Толерантность к физической нагрузке у больных с

На правах рукописи
УДК 616.12-008.318-085.22
Миронова Елена Константиновна
ТОЛЕРАНТНОСТЬ К ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ У БОЛЬНЫХ
С МЕТАБОЛИЧЕСКИМ СИНДРОМОМ
14.00.06 – «Кардиология»
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Москва – 2008
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный медикостоматологический университет Росздрава»
Научный руководитель академик РАМН, доктор медицинских наук,
профессор
Евгений Иванович Соколов
Официальные оппоненты:
Доктор медицинских наук, профессор Сыркин Абрам Львович,
ГОУ ВПО «Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова»;
Доктор медицинских наук, профессор Теблоев Константин Иналович,
ГОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический
университет Росздрава»
Ведущая
организация:
ФГУ
«Московский
областной
научно-
исследовательский институт им. М.Ф.Владимирского» МЗ Моск.области.
Защита состоится ____ ____________ 2008 года в ____ часов на заседании
диссертационного совета Д 208.041.01 при ГОУ ВПО «Московский
государственный медико-стоматологический университет Росздрава» по
адресу:127473 г. Москва, ул. Делегатская, д.20/1
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского
государственного медико-стоматологического университета (127206,
Москва, ул. Вучетича, д. 10а).
Автореферат разослан
Ученый секретарь
диссертационного совета
профессор
Р.И.СТРЮК
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
В последние годы кардиологи в разных странах широко изучают
метаболические нарушения как факторы риска ИБС. К одному из важных
факторов риска ИБС - ожирению добавились такие метаболические
нарушения,
как
инсулинорезистентность
и/или
гиперинсулинемия,
нарушение толерантности к глюкозе. В основу метаболического синдрома X,
описанного
в
Rеаvеn
г.
1983
включены
следующие
нарушения:
инсулинорезистентность, гиперинсулинемия, нарушение толерантности к
глюкозе, повышение уровня липопротеидов очень низкой плотности
(ЛПОНП),
снижение
содержания
липопротеидов
высокой
плотности
(ЛПВП), артериальная гипертензия.
Количественная
оценка
функциональной
способности
системы
транспорта кислорода и выявление факторов, ответственных за ее
ограничение, являются основной задачей в диагностике больных с
метаболическим синдромом. Значительным шагом в этом направлении стала
разработка концепции «анаэробного порога».
Сопоставляя фоновые показатели здоровых лиц и больных с
метаболическим синдромом (МС), мы отмечаем значительную разницу.
Прежде
всего,
у
больных
с
метаболическим
синдромом
снижена
толерантность к физической нагрузке.
Толерантность человека к физическим нагрузкам принято оценивать по
активности в период анаэробного порога.
Таким образом, эргоспирометрическое исследование у больных с
метаболическим синдромом является важным клиническим тестом для
контроля
за
эффективностью
проводимого
лечения
у
больных
с
метаболическим синдромом.
2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Определить основные патогенетические механизмы сниженной
толерантности к физической нагрузке у больных с метаболическим
синдромом. С помощью эргоспирометрического исследования сопоставить
количественные критерии перехода аэробного обмена в анаэробный у
здоровых лиц и больных с метаболическим синдромом для коррекции
лечебных мерприятий.
3. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Выяснить толерантность к физнагрузке у больных с метаболическим
синдромом по сравнению с нормой.
2. Сопоставить потребление кислорода и выделение углекислоты у
больных с метаболическим синдромом в фоне и при физической
нагрузке по сравнению с нормой.
3. При проведении эргоспирометрического исследования у здоровых лиц
и больных с метаболическим синдромом важно определить уровень
анаэробного порога.
4. У больных с метаболическим синдромом необходимо оценить
клинические показатели артериального давления и частоты пульса при
физической нагрузке.
5. При
метаболическом
синдроме
следует
показать
значимость
инсулинорезистентности в снижении толерантности к физической
нагрузке.
6. Доказать
целесообразность
включения
физической
нагрузки
в
лечебный комплекс больных с метаболическим синдромом.
4. НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ
Проведено комплексное исследование толерантности к физической
нагрузке у больных с метаболическим синдромом с целью оценки уровня
потребления кислорода и выделения углекислоты. Продемонстрировано
выраженное
снижение
переносимости
физических
нагрузок
при
метаболическом синдроме на фоне максимального напряжения систем
адаптации.
Осуществлена
корреляция
инсулинорезистентности
больных
с
метаболическим синдромом с уровнем анаэробного обмена при нагрузке в
анаэробном пороге. Доказано влияние лактоацидоза при максимальной
нагрузке на количество потребленного кислорода и выделенной углекислоты.
Изучены
пути
метаболической
коррекции
звеньев
патогенеза
инсулинорезистентности в практической работе врача терапевта.
5. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ
Показано, что сниженная толерантность к физической нагрузке у
больных с метаболическим синдромом тесно связана с нарушением
энергетического баланса и выраженной инсулинорезистентностью. При
проведении физической нагрузки отмечаются колебания артериального
давления, частоты сердечных сокращений и изменения на ЭКГ, что
позволяет лечащему врачу учитывать качество медикаментозной терапии. В
процессе реабилитации больных с метаболическим синдромом (после
перенесенного инфаркта миокарда) важно учитывать степень физической
нагрузки и ее сочетания с физиотерапевтическими мероприятиями.
6. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ
1. Эргоспирометрическое исследование выявило снижение толерантности к
физической нагрузке у больных с метаболическим синдромом по сравнению с
нормой.
2. Уровень
анаэробного
порога
является
важным
критерием
оценки
потребления кислорода и выделения углекислоты.
3. Сниженное
количество
эргоспирометрического
потребленного
исследования
при
кислорода
в
процессе
метаболическом
синдроме
свидетельствует о раннем переходе аэробного обмена в анаэробный.
4. Снижение уровня энергетического обмена у больных с метаболическим
синдромом во время эргоспирометрического исследования вызывает
нарушение щелочно-кислотного равновесия.1
7. ЛИЧНОЕ УЧАСТИЕ СОИСКАТЕЛЯ В РАЗРАБОТКЕ ПРОБЛЕМЫ
Автором был набран клинический материал, обследовано 39 больных с
метаболическим синдромом и 12 здоровых лиц. В ходе сбора материала для
диссертационной работы были освоены и использованы методы: проведения
эргоспирометрического
исследования,
вычисления
анаэробного
порога,
количественной оценки щелочно-кислотного равновесия в организме. Автор
самостоятельно провел статистическую обработку результатов проведенного
исследования.
8. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
Результаты исследования внедрены в практику работы терапевтического
отделения больницы №85 и различных клиник Федерального медикобиологического Агентства России, а также используются в научном и
педагогическом процессах на кафедре терапии №2 ФПДО МГМСУ.
Первичная документация проверена и соответствует материалам,
включенным в диссертацию.
Апробация работы проведена 08 ноября 2007 года на совместном заседании
кафедр: терапии №2 ФПДО МГМСУ, факультетской терапии и профпатологии
МГМСУ, клинической физиологии и функциональной диагностики ДГОУ
ИПК, курса промышленной медицины ФМБА России.
Публикации:
Материалы диссертации отражены в 4 работах, в том числе 2 работы в
журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для публикации
материалов диссертационных исследований.
Объем и структура диссертации:
диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и практических
рекомендаций, а также библиографии, содержащей 245 отечественных и
зарубежных
источников.
Диссертация
изложена
на
165
страницах
машинописного текста, иллюстрирована 2 схемами, 30 таблицами и 40
рисунками.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
При выполнении настоящей работы всего было обследовано 12
здоровых лиц и 39 больных с метаболическим синдромом. Масса тела
оценивалась по индексу Кетле (вес кг/ рост, м 2). ИМТ=вес (кг)/рост (м2). По
величине этого индекса можно судить о нормальной или избыточной массе
тела.
При ИМТ:






18,5 - недостаточная масса тела
18,5 - 24,9 - нормальная масса тела
25,0 - 29,9 - избыточная масса тела
30,0 - 34,9 - ожирение 1 степени
35,0 - 39,9 - ожирение 2 степени
40 - ожирение 3 степени
Все больные с метаболическим синдромом были госпитализированы в
85 больницу, где проходили обследование.
Согласно
классификации
ВОЗ,
у
больных
с
висцеральным
ожирением диагностировался индекс массы тела Кетле (ИМТ) 30 и более
кг/м2.
На ЭКГ у всех обследованных больных синусовый ритм,
горизонтальное положение электрической оси сердца. При рентгенографии
инфильтративные и очаговые изменения в легких не обнаружены,
патологических
изменений
турецкого
седла
выявлено
не
было.
Концентрация гемоглобина крови у всех была в границах нормы (125-140
г/мл), биохимические анализы крови и анализы мочи - без патологии.
Группу контроля составили 12 здоровых лиц с нормальной массой
тела (ИМТ=21-24 кг/м2). Они не предъявляли жалоб со стороны здоровья
и не испытывали трудностей в выполнении как повседневных, так и
интенсивных
физических
нагрузок.
Четыре
человека
курили.
При
физикальном и инструментальном обследовании патологических изменений
выявлено не было. Концентрация гемоглобина крови у всех была
нормальной.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В настоящей работе были использованы следующие методы
исследования:
1. Клиническое обследование, которое позволило исключить грубую
органическую патологию, как возможную причину отклонений в весе,
и создать относительно однородные по составу группы.
2. Спирометрия
или
изучение
механических
свойств
аппарата
вентиляции на основе измерения отношений поток-объем-время.
Особое значение при этом придавалось бронхоспазму, отечновоспалительных изменений бронхов, истощению дыхательных мышц,
могущих оказать влияние на дальнейшие результаты исследования
физической работоспособности.
Спирометрическое
исследование
осуществлялось
с
использованием программы «Spirometry / Flow- Volmne» аппарата Oxycon
Alpha
фирмы
«Erin
Jaeger»
(Германия).
Перед
непосредственным
проведением измерений проводился подробный инструктаж о способе
выполнения дыхательных маневров с их демонстрацией.
При проведении спирометрии оценивались следующие показатели:
VT- дыхательный объем;
VC шах- максимальная жизненная емкость легких ( максимальное
значение жизненной емкости легких, полученное при маневрах жизненной
емкости вдоха и жизненной емкости выдоха);
FVC- функциональная жизненная емкость выдоха;
FEV 1- объем форсированного выдоха за первую секунду маневра
определения функциональной жизненной емкости легких;
FEV 1%М - величина объема форсированного выдоха за первую секунду,
выраженная в процентах по отношению к максимальной жизненной емкости
легких;
PEF - пиковая объемная скорость выдоха;
FEF 25- максимальная объемная скорость после выдоха 25 %
функциональной жизненной емкости легких;
FEF 50- максимальная объемная скорость после выдоха 50 %
функциональной жизненной емкости легких:
FEF 75- максимальная объемная скорость после выдоха 75 %
функциональной жизненной емкости легких;
MMEF - средняя объемная скорость в интервале выдоха от 25 до 75%
функциональной жизненной емкости легких.
