Особенности патогенеза острого кислородного отравления у водолазов и подводников тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.03.03, кандидат наук Бакланов Денис Викторович

• Бакланов Денис Викторович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Бакланов Денис Викторович

Введение

Глава 1. Физиологическое и токсическое действие кислорода под повышенным давлением (обзор литературы)

1.1. Допустимые и критические концентрации кислорода

1.2. Существующие представления о механизмах токсического

действия кислорода

1.3. Место отравления кислородом в общей профессиональной заболеваемости водолазов и подводников

1.4. Клеточное дыхание

Глава 2. Материалы и методы исследований

2.1. Характеристика групп

2.1.1. Методика водолазных спусков в морских условиях

2.1.2. Методика водолазных спусков в лабораторных условиях

2.1.3. Меры безопасности

2.2. Методы исследования

2.3. Методы статистической обработки результатов исследований в лабораторных условиях и теоретических расчетов

2.4. Оценка валидности используемых методик и достоверности

полученных результатов

Глава 3. Результаты исследований

3.1. Результаты исследований в морских условиях

3.2. Результаты исследований в лабораторных условиях

3.3. Оказание медицинской помощи водолазам

Глава 4. Патофизиологические механизмы инициации и развития

судорожной формы отравления кислородом

Глава 5. Физиологическая и патофизиологическая характеристика реакций организма в условиях гипероксии

5.1. Энергетические трансформации на молекулярном уровне

в условиях гипероксии

5.2. Особенности реакций организма в условиях гипероксии

5.3. Безопасные и опасные экспозиции при водолазных спусках

с использованием кислорода

Заключение

Выводы

Практические рекомендации

Список использованной литературы

Список условных обозначений и сокращений

№ п/п Условное обозначение при сокращении Ед. измерения Значение

1. ВЭГ ммоль/л Внеэритроцитарный гемоглобин плазмы

2. ДГС - Дыхательная газовая смесь

3. ЕДИЛ усл.ед. Единая доза интоксикации легких

4. ЖЕЛ л Жизненная емкость легких

5. ИДА - Изолирующий дыхательный аппарат

6. МОК л Минутный объем кровообращения

7. МПК л/мин Максимальное потребление кислорода

8. О2 ◦ - Супероксид анион-радикал

9. ПДК - Поточно-декомпрессионная камера

10. ПВС - Правила водолазной службы

11. ПОЛ Перекисное окисление липидов клеточных мембран

12. ПРС Передвижная рекомпрессионная станция

13. УОК мл Ударный объем крови

14. ХЛ отн.ед. Реакция хемолюминесценции

15. в Дж Сродство газа к электрону

16. п-электроны Электроны, способные аккумулировать и отдавать энергию

17. р кгс/см2 (атм) Давление

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности патогенеза острого кислородного отравления у водолазов и подводников»

Актуальность темы исследования.

Одним из тяжелых профессиональных заболеваний водолазов и подводников является острое кислородное отравление. В структуре заболеваемости с летальным исходом острое кислородное отравление у водолазов аварийно-спасательной службы составляет 9,3±2,79%, а на соединениях подводных лодок - 16,7±4,82% [54].

Предотвращение острого кислородного отравления заключается в точном соблюдении требований правил водолазной службы по времени работы под водой в зависимости от глубины водолазного спуска. Но и при выполнении этих требований развитие заболевания возможно у лиц с пониженной устойчивостью к кислороду. К сожалению, методик по выявлению таких лиц до настоящего времени не разработано. Поэтому для предотвращения кислородного отравления необходимо использовать такие режимы водолазных спусков на сжатом кислороде, которые, с одной стороны, позволяют выполнить весь объем поставленных задач, а с другой стороны - быть безопасными для максимального числа водолазов. Таких режимов до настоящего времени также не разработано. Существующие режимы или очень короткие и безопасные, или продолжительные, но опасные. Для оптимизации соотношений «продолжительность работы на грунте - безопасность» необходимо использовать сведения о пусковых механизмах инициации и развития острого кислородного отравления, которые к настоящему времени также отсутствуют. Существующие теории патогенеза острого кислородного отравления разрабатывались в середине прошлого века и носили зачастую умозрительный характер [63, 64, 75, 77, 79].

Поэтому тему настоящей диссертации, предусматривающую разработку мер предупреждения судорожной формы кислородного отравления по результатам целенаправленных исследований организма водолазов можно

считать актуальной и важной с позиции безопасности человека в чрезвычайных ситуациях.

Степень разработанности темы исследования.

К настоящему времени достаточно полно разработаны три теории кислородного отравления. Первая из них - нейротоксическая, рассматривающая кислород при повышенном парциальном давлении как вещество, приводящее к торможению корковых образований и реактивному возбуждению подкорковых центров [3, 5, 7, 14, 16, 20, 21, 24, 33, 41, 63]. Вторая теория - окислительная, рассматривающая токсическое действие кислорода как следствие дополнительного образования в организме свободных радикалов [9, 11, 22, 23, 27, 28, 34, 39, 53, 95, 96, 97]. Третья теория, названная авторами электронной, связывает токсическое действие повышенных концентраций кислорода со связыванием энергии п-электронов в дыхательной цепи вследствие их присоединения к молекулам кислорода в количестве, пропорциональном концентрации кислорода и такому фундаментальному свойству газов, как сродство к электрону, выражающемуся в единицах энергии. Последняя теория, судя по опубликованным материалам, относится только к легочной форме кислородного отравления и предшествовавшему ей гипербарическому стрессу [6, 8, 12, 19, 26, 31, 35, 37, 40, 45, 46, 49, 59, 67, 68, 71].

Токсическое действие кислорода на человека и разработка мер по его предупреждению в первых двух теориях рассматривались на органном и системном уровнях. Электронная теория дополнительно включала в качестве ведущего элемента аналитические исследования на молекулярном и субмолекулярном уровнях с учетом современных представлений в области квантовой биофизики.

