Газообмен, метаболизм и физическая работоспособность у больных сахарным диабетом 1-го типа

Анализ результатов нагрузочного тестирования у больных СД1 выявил снижение толерантности к мышечной работе, происходящее уже в дебюте развития эндокринопатии. Наиболее выраженное снижение ФР определялось в условиях манифестации ВВСД1 среди лиц, дебют заболевания у которых сопровождался ДКА (таблица 5).

Общими чертами, характерными для лиц с лимитированной способностью к выполнению физической нагрузки, являлись сниженные уровни максимального кислородного потребления и раннее достижение порога анаэробного метаболизма. Таким образом, падение физической выносливости у больных ВВСД1 происходило преимущественно в результате циркуляторнометаболических причин ограничения максимального кислородного потребления. При рассмотрении кислородного пульса (VO2 max/HRmax), являющегося индексом ударного объёма, зафиксировано его существенное уменьшение на пике достигнутой нагрузки в 1й и 2й группах. Это свидельствовало о превалирующей роли возрастания частоты сердечных сокращений над ростом ударного объёма в структуре минутного сердечного выброса при выполнении мышечной работы у лиц с ВВСД1. Гипертоническая реакция на нагрузку отмечена примерно у каждого третьего пациента с ВВСД1. Изучение вентиляционной способности лёгких в процессе ВЭМтестирования выявило достоверное повышение вентиляционных эквивалентов по О2 и СО2 на всех уровнях нагрузки, что являлось отражением избыточного увеличе ния минутного объёма дыхания, необходимого для данного уровня кислородного потребления и выделения углекислого газа.

Таблица 5 Показатели физической работоспособности, вентиляционной и гемодинамической составляющей системы газотранспорта в процессе велоэргоспирометрического тестирования у больных ВВСД1 (М±у)

Примечание. * - p<0,05; ** - p<0,01; *** - p<0,005; **** - p<0,001 - достоверные различия с показателями контрольной группы , s - динамика на фоне компенсации диабета статистически значимая, ns -незначимая.

Это связано со снижением газообменной эффективности лёгочной вентиляции у больных ВВСД1. Толерантность к мышечной нагрузке имела достоверно более низкие относительные характе ристики (по сравнению с контрольной группой) и после достижения компенсации эндокринопатии, что свидетельствует о многофакторности и сложности механизмов расстройств кислородного обеспечения мышечной деятельности при диабете, которые не нивелировались в полной мере и по достижении адекватного метаболического контроля заболевания в течение ближайших сроков от его возникновения.

При оценке преимущественной субъективной симптоматики, возникавшей на максимуме достигнутой нагрузки в условиях манифестации диабета у пациентов 1й группы, наиболее часто определялось восприятие мышечной усталости и значительно реже её совместное появление с чувством диспноэ. На фоне повышения параметров ФР в состоянии компенсации основного заболевания в 1й группе существенно увеличивался удельный вес диспноэ в структуре субъективных причин прекращения мышечной работы. У больных 2й группы значимых изменений в субъективной симптоматике, приводившей к прекращению ВЭМтеста в зависимости от степени компенсации эндокринопатии, не отмечалось. При этом основную роль играло восприятие мышечной усталости, примерно, у 8 из 10 лиц и у каждого 10го и 5го пациента фиксировалось соответственно чувство диспноэ или его сочетание с мышечной усталостью. Следует сказать, что и в контрольной группе большинство добровольцев прекращали выполнение ВЭМтеста изза ощущения локальной мышечной усталости, меньшинство составили здоровые испытуемые, завершившие работу вследствие одинаково выраженных диспноэ и чувства усталости ног (13,8%) и лишь у единичных молодых здоровых людей основной причиной завершения нагрузки явилось диспноэ (5,6%). Таким образом, перцепция собственно одышки или её сочетания с мышечной усталостью у больных ВВСД1 на пике достигнутой нагрузки присутствовала чаще, чем у представителей контрольной группы. Обращает на себя внимание и то, что некоторые больные ВВСД1 после достижения компенсации эндокринопатии и улучшения параметров ФР считали диспноэ основным симптомом, ограничивающим их физическую активность. Это, вероятно, связано с чрезмерным повышением лёгочной вентиляции, необходимой для обеспечения соответствующего уровня мощности нагрузки вследствие избыточной стимуляции дыхательного центра продуктами, ассоциированными с метаболическим ацидозом (Н+ и СО2), неизбежно развивающимся при высокой интенсивности физической работы и обусловливающего непропорциональное увеличение минутной вентиляции. При анализе объективных критериев достижения вентиляционного (BRmax act < 35% Pred VEmax) или циркуляторного предела (HRmax act >85% Pred HRmax) необходимо признать, что у больных ВВСД1 преобладал сердечнососудистый тип ограничения ФР с достижением субмаксимальной HR. Тем не менее, у значительной части молодых пациентов циркуляторный тип расстройства толерантности к физической нагрузке сочетался с достижением вентиляционного предела. При этом, несмотря на падение BR на высоте достигнутой нагрузки, компенсаторные возможности лёгочной системы у этих больных были сохранены и нами не определялись выраженная десатурация крови и гипоксемия во время ВЭМтеста. Таким образом, сам по себе механизм респираторного ограничения у больных ВВСД1 состоял не столько в нарушении вентиляционной способности в результате органической альтерации лёгких, сколько в расстройстве физиологического соответствия между величиной минутного объёма дыхания и уровнем кислородного потребления, что вело к падению эффективности газообмена при выполнении мышечной работы. Локальная мышечная усталость нижних конечностей по своей интенсивности у больных ВВСД1 существенно превышала аналогичный симптом у здоровых добровольцев и являлась основным фактором, препятствующим выполнению нагрузочного теста в полном объёме.

