ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИСЛОРОДНОГО БАЛАНСА ТКАНЕЙ КАК МЕТОД ОЦЕНКИ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ И ТРАНСКАПИЛЛЯРНОГО ОБМЕНА
Важным показателем тканевого метаболизма, в частности энергетического обеспечения тканей, является напряжение кислорода в тканях. Этот показатель приобрел особенную ценность для клиницистов в последние годы в связи с разработкой доступных методов, позволяющих определять напряжение кислорода в тканях человека in vivo (В.
Г. Вогралик и др., 1965). Впервые прямое измерение напряжения кислорода в тканях целостного организма удалось зарегистрировать Davies и Brink (1942), которые использовали полярографический метод анализа Гейровского (1937). Представление о теоретических основах полярографии дано в ряде работ (Кольтгоф, 1937)· Сущность метода основана на восстановлении кислорода на платиновом (поляризующемся) электроде, введенном в ткань. При подаче на электроды постоянного напряжения (обычно 0,5—0,7 В) возникает диффузный ток, величина которого прямо пропорциональна концентрации кислорода в окружающей среде.Величина диффузии кислорода в ткани и напряжение его в тканях, кроме коэффициента диффузии, зависят от ряда факторов. К ним можно отнести капилляризацию тканей и напряжение кислорода в капилляре, кислородную емкость крови, особенности кривой диссоциации оксигемоглобина, скорость кровотока, в капиллярах и проницаемость капилляров, интенсивность потребления кислорода тканями и т. д. Практика показывает, что величина рОг в тканях определяется двумя главными условиями: 1) коэффициентом диффузии, зависящим от состояния проницаемости функционирующих капилляров и величины объемного кровотока, т. е. от состояния микроциркуляции и транскапиллярного перехода ; 2) скоростью утилизации кислорода клетками, т. е. интенсивностью аэробных процессов в тканях.
Нами разработана методика, позволяющая оценивать указанные компоненты. В основу метода положены измерения рОг в тканях. Определение напряжения кислорода в тканях людей проводили на отечественном полярографе ПА-3 и чехословацком LP—60.
В качестве катода, вводимого в ткапь (кожа или мышцы предплечья, голени и других областей), использовали платиновый электрод с рабочей поверхностью 0,0157 мм2. Анодом служила хлорсеребряная пластинка, заключенная в специальную капсулу с «переходником» из хлорида калия.
Запись производили при потенциале, соответствующем «плато» электрода. В большинстве случаев величина потенциала составляла 0,6 —0,7 В.
1. Подярограшіа здорового человека.
Измерение рОг проводят обычно в мышцах верхней трети предплечья или голени. Платиновую иглу вводят на глубину до 1 см. Расстояние между катодом и анодом 1 см. Калибровку электродов осуществляют по физиологическому раствору до и после каждого измерения. Возникающий ток восстановления записывают на чернильнопишущем регистраторе.
После установки стабильного исходного тока обследуемому дают кислородную нагрузку — вдыхание чистого кислорода 20 раз в течение 1 мин. В этот период на полярограмме регистрируют появление диффузного тока. Через 2—3 мин после стабилизации тока на плечо или бедро исследуемого накладывают манжетку от аппарата для измерения артериального давления. Давление в манжетке поднимают до 200 мм рт. ст. (регионарная гипоксия). В этот момент на полярограмме отмечается падение величины диффузного тока, которое продолжается 2— 3 мин и останавливается на какой-то максимальной величине. После определения стабильного тока (упавшего) манжетку снимают, кровоток восстанавливается, и в этот период вновь наблюдается подъем величины диффузного тока. Полярограмма, записанная таким образом у здорового человека, имеет следующий вид (рис. 1). Расшифровка и дальнейший анализ полярограммы позволяют выделить ряд показателей, графически изображенных на рис. 2.
