Проблема кислородного голодания, выдвинутая в 19 веке И.М. Сеченовым и В.В. Пашутиным, остается актуальной в клинической медицине и в 21 веке. Благодаря научному и техническому прогрессу к настоящему времени гипоксия детально и глубоко изучена на клеточном уровне, и результаты этих исследований широко применяются при лечении многих заболеваний человека [1, с. 7]. Тяжелые формы гипоксии требуют немедленного оказания врачебной помощи. Для лечения гипоксических состояний уже более 40 лет применяют метод гипербарической оксигенации (ГБО). ГБО – это искусственное увеличение кислородной емкости крови за счет дополнительного растворения кислорода в плазме в результате повышения pO2 во вдыхаемой газовой смеси вследствие увеличения общего барометрического давления внешней среды. С исторической точки зрения началом научного подхода к изучению такого способа воздействия на человеческий организм можно считать два примечательных события, пришедшихся на 1662 год. Первое – английский ученый Роберт Бойль, проведя физико-механические опыты, касающиеся упругости воздуха, впервые описал влияние сжатого воздуха на живой организм. Второе – тоже английский врач Геншоу применил деревянную барокамеру для лечения больных с патологией легких и пищеварительного тракта, положив начало гипербаротерапии.
Итак, более 300 лет формирования научных взглядов на механизмы лечебного действия ГБО привели к тому, что в 1965 году на кафедре патофизиологии Воронежского государственного медицинского института под руководством профессора А. Н. Леонова была создана адаптационно-метаболическая теория гипербарической медицины, которая легла в основу одноименной научной школы. Эта теория отражает эволюционную роль кислорода как естественного универсального адаптогена, обеспечивающего высокоэнергетический потенциал для роста, развития и функционирования эукариотических биологических систем потребления кислорода, его транспорта и самозащиты организма от окислительного разрушения [2, с.40]. Выявленные фундаментальные свойства гипербарического кислорода, проявляющиеся в стимулирующем, ингибирующем и заместительном влиянии на реактивность организма на разных уровнях его интеграции, позволили разработать адаптационно-метаболическую теорию гипербарической кислородной терапии и обосновать саногенетические эффекты повышенного давления кислорода на организм: адаптационно-регуляторный (адаптационно-функциональный), адаптационно-метаболический (биоэнергетический, дезинтоксикационный, биосинтетический) и адаптационно-структурный механизмы [1, с. 57].
Благодаря своей аргументированности теория профессора Леонова позволила решить ряд научно-практических задач и оказала существенное влияние на развитие ГБО в мире. Достижения Воронежской научной школы по гипербарической медицине широко представлены на международных научных форумах по фундаментальной и прикладной медицине [3, с. 66]. Разработкой этой проблемы активно занимались и сотрудники кафедры патофизиологии ВГМУ. А именно доценты кафедры, кандидаты медицинских наук В. М. Крюков и Ю.М. Тумановский. Результаты научных исследований были опубликованы в ведущих научных изданиях, как в нашей стране, так и за рубежом.
В своей теории «Адаптационно-метаболическая теория саногенеза (лечебного действия ГБО)» А. Н. Леонов выделил три патофизиологических механизма: адаптационно-функциональный, адаптационно-метаболический и адаптационно-морфогенетический. Понятие «саногенез» выражает комплекс механизмов выздоровления/оздоровления организма при любой нозологической форме. Если гипербарический кислород рассматривать как естественный адаптоген, то на этой методологической основе ГБО занимает позицию универсального фактора, способного корригировать адаптационную ауторегуляцию жизненных процессов здорового и больного организма. Биологической основой саногенеза являются защитные, приспособительные и компенсаторные реакции организма на воздействие этиологических факторов заболевания. Все механизмы лечебного действия ГБО проявляют себя только в адаптационную стадию гипероксии. Адаптационно-функциональный механизм лечебного действия ГБО отражает изменение функций различных органов и систем: нейро-гуморальной системы (регуляторный механизм) и внутренних органов (эффекторный механизм). Известно влияние ГБО на все звенья нейро-эндокринной системы: рецепторы, афферентное, центральное и эфферентные звенья.
Эффекторный механизм лечебного действия гипероксии объясняет способность ГБО влиять на внутренние органы организма, восстанавливая их функцию. Происходит восстановление сократительной функции сердца, активация функции печени и почек, нормализация внешнего дыхания. ГБО помогает снять обструкцию и восстановить перфузию, поскольку объемы газа, попавшие в организм, уменьшаются пропорционально давлению (закон Бойля). ГБО значительно облегчает оксигенацию в зоне микроциркуляторных расстройств и предупреждает развитие острой почечной недостаточности, нормализует почечную ультрафильтрацию, снижает протеинурию, увеличивает диурез при его снижении при ОПН. ГБО может оказывать как иммуностимулирующее действие (стимулируя образование защитных иммунных комплексов, формирования противоинфекционного иммунитета), так и иммуноингибирующее действие на иммунную систему (угнетение образования патогенных иммунных комплексов, антител при аутоиммуных и аллергических реакциях). Адапатационно-метаболический механизм лечебного действия ГБО включает в себя следующие разновидности данного механизма: биоэнергетический, дезинтоксикационный, биосинтетический.
