Нехватка воздуха — причины, диагностика и лечение

Нехватка воздуха - причины, диагностика и лечение Кислород

Активные формы кислорода, антиоксиданты и профилактика заболеваний сердца

В последние 10–15 лет проблема патогенеза заболеваний сердца, а также ряда других органов обогатилась раскрытием механизма повреждения клеточных структур. Основным фактором повреждения оказался кислород – тот самый кислород, из–за недостатка которого возникает гибель клеток. Выяснилось, что так называемые активные формы кислорода (АФК), имеющие неспаренный электрон, обладают биологическим эффектом, который в зависимости от концентрации АФК может быть регуляторным или токсическим. Соответственно пробудился интерес и к соединениям, которые в обычных условиях предотвращают токсическое действие АФК – антиоксидантам. Окислительный стресс играет важную, если не ключевую роль в патогенезе старения и широкого спектра сердечно–сосудистых заболеваний, в том числе кардиомиопатии, атеросклероза, ИБС, клапанных поражений и застойной сердечной недостаточности [1,2]. Поэтому использование антиоксидантов для терапии и профилактике процесса старения и сердечных заболеваний выглядит вполне оправданным. В данном обзоре приведены краткие сведения о роли антиоксидантов в предупреждении окислительного стресса и профилактике сердечных заболеваний, причем число источников заведомо ограничено.

Активные формы кислорода

Главным источником АФК в клетках являются митохондрии. Обычно примерно 98% всего кислорода, поступающего в клетки, используется для окисления субстратов с образованием АТФ и выделением тепла, и лишь 2% используется в реакциях образования АФК [3], которое может значительно возрастать при усиленном поступлении кислорода в клетки или нарушении работы электронно–транспортной цепи митохондрий.

Ю.А. Владимиров [4] выделяет три категории АФК: первичные, вторичные и третичные. Первичные АФК образуются при окислении некоторых молекул и обладают регуляторным или умеренным антимикробным действием. К ним относятся оксид азота NO, обладающий сосудорасширяющим действием, и супероксид ОО, судьба которого может быть весьма разнообразной. Обычно при помощи специализированного фермента супероксиддисмутазы он превращается в перекись водорода Н2О2 и в дальнейшем – в гипохлорит ClO. Оба эти соединения используются макрофагами для борьбы с бактериями. При недостаточной нейтрализации супероксида его избыток, взаимодействуя с NO, образует пероксинитрит или переводит трехвалентное железо Fe3 в двухвалентное Fe2 , которое при взаимодействии с Н2О2, НClО и липоперекисями образует гидроксильный радикал ОН* или липоксильный радикал LO*. Эти радикалы, как и пероксинитрит, представляют категорию вторичных радикалов, именно эта категория обладает сильным токсическим действием вследствие своей способности необратимо повреждать мембранные липиды, а также молекулы ДНК, углеводов и белков. При соединении вторичных радикалов с молекулами антиоксидантов и других легко окисляющихся соединений образуются третичные радикалы. Их роль может быть различной.

Для определения концентрации АФК используют электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и метод хемилюминесценции, однако измерение оказывается весьма затруднительным из–за крайне низких концентраций, поэтому на практике используют соединения, позволяющие многократно усиливать сигналы. Для ЭПР это спиновые ловушки, образующие стабильные нитроксильные радикалы, а для хемилюминесценции – так называемые усилители типа люцигенина или люминола [4].

Повреждающее действие АФК на клетки прослеживается в условиях, способствующих их избыточному образованию. Классическим примером может служить реперфузия миокарда после периода ишемии, сопровождающаяся развитием повреждений, сопоставимых по степени с возникшими в результате самой ишемии. Механизм образования АФК при реперфузии, вероятно, обусловлен созданием условий, благоприятствующих образованию вторичных радикалов [3]. Во время ишемии парциальное давление кислорода в кардиомиоцитах резко снижается, и это сопровождается переходом окисленных атомов железа Fe3 в восстановленные Fe2 , а также повышением активности ксантиноксидазы. Оба эти компонента при появлении в цитоплазме больших количеств кислорода в начале реперфузии резко активируют образование ОН*, и возникающее под действием этого радикала повреждение клеточных структур может приобретать необратимый характер, что вызывает развитие апоптоза. Хорошо известно, что повреждающее миокард действие токсических доз изопротеренола или адриамицина также реализуется посредством усиленного образования АФК.

Повреждающее действие могут оказывать все АФК, но наиболее токсичными оказываются вторичные радикалы. Повреждающее действие смеси ксантиноксидазы и пурина на изолированное сердце крысы не проявлялось в условиях, когда на миокард действовал только супероксид, но было сильно выражено в условиях, способствующих образованию вторичных радикалов из Н2О2 [5]. Оно выражалось в 4–кратном снижении скорости развития давления, 3–кратном снижении содержания АТФ, гликогена, набухании митохондрий и дезинтеграции сарколеммы. В наших опытах на том же объекте введение перекиси водорода Н2О2 в постепенно возрастающих концентрациях оказывало обычный отрицательный инотропный эффект на изоволюмическое сердце – снижение развиваемого давления и повышение конечнодиастолического давления (рис. 1). Такой эффект характерен для многих факторов, действие которых сопряжено с нарушением энергообразования в кардиомиоцитах. Однако в отличие от этого спонтанная частота сокращений не снижалась, как можно было ожидать, а напротив, повышалась при введении Н2О2 в умеренных дозах. Принимая во внимание, что активация синусного узла происходит при открытии медленных Са2 каналов сарколеммы, полученный результат может указывать на повышение кальциевой проницаемости мембран.

