Противостоять коронавирусу поможет опыт космонавтов
С этими вопросами "РГ" обратилась в Институт медико-биологических проблем РАН, в котором много лет изучают работу респираторной системы человека в условиях многомесячных космических полетов, длительной изоляции и глубоководных погружений. Нам ответил заведующий отделом физиологии и биомеханики кардиореспираторной системы в экстремальных условиях ИМБП РАН, заслуженный испытатель космической техники, доктор медицинских наук Александр Суворов.
Александр Владимирович, чем коронавирусная пневмония отличается от обычной?
Александр Суворов: Наши легкие устроены чрезвычайно сложно. Это целая архитектура - трахеобронхиальное дерево, которое заканчивается воздушными мешочками - альвеолами. Они и обеспечивает газообмен между внешней средой и организмом. Представьте: если развернуть все поверхности альвеол на плоскости, то они займут от 80 до 120 квадратных метров - и вся эта площадь скомпонована в нашей грудной клетке. Внутри альвеол постоянно происходит диффузия газов: благодаря разности градиентов, в одну сторону, где циркулирует кровь, движутся молекулы кислорода, в другую - молекулы углекислого газа. Так происходит газообмен.
При пневмониях бактериальной природы инфекция опускается сверху вниз - сначала трахеит, потом бронхит, потом уже пневмония. При вирусной поражаются сразу глубинные участки легких - альвеолы с выстилкой из сурфактанта - это активное вещество, которое и позволяет держать альвеолы в расправленном состоянии. Вирус изменяет свойства этой структуры, и в окружающих капиллярах появляются тромбы и деструктивные изменения. Затем к вирусной инфекции может присоединиться бактериальная - стафилококки, стрептококки, пневмококки, а также грибковая флора. Такие комбинированные пневмонии очень сложно лечить. Коронавирусная пневмония не менее сложна, чем другие вирусные - например, гриппозная, однако она оказалась более коварной и тяжелой.
Как коронавирус может сказаться на функциональных возможностях дыхательной системы?
Александр Суворов: Благодаря тому, что у нас два легких, даже при тотальном поражении одного из них, если второе функционирует, человек сохраняет относительно неплохую работоспособность и качество жизни. Хотя, конечно, он уже не будет чемпионом и не поставит рекорды. Сейчас на КТ мы видим, что распространенный процесс идет в обоих легких. Но есть верхние доли, которые обычно не задействованы в газообмене, они могут взять на себя эти функции, поэтому пугаться особо не стоит. Конечно, пневмосклероз может сформироваться - какая-то часть легкого или даже двух перестанет функционировать. Но для обычной жизни с умеренными физическими нагрузками это не страшно благодаря значительным резервам нашей респираторной системы.
Имеет ли значение то, что такие пациенты довольно долгое время проводят в лежачем положении?
Александр Суворов: Несомненно! Вот почему есть обязательная рекомендация - эти пациенты должны хотя бы несколько часов в день проводить в положении на животе. И это обусловлено простыми причинами. Когда мы находимся в вертикальном положении, нижние доли легких содержат много крови и хуже вентилируются, а верхние - наоборот - обескровлены и лучше вентилируются. Однако наибольший вклад в газообмен вносят средние доли. А когда мы лежим на спине, также происходит перераспределение крови. Те части легкого, что ближе к грудине, лучше вентилируются, а кровь находится ближе к позвоночнику. Поэтому очень важно периодически менять эти области, чтобы происходил наиболее качественный газообмен. Но надо поворачиваться не только на живот, а обязательно то на один, то на другой бок. Кроме того, при обилии мокроты рекомендуется понижать на несколько градусов изголовье - чтобы мокрота механически опускалась в трахею, и больной мог бы ее более активно откашливать. В этом положении показан также массаж, вибрация - в конечном итоге все это способствует нормализации дыхания.
Известно, что тяжелые формы пневмонии сейчас возникают чаще у мужчин. Связано ли это с тем, что у них и у женщин разные типы дыхания?