Концентрация лактата на пике достигнутой нагрузки у больных ВВСД1 оказалась достоверно более низкой, чем в контрольной группе (см. табл. 5). Данное явление может быть объяснено ранним развитием анаэробного порога при диабете, что наряду с другими аспектами циркуляторнометаболического типа ограничения ФР, не позволяло молодым пациентам достичь должных параметров мощности нагрузки. Дополнительным существенным фактором сниженного уровня концентрации лактата при достижении VO2max могло служить уменьшение запасов мышечного гликогена при ВВСД1, поскольку образование молочной кислоты в процессе анаэробного гликолиза в условиях высокой мощности нагрузки происходит не за счёт утилизации глюкозы крови, а в результате расщепления внутримышечного гликогенового депо.

Данные анализа потребления основных метаболических субстратов методом непрямой калориметрии в процессе мышечной работы в аэробных условиях показали очевидные различия их утилизации по мере возрастания уровней нагрузки не только между здоровыми лицами и больными ВВСД1, но и в зависимости от степени компенсации эндокринопатии (таблица 6 и 7).

Таблица 6 Показатели утилизации метаболических субстратов в условиях аэробной нагрузки у лиц контрольной группы (n=36) (M±у)

Для здоровых лиц характерна утилизация преимущественно жировых источников энергообеспечения в начале выполнения нагрузки и при её малой интенсивности (разминочный период), с последующим постепенным нарастанием потребления углеводов для обеспечения увеличивающейся силы мышечных сокращений в аэробном режиме (см. табл. 6).

Напротив, у больных ВВСД1 в условиях дебюта заболевания даже небольшая мощность нагрузки вела к ускоренному темпу расходования углеводов в биоэнергетических процессах сократительной деятельности мышечных волокон и раннему переключению обмена веществ на анаэробный путь ресинтеза АТФ.

Компенсация диабета способствовала более гармоничной интеграции основных метаболических субстратов при выполнении физической работы, но темп вовлечения углеводов в энергетику мышечных сокращений оставался достоверно более высоким, по сравнению с контрольной группой, что приводило к быстрому истощению запасов гликогена в миоцитах у молодых пациентов, предопределяя у них сниженную толерантность к нагрузке (см. табл. 7).

Таблица 7 Показатели утилизации метаболических субстратов в условиях аэробной нагрузки у больных ВВСД1 (М±у)

Примечание. * - p<0,05, ** - p<0,01, *** - p<0,002, **** - p<0,001 - достоверные различия с показателями контрольной группы. s - динамика на фоне компенсации диабета статистически значимая, ns - незначимая.

Изучение ФР у пациентов с ДТСД1 осуществлялось в первых трёх выделенных группах, у лиц с ХПН на фоне диабетической нефропатии (4я группа) нагрузочное тестирование не проводилось. У больных ДТСД1 зафиксировано достоверное снижение кислородного потребления на пике достигнутой нагрузки, по сравнению с контрольной группой (таблица 8).

Степень выраженности позднего диабетического синдрома оказывала существенное влияние на толерантность к мышечной нагрузке, о чём свидетельствует факт того, что нормальная ФР определялась в 1й группе у более чем трети обследованных, во 2й группе - только у каждого десятого больного, а в 3й группе зафиксировано тотальное лимитирование толерантности к физической нагрузке.

МКА позволил выявить достоверную отрицательную связь между тяжестью течения ДТСД1 и VO2max (rs= 0,350; p<0,001).

Таблица 8 Показатели физической работоспособности, кислородного статуса, вентиляционной и гемодинамической составляющей системы газотранспорта в процессе велоэргоспирометрического тестирования у больных ДТСД1 (М±у)

Примечание. Достоверные различия с контрольной группой: * p<0,05; ** p<0,01; *** p<0,005; **** p<0,001.

При анализе максимального кислородного потребления, приходящегося на 1 кг массы тела (см. табл. 8), у пациентов с ДТСД1 определялось достоверное снижение данного параметра во всех трёх группах, по сравнению с контрольной группой. Однако среднее значение VO2max/kg в 1й и 2й группах превышало крайний лимит в 25 ml/min/kg, что свидетельствует о способности указанного контингента лиц с ДТСД1 к продолжительным физическим нагрузкам в течение 8часового рабочего дня и потенциальной возможности к адекватному выполнению большинства требуемых профессиональных нагрузок. Лишь у больных 3й группы с тяжёлым течением диабета средняя величина параметра VO2max/kg находилась ниже 25 ml/min/kg, но и у этой категории лиц выполнение профессиональных задач, требующих превышения средних метаболических затрат в пределах 40% максимального кислородного потребления, осуществимо без появления ощущений дискомфорта. Только при уровне VO2max/kg меньше 15 ml/min/kg человек не в состоянии выполнять большинство работ, поскольку для него очень труден даже приход к месту работы и возвращение домой [Light R.W., 1990]. В нашем исследовании у молодых больных ДТСД1 с тяжёлыми поздними осложнениями эндокринопатии без формирования ХПН не документировано столь критически низких значений кислородного потребления на единицу массы тела при достижении максимальной мощности нагрузки.

