Д. О. Иванов. Нарушения теплового баланса у новорожденных детей

 

 
   Рис. 7. Влияние гипоксемии на некоторые показатели гомеостаза
   (Madden С. J., Morrison S. F., 2005).
   8% 0₂ – начало вентиляции 8 % 0₂, ВАТ SNA – активность симпатической нервной системы бурой жировой ткани. Видно, что при охлаждении кожи увеличивается АД и ЧСС, повышается активность симпатической нервной системы. При вентиляции 8 % 0₂ в течение 30 с полностью подавляется активация ВАТ SNA, уменьшается АД (на 49 мм рт. ст.) и ЧСС (на 56 ударов в минуту)
 
   Чем же вызван сегодняшний интерес к бурой жировой ткани у взрослых? Дело в том, в связи с гипотезой Barker D. J., продемонстрировавшего в крупных эпидемиологических исследованиях, что многие болезни, встречающиеся у взрослых (ИБС, артериальная гипертензия, диабет, остеопороз и т. д.) имеют «эмбриологическое» происхождение, в настоящее время интенсивно ведется поиск маркеров у плода и новорожденного, имевших «факторы риска» в перинатальный период, позволяющие предсказать и предотвратить указанные болезни уже у ребенка (Barker D. J., 2004; Dennison Е. М. et al., 2005; Barker D. J. et al., 2009; Kulkarni M. L. et al., 2009; Kuzawa C. W., Sweet E., 2009). Исключением не является функциональное состояние бурой жировой ткани.

 
   Рис. 8. Дифференцировка адипоцитов (Tews D., Wabitsch М., 2011)
 
   Бурые и белые адипоциты происходят от разных клеток-предшественников. Бурые от myf5-позитивных клеток дермальной мезодермы, тогда как белые адипоциты от периваскулярных клеток, которые, в свою очередь, происходят от латеральной мезодермы. В дополнение к этому белые адипоциты могут претерпевать трансдифференцировку в промежуточную между белыми и бурыми форму – так называемые бежевые адипоциты.
   myf5 – миогенный фактор 5; С/ЕВР – энхансер-связывающий белок; PPAR-y – пероксисомальный рецептор активации пролиферации у; PGC-1a – PPAR-y-коактиватор 1a; PRDM16 – белок 16 с доменом типа «цинковый палец»; СОХ2 – циклооксигеназа 2; STAT5 – сигнал трансдукции и активатор транскрипции; АР-1 – активированный белок 1; SREBP-1 – регуляторный белок, связывающий стерол; KLF – Kruppel подобный фактор; ВМР7 – морфогенетический костный протеин
 
