Исследование изменений кожной микроциркуляции крови при выполнении дыхательной техники хатха-йоги

Введение. Дыхательные упражнения йоги способствуют развитию умения значительно снижать частоту дыхания. Уменьшение минутного объема дыхания приводит к компенсаторным реакциям микроциркуляторного русла на изменение газового состава. Оценить реакцию механизмов регуляции микрососудистого русла можно с помощью оптического неинвазивного метода – лазерной допплеровской флоуметрии. Цель исследования заключалась в оценке изменений параметров тканевой микроциркуляции у лиц, выполняющих дыхательные упражнения йоги. Материалы и методы. 25 волонтеров выполняли дыхательные упражнения йоги с частотой 3 раза в минуту, 2 раза в минуту, 1,5 раза в минуту, 1 раз в минуту в течение 5 мин, а также свободное дыхание в течение 6 мин до и после дыхательных упражнений. Для выявления реакции кожной микроциркуляции в разных областях тела человека проводилась одновременная регистрация параметров в шести областях методом лазерной допплеровской флоуметрии с применением распределенной системы носимых анализаторов: показатели микроциркуляции (ПМ), нутритивного кровотока (Мнутр), амплитуд миогенных (Ам), нейрогенных (Ан), эндотелиальных (Аэ), дыхательных (Ад) и сердечных (Ас) осцилляций. Результаты. После выполнения дыхательных упражнений йоги наблюдалось увеличение показателя микроциркуляции при всех частотах дыхания; дыхание с частотой 1,5 и 1/мин приводит к значимому увеличению нутритивного кровотока, что сопровождалось увеличением Ам. Низкочастотные дыхательные упражнения приводят к увеличению Ад при наиболее низких частотах дыхания – 1,5/мин и 1/мин. Наиболее значимые изменения достигнуты при наиболее низких частотах дыхания (1 и 1,5/мин), что может быть связано с гипоксически-гиперкапническими механизмами. Заключение. Отсутствие значительных изменений параметров микрокровотока после низкочастотного дыхания при измерениях в области надглазничных артерий в обеих группах волонтеров характеризует работу гомеостатических механизмов поддержания перфузии мозга в стрессовых для организма ситуациях (низкочастотные типы дыхания, гиперкапния и гипоксия). При измерении в конечностях наблюдалось изменение влияния регуляторных механизмов системы кровообращения, что в совокупности с увеличением кожной перфузии и нутритивной составляющей может характеризовать компенсаторную реакцию микрокровотока на изменение дыхания.

1. McKay JAA, McCulloch CL, Querido JS, Foster GE, Koehle MS, Sheel AW. The effect of consistent practice of yogic breathing exercises on the human cardiorespiratory system // Respiratory Physiology & Neurobiology. 2016;(233):41–51. Doi: 10.1016/j.resp.2016.07.005.

2. Miyamura M, Nishimura K, Ishida K, Katayama K, Shimaoka M, Hiruta S. Is Man Able to Breathe Once a Minute for an Hour? The Effect of Yoga Respiration on Blood Gases // Japanese Journal of Physiology. 2002;(52):313–316. Doi: 10.2170/jjphysiol.52.313.

3. Tancredi FB, Hoge RD. Comparison of cerebral vascular reactivity measures obtained using breath-holding and CO2 inhalation // J Cereb Blood Flow Metab 2013;(33):1066–1074. Doi: 10.1038/jcbfm.2013.48.

4. Urback AL, MacIntosh BJ, Goldstein BI. Cerebrovascular reactivity measured by functional magnetic resonance imaging during breath-hold challenge: A systematic review // Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 2017;(79):27–47. Doi: 10.1016/j.neubiorev.2017.05.003.

5. Corfield DR, Murphy K, Josephs O, Adams L, Turner R. Does hypercapnia-induced cerebral vasodilation modulate the hemodynamic response to neural activation? // Neuroimage. 2001;13(6):1207–1211. Doi: 10.1006/nimg.2001.0760.

6. Liu P, De Vis JB, Lu H. Cerebrovascular reactivity (CVR) MRI with CO2 challenge: A technical review // Neuroimage 2019;(187):104–115. Doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.03.047.

7. Bright MG, Bulte DP, Jezzard P, Duyn JH. Characterization of regional heterogeneity in cerebrovascular reactivity dynamics using novel hypocapnia task and BOLD fMRI // Neuroimage. 2009;48(1):166–175. Doi: 10.1016/j.neuroimage.2009.05.026.

