Кек патофизиология. Гипоксия. патофизиология внешнего дыхания. Характеристика отдельных типов гипоксии

Лекция №21

Гипоксия

Суточные потребности: 1 кг еды, 2 литра воды + 220 литров кислорода – пропустить 12000 литров воздуха.

Впервые о гипоксии заговорил Виктор Васильевич Пашутин (1845-1901) – один из основателей патофизиологии. Иван Михайлович Сеченов – роль системы крови как переносчика кислорода и Петр Михайлович Альбицкий – жил в Томске – разрабатывал вопросы по компенсации гипоксии.

Гипоксия – состояние, возникающее в результате недостаточного обеспечения тканей организма кислородом и /или нарушения его усвоения в ходе биологического окисления.

Гипоксия – типовой патологические процесс, развивающийся в результате недостаточности биологического окисления, приводящий к нарушению энергетического обеспечения функций и пластических процессов в организме.

Гипоксемия – снижение, по сравнению с должным, уровней напряжения и содержания кислорода крови.

Типы гипоксии по этиологии:

Экзогенная - снижение кислорода в окружающем воздухе. Может быть гипобарической снижение атмосферного давления и снижение рО 2 (высотная болезнь и горная болезнь). Горная болезнь развивается в разных горах на разной высоте: на Кавказе, Альпах развитие горной болезни будет определяться 3 тысячами. Факторы, влияющие на возникновение горной болезни: ветер, солнечная радиация, влажность воздуха, наличие снега, высокий перепад ночных и дневных температур + индивидуальная чувствительность: пол, возраст, тип конституции, тренированность, прошлый высотный опыт, физическое и психическое состояние. Тяжелая физическая работа. Скорость набора высоты:

Нормобарическая;

Гипобарическая;

Эндогенная:

Дыхательная;

Циркуляторная;

Гемическая;

Тканевая (гистотоксическая);

Смешанная.

Местная (регионарная):

Циркуляторная;

Тканевая (гистотоксическая);

Смешанная.

Нормобарическая гипоксия развивается при нормальном атмосферном давлении:

Замкнутое или плохо вентилируемое пространство;

Гиповентиляция при ИВЛ.

Критерии экзогенной гипоксии:

Снижение Нb O 2 (артериальной крови) – артериальная гипоксемия;

Снижение р а СО 2 (гипокапния) – при гипобарической гипоксии;

Повышение р а СО 2 (гиперкапния) в замкнутом пространстве.

Механизм экстренной адаптации организма к гипоксии. Острая гипоксия:

Системы кислородного бюджета организма;

Система внешнего дыхания: увеличен объема альвеолярной аентиляции, увеличение частоты и глубины дыхания;

ССС: увеличение МОС (увеличение ударного выброса и числа сокращений), централизация кровообращения (увеличение кровотока в жизненноважных органах).

Система красной крови: увеличение кислородной емкости крови (КЕК) за счет редепонирования крови и усиления диссоциации оксигемоглобина в тканях.

Тканевое дыхание: повышение эффективности биологического окисления – активация ферментов тканевого дыхания, стимуляция гликолиза, повышение сопряжения окисления и фосфорилирования.

Хроническая гипоксия: системы кислородного бюджета организма, эффекты, механизмы эффектов:

Система внешнего дыхания: увеличение степени оксигенации крови в легких – гипертрофия дыхательных мышц, гипертрофия легких.

ССС: увеличение МОС за счет гипертрофии миокарда, увеличение числа митохондрий в кардиомиоцитах, возрастания скорости взаимодействия актина и миозина, увеличения количества капилляров, повышение активности систем регуляции сердца, артериальная гиперемия в функционирующих органах и тканях.

Система красной крови: увеличение кислородной емкости крови за счет активации эритропоэза, увеличения 2,3-ДФГ в эритроцитах, усиление диссоциации оксигемоглобина в тканях;

Тканевое дыхание: увеличение эффективности биологического окисления – митохондриогенез, повышение сопряжения окисления и фосфорилирования, переход на оптимальный уровень функционирования, повышение эффективности метаболизма.

Эффекты дозированной гипоксии:

Уменьшение чувствительности организма к ионизирующей радиации;

Уменьшение токсических эффектов цитостатиков;

Уменьшение побочных эффектов рентгено-контрастных веществ, глюкокортикоидов;

Ослабление действия галлюциногенов и судорожных веществ.

Дозирвоанная гипоксия при беременности:

Коррекция фето-плацентарной недостаточности;

Профилактика гипотрофии плода;

Ускорение созревания плода:

Увеличение поверхности и веса плаценты, емкости её капиллярной сети;

Рост объемной скорости маточно-плацентарного кровотока;

Ускорение созревания ферментных систем печени;

Быстрая замена HbF и HbA.

Эндогенная

Дыхательная гипоксия – нарушение вентиляции, диффузии, перфузии – дыхательная недостаточность.

Критерии дыхательной гипоксии: артериальная гипоксемия, р а СО 2 в норме или гиперкапния.

Циркуляторная гипоксия:

Сердечная недостаточность – снижение скорости кровотока, увеличение времени контакта крови с окружающими тканями, у пациента венозная гипоксемия, а также увеличение артериовенозной разницы по кислороду;

Сосудистая недостаточность - снижение скорости кровотока, увеличение времени контакта крови с окружающими тканями, у пациента венозная гипоксемия, а также увеличение артериовенозной разницы по кислороду;

Сердечно-сосудистая недостаточность.

Гемическая гипоксия – развивается на фоне нарушения кровообразования, вследствие повышенного крвооразрушения, кровопотеря, анемия. А также, когда образуются патологические формы гемоглобина, которые не связывают или плохо связывающие кислород, т.е. нарушение транспорта гемоглобином кислорода.

Виды гемоглобина у взрослого человека:

HbA – альфа2 и бета 2 цепи – основной гемоглобин взрослого;

HbA2 – альфа 2, гамма 2

HbH – гомотетрамер, образуется при ингибировании синтеза альфа цепи. Транспорт О2 не эффективен.

HbM – группа аномальных гемоглобинов, у которых замещена 1 аминокислота, что способствует.

Hb Bart – гомотетрамер, встречающийся у раннего эмбриона и при альфа-талассемии, не эффективен как переносчик О2;

MetHb – метгемоглобин, содержит в гемме Fe3+; не переносит О2. Образуется при отравлениях сильными окислителями и при некоторых наследственных болезнях;

HbCO – карбоксигемоглобин.

Критерии гемической гипоксии. Один грамм чистого гемоглобина может связать 1,39 мл О2. Эта кислородная емкость зависит от количества и качества гемоглобина. При уменьшении количества гемоглобина или формы его, снижается КЕК. Норма 19-21. Компенсация за счет неповрежденных систем: одышка, учащение ЧСС, увеличение тканевого дыхания.

Гистотоксическая гипоксия развивается при блокаде разных звеньев биологического окисления. Это могут быть тканевые дыхательные ферменты, которые ингибируются барбитуратами, актиномицином А, цианиды. Тканевая гипоксия развивается при угнетении ферментов ЦТК (сульфиды, алкоголь, арсениты, сульфаниламидные препараты, малонат, авитаминозы).

При угнетении тканевого дыхания уровень венозного кислорода увеличвается и уменьшение артериовенозной разницы по кислороду.

Возможно разобщение окислительного фосфорилирования: 2,4-динитрофенол, дикумарины, грамицидин, тироксин, адреналин, СЖК, избыток Са2+, Н+, Токсины микроорганизмов, продукты перикисного окисления липидов. Венозная гипоксемия.

Этиология и патогенез смешанной гипоксии

При отравлении угарным газом. Связывается с гемоглобином – гемическая гипоксия, блок цитохромоксидазы – тканевая гипоксия. Компенсация за счет дыхания и работы сердца. Очень тяжелая гипоксия.

Отравление нитритами (удобрениями) – образование метгемоглобина – гемическая гипоксемия. Разобщение окислительного фосфорилирования – тканевая гипоксия.

Отравление барбитуратами: обладают центральным действием, угнетают дыхательный центр – дыхательная гипоксия; угнетение сосудо-двигательного центра – циркуляторная гипоксия; угнетение ферментов тканевого дыхания – тканевая гипоксия. Только одна компенсаторная система остается.

