Гипербарическая оксигенация при остром ишемическом инсульте
В исследованиях последних лет показано, что в развитии тяжелого инсульта основное место занимает дисфункция митохондрий. Митохондрии играют основную роль в процессах выживания и гибели нервных клеток благодаря их роли в образовании энергии в клетке.
Заболевания, которые чаще всего являются причиной развития инсульта, —гипертония, атеросклероз, сахарный диабет, связанный с возрастом, при которых происходит накопление патологических изменений генома митохондрий.
Доказано, что митохондрия — основной источник активных форм кислорода, способных повреждать митохондриальный геном, и что дисфункция митохондрий развивается как при ишемии, так и при гипероксии.
На основе проведенных исследований разработан метод лечения инсульта — нормоксическая лечебная компрессия (НЛК), включающий применение оптимального избыточного давления в барокамере в сочетании с антиоксидантами, участвующими в транспорте электронов в дыхательной цепи митохондрий.
Основной особенностью нового метода лечения инсульта является активация тканевого дыхания без гипероксигенации плазмы крови. Основным отличием метода НЛК от всех других режимов баротерапии является повышение энергетического обмена и снижение свободного окисления с нормализацией перикисного окисления липидов. Выраженный лечебный эффект метода, выявленный в проведенных нами исследованиях, свидетельствует о восстановлении тканевого дыхания и ауторегуляции мозгового кровотока непосредственно в зоне ишемии в мозге как при ишемическом, так и при геморрагическом инсульте.
Применение данного метода прямо активирует образование АТФ и выделение СО2, а значит способствует восстановлению регуляции МКТ в мозге, поскольку он линейно связан с содержанием СО2 в крови.
Влияние внешнего давления на энергетический обмен в организме может быть обусловлено тем, что тканевое дыхание — это окислительно-восстановительная реакция с участием молекулярных газов, растворенных в жидкости.
При неизменной температуре и объеме с увеличением внешнего давления должна увеличиваться скорость реакции с повышением образования конечных продуктов — АТФ, СО2 и воды. Однако усиление энергетического обмена при повышении внешнего давления сохраняется при давлении, превышающем атмосферное только на 50— 100 мм рт.ст., т.е. при НЛК. Дальнейшее повышение внешнего давления сопровождается снижением содержания СО2 в крови и выдыхаемом воздухе, а значит — снижением энергетического обмена.
Сочетание НЛК с антиоксидантами, принимающими участие в транспорте электронов в мембранах митохондрий, сопровождается нормализацией перикисного окисления липидов и достоверно повышает лечебный эффект метода. НЛК сопровождается нормализацией pO2 в крови, чем существенно отличается от всех существующих методов кислородотерапии.
При оптимальном избыточном давлении, не вызывающем гипероксигенации плазмы крови, повышается насыщение гемоглобина кислородом и увеличивается регулируемая доставка кислорода в ткани организма, повышается доля кислорода, участвующего в тканевом дыхании с образованием энергии. При большем избыточном давлении наблюдаются переокисление плазмы и активация процессов разрушения, при этом доля кислорода, участвующего в образовании энергии в клетке, снижается. Поэтому применение традиционной кислородотерапии и ГБО может сопровождаться ухудшением состояния пациентов с тяжелым инсультом и летальным исходом.
Из сказанного выше следует, что
НЛК должна заменить применение кислородотерапии и ГБО у пациентов с мозговой ишемией как более эффективный и безопасный метод
Высокая эффективность НЛК при инсульте обусловлена несколькими важными факторами. Экспериментально было показано, что у крыс 20‑минутный сеанс при 1,2 АТА в барокамере способствует стойкому восстановлению крупных нейронов в области инсульта с выраженным хроматолизом, фрагментацией мембран, вакуолизацией. При 14‑часовом экспериментальном инсульте через 15 мин. после сеанса баротерапии 80% крупных нейронов были сохранны, аналогичная картина наблюдалась и через 1 сут. после сеанса, тогда как в группе контроля были сохранны только 50% средних и мелких нейронов, а крупные нейроны находились на разных стадиях аутолиза, который значительно усилился через 1 сут., и крупные нейроны были практически разрушены.