Нехватка воздуха - причины, диагностика и лечение

Рис. 1. Кривые «доза-эффект» при введении Н2О2 в перфузат изоволюмического сердца крыс (n=9) для ЧСС (кружочки), РД (квадраты) и КДД (ромбы). Сердце перфузировали через аорту с постоянной скоростью 14 мл/мин., давление в латексном баллончике постоянного объема характеризовало силу сокращения миокардиальных волокон при постоянной степени их растяжения. Изменения показателей взяты через 10 мин. от начала действия каждой концентрации Н2О2 (M m).

Антиоксидантная система клеток

Возникшая в процессе эволюции «побочная» ветвь использования кислорода в силу своей потенциальной опасности для клеточных структур, естественно, нуждалась в достаточном развитии защитных механизмов. Действительно, сейчас известен целый ряд соединений, обладающих антиоксидантными свойствами. Они представлены ферментами и низкомолекулярными соединениями. Последние в зависимости от своей локализации подразделяются на гидрофильные и липофильные (рис. 2).

Возникшая в процессе эволюции «побочная» ветвь использования кислорода в силу своей потенциальной опасности для клеточных структур, естественно, нуждалась в достаточном развитии защитных механизмов. Действительно, сейчас известен целый ряд соединений, обладающих антиоксидантными свойствами. Они представлены ферментами и низкомолекулярными соединениями. Последние в зависимости от своей локализации подразделяются на гидрофильные и липофильные (рис. 2).

Нехватка воздуха - причины, диагностика и лечение

Рис. 2. Схема антиоксидантной защиты клеток

Среди гидрофильных соединений в первую очередь следует выделить супероксиддисмутазу (СОД), представляющую первое звено защиты. Этот фермент переводит супероксидный радикал в электронейтральную форму Н

2

О

2

. Судьба последней зависит от активности двух ферментов, разрушающих молекулу, – каталазы, образующей Н

2

О и О

2

, и глутатионпероксидазы, образующей глутатион. Кроме того, Н

2

О

2

в качестве нейтральной молекулы может покинуть клетку. Помимо ферментных систем, в цитоплазме присутствуют различные низкомолекулярные вещества, также обладающие антиоксидантными свойствами, хотя механизм их действия может быть различным. Так, например, аскорбиновая кислота способна перехватывать электроны и тем самым служить ловушкой радикалов. В отличие от этого дипептид карнозин, присутствующий в мышечных клетках в довольно высокой концентрации, способен связывать катионы железа, снижая тем самым его возможную роль в образовании ОН

*

[4].

Особенностью перекисного окисления в мембранах следует считать его цепную реакцию с разрушением ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав фосфолипидов мембран. Поэтому в мембранах присутствуют собственные липофильные антиоксиданты, среди которых основными являются убихинон и a-токоферол.

Убихинон (коэнзим–Q) является обязательным и наиболее подвижным компонентом электрон–транспортных цепей, он участвует в удалении протонов из матрикса митохондрий и последующем освобождении их в межмембранное пространство. В соответствии с общепринятой в настоящее время хемиосмотической моделью Питера Митчелла это обеспечивает сопряжение процессов электронного транспорта и окислительного фосфорилирования. Кроме того, восстановленная форма убихинона благодаря своей способности присоединять электроны служит хорошим антиоксидантом. Антиоксидантная функция убихинона была доказана после того, как снижение содержания убихинона в митохондриях сопровождалось усилением перекисного окисления, а его восстановление – обратным эффектом. Восстановленный убихинон является единственным липидорастворимым антиоксидантом, который синтезируется в клетках животных и человека, а также постоянно регенерируется из окисленной формы с помощью ферментных систем организма. Обе формы убихинона встречаются во всех клеточных мембранах, в плазме крови и липопротеинах низкой плотности.

Метаболизм убихинона тесно связан с метаболизмом другого липофильного антиоксиданта – витамина Е, являющегося наиболее эффективным антиоксидантом в миокарде [6]. Убихинон способен регенерировать восстановленную форму витамина Е. Их концентрации в плазме пропорциональны содержанию липопротеинов, в частности, оба антиоксиданта прямо коррелируют с уровнем холестерина [7]. При этом концентрация витамина Е в плазме в несколько раз выше, чем убихинона, а в тканях – ситуация обратная.

Средства пищевой профилактики

Большинство антиоксидантов поступает в организм с пищей, и широко известные результаты эпидемиологических исследований распространенности сердечно–сосудистых заболеваний в европейских странах являются важным аргументом в пользу антиоксидантной гипотезы. Значительно сниженный уровень этих болезней в странах средиземноморского бассейна, отличающихся особенностями диеты, привлек внимание к анализу ее компонентов. Жители этих стран отличаются повышенным потреблением фруктов, овощей, оливкового масла, рыбы и вина по сравнению с другими европейскими странами. Поскольку почти все эти компоненты содержат антиоксиданты, причем в значительных количествах, возникла идея, что именно они ответственны за снижение риска заболеваемости в этих странах. Поэтому данная гипотеза была подвергнута в последние годы интенсивному изучению на больших контингентах, причем были использованы как натуральные продукты, так и выделенные из них активные антиоксиданты.

Отдельные антиоксиданты

Наиболее эффективным по своим антиоксидантным свойствам издавна считается витамин Е. Способность витамина Е улучшать иммунный статус у пожилых людей и снижать риск атеросклероза [8] позволяла предполагать, что он может быть полезен для продления жизни. Однако применение у взрослых мышей витамина Е, глутатиона, мелатонина, клубничного экстракта не повлияло на продолжительность жизни, хотя витамин Е и клубничный экстракт достоверно снижали уровень одного из продуктов перекисного окисления в печени. Способность a-токоферола ингибировать переокисление ЛПНП возбудила надежды на его эффективность in vivo по отношению к ИБС. В большом обзоре Pryor [9] рассмотрел результаты 4 клинических исследований, посвященных возможному профилактическому действию на развитие сердечно–сосудистых заболеваний. В трех исследованиях был получен положительный результат, в четвертом изменения были недостоверны. В более поздних обзорах эффективность витамина Е представилась сомнительной [10–12]. В больших целевых исследованиях с применением витамина Е в дозах 300–400 мг/сутки не было обнаружено профилактического эффекта витамина Е на риск развития сердечно–сосудистых заболеваний [10].

