Физиологические основы регуляции дыхания

Кривощеков С. Г. Доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией Института физиологии СО РАМН. Новосибирск

Газотранспортная система организма включает в себя большое число морфофункциональных систем, главная задача которых – создать условия для масспереноса О2 и удаления СО2 из организма. Практически все органы и ткани организма прямо или косвенно принимают участие в транспорте или регуляции газов крови. Особенно очевид-ным это становится при изменении условий внешней среды или нарушений гомеостаза организма вследствие болезни, поскольку функция газотранспортной системы не ограничивается только транспортом О2 и СО2 в организме. Конечным результатом ее деятельности является создание оптимальных условий для метаболизма в органах и тканях.

Альвеолярные легкие. У наземных позвоночных можно найти множество вариантов: от одноальвеолярного легкого (у хвостатых амфибий) до сложно устроенных легких птиц и млекопитающих с многочисленными альвеолами, расположенными в виде гроздей.

Существуют 2 типа вентиляции легких:

– с избыточным давлением, когда воздух загоняется в легкое сокращением ротовой полости или глотательными движениями (у лягушки);
– с отрицательным давлением (у человека), когда воздух втягивается
при активном расширении пространства, занятого легкими.
Дыхание в норме (эупное) состоит у млекопитающих из чередований активного вдоха и пассивного выдоха. Установлено, что потребление О2 зависит от t°, времени года, часа дня, активности, питания, размеров животного, стадии жизненного цикла, генетических особенностей. Человек при физической нагрузке потребляет О2 в 15-20 раз больше, чем в покое.

Общее потребление О2 с увеличением массы растет, а на единицу веса – падает. Особо остановимся на факторах, влияющих на зависимость обмена от давления О2 – это важно для понимания регуляции у человека. Установлено, что акклиматизация к низкому содержанию О2 развивает способность к регуляции обмена. Например, содержание карасей в воде с низким О2 приводило к снижению обмена.

Регуляция потребления кислорода у животных может осуществляться за счет: а) вспомогательного внешнего дыхания (например, через кожу); б) морфологической адаптации и синтеза пигментов (больше гемоглобина у высокогорных видов); в) регуляцией вентиляции: гипервентиляция (через дыхательный центр (ДЦ) на основе хеморецепции СО2 и О2); изменения чувствительности рецепторов (у ныряющих животных ДЦ менее чувствителен к СО2). Поскольку СО2 хорошо растворим в воде, он редко накапливается в тканях водных животных и основным регулятором выступает падение содержания О2. Существует множество примеров адаптации дыхания и кровообращения к недостатку О2. Поэтому ныряющие животные могут долго находиться под водой: тюлень – – 15 мин., бобр -15 мин., кашалот –1,5 часа, кит – 1 час.

Для этого у них развиваются приспособительные механизмы:

– повышение дыхательного объема: у дельфина – 80% объема легких,
(сравните – у человека – 20 %). Кислородная емкость Нв (у тюленя) – 1.78 мл О2/гНв, у человека – 1.23;
– содержание миоглобина 7715 мг/на 100 г мыщц у тюленя, у быка – 1084мг/100гмыщц;
– сфинктеры, перекрывающие ток крови к мышцам после использования миоглобина.
Вся кровь – сердцу и мозгу:
– брадикардия (у тюленя ЧСС – 80 уд/мин), а после ныряния – 10 уд/мин). Кстати, этот эффект обнаруживается и у человека (с 80 до 40 уд/мин при нырянии).

Что касается тканевых жидкостей, то они у ныряльщиков не обладают особыми свойствами и в них не может запасаться О2 Приспособления обмена веществ к кислородной задолженности. Большинство животных могут использовать (при необходимости) анаэробные пути обмена, создавая кислородный долг, хотя анаэробный обмен дает меньший выход энергии. Для сравнения: глюкоза при различных путях окисления:

Окисление: С6Н12О6 + 6О2 -> 6СО2 + 6Н2О + 686 ккал/моль Брожение: С6Н,2О6 -> 2СН3СН2ОН + 2СО2 + 50 ккал/моль
этиловый спирт Гликолиз: С6Н12О6 -» 2СН3СН (ОН) СООН + 36 ккал/моль
молочная кислота

Брожения у животных не встречается (за исключением 1 вида трипа-нозом).

Регуляция дыхания.

Ключевую роль в регуляции деятельности газотранспортной системы играет дыхательная система, включающая систему периферических афферентных датчиков (хеморецепторов, медулярных рецепторов), центральное звено (дыхательные нейроны в продолговатом мозгу) и эфферентные звенья в системе легких и сосудов.

Регуляция дыхания осуществляется посредством дыхательного центра (ДЦ), расположенного в продолговатом мозге. Он работает под непрерывным влиянием сигнализации о состоянии химизма внутренней среды, которая поступает от хеморецепторов артериальных сосудов и самого мозгового ствола, а также от механорецепторов легких и воздухоносных путей. Эта система обратных связей определяет соответствие между легочной вентиляцией и потребностями организма в обмене газов, а также оптимальный, наиболее экономичный режим дыхания. Влияния из вышележащих надстволовых и корковых центров меняют дыхательные движения в зависимости от тех или иных обстоятельств: мышечной активности, внешней температуры, соответствующих сигналов из внешней среды, эмоционального состояния.

Дыхательный центр теплокровных – это скопление экспираторных и инспираторных дыхательных нейронов, аксоны которых идут: инспираторных – в шейный отдел спинного мозга, где переключаются на дыхательные мотонейроны и на диафрагму. Другие – в вентральном ядре (экспираторные и инспираторные) переключаются на межреберные мышцы. Дыхательные нейроны могут регулировать свою ритмическую деятельность путем реципрокных отношений между инспи-раторными и экспираторными нейронами. Их деятельность активируется тонусом ретикулярной формации (создавая уровень бодрствования ДЦ).

