Содержание
Контроль и стимуляция дыхания
Дыхательные мышцы иннервируются нервными волокнами, идущими от шейного и грудного отделов спинного мозга (С4-С8 и Т1-Т7). Наиболее важные контролирующие центры расположены в продолговатом мозге и шейном отделе (С1-С2), где находятся взаимосвязанные нейроны вдоха и выдоха разных уровней (А1, красный и зеленый цвета). Сеть этих пространственно разделенных групп нейронов образует генератор ритма (дыхательный центр) (А1). Группы нейронов активируются попеременно, что приводит к ритмичному чередованию вдохов и выдохов. Они активируются тонически (независимо от ритма) ретикулярной формацией, которая получает сигналы от дыхательных стимуляторов на периферии и более высоких центров в мозге.
Дыхательные сенсоры, или рецепторы, вовлечены в дыхательную систему управления по механизму обратной связи. Центральные и периферические хемосенсоры в продолговатом мозге и в артериальной системе постоянно регистрируют парциальные давления газов в спинномозговой жидкости и в крови соответственно, а механорецепторы грудной клетки отвечают на сокращение межреберных мышц, регулируя глубину дыхания (А2). Рецепторы легочного сокращения в стенках трахеи и бронхов отвечают на значительные изменения легочного объема, таким образом ограничивая глубину дыхания у человека [рефлекс Геринга-Брейера). Мышечные веретена дыхательных мышц также отвечают на изменения сопротивления дыхательных путей.
Химические стимуляторы дыхания. Степень непроизвольной вентиляции в основном определяется парциальным давлением O2 и СO2, а также pH крови и спинномозговой жидкости. Хемосенсоры отвечают на любое изменение этих трех переменных. Периферические хеморецепторы в аортальном и сонном ганглиях (АЗ) регистрируют изменения PO2 в артериях. Если это давление падает, происходит стимуляция вентиляции посредством блуждающего (X) и языкоглоточного нервов (IX) до тех пор, пока PO2 в артериях не увеличится вновь. Это происходит, например, на большой высоте над уровнем моря. Частота сенсорных импульсов резко возрастает, когда PO2 падает ниже 13 кПа или 97 мм рт. ст. (путь периферической вентиляции). Эти изменения даже усиливаются, если PO2 и/или концентрация ионов Н+ в крови увеличивается.
Центральные хеморецепторы, расположенные, в частности, в продолговатом мозге, реагируют на увеличение концентрации СO2 и Н+ (= снижение 138 pH) в спинномозговой жидкости (А4 ). Затем вентиляция увеличивается до тех пор, пока РСO2 и концентрация Н+ в крови и спинномозговой жидкости не снизятся до нормы. Такое, в основном центральное управление дыханием очень эффективно в случае резких изменений. Увеличение РСO2 в артериях, например от 5 до 9 кПа, увеличивает общую вентиляцию в 10 раз, как показано на кривой СО 2-ответа (АВ).
При хроническом увеличении РСO2 повышенный до этого центральный дыхательный стимул уменьшается. Если O2, доставляемый путем искусственного дыхания, «обманывает» периферические хеморецепторы, заставляя их «верить», что существует адекватная вентиляция, при этом сохранение периферического дыхательного стимула также оказывается в опасности.
Во время выполнения физической работы (А5) общая вентиляция увеличивается за счет (а) коиннервации дыхательных центров (коллатералями кортикальных эфферентных мотонейронов) и (б) посредством импульсов, проводимых проприоцептивными волокнами от мышц.
Сенсорные рецепторы без обратной связи, а также стимуляторы тоже играют важную роль в модуляции нормального ритма дыхания. Они включают:
- Рецепторы раздражения в бронхиальной слизистой оболочке, которые быстро отвечают на снижение объема легких с помощью увеличения частоты дыхания (рефлекс дефляции, или рефлекс Геда), а также реагируют на пылинки и раздражающие газы, запуская кашлевой рефлекс.
- J-рецепторы свободных С-концов волокон на альвеолярных и бронхиальных стенках; они стимулируются при отеке легких, запуская такие симптомы, как апноэ и снижение кровяного давления.
- Высшие нервные центры, такие как кора мозга, лимбическая система, гипоталамус и варолиев мост. Они принимают участие в выражении эмоций, таких как страх, боль, радость; рефлексов, таких как чихание, кашель, зевание и глотание; а также в волевом контроле дыхания при разговоре, пении и т. д.
- Прессорецепторы, которые отвечают за усиление дыхания при снижении кровяного давления.
- Холодовые и тепловые рецепторы кожи и терморегуляторных центров. Повышение (жар) и понижение температуры тела ведет к усилению дыхания.
- Некоторые гормоны также помогают регулировать дыхание. Прогестерон, например, усиливает дыхание во второй половине менструального цикла и во время беременности.
Стимуляторы дыхания
Для спортивной медицины лекарственные средства, влияющие на органы дыхания, становятся необходимыми при возникновении острых респираторных заболеваний в период эпидемии, при простуде, несоблюдении режима тренировки, изменении климатических условий при поездках на соревнование.
Стимуляторы дыхания необходимы для восстановления, в первую очередь, достаточного уровня легочной вентиляции после интенсивной тренировки или соревновании путем непосредственного или опосредованного влияния на дыхательный центр.
История возникновения стимуляторов дыхания связана с работами Н. В. Вершинина (1867— 1951) в Томском медицинском институте по получению синтетической левовращающей камфоры из пихтового дерева. Под руководством академика С. В. Аничкова (1892—1981), который руководил кафедрами фармакологии в Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова и Ленинградском санитарно-гигиеническом институте и возглавлял отдел фармакологии в Институте экспериментальной медицины, был создан и апробирован препарат этимизол.
Классификация
В настоящее время с учетом представленных на рынке препаратов стимуляторы дыхания классифицируют на основании физиологического механизма влияния на дыхательный центр.
- Препараты, оказывающие непосредственное активирующее влияние на центр дыхания — кофеин, этимизол, бемегрид (в настоящее время в Украине не выпускается).
- Препараты, стимулирующие дыхание рефлекторно — раствор аммиака (нашатырный спирт), лобелина гидрохлорид и цититон, стимулирующие Н-холинорецепторы синокаротидной зоны и мозгового слоя надпочечников (в Украине не выпускаются).
- Препараты смешанного типа действия — кордиамин, карбоген (смесь 5—7 % углекислоты и 93—95 % кислорода), незначительное стимулирующее влияние на центр дыхания оказывают камфора и сульфокамфокаин.
Фармакодинамика и фармакокинетика кофеин-бензоата натрия описаны в разделе о психомоторных стимуляторах.
Фармакокинетика. Этимизол хорошо и быстро абсорбируется при пероральном введении и быстро поступает в кровь — при парентеральном. С такой же скоростью препарат проникает через гематоэнцефалический барьер в ткани мозга. Метаболизм этимизола происходит в печени, выводятся препарат и продукты метаболизма почками.
Кордиамин хорошо абсорбируется в кишечнике и быстро поступает в кровь при всех путях парентерального введения, относительно быстро метаболизируется в печени до никотинамида — никотиновой кислоты, никетамид—N-оксида и других. Является индуктором микросомальных ферментов. Выводится почками в виде неактивных метаболитов.
Такие стимуляторы дыхания как камфора и сульфокамфокаин быстро поступают в кровь, равномерно распределяются в органах и системах организма и выделяются из организма преимущественно с мочой.
Фармакодинамика. Механизм действия этимизола связан с блокадой фосфодиэстеразы, накоплением цАМФ.
Препарат непосредственно стимулирует дыхательный центр (ускоряет и углубляет дыхание), не истощая нейронов, оказывает центральное угнетающее воздействие на кору больших полушарий. (Позже было показано ноотропоподобное воздействие этимизола.) Кроме того, этимизол характеризуется незначительным спазмолитическим влиянием на мышцы бронхов.
Этимизол возбуждает корковый слой надпочечников, выработку глюкокортикоидов и поэтому может оказывать незначительное противовоспалительное, противоаллергическое, иммунодепрессивное действие, стимулирует синтез сурфактанта в легких, что повышает тонус альвеол. Проявляет незначительное положительное инотропное действие, расширяет коронарные сосуды, повышает тонус скелетных мышц. Препарат обладает антиагрегантным свойством.
Кордиамин возбуждает центр продолговатого мозга непосредственно и рефлекторно (через зону сонной артерии), повышает общее сосудистое периферическое сопротивление и артериальное давление, кровообращение, амплитуду и частоту дыхания. Положительным инотропным эффектом на сердце препарат не обладает, вместе с тем он нормализует обменные процессы в миокарде, расширяет коронарные сосуды. Кордиамин возбуждает центры спинного мозга, что также объясняет его трофическое действие на обменные процессы. Стимулирует систему микросомальных ферментов и оказывает гепатопротекторное влияние. Будучи производным никотиновой кислоты, данный стимулятор дыхания проявляет слабое противопеллагрическое влияние.