Витамин С известен, как важный клеточный антиоксидант во многих тканях. Ness и соавт. [13] на основании обзора работ по витамину С за 30 лет заключили, что он имеет определенный защитный эффект против возникновения инсульта, в то время как против ИБС его эффект не столь ясен. Популяционные исследования показывают, что высокое потребление витамина С ассоциируется со сниженным риском хронических болезней сердца, нервной системы, глаз, однако это может быть просто следствием более правильного образа жизни.

Обычным источником витамина А в пище является легко абсорбируемый из животных тканей ретинол–пальмитат, но некоторые каротиноиды растительного происхождения (примерно 50 из 600) также могут быть предшественниками витамина А. Одним из важнейших каротиноидов является b-каротин. Предполагали, что повышенный уровень b-каротина в плазме или его повышенное потребление с пищей связаны со сниженным риском сердечных или раковых заболеваний. Однако 3 из 4 интервенционных исследований не показали эффективности высоких доз b-каротина для предотвращения этих заболеваний [14], напротив, отмечен более высокий риск развития рака легких для некоторых категорий популяции, например, курильщиков. По–видимому, этот неожиданный результат обусловлен более сложным механизмом действия биофлавоноидов, чем это представлялось. Во всяком случае, это является сигналом для проведения более углубленных исследований, прежде чем можно будет рекомендовать применение высоких доз b-каротина в профилактических целях.

Пока мало изучен другой каротиноид – ликопин, содержащийся в томатах. Серия работ in vivo продемонстрировала способность ликопина за одну неделю существенно снизить уровень ЛПНП [15]. В большом многоцентровом исследовании, проведенном в 10 европейских странах, изучали связь между потреблением b-каротина или ликопина и острым инфарктом миокарда. Выяснилось, что именно ликопин обладал защитным действием, что позволяет всерьез рассматривать его, как средство профилактики при ИБС [15], хотя данный эффект не обязательно может быть обусловлен только антиоксидантными свойствами последнего. Все это требует дальнейших исследований.

Другой большой группой естественных антиоксидантов являются флавоноиды – полифенольные соединения растительного происхождения. Они также могут играть определенную роль в антиоксидантной защите клеток в силу своей способности служить акцепторами кислорода. Одним из самых активных соединений этой категории является кверцетин, содержащийся, в частности, в огурцах. В некоторых, хотя не во всех проспективных эпидемиологических исследованиях показано, что повышенное потребление флавоноидов сочетается с пониженным риском развития ИБС [16].

В последнее десятилетие внимание экспериментаторов и клиницистов привлек убихинон, причем количество клинических исследований значительно превышает число экспериментальных работ. Повышение содержания убихинона в миокарде крыс, получавших убихинон в течение 6–8 недель, сопровождалось увеличением его резистентности к постишемическому окислительному стрессу, причем не только липофильная, но и гидрофильная форма убихинона оказались эффективными. Степень восстановления сократительной функции была значительно выше, а скорость генерации активных форм кислорода ниже по сравнению с контролем [17]. Повышенный антиоксидантный статус миокарда этих крыс проявлялся также в замедленном снижении сократительной функции изолированного сердца при введении в перфузат перекиси водорода (70 мкМ), что сочеталось с лучшей сохранностью ультраструктуры кардиомиоцитов и функции митохондрий. Результаты клинических исследований, обобщенные в обзоре [18], показали, что содержание убихинона в плазме снижено при гиперлипидемии, а также после терапии статинами, и при этом прием убихинона уменьшает окисляемость плазмы. Наиболее часто убихинон использовали при кардиомиопатии или ХСН в добавление к обычным средствам терапии, и в подавляющем большинстве исследований наблюдали улучшение клинического статуса больных.

Естественные антиоксиданты либо потребляются с пищей, либо синтезируются в организме. Поэтому большей частью они не проходят необходимых для лекарств испытаний и рекламируются как пищевые добавки. Обзор Gaytan и Prisant [19] специально посвящен рассмотрению проблемы использования пищевых добавок для лечения сердечно–сосудистых заболеваний. Их рынок бурно растет в США, причем многие из них продаются с анекдотическими заявлениями об их суперэффективности, хотя большинство из них вообще не подвергались научным испытаниям. Авторы провели строгий анализ научной литературы по данной проблеме, для оценки были отобраны только статьи в рецензируемых изданиях, основанные на группах больных, двойном слепом контролируемом проспективном исследовании и популяционных исследованиях. При таком подходе найдены лишь единичные показания для повсеместного применения добавок, за исключением биофлавоноидов. Умеренные эффекты витаминов С и Е найдены при дисфункции эндотелия. Большинство же субстанций либо не имеют нужного эффекта, либо даже вредны. В обзоре Kromhout [20], посвященном той же проблеме, сделаны сходные выводы: не найдены убедительные клинические данные о способности витаминов Е или С, а также каротиноидов предотвратить развитие ИБС, в то время как флавоноиды, полифенолы, также обладающие антиоксидантными свойствами, оказались более эффективны.

Подводя итог данному разделу, можно заключить, что в настоящее время антиоксиданты следует рассматривать, как возможное, хотя и не доказанное средство профилактики сердечных заболеваний [21,22]. В связи с тем, что защитное действие на организм могут оказывать не отдельные антиоксиданты, а весь комплекс веществ, содержащихся в овощах и фруктах, а также злаках, наверно, будет более оправдано рекомендовать потребление этих естественных продуктов скорее, чем таблетки с b-каротином или витаминами.