Мы разделяем позицию электронной теории и сочли необходимым ее дальнейшее развитие применительно к острой форме кислородного отравления. При этом использовались объективные сведения о механизмах этого

заболевания. Существующие данные литературы по этому вопросу были зачастую противоречивы и рассматривались как результаты только логических умозаключений. Это утверждение касается, в первую очередь, интегральных показателей, описывающих взаимосвязи используемых парциальных давлений кислорода и экспозиций в диапазоне глубин до 20 м.

Цель исследования.

Выявить особенности патогенеза острого кислородного отравления и обосновать интегральный критерий безопасных экспозиций при водолазных спусках с использованием кислорода в диапазоне глубин до 20 м.

Задачи исследования.

1. Определить наиболее значимые стороны существующих представлений о физиологическом и токсическом действии сжатого кислорода, по данным анализа медицинской литературы.

2. Выявить пусковые механизмы инициации, развития и разрешения острого кислородного отравления, по результатам экспериментальных исследований.

3. Провести регрессионный и корреляционный анализы полученных значений интегрального показателя безопасности водолазных спусков при парциальных давлениях кислорода до 3 кгс/см2.

Научная новизна исследования.

Впервые выявлены патологические процессы, сопровождающие острое кислородное отравление и проведено их толкование:

- общая гипоэнергизация организма вследствие снижения синтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) в дыхательной цепи;

- галлюцинации и ретроградная амнезия как следствие токсического действия недоокисленных форм кислорода и гипоэнергизации на основные компоненты сознания и памяти (синапсы, цитоскелет и геном нейрона);

- колебательные изменения энергетического потенциала дыхательной цепи при судорогах и в межсудорожный периоды, как свойство диссипативной (рассеиваемой) структуры на молекулярном уровне;

- при определении тяжести заболевания учитывались не только клинические симптомы, но и расчетные показатели связанной энергии дыхательной цепи с использованием такого фундаментального свойства всех молекул, включая кислород, как сродство к электрону;

- снижение антиоксидантной защиты организма при повышенном парциальном давлении кислорода.

Положения выносимые на защиту.

1. В развитии острого кислородного отравления участвует много патологических механизмов, но ведущим из них является частичная блокада мощности дыхательной цепи вследствие присоединения п-электронов к молекулам кислорода (электронная теория), при этом расчетная блокируемая мощность дыхательной цепи при спусках в море с использованием для дыхания кислорода с безопасными экспозициями составляет: при парциальном давлении кислорода 1,0 атм - 2 Вт; 1,5 атм - 5 Вт; 2,0 атм - 10 Вт; 2,5 атм - 15 Вт; 3,0 атм - 25 Вт. Для условий барокамеры указанные значения в 1,5 - 3 раза ниже.

2. На основании проведенных комплексных клинических и экспериментальных исследований установлено, что интегральный показатель безопасных парциальных давлений кислорода при водолазных спусках в диапазонах глубин до 20 м. описывается степенной моделью уравнения регрессии вида:

у = а • хв;

где: у - результативный признак, модуль которого соответствовал количеству связанной мощности дыхательной цепи, Вт; х - факторный признак, соответствующий парциальному давлению кислорода, кгс/см2; а -безразмерный коэффициент, как показатель степенной функции; в -безразмерный коэффициент, как показатель факторного значения х.

Значения а и в были получены из регрессионной программы методом наименьших квадратов и аппроксимирования.

3. Под действием повышенного парциального давления кислорода развивается пропорциональное снижение антиоксидантной защиты организма. Для профилактики острого кислородного отравления расчетное количество блокируемой мощности дыхательной цепи не должно превышать 18 - 25 Вт (20 - 27% от основного обмена).

Теоретическая и практическая значимость.

Получено и обосновано достаточное количество фактов, позволяющих внести предложения по профилактике судорожной формы отравления кислородом и корректировке руководящих документов по медицинскому обеспечению водолазных спусков с использованием кислорода на глубины до 20 м.

В процессе расчетов, проведенных с использованием методики квантовой биофизики, впервые выявлено, что пусковым механизмом кислородного отравления является блокада энергии п-электронов в тканях молекулами кислорода, дополнительно насыщающих ткани в условиях повышенного давления.

Проведенная работа позволяет открыть новые направления исследований в подводной физиологии с использованием методик квантовой биофизики.

Методология и методы исследования.

В работе использован принцип последовательного применения метода научного познания: от результатов анализа источников информации для обоснования актуальности и уточнения задач к сравнительно-сопоставительному синтезу данных анализа клинического материала для получения адекватных результатов исследования. Теоретической основой диссертационного исследования послужили публикации отечественных и зарубежных ученых в области изучения вопросов энергетического обеспечения организма в условиях гипероксии. Работа выполнена в соответствии с

принципами доказательной медицины с использованием современных методов исследования и обработки данных.

Реализация результатов работы.

Материалы диссертации доложены на III всероссийской конференции с международным участием «Профилактическая медицина - 2013» и на юбилейной XX всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Актуальные проблемы патофизиологии - 2014».

По материалам работы опубликовано 14 научных статей, в том числе - 3 статьи в сборниках научных работ, рекомендованных перечнем ВАК.

Материалы работы используются в учебном процессе кафедры патологической физиологии ГБОУ ВПО СЗГМУ им. И.И. Мечникова Минздрава России.

Личный вклад автора. Автором проведен анализ современной литературы, написан обзор по теме диссертации. С 2001 г. по 2005 г., во время прохождения службы на ТАРКр «Петр Великий» проводил медицинское обеспечение водолазных спусков на глубины до 20 м., с одновременным обследованием водолазов до, в течение и после спусков. Полученные результаты легли в основу диссертации. Выполнены сбор, систематизация и анализ полученных результатов с их последующей математико-статистической обработкой, сформулированы выводы и практические рекомендации.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа иллюстрирована 22 таблицами и 15 рисунками. Библиографический список включает 106 литературных источников, в том числе 79 отечественных и 27 иностранных.

Глава 1. Физиологическое и токсическое действие кислорода под повышенным давлением (обзор литературы)

1.1. Допустимые и критические концентрации кислорода

Ранее проведенными исследованиями установлено, что дыхание кислородом при атмосферном давлении способствует повышению профессиональной работоспособности водолазов [51, 52]. Авторы указывают, что полное насыщение тканей кислородом способствует ликвидации кислородного долга и профилактике гипоксии, если таковые развивались в период, предшествующий выполнению интенсивных нагрузок. Дыхание кислородом рекомендовали проводить циклами по 7-10 суток 30-40 минут ежедневно.

