Действие на метаболизм и нейрогуморальную регуляцию
Метаболическая реакция организма на наркоз и операционную травму обусловлена сложным комплексом действующих в этот момент повреждающих факторов. В ее формировании принимает непосредственное участие нейроэндокринная система. Мощная афферентная импульсация, несущая информацию о характере и интенсивности внешнего воздействия и состоянии внутренней среды организма, оказывает прямое влияние на гипоталамус и способствует освобождению химического медиатора АКТГ-релизинг фактора (АКТГ-РФ). Он вызывает усиление секреторной активности передней доли гипофиза и повышает уровень тропных гормонов в крови, в первую очередь адренокортикотропного гормона (АКТГ). АКТГ стимулирует функцию коры надпочечников, в результате чего уровень кортикостероидов в плазме повышается.
Другим проявлением нейрогуморальной реакции при анестезии является активация симпатико-адреналовой сстемы, сопровождающаяся выбросом в кровь большого количества катехоламинов (в частности, адреналина). Симпатико-адреналовая и гипоталамо-гипофизарная системы активируются при любых формах стресса. Стимулом к этому могут явиться эмоциональное напряжение, боль, гипоксия тканей, дефицит ОЦК, охлаждение и т. п. Ожидание операции, волнение и страх вызывают повышение уровня катехоламинов в плазме в 3—4 раза. Одновременно в кровь выделяется значительное количество гормонов передней доли гипофиза и кортикостероидов.
Импульсация ноцицептивного характера является мощным стимулятором нейрогуморальной системы: экскреция катехоламинов с мочой возрастает даже при небольшом оперативном вмешательстве — аппендэктомии или грыжесечении. Необходимо учитывать, что общее обезболивание не прерывает полностью поток болевых импульсов из зоны повреждения в ЦНС. Лишь очень глубокий наркоз предотвращает гиперадреналинемию. Во время операции (особенно на травматичных ее этапах) увеличивается концентрация АКТГ, соматотропного гормона и кортизола. Острая гиповолемия является одной из причин повышения уровня катехоламинов в плазме: после массивной кровопотери концентрация норадреналина возрастает в 15—20 раз. Гиповолемические расстройства также вызывают гиперпродукцию антидиуретического гормона.
Общие анестетики, предохраняющие ЦНС от повреждающего влияния болевых импульсов, сами способны специфически воздействовать на функцию передней доли гипофиза, коры и мозгового вещества надпочечников. Эфир, например, стимулирует гипофизарно-гипоталамическую и симпатико-адреналовую системы даже в отсутствие болевых раздражителей, концентрация кортизола, антидиуретического и соматотропного гормонов в плазме заметно возрастает. Симпатомиметическими свойствами обладает в некоторой степени и циклопропан. На синтез соматотропного гормона этот анестетик не оказывает существенного влияния. Воздействие собственно закиси азота на надпочечники минимально, однако применение только одной закиси азота при операции не предупреждает повышения уровня катехоламинов в плазме. Такие виды обезболивания, как спинальное, перидуральное, проводниковое или местное, сами по себе не изменяют гормонального фона организма. Более того, одновременное применение спинальной и ингаляционной анестезии (циклопропан или эфир) не сопровождается повышением гормональной активности. Наиболее сложно взаимодействие гипофизарно-адреналовой системы и фторотана: большинство исследователей сходятся во мнении, что этот анестетик снижает тонус симпатической нервной системы и поэтому уровень катехоламинов в крови не меняется или даже уменьшается. Другие авторы находят повышение содержания адреналина и норадреналина. Установлено, что фторотан не влияет на синтез соматотропного гормона и стимулирует выброс в кровь большого количества антидиуретического гормона.
Важно указать, что непосредственное влияние анестетиков на функциональное состояние гипофизарно-адреналовой системы в качественном и количественном отношении неизмеримо меньше, чем воздействие комплекса операционной травмы, кровопотери, охлаждения, гипоксии и т. п.
Адреналин и норадреналин воздействуют практически на все системы, однако наиболее важно их влияние на центральную и периферическую гемодинамику и метаболизм. Катехоламины увеличивают возбудимость миокарда, число и силу сердечных сокращений. Минутный объем сердца при этом возрастает. Сосуды кожи и кишечника спазмируются, а венечные артерии расширяются, тонус мозговых сосудов, как правило, не меняется. Благодаря такому специфическому действию на периферический кровоток катехоламины способствуют «централизации» кровообращения и поддержанию достаточного ОЦКв сосудистом русле жизненно важных органов.