Эргоспирометрическое
Охусоп
фирмы
Alpha
исследование
«Erih
производилось
Jaegen>
(Германия).
на
аппарате
Исследование
осуществлялось в первой половине дня через 1,5-2 часа после завтрака.
Исследование газообмена осуществлялось путем анализа каждого
дыхательного цикла (метод «breath by breath») с последующим усреднением в
интервале 15-и секунд.
Для определения выделяемого углекислого газа использовался не
дисперсионный инфракрасный анализатор СО 2, работа которого построена
на
том,
что
инфракрасного
при
прохождении
излучения
в
газовой
присутствии
смеси
СО 2
мимо
сила
источника
получаемого
электрического сигнала варьирует в зависимости от парциальн ого
напряжения СО 2 .
При проведении эргоспирометрического исследования автоматически
рассчитывались и анализировались следующие показатели:
W (Ватты) - мощность нагрузки;
VCO2 (мл/мин) - продукция углекислоты;
VO2 (мл/мин, % должного) - потребление кислорода;
V'02 /kg (мл/мин кг) - потребление кислорода на килограмм массы тела;
AT (%) - анаэробный порог;
HR ( /мин) - частота сердечных сокращений;
HRR ( / мин) - резерв частоты сердечных сокращений;
O2/HR ( мл ) - кислородный пульс;
Psys (мм рт. ст) - систолическое артериальное давление;
Pdia (мм рт. ст) - диастолическое артериальное давление;
BF ( /мин) - частота дыхания;
BR (%) - дыхательный резерв;
Eq CO2 - вентиляционный эквивалент по углекислому газу;
Eq O2 - вентиляционный эквивалент по кислороду;
RQ - дыхательный коэффициент;
VDa/VT - отношение мертвого пространства к дыхательному объему
(фракция мертвого пространства);
VE (л/ мин) - минутная вентиляция;
Эргоспирометрическое исследование включало в себя 3 фазы:
1.
в течение первых 6 минут пациент находился в состоянии покоя
(фаза «Rest»). Это необходимо для анализа исходных показателей.
2.
период
безнагрузочного
педалирования
(фаза
«Reference»
продолжительностью 3 минуты). Во время этой фазы обследуемый вращал
педали с небольшой начальной ступенью нагрузки (как правило, 25 или 30
Вт). Цель безнагрузочного педалирования - максимально адаптировать
пациента к велоэргометру, а также научить его постоянно поддерживать
оптимальную скорость педалирования (60 оборотов в минуту).
3.
основная фаза «Test» со ступенчато возрастающей нагрузкой,
которая длилась до изнеможения. Прирост физической нагрузки за каждую
минуту рассчитывался исходя из должных величин максимальной нагрузки
так, чтобы общая продолжительность фазы «Test» не превышала 10 минут
(при большей продолжительности теста развивается локальная мышечная
усталость без достижения максимальной аэробной производительности).
Нагрузка регистрировалась исследователем через компьютерную
программу.
Толерантность к физической нагрузке определяется максимальной
мощностью мышечной работы, которую способен выполнить пациент. Она
рассчитывается в Ваттах и в процентах должной величины.
Формулы для расчета индивидуальной ступени нагрузки следующие:
V'O2unload-l 50+6xWt,
V'O2max= (H-A)x20 - мужчины, (V'O2max= (H-A)xl4 - женщины),
W= (V'O2max- V'O2unload)/100,
где Wt- вес (кг), Н- рост (см), А- возраст (годы), W- ступень нагрузки.
Восстановительный период (фаза Recovery) продолжался в течение 10и минут: 5 минут педалирования с частотой 50-60 оборотов в минуту и
мощностью нагрузки, равной начальной ступени, и 5 минут состояния
покоя. Цель восстановительного периода - плавный выход из нагрузки,
обеспечивающий
оптимальное
восстановление
организма
после
нагрузочного стресса, В течение этого времени необходимо особенно
тщательное наблюдение за обследуемым, даже если он абсолютно здоров.
Неожиданные головокружения и коллапсы чаще всего наблюдаются в
фазу Recovery, поэтому исследователь должен стоять рядом, чтобы при
необходимости поддержать тестируемого и снять с него маску.
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ
В настоящем исследовании статистический анализ данных выполнялся
с помощью программ, входящих в пакет Excel 2003 xp.
Числовые данные каждой из таблиц на рабочем листе Excel 2003xp
подвергались
статистическому
анализу
с
помощью
программы
«Описательная статистика». При статистической оценке вариационного ряда
учитывались соотношения следующих статистических параметров:
n — Число вариант ряда.
V — Варианта ряда
V — Сумма вариант ряда.
M — Средняя арифметическая вариационного ряда.
Ме — Срединная варианта ряда (Медиана)
Мо — Значение варианты, встречающейся наибольшее число раз (Мода).

—
Среднеквадратическое
отклонение
арифметической вариационного ряда. (   
m
—
Среднеквадратическая
d
ошибка
вариационного ряда. [ m   / n  1 ].