Левожелудочковая сердечная недостаточность. При сердечной недостаточность как тканевой ведет к развитию циркуляторной гипоксии.

Острая кровопотеря также сопровождается развитием гипоксии, снижение КЕК ведет к развитию гемической гипоксии, а уменьшение ОЦК и нарушение гемодинамики – циркуляторная гипоксия.

Гипоксия-гипоксий – шок, т.к. возможны все 4 формы гипоксии. При шоке нарушается гемодинамика (циркуляторная гипоксия); уменьшение ОЦК (гемическая гипоксия);

Развитие «шокового легкого» - дыхательная гипоксия; снижение активности тканевого дыхания – тканевая гипоксия.

Механизм нарушений обмена веществ

При гипоксии нарушается обмен веществ. При гипоксии формируется дефицит макроэргов и избыток АДФ и АМФ. В анаэробных условиях (голодание субстратное)активируется гликолиз, который дает мало АТФ и чтобы он поддерживал жизнь ему необходимы субстраты, поэтому активируется глюконеогенез (образование глюкозы из органических веществ) и развивается отрицательный азотистый баланс и гиперазотемии, а также гиперкетонемия. Конечный продукт гликолиза – молочная кислота, которая в норме сгорает в ЦТК или идет на синтез гликогена. Но ЦТК не работает в анаэробных условия и нарушается метаболизм или синтез лактата. В результате азотистых шлаков, кетоновых тел у пациента интоксикация и метаболический ацидоз, который способствует набуханию и дистрофии митохондрий, что усугубляет нарушение энергетики ещё в большей степени, увеличение внутриклеточного калия, метаболической ацидоз способствует вакуолизации лизосомальных мембран и повреждение клетки в конце концов. Метаболические нарушения обусловливают изменение нарушения функций органов и систем:

Нарушается высшая нервная деятельность:

Снижение критики;

Ощущение дискомфорта;

Дискоординация движений;

Нарушение логики мышления;

Расстройства сознания;

«Бульбарные расстройства»;

Система кровообращения:

Снижение сердечного выброса;

Коронарная недостаточность;

Гипертензивные реакции;
Расстройства микроциркуляции;

Внешнее дыхание:

Нарушение вентиляции, диффузии, перфузии;

Острая дыхательная недостаточность;

Система пищеварения:

Расстройство аппетита;

Снижение секреторной и моторной функции желудка и кишечника;

Язвы, эрозии слизистой оболочки;

Острая почечная недостаточность;

Острая печеночная недостаточность.

Принципы терапии гипоксии

При атрериальной гипоксемии до 90 и ниже показана оксигенация

Введение кислорода при HbO2 менее 90%

Нормобарическая;

Гипербарическая оксигенация;

Воздействие на системы транспорта О2 к тканям;

Антигипоксанты, улучшающие транспорт О2:

Повышают КЕК – переносчики О2;

Изменяющие сродство гемоглобина к О2: стимуляторы синтеза 2,3-ДФГ, фициновая кислота, В6.

Антишгипоксанты, сохраняющие энергетику в клетках при дефиците О2:

Глюкзо + инсулин + К+;

Никотинамид – источник НАД;

Янтарная кислота – индуктор окисления НАД;

Натрия оксибутират – восстановление фумарата в сукцинат – АТФ;

Активаторы гликолиза (гутимин) и глюконеогенез (ГКС).

Искусственные переносчики электронов:

Цитохром С;

Бензохиноны;

Антиоксиданты.

Гипоксии (Лекция № XIV).

1. Классификация и характеристика отдельных видов гипоксий.

2. Приспособительные и компенсаторные реакции при гипоксии.

3. Диагностика, терапия и профилактика гипоксий.

Гипоксия (hypoxia) - нарушение окислительных процессов в тканях, возникающее при недостаточном поступлении кислорода или нарушении его утилизации в процессе биологического окисления (кислородная недостаточность, голодание).

В зависимости от этиологического фактора, темпа нарастания и продолжительности гипоксического состояния, степени гипоксии, реактивности организма и т.д. проявление гипоксии может значительно варьировать. Возникающие в организме изменения представляют собой совокупность:

1) непосредственных последствий воздействия гипоксического фактора,

2) вторично возникающих нарушений,

3) развивающихся компенсаторных и приспособительных реакций. Эти явления находятся в тесной связи и не всегда подаются четкому разграничению.

Классификация основных типов гипоксий (1979):

1. гипоксическая

2. дыхательная

3. кровяная

4. циркуляторная

5. тканевая

6. гипербарическая

7. гипероксическая

8. гипоксия нагрузки

9. смешанная - сочетание различных видов гипоксий.

Классификация гипоксий по тяжести :

1) скрытая (выявляется только при нагрузке),

2) компенсированная - тканевой гипоксии в состоянии покоя нет за счет напряжения систем доставки кислорода,

3) выраженная - с явлениями декомпенсации (в покое - недостаточность кислорода в тканях),

4) некомпенсированная - выраженные нарушения обменных процессов с явлениями отравления,

5) терминальная - необратимая.

Классификация по течению : по темпу развития и продолжительности течения:

а) молниеносная - в течение нескольких десятков секунд,

б) острая - несколько минут или десятков минут (острая сердечная недостаточность),

в) подострая - несколько часов,

г) хроническая - недели, месяцы, годы.

Гипоксическая гипоксия - экзогенный тип развивается при уменьшении барометрического давления O 2 (высотная и горная болезнь) или при снижении парциального давления O 2 во вдыхаемом воздухе. При этом развивается гипоксемия (снижается pO 2 в артериальной крови, насыщение гемоглобина (Hb) кислородом (O 2) и общее содержание его в крови. Отрицательное влияние оказывает и гипокапния , развивающаяся в связи с компенсаторной гипервентиляцией легких. Гипокапния приводит к ухудшению кровоснабжения мозга и сердца, алкалозу, нарушению баланса электролитов во внутренней среде организма и повышению потребления тканями O 2 .

Дыхательный (легочный) тип гипоксии возникает в результате недостаточности газообмена в легких в связи с альвеолярной гиповентиляцией, нарушениями вентиляционно-перфузионных отношений, или при затруднении диффузии O 2 , нарушения проходимости дыхательных путей, либо расстройства центральной регуляции дыхания.

Уменьшается минутный объем вентиляции, снижается парциальное давление O 2 в альвеолярном воздухе и напряжение O 2 в крови и к гипоксии присоединяется гиперкапния.

Кровяная гипоксия (гемический тип) возникает как следствие уменьшения кислородной емкости крови при анемиях, гидремии и нарушении способности Hb связывать, транспортировать и отдавать тканям O 2 , при отравлении CO, при образовании метгемоглобина (MetHb) и некоторых аномалиях Hb. Для гемической гипоксии характерно сочетание нормального напряжения O 2 в артериальной крови с пониженным его содержанием в тяжелых случаях до 4-5 об%. При образовании карбоксигемоглобин (COHb) и MetHb насыщение оставшегося Hb и диссоциация оксиHb в тканях могут быть затруднены и поэтому напряжение O 2 в тканях и венозной крови оказывается значительно пониженным при одновременном уменьшении артерио-венозной разницы содержания кислорода.

Циркуляторная гипоксия (сердечно-сосудистый тип) возникает при нарушениях кровообращения, приводящих к недостаточному кровоснабжению органов и тканей при массивной кровопотере, обезвоживании организма, падении сердечно-сосудистой деятельности. Циркуляторная гипоксия сосудистого происхождения развивается при чрезмерном увеличении емкости сосудистого русла вследствие рефлекторных и центрогенных нарушений вазомоторной регуляции недостаточности глюкокортикоидов , при повышении вязкости крови и наличии других факторов, препятствующих нормальному продвижению крови через капиллярную сеть. Для газового состава крови характерно нормальное напряжение и содержание O 2 в артериальной крови, снижение их в венозной и высокая артерио-венозная разница по O 2 .