Во всех группах больных ДТСД1 отмечено достоверно более раннее появление порога анаэробного метаболизма, по сравнению с контрольной группой, при этом значение кислородного потребления на уровне детекции АТ было существенно ниже референтных границ. Тем не менее, при осуществлении МКА не удалось выявить статистически значимых взаимосвязей VO2 AT со степенью выраженности микрососудистых альтераций при диабете, качеством его метаболического контроля и длительностью течения эндокринопатии. Вероятно, что при выполнении физической работы преждевременное переключение обмена веществ в миоцитах на безкислородный путь ресинтеза АТФ обусловлено формированием дефектов в функционировании внутриклеточных окислительных и гликолитических ферментных систем МВ, которые оказываются предопределёнными самим развитием диабета. Не случайно, что и у пациентов с ВВСД1 выявлено быстрое наступление порога анаэробного метаболизма как в стадии субкомпенсации заболевания, так и при достижении удов летворительного гликемического контроля заболевания. Таким образом, при СД1 определяется ускоренное возникновение анаэробного порога как своего рода переломной ступени адаптации СГТ к физической нагрузке, что вызывает снижение аэробной производительности организма в условиях выполнения мышечной работы. Сочетание падения кислородного потребления на пике нагрузки с уменьшением уровня анаэробного порога является признаком развития патологического циркуляторнометаболического типа ограничения ФР. У молодых пациентов с СД1 при осуществлении ВЭМтестирования наряду с падением VO2max, ранним развитием АТ, отмечалось также достоверное повышение коэффициента дыхательного обмена на высоте мощности нагрузки (RQmax =VCO2max/VO2max). Это являлось отражением более быстрого темпа продукции СО2 по сравнению с потреблением О2 у больных ДТСД1, в результате ускоренной переориентации окислительного метаболизма МВ в процессе осуществления физической работы на безкислородный путь энергопродукции. Зафиксированное повышение RQmax при осуществлении нагрузочного тестирования свидетельствовало о важной роли в снижении толерантности к физической нагрузке при ДТСД1 нарушенной способности мышечной ткани к утилизации О2, вследствие расстройств метаболизма в миоцитах.

При анализе гемодинамического обеспечения мышечной работы у больных СД1 наблюдался высокий темп роста частоты сердечных сокращений по отношению к увеличению кислородного потребления (см. табл. 8). При этом, если у обследованных 1й группы величина HRmax не имела значимых различий с аналогичным показателем в контрольной группе, то во 2й и 3й группах вследствие развития автономной кардиальной нейропатии значение HR достигало определённого фиксированного уровня, существенно более низкого, чем в контрольной группе и у лиц без осложнений эндокринопатии. У молодых пациентов с ДТСД1 рост сердечного выброса в процессе выполнения ВЭМтестирования происходил путём повышения частоты сердечных сокращений, а не за счёт увеличения ударного объёма, что являлось отражением гипосистолии сердца, в том числе и у больных без клинических проявлений микрососудистых альтераций. При ДТСД1 в 1й группе гемодинамическое обеспечение мышечной деятельности истощается в результате преимущественного снижения сократительной способности миокарда, а попытка достижения необходимого уровня VO2max происходит посредством роста HR. У пациентов 2й и 3й группы сердечный выброс оказывается лимитированным в результате как уменьшения ударного объёма, так и отсутствия требуемого прироста HR. При динамическом анализе артериального давления в условиях покоя и при осуществлении ВЭМтестирования выявлено, что вне нагрузки в 1й и 2й группах Psys и Pdia находились в пределах нормы и не имели достоверных различий с контрольной группой. Напротив, в 3й группе определялось изолированное повышение диастолического давления. При достижении порога анаэробного метаболизма во всех выделенных группах больных ДТСД1 Psys было статистически значимо ниже, а Pdia существенно повышалось по сравнению с контрольной группой. На пике достигнутой нагрузки Psys достоверно превышало контрольное значение только в 1й группе, в то время как реакция Pdia во всех трёх группах характеризовалась достоверным увеличением. Преимущественный рост диастолического давления при ДТСД1, является следствием повышения "жесткости" сердечного каркаса и неспособности альтерированных микрососудов обеспечивать снижение периферического сопротивления и осуществлять адекватное перераспределение кровотока в функционирующие МВ. Гипертоническая реакция на нагрузку зафиксирована в 1й группе у каждого пятого пациента, во 2й группе у половины лиц и, примерно, у 7 из 10 обследованных больных в 3й группе.

