Рэй Пит: Физиология дыхания — ключ к пониманию основных патологий всех органов

 

Идеи «стресса», «дыхательной недостаточности» и «гипервентиляции»  взаимозаменяемы

Чистый кислород снижает содержание кислорода в тканях; разреженный воздух или воздух с углекислым газом обогащает ткани кислородом и заряжает их энергией; если вам это кажется перевернутым с ног на голову, то это потому, что медицинскую физиологию преподают шиворот-навыворот. А ведь физиология дыхания — это ключ к пониманию специальных функций и основных патологий всех органов.

Стресс, шок, воспаление, старение и патология органа — это, во многом, респираторная проблема.

Определения:

• Эффект Холдейна: кислород замещает углекислый газ в гемоглобине пропорционально парциальному (специфическому) давлению. 
• Эффект Бора: углекислый газ (или кислота) замещает кислород в гемоглобине. 
• Лактатная ацидемия: наличие в крови молочной кислоты. 
• Алкалоз: pH крови выше 7.4. 
• Ацидоз: pH крови ниже 7.4.
• Лактатный парадокс: сниженное производство молочной кислоты при заданной интенсивности нагрузки в условиях высокогорья. Эффективность мышечной работы может увеличиваться на 50 % в горах. Потери АТФ уменьшены.

Некоторые популярные медицинские идеи препятствуют свободному размышлению о дыхании. Одна из них заключается в том, что якобы пребывание на большой высоте лишает человека кислорода и, скорее всего, это плохо для людей, страдающих сердечными заболеваниями и раком. Другая утверждает, что вдыхание чистого кислорода больными людьми способствует насыщению тканей кислородом при меньших усилиях, затрачиваемых на процесс дыхания. Обе идеи совершенно ошибочны, и этому посвящены несколько публикаций, но эти идеи приняты культурой до такой степени, что наши восприятие и интуиция введены в заблуждение, и тесно связанные вещи кажутся нам разрозненными.

В традициях нашей культуры трудно заметить, что сердечные заболевания, рак и катаракта — все эти проблемы подразумевают критический респираторный дефект при перепроизводстве молочной кислоты и слишком малой выработке углекислого газа, что влечет за собой «отечную патологию», патологическую задержку воды. Отечное сердце бьется с трудом, отечный хрусталик становится мутным, в результате отека клетки быстро делятся.

Люди в горах живут значительно дольше; у них реже встречается рак (Weinberg et al, 1987), сердечные заболевания (Mortimer et al, 1977) и другие дегенеративные заболевания по сравнению с людьми, живущими на уровне моря. Я уже делился своими мыслями о том, что фактором их долголетия, весьма вероятно, является низкоэнергетическая космическая радиация, но разные данные свидетельствуют в пользу того, что максимальный вклад в их увеличенную продолжительность жизни вносит ни что иное, как более низкое давление кислорода.

«Горная болезнь» — это потенциально смертельное состояние, которое развивается у некоторых людей в случае слишком быстрого подъема на высоту. Может быстро развиться отек легких и мозга, как следствие — судороги и гибель. Стандартное лекарство, которым пользуются для предотвращения таких состояний — ацетазоламид, который ингибирует карбоангидразу и приводит к удержанию углекислого газа, вызывая некоторую тенденцию к ацидозу. Вероятно, это лечение имитирует удержание углекислого газа, которое естественным образом происходит у адаптированных к высоте людей. Причины горной болезни и причины редкой заболеваемости сердечно-сосудистыми болезнями, раком, катарактой и др. в горах дают ключ к борьбе с ухудшениями состояний и смертностью по другим поводам.

Когда погода прохладная, солнечная и сухая (что само по себе очень хорошо для здоровья), атмосферное давление обычно выше среднего. Хотя солнечная сухая погода и полезна для здоровья, периоды повышенного атмосферного давления коррелируют с возросшим числом смертельных случаев из-за сердечно-сосудистых заболеваний и инсультов.

Эффект Холдейна-Бора отражает тот факт, что кислород и углекислый газ дестабилизируют связывание друг друга с гемоглобином. При высоком атмосферном давлении кровь легче выделяет углекислый газ. В ненастную погоду или на большой высоте снижение кислородного давления вызывает удержание организмом углекислого газа. Углекислый газ, вырабатываемый в клетках, переводит кислород в ткани, расслабляет кровеносные сосуды, предотвращает отеки, снижает содержание аммиака и увеличивает эффективность окислительного метаболизма.