D — Среднеквадратическая дисперсия
вариант
2
от
средней
/( n  1)
средней
вариант
арифметической
ряда
от
средней
арифметической. [D=(V-M)2/n-1].
Vmax (или Хмах) — наибольшая варианта ряда.
Vmin (или Хмин) — наименьшая варианта ряда.
МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ
ХАРАКТЕРИСТИКА.
СИНДРОМ
«Х»
-
КЛИНИЧЕСКАЯ
В последние годы кардиологи в разных странах широко изучают
метаболические нарушения как факторы риска ИБС. К одному из важных
факторов риска ИБС - ожирению - добавились такие метаболические
нарушения,
как
инсулинорезистентность
и/или
гиперинсулинемия,
нарушение толерантности к глюкозе .
Метод компьютерной диагностики получает всё большее признание.
Так, в последние годы появились публикации о том, что компьютерная
томография дает возможность не только
отложения,
но
и
измерять
оптическую
визуализировать жировые
плотность
подкожного
и
висцерального жира.
В настоящее время дифракция рентгеновских лучей является наиболее
эффективным методом изучения структуры больших молекул. Именно
поэтому количественная оценка оптической плотности позволяет различать
структурные особенности ткани.
В проведенных нами исследованиях отмечено, что при висцеральном
ожирении большая часть жира находится в мезогастрии, в области
сальников и в проекции vena Porta .
Определение оптической плотности жира основано на использовании
анизотропии раствора, вызванной ориентацией вытянутых макромолекул
(метод двойного лучепреломления в потоке). Ориентация в потоке жидкости
создается за счет градиента скорости потока.
Для
решения
висцерального
вопроса
жира
при
о
значимости
метаболическом
гормональной
синдроме
мы
регуляции
провели
гормональные исследования этой группы пациентов.
Таблица 1. Гормональные показатели у пациентов с метаболическим
синдромом и контрольной группы
Показатель
Метаболич.синдром Контр. группа
Кортизол нмоль/л
378,1±210,0
411,7±155,5
Инсулин мкМЕ/мл
23,33±20,81
7,9±3,63*
Лептин нг/мл
30,1±16,2
6,5±3,7*
Тестостерон нмоль/л
1,474±0,88
2,967±1,2
Эстрадиол нмоль/л
0,2391±0,18
0,09±0,11
*р<0,05 по сравнению с показателями пациенток с контр.
группой
Уровень лептина у здоровых лиц составляет 6,5 нг/мл, а у больных с
метаболическим синдромом и висцеральным ожирением 30,1 нг/мл (табл. 1).
Особенно важно для нас количественные и качественные изменения
инсулина. Для решения этого вопроса мы провели «пероральный тест
толерантности к глюкозе».
Пероральный тест толерантности к глюкозе проводился утром на фоне
не менее чем 3-дневного ограниченного питания (не более 150 гр углеводов в
сутки) и обычной физической активности. Тесту предшествовало ночное
голодание в течение 8-14 часов (можно пить воду). Последний вечерний
прием пищи содержал 30-50 гр углеводов. После забора свободно текущей
капиллярной крови натощак пациент не более чем за 5 минут выпивал 75 гр.
безводной глюкозы растворенной в 250-300 мл воды. В процессе теста
курение не разрешалось. Через 2 ч осуществлялся повторный забор крови
(рис. 1).
Это исследование было проведено у 9 здоровых лиц и 19 больных с
метаболическим синдромом.
Контроль: ПТТГ 75 г глюкозы --- Натощак и через 2 часа
10
9,44
9
8,6
8
7
6
Натощак
5
4
Через 2 ч ПТТГ
3,99
3,93
2,94
3
2,84
2
1
0
Глюкоза крови мг/
Эндогенный инсулин
С-пептид
Рис 1. Статистические данные ПТТГ (75 г глюкозы в 250 мл воды).
Сопоставлены значения параметров Глюкозы, Инсулина и С-пептида
до и через 2 часа от приёма глюкозы. Результат - статистически достоверного
между указанными показателями нет.
В группе "Контроль" достоверность различия по данным "натощак" и "через
2 часа" определяется значением р>0,1, т.е. через 2 часа после нагрузки
глюкозой параметры восстанавливаются до "нормы".
Совершенно иная картина отмечается у больных с метаболическим
синдромом: у 16 из 19 больных через 2 часа уровень глюкозы значительно
повысился и особенно значительно поднялся уровень инсулина в крови. У
некоторых больных фоновый уровень инсулина повысился от 10,02 мкЕД/мл
до 110,16 мкЕД/мл.
О чем свидетельствуют эти показатели? Прежде всего, из физиологии
известно, что глюкоза, поступившая в кровь из желудочно-кишечного тракта,
способствует более значительному высвобождению инсулина из ß-клеток
поджелудочной железы и, естественно, более высокому уровню инсулина в
сыворотке крови по сравнению с тем же количеством глюкозы, но введенной
внутривенно.
КИСЛОРОДНЫЙ БАЛАНС У ЗДОРОВЫХ ЛИЦ
ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ
НАГРУЗКЕ
Кислородным режимом организма называют строго регулируемую
скорость переноса и утилизации кислорода, достаточную для выравнивания
парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе, крови легочных
капилляров, артерий и вен. Главным лимитирующим звеном во всей цепи
транспорта кислорода является скорость диффузии его в тканях
Для решения вопроса о кислородном балансе у здоровых лиц в
процессе физической нагрузки мы провели исследование 12 здоровых
мужчин в возрасте от 24-32 лет, которые не предъявляли жалоб со стороны
здоровья,
они
не
курили.