Механизм действия кордиамина — рецепторный и метаболический. Он угнетает ГАМКа-рецепторы и, способствуя образованию никотинамида и никотинамидных коферментов, стимулирует процессы клеточного дыхания и энергообразования.
Камфора и сульфокамфокаин, как и кордиамин, стимулируют центры продолговатого мозга непосредственно и рефлекторно (с синокаротидной зоны, а камфора также с кожи).
Камфора — бициклический кетон терпенового ряда. Правовращающую камфору получают из камфорного лавра (Cinnamonum Camphora Sieb) или камфорного базилика (Ocinium Methifolium Nochst), синтетическую левовращающую — из пихтового дерева. Сульфокамфокаин — комплексное соединение кислоты сульфокамфорной и новокаина.
Камфора и сульфокамфокаин оказывают нормализующее влияние на метаболизм, повышают сократительную активность миокарда, не истощая запасы гликогена. Камфору применяют крайне редко в связи с местным раздражающим действием, вместе с тем при ее введении улучшаются также коронарное кровообращение, микроциркуляция, стимулируется синтез интерферона.
Стимуляторы дыхания на основе камфоры характеризуются также местнораздражающими, отвлекающими свойствами, могут оказывать отхаркивающий эффект. У сульфокамфокаина, обладающего свойствами камфоры, проявляется местноанестезирующий эффект, препарат не проявляет раздражающего действия, поэтому его вводят подкожно, внутримышечно, внутривенно. Карбоген применяют только ингаляционно; он представляет собой смесь 5—7 % угольной кислоты и 95— 93 % кислорода. Препарат проявляет прямое и рефлекторное влияние на дыхательный центр (превалирует прямой эффект). Максимальное воздействие на глубину и частоту дыхания карбоген оказывает через 5—6 мин. Вдыхание карбогена в терапевтических концентрациях улучшает вентиляцию легких, однако в токсических возможны одышка, судороги и паралич дыхания. Карбоген также возбуждает сосудодвигательный центр, что ведет к сужению сосудов, повышению артериального давления, в то время как сосуды мозга расширяются, мозговое кровообращение улучшается. Установлено прямое сосудорасширяющее влияние углекислоты на сосуды мозга.
Применяют стимуляторы дыхания в спортивной медицине при шоке, коллапсе, которые могут развиться во время или после интенсивной тренировки, соревнований. При этом вводят кофеин-бензоат натрия, кордиамин, сульфокамфокаин, этимизол. Явления асфиксии наблюдаются чрезвычайно редко и требуют введения тех же лекарственных средств, но чаще используют аппарат искусственной вентиляции легких.
Препараты также применяют при легких степенях отравления снотворными, средствами для наркоза, алкоголем.
Побочные эффекты: возбудимость ЦНС, беспокойство, бессонница, гипертензия (при введении кордиамина, кофеин-бензоата натрия), тошнота и рвота.
При острых отравлениях снотворными средствами легкой степени можно взаимозаменяемо ввести этимизол, кордиамин, кофеин-бензоат натрия. При острых и хронических расстройствах кровообращения, гипотензии, колапсе показаны кордиамин или кофеин-бензоат натрия. При острой и хронической сердечной недостаточности у лиц пожилого возраста можно применить камфору и сульфокамфокаин, при асфиксиях чаще используют карбоген и искусственную вентиляцию легких.
Формы выпуска препаратов
- Fenoterolum — флаконы по 15 мл; таблетки по 0,005 г
- Salbutamolum — флаконы по 15 мл, таблетки по 0,002 г
- Ipratropii bromidum — флаконы по 15 мл
- Ketotiphenum — таблетки по 0,001 г
- Euphyllinum — ампулы по 10 мл 2,4 %-го раствора; по 5 мл 2 %-го раствора
- Cromolyn-natrium — капсулы по 0,02 г
- Furosemidum — таблетки по 0,04 г; ампулы по 2 мл 1 %-го раствора
- Acidum etacrynicum — таблетки по 0,05; 0,1 г; ампулы по 0,05 г
- Mannitolum — флаконы по 30,0 г; флаконы по 200, 400, 500 мл 15 %-го раствора
- Pentaminum — ампулы по 1 мл 5 %-го раствора
- Natrii nitroprussidum — ампулы, флаконы по 0,05 г
- Corglyconum — ампулы по 1 мл 0,06 %-го раствора