Диета

Несмотря на успехи, достигнутые в западных странах в плане профилактики сердечно–сосудистых заболеваний, они остаются основной причиной смертности, и эта проблема сохраняет остроту в связи с общим постарением населения. Роль диеты, способной защищать сердце от окислительного стресса, при этом возрастает. Показано, что потребление фруктов, овощей, оливкового масла, красного вина и чая обратно коррелирует с частотой заболеваний сердца [23]. Отличия средиземноморской диеты в разных странах этого бассейна позволяют разглядеть некоторые возможные ассоциации. По мнению греческого исследователя Simopoulos [24], меньшая частота рака и заболеваний сердца в Греции может быть связана с более высоким потреблением фруктов, овощей, орехов, злаков, оливкового масла, вина, а также сыра вместо молока, рыбы вместо мяса по сравнению с другими странами. Среди пищевых компонентов на Крите найдены селен, глутатион, ненасыщенные жирные кислоты, антиоксиданты, в том числе ресвератол из вина и полифенолы из оливкового масла. Содержание флавоноидов – ресвератрола и кверцетина особенно высоко в красном вине, оно значительно ниже в белом (за исключением шампанского). Антиоксидантный потенциал этих флавоноидов более высокий по сравнению с витамином Е [25]. Интересно отметить, что виноградный сок уступает по этим показателям красному вину в 2 раза.

Возможный риск, связанный с регулярным приемом алкоголя, не следует преувеличивать. Исследования, проведенные на людях, употребляющих крепкие напитки, показывают, что соотношение между потреблением алкоголя и ИБС напоминает U–образную кривую, в которой прием двух доз алкоголя в день сочетается со снижением риска развития ИБС по сравнению с абстинентами, а более высокие дозировки – напротив, с возросшим риском развития инфаркта или инсульта [25]. Благоприятный эффект умеренного потребления алкоголя, вероятно, объясняется его способностью предотвращать агрегацию тромбоцитов, усиливать фибринолиз и повышать уровень ЛПВП. Некоторые из этих эффектов могут быть обусловлены активируемым алкоголем высвобождением NO.

Для тех, кто не желает принимать алкоголь даже в небольших дозах, может быть полезен недавно выделенный из виноградных семян экстракт проантоцианидина, оказавшийся более сильным антиоксидантом, чем витамины Е, С или b-каротин. Bagchi и соавт. [2] в опытах на изолированном сердце обнаружили, что он уменьшал постреперфузионные повреждения миокарда, уменьшал тахикардию и фибрилляцию, размер инфаркта, образование АФК и выход малонового диальдегида в перфузат, а также уменьшал проапоптотические сигналы. В других опытах на мышах экстракт проантоцианидина значительно уменьшал кардиотоксичность доксорубицина и связанные с ней повреждения ультраструктуры миокарда и молекулы ДНК. В опытах на модели атеросклероза у хомяков экстракт проантоцианидина (50–100 мг/кг) примерно вдвое снижал количество тучных клеток – биомаркеров ранней стадии атеросклероза, а у людей с гиперхолестеринемией он значительно уменьшал уровень окисленных ЛПНП – биомаркера ИБС. Эти результаты позволяют считать экстракт проантоцианидина потенциальным терапевтическим средством при сердечно–сосудистых заболеваниях.

Высоким антиоксидантным потенциалом также обладают зеленый и черный чай, а также какао [26]. По частоте употребления среди жидкостей чай занимает второе место в мире (конечно первое – вода). Активными компонентами чая являются полифенолы, главным образом эпигаллокатехингаллат в зеленом чае, а в черном чае с участием полифенолоксидазы образуются другие полифенолы – теафлавин и теарубигины. Полезные свойства чая многообразны:

1) антиоксидантное действие;

2) специфическая индукция детоксикационных ферментов;

3) регуляция клеточного роста, развития и апоптоза;

4) избирательное улучшение функции кишечной бактериальной флоры;

5) ингибирование окисления холестерина ЛПНП.

Зеленый чай способен затормозить развитие рака легких, желудка и других органов у мышей. Однако результаты клинических исследований влияния чая на здоровье дали не вполне ясный результат [27], хотя лучше контролируемые исследования показали умеренное снижение риска хронических заболеваний. Впрочем, это не доказывает наличия причинно–следственной связи между ними.

Приведенные данные демонстрируют сложность доказательства профилактического эффекта на людях, несмотря на обнадеживающие экспериментальные результаты. Попытки добиться профилактического эффекта при помощи специализированных антиоксидантов, входящих в состав фруктов и овощей, большей частью были неудачны. В связи с этим возникло предположение, согласно которому благоприятный эффект диеты обусловлен не просто действием антиоксидантов, но целым комплексом пищевого рациона – ведь преобладание фруктово–овощной диеты с небольшим количеством рыбы сопровождается сниженным потреблением оксидантов кулинарного происхождения, образующихся, например, при поджаривании мяса [28]. Однако перемена привычного пищевого рациона – отнюдь не простое дело. Об этом свидетельствуют статистические данные о том, что даже в США – стране с высокой информированностью о проблемах здоровья – только 9% жителей следуют необходимым пищевым рекомендациям. Вместе с тем не нужно забывать, что низкий уровень потребления фруктов и овощей удваивает риск заболевания большинством видов рака, а также сердца и глаз [29].