Тканевая гипоксия (гистотоксическая) возникает вследствие нарушения способности тканей поглощать O 2 из крови или в связи с уменьшением эффективности биологического окисления из-за резкого уменьшения сопряжения окисления и фосфорилирования из-за угнетения биологического окисления различными ингибиторами, нарушения синтеза ферментов или повреждения мембранных структур клетки, например, отравление цианидами , тяжелыми металлами, барбитуратами. При этом напряжение, насыщение и содержание O 2 в артериальной крови может до определенного момента быть нормальными, а в венозной крови значительно превышают нормальные величины. Уменьшение артерио-венозной разницы по O 2 характерно для нарушения тканевого дыхания.

Гипербарическая гипоксия (при лечении кислородом под повышенным давлением). При этом устранение нормальной гипоксической активности периферических хеморецепторов ведет к снижению возбудимости ДЦ и угнетение легочной вентиляции. Это ведет к повышению артериального pCO 2 , вызывающего расширение кровеносных сосудов мозга. Гиперкапния ведет к увеличению минутного объема дыхания и гипервентиляции. В результате pCO 2 в артериальной крови падает, сосуды мозга суживаются и pO 2 в тканях мозга уменьшается. Начальное токсическое действие O 2 на клетку связано с ингибицией дыхательных ферментов и с накоплением перекисей липидов, вызывающих повреждение клеточных структур (особенно SH ферментные группы), изменением метаболизма в цикле трикарбоновых кислот и нарушением синтеза высокоэнергетических фосфатных соединений и образованием свободных радикалов.

Гипероксическая гипоксия (в авиации, при кислородотерапии) - могут быть 2 формы кислородного отравления - легочная и судорожная. Патогенез легочной формы связывают с исчезновением "опорной" функции иннертного газа, токсическим действием O 2 на эндотелий сосудов легких - повышением их проницаемости, вымыванием сурфактанта, спадением альвеол и развитием ателектаза и отека легких. Судорожная форма связана с резким возбуждением всех отделов ЦНС, особенно ствола мозга + нарушение тканевого дыхания.

Смешанный тип гипоксии - наблюдается весьма часто и представляет сочетание 2-х или более основных типов гипоксии. Часто гипоксический фактор сам по себе влияет на несколько звеньев физиологических систем транспорта и утилизации O 2 . Угарный газ активно вступает в связь с 2-х валентным железом Hb, в повышенных концентрациях оказывает непосредственное токсическое действие на клетки, ингибируя цитохромэнзимную систему; барбитураты подавляют окислительные процессы в тканях и одновременно угнетают ДЦ, вызывая гиповентиляцию.

Изменения обмена веществ раньше всего возникает со стороны углеводного и энергетического обмена. Во всех случаях гипоксии первичным сдвигом является дефицит макроэргов . Усиливается гликолиз , это приводит к падению содержания гликогена, нарастанию пирувата и лактата . Избыток молочной, пировиноградной и других органических кислот способствует развитию метаболического ацидоза . Возникает отрицательный азотистый баланс. В результате расстройств липидного обмена развивается гиперкетонемия .

Нарушается обмен электролитов и в первую очередь процессы активного перемещения и распределения ионов на биологических мембранах, возрастает количество внеклеточного калия.

Последовательность изменений в клетке: повышение проницаемости клеточной мембраны → нарушение ионного равновесия → набухание митохондрий → стимуляция гликолиза → уменьшение гликогена → подавление синтеза и усиление распада белков → деструкция митохондрий → эргастоплазмы, внутриклеточного сетчатого аппарата → жировая декомпозиция клетки разрушение мембран лизосом → выход гидролитических ферментов - аутолиз и полный распад клетки .

Приспособительные и компенсаторные реакции.

При воздействии факторов, вызывающих гипоксию, сразу же включаются реакции, направленные на сохранение гомеостаза . Различают реакции, направленные на приспособление к относительно кратковременной острой гипоксии (возникают немедленно) и реакции, обеспечивающие приспособление к менее выраженной, но длительно существующей или повторяющейся гипоксии.

Реакции системы дыхания на гипоксию - это увеличение альвеолярной вентиляции за счет углубления и учащения дыхательных экскурсий и мобилизации резервных альвеол. Увеличение вентиляции сопровождается усилением легочного кровотока. Компенсаторная гипервентиляция может вызвать гипокапнию , которая в свою очередь компенсируется обменом ионов между плазмой и эритроцитами, усиленным выведением бикарбонатов и основных фосфатов с мочой.

Реакции системы кровообращения выражаются учащением сердечных сокращений, увеличением массы циркулирующей крови за счет опорожнения кровяных депо, увеличения венозного притока, ударного и минутного ОС, скорости кровотока и перераспределения крови в пользу мозга и сердца. При адаптации к длительной гипоксии может происходить образование новых капилляров. В связи с гиперфункцией сердца и изменениями нейро-эндокринной регуляции может наступить гипертрофия миокарда, имеющая компенсаторно-приспособительный характер.

Реакции системы крови проявляются повышением кислородной емкости крови за счет усиленного вымывания эритроцитов из костного мозга и активации эритропоэза за счет усиленного образования эритропоэтических факторов. Большое значение имеют свойства Hb связывать почти нормальное количество O 2 даже при значительном снижении парциального давления O 2 в альвеолярном воздухе и в крови легочных капилляров. Вместе с тем Hb способен отдавать большее количество O 2 даже при умеренном снижении pO 2 в тканевой жидкости. Усилению диссоциации O 2 Hb способствует ацидоз.

Тканевые приспособительные механизмы - ограничение функциональной активности органов и тканей, непосредственно не участвующих в обеспечении транспорта O 2 , увеличение сопряженности окисления и фосфорилирования, усиление анаэробного синтеза АТФ за счет активации гликолиза. Увеличивается синтез глюкокортикоидов, которые стабилизируют мембраны лизосом, активируют ферментные системы дыхательной цепи. Увеличивается количество митохондрий на единицу массы клетки.

Принципы диагностики.

Диагностика основывается на признаках поражения головного мозга и динамике неврологических расстройств, данных исследования гемодинамики (АД, ЭКГ, сердечный выброс), газообмена, определения O 2 во вдыхаемом воздухе, содержания газов в альвеолах, диффузии газов через мембрану альвеол; определение транспорта O 2 с кровью; определение pO 2 в крови и тканях, определение КЩР, буферных свойств крови, биохимических показателей (молочная и пировиноградная кислота, сахар и мочевина крови).

Терапия и профилактика.

В связи с тем, что в клинической практике обычно встречаются смешанные формы гипоксии, лечение ее должно быть комплексным, и связанным с причиной гипоксии в каждом конкретном случае.

Во всех случаях гипоксии - дыхательной, кровяной, циркуляторной универсальным приемом является гипербарическая оксигенация . Необходимо разорвать порочные круги при ишемиях, сердечной недостаточности. Так при давлении 3 атмосферы в плазме растворяется достаточное количество O 2 (6 объемных %) даже без участия эритроцитов, в ряде случаев бывает необходимо добавить 3-7 % CO 2 для стимуляции ДЦ, расширения сосудов мозга и сердца , предотвращения гипокапнии.

При циркуляторной гипоксии назначают сердечные и гипертензионные средства, переливание крови.

При гемическом типе:

● переливают кровь или эритромассу, стимулируют гемопоэз, применяют искусственные переносчики O 2 - субстраты перфоуглеводов (перфторан - "голубая кровь"),

● удаление продуктов метаболизма - гемосорбция, плазмофорез,

● борьба с осмотическим отеком - растворы с осмотическими веществами,

● при ишемии - антиоксиданты, стабилизаторы мембран, стероидные гормоны,

● введение субстратов, заменяющих функцию цитохромов - метиленовая синь, витамин С,

● повышение энергетического снабжения тканей - глюкоза .

10.1. Классификация гипоксических состояний

Гипоксия - типовой патологический процесс, характеризующийся снижением содержания кислорода в крови (гипоксемией) и тканях, развитием комплекса вторичных неспецифических метаболических и функциональных расстройств, а также реакцией адаптации.