Биоэнергетический механизм. Скорость катаболизма и анаболизма в клетке, сопряженная с потреблением кислорода, определяется главным образом, потребностью клетки в энергии, необходимой для выполнения функций, детерминированных генотипом и фенотипом каждого органа и организма в целом. Дезинтоксикационный механизм. При любой патологии в тканях резко возрастает содержание токсических метаболитов, развиваются явления аутоинтоксикации, что может привести к значительному нарушению функций органов и систем. Биосинтетический механизм. В основе этого механизма лечебного действия гипероксии на организм лежит нормализация системы ДНК-РНК-белок. Этот механизм показывает, что под влиянием ГБО, прежде всего, активируются внутриклеточные механизмы образования ДНК и РНК.
Ультраструктурные элементы саногенеза. ГБО изменяет реакционные свойства белковых молекул, их конформацию, способствует нормализации обменных процессов в клетке. Субклеточные элементы саногенеза. Под влиянием ГБО увеличивается образование митохондрий, появляются свободные полирибосомы, восстанавливаются мембраны клеток. Клеточный уровень саногенеза. Адаптогенное действие ГКТ активирует процессы клеточной регенерации, что представляет собой клеточный элемент саногенеза.
Все представленные выше механизмы лечебного действия ГБО являются единым целым. Включение одного механизма сразу же приводит к запуску остальных звеньев саногенеза. Осложнения при оксигенобаротерапии связаны с переходом действия кислорода из адаптационной стадии в токсическую и терминальную, чаще при нарушении режимов проведение сеанса ГБО (избыточное давление, время экспозиции). Токсическая стадия гипероксии характеризуется развитием общетоксического, нейротоксического и пневмотоксического синдромов.
Общетоксический синдром. В основе развития общетоксического синдрома лежит развитие в организме гипероксической гипоксии. Гипероксическая гипоксия возникает вследствие накопления свободных радикалов кислорода, блокирующих дыхательные ферменты митохондрий (цитохромы, флавопротеины). Развивается тканевая гипоксия. Формируется недостаточность антиоксидантной системы, угнетается образование высокоэнергетических фосфатов (развивается гипоэргоз).
Нейротоксический синдром (эффект П. Бера). Острое кислородное отравление. Острое кислородное отравление проявляется в виде развития кислородной эпилепсии, характеризуется приступами тонических и клонических судорог. Повышается раздражимость и возбудимость нейронов пирамидной системы мозга, угнетается тормозящее влияние коры головного мозга на подкорковые структуры.
Пневмотоксический синдром (эффект Л. Смита). Хроническое кислородное отравление. При пневмотоксическом синдроме формируется гипербарическая кислородная бронхопневмония за счет прямого раздражения и повреждения бронхов и легких гипербарическим кислородом. Происходит разрушение сурфактанта, ателектаз альвеол легких, рефлекторное раздражение афферентной иннервации бронхолегочной системы гипербарическим кислородом.
Терминальная стадия гипероксии. При усилении формирования патологических процессов возникающих в токсическую стадию ГБО развивается терминальная стадия. Она характеризуется развитием терминального состояния (шок, коллапс, клиническая смерть). Возникает мозговая или висцеральная форма терминальных расстройств функций органов и систем. Смерть в условиях гипербарической оксигенации имеет гипоксическое происхождение.
Применение ГБО. В настоящее время гипербарическая медицина получает все большее распространение. Трудно найти область клинической медицины, где не используется гипербарическая оксигенация как самостоятельный метод лечения, так и в комплексе с другими терапевтическими средствами. В первую очередь это относится к интенсивной терапии различных критических состояний, в реаниматологии, хирургии, терапии, акушерстве, педиатрии, неврологии, офтальмологии, стоматологии, радиологии и т.д. Установлено значительное влияние ГБО на различные уровни адаптации организма, начиная с эндокринного и заканчивая субклеточным [8, c. 1327]. Очень эффективно действие ГБО при анаэробной инфекции, отравлении окисью углерода, барбитуратами, хроническом и остром поражении периферических сосудов, коронарной болезни сердца. ГБО компенсирует практически любую форму кислородной недостаточности [4, с. 11; 5, с. 30; 6, с.22; 7, с. 62].