Для их ритмической деятельности необходим приток специфической информации, т. е. датчиков. Датчики – хеморецепторы, воспринимающие газовый состав крови и спинномозговой жидкости, а также – механорецепторы которые реагируют на растяжение легких, ток воздуха в дыхательных путях. Артериальные хеморецепторы расположены в сонной артерии и дуге аорты и изменяют свою импульсную активность при снижении насыщения крови кислородом. Артериальные хеморецепторы действуют в основном в аварийной ситуации (острая гипоксия). Медуллярные хеморецепторы расположены в продолговатом мозгу. Реагируют на Н-ионы (а поскольку их концентрация повышается при растворении в жидкости двуокиси углерода – то следовательно на СО2), формируют базовую активность ДЦ. Афферентные импульсы, поступающие из артериальных хеморецепторов и медуллярных хемочувствительных структур, поддерживают ритмическую активность ДЦ. Кроме того, существуют рецепторы в легких и стенках воздухоносных путей (от носа до бронхов и легочной ткани).
Итак, основной регулятор дыхания – хеморецепторная стимуляция дыхательного центра. Американец Гродинз в 1966 г. разработал теорию дыхательного хемостата. Основу ее составляет регулирование по отклонению концентрации СО2 в крови: изменение СО2 -> увеличение вентиляции -> восстановление СО2. Однако, при мышечной нагрузке усиление вентиляции происходит еще до изменения химизма крови и во много раз. Исследования последних лет показали, что секрет «рабочего гиперпное» заключается в каких-то датчиках (механорецепторы мышц), которые возбуждаются при мышечном сокращении.

Важный момент исследования этой проблемы состоит в том, что гуморальная теория регуляции раскрывает только одну сторону явления. С гуморальной теорией не согласуются важнейшие закономерности управления дыханием при работе: быстрый рост вентиляции, ее точная настройка, т.е. адекватное приспособление дыхания. Развитие исследований в этом направлении показало (работы школы М. В. Сергиевского и В. А. Сафонова), что важная роль принадлежит верхним отделам головного мозга в регуляции дыхания. Показано, что наряду с вышеуказанными, на дыхание влияют самые разнообразные специфические и неспецифические факторы: терморецепторы кожи, слизистых оболочек, терморегуляторные воздействия, болевые, световые, обонятельные, осязатель-ные, вкусовые, вестибулярные воздействия, а также психические процессы. Через ДЦ они воздействуют на дыхательные мышцы. По схеме авторов артериальные и медуллярные хеморецепторы направляют в центральную нервную систему информацию о газовом составе крови и кислотно-щелочном балансе внутренней среды организма, в первую очередь спинномозговой жидкости и крови, снабжающей головной мозг. При этом структурно-функциональная схема ДЦ включает два контура регулирования: хеморецепторный и механорецепторный. Сигналы из ДЦ управляют работой вентиляторного аппарата, который является одновременно исполнительным звеном в ведущем хеморецеп-торном контуре регулирования ДС. Задачей механорецепторного контура является управление степенью сокращения дыхательных мышц в каждый момент времени и тем самым поддержание параметров внешнего дыхания в соответствии с поступающими из ДЦ командами, определяемыми требуемым объемом вентиляции.

На основании существующих в настоящее время материалов можно утверждать, что на уровне ДЦ функционируют 3 механизма, ответственных за генерацию и регуляцию дыхательных движений:

1. Собственно генераторный механизм, задающий автоматический ритм дыханию.
   2. Интегративно-координирующий механизм, обеспечивающий обработку сигналов с периферии и от центральных структур, усиление и координацию нейронов генератора.
   3. Механизм, согласующий активность дыхательного и сердечно сосудистого центров.

В поддержании гомеостаза на оптимальном для метаболизма уровне участвуют различные системы организма, определяющими из которых являются – внешнее дыхание и кровообращение, которые обладают определенной самостоятельностью и специфическими закономерностями. Возникает вопрос, насколько существенным может быть влияние внешнесредовых факторов на механизм регуляции дыхания. Это особенно важно, поскольку затрагивается: а) весь механизм газообмена организма, как в покое, так и при мышечной работе; б) изменение дыхания и механизмов регуляции лежат в основе многих патологических и препатологических состояний.

Установлено, что все звенья механизма регуляции могут претерпевать адаптивно-приспособительные изменения, каждое их которых может в той или иной степени изменить весь обменно-метаболический и кислотно-щелочной баланс организма. Центральная часть (дыхательный центр) находится под модулирующим влиянием со стороны высших отделов мозга и может изменять уровень своей активности в ответ на изменение эмоционального состояния и психотерапевтических воздействий. Примером использования психотерапевтического подхода для изменения регуляции газотранспортной системы и лечения неспецифических заболеваний кардиореспиратор-ной системы могут служить методы волевой ликвидации дыхания [Бутейко К. П., 1980], метод направленной регуляции газообмена [Давиденко с соавт., 1980], «парадоксальная гимнастика по А. Н. Стрельниковой», методы гипоксической тренировки (тренажер Стрелкова, ИГТ – интервальная гипоксическая тренировка), дыхание с использованием дыхательного тренажера ТДИ, а также дыхательных упражнений при древних восточных системах: индийская йога и китайский ци-гун.

В основе каждого из вышеперечисленных лечебных методов в той или иной степени лежат изменения, направленные на регуляцию дыхания. Это достигается различ-ными способами: развитием антигипоксических механизмов (физиологических, биохими-ческих и др.), увеличением порогов гиперкапнических реакций за счет адаптивных изменений в дыхательном центре, перестройкой клеточных структур, участвующих в масспереносе О2. При этом ключевую роль играет кислород и ответ организма на его недостаток.