Первая классификация гипоксических состояний была предложена Баркрофтом (1925), а затем дополнена и усовершенствована И.Р. Петровым (1949). Классификация И.Р. Петрова используется и в наше время. Согласно этой классификации различают гипоксии экзогенного и эндогенного происхождения.

В основе гипоксии экзогенного происхождения лежит недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе, в связи с чем выделяют нормобарическую и гипобарическую гипоксию. К гипоксиям эндогенного происхождения относятся следующие типы:

а) дыхательная (респираторная); б) сердечно-сосудистая (циркуляторная); в) гемическая (кровяная); г) тканевая (гистотоксическая); д) смешанная.

По течению различают:

Молниеносную (в течение нескольких секунд, например, при разгерметизации летательных аппаратов на большой высоте);

Острую (которая развивается через несколько минут или в пределах часа в результате острой кровопотери, острой сердечной или дыхательной недостаточности, при отравлении угарным газом, цианидами, при шоке, коллапсе);

Подострую (она формируется в течение нескольких часов при попадании в организм метгемоглобинообразователей, таких как нитраты, бензол, а в ряде случаев в результате медленно нарастающей дыхательной или сердечной недостаточности;

Хроническую гипоксию, которая возникает при дыхательной и сердечной недостаточности и других формах патологии, а также при хронической анемии, пребывании в шахтах, колодцах, при работе в водолазных и защитных костюмах.

Различают:

а) местную (локальную) гипоксию, развивающуюся при ишемии, венозной гиперемии, престазе и стазе в зоне воспаления;

б) общую (системную) гипоксию, которая наблюдается при гиповолемии, сердечной недостаточности, шоке, коллапсе, ДВС-синдроме, анемиях.

Известно, что наиболее устойчивыми к гипоксии являются кости, хрящи и сухожилия, которые сохраняют нормальную структуру и жизнеспособность в течение многих часов при полном прекращении снабжения кислородом. Поперечно-полосатые мышцы выдерживают гипоксию в течение 2 часов; почки, печень - 20-30 минут. Наиболее чувствительна к гипоксии кора головного мозга.

10.2. Общая характеристика этиологических и патогенетических факторов гипоксий экзогенного и эндогенного происхождения

Экзогенный тип гипоксии развивается при уменьшении парциального давления кислорода в воздухе, поступающем в организм. При нормальном барометрическом давлении говорят о нормобарической экзогенной гипоксии (примером может служить нахождение в замкнутых помещениях малого объема). При снижении барометрического давления развивается гипобарическая экзогенная гипоксия (последнее наблюдается при подъеме на высоту, где РО2 воздуха снижено примерно до 100 мм рт. ст. Установлено, что при снижении РО2 до 50 мм рт. ст. возникают тяжелые расстройства, несовместимые с жизнью).

В ответ на изменение показателей газового состава крови (гипоксемию и гиперкапнию) возбуждаются хеморецепторы аорты, каротидных клубочков, центральные хеморецепторы, что вызывает стимуляцию бульбарного дыхательного центра, развитие тахи- и гиперпное, газового алкалоза, увеличение числа функционирующих альвеол.

Эндогенные гипоксические состояния являются в большинстве случаев результатом патологических процессов и болезней, приводящих к нарушению газообмена в легких, недостаточному транспорту кислорода к органам или к нарушению его утилизации тканями.

Дыхательная (респираторная) гипоксия

Респираторная гипоксия возникает вследствие недостаточности газообмена в легких, которая может быть обусловлена следующими причинами: альвеолярной гиповентиляцией, сниженной перфузией кровью легких, нарушением диффузии кислорода через аэрогематический барьер, и соответственно, нарушением вентиляционно-перфузионного соотношения. Патогенетическую основу дыхательной гипоксии составляют снижение содержания оксигемоглобина, повышение концентрации восстановленного гемоглобина, гиперкапния и газовый ацидоз.

Гиповентиляция легких является результатом действия ряда патогенетических факторов:

а) нарушения биомеханических свойств дыхательного аппарата при обструктивных и рестриктивных формах патологии;

б) расстройств нервной и гуморальной регуляции вентиляции легких;

в) снижения перфузии легких кровью и нарушения диффузии О2 через аэрогематический барьер;

г) избыточного внутри- и внелегочного шунтирования венозной крови.

Циркуляторная (сердечно-сосудистая, гемодинамическая) гипоксия развивается при локальных, региональных и системных нарушениях гемодинамики. В зависимости от механизмов развития циркуляторной гипоксии можно выделить ишемическую и застойную формы. В основе циркуляторной гипоксии может лежать абсолютная недостаточность кровообращения или относительная при резком возрастании потребности тканей в кислородном обеспечении (при стрессорных ситуациях).

Генерализованная циркуляторная гипоксия возникает при сердечной недостаточности, шоке, коллапсе, обезвоживании организма, ДВС-синд-роме и т.д., причем, если нарушения гемодинамики возникают в большом круге кровообращения, насыщение крови кислородом в легких может быть нормальным, а нарушается его доставка к тканям в связи с развитием венозной гиперемии и застойных явлений в большом круге кровообращения. При нарушениях гемодинамики в сосудах малого круга кровообращения страдает оксигенация артериальной крови. Локальная циркуляторная гипоксия возникает в зоне тромбоза, эмболии, ишемии, венозной гиперемии в тех или иных органах и тканях.

Особое место занимает гипоксия, связанная с нарушением транспорта кислорода в клетки при снижении проницаемости мембран для О2. Последнее наблюдается при интерстициальном отеке легких, внутриклеточной гипергидратации.

Для циркуляторной гипоксии характерны: снижение РаО2, увеличение утилизации О2 тканями вследствие замедления кровотока и активации системы цитохром, возрастание уровня ионов водорода и углекислого газа в тканях. Нарушение газового состава крови приводит к рефлекторной активации дыхательного центра, развитию гиперпноэ, увеличению скорости диссоциации оксигемоглобина в тканях.

Гемический (кровяной) тип гипоксии возникает в результате уменьшения эффективной кислородной емкости крови и, следовательно, ее кислород транспортирующей функции. Транспорт кислорода от легких к тканям почти полностью осуществляется при участии Hb. Главными звеньями снижения кислородной емкости крови являются:

1) уменьшение содержания Нb в единице объема крови и в полном объеме, например, при выраженных анемиях, обусловленных нарушением костно-мозгового кроветворения различного генеза, при постгеморрагических и гемолитической анемиях.

2) нарушение транспортных свойств Нb, которое может быть обусловлено либо снижением способности Нb эритроцитов связывать кислород в капиллярах легких, либо транспортировать и отдавать оптимальное количество его в тканях, что наблюдается при наследственных и приобретенных гемоглобинопатиях.

Достаточно часто гемическая гипоксия наблюдается при отравлении окисью углерода («угарным газом»), так как окись углерода обладает чрезвычайно высоким сродством к гемоглобину, почти в 300 раз превосходя сродство к нему кислорода. При взаимодействии окиси углерода с гемоглобином крови образуется карбоксигемоглобин, лишенный способности транспортировать и отдавать кислород.

Окись углерода содержится в высокой концентрации в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, в бытовом газе и т.д.

Выраженные нарушения жизнедеятельности организма развиваются при увеличении содержания в крови НbСО до 50% (от общей концентрации гемоглобина). Повышение его уровня до 70-75 % приводит к тяжелой гипоксемии и летальному исходу.

Карбоксигемоглобин имеет ярко-красный цвет, поэтому при его избыточном образовании в организме кожа и слизистые становятся красными. Устранение СО из вдыхаемого воздуха приводит к диссоциации НbСО, но этот процесс протекает медленно и занимает несколько часов.

Воздействие на организм ряда химических соединений (нитратов, нитритов, окисла азота, бензола, некоторых токсинов инфекционного происхождения, лекарственных средств: феназепама, амидопирина, сульфаниламидов, продуктов ПОЛ и т.д.) приводит к образованию метгемоглобина, который не способен переносить кислород, так как содержит окисную форму железа (Fe3+).