Гипервентиляция, слишком частое дыхание и значительные потери углекислого газа равносильны нахождению в условиях слишком высокой концентрации кислорода; это похоже, но хуже, чем пребывание на уровне моря при повышенном атмосферном давлении. Поэтому физиологические процессы, происходящие при гипервентиляции, могут дать нам понимание того, что происходит при низком атмосферном давлении, если мы будем рассматривать протекание процессов в обратном порядке.

Гипервентиляцию определяют, как дыхание, приводящее к респираторному алкалозу из-за потерь углекислого газа. В ответ на алкалоз гипервентиляции вырабатывается молочная кислота.

Слишком большое вдыхание кислорода приводит к слишком большому высвобождению углекислого газа, провоцируя рост содержания молочной кислоты; слишком большое количество лактата уводит и кислород, и углекислый газ. Лактат сам по себе имеет тенденцию подавлять дыхание.

Токсичность кислорода и гипервентиляция создают систематический дефицит углекислого газа. Именно эта недостаточность углекислого газа затрудняет дыхание в чистом кислороде, ухудшая работу сердца, увеличивая сопротивление сосудов, затрудняя циркуляцию крови и доставку кислорода в ткани. В условиях, допускающих большее удержание углекислого газа, циркуляция крови улучшается, и сердце работает более эффективно. Углекислый газ подавляет образование молочной кислоты, а молочная кислота снижает концентрацию углекислого газа несколькими путями.

Из-за гипотиреоза выработка углекислого газа низка, и некоторое количество молочной кислоты проникает в кровоток даже в состоянии покоя, поскольку организм вырабатывает для компенсации гипотиреоза значительные количества адреналина и норадреналина; адренергическая стимуляция не только приводит к мобилизации глюкозы из запасов гликогена, но и стимулирует синтез лактата. Избыточное производство лактата вытесняет углекислый газ из крови, частично с целью компенсировать кислотность. Учащенное дыхание, вызванное адреналином, ухудшает проблему, лактат, в свою очередь, может усилить адренергетический отклик, замыкая порочный круг. 

 

В 1920-х годах А. В. Хилл высказал предположение, что длительный рост потребления кислорода после непродолжительной интенсивной работы, кислородный долг, эквивалентен количеству молочной кислоты, поступившей в кровь после работы мышц в анаэробном режиме, и она должна быть утилизирована окислительными процессами. С тех пор учебники по физиологии формируют представление, что аккумуляция молочной кислоты в точности соответствует кислородному долгу. В действительности есть еще игроки, в особенности подъем температуры, вызванный интенсивной работой. Повышенная температура независимо от молочной кислоты усиливает потребление кислорода, аналогично, пониженная температура снижает потребление кислорода даже в присутствии молочной кислоты.

Идея о том, что «кислородный долг», созданный физическими упражнениями или стрессом, эквивалентен аккумулированной молочной кислоте далеко не точна, но, действительно, активность увеличивает потребность в кислороде и тенденцию накапливать молочную кислоту, которая будет удалена при потреблении кислорода. Такое взаимоотношение между работой, лактатной ацидемией и кислородным дефицитом привело к понятию «лактатного парадокса», с помощью которого описывают более низкую выработку молочной кислоты в процессе максимально интенсивной работы в условиях высокогорья у людей, адаптированных к высоте. За лактатный парадокс отвечает удержанный в соответствии с эффектом Холдейна углекислый газ, подавляющий клеточную возбудимость и поддерживающий оксидативный метаболизм эффективного потребления лактата. Потеря углекислого газа через легкие в условиях высокого кислородного давления, сдвиг в сторону алкалоза согласно эффекту Бора-Холдейна увеличивают сродство крови и кислорода и ограничивают поставку последнего в ткани, из-за избытка кислорода в легких кровь практически полностью им насыщена.

На большой высоте некоторая склонность к ацидозу из-за удержания углекислого газа вызывает снижение сродства крови к кислороду, что делает последний более доступным для тканей. Молочная кислота тоже влияет на сродство крови к кислороду, но в меньшей степени, чем углекислый газ. Однако, молочная кислота не испаряется по мере прохождения крови через легкие, поэтому ее влияние на способность легких насыщать кровь кислородом прямо противоположно влиянию углекислого газа, который, напротив, легко выдыхаем. Помимо высвобождения кислорода из гемоглобина лактат также вытесняет и двуокись углерода из карбаминовой связи гемоглобина. Если он (лактат) вытворяет такое с гемоглобином, то, по-видимому, может делать подобное и в других местах.

Согласно Меерсону подъем более чем на 60 м в сутки создает измеряемый стресс. Люди редко замечают влияние подъема на несколько сот метров в день, но, как выяснилось, при подъеме без соответствующей адаптации на высоту в 3 000 м у многих развивается кровоизлияние в сетчатку. Можно предположить, что подобные кровоизлияния возникают и в других органах, просто сетчатка легко доступна для наблюдения.