Литература:

1. Cheraskin E. Antioxidants in health and disease. J Am Optom Assoc 1996 ;67(1):50–57

2. Bagchi D, Sen CK, Ray SD, Das DK, Bagchi M, Preuss HG, Vinson JA. Molecular mechanisms of cardioprotection by a novel grape seed proanthocyanidin extract. Mutat Res 2003; 523–524:87–97

3. Скулачев ВП. Феноптоз: запрограммированная смерть организма. Биохимия 1999; 64 (12): 1679–1688

4. Владимиров ЮА. Свободные радикалы и антиоксиданты. Вестник РАМН 1998; (7): 43–51

5. Miki S, Ashraf M, Salka S, Sperelakis N. Myocardial dysfunction and ultrastructural alterations mediated by oxygeen metabolites. J Mol Cell Cardiol 1988; 20: 1009–1024

6. Leibovitz B, Hu ML, Tappel AL. Dietary supplements of vitamin E, beta–carotene, coenzyme Q10 and selenium protect tissues against lipid peroxidation in rat tissue slices. J Nutr 1990; 120:97–104

7. Karlsson J, Diamant B, Theorell H et al. Ubiquinone and alpha–tocopherol in plasma; means of translocation or depot. Clin Investig 1993; 71 (8 Suppl): S84–S91

8. Meydani M, Lipman RD, Han SN, Wu D, Beharka A, Martin KR, Bronson R, Cao G, Smith D, Meydani SN. The effect of long–term dietary supplementation with antioxidants. Ann N Y Acad Sci 1998; 854:352–360

9. Pryor WA. Vitamin E and heart disease: basic science to clinical intervention trials Free Radic Biol Med 2000; 28(1):141–164

10. Marchioli R, Schweiger C, Levantesi G, Tavazzi L, Valagussa F. Antioxidant vitamins and prevention of cardiovascular disease: epidemiological and clinical trial data. Lipids 2001; 36 Suppl:S53–S63

11. Blumberg JB. An update: vitamin E supplementation and heart disease. Nutr Clin Care 2002; 5(2):50–55

12. Kritharides L, Stocker R. The use of antioxidant supplements in coronary heart disease. Atherosclerosis 2002; 164(2):211–219

13. Ness AR, Powles JW, Khaw KT. Vitamin C and cardiovascular disease: a systematic review. J Cardiovasc Risk 1996; 3(6):513–521

14. Pryor WA, Stahl W, Rock CL. Beta carotene: from biochemistry to clinical trials. Nutr Rev 2000; 58(2 Pt 1):39–53

15. Rao AV. Lycopene, tomatoes, and the prevention of coronary heart disease. Exp Biol Med (Maywood ) 2002; 227(10):908–913

16. Hollman PC, Katan MB. Health effects and bioavailability of dietary flavonols. Free Radic Res 1999;31 Suppl():S75–S80

17. Лакомкин ВЛ, Коркина ОВ, Цыпленкова ВГ, Тимошин АА, Рууге ЭК, Капелько ВИ. Защитное действие убихинона (коэнзима Q10) при ишемии и реперфузии сердца. Кардиология 2002; 42 (12): 51–55

18. Капелько ВИ, Рууге ЭК. Убихинон: роль в метаболизме клеток и применение в кардиологии. Кардиология 2002 (в печати)

19. Gaytan RJ, Prisant LM. Oral nutritional supplements and heart disease: a review. Am J Ther 2001;8(4):255–274

20. Kromhout D. Diet and cardiovascular diseases. J Nutr Health Aging 2001; 5(3):144–149

21. Gaziano JM. Antioxidants in cardiovascular disease: randomized trials. Nutrition 1996; 12(9):583–588

22. Dagenais GR, Marchioli R, Yusuf S, Tognoni G. Beta–carotene, vitamin C, and vitamin E and cardiovascular diseases. Curr Cardiol Rep 2000; 2(4):293–299

23. Giugliano D. Dietary antioxidants for cardiovascular prevention. Nutr Metab Cardiovasc Dis 2000; 10(1):38–44

24. Simopoulos AP. The Mediterranean diets: What is so special about the diet of Greece? The scientific evidence. J Nutr 2001; 131(11 Suppl):3065S–3073S

25. Constant J. Alcohol, ischemic heart disease, and the French paradox. Clin Cardiol 1997; 20(5):420–424

26. Weisburger JH. Lifestyle, health and disease prevention: the underlying mechanisms. Eur J Cancer Prev 2002; 11 Suppl 2:S1–S7

27. McKay DL, Blumberg JB. The role of tea in human health: an update. J Am Coll Nutr 2002; 21(1):1–13

28. Ghiselli A, D’Amicis A, Giacosa A. The antioxidant potential of the Mediterranean diet. Eur J Cancer Prev 1997; 6 Suppl 1: S15–S19

29. Ames BN, Shigenaga MK, Hagen TM. Oxidants, antioxidants, and the degenerative diseases of aging. Proc Natl Acad Sci U S A 1993; 90(17):7915–7922

.

Возможно ли улучшить работу сердца при остром и хроническом недостатке кислорода? над этой актуальной проблемой работают ученые из нии экспериментальной кардиологии нмиц кардиологии минздрава россии

В норме сердечная мышца потребляет много кислорода, который необходим для окисления жирных кислот – основного источника энергии для сердечных сокращений. К сожалению, кислородное голодание сердца при хронической ишемической болезни сердца (ИБС) широко распространено у россиян, особенно, у лиц пожилого возраста. Помимо этого, нарушение обеспечения сердца кислородом, но уже в острой форме наблюдается при инфаркте миокарда, оно также возникает при операциях на сердце и при пересадке сердца.

В этих случаях повреждающим фактором является не только недостаток кислорода, но и само восстановление его подачи к клеткам сердца, т.н. реоксигенация. При реоксигенации в сердце резко возрастает содержание активных форм кислорода, которые за счет своей высокой реакционной способности повреждают клеточные мембраны и белковые компоненты как клеток сердечной мышцы, так и микрососудов сердца. В результате снижается сократимость сердца, возникают аритмии, нарушается снабжение сердца кровью.

Ученые из НИИ экспериментальной кардиологии выяснили, что многих негативных последствий ишемии/реоксигенации сердца можно избежать, защитив его специальным химическим комплексом из естественных компонентов – трипептида глутатиона, ионов железа и молекул оксида азота. Простое двухатомное соединение — оксид азота – оказалось важнейшим регулятором физиологических функций, в частности артериального давления. Однако, оксид азота крайне неустойчив в средах организма.