Окисная форма Fe3+ обычно находится в связи с гидроксилом (ОН-). МетНb имеет темно-коричневую окраску и, именно этот оттенок приобретают кровь и ткани организма. Процесс образования метНb носит обратимый характер, однако его восстановление в нормальный гемоглобин происходит относительно медленно (в течение нескольких часов), когда железо Нb вновь переходит в закисную форму. Образование метгемоглобина не только снижает кислородную емкость крови, но и уменьшает способность активного оксигемоглобина диссоциировать с отдачей кислорода тканям.

Тканевая (гистотоксическая) гипоксия развивается вследствие нарушения способности клеток поглощать кислород (при нормальной его доставке к клетке) или в связи с уменьшением эффективности биологического окисления в результате разобщения окисления и фосфорилирования.

Развитие тканевой гипоксии связывают со следующими патогенетическими факторами:

1. Нарушением активности ферментов биологического окисления в процессе:

а) специфического связывания активных центров фермента, например, цианидами и некоторыми антибиотиками;

б) связывания SН-групп белковой части фермента ионами тяжелых металлов (Аg2+, Нg2+, Сu2+), в результате чего образуются неактивные формы фермента;

в) конкурентного блокирования активного центра фермента веществами, имеющими структурную аналогию с естественным субстратом реакции (оксалаты, малонаты).

2. Нарушением синтеза ферментов, которое может возникать при дефиците витаминов В1 (тиамина), ВЗ (РР), никотиновой кислоты и др., а также при кахексии различного происхождения.

3. Отклонениями от оптимума физико-химических параметров внутренней среды организма: рН, температуры, концентрации электролитов и др. Эти изменения возникают при разнообразных заболеваниях и патологических состояниях (гипотермиях и гипертермиях, недостаточности почек, сердца и печени, анемиях) и снижают эффективность биологического окисления.

4. Дезинтеграцией биологических мембран, обусловленной воздействием патогенных факторов инфекционной и неинфекционной природы, сопровождающейся снижением степени сопряжения окисления и фосфорилирования, подавлением образования макроэргических соединений в дыхательной цепи. Способностью разобщать окислительное фосфорилирование и дыхание в митохондриях обладают: избыток ионов Н+ и Са2+, свободных жирных кислот, адреналина, тироксина и трийодтиронина, некоторых лекарственных веществ (дикумарина, грамицидина и др.). В этих условиях увеличиваются расход кислорода тканями. В случаях набухания митохондрий, разобщения окислительного фосфорилирования и дыхания большая часть энергии трансформируется в тепло и не используется для ресинтеза макроергов. Эффективность биологического окисления снижается.

Библиографическая ссылка

Чеснокова Н.П., Брилль Г.Е., Полутова Н.В., Бизенкова М.Н. ЛЕКЦИЯ 10 ГИПОКСИИ: ВИДЫ, ЭТИОЛОГИЯ, ПАТОГЕНЕЗ // Научное обозрение. Медицинские науки. – 2017. – № 2. – С. 53-55;
URL: https://science-medicine.ru/ru/article/view?id=979 (дата обращения: 18.07.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
ПМ01 «Диагностическая деятельность»

«Патологическая анатомия и патологическая физиология»
Специальность 060101 «Лечебное дело»

Вид занятия теоретическое

Учебная лекция по теме

Гипоксия

Преподаватель Ленских Ольга Викторовна

2015 г

Лекция №4
Гипоксия
Вопросы.

3) увеличение системного артериального давления и скорости кровотока;

4) централизация кровообращения.

Система кровообращения отвечает увеличением объема циркулирующей крови: возрастает ударный объем и венозный возврат, появляется тахикардия, опорожняются кровяные депо. Существенное значение имеет перераспределение крови в пользу жизненно важных органов, при этом преимущественно кровоснабжаются мозг, сердце, эндокринные железы. Запуск указанных механизмов осуществляется рефлекторными механизмами (собственные и сопряженные рефлексы с хеморецептивных и барорецептивных сосудистых зон). Кроме того, продукты нарушенного обмена (гистамин, адениновые нуклеотиды, молочная кислота), оказывая сосудорасширяющее действие, изменяют тонус сосудов, являясь фактором приспособительного перераспределения крови.

Приспособительные реакции системы крови:

1) повышение кислородной емкости крови за счет усиления вымывания эритроцитов из костного мозга;

2) активация эритропоэза за счет усиления образования эритропоэтинов в почках и, возможно, других органах.

Система крови (система эритрона) реагирует дополнительным поступлением эритроцитов из депо (срочная реакция), активацией эритропоэза (свидетельством этому является увеличение количества митозов в нормобластах, повышение ретикулоцитов в крови и гиперплазия костного мозга).

Изменение физико-химических свойств гемоглобина способствует более полному его насыщению кислородом в легких и повышенной отдаче в тканях.

Тканевые приспособительные реакции:

1) ограничение функциональной активности органов и тканей, непосредственно не участвующих в обеспечении транспорта кислорода;

2) увеличение сопряжения окисления и фосфорилирования и активности ферментов дыхательной цепи;

3) усиление анаэробного синтеза АТФ за счет активации гликолиза. Системы утилизации, то есть ткани - потребители кислорода, ограничивают функциональную активность структур не участвующих в процессах биологического окисления . Усиливают анаэробный синтез АТФ в реакциях гликолиза.

Стадия срочной адаптации может развиваться по двум направлениям:

1-я стадия

1. если действие гипоксического фактора прекращается, то адаптация не развивается и функциональная система ответственная за адаптацию к гипоксии не закрепляется.

2. Если действие гипоксического фактора продолжается или периодически повторяется в течение достаточно длительного времени, то организм переходит во 2-ю стадию долгосрочной адаптации.

2-я стадия - переходная.

Для нее характерно постепенное снижение активности систем, обеспечивающих приспособление организма к гипоксии, и ослабление стрессовых реакций на повторное действие гипоксического фактора.

3-я стадия - у стойчивой долговременной адаптации.

Она характеризуется высокой резистентностью организма к гипоксическому фактору. Долговременная адаптации сводится к формированию повышенных возможностей в транспорте и утилизации кислорода:

В системах газотранспорта развиваются явления гипертрофии и гиперплазии, то есть увеличивается масса дыхательных мышц, легочных альвеол, миокарда, нейронов дыхательного центра; усиливается кровоснабжение этих органов за счет увеличения количества функционирующих капиллярных сосудов и их гипертрофии;

Увеличивается диффузионная способность легких. Это происходит благодаря увеличению поверхности легочных альвеол из-за их повышенного растяжения вследствие увеличения вентиляции (горная эмфизема). Кроме того, увеличивается проницаемость альвеолокапиллярных мембран.

Улучшаются вентиляционно-перфузионные взаимоотношения. Альвеолы с плохой вентиляцией выключаются из кровоснабжения малого круга, тем самым устраняется неравномерность вентиляции-перфузии;

Развивается компенсаторная гиперфункция миокарда (не путать с гипертрофией). Механизм этого явления связан с повышением эффективности утилизации кислорода;

Увеличивается количество гемоглобина и эритроцитов на единицу объема крови; это связано с действием эритропоэтинов почечного и вне почечного происхождения;

Возрастает число субклеточных образований (митохондрий, рибосом) на единицу массы клетки. Это связано с увеличением синтеза структурных белков, приводящего к явлениям гиперплазии и гипертрофии.

4-я стадия- конечная:

1. если действие гипоксического фактора прекращается, то постепенно происходит дезадаптация организма.

2. Если действие гипоксического фактора нарастает, то это может привести к истощению функциональной системы и произойдет срыв адаптации и полное истощение организма.
Вопрос третий

Нарушения функций организма при различных видах гипоксии

При недостаточности или истощении приспособительных механизмов возникают функциональные и структурные нарушения вплоть до гибели организма. Метаболические изменения раньше всего наступают в энергетическом и углеводном обмене.

А) Нарушения функций нервной системы обычно начинаются в сфере высшей нервной деятельности и проявляются в расстройстве наиболее сложных аналитико-синтетических 9 , 10 процессов. Нередко, наблюдается своеобразная эйфория, теряется способность адекватно оценивать обстановку. При углублении гипоксии возникают грубые нарушения высшей нервной деятельности (ВНД) вплоть до утраты способности к простому счету , помрачению и полной потери сознания. Уже на ранних стадиях гипоксии наблюдается расстройство координации вначале сложных, а затем простых движений, переходящих в адинамию.