Наиболее существенные физиологические изменения регуляция газотранспортной системы претерпевает при взаимодействии организма с гипоксией. Это вполне понятно, поскольку в условиях целостного организма гипоксия возникает не только в результате уменьшения содержания кислорода во вдыхаемом воздухе, но сопутствует всяким прояв-лениям патологии. Работами многих исследователей показано, что изменения в живом организме проявляются по-разному, в зависимости от характера, силы и длительности гипоксического воздействия. Долгое время для лечебных и профилактических целей использовались исключительно горные местности (высокогорные курорты, 3-3,5 тыс. м). Некоторое время назад была сделана попытка применения для лечебных целей больших барокамер (на базе конверсионных авиакосмических предприятий), в которых гипоксия создавалась за счет искусственного снижения атмосферного давления. Однако, по ряду причин (дороговизна, сложность контакта с пациентами), метод не получил широкого распространения. В последние годы значительные успехи были сделаны в области нормобарической гипоксии для лечебных и профилактических целей [Коваленко и др., 1993; Колчинская и др., 1993; Волков, 1993; Стрелков, 1990; Чижов, 1997]. Метод получил название «Интервальной гипоксической тренировки». Суть метода состоит во вдыхании пациентом нормобарической гипоксической смеси (8-9 об. % О2) в течение 3-5 минут при непрерывном контроле за содержанием оксигемоглобина в крови. За один сеанс делается от 5 до 8 проб (с промежутками отдыха, достаточными для восстановления оксигемоглобина до исходной нормы). Курс лечения составляет 20 сеансов.

Другим методом, который приобрел широкую популярность, стало дыхание с использованим дыхательных тренажеров, основными факторами воздействия которых являются – умеренные состояния гипоксии, гиперкапнии и повышенного сопротивления при дыхании.

Получены обнадеживающие результаты, которые показывают широкий терапевтический эффект этих воздействий и удобство применения. В результате использования и апробации вышеуказанных методов были отработаны следующие показания для их применения.

1. Воздействие на физическую и умственную работоспособность и состояние иммунной системы у практически здоровых людей, профессиональная деятельность которых связана со стрессорными нагрузками.
   2. Использование методов для терапии бронхиальной астмы и других аллергических и аутоиммунных заболеваний.
   3. Применение для терапии больных с неврозами (гипо- и гиперстенические состояния), а в перспективе, возможно, для терапии некоторых эндогенных психических заболеваний.
   4. Применение методов для уменьшения выраженности факторов риска ишемической болезни сердца, лечения нейроциркуляторной дистонии и гипертензии.
   Подобный перечень показаний свидетельствует, что тренировка системы регуляции дыхания с помощью направленных воздействий вызывает целый спектр изменений, возникающих в организме человека. В частности, при гипоксической тренировке наблюдается изменение в системе захвата и транспорта кислорода, которое происходит в первые же дни после начала действия гипоксии. Происходит формирование системного структурно-го следа, включающего активацию синтеза РНК и белка в легких, сердце, костном мозге, сосудах коронарного русла, а также в симпатических нейронах, иннервирующих сердце. Итогом такой активации синтеза является прямой рост органов, ответственных за захват и транспорт кислорода, а именно: увеличение дыхательной поверхности и количества альвеол в легких, умеренная гипертрофия и увеличение функциональных возможностей сердца, увеличение в 1,5-2 раза емкости коронарного русла, полицитемия и увеличение кислородной емкости крови, гипертрофия нейронов дыхательного центра и дыхательных мышц [Пшенникова, 1973; Меерсон и др., 1972; Колчинская и др., 1993].

Одновременно происходит возрастание мощности системы энергообеспечения на уровне клеток сердца и других органов, что проявляется увеличением количества митохондрий и активностью ферментов гликолиза. Эти изменения, увеличивая мощность и экономизируя функцию аппарата дыхания и кровообращения, усиливают адренергическую мобилизацию и повышают резистентность к гипоксии. Показано, что адаптация к гипоксии сопровождается кардиопротекторным действием в постинфарктном периоде, способствуя развитию коллатералей и снижению зоны ишемии, а также уменьшает площадь некротической зоны за счет прямого цитопротекторного действия [Эренбург, Горбатенков, 1993]. Установлено, что адаптация к периодическому действию гипоксии предупреждает критическое падение содержания в миокарде гликогена и АТФ, а также нарушение сократительной функции и развитие недостаточности сердца при стенозе аорты [Meerson et al., 1971].

Второй комплекс изменений, развивающихся в процессе адаптации к периодической гипоксии, характеризуется появлением целой системй сдвигов на высшем уровне нейроэндокринной регуляции, что выражается активацией синтеза белка и рибонуклеино-вых кислот в головном мозге. В больших полушариях этот процесс достигает наибольшей выраженности в коре головного мозга, где концентрация РНК увеличена на 50%, а синтез белка, оцениваемый по включению меченных аминокислот,- в 2 раза. В нижележащих отделах мозга, менее чувствительных к дефициту кислорода, активация выражена существенно меньше, а в области вегетативных центров продолговатого мозга вновь оказывается значительной.

Одновременно в мозгу происходит накопление серотонина и дофамина при снижении содержания норадреналина, а в надпочечниках – многократное увеличение содержания опиоидных пептидов и прежде всего бетаэндорфина. В крови при этом закономерно отмечается снижение содержания серотонина и гистамина. Как и следовало ожидать, этот широкий комплекс устойчивых изменений нейроэндокринной регуляции приводит к последствиям, которые далеко выходят за пределы повышения устойчивости к гипоксии. Соответственно с помощью адаптации к гипоксии и гиперкапнии удается предупредить не только стрессорную депрессию сократительно функции и порога фибрилляции сердца, но и также ишемические аритмии, нейрогенный характер которых доказан многочисленными современными исследованиями.

Одновременно наблюдаются достаточно стабильные сдвиги регуляции водносолевого обмена и миогенного тонуса резистивных сосудов. При этом в процессе адаптации происходит частичная атрофия супраоптического ядра гипоталамуса и клубочковой зоны надпочечников, т.е. структур, которые посредством альдостерона и антидиуретического гормона обеспечивают удержание в организме определенного резерва воды и хлористого натрия. Это сопровождается адаптивным снижением определяемого резистографически миогенного компонента сосудистого тонуса и также уменьшением жесткости артерий и артериол, что в соответствии с существующими представлениями должно уменьшить выраженность прессорных рефлексов. Понятно, что такого рода сдвиги должны привести к потере организмом избытка натрия и воды и при прочих равных условиях уменьшить вероятность развития гипертонии.

Наконец, наблюдаются изменения в системе иммунитета. Развивается изменение соотношения Т- и В-лимфоцитов в сторону преобладания В-лимфоцитов в таких лимфоидных органах, как селезенка. Важным следствием этого сдвига является частичная депрессия иммунных реакций, опосредуемых Т-клеточными механизмами при одновременном усилении гуморального иммунного ответа, оцениваемого по количеству антителообразующих клеток и содержанию антител в крови.