Важным преимуществом НЛК является нормализующее воздействие на весь организм. Причина инсульта заключается не просто в тромбозе крупного мозгового сосуда, а в тотальной ишемии, вызвавшей критическое состояние всего организма — сердца, почек, легких, печени с развитием синдрома диссеминированного внутрисосудистого свертывания, а значит с сочетанием тромбоза и геморрагий.
НЛК активирует продукцию биологической энергии во всем организме и способствует нормализации деятельности почек, легких, сердца, благодаря чему возможно обратное развитие патологических изменений в организме больного с инсультом, и достоверно снижает летальность.
НЛК, восстанавливающая нормальную микроциркуляцию во всех органах, позволяет повысить эффективность лекарственной терапии. Антибиотики, гормоны, сердечные гликозиды значительно эффективнее и безопаснее на фоне применения НЛК.
Проведенные исследования показали, что НЛК является патогенетической терапией при инсульте, направленной на основное звено заболевания — нарушение тканевого дыхания в зоне ишемии. В основе лечебного воздействия НЛК лежит стойкое восстановление ауторегуляции транспорта кислорода в ткани: от улучшения оксигенации крови в легких, восстановления кислород‑связывающих свойств эритроцитов до нормализации тканевого дыхания и микроциркуляции.
НЛК не имеет противопоказаний и ограничений по времени проведения и сопровождается выраженным лечебным эффектом даже при тяжелом инсульте — как при ишемическом, так и при геморрагическом.
Таким образом, разработан эффективный и безопасный метод патогенетической терапии инсульта — НЛК. В основе его лечебного эффекта лежит восстановление энергетического обмена и микроциркуляции в области ишемии мозга, в отличие от традиционной кислородотерапии, активирующей свободное окисление. НЛК физиологически обоснована, не имеет противопоказаний и достоверно снижает летальность при тяжелом инсульте — как ишемическом, так и геморрагическом.
д.м.н. невролог
Казанцева Наталья Вениаминовна
Источник
Воздействие перемены внешнего давления на организм хорошо известно каждому врачу. Снижение атмосферного давления уже на 3-4% (20-30 мм рт. ст.), что особенно часто наблюдается весной и осенью, приводит к катастрофическому нарастанию числа инсультов и инфарктов. Именно этот факт привел английского доктора Геншоу уже в ХVII веке к созданию барокамеры, чтобы “предоставить своим пациентам, не отрывая их от обычных занятий, в любое время года благодетельное воздействие перемены климата”. Метод лечения сжатым воздухом являлся широко распространенным в ХIХ веке, когда в Европе не было ни одного крупного города без баролечебницы. Описан выраженный лечебный эффект метода при инсульте, инфаркте, хлорозе и многих других заболеваниях. Однако после выхода в свет книги “La Barometric” французского исследователя Поля Бэра в 1873 г. лечение сжатым воздухом практически повсеместно было заменено более дешевой и легко доступной кислородотерапией.