При
физикальном
и
инструментальном
исследованиях патологических изменений не выявлено. Концентрация
гемоглобина у всех была нормальной.
Были использованы следующие методы исследования:
1.исследование респираторной функции в покое (спирометрия)
2.исследование метаболизма и газообмена при физической нагрузке с
анализом каждого дыхательного цикла (эргоспирометрия)
3.исследование газового состава артериальной крови и кислотнощелочного состояния крови.
Спирометрическое исследование осуществлялось с использованием
программы: «Spirometry ||Flow-Volume аппарата Oxycon Alpha фирмы»Erih
Jaeger» (Германия).
Таблица 2. Анаэробный порог, максимальное потребление кислорода и
толерантность к физической нагрузке (табл. построена по возрастанию
анаэробного порога). Контрольная группа (n=12)
№
ИМТ
AT
44
47
48
52
54
55
56
62
63
64
65
72
Нагрузка в W
W (Вт)
W (%)
240
82
220
84
240
90
260
87
220
85
235
91
220
90
240
96
260
105
280
106
260
110
390
165
Потребление О2
VO2max VO2%
2680
82
max
(%)
2700
85
2680
89
2802
87
2674
88
2900
92
2768
86
2790
90
3100
96
3020
101
3360
116
4950
155
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
22
24
24
24
21
22
22
22
23
22
22
21

N
М
M

D
Xmin
Xmaх
269
12
22,41
0,31
1.08
1,17
21
24
682
12
56,83
2,44
8,46
71,6
44
72
3065
12
255,41
13,39
46,39
2152,1
220
390
35424
12
3035,3
184.1
637,8
406883,9
2674
4950
1191
12
99,25
6.54
22,66
513,6
82
165
1167
12
97,25
5,87
20,39
413,6
82
155
AT- анаэробный порог (величина в процентах от максимального должного
потребления кислорода)
ИМТ- индекс массы тела
W (ВТ)- максимальная мощность выполненной нагрузки в ваттах
W(%) - максимальная мощность выполненной нагрузки в процентах от
должной величины
(должная величина - это значение показателя, рассчитанное компьютерной
программой, исходя из пола, роста, веса и возраста данного конкретного
обследуемого)
VO2 мах(мл/мин) - максимальное потребление кислорода при физической
нагрузке в мл/минуту и в процентах VO2 мах (% должного) от должной
величины.
Толерантность к физической нагрузке определяется максимальной
мощностью мышечной работы, которую способен выполнить пациент. Она
рассчитывается в Ваттах и в процентах должной величины.
Толерантность к физической нагрузке у наших пациентов составила
220-300 Вт или 89-116% должной величины (норма 81% должного значения).
Однако пациенты №№ 9,10,11,12 значительно отличаются от остальных
(табл.2).
Это
не
случайно,
так
как
эти
пациенты
являются
профессиональными спортсменами.
8 пациентов потребляют одинаковое количество кислорода от 2680 до
2790, а 4 спортсмена (№ № 9,10,11,12) значительно превышают эти
показатели (3100-3020-3360-4950).
Какова причина этого факта?
Одной из важных причин различного количества потребленного
кислорода
является
особенность
энергетического
обмена
организма.
Критерием уровня энергетического обмена является анаэробный порог (АТ).
Именно переход через уровень АТ является критерием перехода от аэробного
типа обмена на анаэробный. Нормальный уровень анаэробного порога
составляет 50. Пациенты №№ 1,2,3 имеют сниженный анаэробный порог: 4447-48 (табл.2).
Соответственно и количество (%) потребленного кислорода у этих лиц
снижено: 82%-85%-89%.
Сопоставляя этих пациентов с группой спортсменов (№№ 9, 10, 11, 12)
мы отмечаем у этих лиц повышенный анаэробный порог (63-64-65-72) и
увеличенное количество потребленного кислорода: 96%-101%-116%-155%.
Эти сопоставления различают индивидуальный уровень энергетического
обмена и количество потребленного кислорода.
УГЛЕКИСЛОТА И КИСЛОРОД
Ткани продуцируют углекислоту, которая затем захватывается кровью
в капиллярах. После того как венозная кровь достигнет капилляров легких
Рсо2 в ней составляет 46 мм.рт.ст., в альвеолах же в этот момент 40 мм.рт.ст.
Следовательно, градиент парциальных давлений между капиллярами и
альвеолами 6 мм.рт.ст. В норме каждые 100 мл артериальной крови
переносят в целом 50 мл углекислоты (табл. 3).