В исследованиях, проводимых в лаборатории функциональных резервов организма Института Физиологии СО РАМН (руководитель -проф. С. Г. Кривощеков) получены оригинальные данные, касающиеся физиологических механизмов адаптации к различным видам гипоксических и гиперкапнических воздействий, в зависимости от их силы и длительности, адаптации к дыханию с повышенным сопротивлением, регуляции дыхания при адаптации к холоду и высокогорной гипоксии, а также в реабилитации больных сердечно-сосудистого и дыхательного профиля.

В частности показано, что адаптационные перестройки затрагивают не только параметры газообмена и дыхания, но параллельно и наиболее общие механизмы регуляции центральной нервной системы, которые контролируют память, эмоции, стратегию переработки мозгом информации, обусловленные преимущественной активацией того или иного полушария мозга [Кривощеков,1998; Леутин и др., 1999]. Показано, что перестройка паттерна дыхания осуществляется достаточно быстро (5 дней) и базируется на изменениях гипоксической и гиперкапнической реактивности ДЦ. Показано, что быстрота создания новых программ взаимодействия с экстренно изменившейся средой обеспечивается селекцией высокозначимых сигналов эмоциогенными структурами мозга.

Исследования длительной работы в защитных костюмах с повышенным сопротив-лением дыхания показало перестройку основных параметров дыхания, увеличения кисло-родной емкости крови и снижение гиперкапнической реактивности. Одновременно установлено повышение физической работоспособности и эффективности мышечной деятельности. Изучение параметров газообмена после 2-месячной тренировки к сочетанному действию умеренных доз гипоксии, гиперкапнии и повышенного сопротивления дыханию показало увеличение их эффективности. Углубленное исследование особенностей венти-ляторного ответа на гипоксический стимул показало зависимость его от соматотипа человека, а также зависимость между развитием мышечной и жировой ткани и парциальным напряжением СО2 в крови в состоянии относительного покоя и при физической работе в зоне анаэробного порога. Предполагается, что различия в вентиляторной чувствительности к СО2 и содержание СО2 в крови у разных соматотипов реализуется через особенности газообмена и энергетического обеспечения мышечной деятельности, обусловливающие различия в уровне СОз-продукции.

Полученные данные позволяют сформулировать гипотезу о ведущей роли центрального дыхательного механизма на ранних этапах приспособления организма к гипоксии, гиперкапнии и повышенному сопротивлению дыхания. Основу составляет развитие стратегии, направленной на такое изменение регуляции, которое обеспечивает формирование приспособительных антигипоксических механизмов. Предполагается важная роль СО2 в качестве регулятора антигипоксических механизмов как дыхательных, так и кровообращения, направленных на адекватное обеспечение кислородом и оптимизацию кислородных режимов.

Возникает вопрос, почему многократное повторение гипоксического или гиперкапнического стимула ведет к более быстрому формированию адаптивной (антигипоксической) защиты нежели более сильное и даже продолжительное, но однократное воздействие. Объяснений может быть несколько. Наиболее привлекательной нам кажется идея о формировании следа памяти при адаптации организма в новой среде [Слоним, 1976], под которой понимается участие механизма памяти в ускоренном приспособлении к экстремально изменившейся среде за счет активного отбора биологически значимой эмоциогенной информации. Этот процесс включает развитие латерального торможения, который позволяет при многократных повторениях в течение длительного времени воспроизведение следа и невозможность его амнезии. Кроме того, поскольку кислород интенсивно используется мозгом (20% от всего поступающего в организм) для поддержания ионного мембранного градиента, а формирование следа памяти идет путем изменения взаимодействия постсинаптических рецепторов с медиаторами, очевидно, что длительное снижение его содержания в крови (при длительной гипоксии) будет более отрицательно сказываться на формировании следа памяти, нежели воздействия, аналогичные по силе, но перемежающиеся периодами нормооксии, необходимой для поддержания энергетики натрийкалиевого насоса.

Сочетанное действие дополнительного сопротивления дыханию, гипоксии и гиперкапнии на организм женщин

Кривощеков С. Г, Ковтун Л. Т., Институт физиологии СО РАМН. Новосибирск

Целью настоящего исследования было определить изменения некоторых функциональных параметров сердечно-легочной системы, происходящие в результате сочетанного воздействия дополнительного сопротивления дыханию, гипоксии и гиперкапнии при дыхании на аппарате ТДИ-01.

Обследовали практически здоровых женщин в возрасте 38-39 лет. Исследования функции внешнего дыхания проводили на приборе «Мастерлаб» фирмы «ERICH JAGER», газообмена на газоанализаторе той же фирмы. Определяли: паттерн дыхания – время вдоха и выдоха, длительность дыхательного цикла. Проводили тестирование физической нагрузкой с определением параметров газообмена и определением частоты сердечных сокращений, общий и биохимический анализ крови. Состояние гемодинамики оценивали по тахоосциллограмме, записанной на аппарате фирмы «HELLIGE». Сочетанное воздействие сопротивления дыханию, гипоксии и гиперкапнии моделировали с помощью тренажера ТДИ-01. Дополнительное сопротивление дыханию создавали водяным затвором 35 мм Н2О на вдохе и 17 мм Н2О на выдохе. Газоанализ и определение сатурации крови кислородом измеряли до тренировки, непосредственно во время тренировки и в течение часа после тренировки. Тренировки длительностью 20 мин ежедневно проводили в течение трех месяцев.

Результаты:

По мере выполнения дыхательных упражнений длительность выдоха постепенно увеличивалась и к концу тренировок достигала 35 сек.

Воздействие гипоксии и гиперкапнии возрастало пропорционально росту длительности выдоха: % кислорода в емкости 1 литр снижался до 10%, а % углекислого газа увеличивался до 7%, когда выдох достигал 30 секунд. В результате было получено существенное снижение частоты дыхания с 16-18 до 6-8. Урежение произошло преимущественно за счет удлинения фазы выдоха: вдох увеличился на 31.5%, выдох – на 102.6%. Частота сердечных сокращений снизилась на 18%. Время восстановления потребления кислорода после стандартной физической нагрузки снизилось на 66.6%. Существенно изменились параметры газообмена (Табл 1.)