   В экспериментальных исследованиях показано (Nisoli Е. et al., 1997), что при ожирении увеличен апоптоз бурых адипоцитов, по сравнению с группой контроля. Следовательно, это приводит к снижению функциональной активности бурой жировой ткани. Также было установлено, что норадреналин обладает антиапоптической активностью (Lindquist J. М. et al., 1998; Briscini L. et al., 1998). В настоящее время установлено, что бурые адипоциты могут появляться в белой жировой ткани и скелетных мышцах (Garruti G., Ricquier D., 1992; Oberkofler H. et al., 1997; Crisan M. et al., 2008) у взрослых людей.
   Эти открытия привели к возникновению гипотезы о существовании двух типов бурых адипоцитов: «классических», происходящих из мио-бластов и трансформированных из белых адипоцитов (рис. 8).
   Трансформированные бурые адипоциты называют по-разному: «рекрутированные», «бежевые» и т. д. (Enerback S., 2009; Koppen A., Kalkhoven Е., 2010). Полностью неизвестны механизмы и факторы, трансформирующие один тип клетки в другой. Тем не менее, в экспериментальных работах (Cederberg A. et al., 2001) установлено, что в процессе трансформации (под воздействием C/EBPs и PPAR-y) клетки утрачивают резистентность к инсулину и исчезает гипертриглицеридемия. Таким образом, изучение функций бурой жировой ткани дает новые подходы к пониманию патогенеза сахарного диабета, ожирения, метаболического синдрома. Конечно, в связи с этим пытаются найти и/или синтезировать лекарственные препараты, позволяющие вызвать трансформацию белых жировых клеток или активизировать последние (Himms-Hagen J. et al., 1994; Boozer С. N. et al., 2002; Villicev С. M. et al., 2007). Пока это экспериментальные исследования, в которых используется эфедрин, эфедрин в сочетании с кофеином, гормоны щитовидной железы и т. д. (Villicev С. М. et al., 2007; Bryzgalova G. et al., 2008). К сожалению, пока побочные эффекты указанных препаратов превосходят положительные. Вероятно, все же научный поиск увенчается успехом. Во всяком случае есть куда двигаться.
   На наш взгляд, указанные исследования представляют собой яркий пример «трансляционной медицины», когда результаты фундаментальных исследований пытаются быстро переносить и использовать в клинической практике. Вероятно, перинатальная медицина содержит множество потенциальных открытий, которые с успехом будут использованы в «трансляционной медицине».
   Имеется еще один, третий, способ теплопродукции: «произвольная мышечная активность». Он является основным путем теплопродукции взрослого человека с использованием сознания. Условно его можно разделить на:
   • поддержание позы (у сидящего человека теплопродукция на 40–45 %, а у стоящего на 70 % выше, чем у лежащего);
   • двигательная активность (около 75–80 % энергии химических связей, используемой для выполнения любой мышечной работы, превращается в организме в тепло).
   Что касается теплоотдачи в окружающую среду, различают 2 типа потерь тепла организмом:
   1. От внутренних структур до поверхности тела (внутреннее, ядерное тепло, внутренний градиент).
   2. С поверхности тела – в окружающее пространство (внешний градиент). Внешний градиент в основном зависит от состояния сосудов кожи. Единого мнения о способах регуляции сосудистого тонуса при изменениях окружающей температуры нет. Обширные исследования, посвященные механизмам вазодилятации сосудов кожи, продемонстрировали важную роль ацетилхолин-опосредованной релаксации гладкой мускулатуры сосудов, зависящей от выработанных местно простагландинов, а не оксида азота (Holowatz L. A. et al., 2005; Kellogg D. L. et al., 2007). Другие ученые (Hodges G. J. et al., 2008–2009) подчеркивают роль норадреналина, действующего через активацию оксида азота и нейропептида Y.
   При проведении ИВЛ некоторые исследователи рассматривают третий путь теплоотдачи – с поверхности дыхательных путей, и эти потери могут достигать значительных величин. Главной составляющей этих потерь является отдача тепла из организма на холодный газовый поток. Хотя, на наш взгляд, это частный случай потери тепла конвекцией.
   Как внешний, так и внутренний градиент потерь тепла организмом имеют физическую природу. И оба они укладываются в четыре механизма отдачи тепла в окружающую среду: излучение, теплопроводность, конвекция и испарение.
   Изучение этих механизмов позволяет предотвращать и лечить нарушения, связанные с тепловым обменом у больных, находящихся в ОРИТН.
   Излучение (радиация) – потери тепла телом человека в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона (5-20 мкм). Количество тепла, теряемого излучением, пропорционально площади тела и разности средних значений температур кожи и окружающих тел. Тепловое излучение известно людям очень давно. Но вот на вопрос, почему костер греет, оказалось, ответить очень непросто. И в этом вопросе русская физическая школа имеет большие научные заслуги.
   Теория теплового излучения связана с именем А. Кирхгофа, открывшего в 1859 году основной закон теплового излучения, носящий его имя и установивший понятие абсолютно черного тела, испускательная способность которого имеет универсальное значение (П. С. Кудрявцев, 1982). М. Планк (1966) так охарактеризовал закон теплового излучения: «Этот закон утверждает, что если в откачанном пустом пространстве, ограниченном полностью отражающими стенками, находятся совершенно произвольные излучающие и поглощающие тела, то с течением времени устанавливается такое состояние, при котором все тела имеют одну и ту же температуру, а излучение по всем своим свойствам, в том числе по спектральному распределению энергии, зависит только от температуры, но не от свойств тел». Заметим, что этот закон распространяется только на тепловое излучение. Другие виды излучения (ионизирующие, ультразвуковое и т. д.) подчиняются другим физическим законам.
   Пользуясь открытым А. Кирхгофом законом, русский физик Владимир Александрович Михельсон (1860–1927) в 1887 году теоретически обосновал распределение энергии в спектре излучения твердого тела. В настоящее время это обоснование формулируется как закон смещения, устанавливающий соотношение между абсолютной температурой и длиной волны. Закон утверждает, что максимальная длина волны (^_макс), на которую приходится максимум энергии в спектре равновесного излучения, обратно пропорциональна абсолютной температуре (Т) излучающего тела. В окончательном виде этот закон был сформулирован немецким физиком В. Вином в 1893 году.
   В 1893 году русский физик Борис Борисович Голицын, принадлежащий к старинному дворянскому роду, представил диссертацию «Исследования по математической физике». В ней Б. Б. Голицын впервые в мировой науке обосновал понятие температуры излучения. В то время температура излучения отождествлялась с температурой эфира, само существование которого представлялось спорным. Это послужило основанием для резкого отзыва на диссертацию известного русского физика А. Г. Столетова. Этот отзыв заставил Б. Б. Голицына забрать готовую диссертацию из Диссертационного совета. Дальнейшее развитие физики доказало правоту Б. Б. Голицына. Данная история имела продолжение и является, вероятно, одной из наиболее грустных историй в развитии отечественной физики. Дело в том, что совершенно неожиданно для многих, неудачный диссертант был избран в Петербургскую академию наук на место, обещанное А. Г. Столетову. Вскоре после этого, тяжело простудившись, Александр Григорьевич Столетов скончался. Как здесь не вспомнить:

 
Пускай он ближнего обманет и обидит,
Но знай, безбожный мир и жуткий век,
Никто свои грехи так ненавидит,
Как русский многогрешный человек.
Не стану говорить о слишком многом,
Хватает одного вполне штриха:
Ведь русский горько кается пред Богом
Еще до совершения греха.
 

Н. Зиновьев

   Б. Б. Голицын имеет и другие заслуги перед медициной. Именно он экспериментально доказал эффект Допплера-Физо. Кроме того, Борис Борисович Голицын является «отцом» совершенно нового (на тот момент времени) раздела науки – сейсмологии, создателем Военнометеорологического управления. В 1913 году Б. Б. Голицын был назначен директором Главной физической (в дальнейшем геофизической) обсерватории и за три года своего пребывания на этом посту совершенно преобразил это учреждение, сообщив ему мощный импульс к творческой научной работе. Наряду с тем Б. Б. Голицын уделял значительное время и профессорской деятельности, занимая последовательно кафедры физики на Высших женских курсах, в Женском медицинском институте и в Морской академии.
   Современники отмечали: «Отличительной чертой Б. Б. Голицына как человека была его прямота. Он сам всегда открыто и безбоязненно высказывал свое мнение и не мог переносить неискренности в других людях. Он всегда воздавал должное чужим заслугам, и ему чужда была ревность к успехам других людей. Он был неотразимо обаятельной личностью – музыкант с тонким слухом и вкусом, хорошо игравший на скрипке, увлекательный и остроумный собеседник, много видавший и много знавший, радушный хозяин» (Крылов А. Н., 1918). Скончался Борис Борисович Голицын 17 мая 1916 года в Петрограде. Портрет Б. Б. Голицына представлен нами на рисунке 9.
   Возвращаясь к процессам излучения, можно отметить, что 40–50 % всего отдаваемого организмом взрослого человека тепла приходится на излучение (при температуре воздуха 20 °C и влажности 40–50 %). У новорожденных детей, особенно у недоношенных, потери излучением выше, чем
   у взрослых, за счет большей поверхности тела и особенностей строения кожи (хорошо развитая васкуляризация, отсутствие «изолирующего жирового слоя»). Естественно, что теплоотдача путем излучения увеличивается при понижении температуры окружающих предметов и уменьшается при повышении их температуры. Если создать такие условия (кувез), что температура поверхности кожи и окружающих поверхностей равны, то отдача тепла излучением становится невозможной. Конечно, изменить поверхность тела невозможно, но уменьшить площадь поверхности излучения реально, например, «сворачиванием тела в клубок». Кроме того, если температура окружающих поверхностей превышает температуру кожи, то тело человека, поглощая инфракрасные лучи, излучаемые предметами, согревается. Поэтому, знание этого способа, позволяет предпринять меры, позволяющие снизить потери тепла новорожденным ребенком. Хотелось бы указать на некоторые из них.
   Во-первых, должна поддерживаться постоянная температура в ОРИТН. Современные стандарты выхаживания предполагают поддержание температуры в диапазоне 22–26 °C (72–76 ° F) при относительной влажности 30–60 %. Для контроля температуры и влажности в каждом помещении, где будет находиться новорожденный ребенок, должен быть термометр и гигрометр. Это очень старое правило, на которое указывал еще Теодор Бильрот (1900): «… Каждая комната должна быть снабжена термометром, который нужно иметь также и снаружи». Это позволяет контролировать температуру в комнате, где находится новорожденный ребенок, особенно недоношенный, и дает возможность при необходимости увеличить температуру воздуха до 28–30 °C. Да, оговоримся. Конечно, Христиан Альберт Теодор Бильрот не лечил новорожденных. Он в принципе придавал большое значение уходу за больными. В хирургическом отделении, которым он руководил, ежедневно стали производить уборку, операционные столы стали мыть после каждой операции. Он настоял на ежедневной смене белых кителей для врачей, вместо грязных сюртуков, носимых по традиции, свидетельствующей об опытности хирурга. (NB! Не надо путать белые кители с белыми халатами. Впервые в мире белые халаты предложил носить русский педиатр К. А. Раухфус.) Кроме того, Т. Бильрот предложил то, что в настоящее время называется «циклическим заполнением палат». Один раз в неделю все палаты в отделении поочередно освобождались от больных и коек; палаты проветривали, вытирали пыль с мебели, тщательно убирали и мыли полы. Все эти меры, разработанные Т. Бильротом, в значительной степени уменьшили послеоперационную летальность.