Начальный подъем кривой отражает прирост диффузионного тока (т. е. р02 в тканях) при вдыхании чистого кислорода и обусловлен изменением градиента концентрации в связи с увеличением р02 крови. Согласно закону Фика, увеличение градиента концентрации приводит к повышению диффузии через капиллярную стенку.
Скорость и максимальный прирост р02 в тканях в этих условиях определяются состоянием микроциркуляции и коэффициентом диффузии, зависящим в свою очередь от проницаемости капилляров.Во избежание погрешностей за счет включения тканевых процессов о скорости прироста р02 в тканях мы судили по изменению диффузионного тока за первые 10 с (отрезок «а —Ь»), Однако при расчетах более удобно выражать начальный прирост за 1 мин. При этом мы исходим из представления о том, что при стабильной скорости прироста диффузиоп- ного тока его величина к концу 1-й минуты находилась бы в точке Ь|. Практически для нахождения точки Ьі мы проводим хорду от точки а
через точку b до пересечения с перпендикуляром, восстановленным к изолинии на расстоянии, соответствующей 1 мня от начала прироста диффузионного тока.
Величина Н| отражает максимальный прирост рОг в тканях после вдыхания кислорода и зависит как от скорости транскапиллярного перехода, так и от состояния окислительно-восстановительного потенциала тканей (интенсивность потребления кислорода тканями).
Начало самопроизвольного снижения диффузионного тока после кислородной нагрузки у разных лиц отличается большой вариабельностью. Оценить степень утилизации кислорода тканями по данному отрезку полирограммы весьма затруднительно. Предложена проба с регионарной гипоксией, которая позволяет стандартизировать полученные результаты. По аналогии с начальной скоростью прироста р02 при кислородной нагрузке измеряют также скорость падения диффузионного тока (р02 за 10 с в ответ на гипоксию) (ссі).
В таком случае отрезок cd отражает скорость, а h2 — максимальную величину утилизации кислорода тканями в условиях гипоксии, зависящих в определенной мере от интенсивности аэробных процессов в клетках (И. М. Эпштейн, 1971). После восстановления кровотока в конечности (снятие манжетки) на полярограмме отмечается прирост диффузионного тока.
Как и в случае с нагрузкой кислородом определяют прирост за 10 с (ef) с перерасчетом на 1 мин (efi) и максимальный прирост (h3) р02 в тканях.Указанные показатели отражают, по сути дела, те же процеси, что и начальные части полярограммы (отрезок «а—Ь» и величина hi). Разница состоит лишь в том, что в первом случае мы максимально насыщаем кровь
кислородом, а во втором к ткани поступает свежая порция крови с естественным уровнем кислорода в ней (до 90—95 мм рт. ст.).
Нормальные ноказатѳли полярограммы (на полярографе LP—60), снятые у 60 практически здоровых лиц, были следу-
ющие: при нагрузке кислородом скорость подъема 12,2 ±1,6% в минуту, максимум подъема 11,5 ±1,8%, при гипоксии — скорость падения 14,2± 1,7% в минуту, максимум падения 13,2 ± 1,4 % в минуту, скорость подъема после гипоксии 18,5 ± ±2,1% в минуту, максимум подъема после гипоксии 10,9 ±1,8% в минуту. Схематично эти показатели представлены на рис. 3. Для сравнения приводим полярограмму, типичную для больного атеросклерозом.
Наш многолетний опыт исследования проблемы проницаемости кровеносных капилляров в физиологических условиях и при патологии позволяет сделать вывод, что при использовании описанных выше капиллярно-венозного метода и метода полярографии можно объективно оценивать состояние транскапиллярного обмена. В последние годы этот комплекс исследований мы дополняем определением напряжения кислорода в артериальной и венозной крови той же конечности (на приборе микро-Аструп), а также определением содержания и активности гуморальных факторов регуляции микроциркуляции и проницаемости капилляров (протеазы, кининовая система, гепарин и др.).