Если люди с гипотиреозом и повышенным уровнем адреналина и лактата интенсивно дышат даже в состоянии покоя и на уровне моря, то при подъеме на высоту, где кислорода меньше, а способность поглощать его нарушена лактатной ацидемией, их «кислородный долг», образованный циркуляцией молочной кислоты, легко повышается, усиливая и без того разогнанный «вентиляционный привод», и поглощение кислорода еще более снижается — пропорционально лактатному кислородному долгу.

Молочная кислота должна выводиться из организма, но способность извлекать кислород снижена. Слабая оксигенация, повышенный уровень молочной кислоты и свободных жирных кислот вызывают пропотевание капилляров, что создает отеки легких и мозга. Это очень похоже на множественное поражение внутренних органов при воспалениях, бактериемии, застойной сердечной недостаточности, раках и травмах.

Отто Варбург установил, что выработка молочной кислоты даже в присутствии кислорода является фундаментальным свойством рака. В большей степени, именно молочная кислота является триггером, запускающим защитные реакции организма и приводящим к тканевому истощению из-за избыточного глюкокортикоидного гормона. Производство молочной кислоты раковыми клетками создает внутренний дисбаланс такого же типа, как и гипервентиляция, и если мы посмотрим на природу гипервентиляции в свете описания рака по Варбургу, то станет понятно, что гипервентиляция имитирует раковый метаболизм, вырабатывая молочную кислоту «даже в присутствии кислорода». Лактат, по общему мнению доброкачественный метаболит раковых клеток, возникает при всех других дегенеративных состояниях, включая ожирение, диабет, бользнь Альцгеймера, рассеянный склероз, и сам по себе является центральным фактором дегенеративного процесса.

Прояснение механизмов, задействованных в формировании чувствительности к горной болезни, поможет прояснить положение вещей, вызывающих гибель большинства людей. На первый взгляд, все изменения происходят в регуляторных системах организма, поэтому поддаются корректировке.

На жизненный потенциал митохондрий и их способность к оксидативному энергопроизводству влияют питание и гормоны. У здоровых людей митохондрии эффективно работают практически на любой высоте, а  люди с поврежденными или разбалансированными митохондриями чрезвычайно чувствительны к стрессу и гипервентиляции. Нормальную функцию митохондрий на локальном и системном уровне защищают прогестерон, тестостерон и гормоны щитовидной железы Т3 и Т2.

Изменения, возникающие при неправильном питании и гипотиреозе, наряду с локальными последствиями из-за дефицита гормонов щитовидной железы и прогестерона, оказывают влияние на митохондрии еще по нескольким направлениям.

Повышенный уровень эстрогена, оксида азота, возбуждающих аминокислот, кортизола, лактата, свободных ненасыщенных жирных кислот, пролактина, гормона роста, гистамина, серотонина, фактора некроза опухоли и других провоспалительных цитокинов и кининов, ряд простагландинов и эйкозаноидов — все это антимитохондриальные, противореспираторные агенты. И отек сам по себе тоже может быть причислен к таким агентам. (Углекислый газ непосредственно снижает тканевый отек, как это наблюдали при исследованиях роговицы.) Гормоны щитовидной железы, прогестерон, магний, глюкоза и насыщенные жирные кислоты принадлежат к категории центральных защитных элементов.

Изменения, возникающие под воздействием избытка эстрогена, ионизирующей радиации, при кислородном голодании, и в процессе старения, в значительной степени похожи. Те, кто считают, что биологический эффект радиации сказывается только на ДНК, а эстроген действует через «рецепторы эстрогена», не проявляют интерес к указанным параллелям, в то время как идея об общей дыхательной недостаточности, активирующей общие пути, указывает на то, что представление об эстрогенных эффектах облучения, гипоксии и старения может оказаться весьма полезной для понимания этих процессов.

Облучение ультрафиолетом, гамма- или рентгеновскими лучами, даже синим цветом наносит ущерб митохондриальному дыханию. Все ионизирующие излучения, наряду с заметным мутагенным действием, вызывают немедленный и продолжительный отек, который более-менее постоянно ухудшает метаболизм.

После облучения количество удержанной воды может составить от 20 до 30 % нормального веса, что аналогично отеку, который возникает в мышце после интенсивной работы, и прибавке в весе при гормональных нарушениях. Известно, что энергетические изменения, произошедшие в результате облучения, к примеру, в сердце, ускоряют изменения, вызванные старением.