Физиологические основы регуляции дыхания – Тренажер Фролова ТДИ-01

Примечание
RQ – дыхательный коэффициент
FO2(%) – коэффициент утилизации кислорода
FetCO2(%) – концентрация СО2 в альвеолярном воздухе
Как в покое, так и при физической нагрузке возросли коэффициент утилизации кислорода (FO2) и процент содержания СО2 в альвеолярном воздухе. Таким образом, адаптационные изменения проявились в данном случае уже в состоянии покоя, а при физической нагрузке стали еще более выраженными. Как показали наши исследования, в результате тренировок происходит оптимизация альвеолярной вентиляции, минимизация функции дыхания и кровообращения.

Рис. 1, 2. Капнограмма выдоха. Динамика изменения содержания СО2 в альвеолярном воздухе (FetCO?) у испытуемой К-н во время дыхательной тренировки (дополнительное сопротивление дыханию с гипоксией и гиперкапнией). 1-й день и Б – через 2 месяца

Примечание

RQ – дыхательный коэффициент

FO2(%) – коэффициент утилизации кислорода

FetCO2(%) – концентрация СО2 в альвеолярном воздухе

2. ПРАКТИЧЕСКИЙ ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ДЫХАТЕЛЬНОГО ТРЕНАЖЕРА ФРОЛОВА

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ДЫХАТЕЛЬНОГО ТРЕНАЖЕРА

Фролов В. Ф. Москва

Индивидуальный дыхательный тренажер (тренажер Фролова) рекомендован к применению в медицинской практике 15 ноября 1995 года, приказом Минздрава РФ № 311. Шестилетняя практика показала, что с помощью тренажера обеспечивается успешное лечение многих заболеваний. Особенно эффективен тренажер при лечении бронхиальной астмы, хронического бронхита, ишемической болезни сердца, гипертонии, головных болей, мигрени, экземы, пиелонефрита, остеохондроза, артрита и др. Показаны новые возможности при лечении болезней крови и эндокринной системы, диабета (восстановление продукции собственного инсулина), и многих других. Применение тренажера снижает активность формирования атеросклеротических процессов и обеспечивает реабилитацию сосудов. В ряде случаев это позволяет отказаться от шунтирования и ангиопластики.

Тренажер был создан в 1989 году. При разработке предусматривалась реализация с помощью индивидуального прибора основных полезных элементов известных методов дыхания: гипоксия (Стрелков Р. Б., Чижов А. Я.), гиперкапния – повышенное содержание углекислого газа (Бутейко К. П.), сопротивление дыханию, задержка дыхания (хатха-йога). Дыхательный тренажер представляет собой двухкамерное устройство с водой, которая обеспечивает сопротивление дыханию. Внутренняя камера внизу соединена с насадкой, оборудованной отверстиями. Между насадкой и дном наружной камеры имеется зазор. Крышка прибора относительно дыхательной трубки имеет зазор для прохода воздуха, который проходит через дыхательную трубку, воду, отверстия насадки, донный зазор и выходит наружу через отверстие-зазор в крышке. При выдохе через тренажер возникает сопротивление. Величина сопротивления для каждого человека строго индивидуальна и задается определенным количеством воды. Дозировка воды осуществляется медицинским шприцем или мензуркой.

При занятиях на тренажере применяется метод диафрагмального (брюшного) дыхания. Вдох 1,5-2,0 сек, в течение всех занятий не меняется. Выдох через рот и тренажер, предельно экономный и продолжительный, наращивается процессом тренировок. Аппаратные тренировки завершаются освоением эндогенного дыхания. Время освоения эндогенного дыхания в зависимости от параметров сердечно-сосудистой и дыхательной систем составляет от двух до нескольких месяцев.

Технология эндогенного дыхания создавалась путем постоянного совершенствования моделей дыхания. В результате за последние два года, эффективность дыхания выросла в 3-4 раза. При этом базовая модель тренажера практически не изменилась. Такой успех обусловлен, с одной; стороны, постоянным совершенствованием теории эндогенного дыхания, а с другой стороны, непрерывным процессом исследований с участием тысяч людей. За это время из технологии исключен ряд элементов дыхания, не оправдавших возлагавшихся на них надежд.

Полное освобождение от недостатков технологии эндогенного дыхания завершено в 1999 году. В технологию включены следующие основные элементы: оптимальное сопро-тивление на выдохе, специальный диафрагмальный брюшной тип дыхания с увеличивающимся по продолжительности выдохом, эстафетный, энергетически двухуровневый режим дыхания. Указанные элементы в совокупности обеспечивают реализацию конечной цели – освоение эндогенного дыхания. Но полезный результат возникает уже с первого занятия и продолжает наращиваться от занятия к занятию. Чтобы эффективно применять новое дыхание, важно понимать, как обеспечивается каждодневный успех и как решаются перспективные задачи.

Оптимальное сопротивление на выдохе оказалось главным элементом дыхания, обеспечивающим успех технологии. Но этот фактор оказался решающим при строгом обеспечении специального диафрагмального брюшного типа дыхания с увеличиваю-щимся по продолжительности выдохом. При естественном дыхании внутрилегочное давление отличается от атмосферного в пределах от – 30 мм вод. ст. при вдохе до + 30 мм вод. ст. при выдохе (5). С тренажером выдох осуществляется при строго определенном сопротивлении дыханию. Для основной массы людей оптимальное сопротивление находится в интервале от 22 до 30 мм вод. ст. Чтобы получить максимально полезный эффект, каждый человек должен дышать при строго определенном сопротивлении. Такому состоянию соответствует минимальная температура тела, минимальное количество свободных радикалов, максимальный уровень клеточной энергетики. Важно также максимально эффективно применить оптимальное сопротивление выдоху. Регламентом предусматривается выдыхать 85-90% от общего времени дыхания. Выдох осуществляет-ся порциями 6 – 7 сек с паузами 0,5-1 сек для расслабления диафрагмы. Выполнение техники и регламента дыхания сразу же включает механизмы избавления от ранее названных пяти недостатков, присущих организму с внешним дыханием. Во-первых, прекращается поражение сосудов. Экспериментально показано резкое снижение количества свободных радикалов, как только начинается дыхание на тренажере. Во-вторых, резко повышается уровень клеточной энергетики. Это также зафиксировано с применением методов Кирлиана, биохемилюминисценции и др. Насыщение тканей кислородом наглядно демонстрируется с применением стандартного оксиметра. Одновременно организм приобретает эффективный обмен и высокий иммунный статус. Исследования показали, что главная зависимость иммунной системы – зависимость энергетическая (2). Вот почему до 60-70 лет практически не болеют долгожители, в то время как к этому возрасту приобретают множество самых серьезных заболеваний люди со слабым дыханием.