Александр Суворов: Нет, не думаю. Скорее, с тем, что у мужчин легкие больше, чем у женщин, и, возможно, больше невентилируемых альвеол и, следовательно, зон поражения. Дополнительные объемы легких мужчинам нужны для физических нагрузок, и весьма вероятно, что этот избыточный запас в данном случае играет против них. Физические нагрузки сейчас снижены, необходимости в повышенной вентиляции нет. А в этих условиях микробы распространяются лучше. Клиницисты-пульмонологи эти тонкости хорошо знают. Но сейчас к лечению привлекли врачей, которые являются специалистами в других областях и могут этого не знать. Поэтому для них читаются лекции, проводятся семинары и пишутся методические рекомендации по ведению таких больных.
В вашем институте проводились многочисленные эксперименты по имитации длительных космических полетов с гипокинезией: добровольцы-испытатели в течение года находились в лежачем положении с пониженным изголовьем. Как это повлияло на их дыхательную систему?
Александр Суворов: Мы фиксировали у них снижение респираторной функции. Но поскольку в испытатели идут люди практически здоровые и даже немного более здоровые, чем обычные, у них снижение параметров дыхания остается в пределах физиологической нормы, то есть обеспечивается нормальный полноценный газообмен. Однако есть моменты, связанные с изменениями в регуляции дыхания. И в наших замкнутых экспериментальных объемах, и на МКС всегда немного повышается уровень углекислоты в воздухе - до 0,3 процента, а это в 10 раз больше, чем в земной атмосфере. Мы, как правило, этого не ощущаем. Но вот школьные физиологи ставят этот вопрос активно: если не проветривать классы, то за 40 минут сидения 30 детей в герметичном классе уровень СО2 может повыситься и сказаться на их работоспособности, памяти и т.д. Мы тоже видим, что после года пребывания в такой атмосфере у испытателей снизилась чувствительность дыхательного центра к углекислому газу, что не очень благоприятно отражается на метаболизме внутри организма.
Поэтому вы рекомендовали частое проветривание палат, в которых сейчас лежат больные с пневмонией?
Александр Суворов: Именно поэтому. Свежий воздух им необходим, там и ионный состав другой, и углекислоту надо удалять из замкнутых помещений. Но люди нередко, наоборот, закрывают окна и форточки. Хотя с давних времен хорошо известно, что легким необходим свежий воздух. Прежде даже детей с респираторными заболеваниями зимой укутывали и укладывали спать на открытых верандах.
А какие изменения происходят с легкими у космонавтов во время длительных полетов?
Александр Суворов: Наши исследования показали, что пребывание в невесомости способствует более равномерному распределению крови в легких и более равномерной вентиляции. Но есть и обратная сторона медали - человек привыкает к этим условиям, у него снижается минутная вентиляция, дыхательные мышцы работают с меньшей нагрузкой. И если не заниматься физкультурой и периодически не заставлять дыхательные мышцы работать, то при возвращении на землю возникает их перегрузка и как бы дыхательная недостаточность. Поэтому космонавты на борту МКС регулярно тренируются. Врач Валерий Поляков, который провел в космосе почти 438 суток, лучше всех знает это. Он выполнил многочисленные исследования на себе и товарищах, заложил основы тренировочных режимов для всех последующих экспедиций. Принцип один - чем больше будешь тренироваться, тем в лучшей форме вернешься на землю.
А бывают ли у космонавтов респираторные инфекции?
Александр Суворов: К счастью, такого не было благодаря предполетному карантину и мерам по профилактике. Но имеющийся на МКС специальный спирограф позволяет нам оценить функцию внешнего дыхания. И мы отмечали некоторое снижение проходимости трахеобронхиального дерева. Но причина тут другая. МКС - довольно большое сооружение, космонавты регулярно проводят генеральные уборки, там стоят фильтры, которые улавливают пыль и очищают атмосферу. Но периодически им приходится вскрывать панели, где, к сожалению, пыль может накапливаться. Не исключено, что у них могут возникать аллергические реакции. Аллерген работает так: на небольшое его количество организм не реагирует, но повышение дозы может вызвать аллергическую реакцию. Не исключено, что может появиться обструктивный бронхит, но степень его выраженности обычно очень небольшая. Какая-либо терапии им не требуется - на моей памяти таких случаев не было.
Но, тем не менее, мы говорим о том, что при полетах в дальний космос на борту необходим спирограф, который позволял бы оценить проходимость трахеобронхиального дерева. Потому что при полетах на Луну, например, экипаж может столкнуться с этим фактором.