В составе же такого комплекса (его научное название динитрозильный комплекс железа или ДНКЖ) он может существовать длительное время. Создатель этого комплекса профессор Анатолий Федорович Ванин из Института химической физики РАН считает ДНКЖ естественной формой хранения оксида азота в организме.

На основе ДНКЖ с глутатионом в НМИЦ кардиологии Минздрава России под руководством его ныне Почетного директора академика Евгения Ивановича Чазова создан инновационный лекарственный препарат Оксаком. В настоящее время в институте клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова НМИЦ кардиологии проводятся клинические испытания Оксакома, и он показывает себя как эффективное средство при гипертонических кризах. А в институте экспериментальной кардиологии делается уже следующий шаг.

Ученые показывают, что Оксаком защищает изолированные клетки сердца крысы и само сердце при кислородном голодании и последующей реоксигенации. В присутствии этого соединения повышается выживаемость кардиомиоцитов, нормализуется транспорт ионов кальция и сократимость сердца, снижается количество аритмий. Эти данные опубликованы в журнале Oxidative Medicine and Cellular Longevity (Kapelko et al., 2022). Таким образом, показания к применению Оксакома в кардиологии могут стать значительно более широкими.

Помимо устойчивого гипотензивного эффекта он может защищать сердце при ишемических состояниях.

Дальнейшие совместные исследования ученых НИИЭК и их коллег из института молекулярной биологии РАН подтверждают эти ожидания. В недавно опубликованной статье в журнале Scientific Reports исследователи показывают, что целый набор соединений, содержащих т.н. тиоловые группы, способен оказывать кардиозащитное действие (Poluektov et al., 2022).

Из них наиболее перспективным оказался нитрозоглутатион, который также, как и Оксаком, содержит глутатион и оксид азота, но в другом химическом комплексе. Нитрозоглутатион в разы увеличивал время нормального функционирования кардиомиоцитов крысы при гипоксии и более чем на 30% ускорял нормализацию сократительной функции сердца, нарушенной при ишемии-реоксигенации.

И Оксаком, и нитрозоглутатион предотвращали нарушения транспорта ионов кальция в кардиомиоцитах, по-видимому, путем защиты ион-транспортирующих систем клеток от повреждения активными формами кислорода.

Детальные механизмы действия этих соединений еще предстоит изучить, но уже сейчас просматриваются перспективы создания новых отечественных лекарственных препаратов для лечения ишемических состояний сердца и сердечной недостаточности, которые крайне необходимы врачам-кардиологам.

Об этом в СМИ:

https://ria.ru/20220506/1553303006.html

https://indicator.ru/news/2022/05/06/sposob-izbezhat-povrezhdenij-serdca/

https://tass.ru/nauka/6404846

https://www.gazeta.ru/science/news/2022/05/06/n_12946177.shtml

Оксигенотерапия при коронавирусной инфекции covid-19

Приблизительно у 14% пациентов с новой коронавирусной инфекцией заболевание протекает в тяжелой форме, основным критерием тяжести при этом является снижение насыщения кислородом крови, что требует госпитализации и оксигенотерапии. Около 5% всех пациентов (и около 25% госпитализированных) нуждаются в пребывании в отделении реанимации, чаще всего в связи с развитием картины острого респираторного дистресс-синдрома [7].

Механизмы развития гипоксемии при COVID-19 продолжают изучаться, одним из основных является тромбообразование в микроциркуляторном русле, связанное с повреждением эндотелия, что приводит к шунтированию крови, развитию ателектазов альвеол. В случае стабильного течения заболевания целевые значения SaO2 — более 90%.

В случае тяжелого течения заболевания, картины дыхательной недостаточности, шока — целевые значения SaO2 более 94% [8]. В этом случае оксигенотерапия через носовые канюли или маску чаще всего оказывается недостаточно эффективной, предпочтительна высокопоточная назальная терапия или неинвазивная масочная вентиляция с положительным давлением.

Своевременно начатые, эти методы позволяют снизить необходимость интубации и искусственной вентиляции легких (ИВЛ), по данным исследований и метаанализа, проведенных до пандемии COVID-19, причем высокопоточная вентиляция через носовые канюли имеет преимущество по сравнению с обычной оксигенотерапией через носовые канюли и вентиляцией с повышенным давлением [9, 10].

В случае недоступности оксигенотерапии через высокопоточные носовые канюли и неинвазивной вентиляции, а также при развивающейся полиорганной недостаточности или серьезных сопутствующих хронических заболеваниях показана ранняя интубация и инвазивная вентиляция легких.

Специальных исследований по изучению оксигенотерапии при COVID-19 не проводилось. Но с учетом опыта, полученного при лечении других критических состояний, оптимальный уровень SaO2 находится между 92 и 96%. Метаанализ 25 рандомизированных исследований показал, что оксигенотерапия без контроля сатурации (с достижением сатурации, близкой к 100%) приводит к росту смертности.

Вспомогательная методика, используемая в дополнение к оксигенотерапии, — прон-позиция (положение лежа на животе). Этот метод улучшает оксигенацию и исходы у пациентов со среднетяжелым и тяжелым течением респираторного дистресс-синдрома. Предположительно механизм связан с улучшением вентиляционно-перфузионного соотношения и раскрытием спавшихся альвеол в нижнебазальных отделах легких.

Как в исследованиях до эпидемии среди пациентов с гипоксемией на спонтанном дыхании, так и в нескольких исследованиях среди пациентов с новой коронавирусной инфекцией, находящихся на оксигенотерапии, было показано улучшение оксигенации и уменьшение потребности в интубации при использовании прон-позиции.

Прон-позиция хорошо совмещается с оксигенотерапией через канюли и удовлетворительно — через маску. Используется у пациентов, которые могут длительное время находиться в положении лежа на животе и самостоятельно изменять положение тела. Не применяется у гемодинамически нестабильных пациентов, перенесших в недавние сроки хирургическое вмешательство на органах брюшной полости, имеющих нестабильность позвоночника. Убедительных данных о влиянии прон-позиции на отдаленный исход при COVID-19 в настоящее время нет [12, 13].