Возрождение лечения избыточным давлением произошло в 50-е годы ХХ века в виде гипербарической оксигенации (ГБО) – лечения чистым кислородом под высоким избыточным давлением, в десятки раз превышающем избыточные давления, использовавшиеся в ХIХ веке при лечении сжатым воздухом. К сожалению, ГБО основывалась не на опыте сравнительно безопасного и эффективного лечения “сжатым воздухом”, а на предположении, что основная задача лечения ишемии – максимальное насыщение тканей кислородом. Предполагалось, что кислородотерапия не сопровождается лечебным эффектом при ишемии, так как не дает возможности достаточно высоко поднять парциальное напряжение кислорода. В отличие от кислородотерапии, ГБО позволяет максимально насытить ткани кислородом, ликвидировать любую кислородную задолженность и сопровождается клиническим эффектом при некоторых заболеваниях. Однако ГБО имеет все недостатки кислородотерапии – бронхоспазм, увеличение легочного шунта, спазм сосудов и уменьшение органного кровотока, феномен отмены. В настоящее время традиционные режимы ГБО (1,5-2 АТА) практически не применяются при инсульте, так как могут вызвать ухудшение состояния пациента. Во многих клиниках страны при лечении тяжелых больных ГБО заменяется кислородотерапией в барокамере, что также практически безрезультатно. Однако, несмотря на все недостатки, ГБО – практически единственный метод, способный быстро ликвидировать кислородную задолженность тканей, а значит, при определенных условиях, – спасти жизнь и здоровье многим пациентам. Тем более что в нашей стране существуют тысячи отделений ГБО, накопивших большой клинический опыт, и многие специалисты давно применяют “мягкие” лечебные режимы. Проведенные нами исследования позволили выявить дозозависимость лечебного действия гипербарической терапии при ишемии мозга.
В таблице дано краткое описание основных лечебных режимов гипербарии.
1. Баротерапия при давлении менее 1,1 ATA 15-20 минут менее 40% O2 4-10 сеансов и более в сочетании с Q10 и биофлавоноидами Минимальная доза гипербарии, сопровождающаяся клиническим эффектом и нормализацией внешнего и тканевого дыхания, лечебным последействием на фоне восстановления резервов СО2, микроциркуляции и нормализации перекисного окисления липидов (ПОЛ).
2. Сжатый воздух 1,5 часа при давлении не более 1,15 АТА Максимальная доза, сопровождающаяся нормализацией внешнего дыхания и повышением СО2 в выдыхаемом воздухе.
3. Гипербаротерапия 1,2 АТА, 20 минут 40% O2 не более 3 сеансов Максимальная доза гипербарии, не вызывающая отрицательной динамики лабораторных данных и сопровождающаяся лечебным последействием при ишемии мозга. Наблюдаются уменьшение клинического эффекта при увеличении количества сеансов и активация ПОЛ.
4. ГБО 1,5 АТА 60 минут 100% O2 Гипербария, не усиливающая метаболический ацидоз при ишемии мозга, в отличие от более высоких режимов ГБО (K.Holbach, 1977). Сопровождается “феноменом отмены” после окончания сеанса и активацией ПОЛ.
5. ГБО 2-2,5 АТА, 1-1,5 часа 100% O2
Гипербария, вызывающая максимальное повышение РO2 в тканях. Сопровождается “феноменом отмены” после окончания сеанса, нарастанием метаболического ацидоза при ишемии мозга и активацией ПОЛ.
Методика баротерапии включает лечебное использование избыточного давления в узком диапазоне, не превышающем 1,1 АТА при ограничении содержания О2 в барокамере 30%, ограничении экспозиции 20 минутами и сочетании с антиоксидантами, осуществляющими транспорт электронов в дыхательной цепи митохондрий, – коэнзимом Q10 и биофлавоноидом пикногенолом. Качественно новым для данного сочетания является достоверное снижение ПОЛ после курса лечения, что не наблюдалось ни при одной из ранее используемых методик гипербарии. Основными преимуществами баротерапии перед ранее используемыми режимами ГБТ являются предсказуемость и нарастание клинического эффекта метода от сеанса к сеансу, повышение лечебного последействия и безопасность. Применение баротерапии, в отличие от ГБО, не сопровождается гипероксигенацией и связанными с нею явными и скрытыми проявлениями кислородной интоксикации или развитием компенсаторных изменений, ограничивающих поступление кислорода в ткани. Поэтому после окончания сеанса эффект метода не исчезает.
