Реакция микроциркуляции крови в коже различных участков тела при выполнении дыхательных упражнений йоги

Введение. Дыхательные упражнения йоги дают возможность изменять минутный объем дыхания (МОД) в широких пределах, достигая состояния гипер- и гиповентиляции с соответствующими сдвигами газообмена. В данной работе оценивалась взаимосвязь изменений внешнего дыхания и газового метаболизма с процессами кожной микроциркуляции крови. Материалы и методы. 22 опытных волонтера выполняли дыхательные упражнения йоги с частотой 3–3,5 раза в минуту и 1–1,5 раза в минуту в течение 5 минут, а также свободное дыхание в течение 6 минут до и после дыхательных упражнений. Проводилась регистрация частоты дыхания (ЧД), минутного объема дыхания (МОД), дыхательного объема (ДО), парциального давления CO₂ в выдыхаемом воздухе в конце выдоха (PetCO₂), процентного содержания О₂ в выдыхаемом воздухе (FeO₂ ) методом спирогазоанализа, а также параметров кожной микроциркуляции в шести областях тела человека: показателя микроциркуляции (ПМ), нутритивного кровотока (М_нутр), амплитуд миогенных (Ам), нейрогенных (Ан), эндотелиальных (Аэ), дыхательных (Ад) и сердечных (Ас) осцилляций методом лазерной допплеровской флоуметрии с применением распределенной системы носимых анализаторов. Результаты. После выполнения дыхательных упражнений йоги наблюдалось увеличение показателя микроциркуляции в коже бассейнов надглазничных артерий с 14,7 пф. ед. до 16,7 пф. ед., в пальцах рук с 24,8 пф. ед. до 29,4 пф. ед. и пальцах ног с 8,2 пф. ед. до 10,2 пф. ед. при гиповентиляционном (ЧД=1–1,5 раза/мин) и в коже бассейнов надглазничных артерий с 14,7 пф. ед. до 16,0 пф. ед., в пальцах рук с 27,1 пф. ед. до 29,8 пф. ед. и пальцах ног с 11,5 пф. ед. до 13,5 пф. ед. при гипервентиляционном (ЧД=3–3,5 раза/мин) типе дыхания, увеличение нутритивного кровотока с 14,4 пф. ед. и 14,3 пф. ед. до 17,8 пф. ед. и 16,9 пф. ед. на верхних и с 4,7 пф. ед. и 6,1 пф. ед. до 6,8 пф. ед. и 7,5 пф. ед. на нижних конечностях при гипо- и гипервентиляционном типе дыхания соответственно, увеличение амплитуды эндотелиальных колебаний микрокровотока после гиповентиляционного режима дыхания и увеличение амплитуды нейрогенных колебаний после обоих типов дыхания в коже лба. Заключение. Отсутствие различий между влиянием гипо- и гипервентиляционных упражнений на ПМ позволяет предполагать, что основным механизмом действия могут быть не сдвиги МОД и газообмена, а глубина дыхания; обсуждается также влияние когнитивных механизмов (сознательный контроль дыхания в обоих режимах). Наличие изменений нутритивного кровотока на конечностях и отсутствие изменений на голове может объясняться регионарными особенностями регуляции микрокровотока. Гиповентиляционный режим дыхания значимо активирует эндотелиальный механизм регуляции; нейрогенный (симпатотонический) механизм регуляции активируется как гипо-, так и гипервентиляционным дыхательным режимом.

1. Nivethitha L., Mooventha A., Manjunath N. Effects of Various Praṇayama on Cardiovascular and Autonomic Variables. Ancient Sci. Life. 2016;36(2):72–77. DOI: 10.4103/ asl.ASL_178_16.

2. Dinesh T., Gaur G., Sharma V., Madanmohan T., Harichandra K., Bhavanani A. Comparative effect of 12 weeks of slow and fast pranayama training on pulmonary function in young, healthy volunteers: A randomized controlled trial. Int. J. Yoga. 2015;8(1):22–26. DOI: 10.4103/0973-6131.146051.