Таблица 3. Выделение углекислоты при физической нагрузке у здоровых
лиц (таблица построена по возрастанию анаэробного порога)
№
AT
44
47
48
52
54
55
56
62
63
64
65
72
VCO2 (мл/кг/мин)
исходно на AT максим
4,5
19,5
54,6
3,04
18,3
57
3,6
18,2
56,3
5,1
21,3
45,6
3,9
23,8
45,2
3,7
23,7
57,7
3,5
26
58,4
4,7
29,8
58,7
5,7
15,8
57,9
3,5
26,8
47,5
2,7
28,1
49,2
4,2
23,4
74,1
VCO2 (мл/мин)
исходно на AT
303
1323
278
1324
214
1094
401
1659
273
1668
267
1733
210
1614
359
2263
372
1027
228
1715
189
1969
345
1900
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
максим
3711
4106
3380
3558
3162
4214
3505
4459
3764
3043
3442
6010

n
М
m

D
Xmin
Xmaх
682
12
56,83
2.44
8.46
71,6
44
72
48,14
12
4,01
0,25
0,86
0,75
2,7
5,7
3439
12
286,58
20.23
70,09
4912,9
189
401
46354,8
12
3862.8
229,8
796,3
634136,3
3043
6010
274,7
12
22,89
1,26
4,36
18,99
15,8
29,8
662,2
12
55,18
2,27
7.89
62,31
45,2
74,1
19289
12
1607,4
104,5
362,0
131050,4
1027
2263
Приведены исходные цифры (до нагрузки), во время анаэробного
порога (на AT) и на максимуме нагрузки.
НАРУШЕНИЕ КИСЛОРОДНОГО БАЛАНСА ТКАНЕЙ У БОЛЬНЫХ
С МЕТАБОЛИЧЕСКИМ СИНДРОМОМ
Количественная
оценка
функциональной
способности
системы
транспорта кислорода и выявление факторов, ответственных за её
ограничение -основная задача в диагностике больных с метаболическим
синдромом.
В 1964 году Wasserman К. дал первое определение анаэробного порога
и назвал уровень VO2, при котором увеличивается анаэробный метаболизм
«порогом анаэробного обмена». Обоснование пороговой концепции строится
на 3-х позициях:
 образование лактата в мышцах, связано с недостатком доставки
кислорода к работающим мышцам и потребности в нем.
 изменение концентрации лактата в крови, связано с изменением
уровня лактата в мышцах.
 изменение
минутной
вентиляции
легких
отражает
изменения
концентрации лактата в крови.
Учитывая
вышеизложенное,
мы
сочли
толерантность к физической нагрузке и
необходимым
сопоставить
максимальное потребление
кислорода у 12 здоровых лиц и 39 больных с метаболическим синдромом
(табл. 4).
Таблица 4. Толерантность к физической нагрузке, максимальное потребление
кислорода и анаэробный порог у больных с метаболическим синдромом в
сравнении с контрольной группой (М+ SD)
Параметр
Контроль
(n=12)
242,5+27,3
2882,0±320,9
Достоверность
W(B T )
V'O2max мл/мин
Метаболический
синдром. (n=39)
215,8±32,3
2651,3±337,6
V'02 max мл/мин/кг
24,8±4,1
41,4+3,2
Р<0,001
V'O2max(%)
77,5+7,9
96,7+8,3
Р<0,001
AT (%)
43,8+7,5
58,7±6,4
Р<0,001
Р<0,05
Р<0,05
Благодаря
этому
сопоставлению
отмечаем
значительное
снижение
показателей у больных с метаболическим синдромом (табл.4). Прежде всего,
снижена
толерантность
к
физической
нагрузке,
которая
у
лиц
с
метаболическим синдромом составляет 215,8 вт (у здоровых лиц - 242,5 вт).
Соответственно при максимальной нагрузке у лиц с метаболическим
синдромом уменьшено количество потребления кислорода до 2651,3 мл/мин
(24,8 мл/мин//кг). У здоровых лиц 2882,0 мл//мин (41,4мл/мин/кг). Очень
важно снижение максимального потребления кислорода в процентах
должной величины до 77,5% (у здоровых лиц 96,7%). Также снижен процент
потребления кислорода на анаэробном пороге до 43,8% (у здоровых лиц
58,7%).
С чем связано различие в потреблении кислорода? Прежде всего, с
толерантностью к физической нагрузке.
Кислородный
функционированием
гемопоэза,
гомеостаз
человека
органов
обеспечивается
внешнего
гематопаренхиматозного
дыхания,
барьера,
сопряженным
кровообращения,
тканевым
дыханием
и
нейрогуморальными механизмами.
Анализ потребления кислорода не дает полного представления о
состоянии тканевого дыхания в мышцах, как здоровых лиц, так и больных с
метаболическим
синдромом.
Необходимо
анализировать
количество
выделенной углекислоты.
Следовательно, градиент парциальных давлений между капилярами и
альвеолами 6 мм рт.ст. В норме каждые 100 мл артериальной крови
переносят в целом 50 мл углекислоты.
Как физиологически осуществляется процесс переноса СО2 в тканях?
Во-первых, углекислый газ растворяется в воде и в крови значительно
лучше, чем кислород. Но даже такая высокая растворимость СО2 оказывается
недостаточной для удовлетворения потребностей организма. Поэтому
требуется особый механизм для повышения способности крови связывать
двуокись углерода.
Вторая проблема при переносе СО2 заключается в том, чтобы кровь в
тканях связывала, а в легких отдавала углекислый газ. Если при переносе
кислорода для приема и отдачи наблюдаются благоприятные условия, то в
случае углекислого газа давление его в альвеолярном пространстве
составляет 40 мм рт.ст., а в тканях 45 мм рт. ст., то есть разница оказывается
относительно небольшой.