Кроме того, было установлено, что для экстренного повышения профессиональной работоспособности водолазов, сниженной вследствие хронического утомления или переутомления, более эффективно использовать дыхание кислородом под повышенным давлением в барокамере. При этом выявлено, что сеансы оксигенобаротерапии с индивидуальной дозой кислорода,

устанавливаемой заранее и равной 15-40 минутам при парциальном давлении

2

кислорода 2,5 кгс/см2 (15 м по манометру барокамеры), приводят к нормализации функционального состояния организма, повышению косвенных и прямых показателей работоспособности, а главное - увеличению показателя МПК [51, 52]. Этот факт, по нашему мнению, свидетельствовал о том, что дыхание кислородом под повышенным давлением положительно влияло на электрон-транспортную цепь и окислительное фосфорилирование в митохондриях клеток.

Концентрация кислорода при его использовании под давлением ограничивается отравляющим действием. Предел кислородной концентрации, переносимой человеком, зависит от парциального давления кислорода, экспозиции и от непостоянной, иногда не определяемой заранее

чувствительности к кислороду. Установлено, что толерантность здоровых людей к нейротоксическому действию кислорода подвержена значительным колебаниям [21, 22, 24, 31, 33, 36, 37, 41, 60, 63, 76, 77, 79, 80, 81, 82, 84, 85, 91].

В таблице 1 приведены результаты исследований по определению порога отравляющего действия кислорода в зависимости от его концентрации и экспозиции под наибольшим давлением.

Таблица 1

Порог отравляющего действия кислорода для человека в зависимости от его концентрации, экспозиции под наибольшим давлением и условий водолазного спуска

№ Автор, Парциаль- Экспо- Условия Результаты или

п/п год ное зи- спуска вывод

давление ция, по результатам

кислорода, мин. исследований

кгс/см2

1 2 3 4 5 6

1 А.Бенке, 4,0 43-44 барокаме судороги

1935 [82] ра

2 А. Бенке, 3,0 180 морские уменьшение

1936 [82] остроты зрения

3 Х.Эдере, 1,0 210 морские безопасно

1937 2,0, 90 сс

(цит. по 3,0 15 сс

[43]) 4,0 5 сс

Продолжение табл. 1

1 2 3 4 5 6

4 К. Дональд, 10,0 0,3 барокаме Судороги

7,0 4,5 ра ¿с

1947 [89], 6,0 5,0 относительно

1965 [90] безопасно

4,0 13-16 судороги

3,0 180 ¿с

5 В.Ф. 1,5 480 барокаме безопасно

Черкасов, ра

1952 [77] 2,0 240 ¿с

2,5 150 сс

3,0 90 сс

6 Е. Ланфье, 1,3 120 морские Безопасно

1955,1963, 2,5 90 ¿с

1969,1973 1,6 65 сс

[37, 95, 96, 1,8 45 сс

97, 98] 1,9 30 сс

2,1 20 сс

2,2 15 сс

7 Г.Л. 3,0 30 морские изменение полей

Зальцман, зрения

1961 [22] 2,0 120 онемение пальцев

рук

1,5 240 боли за грудиной

Продолжение табл. 1

1 2 3 4 5 6

8 2,2 60 Безопасно

2,06 60 мор- ¿с

ские

1,91 60 сс

1,68 60 сс

9 И.А. Алек- 3,0 120 баро- безопасно

сандров камера

1960 [2]

10 Х. Гиллен, 1964 2,0 30 баро- безопасно

[91] 2,8 11-30 камера у 70 % испытуемых-

судороги,

у 5 %-потеря

сознания,

у 25 %-нарушения

деятельности

вегетативной

нервной

системы

11 В. Мильви, 2,0 30 мор- безопасно

1969 [100] 1,8 60 ские сс

1,5 120 сс

1,4 180 сс

1,3 240 сс

12 Бердайн, 0,6 10200 баро- безопасно

Ламбертсен, 0,8 2400- камера ее

1970 [80] 4800 сс

Продолжение табл.1

1 2 3 4 5 6

13 Вайт, 1972 1,0 1500-2520 баро- безопасно

[106] 1,3 900-1500 камера ¿с

1,5 600-1020 сс

1,7 480-720 сс

1,9 300-480 сс

2,1 180-240 сс

2,3 120-180 сс

3,0 60-90 сс

14 Правила 1,5 600 безопасно

водолазной 2,0 180 баро- ее

службы 2,5 120 камера сс

ПВС-ВМФ- 3,0 90 сс

2002 [58]

1,5 420 мор- безопасно (работа

2,0 90 ские легкой и

2,5 30 средней тяжести)

3 20

1,5 120 мор- безопасно (тяжелая

2,0 60 ские работа)

2,5 20

3,0 10

Два автора обосновали предположение о «единой дозе интоксикации легких» (ЕДИЛ), которая выводится по формуле [81, 106];

0,833

(3)

где:

1 - экспозиция

2

рО - парциальное давление кислорода, МПа

Предложена методика расчета суммарной дозы гипероксии при непрерывном дыхании газовыми смесями с различным парциальным давлением кислорода при декомпрессии в барокамере после глубоководных спусков [53]. К сожалению, она не может быть использована при спусках в море с использованием для дыхания только кислорода.

Безопасное время дыхания кислородом в зависимости от его парциального давления предлагалось определять по эмпирической формуле

Результаты определения по этой формуле совпадают с данными Е. ЬапрЫег [95].

Для аварийных отсеков подводных лодок порог отравляющего действия кислорода определяет допустимое время существования личного состава, приведенное в таблице 2 [54].

[90]:

^ 1= 3 - 2,6 ^ Р;

(4)

где:

1 - экспозиция в минутах;

Р- парциальное давление кислорода в кгс/см2

2

Таблица 2

Время существования личного состава в «сухих» отсеках с повышенным давлением [54]

Избыточное давление Парциальное Время существования,

воздуха давление час.