Вдыхаемый воздух всегда содержит около 20,8% кислорода, а выдыхаемый около 15 %. Последняя величина для каждого человека индивидуальна и при одинаковой напряженности дыхания практически не меняется в течение всего гипоксического этапа. Если человек выдыхает воздух с концентрацией кислорода 15%, значит, в течение дыхательного акта в легких используется 5,8% кислорода. Эта величина будет оставаться неизменной в течение всего гипоксического этапа.

Человек со средними физическими данными проходит гипоксический этап дыхания примерно за месяц. Путем систематических тренировок исходная продолжительность дыхательного акта, например, с 15 сек, доведена до 36 сек, с которых эстафетно продолжается эндогенный этап. Что же произошло в организме? Объем вдоха, т. е. количество используемого кислорода не изменилось. В то же время выдох с 2-х шестисекундных порций увеличился до 5-ти таких же порций. Т. е. организм, используя одно и то же количество кислорода, в 2,5 раза увеличил производство энергии и собственного кислорода. Таким образом, с первых занятий гипоксического этапа осуществляется трансформация дыхания, обеспечивающая одновременно и повышение общего уровня клеточной энергетики, и снижение энергетической нагрузки на клетки в зонах сверхконцентрированного энергообмена и энергопроизводства.

Каждый человек на гипоксическом режиме через определенное время (месяц и более) достигает предела, после которого прекращается рост продолжительности дыхательного акта. Такой результат вытекает из логики процесса, поскольку ограничено количество потребляемого кислорода. Волевые попытки увеличить продолжительность дыхательного акта ведут к глубокой гиперкапнии, ацидозу, что опасно для организма. Эстафетный режим дыхания предполагает переход на эндогенный режим дыхания за 5-10 секунд до наступления предела, что исключает рецидив. В то же время подготовка клеток к эндогенному режиму требует достаточно времени. Поэтому гипоксический этап должен составлять около одного месяца при хороших параметрах дыхания, не менее двух месяцев – при слабом дыхании.

Эндогенный этап необходим для перевода организма на эндогенное дыхание, что осуществляется путем постепенного повышения уровня клеточной энергетики. С этой целью организм дополнительно подпитывается при выдохе свежим воздухом. Технически это исполняется небольшим приподнятием (но не расширением) груди после каждой порции выдоха, что обеспечивает непроизвольное подсасывание в легкие маленьких порций воздуха.

Дополнительные порции воздуха немного повышают количество кислорода, снижают дыхательную гипоксию и гиперкапнию. Несколько возрастает энергетическая нагрузка на клетки, но они уже подготовлены к работе в новых условиях.

Опыт показывает, что при эндогенном дыхании можно выполнять различную работу, быстро ходить, заниматься на тренажерах. Переход на эндогенное дыхание спортсменов обеспечивает повышение спортивных результатов.

При закаливании холодом, ледяной водой также поражаются сосуды. Холодовая нагрузка является сильнейшим стрессом, который сопровождается выбросом в кровь адреналина и гормонов надпочечников глюкокортикоидов. При стрессе надпочечники сразу выбрасывают глюкокортикоиды, которые, распространяясь с кровью, быстро запускают максимальные по интенсивности процессы производства энергии, прежде всего в клетках сосудистого русла. Поражаются, прежде всего, малые сосуды и капилляры, клетки которых не адаптированы к высокой нагрузке. При пораженной сосудистой стенке и высокой концентрации глюкокортикоидов другой гормон адреналин проявляет сильное тромботическое действие. Закаливание ведет к поражению капилляров и омертвению ткани. Глюкокортикоиды также подавляют иммунитет. Это необходимо помнить прежде всего при лечении рака, астмы, бронхолегочных заболеваний, аллергии, парадонтоза, гайморита, ревматизма, артритов и других болезней. Какой выход? Использовать кратковременное мягкое закаливание теплой и прохладной водой при ощущениях комфорта. Но лучше сначала освоить эндогенное дыхание и тогда организм подскажет оптимальные условия для комфортного закаливания.

Голодание вполне заслуженно пользуется популярностью во многих странах. Это понятно, поскольку наблюдаются определенные успехи. О неприятных последствиях лечебного голодания известно немного. Но новые знания о работе клеток подсказывают, что голодание небезопасно для сосудов (2). И это подтверждается достаточным количеством примеров.

Свободнорадикальное окисление в клетках, не останавливающееся никогда, беспрерывно сжигает жиры и другие вещества мембран. Но они должны своевременно восполняться согласно генетической программе. С переходом на голодание концентра-ция жирных кислот и других расходуемых веществ клеточных мембран в крови начинает падать. Наблюдения показывают, что у большинства людей жирные кислоты мобилизуются из запасов со значительным запаздыванием. Оно может быть постоянным в период всего голодания. Также крайне ограничены запасы белков, ферментов, микроэлементов, взамен утраченных в результате свободно-радикального окисления. А потому уже в первые дни голодания начинают разрушаться мембраны клеток, образующих сосудистую стенку, со всеми вытекающими последствиями. Поражаются, прежде всего, сосуды головного мозга, почек, сердца, нижних конечностей (если предусмотрены продолжительные прогулки), пищеварительного тракта. Переход на эндогенное дыха-ние позволяет более успешно проводить голодание, поскольку повышается скорость мобилизации жиров из депо. Для эндоген-нодышащих людей может быть рекомендовано суточное голодание. Но более эффективным является ежедневное 17-18 часо-вое голодание (легкий ужин в 18 часов, дыхание в 22 часа и завтрак в 12 часов при двухразовом питании).

