Система дыхания в пожилом и старческом возрастах и факторы риска

Пожилому и старческому возрасту присущи свои анатомо-физиологические особенности системы внешнего дыхания.

В костно-мышечном каркасе грудной клетки после 60 лет постепенно происходят дегенеративно-дистрофические процессы: снижается эластичность соединительной и мышечной тканей; появляются очаги обызвествления в реберных хрящах; возникает остеопороз ребер в результате повышения рН в костной ткани и снижения фиксации минеральных веществ; ограничивается подвижность реберно-позвоночных сочленений; изменяется осанка - в возрасте 75 лет и старше практически у всех людей имеет место кифоз. Катаболические процессы приводят к снижению содержания белка в скелетных мышцах, в том числе и в дыхательной мускулатуре: ослабевает поперечная исчерченность миофибрилл, уменьшается содержание воды явления дегидратации организма). Между мышечными волокнами формируются жировые отложения и соединительная ткань. Посте­пенно развивается ригидность костно-суставного комплекса и сни­жается сократительная способность дыхательных мышц. Это при­водит к уменьшению величин дыхательных объемов и емкостей, ми­нутной и максимальной вентиляции легких, ограничению резервов дыхания.

В соединительной и мышечной ткани бронхиального дерева раз­вивается инфильтрация лимфоидными и плазматическими клетка­ми, с возрастом может возникнуть атрофия. Поскольку первона­чально снижается эластичность ткани бронхов, то это ведет к уве­личению их просвета. В дальнейшем возникает их склерозирование с последующим сужением диаметра воздухоносных путей. Поэтому в пожилом и старческом возрасте объемно-скоростные величины воздушного потока в воздухопроводящей (кондуктивной) зоне лег­ких сначала увеличиваются, а затем снижаются.

В соединительной ткани легких у пожилых и старых людей разви­ваются явления дегидратации, обусловливающей утрату волокнами фибриллярности и упругости. В различных участках воздухоносных путей появляются отложения солей кальция, которые усиливают ри­гидность и снижают растяжимость легочной ткани. В результате под­вижность легочных краев и экскурсии купола диафрагмы в период между 60 и 90 годами жизни уменьшаются на 1-1,5 см. Это умень­шает величину жизненной емкости легких и составляющих ее объе­мов (в среднем при смещении купола диафрагмы на 1 см легочный объем изменяется на 250 мл). Снижение эластических свойств легоч­ной ткани вызывает увеличение потребления энергии в процессе со­кращения дыхательных мышц. Базальная мембрана аэрогематического барьера увеличивается с 1-1,5 мкм (40-49 лет) до 3-4 мкм (в 70 лет). Стенки альвеол неравномерно утолщаются, а прорастаю­щие в них коллагеновые волокна заполняют альвеолы, формируя зоны склероза (в 82% случаев у людей старше 90 лет). Увеличение аэрогематического барьера препятствует диффузии газов из альвеол в кровь, в результате снижается насыщение крови кислородом и в ней повы­шается содержание СО₂. К 85-90 годам масса легочной тка­ни уменьшается в среднем на 23% относительно 65-85 лет.

Снижение эластичности соединительной ткани в пожилом и стар­ческом возрасте уменьшает подвижность всего костно-мышечного каркаса грудной клетки. Это формирует новые (относительно сред­него возраста) тенденции в показателях и резервах внешнего дыха­ния: уменьшается жизненная емкость легких, снижается величина дыхательного объема, в большей степени - резервного объема вдо­ха и в еще большей степени - величина резервного объема выдоха. Напомним, что последний вместе с остаточным объемом легких (увеличен у старых и пожилых людей) составляет ФОЕ- важный показатель резервов системы внешнего дыхания. Напомним, что величина ФОЕ характеризует объем газа, который непосредственно участвует в газообмене между альвеолами и кровью. При этом важно еще одно объемное соотношение, а именно- дыхательного объема и ФОЕ. У пожилых и старых людей оно не превышает 8-12%, что в среднем ниже, чем у лиц молодого и среднего возрастов. Если доля последнего от общей емкости легких в возрасте 20-30 лет составляет в среднем 25%, то в возрасте 60-69 лет- 45%, а в возрасте 90 лет и старше- 50%. Это негативно отражается на функциональных резервах внешнего дыхания- снижается эффективность легочной вентиляции. При физических нагрузках, а также при гипоксии или гиперкапнии ограниченные резервы дыхания у пожилых и старых людей могут быть лимитирующим фактором адаптации дыхания к физической нагрузке. Однако в 35-60 лет и пожилом возрасте у людей повышена частота дыхания, что может существенно увеличить минутный объем дыхания (в 1,5-2 раза). Вместе с тем у людей в возрасте 60-80 лет увеличено физиологическое «мертвое» пространство (до 40%). Причиной этого является изменение соотношения альвеолярной вентиляции и перфузии легких, сопровождающееся гипоксемией и стимуляцией дыхательного центра через артериальные хеморецепторы. В старческом возрасте, особенно после 80 лет, наблюдается прогрессивное снижение МОД, МВЛ (с 73-75 мл/мин в 70 лет до 40 мл/мин к 90 годам). Динамические показатели внешнего дыхания (скорость вдоха и выдоха, объемная скорость выдоха) также уменьшаются с возрастом (табл.10), что является следствием повышенной ригидности тканей грудной клетки, ослабления сократительной способности дыхательных мышц и понижения бронхиальной проходимости. В результате у пожилых и старых людей низкие резервы вентиляции могут ограничивать физическую работоспособность.