В числе практических рекомендаций при лечении пациентов с новой коронавирусной инфекцией и одышкой следует помнить о возможности декомпенсации сопутствующих хронических заболеваний и своевременно проводить дифференциальную диагностику одышки. При COVID-19 одышка не изменяется при перемене положения тела, и практически всегда одышка в покое и при минимальной нагрузке сопровождается снижением SaO2.

Иногда можно наблюдать катастрофически низкие показатели пульсоксиметра (до 35–45%), однако без перевода на ИВЛ такие пациенты быстро погибают. Если у пациента одышка в покое, усиливающаяся в горизонтальном положении, но SaO2 в норме, следует думать о декомпенсации сердечной недостаточности, особенно при наличии влажных хрипов в нижних отделах легких.

Введение фуросемида в этом случае будет намного эффективнее оксигенотерапии. При новой коронавирусной инфекции преимущественно наблюдается различной степени ослабленное везикулярное дыхание, больше в нижних отделах. Степень ослабления дыхания обычно коррелирует с данными компьютерной томографии; иногда выслушивается крепитация в нижних отделах.

У пациентов с ХОБЛ, наоборот, на фоне сниженной сатурации (82–90%) одышка не отмечается, и оксигенотерапия должна проводиться с осторожностью, с контролем содержания СО2 в крови (исследование кислотно-щелочного состояния) с целью избежать гиперкапнии.

Появление свистящих хрипов позволяет заподозрить бронхообструкцию, в этом случае введение бронходилататоров через небулайзер заметно облегчит состояние пациента, малопоточная оксигенотерапия может выступать дополнительным методом лечения. Несмотря на кажущуюся простоту такой дифференциальной диагностики, на практике в связи с перегруженностью врачей и ориентацией на «типовое» лечение COVID-19 данные состояния нередко распознаются с задержкой.

Оксигенотерапия при сердечно-сосудистых заболеваниях

Оксигенотерапия улучшает кровоток в альвеолах, уменьшает шунтирование крови и снижает давление в легочном артериальном русле, повышая ударный объем и сердечный выброс. При хронических бронхолегочных заболеваниях при длительном применении ингаляции кислорода способствуют обратному ремоделированию в легочных артериолах (уменьшению пролиферации гладкомышечных клеток, фибробластов и синтеза протеинов матрикса).

Следует учитывать, что оксигенотерапия направлена на лечение гипоксемии, но не одышки, таким образом, эффекта при лечении одышки в случае нормального содержания кислорода в крови ожидать не стоит. Кроме того, оксигенотерапия не устраняет причину гипоксемии.

Согласно различным рекомендациям по оксигенотерапии пороговым значением для начала оксигенотерапии в большинстве случаев является SaO2 менее 90%, однозначно оксигенотерапия не показана при SaO2 более 92% [4]. Среди пациентов, нередко получающих оксигенотерапию при отсутствии показаний, оказываются пациенты с инсультом без гипоксемии, большинство пациентов с инфарктом миокарда, сердечной недостаточностью.

В зависимости от состояния пациента и ожидаемой потребности в кислороде выбирают средство доставки кислорода. В случае острого заболевания с ожидаемой очень высокой потребностью в кислороде (реанимационные мероприятия, остановка сердца, шок, сепсис, легочное кровотечение, эпилептический статус) выбирают нереверсивную маску, начиная с потока 15 л/мин и достигая целевых значений SaO2. Затем скорость потока постепенно уменьшают, обеспечивая сохранение целевых значений SaO2.

В случае ожидаемой меньшей потребности в кислороде (бронхиальная астма, пневмония, другие заболевания легких, пневмоторакс, тромбоэмболия легочной артерии, сердечная недостаточность) выбор также осуществляется с учетом заболевания и исходной сатурации: это могут быть назальные канюли с потоком 2–6 л/мин или простая лицевая маска с потоком 5–10 л/мин.

В большинстве случаев целевые значения SaO2 составляют 94–96%. Некоторые рекомендации указывают на целевые значения 94–98%. Однако результаты исследований свидетельствуют, что среди пациентов, находящихся на оксигенотерапии с достижением сатурации более 96%, отмечается небольшое, но определенное увеличение смертности — на 1% [5].

Для пациентов с риском развития гиперкапнии (например, пациенты с хронической обструктивной болезнью легких — ХОБЛ) целевым значением является сатурация 92% (88–92%). В случае чрезмерной оксигенации риск гиперкапнии возрастает. Риск гиперкапнии имеют также пациенты с тяжелым ожирением (синдром Пиквика), выраженными деформирующими заболеваниями грудной клетки и позвоночника: кифосколиозом, болезнью Бехтерева, нервно-мышечными заболеваниями, бронхоэктатической болезнью, муковисцидозом.

Оксигенотерапию следует прекратить, если сатурация при дыхании воздухом сохраняется на уровне равном или превышающем целевые значения. В случае риска повторного ухудшения состояния оксигенотерапия может быть продолжена [5].

До недавнего времени считалось, что оксигенотерапия практически безвредна, однако систематический обзор свидетельствует о том, что излишняя оксигенация у пациентов с нормальной сатурацией увеличивает смертность. Обзор включал 25 рандомизированных контролируемых исследований, где пациенты получали свободную или контролируемую оксигенотерапию, смертность пациентов в группе свободной оксигенотерапии оказалась выше [6].

Имеются данные, что у пациентов с инфарктом миокарда и инсультом при SaO2 более 92% проведение оксигенотерапии может оказывать негативное воздействие: среди пациентов с инсультом отмечается увеличение смертности с 69 до 87 на 1000 человек, среди пациентов с инфарктом миокарда достоверного увеличения смертности не наблюдается, однако отмечено увеличение частоты повторной реваскуляризации в течение 6 мес. с 72 до 106 на 1000 человек, развитие повторного инфаркта миокарда в течение 1 года с 51 до 62 на 1000 человек [4].

