Будем снисходительны: идея родилась не у физиолога, а у инженера. Он соорудил «барокамеру местного действия» — полый цилиндр с герметизирующей манжетой, в который можно было всунуть ногу или руку, а потом откачать из камеры воздух. Тогда, мол, сосуды в камере расширятся, увеличится кровоток, и больная конечность станет здоровой благодаря усиленному питанию. Нечто вроде медицинских банок или нагретого горшка, которым дед Щукарь лечился «от слабости живота». Все то же солнце ходит надо мной, но и оно не блещет новизной.
Шутки шутками, а нам довелось проверять в эксперименте действие «локального отрицательного давления», или кратко ЛОД. Физиология давно знала, что местное понижение внешнего давления не увеличивает, а уменьшает кровоснабжение, и надолго (час и больше), идея изобретателя была несостоятельна. Но, как сказал Франс, есть силы, куда более могущественные, чем наука,— это невежество и безрассудство. Зная, что предстоит биться, как рыба об ЛОД, мы понимали, что и отрицательный результат важен, и избрали для изучения скелетную мышцу, а исследование начали с конца. Первый же аспирант, которому была поручена часть дела, сразу убедился, что силу мышц декомпрессия не увеличивает. Но и не уменьшает, несмотря на снижение кровотока, в котором мы убедились воочию во всех опытах почти без исключения: артерии ведут себя наперекор обстоятельствам, отвечая на растяжение немедленным и еще болев сильным спазмом.
Однако сила — не все. Существует еще выносливость — способность к длительной работе, то есть малая утомляемость. В условиях целого организма утомление наступает в нервных центрах раньше, чем в мышце, но и мышца кое-что значит.
Выяснилось, что утомление мышцы наступает под действием ЛОД позже, чем обычно, и этот эффект (мы назвали его ЛОД-эффектом) сохраняется и после декомпрессии. Эффект был только тогда, когда сеанс ЛОД длился больше минуты. Это очень важно. Еще важнее то, что эффект имел местный характер, а мышцы других областей сохраняли обычную утомляемость. После декомпрессии ног длительность стандартной работы росла раза в полтора у спортсменов высокого класса. При тренировочном беге на 15—25 км стайеры финишировали гораздо раньше контрольной группы, оставляя ее в кило-метре-полутора позади. Росла и высота прыжка (т. е. скорость сокращения мышц). Короче говоря, все было навыворот: кровоток уменьшался, а работоспособность росла. Мало того, в тех редких опытах, когда не росла работоспособность, кровоток не падал. Создавалось впечатление, что кровоток вообще ненужная штука.
Нужно признаться, что уже после первых опытов в лаборатории у нас была рабочая гипотеза, которую мы опубликовали в первой же статье, но ее, гипотезу, требовалось доказать; можно было придумать и много других гипотез, сквозь гущу которых приходилось продираться, но нам это было не очень трудно, потому что этой проблемой никто больше всерьез не занимался.
Ясно, что эффект рождался не в артериях или венах, а в капиллярах, которые за неимением мышц не сопротивляются повышенному трансмуральному (т. е., простите тяжеловесный перевод, чересстеночному) давлению и в противоположность артериям, определяющим кровоток, растягиваются. Это само по себе не влияет на местное потребление кислорода, но зато из капилляра через его растянутые поры могут проникать в межтканевое пространство крупные молекулы, плавающие в крови и в обычных условиях трудно выходящие в ткань. Эти молекулы (скорее всего белковые) могут быть носителями окислительных ферментов или иных стимуляторов клеточного обмена. Речь шла, таким образом, о местной перестройке обмена в тканях при ЛОД и довольно длительной перестройке. Действительно, ткани, побывавшие в ЛОД, обнаруживали удивительную прожорливость по отношению к кислороду, съедая его раза в полтора больше обычного. Это был сдвиг обмена в аэробную сторону энергетически более производительную. Об этом говори! ли и снижение концентрации недоокисленных продуктов в крови, и другие биохимические показатели.