8. Chan ST, Evans KC, Song TY, Selb J, Kouwe A, Rosen BR, Zheng YP, Ahn A, Kwong KK. Cerebrovascular reactivity assessment with O2-CO2 exchange ratio under brief breath hold challenge // PLOS ONE. 2020;15(3):E0225915. Doi: 10.1371/journal.pone.0225915.

9. Willie CK, Macleod DB, Shaw AD, Smith KJ, Tzeng YC, Eves ND, Ikeda K, Graham J, Lewis NC, Day TA, Ainslie PN. Regional brain blood flow in man during acute changes in arterial blood gases // J Physiol. 2012;590(14):3261–3275. Doi: 10.1113/jphysiol.2012.228551.

10. Bor-Seng-Shu E, Kita WS, Figueiredo EG, Paiva WS, Fonoff ET, Teixeira MJ, Panerai RB. Cerebral hemodynamics: concepts of clinical importance // Arq Neuropsiquiatr. 2012;70(5):352–356. Doi: 10.1590/s0004-282x2012000500010.

11. Fierstra J, van Niftrik C, Warnock G, Wegener S, Piccirelli M, Pangalu A, Esposito G, Valavanis A, Buck A, Luft A, Bozinov O, Regli L. Staging Hemodynamic Failure With Blood Oxygen-Level-Dependent Functional Magnetic Resonance Imaging Cerebrovascular Reactivity: A Comparison Versus Gold Standard (15O-)H2O-Positron Emission Tomography // Stroke. 2018;49(3):621–629. Doi: 10.1161/STROKEAHA.117.020010.

12. Tønnesen J, Pryds A, Larsen E, Paulson O, Hauerberg J, Knudsen G. Laser Doppler flowmetry is valid for measurement of cerebral blood flow autoregulation lower limit in rats // Experimental physiology. 2005;(90):349–355. Doi: 10.1113/expphysiol.2004.029512.

13. Тюрина М. Й., Красников Г. В., Танканаг А. В. и др. Формирование респираторнозависимых колебаний скорости кровотока в микроциркуляторном русле кожи человека в условиях контролируемого дыхания // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2011. – Т. 10, № 3. – С. 31–37.

14. Анисимова А. В., Крупаткин А. И., Сидоров В. В. и др. Лазерная допплеровская флоуметрия в оценке состояния микроциркуляции у пациентов с острой и хронической цереброваскулярной недостаточностью // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2014. – Т. 13, № 3. – С. 31–37

15. Goltsov A, Anisimova AV, Zakharkina M, Krupatkin AI, Sidorov VV, Sokolovski SG, Rafailov E. Bifurcation in Blood Oscillatory Rhythms for Patients with Ischemic Stroke: A Small Scale Clinical Trial using Laser Doppler Flowmetry and Computational Modeling of Vasomotion // Front Physiol. 2017;(8):160. Doi: 10.3389/fphys.2017.00160.

16. Fedorovich AA, Loktionova YI, Zharkikh EV, Mikhailova MA, Popova JA, Suvorov AV, Zherebtsov EA. Body Position Affects Capillary Blood Flow Regulation Measured with Wearable Blood Flow Sensors // Diagnostics. 2021;11(3):436. Doi: 10.3390/diagnostics11030436.

17. Жарких Е. В., Маковик И. Н., Потапова Е. В. Оптическая неинвазивная диагностика функционального состояния микроциркуляторного русла пациентов с нарушением периферической микрогемодинамики // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2018. – Т. 17, № 3. – С. 23–32.

18. Дремин В. В., Козлов И. О., Жеребцов Е. А. и др. Возможности лазерной допплеровской флоуметрии в оценке состояния микрогемолимфоциркуляции // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2017. – T. 16. – № 4. – C. 42–49.

19. Zharkikh EV, Loktionova YI, Masalygina GI, Krupatkin AI, Sidorov VV, Dunaev AV. Optical noninvasive diagnostics of dynamic changes in the level of blood microcirculation and oxidative metabolism using temperature tests // Proc. SPIE 11363. Tissue Optics and Photonics. 2020;1136321. Doi: 10.1117/12.2555870.

20. Makovik IN, Dunaev AV, Dremin VV, Krupatkin AI, Sidorov VV, Khakhicheva LS, Muradyan VF, Pilipenko OV, Rafailov IE, Litvinova KS. Detection of angiospastic disorders in the microcirculatory bed using laser diagnostics technologies // Journal of Innovative Optical Health Sciences. 2017; 11(1):750016. Doi: 10.1142/S179354581750016X.