в отсеке, кгс/см2 кислорода

До 2 0,6 Не менее 240

3 0,8 62

4 1,0 50

5 1,2 38

6 1,4 28

7 1,6 20

8 1,8 12

9 2,0 10

10 2,2 8

Определенное значение в проявлениях кислородного отравления имеет функциональное состояние центральной нервной системы. Это положение необходимо учитывать при определении безопасных концентраций кислорода в дыхательных смесях для решения поставленных задач. Например, в период Великой Отечественной войны кислородные судороги у водолазов наблюдались через 3-10 минут пребывания на глубине 20 метров в том случае, если спуски под воду проводились в сложной боевой обстановке (на виду у противника, под артобстрелом и т.д.) [73].

При профессиональном отборе водолазов также учитываются требования по устойчивости к кислородному отравлению [79].

Ранее считалось, что не «распад» функций центральной нервной системы и не «раздражение» корковых клеток кислородом, а различное по глубине и

распространенности торможение центральной нервной системы обусловливает возникновение, характер и интенсивность кислородных судорог, которые являются выражением «взрыва» подкоркового возбуждения [63, 64].

Г. Келлер в аутоэкспериментах перед погружением под воду использовал предварительное многочасовое дыхание чистым кислородом. Однако эти наблюдения единичны, сравнительных экспериментов нет [90, 93, 94].

В теоретическом аспекте предварительное дыхание кислородом, по мнению некоторых авторов, способствует профилактике декомпрессионной болезни вследствие физического «вымывания» из организма азота и развивающихся реакций «кислородного эффекта» - нормализации функционального состояния циркуляторных систем и сосудосуживающего действия кислорода [43].

1.2. Существующие представления о патогенетических механизмах токсического действия кислорода

К признакам легочной формы кислородного отравления относятся деструкция эндотелия капилляров, эпителия альвеол, гиперплазия альвеолярных клеток, отек, геморрагия, утолщение и гиалинизация артериол, образование фибрина, ателектазы, сопровождаемые тяжелыми нарушениями газообмена, гипоксемией и приводящие к летальному исходу [4, 85, 86, 87, 99]. Судорожные формы отравления кислородом по степени выраженности могут проявляться локальными судорогами мышц вплоть до опистотонуса. Если выдержка на грунте после появления этих признаков продолжается, то может наступить смерть [101, 102, 104, 105]. Среди проявлений кислородного отравления описаны также: отслойка сетчатки, разрушение зрительных клеток и развитие слепоты, гемолиз эритроцитов, нарушение функций почек, сердца, печени, эндокринных органов [4]. Очередность развития и тяжесть поражений различных органов и тканей зависят от парциального давления кислорода,

выдержки на глубине и относительной чувствительности организма. По-видимому, кислородное отравление для конкретной ткани определяется соотношением таких факторов, как артериальное Ро2, кровоток, уровень метаболизма в тканях и степень артеризации. Поскольку эти факторы неодинаковы для различных частей тела, то конкретные органы и ткани подвергаются действию различного по величине парциального давления кислорода.

У больных, дышавших в течение нескольких дней дыхательной смесью при парциальном давлении кислорода 0,9-1 кгс/см , Nash и сотрудники в 1967 г. наблюдали две частично совпадающие фазы патологических изменений, которые, как предполагали исследователи, представляют начальную экссудативную фазу и более позднюю - пролиферативную. В экссудативной фазе отмечались застой, отек альвеол, внутриальвеолярная геморрагия, фибринозный экссудат и значительная гиалинизация мембран. Пролиферативная фаза характеризовалась заметным утолщением альвеолярной и междольковой перегородок в сочетании с отеком и фибробластической пролиферацией, преждевременным фиброзом, заметной гиперплазией альвеолярных клеток и непостоянными компонентами экссудативных изменений. Некоторые из этих изменений, по мнению ряда исследователей, напоминают признаки острой экссудативной и подострой пролиферативной фаз патологии [4].

Многие ферменты и коферментные системы могут инактивироваться в результате воздействия повышенного давления кислорода. Установлено, что ферменты, активность которых зависит от присутствия сульфгидрильных

групп, особенно чувствительны к кислородному отравлению. Обнаружено, что

2+ 2+

такие микроэлементы (металлы), как Cu и Fe , усиливают токсический эффект кислорода, в то время как другие (Mn2+, Co2+, Mg2+ и Ca2+) замедляют процесс инактивации ферментов под влиянием гипероксии [4].

Описаны разнообразные условия, повышающие чувствительность срезов головного мозга крыс к кислородному отравлению. К этим условиям относятся: повышенная концентрация калия в инкубационной среде, исключение ионов кальция из среды. Такие условия, как добавление трисбуфера и увеличение его концентрации в инкубационной среде и снижение температуры этой среды с 37 до 32оС, наоборот, снижают чувствительность ткани мозга к токсическому действию кислорода.

Обнаружено усиление процесса окисления в печени, мозге и почках до начала развития судорог. В печени крыс воздействие кислорода при абсолютном давлении 2,7 кгс/см2 вызывает заметную активацию процесса окисления по сравнению с данными, полученными при дыхании воздухом.

Активность, связанная с мембраной № - К - АТФазы в срезах коры головного мозга, подвергнутых предварительному действию сжатого кислорода под абсолютным давлением 4 кгс/см в течение 10-180 мин., значительно снижается, по меньшей мере, за 90 мин. до развития судорог. Авторы также получили предварительные результаты об изменении чувствительности к кислородному отравлению нервной системы, связанной с параллельными сдвигами в скорости инактивации № - К - АТФазы. У крыс, подвергнутых воздействию кислорода под абсолютным давлением 4 кгс/см2, увеличение Рсо2 во вдыхаемой смеси до 60 мм рт. ст. значительно ускоряет развитие судорожных припадков и сопровождается более ранним началом и увеличением инактивации № - К - АТФазы [4].