При изучении лёгочной вентиляции на максимуме достигнутой мощности нагрузки во всех трёх группах больных ДТСД1 показатель VEmax не имел достоверных различий с контрольным уровнем (см. табл. 8). Вместе с тем, при анализе вентиляционного паттерна в 3й группе на пике интенсивности работы определялось, с одной стороны, значимое снижение дыхательного объёма, а с другой - существенное увеличение частоты дыхательных движений. У этой группы пациентов с развернутыми проявлениями ПОД при тестировании ФВД выявлялось нарушение механики внешнего дыхания по рестриктивному типу, в результате чего минутная вентиляция при мышечной деятельности увеличивалась у них в большей степени за счёт учащения дыхания, а не посредством преимущественного роста дыхательного объёма, что наблюдается у испытуемых контрольной группы. Оценка вентиляционных эквивалентов по отношению к кислородному потреблению и выделению углекислого газа у больных ДТСД1 в процессе нагрузки зафиксировала относительно избыточный минутный объём дыхания к уровню VO2 и VCO2, что свидетельствует о снижении эффективности лёгочной системы в выведении образующейся углекислоты и обеспечении возрастающей утилизации кислорода. Снижение вентиляционного резерва (BR) на максимуме мышечной работы наблюдалось у пациентов ДТСД1 с наличием ПОД (2я и 3я группа). BR был исчерпан во 2й группе практически у каждого третьего пациента, а в 3й группе у половины лиц.

При анализе субъективной симптоматики, возникающей у больных ДТСД1 на высоте достигнутой нагрузки, получены следующие результаты. В 1й группе у большей половины пациентов основной жалобой, послужившей причиной прекращения педалирования, явилась усталость ног или мышечная боль, сочетанное возникновение усталости ног и диспноэ было вторым по встречаемости ощущением на пике мышечной работы и выявлялось примерно у каждого четвёртого пациента. И, наконец, исключительное субъективное восприятие затруднённого дыхания отмечено у оставшейся меньшей части обследуемых 1й группы. Среди больных 1й группы структура сенситивных восприятий, которые препятствовали дальнейшему осуществлению физической работы при ВЭМ тестировании, напоминала таковые у представителей контрольной группы, с той лишь разницей, что совместное появление одышки и усталости ног у пациентов без долгосрочных осложнений заболевания, наблюдалось практически в два раза чаще чем у практически здоровых добровольцев. Во 2й группе субъективные симптомы на высоте нагрузки в виде усталости ног и сочетания диспноэ с локальной мышечной усталостью нижних конечностей распределялись поровну и выявлялись примерно у 8 пациентов из 10, у остальных больных одышка являлась основным ощущением при достижении максимально возможного уровня кислородного потребления. Таким образом, у пациентов 2й группы, имевших начальные проявления микрососудистых альтераций, по сравнению с больными 1й группы без наличия ангиопатии, увеличивалось количество случаев развития диспноэ и содружественного возникновения одышки и мышечной усталости на высоте нагрузочного тестирования, что повлекло за собой существенное снижение числа пациентов, не способных к поддержанию необходимой частоты педалирования велоэргометра изза утомления ног. В 3й группе у больных с развёрнутым поздним диабетическим синдромом структурная картина субъективной симптоматики при достижении максимально возможной мощности нагрузки была идентичной со 2ой группой. Изучение интенсивности восприятия диспноэ и усталости ног по шкале Борга [Borg G., 1985] при достижении максимального уровня мощности нагрузки показало, что у пациентов с ДТСД1 выраженность этой симптоматики достоверно повышалась, по сравнению с представителями контрольной группы.

При рассмотрении объективных критериев центральных механизмов лимитирования ФР при ДТСД1 в 1й группе, как и в контрольной группе, толерантность к мышечной работе ограничивалась, главным образом, способностью сердечнососудистой системы обеспечивать возрастающую доставку кислорода к тканям. Тем не менее, в 1й группе происходило четырёхкратное увеличение, по сравнению с контрольной группой, числа лиц с одновременным достижением циркуляторного и вентиляторного пределов, а ФР была редуцированной у более чем половины пациентов. Характерной особенностью структурного спектра центральных механизмов лимитирования максимального потребления кислорода при мышечной деятельности во 2й группе, явилось существенное снижение относительного числа лиц с изолированным достижением исключительно циркуляторного предела и существенным увеличением числа пациентов, которые при достижении максимально возможной мощности нагрузки сохраняли достаточный BR и не выходили за лимит частоты сердечных сокращений, однако сохранённая ФР у данной категории больных определялась только в 4,2% случаев. В 1й и 2й группах не отмечено изолированного вентиляционного ограничения ФР, но одновременное превышение субмаксимальной HR и выход за пределы дыхательного резерва выявлялось в три раза чаще, чем в контрольной группе. Качественным отличием 3й группы явилось обнаружение в ней венти ляционного механизма ограничения ФР, зафиксированного у каждого пятого обследованного. Это представляется вполне очевидным, поскольку у значительной части больных с развернутыми ПОД определялся рестриктивный вентиляционный дефект. Тем не менее, отнюдь не у всех лиц с наличием ограничительного типа нарушения ФВД удавалось однозначно детектировать снижение дыхательного резерва на максимуме нагрузки, так как у ряда этих пациентов определялся преимущественно гемодинамический механизм ограничения ФР или имело место одновременное возникновение вентиляционного предела и субмаксимальной HR. Кроме того, около трети пациентов 3й группы не смогли достичь ни вентиляционного, ни циркуляторного пределов в процессе ВЭМтестирования вследствие быстро возникающего чувства усталости или боли в мышцах нижних конечностей.