3. Thanalakshmi J., Maheshkumar K., Kannan R., Sundareswaran L., Venugopal V., Poonguzhali S. Effect of Sheetali pranayama on cardiac autonomic function among patients with primary hypertension – A randomized controlled trial. Compl. Ther. Clin. Pract. 2020;39:101138. DOI: 10.1016/j. ctcp.2020.101138.

4. 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. Japan. J. Physiol. 2002;52(3):313–316. DOI: 10.2170/ jjphysiol.52.313.

5. Krasnikov G., Tyurina M., Tankanag A., Piskunova G., Chemeris N. Analysis of heart rate variability and skin blood flow oscillations under deep controlled breathing. Resp. Physiol. Neurobiol. 2013;185:562–570. DOI: 10.1016/j.resp. 2012.11.007.

6. Тюрина М.Й., Красников Г.В., Танканаг А.В., Пискунова Г.М., Чемерис Н.К. Формирование респираторно-зависимых колебаний скорости кровотока в микроциркуляторном русле кожи человека в условиях контролируемого дыхания. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2011;10(3):31–37. DOI: 10.24884/1682-6655-2011-10-3-31-37.

7. Жарких Е.В., Маковик И.Н., Потапова Е.В., Дремин В.В., Жеребцов Е.А., Жеребцова А.И., Дунаев А.В., Сидоров В.В., Крупаткин А.И. Оптическая неинвазивная диагностика функционального состояния микроциркуляторного русла пациентов с нарушением периферической микрогемодинамики. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2018;17(3):23–32. DOI: 10.24884/1682-6655-2018-17-3-23-32.

8. Дремин В.В., Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Маковик И.Н., Дунаев А.В., Сидоров В.В., Крупаткин А.И. Возможности лазерной допплеровской флоуметрии в оценке состояния микрогемолимфоциркуляции. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2017;16(4):42–49. DOI: 10.24884/1682-6655-2017-16-4-42-49.

9. Дунаев А.В. Мультимодальная оптическая диагностика микроциркуляторно-тканевых систем организма человека. Старый Оскол: ТНТ; 2022:440.

10. Sidorov V.V., Rybakov Yu.L., Gukasov V.M., Evtushenko G.S. A System of Local Analyzers for Noninvasive Diagnostics of the General State of the Tissue Microcirculation System of Human Skin. Biomed. Engin. 2022;55(6):379–382. DOI: 10.1007/s10527-022-10140-3.

11. Tankanag A., Chemeris N. Adaptive wavelet analysis of oscillations of the cutaneous peripheral blood flow in human. Phys. Med. Biol. 2009;54(3):537–544. DOI: 10.1134/S0006350909030221.

12. Танканаг А.В. Методы вейвлет-анализа в комплексном подходе к исследованию кожной микрогемодинамики как единицы сердечно-сосудистой системы. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2018;17(3):33–41. DOI: 10.24884/1682-6655-2018-17-3-33-41.

13. Крупаткин А.И., Сидоров В.В., Федорович А.А., Ефимочкин С.А., Зейналов В.Т. Колебательный контур регуляции числа функционирующих капилляров. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2006;5(3):54–58.

14. Анисимова А.В., Крупаткин А.И., Сидоров В.В., Захаркина М.В., Юцкова Е.В., Галкин С.С. Лазерная допплеровская флоуметрия в оценке состояния микроциркуляции у пациентов с острой и хронической цереброваскулярной недостаточностью. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2014;13(3):31–37. DOI: 10.24884/1682-6655-2014-13-3-31-37.

15. Фролов А.В., Ермолаева С.А., Маничев И.А. Гиповентиляционные упражнения йоги: влияние на газообмен. Вестн. восстановительной мед. 2021;20(5):73–80. DOI:10.38025/2078-1962-2021-20-5-73-80.

16. Ainslie P., Duffin J. Integration of cerebrovascular CO2 reactivity and chemoreflex control of breathing: mechanisms of regulation, measurement, and interpretation. Amer. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2009;296(5):R1473–R1495. DOI: 10.1152/ajpregu.91008.2008.