Установлено, что кислородное отравление связано с образованием свободных радикалов. Известно, что переокисленный анион является побочным продуктом клеточного метаболизма и в некоторых реакциях скорость его образования при повышенном давлении кислорода увеличивается. Переокисленный анион представляет собой свободный радикал, токсичный для клетки, поскольку его внешний орбитальный слой содержит один непарный электрон. Он может вступать также в реакции, в результате которых

образуются другие потенциально токсичные вещества, такие, как перекись водорода, гидропероксидный и гидроксильный радикалы и атомарный кислород. Переокисленный анион первоначально характеризовали как относительно стабильный радикал, образующийся под воздействием ионизирующей радиации на оксигенированную воду в результате обычного ферментного окисления, а изолированная супероксиддисмутаза характеризовалась как фермент, каталитически уничтожающий этот свободный радикал. Эти открытия обусловили проведение целой серии исследований, которые окончательно установили причастность переокисленных свободных радикалов к развитию кислородного отравления и роль супероксиддисмутазы в качестве основного защитного фактора.

Усиление свободнорадикальных реакций при увеличении напряжения кислорода в тканях является одним из первичных механизмов кислородной интоксикации. В свою очередь, последующие мембранные нарушения и накопление токсичных продуктов ПОЛ обусловливают вторично повреждающие эффекты гипероксии. В ряду таких вторичных или опосредованных эффектов, усиливающих первичное кислородное повреждение, важное место занимает нарушение проницаемости мембран лизосом, ведущее к выходу в цитозоль лизосомальных ферментов - протеаз, нуклеаз и липаз. В результате в клетках усиливаются реакции автолиза, подвергаются деструкции биологически активные полимеры, дезорганизуются практически все стороны метаболизма [33].

Активация лизосомальных гидролаз, дестабилизация мембранных структур, непосредственное взаимодействие с ферментами продуктов перекисного окисления липидов ведут к нарушениям работы различных ферментативных систем, как связанных, так и не связанных с мембранами. Наиболее чувствительными к действию кислорода считаются 8И-содержащие ферменты [37].

Особая роль среди эффектов гипероксии на молекулярном уровне принадлежит ее влиянию на активность ферментов-антиоксидантов и дыхательных ферментов [13, 43].

Многочисленные экспериментальные данные по подавлению активности дыхательных ферментов при кислородном отравлении организма позволили ряду авторов ввести понятие о тканевой «гипероксической гипоксии» как об одном из основных механизмов токсического действия кислорода [23, 24].

По мнению этих авторов, кислород, будучи универсальным токсическим агентом, отравляет дыхательные ферментные системы, что ведет к потере клетками способности использовать кислород, даже несмотря на его обилие в тканях.

Взаимодействие свободных радикалов с липидными компонентами клетки способно вызвать цепные реакции, приводящие к прогрессирующему переокислению липидов и повреждению мембраны. Цепные реакции могут быть нарушены и прекращены под влиянием биологических антиокислителей, таких, как витамин Е. Витамин Е действует как антиокислитель путем принятия электрона для формирования стабильного радикала а- токоферола, который, в свою очередь, восстанавливается при взаимодействии с витамином С [4].

Пытаясь определить признаки кислородной интоксикации ЦНС, предшествующие развитию судорог, Donald в 1947г. подвергал здоровых водолазов воздействию повышенного давления кислорода (3 кгс/см и выше) до появления неврологических симптомов. Клинически такие состояния проявлялись субъективными ощущениями и объективными признаками, приведенными в табл. 3 [88, 89].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бакланов Денис Викторович, 2016 год

Список использованной литературы

На русском языке:

1. Алекперов И.М., Голубева В.Н. Общая физиология (клеточная и молекулярная физиология) / И.М. Алекперов [и др.] под ред. В.О. Самойлова -СПБ.: ВМедА, 2012. - 38 с.

2. Александров И. А. Свободное всплытие из затонувшей подводной лодки: отчёт по теме ИТ-72-5 / И.А.Александров, войсковая часть 20914. - Л., 1960. - 120 с.

3. Бенке А.Р. Сопротивление дыханию, растворимость в масле-воде и воздействие аргона на умственные способности человека в сравнении с воздействием гелия и азота / А.Р.Бенке, О.Д.Ярброу.- Лаб. эксп. Вод. отд.-Вашингтон, 1939, пер. с англ.- НТБ войсковой части 20914, 1970.

4. Беннет П.Б. Медицинские проблемы подводных погружений / П.Б. Беннет, Д.Г.Эллиот. - М.: Медицина, 1988. - 672 с.

5. Бер Поль. О влиянии повышенного барометрического давления на животный и растительный организмы / Поль Бер, 1878, пер. с англ. / под ред. Аннина. - Изд. Водол. школы, 1916. - С.14-21.

6. Ветош А.Н. Биологическое действие азота / А.Н. Ветош.- СПб., 2003. -С. 48-53.

7. Войно-Ясенецкий А.В. Отражение эволюционных закономерностей в эпилептиморфной реакции животных на действие высокого парциального давления кислорода / А.В.Войно-Ясенецкий. - М-Л., 1958.

8. Волькенштейн М.В. Биофизика / М.В.Волькенштейн. - М.: Наука, 1981. - 575 с.

9. Герасимов А.М. Внутреклеточные механизмы защиты от токсического действия кислорода / А.М.Герасимов, П.М.Граменицкий // Гипербарическая оксигенация. - Ростов н/Д.: РГУ, 1979. - 126 с.

10. Голубев В. Г. Спасатели военно-морского флота / В.Г.Голубев, В.Н.

Илюхин, В.И.Максимов [и др.].- М.: Военное издательство, 1996. - 264 с.

11. Голиков С.Н. Общие механизмы токсического действия / С.Н.Голиков, И.В.Саноцкий, Л.И.Тиунов.- Л.: Медицина, 1986. - С. 7.

12. Гришин О.В., Бесалиева С.В., Устюжинова Н.В. Реакции внешнего дыхания и интенсивность энергетического обмена у неадаптированных к гипоксии людей в условиях нарастающей гипоксии / О.В. Гришин [и др.] // Бюлл. Физиологии и патологии дыхания. СО РАМН, 2014. В. 51. С. 1 - 8.