 
   Рис. 9. Б. Б. Голицын (1862–1916)
 
   Заметим, что Т. Бильрот был не только выдающимся хирургом и организатором медицинской помощи, но и выдающимся педагогом. В своей монографии «Современные аспекты организации неонатальной помощи» (2011) мы достаточно подробно останавливались на вопросах образования, в том числе и высшего медицинского, подчеркивая, что имеется два способа преподавания любого предмета, в том числе и медицины: репродуктивное и поддерживающее. Именно поддерживающее обучение позволяет раскрывать и поддерживать способности в учениках. Достаточно ярким примером такого способа преподавания является, по нашему мнению, Т. Бильрот. Как отмечает И. Теличкин, в одном из писем Т. Бильрот писал: «…Я считаю своей обязанностью не только работать самому, но и воспитывать молодежь в духе научного исследования, так что не жалею потраченного времени». И позднее, в 1885 году: «Я предоставляю операции на гортани, желудке, кишечнике своим ассистентам и не вижу в этом ничего особенного. Я воспитал учеников, которые эти операции так же хорошо делают, как и описывают. Мои ученики Черни, Гуссенбауэр, Винивартер, Микулич, Вельфлер – все это немецкие хирурги первого ранга. Традиция в своей клинике столь сильна, что самый молодой ассистент так же хорошо делает операции, как я сам». Таким образом, на наш взгляд, Т. Бильрот «позволяя» ученикам быть рядом с собой, взращивал их способности, неспешно приобщая их к делу. Именно это позволило ему создать научную школу хирургов, приумножившую славу своего учителя и немецкой хирургии.
   В отличие от большинства людей, в том числе и врачей, Т. Бильрот открыто признавал свои ошибки, говоря: «Только слабые духом, хвастливые болтуны и утомленные жизнью боятся открыто высказаться о совершенных ими ошибках. Кто чувствует в себе силу сделать лучше, тот не испытывает страха перед сознанием своей ошибки». В этом он повторяет мнение своего учителя, нашего соотечественника Н. И. Пирогова.
   Вернемся к проблемам теплорегуляции. Казалось бы, устройство современных больниц (системы вентиляции и кондиционирования) позволяет контролировать и поддерживать микроклимат. И может Т. Бильрот был не прав? Американские исследователи из Сиэтла Thomas К. A. et al. в 2010 году ответили на этот вопрос. Они провели сезонное исследование температуры и влажности в ОРИТН III уровня в течение календарного года. И вот, что оказалось (рис. 10–11). Исследование показало значимые сезонные различия, как влажности, так и температуры.
   Авторы замечают, что температура и влажность в ОРИТН меняются в зависимости от сезона года. Скорее всего, это зависит от изменений в системах отопления и охлаждения, что требует контроля в течение всего года. Заметим, что по оценке некоторых исследователей (Ardura J. et al., 1997), интенсивность света и шума в ОРИТН также подвержена значительным колебаниям. Максимальная интенсивность света, по данным указанных исследователей, отмечается в 13.00 часов, а шума в 16.00. Так что эти показатели, также требуют мониторирования, и лучше компьютерного, и лучше постоянного… Тем более, что их влияние на последующее здоровье новорожденного практически неизвестно.