Б) Нарушения кровообращения выражаются в тахикардии, ослаблении сократительной способности сердца, аритмиях вплоть до фибрилляции предсердий и желудочков. Артериальное давление вначале может повышаться, а затем прогрессивно падает вплоть до развития коллапса 11 ; возникают расстройства микроциркуляции.

В) В системе дыхания после стадии активации возникают диспноэтические явления с различными нарушениями ритма и амплитуды дыхательных движений. После часто наступающей кратковременной остановки дыхания появляется терминальное (агональное) дыхание в виде редких глубоких судорожных вздохов, постепенно ослабевающих вплоть до полного прекращения.

Обратимость гипоксических состояний

Профилактика и лечение гипоксии зависят от вызвавшей ее причины и должны быть направлены на ее устранение или ослабление. В качестве общих мер применяют вспомогательное или искусственное дыхание, дыхание кислородом под нормальным или повышенным давлением, электроимпульсную терапию нарушений сердечной деятельности, переливание крови, фармакологические средства. В последнее время получают распространение антиоксиданты - средства, направленные на подавление свободно-радикального окисления мембранных липидов, играющего существенную роль в гипоксическом повреждении тканей, и антигипоксанты, оказывающие непосредственное благоприятное воздействие на процессы биологического окисления. Устойчивость к гипоксии может быть повышена специальными тренировками для работы в условиях высокогорья, в замкнутых помещениях и других специальных условиях.

В последнее время получены данные о перспективности использования для профилактики и терапии заболеваний, содержащих гипоксический компонент, тренировку дозированной гипоксией по определенным схемам и вы работку долговременной адаптации к ней.

Современная реаниматология позволяет восстановить жизнедеятельность организма после 5 - 6 мин и более клинической смерти; однако высшие функции мозга могут при этом необратимо нарушаться, что определяет в таких случаях социальную неполноценность личности и накладывает определенные деонтологические ограничения на целесообразность реанимационных мероприятий

Литература для самоподготовки:

Учебник:

Учебное пособие:

Лекция преподавателя.

3. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_medicine/

8816/ Гипоксия

Вопросы для самоподготовки

Дайте определение понятию «гипоксия».
Расскажите классификацию гипоксии по И.Р.Петрову
Раскройте понятия местная и общая гипоксии
Какие вы знаете виды гипоксии по скорости развития и длительности течения.
Закончите предложение: «В гипоксии выделяют следующие степени тяжести…».
Что вы знаете об экзогенном типе гипоксии?
Назовите причины возникновения дыхательной гипоксии.
Развитие циркуляторной гипоксии возникает при следующих условиях…..
Кровяная гипоксия может возникнуть в результате…?
Что вы знаете о тканевой гипоксии?
Что характерно для гипоксии нагрузки?
Какой вид гипоксии возникает при недостатке глюкозы?
Какие виды гипоксий включает в себя смешанная гипоксия ?
Что является главным патогенезом гипоксии?
Каковы пути экстренной адаптации организма к гипоксии?
Расскажите о первой стадии адаптации к экстренной гипоксии.
Расскажите о второй стадии адаптации к экстренной гипоксии.
Расскажите о третьей стадии адаптации к экстренной гипоксии.
Расскажите о четвертой стадии адаптации к экстренной гипоксии.
Какие нарушения в головном мозгу возникают при острой кратковременной гипоксии?
Какие нарушения в головном мозгу возникают при хронической гипоксии?
Какие нарушения в сердечно-сосудистой системе возникают при острой кратковременной гипоксии?
Какие нарушения в сердечно-сосудистой системе возникают при хронической гипоксии?
В каких случаях возникает агональное дыхание?
Каковы последствия для организма человека, перенесшего острую длительную гипоксию?
Приведите примеры использования тренировок для адаптации к длительной гипоксии.
Какие советы вы дадите пациентам пожилого возраста страдающего различными типами хронической гипоксии для решения проблемы.

1 Парциа́льное давление (лат. partialis - частичный, от лат. pars - часть) - давление отдельно взятого компонента газовой смеси . Общее давление газовой смеси является суммой парциальных давлений её компонентов.

2 Атмосфе́рное давле́ние - измеряемое специальным прибором барометром называется барометрическим

3 Гипокапни́я (от др.-греч. ὑπο- - приставка со значением ослабленности качества и καπνός - дым) - состояние, вызванное недостаточностью СО 2 в крови. Содержание углекислого газа в крови поддерживается дыхательными процессами на определённом уровне, отклонение от которого приводит к нарушению биохимического баланса в тканях. Проявляется гипокапния в лучшем случае в виде головокружения, а в худшем - заканчивается потерей сознания.

4 Гипоксемия (от др.-греч. ὑπο- - приставка со значением ослабленности качества, новолат. oxygenium - кислород и др.-греч. αἷμα - кровь) - представляет собой понижение содержания кислорода в крови

5 Гидремия (др.-греч. ὕδωρ - вода + αἷμα - кровь ) или гемоделюция - медицинский термин, означающий повышенное содержание воды в крови , что приводит к снижению удельной концентрации эритроцитов .

6 Конформа́ция молекулы (от лат. conformatio - форма, построение, расположение) - пространственное расположение атомов в молекуле определенной конфигурации

7 Половинная диффузия

8 Прото́н (от др.-греч. πρῶτος - первый, основной) - элементарная частица .

9 Анализ (др.-греч. ἀνάλυσις - разложение, расчленение) - метод исследования , характеризующийся выделением и изучением отдельных частей объектов исследования.

10 Си́нтез - процесс соединения или объединения ранее разрозненных вещей или понятий в целое . Термин происходит от др.-греч. σύνθεσις - соединение, складывание, связывание (συν- - приставка со значением совместности действия, соучастия иθέσις - расстановка, размещение, распределение, (место)положение)

11 Колла́пс (от лат. collapsus - упавший) с остояние больного, характеризующееся резким падением кровяного давления.

П ЛАН Формы дыхательной недостаточности 2. Вентиляционная дыхательная недостаточность 2.1. обструктивная недостаточность 2.2. рестриктивная недостаточность 2.3. расстройства центральной регуляции дыхания 3. Альвеоло - респираторная недостаточность 3.1. Роль соотношения вентиляция / перфузия 3.2. Роль нарушений диффузии

Определение дыхательной недостаточности Дыхательная недостаточность - это такое патологическое состояние, когда: 1. Напряжение кислорода (рО 2) в артериальной крови снижена - артериальная гипоксемия 2. Напряжение углекислого газа (рСО 2) превышает 50 мм рт. ст. - гиперкапния

АСФИКСИЯ мин Это угрожающий для жизни состояние, при котором острая дыхательная недостаточность достигает такой степени, что в кровь не поступает О 2, а из крови не выводится СО 2. Причины: Удушение Попадание инородных тел Аллергический отек гортани Утопление Аспирация рвотных масс Отек легких Двусторонний пневмоторакс Сильное угнетение дыхательного центра Нарушения нейро-мускулярной передачи Массивная травма грудной клетки

Периоды асфиксии Первый период 1. Возбуждение дыхательного центра 2. Частое и глубокое дыхание 3. Учащение сердечных сокращений 4. Повышение артериального давления 5. В начале первого периода - инспираторная одышка 6. В конце первого периода - экспираторная одышка Механизмы гипертензии при асфиксии: а) рефлекторное воздействие СО 2 на сосудодвигательный центр б) выброс норадреналина и адреналина надпочечниками в) сокращение вен г) увеличение объема циркулирующей жидкости д) увеличение сердечного выброса

Второй период 1. Дыхание редкое 2. Экспираторная одышка 3. Выраженная гипоксемия 4. Гипоксия головного мозга 5. Брадикардия 6. Артериальная гипотензия Третий период 1. Подавление частоты и глубины дыхания 2. Претерминальная пауза 3. Гаспинг - дыхание (терминальное) 4. Полная остановка дыхания