Клиницисты высчитали, что применение двух барокамер местного действия в одной из московских поликлиник только для лечения облитерирующего эндартериита за девять лет в пересчете на оплату больничных листов или стоимости стационарного лечения сохранило стране около 1,5 млн. руб. Конечно, главное — не в рублях, а в сбереженном здоровье и предотвращенных ампутациях, но согласитесь, что цифра сама по себе выразительна.
Итак, мы заподозрили в качестве причины эффекта крупные молекулы плазмы крови. О том, что эти молекулы велики, свидетельствует длительный латентный период эффекта ЛОД, скрытый период — ведь между воздействием (началом декомпрессии) и максимальным повышением работоспособности проходит целых 5 мин! Между тем каждое мышечное волокно имеет собственный капилляр, он стелется по поверхности волокна, так что расстояние от стенки капилляра до оболочки мышечной клетки по прямой куда меньше микрона. Значит, молекулы бредут удручающе медленно. Следовательно, величина молекул чрезвычайно внушительна: скорость диффузии в жидких средах обратно пропорциональна квадратному корню из молекулярной массы движущегося вещества. Действительно, «отрицательное давление» изменяет белковый состав крови, причем некоторые белковые фракции теряют первоначальную концентрацию. Куда они деваются?
ЛОД не влияет на артериальное давление, хотя повышает тонус сосудов в зоне декомпрессии. Работа после сеанса ЛОД происходит с немного учащенным (по сравнению с «контролем») сердцебиением. Наконец, третий пункт: работа стандартной мощности после действия ЛОД выполняется при более интенсивном дыхании, чем обычно. Если у вас острая память, то вы уже поняли, что эти три пункта составляют «триаду Бецольда наоборот». Возможно, это означает, что в работающих «декомпрессированных» мышцах образуется меньше недоокисленных шлаков и поэтому рефлекс с хеморецепторов получается слабее. Это достаточный аргумент, чтобы говорить о хеморецепторной перестройке кровообращения в целом.
При тяжелой нагрузке организм сильно перегревается. Так называемая центральная температура тела, т. е. температура внутренних органов, составляющая чуть больше 37 °С в покое, может при предельной нагрузке подняться выше 39 °С. Как было сказано, спортсмен при температуре 38,7 °С обычно не может продолжать работать с заданной мощностью. После декомпрессии работающих ног отказ от работы происходил при такой же центральной температуре (микротермистор устанавливали на барабанной перепонке, а слуховой проход изолировали от внешней среды в тепловом отношении). Так вот, «температура отказа» после декомпрессии не изменялась, но значительно замедлялся перегрев. Значит, активировалась терморегуляция, усиливалось охлаждение тела. Местная декомпрессия, уменьшая кровоток в работающей мышце, тем самым высвобождает резерв для увеличения кожного кровотока. Кожа с ее кровеносными сосудами для организма — то же самое, что испаритель для холодильника.
Аппаратура для применения локальной декомпрессии стала обязательной для всех олимпийских баз страны. Тем неприятнее было проснуться в холодном поту от страшноватой мысли. Посудите сами. Эволюция создала безотказный и всегда готовый к употреблению способ быстрого увеличения мощности и выносливости мышц. Но если нет барокамеры, то нет и эффекта. Иначе говоря, механизм существует, он в исправности, но пользоваться им воспрещено: снята пусковая кнопка. Природа наложила вето? Значит, механизм опасен? Не лучше ли воспретить местную декомпрессию до выяснения ее отдаленных последствий?
Правда, никаких нежелательных результатов систематического и даже многолетнего применения ЛОД никто не замечал, при этом важно и то, что повторные сеансы локальной декомпрессии не вызывали привыкания. Кроме того, при мышечной работе в работающих мускулах кровоток растет в десятки раз и в несколько раз должно возрасти давление в капиллярах этих мускулов, да еще примем в расчет повысившееся артериальное давление. Разве это не аналогично тому действию местной декомпрессии, которое мы предложили?