 
   Рис. 10. Сезонные колебания температуры в ОРИТН (Thomas К. A. et al., 2010)
 

 
   Рис. 11. Сезонные колебания влажности в ОРИТН (Thomas К. A. et al., 2010)
 

 
   Рис. 12. Чистые зоны (ФГБУ ФЦСКЭ им. В. А. Алмазова)
 
   Во-вторых, потери излучением у новорожденных будут минимальными при использовании оконных трехслойных наружных стеклопакетов. Этой же цели служит дополнительное внутреннее покрытие в кувезе (двойные стенки). Конечно, идеально, когда в ОРИТ, да и не только новорожденных, есть современные системы вентиляции и кондиционирования, «чистые зоны», позволяющие регулировать микроклимат в палатах или операционных, но при этом необходимо помнить о контроле температуры и влажности даже в таких зонах. В современных клиниках, например ФГБУ «Федеральный центр сердца, крови и эндокринологии им. В. А. Алмазова», такие «зоны» есть, прежде всего в операционных, родильных залах и ОРИТ (рис. 12).
   В-третьих, перемещение ребенка должно происходить только в транспортном кувезе, так как перенос недоношенного на руках, даже запеленатого в одеяло, может увеличить его потери тепла и вызвать переохлаждение. Да, конечно, современные транспортные кувезы достаточно тяжелые, занимают много места, дорогие, но только в них имеется возможность поддержания микроклимата, особенно при осуществлении транспортировки, в том числе и внутригоспитальной.
   Теплопроведение (кондукция) – отдача тепла при соприкосновении тела с другими физическими объектами. Количество тепла, передаваемого путем кондукции, пропорционально разнице средних температур контактирующих тел, площади контактирующих поверхностей, времени теплового контакта и теплопроводности контактирующих физических объектов. Уменьшить связанные с кондукцией потери возможно, используя одежду из натуральных тканей, содержащих большое количество «пузырьков» воздуха. Ребенок не должен находиться в мокрых пеленках.
   Поскольку вода обладает хорошими теплопроводящими свойствами, влажная одежда теряет свои теплоизолирующие свойства. Наиболее эффективный способ, издавна применяющийся в народной медицине, согревание новорожденного на теплом теле взрослого. Как известно, в природе так обогреваются новорожденные млекопитающие. В настоящее время этот способ («кенгуру») широко используется в неонатальной практике.
   Конвекция – потери тепла, связанные с движущимися частицами воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи. Особенно интенсивно потери происходят, если скорость потока воздуха высока. Установлено, что конвекцией тело взрослого человека может терять до 25–30 % тепла (при температуре воздуха 20 °C и влажности 40–50 %). Для того чтобы снизить потери путем конвекции, в реанимационных отделениях не должно быть сквозняков (потоков воздуха с большой скоростью), а температура воздуха в кувезах должна приближаться к температуре поверхности тела. Особое значение этот способ потери тепла приобретает при проведении дыхательной поддержки, так как дыхательные пути имеют большую поверхность, а скорость воздушно-кислородной смеси может быть значительна, особенно при проведении ВчИВЛ.
   Вентиляция сухим и холодным воздухом может вызывать выраженные потери тепла даже у взрослого человека, не говоря уж о новорожденном ребенке, и приводить к развитию тяжелой гипотермии.
   Испарение – потери с испаряющейся влагой с кожи или со слизистых дыхательных путей (особенно значимы при проведении ИВЛ). У человека этот путь теплопотерь может быть значительным. Даже в норме он составляет 20–25 % от общего объема теплопотерь. Подчеркнем, что испарение очень энергоемкий процесс и это необходимо учитывать в клинической неонатальной практике. Так, при температуре воздуха 20 °C на испарение 1 г воды затрачивается 0,55 ккал. Предотвратить потери тепла этим способом можно, увлажняя и согревая воздух в кувезе или/и температуру воздушно-кислородной смеси, подаваемой на всех этапах дыхательной поддержки.
   Потери воды во время испарения обычно происходят с увеличением объема кровотока в сосудах кожи, что оказывает значительное влияние на ОЦК и осмолярность плазмы, приводя к обезвоживанию. Увеличение осмолярности приводит к стимуляции центрального терморегуляционного ответа, приводя к вазодилятации сосудов кожи, урежению ЧСС, сокращению потоотделения, стимуляции дыхания (Baker М. A., Doris Р. А., 1982; Turlejska Е., Baker М. А., 1986; Takamata A. et al., 1995; Whyte D. G., Johnson A. K., 2005; Shibasaki M. et al., 2009).
   По общепринятому мнению, на всех этапах оказания помощи новорожденному ребенку необходимо принимать во внимание возможные потери тепла вышеописанными способами и максимально пытаться их уменьшить, особенно учитывая особенности терморегуляции новорожденного.
   Конечно, с одной стороны, для снижения теплопотерь новорожденным ребенком необходимо специальное дорогостоящие оборудование (постоянно разогретая автомашина с оборудованием для межгоспитальной транспортировки, кувезы и т. д.). С другой – иногда помогают очень простые методы, но требующие неукоснительного соблюдения их всеми лицами, работающими с новорожденными, особенно с недоношенными (одевание теплых шапочек и носков, уменьшение времени открытия кувезов, осмотра, пеленания и других манипуляций). На более подробном изложении некоторых методов обогрева мы остановимся ниже, но после того как кратко рассмотрим еще один физиологический аспект данной проблемы: а как регулируется относительное постоянство температуры тела, и какие особенности этой регуляции существуют у новорожденных?