Технические аспекты оксигенотерапии

Основным методом получения медицинского кислорода является низкотемпературная (криогенная) ректификация: производят сжатие воздуха и разделение на составные газы из-за разности температур кипения кислорода (-183 °C), азота (-195,8 °C) и аргона (-185,8 °C).

С учетом токсичности кислорода в концентрации более 60% для длительной оксигенотерапии используют воздушную смесь с 40–60% кислорода. Чистый кислород при ингаляции более 30 мин оказывает повреждающее действие на слизистую оболочку дыхательных путей (трахеит), кроме того, из-за нарушения образования и стойкости сурфактанта в альвеолах возникают адсорбционные ателектазы с последующим шунтированием крови, что не позволяет адекватно устранить гипокcемию.

Основным методом оксигенотерапии является ингаляционный, который включает в себя различные способы введения кислорода и кислородных смесей в легкие через дыхательные пути, проводится с использованием различной кислородно-дыхательной аппаратуры.

Оксигенотерапия хорошо переносится, изредка отмечается сухость и раздражение слизистой носа и глотки, дискомфорт может доставлять ограничение двигательной активности, трудности при принятии пищи. Чтобы уменьшить высушивающее действие кислородно-воздушной смеси на слизистую оболочку дыхательных путей, кислородную смесь увлажняют, пропуская через воду, затем подают под давлением 2–3 атмосферы.


В клинических условиях в зависимости от показаний используются:

Носовые катетеры. Необходимая концентрация кислорода достигается путем регуляции потока кислородно-воздушной смеси: скорость потока от 1 до 6 л/мин создает во вдыхаемом воздухе его концентрацию, равную 24–44%. При выраженной одышке (что приводит к высокой минутной вентиляции легких, превышающей поток кислорода) концентрация вдыхаемого кислорода снижается из-за избыточной потери при выдохе.

Лицевые маски. Достоинством масок является их способность лучше справляться с утечкой потока кислорода через рот. С помощью клапанов выдыхаемый воздух выводится наружу, позволяя поддерживать необходимую концентрацию кислорода. При применении стандартной лицевой маски поток кислорода может составлять до 15 л/мин, что обеспечивает более высокую его концентрацию (50–60%) по сравнению с канюлями.

простая (маска Хадсона);

маска с клапаном Вентури — обеспечивает стабильную концентрацию кислорода независимо от типа дыхания пациента путем использования различных клапанов. Достигаемая концентрация кислорода составляет 24–60% в зависимости от типа (цвета) используемого клапана-насадки, для чего скорость потока устанавливается также в зависимости от типа клапана-насадки. Часто используется при ХОБЛ, т. к. позволяет давать кислород строго в необходимой концентрации, избегая гиперкапнии;

нереверсивная маска (маска с ребризером). Позволяет достичь максимальной концентрации кислорода во вдыхаемой смеси, при этом используется резервуар-мешок, который постоянно наполняется дыхательной смесью с кислородом и благодаря наличию клапана работает только на вдох.

При проведении оксигенотерапии необходим периодический контроль SaО2. Частота контроля зависит от заболевания, тяжести состояния пациента, выраженности гипоксемии. Контролируя насыщение крови кислородом, подбирают, поддерживают и при необходимости корректируют способ подачи кислорода.

Если перечисленные методы оказываются неэффективны и гипоксемия нарастает, может быть показан перевод пациента на инвазивную вентиляцию легких с интубацией трахеи. Однако до этого рассматривают возможность неинвазивной вентиляции легких с созданием положительного давления в дыхательных путях пациента во время выдоха или постоянно. Возможно проведение вентиляции легких через лицевую, носовую маску, шлем или носовые канюли.

Неинвазивная вентиляция легких снижает потребность в инвазивной вентиляции. Позволяет избежать интубации трахеи, тем самым минимизируя риск повреждений верхних дыхательных путей, избежать введения седативных препаратов, обеспечивает: большие безопасность и комфорт для больного; сохранение спонтанного дыхания; снижение риска развития ИВЛ-ассоциированной пневмонии; оставляет возможность контакта с больным; экономически выгодна.

Однако методика более сложна и трудоемка для врача, т. к. необходимо непрерывно адаптировать различные параметры под постоянные изменения функции дыхания больного. Имеются и ограничения: невозможность применения при низком уровне сознания, анатомических особенностях больного; возможно повреждение кожи лица при длительном использовании масочной вентиляции; при неадекватном увлажнении и согревании газовой смеси могут наблюдаться повреждение слизистой верхних дыхательных путей, аэрофагия, тошнота, изжога, индивидуальная непереносимость (клаустрофобия) [2].

Высокопоточная оксигенотерапия является разновидностью неинвазивной вентиляции легких, имеет несомненные преимущества перед традиционной оксигенотерапией, более комфортна, лишена многих недостатков масочной вентиляции легких и может быть эффективной альтернативой при острой дыхательной недостаточности различного генеза.

При неэффективности неинвазивной вентиляции легких необходима своевременная интубация трахеи и проведение инвазивной (искусственной) вентиляции легких. Рассмотрение данного метода выходит за рамки настоящего обзора.

В домашних условиях при стабильном течении хронических заболеваний бронхолегочной системы или в стационаре при отсутствии возможности доступа к центральному источнику медицинского кислорода (качество которого выше) для продолжительной оксигенотерапии может использоваться медицинский концентратор кислорода.

Можно встретить также кислородные баллончики, например баллончик «Основной элемент» (состав смеси: 90% кислорода, 10% азота, объем кислорода до 17 л, рассчитанных на 110–150 вдохов, без регулятора потока кислорода), однако для продолжительной коррекции гипоксемии объем кислорода в нем недостаточен.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий