Респираторная медицина. Руководство (в 2-х томах) - Чучалин А. Г.

В начальный период изучения воздействия на организм повышенного парциального давления гелия причиной изменений в организме в гипербарической КГСр считали наркотическое действие (Н.В. Лазарев, Г.Л. Зальцман).

Сравнивая экспериментальные результаты, полученные на мышах в гипербарической КАСр и КГСр, Н.В. Лазарев предположил, что на глубинах 400 - 500 м работоспособности человека будет серьезно мешать наркотическое действие гелия, а глубины, начиная с 500 - 600 м, окажутся для него недоступными: «Зона абсолютной недоступности для погружения в мягком водолазном костюме ... определяется, вероятно, не гидростатическим давлением, не явлениями “механонаркоза”, а наркотическим действием самых слабых газов, какими являются гелий и, предположительно, водород».

Г.Л. Зальцман полагал, что наркотическое действие гелия проявляется вследствие воздействия его на стриопаллидарную систему, в результате возникает нарушение баланса между дофамином и ацетилхолином в сторону преобладания возбудительных холинэргических процессов. Данный механизм в целом соответствовал представлению того времени о причинах возникновения паркинсонизма, основными симптомами которого также являются тремор и усиление тонуса скелетной мускулатуры.

П.Б. Беннетт в 1970 г. на основании результатов исследований в ходе спуска на «глубину» 157 м, при котором у испытуемых отсутствовало снижение умственной работоспособности, пришел к выводу, что гелий не обладает наркотическим действием. Если бы гелий обладал наркотическими свойствами, указал он, то, основываясь на растворимости его в жирах (отношение растворимости гелия в масле к растворимости в воде составляет 1,7, а у азота - 5,2), можно было сделать вывод, что субъективные и объективные признаки наркотического действия на глубине 408 м были бы сходными или даже более тяжелыми, чем в условиях сжатого воздуха на глубине 91 м. Однако вследствие антагонизма между слабым наркотическим действием гелия и его повышенным механическим давлением гелий на этой глубине не оказывает наркотического действия.

По мнению A.J. Bachrach и P.B. Bennett (1973), в происхождении гипербарического тремора задействовано множество структур: кора, латеральное, вентральное таламическое ядро, базальные ганглии, хвостатое ядро, бледный шар, путамен, ретикулярная формация, мозжечок, зубчатое ядро, красное ядро, черная субстанция и спинной мозг, взаимодействующие друг с другом определенным образом.

А.Ю. Следков в 1999 г. в исследованиях на животных установил, что в КГСр возбудимость структур головного мозга с увеличением давления прогрессивно растет, а фаза торможения вообще отсутствует. На этом основании он пришел к выводу, что никакого гелиевого наркоза в действительности не существует в отличие от азотного наркоза, при котором регистрируется снижение возбудимости или торможения. В этих же исследованиях было показано, что увеличение возбудимости в различных структурах происходит неравномерно и при давлении 16 кгс/см² оно возникает только в дорзальном гиппокампе, в то время как в других стимулируемых структурах, хвостатом ядре, фронтальной коре и ретикулярной формации оно остается на уровне контрольных величин.

В конце 1960-х - начале 1970-х годов причиной развития НСВД в гипербарических условиях стали считать не наркотическое действие гелия, а механическое давление. Так, например, в 1967 г. появилась статья голландского физиолога I.A. Kylstra и соавт., где описывались эксперименты на мышах, дышавших оксигенированной жидкостью, флюорокарбоном. При давлениях от 50 до 100 кгс/см² у животных возникал тремор, некоординированные движения конечностей и судороги. После перерезки спинного мозга типичные для действия гелия мышечные сокращения наблюдались краниальнее, но не каудальнее ее. К тому же у дышавших жидкостью мышей была зафиксирована брадикардия, возникающая и у водолазов при реальных погружениях. На основании результатов своих экспериментов И. Кильстра высказал предположение, что НСВД у млекопитающих, а следовательно, и у человека вызывается не гелием, а гидростатическим давлением. Кроме того, им были получены доказательства, что НСВД имеет центральное происхождение.