Процессы, которые обеспечивают внешнее дыхание 1. Вентиляция легких 2. Диффузия О 2 и СО 2 через альвеолярную стенку 3. Перфузия крови через капилляры легких Формы дыхательной недостаточности (по патогенезу) 1. Вентиляционная 2. Альвеоло - респираторная 1. Вентиляция легких 2. Диффузия О 2 и СО 2 через альвеолярную стенку 3. Перфузия крови через капилляры легких Формы дыхательной недостаточности (по патогенезу) 1. Вентиляционная 2. Альвеоло - респираторная

Вентиляционная дыхательная недостаточность Суть: в альвеолы за единицу времени поступает меньше воздуха, чем в норме Суть: в альвеолы за единицу времени поступает меньше воздуха, чем в норме (альвеолярная гиповентиляция) Причины альвеолярной гиповентиляции 1. Связанные с аппаратом дыхания (альвеолярная гиповентиляция) Причины альвеолярной гиповентиляции 1. Связанные с аппаратом дыхания (легочны причины) 2. Не связанные с аппаратом дыхания (внелегочные причины) (легочны причины) 2. Не связанные с аппаратом дыхания (внелегочные причины)

Внелегочные причины вентиляционной недостаточности Внелегочные причины вентиляционной недостаточности 1. Нарушение функции и дыхательного центра 2. Нарушение функции мотонейронов спинного мозга 3. Нарушение функции нервно - мышечного аппарата дыхания 4. Ограничение подвижности грудной клетки 5. Нарушение целости грудной клетки 1. Нарушение функции и дыхательного центра 2. Нарушение функции мотонейронов спинного мозга 3. Нарушение функции нервно - мышечного аппарата дыхания 4. Ограничение подвижности грудной клетки 5. Нарушение целости грудной клетки

Легочные причины вентиляционной недостаточности 1. Нарушение проходимости дыхательных путей 2. Нарушение эластических свойств легочной ткани 3. Уменьшение количества функционирующих альвеол 1. Нарушение проходимости дыхательных путей 2. Нарушение эластических свойств легочной ткани 3. Уменьшение количества функционирующих альвеол

Причины обструкции верхних дыхательных путей Внутренняя травма верхних дыхательных путей Ожоги и вдыхания ядовитых газов Внешняя механическая травма Кровотечение в дыхательные пути Аспирация инородного тела Некротическая ангина Людвига Заглоточный абсцесс Ангионевротический отек Внутренняя травма верхних дыхательных путей Ожоги и вдыхания ядовитых газов Внешняя механическая травма Кровотечение в дыхательные пути Аспирация инородного тела Некротическая ангина Людвига Заглоточный абсцесс Ангионевротический отек

Механизм обструкции при бронхиальной астме Скопление вязкого стекловидного слизи в бронхах Скопление вязкого стекловидного слизи в бронхах Отек слизистой бронхов Отек слизистой бронхов Спазм циркулярной и продольной гладкой мускулатуры бронхов Спазм циркулярной и продольной гладкой мускулатуры бронхов

Рестриктивная недостаточность Воспаление легких Воспаление легких Отек легких Отек легких Фиброз легких Фиброз легких Нарушения сурфактантной системы Нарушения сурфактантной системы Ателектаз Ателектаз Пневмоторакс Пневмоторакс Деформация грудной клетки Деформация грудной клетки Паралич дыхательной мускулатуры Паралич дыхательной мускулатуры

Альвеоло - респираторная недостаточность 1.Вследствие несоответствия соотношение вентиляция / перфузия легких 1.Вследствие несоответствия соотношение вентиляция / перфузия легких 2.Вследствие затруднения диффузии газов через альвеолярную стенку 2.Вследствие затруднения диффузии газов через альвеолярную стенку

ПРИЧИНЫ СНИЖЕНИЯ перфузии легких Инфаркт миокарда Кардиосклероз Миокардит Экссудативный перикардит Стеноз легочной артерии Стеноз правого предсердно- желудочкового отверстия Сосудистая недостаточность - шок Тромбоэмболия легочной артерии Инфаркт миокарда Кардиосклероз Миокардит Экссудативный перикардит Стеноз легочной артерии Стеноз правого предсердно- желудочкового отверстия Сосудистая недостаточность - шок Тромбоэмболия легочной артерии

ПРИЧИНЫ ДИФФУЗИОННЫХ НАРУШЕНИЙ 1.Уменьшение альвеолярной поверхности - резекция легкого, каверна, абсцесс, ателектаз, эмфизема 2.Утолщение альвеолярной мембраны - фиброз, саркоидоз, пневмокониоз, эмфизема, склеродермия, пневмония, отек легких 3.Инфекционные болезни - интерстициальная пневмония, грипп, корь, туберкулез, грибковые заболевания 1.Уменьшение альвеолярной поверхности - резекция легкого, каверна, абсцесс, ателектаз, эмфизема 2.Утолщение альвеолярной мембраны - фиброз, саркоидоз, пневмокониоз, эмфизема, склеродермия, пневмония, отек легких 3.Инфекционные болезни - интерстициальная пневмония, грипп, корь, туберкулез, грибковые заболевания

4.Химические агенты, которые вызывают пневмонию - хлор, фосген, закись азота, мучная пыль 5.Хронические заболевания - уремия системная красная волчанка узелковый периартериит саркоидоз склеродермия 6. Профессиональные поражения легких кониозы: азбестоз талькоз сидероз силикоз бериллиоз 4.Химические агенты, которые вызывают пневмонию - хлор, фосген, закись азота, мучная пыль 5.Хронические заболевания - уремия системная красная волчанка узелковый периартериит саркоидоз склеродермия 6. Профессиональные поражения легких кониозы: азбестоз талькоз сидероз силикоз бериллиоз

Гипоксическая гипоксия Причины: 1. Снижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе 2. Нарушение внешнего дыхания 3. Смешивание артериальной и венозной крови 1. Снижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе 2. Нарушение внешнего дыхания 3. Смешивание артериальной и венозной крови

Гемическая гипоксия Суть гипоксии - уменьшение кислородной емкости крови Формы: а) анемичная б) токсическая причины: 1. Анемическая форма: Кровопотеря Гемолиз эритроцитов Угнетение эритропоэза 2. Токсическая форма: образование карбоксигемоглобина образование метгемоглобина Суть гипоксии - уменьшение кислородной емкости крови Формы: а) анемичная б) токсическая причины: 1. Анемическая форма: Кровопотеря Гемолиз эритроцитов Угнетение эритропоэза 2. Токсическая форма: образование карбоксигемоглобина образование метгемоглобина

Экзогенные метгемоглобинообразователи 1. Соединения азота - окиси, нитриты 2. Аминосоединения - гидроксиламин, анилин, фенилгидразин, ПАБК 3. Окислители - хлораты, перманганаты, хиноны, пиридин, нафталин 4. Окислительно - восстановительные краски - метиленовая синька, крезилблау 5. Лекарственные препараты - новокаин, пилокарпин, фенацетин, барбитураты, аспирин, резорцин

Гистотоксическая гипоксия Суть: неспособность тканей утилизировать кислород Главный показатель: малая артерио - венозная разница Главный показатель: малая артерио - венозная разница Причина: снижение активности дыхательных ферментов Причина: снижение активности дыхательных ферментов

Ферменты дыхательной цепи 1. Пиридинзависимые дегидрогеназы около 150), для которых коферментами служат НАД или НАДФ 2. Флавинзависимые дегидрогеназы около 30), простетическими группами которых служат флавинадениннуклеотид (ФАД) или флавинмононуклеотид (ФМН) 3. Цитохромы, в простетической группе которых порфириновое кольцо с железом 4. Цитохромоксидазы 1. Пиридинзависимые дегидрогеназы около 150), для которых коферментами служат НАД или НАДФ 2. Флавинзависимые дегидрогеназы около 30), простетическими группами которых служат флавинадениннуклеотид (ФАД) или флавинмононуклеотид (ФМН) 3. Цитохромы, в простетической группе которых порфириновое кольцо с железом 4. Цитохромоксидазы