Понимание сущности клинического эффекта баротерапии оказалось возможным только после изучения влияния колебаний атмосферного давления на энергетический обмен организма. Изменение содержания СО2 в выдыхаемом воздухе и капиллярной крови при прочих равных условиях может служить интегральной характеристикой энергетического обмена в организме. Нами была выявлена линейная зависимость содержания СО2 в выдыхаемом воздухе и атмосферного давления. Показано достоверное снижение содержания СО2 в выдыхаемом воздухе у пациентов, страдающих сосудистыми заболеваниями мозга (СЗМ), по сравнению с контрольной группой, что может лежать в основе метеочувствительности таких больных и увеличения числа инфарктов и инсультов при снижении атмосферного давления. После применения баротерапии наблюдались стойкое повышение (нормализация) содержания СО2 в выдыхаемом воздухе и снижение метеочувствительности у пациентов с СЗМ.
Повышение содержания СО2 в выдыхаемом воздухе, замедление и углубление дыхания после каждого сеанса баротерапии – типичная реакция для новой методики, которая может использоваться для выбора продолжительности курса лечения. Критерием оптимальности лечебного режима баротерапии могут быть капнография, подтверждающая повышение СО2 в выдыхаемом воздухе и капиллярной крови, нормализацию внешнего дыхания и вентиляционно-перфузионного отношения и быстрая оксиметрия. Баротерапия не только не сопровождается патологическими изменениями в легких, но и приводит к восстановлению наиболее экономного и эффективного дыхания, способного обеспечить наилучшие условия оксигенации крови после сеанса.
Проведенные нами исследования показали, что только в узком диапазоне избыточных давлений, на 50-80 мм превышающем обычно наблюдаемые колебания атмосферного давления, наблюдается повышение выделения СО2 организмом, то есть повышение образования СО2 в тканях и повышение потребления кислорода. Это обусловлено особенностями тканевого дыхания, нуждающегося в поступлении необходимого для обеспечения тканевого дыхания, строго дозированного кислорода, а избыток кислорода в тканях неизбежно будет усиливать свободное окисление с образованием свободных радикалов, что также может снизить образование АТФ.
Новые знания о патогенезе мозговой ишемии и механизмах транспорта кислорода, обеспечивающих регуляцию метаболизма кислорода в организме, позволили объяснить выраженный лечебный эффект баротерапии при инсульте и пересмотреть теоретические положения, лежащие в основе использования ГБО.
Это обусловлено тем, что термодинамика живых систем принципиально отличается от классической термодинамики и является нестационарной, что доказано в работах знаменитого голландского ученого И.Пригожина, и, следовательно, законы растворимости идеальных газов в идеальных жидкостях не могут претендовать на главную роль в описании процессов транспорта кислорода в живом организме.
В наших исследованиях показано, что повышение давления в барокамере и повышение концентрации О2 при атмосферном давлении вызывают принципиально разные изменения в организме. Повышение концентрации кислорода не сопровождается лечебным эффектом ни при инсульте, ни при гипертонии, ни при одном из многочисленных заболеваний, при которых лечебный эффект баротерапии очевиден.
Сложная система транспорта кислорода в ткани и значительная разница в парциальном напряжении О2, ею поддерживаемая (150 мм в легких и 1 мм в мембране митохондрии, где кислород жизненно необходим), может быть объяснена, на первый взгляд, парадоксально. Основным назначением этой системы является защита клетки от избыточного поступления кислорода в ткани. Действительно, с помощью обычной диффузии рО2 в тканях очень скоро сравнялось бы с рО2 в окружающем воздухе. Однако кислород не попадает в норме в клеточное ядро, где хранится генетический материал, который при поступлении в ядро свободных радикалов кислорода (СРК) легко может быть поврежден. Во многих клеточных структурах, окруженных мембранами, рО2 равно практически нулю. Только в мембрану митохондрии во время открытия неспецифических пор мембран (сотые доли секунды) кислород поступает строго дозированно в обмен на выделяющуюся СО2.
Организм защищается от избыточного поступления О2 в связи с его уникальными химическими свойствами, способностью оказывать токсическое воздействие на живой организм и окислять все живое. Если кислород поступит в ткани в избытке, или поступит в те места клетки, где его быть не должно, или поступит в клетку не в виде электронейтральной молекулы газа, он может быть инициатором крайне отрицательных последствий, вызванных его токсическим действием.