2.2. Особенности терморегуляция у новорожденных

   По сути, терморегуляция может быть охарактеризована как совокупность физиологических процессов, направленных на поддержание относительного постоянства температуры тела (изотермии). Если же применить это определение для ребенка, то необходимо внести важнейшее дополнение: это поддержание постоянной внутренней температуры тела, необходимой для оптимального роста и развития. И в этом педиатрия кардинально отличается от «медицины взрослых». Например, И. М. Воронцов (2001) указывает, «что даже незначительные степени охлаждения сказываются на дальнейшем развитии головного мозга в первые недели и месяцы жизни».
   Как мы уже отмечали выше, поддержание постоянства температуры тела достигается с помощью баланса между количеством продуцируемого тепла и количеством тепла, теряемым организмом в окружающую среду. При этом с достаточной степенью условности выделяют три звена терморегуляции (Ткаченко Б. И. и соавт., 1994; Morrison S. F., Nakamura К., 2011):
   1) восприятие и анализ температуры;
   2) центральные механизмы регуляции теплообмена;
   3) эффекторные механизмы теплообмена.
   Как видно из рисунка 12 и описания к нему, восприятие и анализ температуры осуществляется сенсорными нервными клетками, получившими специальное название терморецепторов (холодовых и тепловых), расположенных в коже, мышцах, сосудах, дыхательных путях, тканях ЦНС. Установлено, что если в коже расположены преимущественно «холодовые» рецепторы, то в гипоталамусе – «тепловые», в «обязанность» которых входит «измерение» температуры крови, протекающей через мозг. Поскольку рецепторы гипоталамуса реагируют на тепло, а не на холод, то переливание холодных инфузионных растворов или препаратов крови не приводит к выраженной реакции организма, направленной «на согревание». Образно говоря, «организм не чувствует охлаждения». Это может являться одним из механизмов развития гипотермии, особенно у новорожденных, при неадекватной инфузионной терапии или проведении парентерального питания (вливании несогретых растворов).
   Афферентный поток нервных импульсов от рецепторов, расположенных преимущественно в коже, поступает через задние корешки спинного мозга к вставочным нейронам задних рогов, затем по спиноталамическому тракту в передние ядра таламуса и после переключения проводится в соматосенсорную кору больших полушарий.