Регуляция метаболических функций осуществляется в результате участия катехоламинов во всех трех видах обмена (белковый, углеводный, жировой). Гиперфункция мозгового вещества надпочечников влечет за собой усиление катаболических процессов. Распад белка и окисление жиров увеличиваются, а уровень свободных жирных кислот в крови возрастает. Катехоламины стимулируют распад гликогена в печени и мышцах, поэтому уровень глюкозы и глюкозо-6-фосфата в тканях и крови повышается. Интенсификация углеводного обмена вызывает повышение содержания молочной и пировиноградной кислот в организме, а увеличение в крови промежуточных продуктов цикла Кребса свидетельствует об усилении окислительных процессов в целом. Высокий уровень обмена влечет за собой увеличение потребления кислорода как отдельными органами и тканями, так и всем организмом.
Гормоны коры надпочечников (глюкокорти-коиды — кортизол, кортикостерон и мине-ралокортикоид альдостерон) также участвуют в регуляций белкового, жирового и углеводного обмена и в поддержании водно-электролитного равновесия. Катаболизм белка и утилизация жиров в стрессовых ситуациях и при наркозе усиливаются, стимулируется глюконеогенез (уровень сахара крови возрастает), увеличивается реабсорбция натрия в обмен на ионы водорода и калия, которые выводятся с мочой. Альдостерон обеспечивает регуляцию внутри – и внеклеточной концентрации натрия, влияя на систему транспорта ионов.
Изменения КЩСв ходе операции, и анестезии и в послеоперационном периоде затрагивают и дыхательный, и метаболический компонент. Метаболический ацидоз в ряде случаев возникает (или углубляется) во время общего обезболивания и оперативного вмешательства. Его выраженность зависит от тяжести и продолжительности операции, режима вентиляции легких, наличия гемодинамических и дыхательных осложнений, величины кровопотери, а также объема и способа возмещения кровопотери. Очень часто метаболический ацидоз развивается на фоне стабильной гемодинамики и достаточной оксигенации артериальной крови. Причиной этого являются спазм периферических сосудов, нарушение микроциркуляции и тканевая гипоксия, возникающие вследствие недостаточного обезболивания и гиперкатехоламинемии. Расстройства тканевого кровотока с последующими нарушениями обменных процессов нередко сопутствуют массивной кровопотере, гипотензии в результате различных причин и охлаждению организма. Сдвиг метаболического компонента КЩС в сторону ацидоза может усиливаться в послеоперационном периоде вследствие повышения обмена под влиянием болевой и эмоциональной нагрузки, гипоксии (гипоксической, циркуляторной или анемической природы), переохлаждения организма и т. п.
Эффективная премедикация, индивидуальный подбор анестетика и режима вентиляции, профилактика осложнений со стороны сердечно-сосудистой системы и легких и охлаждения организма, своевременная и точная оценка величины кровопотери и методически правильное ее возмещение, тщательное послеоперационное обезболивание и согревание больного позволяют избежать метаболического ацидоза. У больных с осложненным течением послеоперационного периода нередко возникает метаболический алкалоз — опасное, трудно корригируемое и неблагоприятное в прогностическом плане нарушение КЩС.
Состояние дыхательного компонента КЩС во время операции и анестезии зависит от способа вентиляции легких. В условиях самостоятельного дыхания чрезмерное углубление наркоза может вызвать угнетение дыхания, альвеолярную гиповентиляцию и накопление углекислоты (дыхательный ацидоз). ИВЛ чаще всего сопровождается большей или меньшей гипервентиляцией и дыхательным алкалозом. В реальных условиях изменения КЩС, как правило, не носят чисто метаболического или чисто дыхательного характера. Так, выраженная и длительная гипервентиляция (дыхательный алкалоз) вызывает гиперпродукцию нелетучих кислот (в частности, молочной, кислоты) и истощение емкости бикарбонатного буфера. При этом постепенно развивается метаболический ацидоз. Дыхательный ацидоз часто возникает в послеоперационном периоде вследствие снижения эффективности внешнего дыхания из-за резких болей в области операции, остаточного действия общих анестетиков и релаксантов.
