Тетрафторид углерода в дыхательной смеси снизил тяжесть кессонной болезни у свиней

Вдыхание газовой смеси с тетрафторидом углерода и кислородом в течение десяти минут перед декомпрессией, облегчает симптомы кессонной болезни у свиней — снижает количество газовых пузырьков в крови, поражение нервной системы и риск смерти. Ученые предполагают, что меньшая диффузионная способность тетрафторида углерода может увеличить безопасную глубину погружения. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Кессонная, или декомпрессионная, болезнь возникает из-за быстрого снижения давления окружающей среды — например, при всплытии с глубины. Из-за такой перемены возникает разница парциальных давлений, и растворенные в крови и тканях газы из дыхательной смеси (азот или гелий) начинают выделяться в кровь в виде пузырьков. Пузырьки нарушают кровоток и гемостаз, что проявляется болями в конечностях и кожной сыпью и может приводить к параличу и смерти.

Для профилактики декомпрессионной болезни используется постепенный и длительный подъем с глубины, а также увеличение содержания кислорода в дыхательной смеси. При этом высокое парциальное давление кислорода может приводить к повреждению легких. Поэтому ученые исследуют альтернативные газовые смеси, которые бы обеспечивали как безопасное погружение, так и безопасное всплытие. Одним из потенциальных газов, который мог бы удовлетворить этим требованиям, считается тетрафторид углерода — инертный газ без цвета и запаха, скорость диффузии которого значительно ниже, чем у используемых инертных газов для дыхания, как из-за его более низкой растворимости в воде, так и из-за большего размера молекул.

Группа ученых под руководством Ричарда Муна (Richard Moon) из Дьюкского университета провела исследование на свиньях, которых на 60 минут помещали в барокамеру при давлении чуть более семи атмосфер (714 килопаскалей), что эквивалентно погружению на 61 метр. Все свиньи дышали смесью, содержащей 79 процентов гелия и 21 процент кислорода, однако в одной группе за 10 минут до быстрой декомпрессии свиней перевели на дыхание смесью, содержащей 79 процентов тетрафторида углерода и 21 процент кислорода.

Анализ показал, что перевод свиней на смесь с тетрафторидом углерода привел к 100-процентной выживаемости в течение трех часов после гипербарического воздействия. Напротив, у свиней, которые оставались на дыхательной смеси из гелия и кислорода, выживаемость составила лишь 14 процентов (p < 0,0001), при этом среднее время выживания составило 16 минут. Анализ чувствительности показал аналогичную связь между газовыми смесями и выживаемостью (p < 0,0001).

В контрольной группе у свиней наблюдалось значительная гипоксемия: в среднем сатурация крови кислородом составляла 76 процентов по сравнению с 97 процентами в группе тетрафторида углерода. Кроме того, количественная оценка степени отека легких была выше в контрольной группе (p = 0,0091). Показатели венозной газовой эмболии, которые характеризуют количество пузырьков в крови, тоже были выше в группе гелия и кислорода (p < 0,0001). Свиньи из группы тетрафторида углерода лучше передвигались после гипербарического воздействия, что свидетельствует о меньшем поражении спинного мозга (p < 0,0001). Аналогично, меньшее поражение кожи наблюдалась в группе тетрафторида (p < 0,0001).

Авторы исследования предполагают, что добавление тетрафторида углерода в дыхательные смеси при погружении может расширить диапазон рабочего давления при сохранении безопасности и снижении риска развития декомпрессионной болезни. По-видимому, защитный эффект достигается за счет более низкой скорости диффузии газа перед декомпрессией.

Одним из потенциальных методов профилактики кессонной болезни могут стать технологии жидкостного дыхания. Подробнее о проблемах их разработки, с которыми сталкиваются ученые на протяжении уже 60 лет, можно прочитать в материале «Зачем топили таксу?».