ВЛИЯНИЕ ГИПОКСИИ И ГИПЕРОКСИИ НА ЛЁГОЧНЫЙ ГАЗООБМЕН ПРИ РЕЗИСТИВНОМ ДЫХАНИИ

plasma. The results of our study show that it is important to take into 
consideration the individual characteristics of animal’s behavior for 
an adequate estimation and an interpretation of the corticosterone 
level in their organism.

REFERENCES.

1.
Koplik E.V. // Vestn. novykh med. tekhnol. 2002. T. 9, №1. S.16
18.
2.
Sudakov K.V., Аndrianov V.V. // Sechenovskij vestnik. 2012.T.1, 

№7. S. 29-33. 
3.
Umryukhin А.E., Kravtsov А.N., Vetrileh L.А. i dr. // Byull. 

ehksp. biol. i med.. 2005. T. 140. №12. S. 604-607.
4.
Mason B.L., Pariante C.M., Jamel S., Thomas S.A. // Endocrinology.

2010. 151(11). P.5294-5305.
5.
Mora F., Segovia G., Del Arco A., de Blas M., Garrido P. // Brain 

Res. 2012. Vol. 1476. P. 71-85.
DOI:10.12737/12475

ВЛИЯНИЕ ГИПОКСИИ И ГИПЕРОКСИИ НА ЛЁГОЧНЫЙ ГАЗООБМЕН

ПРИ РЕЗИСТИВНОМ ДЫХАНИИ

Д.Ю. Урюмцев, О.В. Гришин, В.В. Гультяева, М.И. Зинченко, В.Г. Гришин*

НИИ физиологии и фундаментальной медицины, Новосибирск, РФ,

*Конструкторско-технологический институт вычислительной техники, 

Новосибирск, РФ

piud@physiol.ru - Урюмцев Д.Ю.

Резюме.
Установлено, что гипероксическое воздействие значимо не меняет уровень 
потребления кислорода на фоне слабого дополнительного сопротивления 
дыханию (ДС), а гипоксия приводит к его снижению. Это говорит о том, 
что снижение легочного газообмена при слабом ДС является не следствием 
его нарушения, а элементом системной регуляции.
Ключевые слова: резистивное дыхание, легочный газообмен
Показано, что резистивное дыхание, не вызывающее чувства одышки, может 
приводить к снижению потребления кислорода (ПO2) и выделения СО2 (ВCO2) 
[1]. Остаётся неясным, почему слабое добавочное сопротивление дыханию 
является не только сигналом для респираторного центра к изменению 
паттерна дыхания, но и сигналом к снижению скорости метаболизма. Цель 
настоящего исследования изучить реакцию легочного газообмена на 

дыхание воздушной смесью с 17 % и 24 % содержанием кислорода на фоне 
резистивной нагрузки. 
МЕТОДИКА
В исследовании участвовали 14 здоровых добровольцев (8 женщин, 6 
мужчин) в возрасте от 23 до 48 лет. После антропометрии, спирометрии и 
15-минутного отдыха проводили измерение газообмена
(Ultima PFX, 

Medgraphics, США), в положение сидя в состоянии покоя в течение 7 
минут. Обследование проводилось в три этапа, с 5 минутным интервалом. 
На каждом этапе резистивную нагрузку (ДС) создавали клапанной системой 
Intersurgical (Великобритания) равную 0,4 см вод. ст.∙л-1∙с. Для 

подготовки и подачи гипоксической 17 об% О2 и гипероксической 24 об% О2
воздушной смеси использовался кислородный концентратор-гипоксикатор 
«Тибет-4». Подготовленная газовая смесь подавалась в клапанную коробку 
с загубником на втором и третьем этапах. Статистический анализ 
проводился с использованием дисперсионного анализа для повторных 
наблюдений и LSD-теста.
Результаты исследования.
Была проанализирована динамика показателей (∆, в % от исходного ДС) при 
совместном 
воздействии 
гипоксии 
и 
дополнительного 
сопротивления, 

гипероксии и дополнительного сопротивления. Множественные сравнения 
показали, что потребление кислорода снижается в ответ на гипоксию на 
8 % (p=0,000). При гипероксии изменение ПO2
не достоверно (-2 %, 

p=0,707). Различие между ПО2
при гипоксии и гипероксии достоверно 

(р=0,000). ВСО2 на гипоксию достоверно не изменяется (-1 %, p=0,242), а 
на гипероксию снижается на 6 % (p=0,000). Различие между ВСО2 при 
гипоксии и гипероксии достоверно (р=0,003). Дыхательный коэффициент 
(ДК) в ответ на ДС с гипоксией повышается на 7 % (p=0,000), а на ДС с 
гипероксией понижается (-6 %, 
p=0,002). Это различие достоверно 