В последнее время действие гелия на организм стали рассматривать с учетом ранее установленного факта изменения анестезии под влиянием повышенного давления. Эффект действия на организм гипербарического гелия представляет собой результат небольшого наркотического эффекта и стимулирующего воздействия механического давления, что приводит к судорогам у наркотизированных животных.

Большой вклад в понимание закономерностей, лежащих в основе взаимоотношения давления и анестезии, внес в 1967 г. К.W. miller, который совместно с W.D.M. Paton и E.B. Smith обнаружил, что подкожное введение пентобарбитала, как и давление 44 кгс/см² азота, позволяет отодвинуть гибель мышей при компрессии в КГСр.

К. Миллером и соавт. (1973) было установлено, что эффект воздействия наркотиков и давления проявляется лишь в тех случаях, когда объем клеточной мембраны изменяется на некую критическую величину - 0,5 - 1%. В том же году П. Стерн и Фриш выдвинули «гипотезу свободного объема», связывающую растворимость в липидах, температуру окружающей среды и гидростатическое давление, согласно которой наркоз возникает при повышении определенной пороговой величины свободного объема при растворении инертного газа в липидной фазе клеточной мембраны.

В 1977 г. К. Миллер окончательно сформулировал два положения своей концепции:

1. Анестезия возникает тогда, когда объем гидрофобной области расширяется на критическую величину из-за абсорбции инертного газа, а давление противодействует этому расширению и вызывает анестезию.

2. Конвульсии наблюдаются тогда, когда гидрофобная область сжимается ниже критического уровня под воздействием давления, чему препятствует абсорбция инертного газа, увеличивающая порог возникновения судорог.

С тех пор получено немало доказательств справедливости гипотезы критического объема.

Наркотический эффект водорода, по расчетам R.Brauer, примерно в 4,5 раза меньше, чем у азота. Этот же ученый с соавторами в 1971 г. в опытах на животных показал, что добавление водорода к КГСр может поднять пороги возникновения НСВД приблизительно на 20 - 35 кгс/см². Это позволило французской фирме «СОМЕХ» достичь «глубины» погружения в барокамере 701 м. Тем не менее, и КВСр при определенных давлениях обладала всеми негативными свойствами КАГСр и, разумеется, не предотвращала развития НСВД. Не было получено доказательств перспективности трехкомпонентных смесей и на нейрохимическом уровне. Например, даже если характерный для синдрома тремор был менее выражен и пороги его возникновения немного повышались, то изменения уровня дофамина, являющегося одним из основных медиаторов, участвующих в механизмах развития паркинсонизма, не исчезали. Что же касается конвульсий, то в условиях повышенного давления снижалась функциональная активность как тормозных, так и возбуждающих аминокислот (ВАК), нарушение баланса между которыми в сторону преобладания активности ВАК является условием для появления судорожной активности. Эти данные свидетельствуют о том, что пока не существует способов исключения НСВД при очень больших величинах механического давления. В настоящее время предельной глубиной погружения для человека можно считать глубину 700 м.

В 1980 - 1990-х гг. в Институт медико-биологических проблем (ИМБП) Б.Н. Павловым, И.А. Смирновым и А.Т. Логуновым была разработана новая технология использования водородсодержащих смесей и сред при глубоководных водолазных спусках, создан экспериментальный стенд и проведены уникальные погружения крыс до «глубины» 1908 м в кислородно-азотно-водородно-гелиевой среде без выраженных симптомов НСВД. Скорость компрессии составила 0,4 кгс/см² в 1 мин.

В 1995 г. на базе глубоководного водолазного комплекса ГВК-250 были успешно проведены испытания гидазепама как средства профилактики НСВД при быстрой (9 мин) аварийной компрессии до глубины 200 м при дыхании КГС. В качестве испытуемых участвовали А.В. Смолин, А.И. Вялов, И.В. Шумилов и С.А. Бочаров. По результатам эксперимента Б.Н Павловым, В.В. Смолиным, Г.М. Соколовым, С.Е. Плаксиным и И.С. Морозовым была разработана инструкция по применению гидазепама в водолазной практике, которая была утверждена Минздравом России.