Поскольку ненасыщенные жиры при старении накапливаются в дыхательной системе и являются мишенями радиационных повреждений, вовлеченность этих жиров во все виды дыхательных дегенеративных процессов требует особого внимания. Темнота, как и облучение, повышенный уровень лактата и ненасыщенных жиров, оказывает диабетоподобное действие, значительно снижая способность мышцы к поглощению сахара, в то время как свет стимулирует дыхание.

Если идеи «стресса», «дыхательной недостаточности» и «гипервентиляции» рассматривать одновременно, то, оказывается, они практически взаимозаменяемы.

Молочная кислота, присутствие которой указывает на стресс или недостаточность дыхания, вмешивается в метаболизм, активно продвигая себя при этом. Гарри Рубин экспериментально показал, что клетки становятся раковыми еще до возникновения генетических изменений. Само присутствие молочной кислоты может сделать клетки более склонными к преобразованию в раковые (C Mothersill, A Murphy, M K O'Connor, C B Seymour, J F Malone. A role for lactate in the differentiation of cultured sheep thyroid cells. Cell Biol. Int. Rep. 5, 877, 1981.) Очевидны последствия этого — повышенная восприимчивость к раку во время стресса и усиленная сопротивляемость раку в условиях высокогорья.

Блокирование выработки молочной кислоты может сделать клетки более устойчивыми (Seymour and Mothersill, 1988); если молочная кислота просто является полезным топливом, то трудно понять, как приостановка ее образования может способствовать выживаемости клеток. Но, оказывается, это энергоподрывающее топливо, вмешивающееся в метаболизм углекислого газа наряду с другими эффектами.

При гипотиреозе имеет место гипервентиляция, и движима она адреналином, лактатом и свободными жирными кислотами. Свободные жирные кислоты и лактат ухудшают усвоение глюкозы и способствуют возникновению отеков, особенно в легких. Отек легких ограничивает абсорбцию кислорода.

Отек мозга, как результат повышенной проницаемости сосудов и поступления свободных жирных кислот, снижает циркуляцию и насыщение его кислородом; лактатная ацидемия вызывает отек глиальных клеток. Отек эндотелия увеличивает сосудистое сопротивление за счет сужения канала, что в итоге оказывает влияние на все органы. Клетки иммунной системы вырабатывают фактор некроза опухоли и другие воспалительные цитокины, кишечник становится более проницаемым, что дает возможность эндотоксинам и даже бактериям проникать в кровоток.

Эндотоксин ухудшает работу митохондрий, повышает уровень эстрогена, заставляет клетки Купфера в печени вырабатывать больше фактора некроза опухоли и т. д. Несмотря на свое название, фактор некроза опухоли стимулирует рост и метастазирование некоторых видов рака. Разбавление организменных жидкостей, которое возникает про гипотиреозе, гиперэстрогении и т. п., стимулирует рост опухолей.

Факторы воспаления могут способствовать клеточному росту, а могут, при незначительном отклонении, истощить клеточную энергию до такой степени, что клетка погибнет, заплатив за процесс восстановления жизнью или мутацией (из-за дефектного восстановления). «Противовоспалительную» функцию может нести ниацинамид, предупреждающий гибель от множественного поражения органов путем прерывания реакции с оксидом азота и пероксинитритом (Cuzzocrea, et al., 1999). Результат зависит от типа клетки, ее истории и окружающей среды.

Катаракты, рак, застойная сердечная недостаточность — казалось бы, такие разные дегенеративные заболевания — имеют одинаковую метаболическую проблему, которая приводит к ненормальной абсорбции воды клетками, что нарушает их нормальное функционирование.

Одно и то же простое метаболическое лечение — нормализация функции щитовидной железы, уровня прогестерона, магния и углекислого газа — подходит для лечения большого числа кажущихся столь разными заболеваний. Другие биохимические вещества, такие как аденозин и ниацинамид, проявляют более специфические защитные свойства, спускаясь глубже в поток «каскадных» эффектов стресса.

В медицинской культуре существует множество незначительных клише, которые препятствуют серьезному размышлению в терминах интегральной терапии: «прогестерон — это гормон беременности», «щитовидная железа перегружает сердце», «гормон щитовидной железы разобщает митохондриальное фосфорилирование», «магний не имеет отношения к щитовидной железе или прогестерону», «лактат снабжает энергией» и т. д. Многие из этих второстепенных клише живы благодаря глубоко ошибочным теоретическим представлениям о природе клеток и организмов. Как только ошибки будут устранены, прогрессивное движение в направлении более мощной интегральной терапии не заставит себя ждать. 

 

Автор: Рэй Пит,  перевод Ели Кирилловой