17. Peng H.L., Jensen P.E., Nilsson H., Aalkjaer C. Effect of acidosis on tension and [Ca2+] in rat cerebral arteries: is there a role for membrane potential? Amer. J. Physiol. 1998;274(2):H655–662. DOI: 10.1152/ajpheart.1998.274.2.H655

18. Fathi A.R., Yang C., Bakhtian K.D., Qi M., Lonser R.R., Pluta R.M. Carbon dioxide influence on nitric oxide production in endothelial cells and astrocytes: cellular mechanisms. Brain Res. 2011;1386:50–57. DOI: 10.1016/j.brainres.2011.02.066.

19. Tancredi F.B., Hoge R.D. 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.

20. Куликов В.П., Кузнецова Д.В., Заря А.Н. Цереброваскулярная и кардиоваскулярная СО2-реактивность в патогенезе артериальной гипертензии. Артериальная гипертензия. 2017;23(5):433–446. DOI: 10.18705/1607-419X-2017-23-5-433-446.

21. Фролов А.В., Локтионова Ю.И., Жарких Е.В., Сидоров В.В., Крупаткин А.И., Дунаев А.В. Исследование изменений кожной микроциркуляции крови при выполнении дыхательной техники хатха-йоги. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2021;20(4):33–44. DOI: 10.24884/1682-6655-2021-20-4-33-44.

22. Красников Г.В., Тюрина М.Й., Пискунова Г. М., Крупаткин А. И., Танканаг А.В., Чемерис Н.К. Периодическая концентрация ментального внимания изменяет структуру колебательных процессов в сердечно-сосудистой системе. Физиология человека. 2020;46(1):54–68. DOI: 10.31857/S0131164620010105.

23. Tsai A.G., Intaglietta M. Evidence of flowmotion induced changes in local tissue oxygenation. Int. J. Microcirc. clin. Exp. 1993;12(1):75–88.

24. Goldman D., Popel A.S. A Computational Study of the Effect of Vasomotion on Oxygen Transport from Capillary Networks. J. Theor. Biol. 2001;21;209(2):189–199. DOI: 10.1006/jtbi.2000.2254.

25. Thorn C.E., Kyte H., Slaff D.W., Shore A.C. An association between vasomotion and oxygen extraction. Amer. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2011;301(2):H429–442. DOI: 10.1152/ajpheart.01316.2010.

26. Ellsworth M.L., Ellis C.G., Goldman D., Stephenson A.H., Dietrich H.H., Sprague R.S. Erythrocytes: Oxygen Sensors and Modulators of Vascular Tone. Physiology. 2009; 24:107–116. DOI: 10.1152/physiol.00038.2008.

27. Somers V.K., Mark A.L., Zavala D.C., Abboud F.M. Influence of ventilation and hypocapnia on sympathetic nerve responses to hypoxia in normal humans. J. Appl. Physiol. 1989; 67(5):2095–2100. DOI: 10.1152/jappl.1989.67.5.2095.

28. Anholm J.D., Johnson R.L., Ramanathan M. Changes in cardiac output during sustained maximal ventilation in humans. J. Appl. Physiol. 1987;63(1):181–187. DOI: 10.1152/jappl.1987.63.1.18.

29. Moster W.G., Reier C.E., Gardier R.W., Hamelberg W. Cardiac output and postganglionic sympathetic activity during acute respiratory alkalosis. Anesthesiology. 1969;31(1):28–34. DOI: 10.1097/00000542-196907000-00005.

30. Shoemaker J.K., Vovk A., Cunningham D.A. Peripheral chemoreceptor contributions to sympathetic and cardiovascular responses during hypercapnia. Canad. J. Physiol. Pharmacol. 2002;80(12):1136–1144. DOI: 10.1139/y02-148.

31. Rose C.E., Althaus J.A., Kaiser D.L., Miller E.D., Carey R.M. Acute Hypoxemia and Hypercapnia: Increase in Plasma Catecholamines in Conscious Dogs. Amer. J. Physiol. 1983;245(6):H924–929. DOI: 10.1152/ajpheart.1983. 245.6.H924.

32. Blumberg H., Janig W., Rieckmann C., Szulczyk P. Baroreceptor and chemoreceptor reflexes in postganglionic neurones supplying skeletal muscle and hairy skin. J. Auton. Nerv. Syst. 1980;2(3):223–240. DOI: 10.1016/0165-1838(80)90013.