Следует признать, что снижение толерантности к физической нагрузке у больных СД1 не представляется возможным объяснить исключительно циркуляторными или вентиляционными механизмами. Более того, респираторные факторы, лимитирующие VO2 max при мышечной деятельности, ограничиваются не только сниженной вентиляционной способностью лёгких, но и расстройством проницаемости О2 через АКМ, которое было зафиксировано у пациентов с развитием долгосрочных осложнений диабета. У больных СД1 изолированно диффузионный фактор респираторного ограничения максимального кислородного потребления при мышечной деятельности отмечен не был и определялся только у пациентов с ПОД в сочетании с циркуляторным или вентиляционным механизмом лимитирования ФР.

Наряду с центральными факторами ограничения толерантности к физической нагрузке, у больных ДТСД1 выявлялись также периферические механизмы, вызывавшие снижение VO2 max в процессе мышечной работы. Так, нарушение утилизации кислорода миоцитами вследствие дефекта гликолитических или митохондриальных ферментных систем как самостоятельная причина лимитирования ФР зафиксирована исключительно у больных ДТСД1 без долгосрочных осложнений или их начальными проявлениями. У пациентов с развёрнутыми ПОД данная причина снижения толерантности к нагрузке наблюдалась в комбинации с циркуляторными и вентиляционными расстройствами доставки O2. Прекращение нагрузочного теста в результате преимущественной патологии периферических артерий в 1й группе не отмечено, а у больных с ПОД данный фактор снижения VO2max встречался практически у каждого пятого обследуемого.

При анализе кислородного статуса в процессе ВЭМтестирования у больных ДТСД1 (см. табл. 8) статистически значимое снижение рО2 и SO2, при достижении анаэробного порога и максимального кислородного потребления, по сравнению с контрольной группой, зафиксировано у пациентов с ПОД. При этом достоверная десатурация артериализированной капиллярной крови на пике нагрузки во 2й группе отмечена у каждого десятого больного, а в 3й группе у трети пациентов. В этих группах определялось также достоверное снижение артериальной концентрации общего кислорода в процессе нагрузки, по сравнению с контрольным уровнем, что было связано не только с нарушением перехода О2 из альвеол в кровоток, вследствие формирования диабетической пневмопатии у больных с ПОД, но в первую очередь обусловливалось падением общего содержания гемоглобина, являющегося определяющим фактором газотранспортных возможностей крови. Несмотря на преждевременное наступление анаэробного порога у лиц с ДТСД1 концентрация лактата у них при достижении данного этапа ВЭМ тестирования не имела достоверных различий с контрольной группой. На пике кислородного потребления, в условиях крайней усталости, содержание молочной кислоты в крови у больных 1й группы значимо не отличалось от контрольного уровня, а во 2й и 3й группах анализируемый метаболит оказался существенно ниже, чем у представителей контрольной группы. Более низкая концентрация молочной кислоты в крови у больных с ПОД при выполнении максимальной нагрузки свидетельствует о снижении у них метаболической ёмкости гликолиза.

В процессе осуществления протокола с медленным нарастанием уровня нагрузки в аэробных условиях выявлена существенная разница в характере утилизации основных метаболических субстратов (жиры, углеводы) у испытуемых контрольной группы и больных ДТСД1 (таблица 6 и 9). При ДТСД1 общая характеристика утилизации основных метаболических субстратов в процессе аэробной нагрузки была стереотипной и выражалась в отсутствии относительного возрастания роли жиров в энергообеспечении мышечной работы в разминочный период, с последующим переключением обмена веществ на подавляющее использование углеводов в продукции энергии для сократительной деятельности миоцитов.

Отличительной чертой здоровых лиц, по сравнению с больными ДТСД1, при осуществлении протокола ВЭМ с медленно нарастающей мощностью нагрузки, явилась большая способность к использованию СЖК в качестве энергетического источника, это снижало скорость расходования углеводных субстратов, способствуя тем самым сохранению ограниченных запасов мышечного гликогена, что благоприятно сказывалось на состоянии ФР. Повышенный уровень глюкозы крови при диабете может непосредственно угнетать липолиз, а высокая концентрация лактата - снижать мобилизацию жирных кислот путём повышения их эстерификации в адипозной ткани. У больных СД1 имеет место преимущественное использование в качестве энергетического источника мышечных сокращений глюкозы крови и гликогеновых запасов миоцитов даже в условиях относительно малой интенсивности нагрузки.

Таблица 9 Показатели динамики утилизации метаболических субстратов в условиях аэробной нагрузки у больных ДТСД1 (М±у)

Примечание. Достоверные различия с контрольной группой: * - p<0,05; ** - p<0,005; *** - p<0,001.

Резюмируя результаты настоящей работы можно констатировать, что вслед за нарушением обмена веществ при манифестации сахарного диабета 1го типа происходит инициация начальных проявлений расстройств газообмена и снижение физической работоспособности вследствие циркуляторнометаболических причин. Эволюция долгосрочных осложнений диабета в последующем ассоциируется с прогрессирующим повреждением всех звеньев системы газотранспорта, тяжесть которых в значительной степени определяется качеством метаболического контроля эндокринопатии.