13. Гуськов Е. П. Генетические эффекты гипербарической оксигенации: дисс. ... д-ра биол. наук / Е.П. Гуськов. - М., 1989. - 303 с.

14. Дмитрук А.И. Основные направления научных исследований в области медицинского обеспечения поисковых и аварийно-спасательных работ / А.И. Дмитрук, А.П.Фокин, Л.Г. Медведев. - СПб, 1999. - 28 с.

15. Дмитрук А.И. Патогенетические основы дизадаптации организма при глубоководных погружениях: дисс. ... д-ра мед. наук / А.И. Дмитрук, СПб., 2000. - 420 с.

16. Довгуша В.В. Наркоз. Концепция электромагнитных (частотно-полевых) механизмов возникновения / В.В.Довгуша, А.Ю.Следков. - СПб., 2003.- С. 12-33.

17. Единые правила безопасности труда на водолазных работах. - Ч.2. Медицинское обеспечение водолазов / под ред. Б.А.Нессирио. - М: Мортех-информреклама, 1992.

18. Еликов А.В., Цапок П.И. Гипопероксидация и антиоксидантная защита при умеренной и напряженной мышечной деятельности / А.В. Еликов [и др.] // Инф. л. КГМА МЗ РФ - 2005. С. 43 - 46.

19. Ерёмин Е.Н. Основы химической кинетики / Е.Н. Ерёмин. - М.: Высшая школа, 1976. - 295 с.

20. Жиронкин А. Г. Влияние повышенного парциального давления кислорода на организм человека и животных / А.Г. Жиронкин, А.Ф.Панин, П.А.Сорокин. - Л.: Мед., 1965.

21. Жиронкин А. Г. Кислород. Его токсическое и физиологическое действие / А.Г. Жиронкин. - Л.: Наука, 1972. - 172 с.

22. Зальцман Г.Л. Физиологические основы пребывания человека в условиях повышенного давления газовой среды / Г.Л.Зальцман. - Л.: Наука. -1961.- 186 с.

23. Зальцман Г.Л. Основы гибербарической физиологии / Г.Л. Зальцман, Г. А. Кучук, А.Г. Гургенидзе. - Л.: Медицина, 1979. - 320 с.

24. Зиновьева И. Д. Вегетативные проявления кислородной эпилепсии у человека в начальных стадиях её формирования / И.Д.Зиновьева // Гипербарические эпилепсия и наркоз.- Л.: Наука, 1968. - С. 26-35.

25. Зеленин К.Н., Ноздрачев А. Д., Поляков Е.Л. Нобелевские премии по химии за 100 лет / К.Н. Зеленин и др. / СПБ, «Гуманистика» 2003, 872 с.

26. Иванов К.П. Современные медицинские проблемы энергообмена у человека / К.П. Иванов // Вестник РАМН, 2013, №6. - С. 56 - 59.

27. Иванов К.П. Основы энергетики организма / К.П.Иванов. - Л.: Наука, 1993.- Т.2.- 270 с.

28. Иммунологическая реактивность акванавтов при работе в условиях повышенной микробной загрязнённости водной среды под давлением до 5,1 МПа / Семко В.А. [и др.]. // Физиологический журнал.- 1991. - Т.37, № 4.- С. 92 - 97.

29. Исследование путей повышения эффективности оценки и прогноза последствий водолазного труда на организм человека: отчет о НИР «Последствия» / И.С. Мордовин [и др.]; в/ч 20914. - Ломоносов, 2003. - 144 с.

30. Келлер Г. Применение смеси из нескольких инертных газов при глубоководных погружениях / Г.Келлер // Материалы Третьего симпозиума по подводной физиологии. - 1967, Вашингтон, пер. с англ. - Л.: ЦНТБ ВМФ, 1972, 1969, С. 507- 524.

31. Кислородное отравление [Электронный ресурс] / Энциклопедия знаний. 2014. - Режим доступа: www.Panaia.ru, свободный. - Загл. с экрана

32. Китаев Ю.В. Описание и инструкция по эксплуатации снаряжения водолазного инженерного СВИ / Ю.В.Китаев, В.Н.Илюхин. - ТУ-СВИ. Ч.9 - В-К.930.344, Ломоносов: войсковая часть 20914, 1987.

33. Кларк Д. Кислородная толерантность и скорость развития токсичности в лёгких у человека при 2 атм вдыхаемого кислорода / Д.Кларк, С.Ламбертсен.- 1967, пер. с англ.- Л.: ЦНТБ ВМФ, 1772, 1969.

34. Кормош Н.Г. Физиологическая роль активных форм кислорода на клеточном уровне и организма в целом - взгляд клинициста / Н.Г. Кормош // Российский биотерапевтический журнал - 2012. - т. 11, №1. - С. 85 - 92.

35. Краткий справочник по химии / под ред. О. Д. Куриленко. - Киев.: Наукова думка. 1974. - С. 16-23.

36. Лазарев Н.В. Биологическое действие газов под давлением / Н.В.Лазарев. - Л.: ВММА, 1941. - 219 с.

37. Ланфье Е. Параметры оксигенации / Е.Ланфье: пер. с англ. в кн. «Лечение повышенным давлением кислорода».- М.: Мед., 1968.- С. 11-17.

38. Лунинджер А. Биохимия / А.Лунинджер. - М: Мир, 1974. - 957 с.

39. Лукаш А.И., Зайка В.Г., Милютина М.П., Кучеренко А.О. Интенсивность свободнорадикальных процессов и активность антиоксидантных ферментов в слюне и плазме человека при эмоциональном стрессе / А.И. Лукаш [и др], Вопросы медицинской химии, - 1999. Т. 45, №6. -С.503 - 508.

40. Луценко М.М. Газотранспортный обмен в переферической крови при общем охлаждении организма / М.М. Луценко. ДВНЦ физиологии и патологии дыхания СОРАМН, в. 44. - 2012. - С. 2 - 7.

41. Майлс С. Подводная медицина / С. Майлс. - М.: Медицина, 1971. - 328

с.

42. Математико-статистические методы в клинической практике: учеб. пособие / под ред. д.м.н. В. И. Кувакина. - СПб.: ВМедА, 1993. - 200 с.