(р=0,000). Дыхательный объем (ДО) при гипоксии и гипероксии достоверно 
снижается на 8% (p=0,004). Напряжение О2
в конце выдоха (РetO2) при 

гипоксии снижается на (-27 %, p=0,000), а при гипероксии – повышается 
на 23 % (p=0,000). Это различие достоверно (р=0,000). не изменяется 
достоверно при обоих воздействиях. Сатурация (SpO2) при гипоксии 
достоверно снижается (-2 %, p=0,000), а при гипероксии – повышается (+1 
%, p=0,000). Уровень вентиляции, частоты дыхания и напряжение СО2
в 

конце выдоха при этих воздействиях достоверно не изменяются.
Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что снижение 
газообмена в организме может являться физиологическим ответом на 
увеличение сопротивления дыханию, которое формирует управляющий сигнал 
на уровне центральной нервной системы (ЦНС). Очевидно, что ткани и 
органы имеют различную способность к снижению энергетических затрат, 
которая 
имеет 
иерархическую 
зависимость. 
Данная 
реакция 
может 

осуществляться за счет снижения оксигенации тканей, не участвующих в 
выполнении жизненно важных функций (мышцы конечностей) [2].
Литература.
1.
Гришин О.В., Урюмцев Д.Ю., Гришин В.Г. // Физиол. Чел. 2014. Т. 

40, № 1. C. 101-105.
2.
Chiappa G.R., Ribeiro J.P., Alves C.N., et al. // Eur. J. Appl. 

Physiol. 2009.Vol. 106, № 2. P. 297–303.

IMPACT OF HYPOXIA AND HYPEROXIA ON PULMONARY GAS EXCHANGE

DURING RESISTIVE BREATHING

D.Y. Uryumtsev, O.V. Grishin, V.V. Gultyaeva,

M.I. Zinchenko, V.G. Grishin*

Scientific Research Institute of Physiology and Basic Medicine, 

Novosibirsk, Russia

*Design Technological Institute of Digital Techniques, Novosibirsk, 

Russia

piud@physiol.ru Uryumtsev D.Y.

Summary.
There was a significant decrease in oxygen consumption (VO2) under 
complex hypoxic-resistive exposure in comparison with resistive load of 
0.4 cm H2O∙l‒1∙s alone. However complex hyperoxic-resistive exposure did 
not cause VO2 changes in comparison with this resistive load. The 
results suggest that the decrease in pulmonary gas exchange during low 
resistive load breathing is an element of system regulation, not a 
consequence of pulmonary gas exchange disturbance. 
Key words: resistive breathing, pulmonary gas exchange

Resistive loaded breathing, not causing perception of dyspnea, can 

cause a decrease in oxygen consumption (VO2) and carbon dioxide 
production (VCO2) in healthy subjects [1]. It remains unclear why low 
additional breathing resistance is not only the signal to the 
respiratory center to change the breathing pattern, but the signal to 
reduce the metabolic rate. The objective of this study is to 
investigate pulmonary gas exchange reaction to inhalation of hypoxic 
(17 % O2) and hyperoxic (24 % O2) gas mixtures during resistive load. 
Methods.

The study involved 14 healthy volunteers (8 females, 6 males) aged 

23 to 48 years. We first measured anthropometric indicators, including 
the percentage of fat mass; then we conducted spirometry. After a 15minute rest, seated, the subjects were given mouthpieces for 7 minutes 
to measure gas exchange (Ultima PFX, Medgraphics, USA). The survey was 
carried out in three stages, with a 5-minute interval. At each stage 
resistive load (RL) was created by using a valve system Intersurgical 
(UK) equal to 0.4 cm H2O∙l‒1∙s. Oxygen concentrator "Tibet-4"was used 
for the preparation and supply of hypoxic (17% O2) and hyperoxic (24% 
O2) gas mixtures. Prepared gas mixture was supplied into a valve box 
with a mouthpiece on the second and third stages. Statistical analysis 
was carried out by repeated measures ANOVA and LST-test.
Results.