И вот еще что. Резистивные вены могут, как известно, суживаться вместе с соответствующими артериолами, но могут действовать и в противоположном направлении.
Расширение артериол и увеличение артериального притока плюс сужение венул и затруднение венозного оттока — это разве не то же самое, что происходит в барокамере местного действия?
Мышцы ног или рук, опущенных вниз, могут совершить большую работу, чем если они подняты. Некоторые физиологи Запада объяснили этот факт тем, что в опущенной конечности кровоток немного сильнее, чем в поднятой. Кровоток «внизу» действительно чуть больше, чем «вверху», но вот какой опыт поставили мы. На плечо накладывается надувная манжета — такая, какой вам не раз измеряли артериальное давление. Манжету надувают до уровня диастолического давления; это не препятствует притоку крови, но, безусловно, перекрывает вены, давление в которых должно подняться со временем до того же значения, что в манжете, и еще малость, чтобы венозная кровь возвратилась к сердцу. Через 10 мин, сняв манжету, измеряем работоспособность мышц соответствующего предплечья и убеждаемся, что она существенно повысилась. Видимо, кровоток — неплохая вещь, но особенно хорош кровоток под повышенным капиллярным давлением.
Для дальнейших исследований годилась только лягушка. Эти опыты были точнее всех предыдущих, потому что мы ставили их одновременно на двух лапках животного, одна из которых находилась в «лягушачьей» барокамере, и поэтому одновременное раздражение двух соответствующих нервов (перерезанных) давало возможность оценить эффект не только статистически, по средней длительности работы, но и в каждом отдельном опыте. Головной и спинной мозг разрушали. Понятно, что в этих условиях нельзя говорить даже шепотом о рефлекторной природе эффекта, если он появится. Тем более не проходит утверждение о психологическом действии процедуры. Оба нерва подвергаются раздражению одинаковой интенсивности, потому что под них подведены раздражающие электроды, соединенные параллельно.
Первое, что мы узнали: что «ЛОД-эффект» в таких условиях можно вызвать и у лягушки. Латентный период (1 мин) и вершина эффекта (5 мин) — такие же, как у человека и у кошки. Длина мышцы или степень ее натяжения в опыте и контроле были строго одинаковы, и это позволило с презрением отвергнуть и растягивающее действие ЛОД на мышцу. Искушенного читателя может удивить эффект ЛОД в этих обстоятельствах, потому что Лягушка, лишенная центральной нервной системы (и значит, дыхательного центра) не имеет, казалось бы, возможности пополнить кислородный запас крови, что противоречит нашей гипотезе. Но в условиях покоя или близких к покою оксигенация крови амфибий происходит в основном через кожу. Другое дело, если у лягушки удалить еще и сердце. Здесь, казалось бы, декомпрессия не может повысить работоспособность мышц, если только наша исходная посылка верна. Однако и в этом случае работоспособность мышцы, сокращающейся в условиях пониженного давления, оказывается выше, хотя обе мышцы снижают работоспособность.
В опытах следующей серии перед декомпрессией и работой кровяное русло всей задней половины тела лягушки начисто отмывали от крови раствором Рингера и изолировали от сосудов верхней половины тела. Теперь, когда в сосудах задних лап вовсе не было крови, местная декомпрессия уже не оказывала стимулирующего влияния на мышечную работоспособность, а даже чуть снижала ее.
Отсюда ясно! эффект ЛОД — местное явление, хотя в условиях целого организма он, естественно, вызывает рефлекторную перестройку кровообращения и дыхания. Для эффекта необходимо, чтобы в сосудах мышцы была кровь, остальное отметается.
Оставалось доказать, что в плазме крови содержится крупномолекулярное вещество, которое, попадая в межклеточную жидкость мышцы, повышает ее работоспособность.