Таким образом, относительный дефицит кислорода в тканях физиологически обусловлен, однако этот факт делает организм зависимым от непрерывности доставки кислорода в ткани. При нарушении внешнего дыхания уже на минуту в тканях развивается кислородный дефицит. Именно с этим связаны катастрофические последствия нарушения дыхания или нарушения регуляции поступления кислорода в ткани – кислород продолжает расходоваться, но не поступает вновь, его незначительные запасы истощаются. Очень быстро нарастает дефицит О2 в тканях, и, если не восстановить поступление кислорода в организм или в орган, где нарушено кровоснабжение, может последовать летальный исход. Казалось бы, здесь и нужна барокамера с высоким избыточным давлением, при котором может быть ликвидирован любой кислородный дефицит. Однако ни при инсульте, ни при инфаркте в настоящее время ГБО при 3 АТА и даже при 2 АТА чистого кислорода не применяется, так как это может ускорить летальный исход, а кратковременный эффект во время сеанса сменяется ухудшением состояния пациента после его окончания. На первый взгляд, парадокс – дефицит кислорода есть, а его введение приносит вред! Но оказывается, если нарушить сложно регулируемый транспорт кислорода и насильственно (в условиях высокого избыточного давления или 100% ингаляции кислорода) ввести избыток О2, то, прежде чем погибнуть от гипероксической гипоксии, которую неизбежно вызовет избыток кислорода в тканях, организм будет защищаться от избытка кислорода, начиная со спазма бронхов, замедления дыхания, брадикардии, спазма сосудов, увеличения шунтирования в легких и тканях, изменения сродства гемоглобина к кислороду, утилизации кислорода в свободном окислении.
При применяемых в клинике режимах ГБО (1,5-1,7 АТА), как правило, ничего страшного не происходит. Напротив, непосредственно в барокамере состояние пациента может улучшаться за счет нормализации кислородного дефицита. Однако после сеанса компенсаторные изменения, ограничивающие во время его проведения избыточное поступление кислорода в ткани, длительно сохраняются, так как обеспечиваются вегетативной нервной системой. А значит, состояние больного ухудшается, что и подтверждается результатами лабораторных тестов (КЩС, реология и свертывание, ПОЛ). Особенно заметным феноменом отмены сеанса сопровождается применение ГБО при состояниях, действительно связанных с дефицитом кислорода, – инсульте, инфаркте, железодефицитной анемии.
Исследования мозгового кровотока и энергетического метаболизма мозга в острейшем периоде инсульта внесли много нового в понимание процессов, определяющих течение мозгового инсульта. При ишемии не только снижено количество доставляемого в мозг кислорода, но и нарушена регуляция его потребления. Усиливается мозаичность кровоснабжения мозга – зоны гиперемии сочетаются с обширными областями гипоперфузии. Однако даже в зоне гипоперфузии (зона пенумбры) потребление кислорода сохранено и жизненные функции нервных клеток еще не нарушены, но развивается повреждение аксонов, связывающих нервные клетки в функциональные системы и осуществляющих нейрональный транспорт. Поэтому и развивается неврологический дефицит, который длительное время после начала инсульта может быть обратимым.
При инсульте возможно также самопроизвольное восстановление ауторегуляции мозгового кровотока и увеличение МКТ при ликвидации факторов, вызвавших это нарушение. Это наблюдается при легком течении инсульта с полным восстановлением нарушенных функций. Однако, если МКТ не будет восстановлен в первые сутки заболевания, развивается тяжелый инсульт со стойкой неврологической симптоматикой.
Основной задачей лечения последствий мозговой ишемии являются восстановление энергетического обмена в мозге и нормализация ауторегуляторных механизмов, обеспечивающих соответствие кровотока реальным потребностям метаболизма. Это наблюдается при баротерапии, обеспечивающей реализацию патогенетически необходимых изменений при ишемии мозга.