43. Медведев Л.Г. Физиологическое обоснование бездекомпрессионного

перехода при водолазных работах: дисс. ... канд. мед. наук / Л.Г.Медведев.- Л., 1971. - 179 с.

44. Медведев Л.Г., Клепач А.И. О первых признаках острого кислородного отравления у водолазов / Л.Г.Медведев, А.И. Клепач // Военно -медицинский журнал, 1985.- №1 - С. 53-54.

45. Медведев Л.Г. [и др.] Механизм функциональных расстройств при спасении подводников / Л.Г. Медведев [и др.] // Вестн. Росс. ВМедА - 2010. № 2. - С. 148 - 152.

46. Медведев Л.Г., Внуков В.В., Стаценко А.В., Никонов С.В., Шиманская Е.И. Электронная концепция механизмов реакции организма на инертные газы и кислород в условиях повышенного давления / Л.Г.Медведев [и др.] // Вестн. Росс. ВМедА - 2010. - №1. - С. 113-116.

47. Медведев Л.Н. Биометрия / Л.Н. Медведев. - Красноярск: КГПУ им. В.П. Астафьева, 2004. - 326 с.

48. Мирошников Е.Г. Сердечно-сосудистая система водолазов / Е.Г. Мирошников // Вестник Дальн. отд. РАН - 2005. №1. - С. 83 - 90.

49. Молекулярная биология клетки: пер. с англ./ Б.Албертс [и др.].- М.: Мир, 1994.- Т.1-3.

50. Молекулярная теория газов и жидкостей: пер. с англ. / Д. Гиршфельдер [и др.].- М.: Ин. Лит., 1961. - С. 29.

51. Мясников А.П. Изменение психофизиологических качеств в условиях повышенного атмосферного давления / А.П.Мясников, Ю.М.Бобров, В.С.Щёголев // Военно-медицинский журнал.-1971. - № 5. - С. 81-82.

52. Мясников А.А. Физиологическое обоснование неспецифических методов повышения устойчивости организма к декомпрессионной болезни: дисс. ... д-ра мед. наук / А.А.Мясников. - СПб., 1999. - 289 с.

53. Нессирио Б.А. Физиологические основы декомпрессии водолазов-глубоководников / Б.А.Нессирио. - СПб.: Золотой век, 2002. - С. 220, 348-355.

54. Никонов С.В. Теория и практика медицины подводных аварий и ката строф: дисс. ... канд. мед. наук / С.В.Никонов. - М., 2000. - 136 с.

55. Павлов Б.Н. Краткая история развития гипербарической физиологии и водолазной медицины / Б.Н.Павлов, В.В.Смолин, Г.М.Соколов.- М.: Слово, 1999. - 67 с.

56. Парфенов М.В. Механизм низкотемпературных реакций с участием кислорода: авт. дисс. ... канд. хим. наук / М.В. Парфенов, институт катализа СО РАН, 2012. - 20 с.

57. Плохинский Н.А. Биометрия / Н.А. Плохинский.- Новосибирск: Изд. Сибирского отд. АН СССР, 1961. - 364 с.

58. Правила водолазной службы Военно-морского флота: ПВС ВМФ-2002.- Часть II. Медицинское обеспечение водолазов Военно-морского флота. М.: Воениздат, 2004. - С.122-126.

59. Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов, пер. с анг., - М.: изд-во иностр. лит., 2001 - 160 с.

60. Прикладовицкий С.И. Отравляющее действие кислорода на организм теплокровных животных: дисс. ... канд. биол. наук / С.И. Прикладовицкий.- Л., 1940.

61. Самойлов В.О. Электронная схема жизни / В.О. Самойлов.- СПб.: ВМА, 2001. - 44 с.

62. Самойлов В. О. Медицинская биофизика / В.О.Самойлов.- СПб.: Изд. СпецЛит, 2007. - С.165-184.

63. Сапов И. А. Роль нервной системы в механизме токсического действия кислорода: дисс. ... канд. мед. наук / И.А.Сапов.- Л.: ВММА, 1952.

64. Сапов И. А. Физиология и патология подводных погружений и меры безопасности на воде / И.А.Сапов, А.С.Солодков, В.Я.Назаркин. - М.: Изд-во ДОСААФ СССР, 1986. - 256 с.

65. Селье Г. На уровне целого организма / Г.Селье. - М.: Наука, 1972. -

122 с.

66. Сент-Дьердьи А. Биоэлектроника / А.Сент-Дьердьи.- М.: Мир, 1971.80 с.

67. Стаценко А.В. Прогностические тесты устойчивости организма к токсическому действию кислорода / А.В. Стаценко. // Вестн. Росс. ВМедА -2008. - №1. - С. 116-119.

68. Стаценко А.В. Биофизическая модель легочной формы кислородного отравления у водолазов и подводников // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. - 2008. -№2 - С. 53-55.

69. Стаценко А.В. Гипербарический стресс при хронической кислородной интоксикации / А.В. Стаценко // Вестн. Росс. ВМедА - 2008. №1. - С. 116 - 118.

70. Стаценко А.В., Советов В.И. Критерии безопасности водолазов с использованием кислорода / А.В. Стаценко, В.И. Советов // Медико-биологические и социально-биологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях - 2010. - №1. - С. 67 - 69.

71. Стаценко А.В. Гипербарический стресс у водолазов и подводников: дисс. .д-ра мед. наук / А.В. Стаценко. - СПб., 2010 - 275 с.

72. Третьяков Ю.Д. Химия / Ю.Д. Третьяков. - М.: Просвещение, 1988.-С.35; С.110-111.

73. Тюрин В.И. Некоторые вопросы теплорегуляции и профилактики переохлаждения у водолазов и подводников: дисс. ... канд. мед. наук / В.И.Тюрин. - Л., 1965.

74. Физиология человека / под ред. Г.П. Костюка.- М.: Мир, 1985.-Т. I. - с. 167-188.

75. Физиология подводного плавания и аварийно-спасательного дела / под ред. И.А. Сапова. - Л., 1986. - 435 с.