The dynamics of the parameters was analyzed (∆, % of baseline RL) 

under the combined action of hypoxia and RL, hyperoxia and RL. Oxygen 
consumption was significantly reduced in response to hypoxia (-8 %, 
p=0.000). There was not change in VO2 during hyperoxia (-2 %, p=0.707). 
The difference in VO2 dynamics between hypoxic and hyperoxic exposures 
was significant (p=0.000).
VCO2
was not changed significantly in 

response to hypoxia (-1 %, p=0.242) and reduced in response to 
hyperoxia (-6 %, p=0.000). The difference in VCO2
dynamics between 

hypoxic and hyperoxic exposures was significant (p=0.003). The 
respiratory quotient (RQ) in response to RL with hypoxia increased by 
7 % (p=0.000), while it decreased in response to RL with hyperoxia (6 %, p=0.002). This difference is significant (p=0.000). Tidal volume 
(VT) was significantly reduced during hypoxia and hyperoxia (-8 %, 
p=0.004). End-tidal partial pressure of O2
(PetO2) during hypoxia 

decreased (-27 %, p=0.000), and during hyperoxia it increased by 23 % 
(p=0.000). This difference is significant (p=0.000). Oxygen saturation 
as measured by pulse oximetry
(SpO2) during hypoxia decreased (-2 %, 

p=0.000), while during hyperoxia it increased (+1 %, p=0.000). The 
level of ventilation, breathing frequency and end-tidal fraction of CO2
did not change significantly during hyperoxia.

The obtained results allow to conclude that the reduction of gas 

exchange may be a physiological response to increased breathing 
resistance, which initiates a control signal at the level of the 
central nervous system (CNS). Obviously, tissues and organs have 
different hierarchically organized ability to reduce energy costs. This 
reaction can be carried out by the reduction in oxygenation of the 
tissues that are not participating in the performance of the vital 
functions (muscles of the limbs) [2].
References.
1.
Grishin OV, Uryumtsev DYu, Grishin VG. Fiziol Cheloveka. 2014; 

40(1):101-105.
2.
Chiappa GR, Ribeiro JP, Alves CN, et al. Eur J Appl Physiol. 2009; 

106(2):297–303.
DOI:10.12737/12476

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ РЕГУЛЯЦИИ КИСЛОРОДНОГО 

ГОМЕОСТАЗА ПРИ ГИПОДИНАМИИ

С.Р. Усманова, Е.Е. Исаева, В.Г. Шамратова

ФГБОУ ВПО Башкирский государственный университет, г. Уфа

agent373@mail.ru Исаева Е.Е.

Для большинства клеток организма человека снабжение кислородом 

является необходимым условием жизни. При кислородном голодании тканей 
развивается 
гипоксия, 
сопровождающаяся 
нарушением 
клеточного 

метаболизма и, прежде всего, состояния энергозависимых процессов. В 
настоящее время человек сталкивается с этой проблемой в связи с 
гиподинамией, которая является отягощающим фактором урбанизации и 
технизации жизнедеятельности современного общества.
По оценке ВОЗ 

физическая активность около 60% населения Земли не достигает уровня, 
необходимого для поддержания и сохранения здоровья. Особые опасения 
вызывает возрастание доли лиц  с ограниченной двигательной активностью 
(ДА) среди молодежи. С этой точки зрения наиболее уязвимыми являются 
студенты, которые в силу особенностей самого процесса обучения, как 
правило, ведут малоподвижный образ жизни.
Учитывая это, мы изучили 

особенности функционирования некоторых звеньев кислородтранспортной 
системы (КТС) и их взаимодействия у студентов при разном уровне ДА.

В исследовании приняли участие 110 юношей и девушек в возрасте 18
22 лет. ДА студентов оценивали согласно рекомендациям ВОЗ [1]: низкая 
(НДА), умеренная (УДА), высокая (ВДА). 

В крови испытуемых определяли общее число  эритроцитов, содержание 

гемоглобина (Hb), средний объем эритроцита, гематокрит, среднюю  
концентрацию гемоглобина в эритроците, а также показатели кислородного 
режима: парциальное давление кислорода (рО2) и СО2, степень кислородной 
сатурации и содержание фетального гемоглобина (FetHb). У тех же 
студентов 
определяли 
артериальное 
давление, 
частоту 
сердечных 

сокращений, рассчитывали  периферическое сопротивление сосудов, ударный 
и минутный объем кровообращения.