 

 

Таблица 10

Уменьшение объемной скорости воздушного потока в воздухоносных путях человека в зависимости от возраста

 

Возраст, лет	Объемная скорость воздушного потока, л/с
Вдох	выдох
Мужчины
30—39	5,3	4,1
80—90	2,5	1,5
Женщины
30—39	4,5	3,5
80—89	2,9	1,5

 

У старых и пожилых людей уменьшается насыщение артериаль­ной крови кислородом, поскольку возрастает альвеоло-артериальный градиент О₂ и СО₂ Факторами, вызывающими артериальную гипоксемию в старческом возрасте, являются: несо­ответствие объема альвеолярной вентиляции и перфузии в различ­ных участках легких; снижение диффузионной способности легких.

В позднем возрасте имеются особенности и со стороны централь­ных механизмов регуляции дыхания. Понижается порог чувстви­тельности периферических хеморецепторов к гипоксии, т. е. гипок­сия вызывает парадоксально большую вентиляторную реакцию при невыраженной по степени гипоксемии. Снижается чувствительность легочных механорецепторов к растяжению легочной ткани. Вслед­ствие этого понижается афферентная активность в волокнах блуж­дающих нервов в покое и при дыхательных нагрузках (утрачивают­ся рефлексы Геринга-Брейера и снижаются рефлекторные реакции на раздражение ирритантных рецепторов слизистых оболочек ды­хательных путей, юкстакапиллярных рецепторов легких (J-рецепторов), а также рецепторов растяжения дыхательных путей. Сниже­ние чувствительности ирритантных рецепторов к раздражающим стимулам нарушает кашлевой рефлекс. (В возрасте 80-83 года кашлевой рефлекс существенно снижается, по сравнению с молодыми, даже у некурящих людей). Аналогичное снижение чувствительнос­ти ирритантных рецепторов слизистой трахеи и гортани к механи­ческим воздействиям повышает у лиц пожилого возраста риск ас­пирации инородных тел, а также бронхолегочных инфекций.

Рассмотрим резервы системы дыхания. В пожилом и старческом возрасте сни­жается потребление О₂. Это обусловлено тем, что у старых людей сни­жается мышечная масса, интенсивность метаболизма в органах и си­стемах. Например, к 90 годам общая масса активно функционирую­щих тканей составляет около 30 кг против 40 кг в среднем возрасте. Происходит значительная дегидратация тканей в результате понижения содержания в них белка, лимитируется тканевое дыхание из-за недостатка субстратов окисления, в клетках снижается активность ферментов биологического окисления. Резервы дыхательной системы реализуются за счет увеличения частоты дыхания. Ответная реакция дыхания через увеличение его глубины ограничивается у старых людей слабостью дыхательных мышц и ригидностью структур грудной клетки и тканей легких. Вентиляторный ответ на гипоксию в виде учащения дыхания ведет к увеличению доли «мертвого» пространства в дыхательном объеме, что снижает эффективность альвеолярной вентиляции. При этом вентиляторный ответ начинается при гипоксии меньшей степени (в среднем 18,5% О₂ во вдыхаемом воздухе), чем у лиц среднего возраста (17% О₂).

Показателем резервных возможностей системы дыхания является степень насыщения крови О₂. Так, у старых людей при гипоксической нагрузке возникает артериальная гипоксемия (насыщение крови кислородом порядка 94-96% против 96-97% у лиц среднего возраста). Причина более выраженной в этих условиях артериальной гипоксемии - замедление диффузии О₂, через альвеолярно-капиллярную мембрану и мембраны тканевых структур.