Вопрос о специфическом влиянии общих анестетиков на метаболический компонент КЩС окончательно не решен. Часть исследователей считают, что такие вещества, как фторотан, эфир, циклопропан, барбитураты, виадрил, не оказывают сколько-нибудь существенного влияния на метаболические показатели КЩС без операционной травмы, гипоксии, кровопотери и т. п. По мнению других, наркозу фторотаном, эфиром и отчасти циклопропаном присуще развитие обменного ацидоза. Однако считается доказанным, что перидуральная и спинальная анестезия сама по себе, равно как и операции, выполненные в условиях этого вида обезболивания, сопровождаются минимальными изменениями КЩС, а применение перидуральной анестезии в ближайшем послеоперационном периоде обеспечивает быструю компенсацию возможных отклонений параметров КЩС.
Весьма вероятно, что изменения КЩС во время наркоза обусловлены не столько непосредственным влиянием наркотического вещества, сколько сопутствующими анестезии, операции и последующим этапам лечения факторами: нарушениями центральной и периферической гемодинамики, расстройствами дыхания, гиповолемией и т. д. Отсутствие видимых изменений основных параметров КЩС не исключает более тонких (на тканевом, клеточном или субклеточном уровне) сдвигов обменных процессов. Вполне возможно, что стабильность отдельных показателей КЩС цельной крови отражает в этом случае лишь компенсаторные возможности организма, маскируя истинные нарушения клеточного метаболизма. Его центральным звеном является синтез аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), одного из основных компонентов энергоемких биохимических реакций и физиологических процессов.
Синтез АТФ обеспечивается сложным комплексом взаимосвязанных и взаимообусловленных химических превращений — последовательного окисления биосубстратов и сопряженного с ним фрсфорилирования. В общей структуре этих процессов есть три узловые точки, блокирование которых может привести к серьезным нарушениям энергообразования: челночный механизм транспортировки водородных ионов из цитоплазмы в митохондрии; окисление восстановленного НАД-Н под влиянием НАД-Н-дегидрогеназы митохондрий; сопряжение фосфорилиро-вания с митохондриальной цепью переноса электронов.
Действительно, разобщающее действие барбитуратов и ряда ингаляционных анестетиков in vitro (хлороформ, эфир, фторотан) подтверждено рядом экспериментальных работ. Некоторые вещества (например, фторотан) подавляют и активность фермента НАД-Н-дегидрогеназы, а также тормозят поступление экзогенного НАД-Н в митохондрий и тем самым препятствуют его окислению.
Существует мнение, что нарушения окислительных процессов во время наркоза бывают всегда, хотя неясно, первичны они (непосредственное блокирование митохондриальных ферментов, например НАД-Н-дегидрогеназы) или вторичны (снижение потребления АТФ в условиях общей анестезии).
С процессами энергообразования тесно связан углеводный обмен. Наиболее типичным его состоянием в условиях оперативного вмешательства и анестезии и в непосредственном послеоперационном периоде является гипергликемия, выраженность которой прямо зависит от объема и продолжительности оперативного вмешательства. Повышение уровня сахара крови может быть обусловлено воздействием общих анестетиков на метаболические процессы в гепатоцитах, поскольку вещества для ингаляционной анестезии, особенно фторотан, способны вызвать токсическое повреждение печени, в частности нарушение ее гликогенобразующей функции. Кроме того, фторотан подавляет синтез и освобождение инсулина и усиливает гликогенолиз.
Немаловажную роль в регуляции интенсивности и эффективности углеводного обмена играют и некоторые неспецифические факторы (боль, гипоксия, сосудистый спазм и т. д.). Их влияние может реализоваться как путем прямого воздействия на функцию органа (например, ухудшение печеночного кровотока вследствие кровопотери, расстройства микроциркуляции или перераспределения ОЦК), так и опосредованно, с привлечением нейрогуморальной (в частности, симпатико-адреналовой) системы. Роль катехоламинов в регуляции углеводного метаболизма заключается в стимуляции синтеза циклического 3,5-АМФ, который активирует гликогенсинтетазу (фермент синтеза гликогена) и усиливает глюконеогенез.