Выводы

1. Метаболический дисбаланс, наблюдаемый при сахарном диабете 1го типа, ведёт к развитию острых и долгосрочных осложнений, оказывающих существенное влияние на функционирование всех звеньев системы газотранспорта и состояние физической работоспособности.

2. Манифестация сахарного диабета 1го типа характеризуется:

а) повышением расходования энергии, изменением структуры энергообеспечения организма, формированием метаболического ацидоза, что сопровождается компенсаторным ростом минутного объёма дыхания, лёгочной гиперинфляцией и гиперкинетическим ответом сердечнососудистой системы, наиболее выраженным при осложнении заболевания диабетической прекомой;

б) увеличением кислородного транспорта с возникновением потенциальной опасности гипероксической альтерации тканевых структур в условиях развития декомпенсированного кетоацидоза;

в) расстройством "мембранного" компонента диффузионной способности лёгких при сохранённой "гемодинамической " составляющей газообмена.

3. Пневмопатия при сахарном диабете 1го типа представляет собой проявление долгосрочных осложнений основного заболевания, ранним диагностическим маркером которой является снижение проницаемости альвеолярнокапиллярной мембраны, с последующим формированием рестриктивного вентиляционного дефекта. Обструктивный паттерн нарушения механики внешнего дыхания при сахарном диабете 1го типа не характерен. Это обусловлено повышением эластической ретракционной способности лёгких, ведущей к сохранению достаточного просвета дыхательных путей, что обеспечивает приемлемый уровень объёмной скорости изгнания воздуха.

4. У больных длительно текущим сахарным диабетом 1го типа, при отсутствии клинически выявляемых микрососудистых осложнений, изменений структуры общей ёмкости лёгких и расстройств газообмена не происходит. Однако формирование развёрнутого позднего диабетического синдрома сопровождается развитием рестриктивного типа нарушения функции внешнего дыхания с прогрессирующим снижением диффузионной способности, вследствие сокращения активно функционирующего объёма лёгких и возникновения регионарных несоотвествий между альвеолярной вентиляцией и капиллярным кровотоком.

5. При хронической почечной недостаточности на фоне диабетической нефропатии наблюдается наибольшая степень альтерации функции респираторной системы в результате редукции лёгочных объёмов и расстройств "мембранного" и "гемодинамического" компонентов газообмена.

6. Превалирование анаэробных метаболических процессов в тканях организма больных сахарным диабетом 1го типа детектируется уже при его манифестации и в дебюте развития долгосрочных осложнений. Это вызвано нарушением микроциркуляции, ведущим к возникновению дисбаланса между потребностью тканей в кислороде и реальной доставкой последнего, при потенциально достаточном уровне поступления О2 из лёгких и его транспорта кровью. Сахарный диабет 1го типа с развёрнутыми клиническими проявлениями поздних микрососудистых осложнений ассоциируется с уменьшением переноса О2 к клеточным структурам, что связано как с расстройством системы внешнего дыхания, так и с нарушением его доставки, вызываемой падением концентрации гемоглобина, уровень которого в значительной мере определяет кислородную ёмкость крови.

7. У больных c впервые выявленным сахарным диабетом 1го типа при манифестации эндокринопатии имеет место существенное снижение толерантности к физической нагрузке, выраженное в наибольшей степени у пациентов с началом заболевания, сопровождающемся декомпенсированным кетоацидозом. Достижение компенсации диабета у данной категории больных характеризуется позитивными сдвигами в состоянии физической работоспособности, вместе с тем параметры, отражающие кислородное обеспечение организма в процессе мышечной деятельности, остаются у значительной части лиц существенно ниже должного уровня.

8. Превалирующее значение в редукции толерантности к физической нагрузке при впервые выявленном сахарном диабете 1го типа имеют циркуляторнометаболические механизмы лимитирования максимального кислородного потребления, с ранним достижением анаэробного порога, что ведёт к увеличению роли безкислородных биоэнергетических процессов в обеспечении мышечных сокращений.

9. При длительно текущем сахарном диабете 1го типа выявлено достоверное падение физической работоспособности, обусловленное центральными (гемодинамика, вентиляция, газообмен) и периферическими (микроциркуляция, мышечный метаболизм) механизмами её ограничения. Респираторный механизм падения толерантности к физической нагрузке у больных без долгосрочных осложнений диабета проявляется снижением газообменной эффективности вентиляции, а у пациентов с развитием диабетической пневмопатии исчерпанием дыхательного резерва и нарушением оксигенации крови.

10. Характер и интенсивность субъективной симптоматики при максимальной нагрузке определяется наличием и степенью выраженности осложнений сахарного диабета. Перцепция локальной мышечной усталости в сочетании с диспноэ является основным симптомокомплексом, ограничивающим физическую работоспособность при сахарном диабете 1го типа. При этом у пациентов с впервые выявленным и длительно текущим сахарным диабетом 1го типа без поздних осложнений заболевания превалирует восприятие мышечной усталости, а у лиц с поздними осложнениями диабета при развитии рестриктивного вентиляционного дефекта и существенном снижении диффузионной способности лёгких в ограничении толерантности к физической нагрузке приобретает ведущее значение диспноэ.