Если максимальная вентиляция легких у лиц среднего возраста составляет 85-97 л/мин, то в возрасте 80-89 лет - 52 л/мин, а в возрасте

более 90 лет, как уже отмечалось, - до 40 л/мин. В процессе онтогенеза примерно в 3 раза сокращается функциональный резерв системы дыхания. При тяжелой нагрузке на систему дыхания в старческом возрасте (выраженная гипоксия, тяжелая физическая работа) легочная вентиляция и прирост потребления кислорода никогда не достигают показателей, характерных для лиц среднего возраста. Это «отставание» является тем лимитирующим фактором, который вызывает отказ лиц старческого возраста от физических нагрузок на организм. Наконец, максимальный прирост вентиляции легких у старых людей возникает не в период физиче­ской нагрузки, а сдвинут на период восстановления.

Изменения в системе внешнего дыхания у лиц пожилого и стар­ческого возраста не следует рассматривать как только инволютивные. Дело в том, что в процессе старения организма наряду с ослаб­лением функционирования органов и систем мобилизуются компен­саторные механизмы, т.е. старение - это формирование нового уровня приспособления к внешней среде.

Повышение адаптивных возможностей стареющего организ­ма проявляется в том, что газообмен между альвеолярным воз­духом и внешней средой, а также потребление кислорода под­держивается на достаточном уровне в условиях покоя, о чем сви­детельствует нормальная величина парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе, обусловленная компенсатор­ными механизмами. К таким механизмам относится в первую очередь учащение дыхания. Поэтому минутный объем дыхания у пожилых и стариков поддерживается практически на том же уровне, что и в молодом возрасте, несмотря на уменьшение ды­хательного объема. К компенсаторным механизмам вентиляции легких в пожилом и старческом возрастах относится преимуще­ственное уменьшение резервного объема выдоха по сравнению с резервным объемом вдоха. Если у мужчин в возрасте 90 лет и старше резервный объем вдоха уменьшен по сравнению с 20-29 годами вдвое, то резервный объем выдоха - втрое. В результате соотношение между дыхательным объемом и функциональной ос­таточной емкостью (сумма резервного объема выдоха и остаточ­ного объема легких) становится более благоприятным для под­держания газообмена в легких.

Оптимальный уровень регуляции дыхания поддерживается у лиц пожилого и старческого возрастов за счет повышения чувствитель­ности периферических хеморецепторов к гипоксическому стимулу, нейронных структур гипоталамуса к адреналину и ацетилхолину - медиаторам, играющим важную роль в опосредовании влияния цен­тральных нервных структур, на дыхание.

Важными структурными компонентами приспособительных про­цессов в дыхательной системе при старении являются гипертрофия мышечно-эластического аппарата респираторной части легкого, которая способствует сохранению упругоэластических свойств ле­гочной ткани.

Одним из адаптивных механизмов оптимального кислородного обеспечения тканей у пожилых и старых людей является сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо, обусловленный в основ­ном увеличением содержания в эритроцитах 2,3-ДФГ.

Таким образом, в системе дыхания в процессе старения форми­руются приспособительные механизмы, которые направлены на сохранение оптимального уровня ее функционирования. Тем не менее в силу возрастных морфофункциональных изменений в сис­теме дыхания эти приспособительные механизмы не всегда отлича­ются достаточностью: например, поддержание уровня минутной вентиляции легких, аналогичного уровню в молодом возрасте, дос­тигается у пожилых и стариков за счет более частого и поверхност­ного дыхания на фоне пониженной эффективности альвеолярной вентиляции. Компенсаторные механизмы у пожилых и старых лю­дей уже включены на фоне спокойного уровня жизнедеятельности, что затрудняет их использование при нагрузках на организм. На фоне сниженной эффективности приспособительных механизмов возрастные морфофункциональные сдвиги, возникающие в процессе старения, приводят в конечном итоге к гипоксии тканей как одно­му из ведущих факторов старения.

Основным фактором риска нарушения здоровья пожилого и ста­рого человека является кислородная недостаточность, или гипок­сия, как результат уменьшения воздушной проходимости в преде­лах кондуктивной зоны легких, недостаточной эффективности вен­тиляции, снижения активности дыхательных ферментов в клетках различных органов и тканей.