ДЫХАНИЕ И ПИТАНИЕ

Приоритет энергетической концепции выдвигает дыхание на передний план. Но несвоевременное и нерациональное питание может резко снизить эффект дыхания. Уже сказано, что энергия (электроны) и кислород продуцируются только в реакции свободнорадикального окисления. Все другие процессы в организме идут с потреблением энергии и кислорода. Пищеварение является главным потребителем энергии и кислорода. На его нужды тратится около 50-60% суточного производства энергии. Рациональное питание должно решить главную задачу: необходимо уменьшить затраты энергии на пищеварение. Для этого, во-первых, необходимо в полной мере использовать собственные ферменты, помогающие максимально расщеплять питательные вещества уже во рту. Это достигается соблюдением известных правил питания: есть только при ощущении голода, не есть при болезнях, не пить во время еды, тщательно пережевывать и смачивать слюной пищу. Во-вторых, использовать ферменты пищи, т. е. предпочитать сырую пищу (например, овощи, фрукты) вареной.

Самым оптимальным временем для дыхания является интервал с 21 до 23 часов. В этом случае обеспечивается наилучший эффект от дыхания. К примеру, эффективность утреннего дыхания оценивается в 3-5 раз ниже. Наиболее продуктивно иммунная система работает с 22 до 7 часов. Это связано с тем, что уровень главных антагонистов иммунной системы гормонов глюкокортикоидов в это время самый низкий. Ночью, в состоянии покоя, функционирование основной массы клеток резко снижено. Поэтому энергетический потенциал организма, достигнутый за счет дыхания, используется преимущественно активно функционирующими клеткам иммунной системы. Наивысший эффект обеспечивается, если к моменту дыхания на тренажере произошло полное усвоение пищи, что сопровождается легкостью и желанием поесть. Ужин должен быть легким и не позднее 4 часов до дыхания. После занятия есть не рекомендуется до утра. Ночь – главное время активной работы иммунной системы и следует для этого создать самые лучшие условия.

Появляющиеся в публикациях сообщения о лечении жировой диетой! вызывают определенный интерес. Однако многие рецепты требуют критического осмысливания. Теория эндогенного дыхания в этой связи дает ясные ответы. Все ненасыщенные жиры, быстро расщепляющиеся и проникающие в кровь, могут быть полезны. Наиболее полезными из известных продуктов являются подсолнечное и льняное масло и низкоплавкие жиры рыб (скумбрия, лосось, сельдь, сардины и др.). Главные критерии полезности масел: степень ненасыщенности жирных кислот (чем выше, тем лучше), температура плавления (чем ниже, тем лучше). Однако технологии лечебного применения масел теоретически не разработаны. С созданием теории и технологии эндогенного дыхания возникли условия для решения такой задачи. Тем более в России уже несколько лет широко применяется метод лечения рака Н. В. Шевченко (7) с использованием масляно-спиртовой эмульсии. Изучение механизма, обеспечивающего полезный результат при приеме масляно-спиртовой эмульсии показало, что эффект может быть увеличен более чем в 10 раз. Для этого прием эмульсии должен быть совмещен с дыханием. Разработана технология “энергетического питания”. Речь идет о принципиально новом питании, применение которого надежно повышает уровень клеточной энергетики и обогащает ткани кислородом. Компоненты смеси: 40-45% спиртовой раствор и масло, подсолнечное или льняное. Энергетические показатели (степень ненасыщенности жирных кислот) льняного масла превышают подсолнечное в 1,4 раза. Оливковое масло значительно уступает подсолнечному и не рекомендуется в качестве компонента энергетического питания. В зависимости от массы тела рекомендуются следующие соотношения масло / спиртовой раствор (мл): до 60 кг — 25/35, 70 кг — 30/45, 80 кг — 35/50, 90 кг и выше – 40/60. Компоненты эмульсии заливаются в мерную бутылочку с герметичной пробкой. Эмульсия тщательно и энергично взбивается (2 минуты), выливается в рот и глотается. Прием эмульсии осуществляется только натощак.

Другие способы лечебного приема масел являются менее эффективными. Прием спирто-масляной эмульсии обеспечивает быстрое расщепление масла в двенадцатиперстной кишке и транспортировку жирных кислот в кровь. Благодаря такому способу решается задача значительного повышения в крови концентрации жирных кислот. Лечебно-оздоровительный эффект ненасыщенных жирных кислот, поступивших в кровь, объясняется с использованием методологии эндогенного дыхания. Польза от приема эмульсии при дыхании на тренажере более чем в 10 раз выше, чем при обычном дыхании. Такие выводы получены по результатам многочисленных натурных экспериментов, в которых участвовали сотни людей. Но очевидность таких заключений вытекает из логики новой концепции дыхания. Спирто-масляную эмульсию следует принимать непосредственно перед дыханием. Для профилактики и лечения заболеваний рекомендуется принимать эмульсию 1 раз в день. При лечении рака и других тяжелых заболеваний, а также с целью восстановления кровотока и растворения бляшек, возможен двукратный прием масла по методике, совмещенной с дыханием. Следует иметь в виду, что прием масла переводит организм на более высокий уровень энергетики, обмена, иммунного статуса. Это необходимо учитывать при лечении бронхиальной астмы, хронического бронхита и легочных заболеваний. Возникающие вследствие более высокого иммунного статуса воспаления бронхов могут привести к спазмам.

В заключение следует отметить, что:

1. эндогенное дыхание является самым эффективным средством управления фундаментальными процессами жизнеобеспечения организма: энергетикой, обменом, иммунным статусом.

2. при внешнем дыхании организм имеет неустранимые недостатки, которые закономерно ведут к заболеваниям и старению:

-поражению кровеносных сосудов и других тканей, обусловленное сверхконцентрированным производством энергии энергодефициту,

– тканевой гипоксии,

– иммунодефициту.

3. эффективность дыхания может быть значительно повышена при рациональном питании и оптимальном времени дыхания в суточном биологическом цикле.