11. При сахарном диабете 1го типа установлена редуцированная способность мышечной ткани метаболизму жиров в процессе аэробной фазы велоэргоспирометрического тестирования, с ускоренным темпом утилизации углеводов, что вызывает преждевременное развитие порога анаэробного метаболизма и снижение толерантности к физической нагрузке.

Практические рекомендации

1. При осложнении сахарного диабета 1го типа декомпенсированным кетоацидозом, необходимо динамическое протоколирование и интерпретация кислородного статуса с позиций концепции "The Deep Picture", кислотноосновного состояния артериальной крови, что позволяет документально обосновывать осуществление респираторной поддержки и коррекцию метаболических нарушений.

У пациентов с диабетической кетоацидотической комой (без проявлений респираторного дистресссиндрома и лёгочной патологии) выявляется приемлемое поступление кислорода в артериальное русло с потенциально избыточной его доставкой и высвобождением на периферии, что не даёт оснований для облигатного назначения респираторной О2поддержки при этом ургентном состоянии.

2. Эргоспирометрическое тестирование должно шире использоваться в практической деятельности эндокринологических отделений с целью объективной оценки физической работоспособности и рационального трудоустройства лиц с сахарным диабетом 1го типа. Больные сахарным диабетом 1го типа без клинических проявлений осложнений эндокринопатии, несмотря на ограниченную толерантность к мышечной деятельности, способны к продолжительной физической нагрузке на протяжении 8часового рабочего дня. Пациенты с развёрнутыми проявлениями долгосрочных осложнений заболевания (исключая нефропатию в стадии уремии) в состоянии выполнять профессиональные задачи, без ощутимого дискомфорта, если для их решения не требуется более 40 % от должного максимального кислородного потребления.

3. Важную роль в снижении устойчивости к физической работе у пациентов, страдающих сахарным диабетом 1го типа, играет нарушенная способность мышечной ткани к утилизации кислорода, что наряду с дефектами активности окислительных ферментных систем и расстройствами микроциркуляции, может быть обусловлено и общей детренированностью данной категории больных. В связи с этим становится актуальным внедрение научно обоснованных программ по физической реабилитации пациентов с сахарным диабетом 1го типа в структуру комплекса мероприятий по предупреждению развития и прогрессирования мик рососудистых повреждений.

4. Осуществление велоэргоспирометрии для оценки состояния физической работоспособности больных сахарным диабетом 1го типа необходимо планировать при достижении удовлетворительного метаболического контроля заболевания, во второй половине дня, через 2 часа после обеда и отдыха (в 1516 часов). Приемлемыми границами гликемии перед проведением стандартного нагрузочного протокола является уровень глюкозы крови от 6,5 до 11,0 ммоль/л, при этом инсулин целесообразно вводить в течение дня в область живота (для предупреждение развития гипогликемии во время и после велоэргоспирометрии), по завершении нагрузочного тестирования должен следовать приём пищи (полдник).

5. На основании полученных данных разработан алгоритм верификации основных механизмов лимитирования физической работоспособности у больных сахарным диабетом 1го типа, который может быть представлен в следующем виде:

VO2 max act < 81 % VO2 max pred

AT<40% VO2 max pred

v

36% < < BR > < 36 %

1. Гемодинамический тип: 3. Респираторнометаболический тип:

1.1. Центральный циркуляторный механизм: Bf max>40/min, VDmax/VTmax>0,21, (циркуляторнометаболический) ДSO2 <4 %, ДpO2< 5 mm Hg.

VO2 max/HRmax< 81% pred, 4. Смешанный тип:

HRmax> 85 % HRmax pred, 4.1. Циркуляторнореспираторный

HRR<10/min, 4.2. Циркуляторномышечный:

dVO2/dW<9ml/min/watt. 4.2.1. Сочетание механизмов 1.1. и 2

1.2. Периферический циркуляторный механизм: 4.2.2. Сочетание механизмов 1.2. и 2 (патология периферических артерий)

Боль в нижних конечностях

dVO2 max/dW<9ml/min/watt,

^ Psys, Pdia.

1.3. Сочетание механизмов 1.1. и 1.2.

2. Мышечный тип:

RQ>1,5, ^ Lactat.

6. По результатам проведённого исследования предложена классификация наиболее часто встречающихся типов лимитирования максимального кислородного потребления при сахарном диабете 1го типа:

1. Гемодинамический тип:

1.1. Центральный циркуляторный механизм снижения VO2 max вследствие диабетической кардиопатии;

1.2. Периферический циркуляторный механизм редукции VO2 max, обусловленный патологией периферических артерий.

1.3. Сочетание механизмов 1.1. и 1.2.

2. Мышечный тип снижения VO2 max в результате нарушения утилизации кислорода миоцитами.

3. Респираторнометаболический тип редукции VO2 max вследствие комбинации вентиляционнодиффузионных и метаболических механизмов ограничения физической работоспособности.