Проведенные в нашей клинике комплексные сравнительные исследования эффективности баротерапии при инсульте показали, что она не только сопровождается достоверно более выраженным лечебным эффектом по сравнению с традиционной терапией инсульта, но и значительно эффективнее, чем ранее используемая в клинике гипербарическая терапия (четыре сеанса при 1,2 АТА). Показано, что даже однократное своевременное применение баротерапии приводит к полному регрессу неврологических симптомов при инсульте средней тяжести, а курсовое применение метода позволяет восстановить и тяжелый неврологический дефицит. Проведенные исследования показали, что баротерапия является патогенетической терапией при гипоксии и ишемии мозга и так же незаменима при инсульте, как антибиотики при микробной пневмонии. Применение баротерапии показано и при ишемическом инсульте, и при геморрагическом.
Однако, несомненно, что основное значение баротерапии состоит в возможности предотвратить развитие инсульта. Профилактическое ее применение показано всем пациентам, имеющим факторы риска развития инсульта, и при хронической сосудистой мозговой недостаточности, как правило сопровождающейся повышением метеочувствительности.
Разработаны показания к применению баротерапии при разных патологических состояниях, как непосредственно обусловленных ишемией и гипоксией мозга, так и вторичных или первичных нарушениях митохондриальных процессов, аутоиммунных и дегенеративных заболеваниях, заболеваниях периферической нервной системы и последствиях травм.
Важным аспектом баротерапии является обязательное применение коэнзима Q10 и биофлавоноида пикногенола, участвующих в транспорте электронов в дыхательной цепи митохондрий и в десятки раз увеличивающих лечебный эффект. Только в присутствии этих препаратов эффект баротерапии действительно уникален.
Однако не все антиоксиданты усиливают лечебный эффект баротерапии. Витамины Е, А, С, коэнзим А, L-карнитин не повышают ее лечебный эффект при ишемии мозга. Избирательная эффективность сочетания баротерапии с антиоксидантами, участвующими в транспорте электронов в дыхательной цепи митохондрий, также свидетельствует о ее непосредственном влиянии на тканевое дыхание.
Нормализация артериального давления и при гипертонии, и при гипотонии проливает свет на самый важный аспект лечебного действия баротерапии – восстановление ауторегуляции микроциркуляции и мозгового кровотока. Действительно, при применении баротерапии не наблюдается ни спазма сосудов, как при традиционной ГБО, ни дилатации, характерной для ранее используемой методики ГБТ. Об этом же свидетельствует и то, что на фоне применения блокаторов АПФ (капотен, эналаприл, энап и т. д.) не наблюдается снижения артериального давления при применении баротерапии. Замена этих препаратов на бета-блокаторы, а иногда даже просто их отмена приводит к снижению артериального давления при гипертонии. Возможно, расширение артериол, вызываемое блокаторами АПФ, препятствует восстановлению ауторегуляции мозгового кровотока при баротерапии.
Баротерапия не только эффективна, но и практически безопасна, при правильном проведении и контроле она не вызывает никаких патологических изменений в организме. Баротерапия (в сочетании с противосудорожными препаратами) и под контролем ЭЭГ показана и при лечении эпилепсии. Применение баротерапии (в сочетании с Q10 и пикногенолом) не противопоказано даже пациентам, имеющим онкологические заболевания, так как сопровождается нормализацией ПОЛ, восстановлением иммунитета и ростом числа естественных Т-киллеров, являющихся единственными убийцами патологических клеток в организме.
К сожалению, широкое распространение столь эффективного и безопасного метода встречает сопротивление, возможно обусловленное обычным врачебным консерватизмом. Между тем в США уже выпускается недорогая переносная барокамера. Для распространения метода в России разработана программа курса повышения квалификации врачей по баротерапии. Выпущено пособие по использованию этого метода. Широкое внедрение баротерапии может внести существенный вклад в оздоровление населения страны.
Наталья КАЗАНЦЕВА, доктор медицинских наук. Российский государственный медицинский университет.
Источник