ЛИТЕРАТУРА

Петракович Г. Н. Свободные радикалы против аксиом. Новая гипотеза о дыхании. Биополе без тайн.- М: Русская мысль 2, 1992.

Фролов В. Ф. Эндогенное дыхание – медицина третьего тысячелетия. Новосибирск, 2000.

Климов А. Н., Никульчева Н. Г. Липиды, липопротеиды, атеросклероз. СПБ.: Питер, 1995.

Облывач А. В. Патофизиология кислотно-основного и газового гемостаза, Ужгород, 1993.

Стрелков Р. Б., Чижов А. Я. и др. Прерывистая нормобарическая гипоксия в гинекологии, акушерстве и педиатрии.- М, 1999.

Шевченко Н. В. Рак: безнадежных больных нет.- М, 1998.

ЛЕЧЕБНО-ОЗДОРОВИТЕЛЬНОЕ ДЫХАНИЕ НА ТРЕНАЖЕРЕ ФРОЛОВА В МЕДИЦИНСКОЙ ПРАКТИКЕ

Зинатулин С. Н. Главный врач медицинского центра “Динамика”. Новосибирск

“Дыхательный тренажер Фролова”® предназначен для проведения дыхательных упражнений с целью профилактики и лечения различных заболеваний, повышения адаптационных возможностей организма. Дыхательный тренажер позволяет проводить тренировки дыхательной мускулатуры с созданием сопротивления в фазу вдоха и в фазу выдоха в режиме “адаптационного дыхания” гипоксически-гиперкапнической газовой смесью, что стимулирует иммунно-приспособительные механизмы, обеспечивает активацию физиологических реакций, улучшает обмен веществ. “Дыхательный тренажер Фролова”® рекомендован к применению в медицинской практике приказом МЗ РФ № 311 в 1995 г. Основными показаниями к применению дыхательного тренажера являются: хронический бронхит, бронхиальная астма, эмфизема легких, очаговый туберкулез, стенокардия, остеохондроз, гипертоническая болезнь, заболевания опорно-двигательного аппарата.

Многолетняя практика применения “дыхательного тренажера Фролова”® показала, что эта методика оказывает положительное влияние на весь организм. При систематическом применении “дыхательного тренажера Фролова”® значительно улучшается состояние нервной системы, функции капилляров, улучшаются обменные процессы даже на фоне гормональной патологии (климакс, диабет, ожирение и пр.). Применение “дыхательного тренажера Фролова”® позволяет улучшить состояние здоровья и качество жизни тяжелобольных людей, инвалидов, лиц пожилого и старческого возраста, минимизировать расходы на лекарства, улучшить качество ремиссии заболеваний, уменьшить частоту и тяжесть рецидивов хронических заболеваний. Простота выполнения упражнений на “дыхательном тренажере Фролова”® делает доступной эту методику для самого широкого круга лиц, в том числе и для малоподвижных больных, детей-инвалидов.

Научные исследования показывают, что процесс дыхания охватывает весь организм.Дыхание клеток (окислительные процессы) лежит в основе жизни клеток органов и тканей. На биологическом уровне дыхание человека объединяет, гармонизирует биохимические, физиологические процессы, активно участвует в регуляции гомеостаза, создает “эуритмию организма”. Ведущее, регулирующее, координирующее значение дыхания в процессах жизнеобеспечения становится абсолютно понятно при анализе тех биологических процессов, психофизиологических состояний, с которыми оно связано.

Взаимосвязь дыхания с различными процессами организма

И эта ведущая физиологическая функция, важнейший биологический процесс полностью доступен для произвольной регуляции уже с дошкольного возраста, благодаря высокой степени обучаемости дыхательной системы. Известно, что дыхательные упражнения улучшают не только функцию легких, но и работу всех органов. Таким образом, применение дыхательного тренажера Фролова позволяет улучшить восстановление нарушенных функций легких и сердца, головного мозга, кожи и других органов. И к тому же систематические упражнения на “дыхательном тренажере Фролова”® улучшают обмен веществ, кровообращение, активность иммунной системы. Такое разнообразие физиологических, биохимических эффектов объясняется тем, что в процессе дыхательной гимнастики на тренажере Фролова используется несколько лечебных факторов. Благодаря особенностям тренажера и методики во время упражнений выполняется дыхание в условиях измененной воздушной среды (со снижением кислорода и повышением углекислого газа), с сопротивлением на вдохе и на выдохе, с замедлением дыхания, удлинением выдоха. Эти измененные условия дыхания вызывают реакции нашего организма. Эти реакции носят неспецифический характер, то есть проявляются в обязательном порядке, независимо от заболеваний, охватывают весь организм, способствуют восстановлению тех отклонений, которые имеются в организме, и даже омоложению организма. Поэтому Дыхательный тренажер Фролова рекомендуется для оздоровления людей, имеющих множественные заболевания, для тех, кто физически ослаблен и не может переносить активных видов физкультуры, для тех больных, кто неизбежно вынужден быть в состоянии гиподинамии (после травм, инсультов и т. п.). Методика позволяет подбирать режим тренировки дыхания с учетом индивидуальных особенностей больных и поэтому возможна для массового применения. Этому также способствует простота основных элементов дыхательной гимнастики, что очень важно для обучения данной категории больных.

Дыхательная гимнастика на Дыхательном тренажере Фролова является эффективной формой респираторного тренинга, объединяющей все основные факторы, тренирующие систему дыхания и адаптационные механизмы организма человека, это сочетанный респираторный тренинг – СРТ. Гидравлическое сопротивление дыханию на выдохе (легко дозируемое пациентом) является принципиальной особенностью и ведущим фактором действия дыхательной гимнастики на тренажере. Сочетанный респираторный тренинг на тренажере (СРТ) реализует синергетический эффект тренирующих факторов (механизм действия аналогичен нелекарственным способам воздействия таким как гомеопатия, нормобарическая гипоксия, интервальная гипоксическая тренировка, активационная терапия).

Дыхательная гимнастика на тренажере как вариант акхивационной терапии позволяет эффективно улучшать метаболизм и тканевое дыхание, регенеративные процессы и поэтому имеет широкие показания к применению в клинической медицине.