4. Смешанный тип:

4.1. Циркуляторнореспираторный

4.2. Циркуляторномышечный:

4.2.1. Сочетание механизмов 1.1. и 2

4.2.2. Сочетание механизмов 1.2. и 2

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Соколов Е.И., Демидов Ю.И., Попкова А.М. Состояние респираторной системы у больных сахарным диабетом // Материалы научной сессии, посвящённой 50летию РАМН. М., 1994. с. 66.

2. Демидов Ю.И., Попкова А.М., Серов В.В. Сравнительная оценка респираторной системы у лиц с впервые выявленным и длительно текущим инсулинзависимым диабетом // Материалы 10го национального конгресса по болезням органов дыхания. СПб, 2000. с. 312.

3. Демидов Ю.И., Горбачёва О.И., Ежова А.Н. Оценка состояния функции внешнего дыхания у лиц с впервые выявленным сахарным диабетом 1го типа // Новые технологии в медицине / Материалы XXIII межвузовской научной конференции молодых учёных. М., 2001. с. 57.

4. Демидов Ю.И., Горбачёва О.И., Ежова А.Н. Состояние механики внешнего дыхания, газообмена и физической работоспособности у некурящих лиц с впервые выявленным и длительно текущим инсулинзависимым диабетом // Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины / Материалы II конференции молодых учёных России с международным участием. М., 2001. с. 397.

5. Демидов Ю.И., Горбачёва О.И. Функциональное состояние лёгочной системы при сахарном диабете 1го типа, осложнённого нефропатией // Материалы II Российского диабетологического конгресса. М., 2002. с. 201.

6. Демидов Ю.И. Механика внешнего дыхания и газообмен при сахарном диабете 1го типа, осложненного клинической нефропатией // Материалы 12 национального конгресса по болезням органов дыхания. М., 2002. с. 321.

7. Соколов Е.И., Демидов Ю.И., Зыков К.А. Газообмен и общий метаболизм у больных инсулинзависимым сахарным диабетом, осложнённым кетоацидозом // Пульмонология. 2002. № 4. с. 50 54.

8. Демидов Ю.И., Горбачёва О.И. Система газотранспорта у больных сахарным диабетом 1го типа, осложнённого нефропатией в стадии уремии // Материалы Х Российского национального конгресса "Человек и лекарство". М., 2003. с. 167.

9. Демидов Ю.И.,Чачиашвили М.В. Физическая работоспособность и метаболический контроль сахарного диабета 1го типа // Материалы Х Российского национального конгресса "Человек и лекарство". М., 2003. с. 434.

10. Демидов Ю.И. Механика внешнего дыхания и газообмен у молодых больных сахарным диабетом 1го типа // Научные труды IV международной конференции "Здоровье и образование в XXI веке". М., 2003. с. 200 201.

11. Демидов Ю.И. Кислородный статус, утилизация метаболических субстратов и вентиляция лёгких у больных впервые выявленным сахарным диабетом 1го типа, осложненного кетоацидозом // Материалы конференции "Актуальные проблемы пульмонологии". М., 2004. с. 35 39.

12. Демидов Ю.И.,Фомина В.М., Чачиашвили М.В. Состояние респираторной системы и качество биохимического контроля эндокринопатии у больных сахарным диабетом 1го типа // Материалы XII Российского национального конгресса "Человек и лекарство". М., 2005. с. 344.

13. Демидов Ю.И., Серов В.В., Фомина В.М. Диабетическая пневмопатия // Материалы XV национального конгресса по болезням органов дыхания. М., 2005. с. 144.

14. Соколов Е.И., Демидов Ю.И., Дудаев В.А. Гемодинамическая составляющая системы газотранспорта у больных сахарным диабетом 1го типа в процессе осуществления нагрузочного тестирования // Кардиолог. 2006. № 10. с. 33 39.

15. Соколов Е.И., Демидов Ю.И., Дудаев В.АСостояние механики внешнего дыхания у пациентов с сахарным диабетом 1го типа // Клиническая медицина. 2007. № 9. с. 54 58

16. Соколов Е.И., Демидов Ю.И., Дудаев В.А. Потребление кислорода и гемодинамика у больных сахарным диабетом 1го типа в процессе нагрузочного тестирования // Российский кардиологический журнал. 2007. № 1. с. 21 26.

17. Соколов Е.И., Демидов Ю.И. Физическая работоспособность у больных сахарным диабетом 1го типа // Клиническая медицина. 2008.№ 1. с. 54 57.

18. Соколов Е.И., Демидов Ю.И., Дудаев В.А. Особенности утилизации основных метаболических субстратов в условиях аэробной нагрузки у больных сахарным диабетом 1го типа // Проблемы эндокринологии. 2008. № 4. с. 3 7.

19. Демидов Ю.И. Оценка роли утилизации основных метаболических субстратов при осуществлении аэробной фазы физической нагрузки у больных впервые выявленным сахарным диабетом 1го типа и здоровых лиц // Клиническая медицина. 2008. № 3. с. 37 41.

20. Соколов Е.И., Демидов Ю.И. Газообменная функция лёгких у больных сахарным диабетом 1го типа // Терапевтический архив. 2008. № 3. с. 63 66.

21. Соколов Е.И., Демидов Ю.И. Система газотранспорта у больных сахарным диабетом 1го типа // Пульмонология. 2008. № 1. с. 87 92.

Размещено на Allbest.ru