В то же время в пожилом и старческом возрастах отмечается по­ложительная реакция системы внешнего дыхания на гипероксию, проявляющаяся в том, что при кислородной пробе у пожилых и ста­рых людей возрастает коэффициент использования О₂ в тканях, по­вышается эффективность легочной вентиляции и снижается минут­ный объем дыхания (при этом уменьшается вентиляционный экви­валент). Напротив, у лиц молодого и среднего возраста эти показатели при гипероксии не изменяются. Старость характеризу­ется новым уровнем адаптации функции систем организма к гипо­ксии как к фактору риска нарушения здоровья. Поэтому гипоксия компенсируется рядом механизмов: гиперпноэ, повышенным минут­ным объемом дыхания, уменьшением резервного объема выдоха, повышением сократительной способности гладкомышечного элас­тического аппарата вблизи альвеол. Возрастная динамика резерв­ного объема выдоха ведет к тому, что емкость вдоха (сумма дыха­тельного объема и резервного объема вдоха) имеет большее соот­ношение с ФОЕ и составляет в среднем 0,5, в то время как у молодых людей - 0,38. Это повышает эффективность легочной вентиляции в пожилом и старческом возрастах. Гипертрофия мышечно-эластического аппарата у входа в альвеолы предохраняет легкие от пере­растяжения.

Однако в этом возрасте компенсаторные механизмы системы внешнего дыхания, возникающие на фоне гипоксемии, нестойки. Более того, факторы компенсации нередко превращаются в факто­ры риска нарушения внешнего дыхания. Например, частое и поверх­ностное дыхание у пожилых и старых людей является менее эффек­тивным, чем редкое и глубокое дыхание. При частом и поверхност­ном дыхании в дыхательном объеме возрастает доля «мертвого» пространства, что снижает обновление атмосферным воздухом аль­веолярного пространства. Тем не менее система внешнего дыхания - не единственный фактор, лимитирующий степень физического напряжения человека как в молодом, так и в пожилом и старческом возрастах. Важное значение при этом имеет функциональное состоя­ние сердечно-сосудистой системы.

Другими факторами риска нарушения системы внешнего дыха­ния у пожилых и старых людей являются гиподинамия, табакокуре­ние и алкоголь. При действии этих факторов на систему внешнего дыхания усиливаются явления гипоксии, на фоне которой более интенсивно развиваются процессы старения организма.

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте характеристику анатомического строение органов дыхания:

носовой полости, гортани, трахеи, бронхов, лёгких.

2. Опишите биомеханику дыхательных движений.

3. Охарактеризуйте механизм вдоха и выдоха.

4. Опишите механизмы газообмена и транспорта газов, а также

взаимоотношения давления в дыхательной системе человека.

5. Дайте характеристику системе внешнего дыхания у плода и

факторам риска.

6. Опишите систему внешнего дыхания у новорожденного и факторы

риска.

7. Опишите систему внешнего дыхания у подростков и факторы

риска.

8. Каковы особенности резервирования системы внешнего дыхания у

людей зрелого возраста и факторы риска.

9. Каковы особенности системы внешнего дыхания в пожилом и

старческом возрастах, а также факторы риска?

10. Опишите механизмы регуляции дыхания и основные дыхательные

рефлексы.

 

 

Литература

1. Анатомия человека (в двух томах) /под ред. М.Р. Сапина. М.: «Медицина», 1993.

2. И.В. Егоров Клиническая анатомия человека.- Ростов-на-Дону: «Феникс», 1997.- 544 с.

3. Е.П.Сушко Пропедевтика детских болезней. Минск: Высшая школа, 1996.- 448 с.

4. Н.И. Обреимова, А.С. Петрухин Основы анатомии, физиологии и гигиены детей и подростков. М.: Издательский центр «Академия», 2000.- 376 с.

5. М.Р. Сапин, В.И.Сивоглазов Анатомия и физиология человека (с возрастными особенностями детского организма). М.: Издательский центр «Академия», 1999.- 448 с.

6. И.Н.Усов Здоровый ребёнок. Минск «Беларусь», 1994.- 445 с.

7. Физиология сердца /Под ред. Б.И.Ткаченко.- Спб: «Специальная литература», 1998.- 128 с.

 

Оглавление

1.Анатомическое строение органов дыхания………………………

2.Физиологические аспекты функционирования дыхательной

системы человека………………………………………………….

3. Система внешнего дыхания у плода и факторы риска…………

4. Система внешнего дыхания у новорожденного и факторы

риска………………………………………………………………

5. Система внешнего дыхания у подростков и факторы риска….

6. Особенности резервирования системы внешнего дыхания у людей

зрелого возраста и факторы риска……………………………….

7. Система внешнего дыхания в пожилом и старческом возрастах

и факторы риска…………………………………………………..