То есть на Луне есть аллергены для человека?
Александр Суворов: Не совсем, но лунная пыль отличается от земной - ее частицы имеют острые края. И если космонавт занесет пыль на станцию или в обитаемый модуль, она будет висеть в воздухе, попадать в дыхательные пути и, как наждачная пыль, может травмировать органы дыхания. Поэтому ее ни в коем случае нельзя допустить внутрь жилого модуля или привезти на окололунную станцию. А медикам придется усилить контроль за респираторной системой космонавтов в этих экспедициях.
В вашем институте много лет разрабатывались дыхательные смеси на основе гелия для глубоководных погружений. Сейчас идут эксперименты по использованию кислородно-гелиевой смеси для лечения коронавирусной пневмонии. Связаны ли эти темы?
Александр Суворов: При пневмонии в результате отека возникает обструкция дыхательных путей. Их просвет сужается, повышается сопротивление дыханию. И чтобы дышать было легче, нужна газовая смесь, имеющая меньшую плотность. У гелия она в 7 раз меньше, чем у азота, доля которого в составе воздуха достигает 78 процентов. Поэтому кислородно-гелиевые смеси легче проникают в альвеолы, а внутри альвеол кислород и углекислый газ быстрее двигаются между молекулами гелия. Мы начинали с применения их при больших физических нагрузках еще в 1980 году. К счастью, гелий не входит в список ВАДА, не является допингом, как и кислородные ингаляции.Мы активно применять эти смеси в период восстановления не только спортсменов, но и спецконтингента - людей, которым необходимо выполнить тяжелую физическую работу, преодолеть экстремальные условия. Смеси помогают примерно на 20 процентов повысить физическую работоспособность человека, он быстрее восстанавливается. Потом мы стали применять их при погружении на большие глубины. Первая причина та же - на глубине людям из-за плотности газовой смеси трудно дышать. Вторая - на глубине больше 60 метров возникает так называемый азотный наркоз. Чтобы убрать это действие азота, стали добавлять гелий. Плотность смеси снижается, убирается наркотическое действие. В 70-е годы ХХ века было даже предложение заменить атмосферу космического корабля или скафандра на кислородно-гелиевую смесь. Противники этого предложения говорили, что человеку нельзя прожить без азота. И тогда мой руководитель профессор А.Г.Дианов провел серию экспериментов и доказал, что успешно может. Позже я и сам прожил 37 суток на глубине 350 метров в кислородно-гелиевой среде. Но сейчас мы используем уже не двух, а трехкомпонентные смеси - кислород плюс гелий и еще один инертный газ. Думаю, что именно такие смеси в перспективе окажутся более полезны, в том числе и пациентам с коронавирусом.
К вам обращались врачи с просьбой поделиться этим опытом?
Александр Суворов: К сожалению, наши разработки широкого применения в клинике пока не нашли. Но разработанный с нашим участием прибор "Ингалит" прошел все необходимые испытания и сейчас применяется в ряде клиник.
Какие комплексы дыхательной гимнастики можно рекомендовать для реабилитации пациентов, перенесших коронавирусную пневмонию?
Александр Суворов: Наша школа физиологии однозначно показала, что для любого человека полезна любая дыхательная гимнастика. Она помогает управлять дыханием, человек приобретает навыки его задержки, углубленного дыхания, подключает к вентиляции различные участки легких. Таких комплексов немало. А еще правильнее сочетать их с физическими упражнениям, чтобы вдох, например, сопровождался подъемом рук и расправлением грудной клетки, а выдох - сжатием грудной клетки и т.д. Можно тренировать "перекачку" воздуха из нижних отделов легких вверхние и т.д. Детей, например, мы учим делать глубокий вдох и на очень длинном выдохе произносить шипящие звуки как можно дольше. Существуют зарубежные дыхательные маски и отечественные тренажеры с повышенным сопротивлением дыханию. Для космонавтов нами была разработана маска "УДОД" (устройство дополнительного отрицательного давления) для тренировки дыхательных мышц. Гимнастика важна для профилактики, поскольку тренированные мышцы помогут легче перенести респираторное заболевание. В острый период тренировки исключены, но на этапе реабилитации углубленное дыхание и физические упражнения позволяют минимизировать последствия и сохранить объем легких.