Таблица 5. Газообмен при физической нагрузке у больных с метаболическим
синдромом в сравнении с контрольной группой (М + SD)
Параметр
Метаболически Контроль
й синдром
Достовернос
ть
VО2 исх., мл/мин
391,7±56,4
420±60.5
Р<0,001
VО2 исх., мл/мин/кг
VСО2 исх., мл/мин
VСО2 исх,мл/мин/кг
3,6±0,5
343,7±62,3
3,2+0,5
4,6+0,8
370,2±65
3,9+0,9
Р<0,001
Р<0,001
Р<0,001
VO 2 AT, мл/мин
VO2 AT, мл/мин/кг
1510,5+271,5
14Д±25
1777,6+282,1
25,5+3,2
Р<0,01
Р<0,001
VCO2 AT, мл/мин
1414,0+286,7
1808,2+63,6
Р<0,001
VCO2 AT, мл/мин/кг
V'CO2 max., мл/мин
V'CO2 max,мл/мин/кг
13,2+2,8
3273,6±483,0
30,6+5,5
26,0±3,2
3660,8+444,9
52,9+5,7
Р<0,001
Р<0,05
Р>0,001
исх.- исходно; AT- в момент анаэробного порога, мах. - на максимальной
нагрузке
VO 2 количество потребленного кислорода
VCO 2 количество выделенной углекислоты
Выделение углекислоты у здоровых лиц и больных с метаболическим
синдромом также различны (табл.5). Фоновая величина СО2 у здоровых лиц
составляет 370,2 мл/мин (3,9 мл/мин/кг), а у больных с метаболическим
синдромом - 343,7 мл/мин (3,2 мл/мин/кг). При проведении физнагрузки на
анаэробном пороге количество СО2 у здоровых лиц увеличивается до 1808,2
мл/мин (26,0 мл/мин/кг), а при метаболическом синдроме - до 1414,0 мл/ мин
(13,2 мл/мин/кг).
Как изменяется максимальное потребление кислорода у больных с
метаболическим синдромом при ожирении? Исследования Wasserman К.,
Hansen J.E., Sue D.Y., Wipp B.J. [W] подтвердили концепцию о том, что
субъекты с избыточным весом не будут иметь более высокие цифры
максимального потребления кислорода по сравнению с индивидуумами того
же возраста и нормального веса.
По мнению Wasserman К. и Wipp B.J. вследствие того, что при
ожирении добавляется жировая, а не мышечная ткань, должные величины
для
максимального
потребления
кислорода
у
лиц
с
ожирением
необходимо рассчитывать исходя из роста и возраста с применением
специально полученных коэффициентов.
Наряду с уменьшением максимального потребления кислорода у
больных с метаболическим синдромом отмечается более ранний переход
на анаэробные процессы энергопродукции. Об этом свидетельствует
достоверно сниженная по сравнению с контролем средняя в группе величина
анаэробного
порога
(табл.4),
составившая
43,8+7,5%
максимального
должного потребления кислорода (у здоровых лиц 58,7+6,4% ). Лишь у 8-и
больных с метаболическим синдромом (21% всех обследованных) значение
анаэробного порога было в норме (50% и более от максимально должного
потребления кислорода). У 18-и больных (46%) анаэробный порог
находился в диапазоне 40-50% VO2
max,
а у 13-и (33%) был значительно
снижен - 33-39% VO2 max.
Важно
сопоставление
реакции
здоровых
лиц
и
больных
с
метаболическим синдромом не только по мощности выполненной нагрузки,
но и по клинической реакции организма на нагрузку. Как переносили
физическую нагрузку больные с метаболическим синдромом?
При сравнении субъективных данных на высоте нагрузки у здоровых
лиц и больных с метаболическим синдромом обращает внимание появление
значительного количества случаев сочетания мышечной усталости и
одышки, а так же практически у всех пациентов обострились основные
симптомы (боли в области сердца, аритмия, одышка, слабость). Это позволяет
сделать заключение о более тяжелой переносимости нагрузочного теста
больными, чем здоровыми лицами.
В качестве объективной особенности данной группы следует
отметить выраженную потливость и гиперемию кожных покровов на
высоте нагрузки и в восстановительном периоде.
Важно
оценить
реакцию
артериального
давления
в
процессе
проведения физической нагрузки.
Мы проводили оценку уровня артериального давления (АД) в период
нагрузки и констатировали, что отмечается фоновое повышение АД при
метаболическом синдроме как систолического, так и диастолического.
Однако значительное повышение АД происходит в период максимальной
нагрузки: систолическое 222,5 мм рт.ст., диастолическое 95,5 мм рт. ст.
Наглядно демонстрируют больные с метаболическим синдромом
гипертензивный синдром в период восстановления. Если у здоровых лиц
восстановление АД происходит с первых минут после нагрузки, то у больных
с метаболическим синдромом на 6 минуте систолическое давление
составляет 134,9 мм рт.ст, а диастолическое 83,2 мм рт.ст.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В последние годы кардиологи в разных странах широко изучают
метаболические нарушения как факторы риска ИБС.
Количественная оценка функциональной способности системы транспорта
кислорода и выявление факторов, ответственных за ее ограничение, являются
основной задачей в диагностике больных с метаболическим синдромом.
Изучить механизмы адаптации и выявить резервные возможности сердечнососудистой системы у этих больных является важной перспективой для
лечащего врача.
Сопоставление фоновых показателей здоровых лиц и больных с
метаболическим синдромом (МС), показало значительную разницу. Прежде
всего, у больных с метаболическим синдромом снижена толерантность к
физической нагрузке.
