I. . -.......

6. Иванов Л.А. ,■ Кобренюк Т.М. Бронхиальное сопротивление и его" роль в изменении условий осуществления дыхательного акта у пожилых и старых людей //Актуальи.вопр.патол.днх. - Куйб-ллев, 1989. - С.25-26.