76. Холден Дж. Дыхание / Дж.Холден, Пристли. -М.: Биомедгиз, 1937.463 с.

77. Черкасов В.Ф. Изучение специфических условий водолазного труда и

их влияние на некоторые функции организма водолазов: дисс. ... канд. мед. наук / В.Ф.Черкасов. - Л., 1952. - 189 с.

78. Шиманская В.И. Влияние факторов водолазного спуска на геном животных и человека: дисс. ... канд. биол. наук / В.И. Шиманская. - Ростов н/Д., 1994. - 177 с.

79. Юнкин И.П. Основные принципы профессионального отбора водолазов / И.П. Юнкин, Г.Л. Апанасенко, Г.М. Соколов // Человек и животное в гипербарических условиях.- Л.: Наука. 1980. - С.148-150.

На английском языке:

80. Bardin H. Unit Pulmonary Toxicity Dose (UPTD) / H. Bardin, C. J. Lambertsen. // Institute for Environmental Medicine Report Philadelphia.- University of Pensylvania, 1970.

81. Bean J.W. Factors Influencing Clinical Oxygen Toxicity / J.W.Bean // Hyperbaric Oxygenation. Ann. N: I. Acad. Sci., 1965, V/ 117.- Р.2.

82. Bennke A.R. The Effects of Oxygen on Man at Pressures from One to Four Atmospheres / A.R.Bennke, F.S. Johnson, J.R.Poppen, E.P.Mottley // Am. J. Physiol., 1935.- Р.110, 3, 565-572.

83. Bennke A.R. Circulatory and Effects of oxygen at 3 Atm. Pressure / A.R.Bennke, H.S.Forbes, E.P.Mottley // Am. J. Physiol., 1936, Р.114, 436-442.

84. Bornstein A. Uber Sauerstoffvergifting / A.Bornstein, Stroink // Deutsche med. Wehnschr., 1912.- Р.32, 1495.

85. Busch W.S. Safety and medical considerations in diving / W.S.Busch // J. Soc. Marine Technol. - 1989. - Vol. 23, N 4. - P. 3.

86. Caruso J.L. Fatalities related to cardiovascular disease in the recreational diving population / J.L.Caruso, D.M.Uguccioni, J.A.Dovenbarger, P.B.Bennett // Underwater & Hyperbaric Medicine, 1997.-Vol.24, Suppl.- P.26.

87. Clamann H.G. Einwirkung des sauerstoffs auf denorganismmus bei hoherem als normalen partaldruck unter besonderer berucksichtigubg des Menschen

Luftfahrmedicin / H.G.Clamann, H.Becker-Freysend.- 1935. - P.4.

88. Clark J.M. Effect of acute and chropic hypercapuia on oxygen to lerance in rats / J.M.Clark // J.Appl. Physiol / Resp.Environ.Exercise Physiol., 1981.- P.50, 1036-1044.

89. Donald K.W. Oxygen Poisoning in Man / K.W. Donald // Brit.Med. J. 1947.- P.667-672.

90. Donald K.W. Oxygen Poisoning / K.W.Donald // Hyperbaric Oxygenaion: of Sec.Congress,Ledingham,1965.

91. Gillen H.W. Neurologic Hazards of High Pressures, Clinical Application of Hyperbaric Oxygen / H.W.Gillen // Ed.J Boerema, 1964.

92. Keller H., Buhlmann A. Probleme der Decompression berechnungen / H.Keller, A.Buhlmann // Helvetica Medica Acta, 1961, vol. 28, N 6. - P.764-774.

93. Keller H. Use of Multiple Inert Mixtures in Deep Diving / H.Keller, A.Buhl-Mann // 3 Vol. J.Appl Physiol.,1965. - P. 20, 1267-1270.

94. Keller H. Trimming the Decompression Tables / H.Keller, A.Buhlmann // Triton,1966,11,4,125.

95. Lanphier E. Use of nitrogen-oxygen mixtures in diving / E.Lanphier // Proc. of I-st ymposium on Lanphier E., Washington,1955.- P.74-78.

96. Lanphier E Influence of increased ambient pressure upon alveolar ventilation / E. Lanphier // Proc. of the Il-nd Symposium on underwater physiology. Washington,1963.- P.124-133.

97. Lanphier E. Pulmonary function / E. Lanphier // The physiology and medicine of diving and compression air work. - London.: Bailliere, Tindall and Cassell, 1969. - P.58-112.

98. Lanphier E. Pulmonary function / E. Lanphier // The physiology and medicine of diving and compression air work. London.: Bailliere, Tindall, 1975.-P.102-154.

99. Macdonald A. Homeostasis, adaptation and higf pressure / A. Mac-donald // Basic and applied high pressure biology. - Rochester, 1994. - P.259-276.

100. Milwee W.J. U.S. Navy Diving-Gas Manual / W.J.Milwee // Battelle Memorial Institute.-Columbus, Ohio, 1969, 19, No. 43201.

101. Nicholls D. Mitochondria and neuronal survival / D. Nicholls, S.Budd // Physiol Reviews, 2000. - V.80, N 1.- P.315-360.

102. Piantadosi C. Mitochondrial generation of reactive oxygen species after brain ischemia in the rat / C. Piantadosi, J.Zhang // Stroke, 1996.- V.27, N2.- P.327-331.

103. Rokitka M. Physical performance of mouse colonies as a measure of inert gas narcosis, oxygen toxicity, and the Chouteau effect / M.Rokitka, H.Rahn // Proc. of Underwater physiology VI. Bethesda. - Naryland, 1978. - P.241-250.

104. Thomas J. Combined effects of elevated pressures and oxygen on operant performance. / J. Thomas // Undersea Biomed. Res, 1974.- V.1, N 4. -P.363-370.

105. Thom S. Alteration of intracellular free radical reactions by compressed gases / S.Thom // Undersea Biomed.Res., 1985. - Supplement.- P.52.

106. Wright W.B. Use of the University of Pensylvania Instittute for Environmental Medicine Procedure for Calculation of pulmonary Oxygen Toxicity / W.B.Wright // US Navy Experimental Diving Unit Report, 1972. - P.2-72.