Толерантность человека к физическим нагрузкам принято оценивать по
активности в период анаэробного порога.
Анаэробный порог представляет собой тот уровень потребления
кислорода, превышение которого вызывает недостаточность аэробных
механизмов образования энергии и связанный с этим процесс анаэробного
окисления. Необходимо подчеркнуть, что анаэробный порог вовсе не
означает полного переключения с аэробного метаболизма на анаэробный.
При нагрузках выше анаэробного порога АТФ образуется обоими путями,
однако доля анаэробного гликолиза возрастает.
Сопоставляя здоровых лиц по толерантности к физической нагрузке,
мы установили, что толерантность зависит от уровня тренировки.
Инсулинорезистентность нарушает энергетический баланс организма,
вмешивается
не
(пировиноградная
только
в
кислота),
различные
но
и
звенья
тормозит
аэробного
активность
обмена
анаэробного
гликолиза. Повышенные количества жировой ткани (особенно висцеральное
ожирение) и свободных жирных кислот в крови (СЖК) блокируют усвоение
глюкозы под влиянием инсулина. Именно высокий уровень СЖК ингибирует
сигналы инсулина на стадиях, предшествующих активации гликоген синтазы и транспорту глюкозы.
При нормальных условиях в состоянии покоя сердце, мозг, скелетные
мышцы, эритроциты и кожа обладают наивысшей скоростью гликолиза и
производят большую часть молочной кислоты, синтезируемой в организме.
Конечным продуктом гликолиза является пировиноградная кислота (ПВК). В
анаэробных условиях лактат синтезируется из пирувата в присутствии
лактатдегидрогеназы. Нормальное соотношение лактата к пирувату 10/1.
До определенного уровня потребление кислорода тканями (при
неизменном характере их функционирования) не зависит от напряжения
кислорода в тканях. При достижении же критического уровня кислорода в
тканях, когда активность дыхательных ферментов снижается, утилизация
кислорода тканями начинает падать. Первоначальный процесс метаболизма в
тканях может происходить и без наличия кислорода (анаэробный обмен), что
осуществляет гликолиз до стадии молочной кислоты. Однако дальнейшие
стадии требуют кислорода
Таким
образом,
эргоспирометрическое
исследование
позволяет
оценить не только уровень толерантности к физической нагрузке, но и
количественно выявить потребление кислорода и выделение углекислоты.
Эти показатели позволяют лечащему врачу дозировать уровень лечебных
мероприятий.
ВЫВОДЫ
1.
Эргоспирометрическое
исследование
выявило
значительное
снижение толерантности к физической нагрузке у больных с метаболическим
синдромом.
2.
Снижение анаэробного порога у больных с метаболическим
синдромом обусловлено нарушением энергетического баланса в мышечной
ткани (преобладание анаэробного обмена).
3.
Потребление кислорода и выделение углекислоты при нагрузке
на АТ у больных с метаболическим синдромом уменьшено по сравнению со
здоровыми лицами.
4.
В патогенезе гипоксии мышечной ткани при метаболическом
синдроме важную роль играет инсулинорезистентность и нарушение
энергетического баланса.
5.
Повышенный уровень лептина при метаболическом синдроме
влияет на развитие висцерального ожирения, повышение уровня АД и
изменения функций сердечно-сосудистой системы.
6.
При физической нагрузке на анаэробном пороге у больных с
метаболическим синдромом нарушается щелочно-кислотное равновесие с
образованием лактоацидоза.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Для практического врача необходимо:
1.
освоить
последовательность
и
временные
параметры
проведения
эргоспирометрии;
2.
выделить наиболее важные тесты для контроля за состоянием пациента
(уровень АД, частота пульса, потребление кислорода, уровень молочной
кислоты в крови);
3.
сопоставлять анаэробный порог здоровых лиц и обследуемого пациента
для контроля лечебных мероприятий.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
1. Е.И. СОКОЛОВ, Е.К. МИРОНОВА, Ю.Я. АГАПОВ. Лактоацидоз у
больных с метаболическим синдромом. //Клиническая медицина 2008, № 2, с. 52-56.
2. Е.И. СОКОЛОВ, Е.К. МИРОНОВА, Ю.Я. АГАПОВ. Особенности
газообмена при физической нагрузке у больных с метаболическим
синдромом. //Вестник новых медицинских технологий. - 2008, т.15, №
1, с. 145-146.
3. Е.И. СОКОЛОВ, Е.К. МИРОНОВА, Ю.Я. АГАПОВ. Кислородный
баланс
у
здорового
человека
при
физической
нагрузке.//
Функциональная диагностика. - 2007, № 4, с. 41-44.
4. Е.К. МИРОНОВА, Е.И. СОКОЛОВ, Ю.Я. АГАПОВ. Соотношение
значения
анаэробного порога и показателей кислотно-щелочного
равновесия при физической нагрузке у здоровых лиц. //Материалы 2-й
Всерос. научно-практическая конференция. МГАФК 24-25.12.2007
г. «Физкультурно-оздоровительные технологии в 21 веке». Выпуск 2-й
(под общ. ред. М.А. Причалова), М. - 2008.
5. Е.И. СОКОЛОВ, Е.К. МИРОНОВА, Ю.Я. АГАПОВ. Тканевая
гипоксия у больных с метаболическим синдромом.// Врач скорой
помощи. - 2008, № 1, с. 57-59.