Нарушение жирового обмена при гипоксии 1. Интенсивный распад жиров в депо 2. Замедленное синтез жиров 3. Накопление жирных кислот в тканях 4. Накопление кетоновых тел 5. Углубление ацидоза 1. Интенсивный распад жиров в депо 2. Замедленное синтез жиров 3. Накопление жирных кислот в тканях 4. Накопление кетоновых тел 5. Углубление ацидоза

Чувствительность к гипоксии Нейроны коры головного мозга мин Нейроны продолговатого мозга мин Нейроны спинного мозга - 60 мин Нейроны коры головного мозга мин Нейроны продолговатого мозга мин Нейроны спинного мозга - 60 мин

Компенсаторные реакции при гипоксии 1. Дыхательные механизмы а) гипоксическая одышка 2. Гемодинамические механизмы а) тахикардия б) увеличение ударного объема крови в) увеличение сердечного выброса г) ускорение кровотока д) централизация кровообращения

3. Кровяные механизмы а) эритроцитоз б) увеличение гемоглобина в) увеличение сродства Hb к кислороду г) облегчения диссоциации оксигемоглобина 4. Тканевые механизмы а) снижение обмена веществ б) активация анаэробного гликолиза в) активация дыхательных ферментов

Министерство Здравоохранения Республики Беларусь

Белорусский государственный медицинский университет

КАФЕДРА ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ

Е.В. Леонова, Ф.И. Висмонт

ГИПОКСИЯ

(патофизиологические аспекты)

УДК 612.273.2(075.8)

Рецензент: доктор мед. наук, профессор М.К. Недзведзь

Утверждено Научно-методическим советом университета

Леонова Е.В.

Гипоксия (патофизиологические аспекты): Метод. рекомендации

/Е.В. Леонова, Ф.И. Висмонт – Мн.: БГМУ, 2002. – 22 с.

Издание содержит краткое изложение патофизиологии гипоксических состояний. Дана общая характеристика гипоксии, как типового патологического процесса; обсуждаются вопросы этиологии и патогенеза различных видов гипоксий, компенсаторно-приспособительные реакции и нарушения функций, механизмы гипоксического некробиоза, адаптация к гипоксии и дизадаптация.

УДК 612.273.2(075.8)

ББК 28.707.3 &73

медицинский университет, 2002

1. Мотивационная характеристика темы

Общее время занятий: 2 академических часа для студентов стоматологического факультета, 3 – для студентов лечебно-профилактического, медико-профилактического и педиатрического факультетов.

Учебно-методическое пособие разработано с целью оптимизации учебного процесса и предлагается для подготовки студентов к практическому занятию по теме «Гипоксия». Данная тема рассматривается в разделе «Типовые патологические процессы». Приведенные сведения отражают связь со следующими темами предмета: «Патофизиология системы внешнего дыхания», «Патофизиология сердечно-сосудистой системы», «Патофизиология системы крови», «Патофизиология обмена веществ», «Нарушения кислотно-основного состояния».

Гипоксия является ключевым звеном патогенеза разнообразных заболеваний и патологических состояний. При любом патологическом процессе имеют место явления гипоксии, она играет важную роль в развитии повреждений при многих болезнях и сопровождает острую гибель организма независимо от причин ее вызывающих. Однако, в учебной литературе раздел «Гипоксия», по которому накоплен обширный материал, изложен очень широко, с излишними подробностями, что затрудняет его восприятие иностранными учащимися, которые в силу языкового барьера испытывают трудности при конспектировании лекций. Вышесказанное и явилось поводом для написания настоящего пособия. В пособии дается определение и общая характеристика гипоксии как типового патологического процесса, в краткой форме обсуждаются вопросы этиологии и патогенеза различных ее видов, компенсаторно-приспособительные реакции, нарушения функций и обмена веществ, механизмы гипоксического некробиоза; дается представление об адаптации к гипоксии и дизадаптации.

Цель занятия - изучить этиологию, патогенез различных видов гипоксии, компенсаторно-приспособительные реакции, нарушения функций и обмена веществ, механизмы гипоксического некробиоза, адаптации к гипоксии и дизадаптации.

Задачи занятия

Студент должен:

Определение понятия гипоксии, ее виды;

Патогенетическую характеристику различных видов гипоксии;

Компенсаторно-приспособительные реакции при гипоксии, их виды, механизмы;

Нарушения основных жизненных функций и обмена веществ при гипоксических состояниях;

Механизмы повреждения и гибели клеток при гипоксии (механизмы гипоксического некробиоза);

Основные проявления дизбаризма (декомпрессии);

Механизмы адаптации к гипоксии и дизадаптации.

Дать обоснованное заключение о наличии гипоксического состояния и характере гипоксии на основании анамнеза, клинической картины, газового состава крови и показателей кислотно-основного состояния.

3. Быть ознакомленным с клиническими проявлениями гипоксических состояний.

2. Контрольные вопросы по смежным дисциплинам

1. Кислородный гомеостаз, его сущность.

2. Система обеспечения организма кислородом, ее компоненты.

3. Структурно-функциональная характеристика дыхательного центра.

4. Кислородтранспортная система крови.

5. Газообмен в легких.

6. Кислотно-основное состояние организма, механизмы его регуляции.

3. Контрольные вопросы по теме занятия

1. Определение гипоксии как типового патологического процесса.

2. Классификация гипоксий по а) этиологии и патогенезу, б) распространенности процесса, в) скорости развития и длительности, г) степени тяжести.

3. Патогенетическая характеристика различных видов гипоксий.

4. Компенсаторно-приспособительные реакции при гипоксиях, их виды, механизмы возникновения.

5. Нарушения функций и обмена веществ при гипоксиях.

6. Механизмы гипоксического некробиоза.

7. Дизбаризм, его основные проявления.

8. Адаптация к гипоксии и дизадаптация, механизмы развития.

4. Гипоксия

4.1. Определение понятия. Виды гипоксий.

Гипоксия (кислородное голодание) – типовой патологический процесс, возникающий в результате недостаточности биологического окисления и обусловленной ею энергетической необеспеченности жизненных процессов. В зависимости от причин и механизма развития различают гипоксии:

· экзогенные , возникающие при воздействии на систему обеспечения кислородом изменениями его содержания во вдыхаемом воздухе и (или) изменениями общего барометрического давления – гипоксическую (гипо- и-нормобарическую), гипероксическую (гипер- и-нормобарическую);

· дыхательную (респираторную);

· циркуляторную (ишемическую и застойную);

· гемическую (анемическую и вследствие инактивации гемоглобина);

· тканевую (при нарушении способности тканей поглощать кислород или при разобщении процессов биологического окисления и фосфорилирования);

· субстратную (при дефиците субстратов);

· перегрузочную («гипоксия нагрузки»);

· смешанную .

Выделяют также гипоксии: а) по течению, молниеносную, длящуюся несколько десятков секунд; острую – десятки минут; подострую – часы, десятки часов, хроническую – недели, месяцы, годы; б) по распространенности – общую и регионарную; в) по степени тяжести – легкую, умеренную, тяжелую, критическую (смертельную) формы.

Проявления и исход гипоксий зависят от природы этиологического фактора, индивидуальной реактивности организма, степени тяжести, скорости развития, продолжительности процесса.

4.2. Этиология и патогенез гипоксий

4.2.1. Гипоксическая гипоксия

а) Гипобарическая. Возникает при понижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, в условиях разреженной атмосферы. Имеет место при подъеме в горы (горная болезнь) или при полетах на летательных аппаратах (высотная болезнь, болезнь летчиков). Основными факторами, вызывающими патологические сдвиги являются: 1) понижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе (гипоксия); 2) понижение атмосферного давления (декомпрессия или дизбаризм).

б) Нормобарическая. Развивается в тех случаях, когда общее барометрическое давление нормально, но парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе понижено. Встречается, главным образом, в производственных условиях (работа в шахтах, неполадки в системе кислородного обеспечения кабины летательного аппарата, в подводных лодках, а также имеет место при нахождении в помещениях малого объема при большой скученности людей.)

При гипоксической гипоксии снижается парциальное давление кислорода во вдыхаемом и альвеолярном воздухе; напряжение и содержание кислорода в артериальной крови; возникает гипокапния, сменяющаяся гиперкапнией.

4.2.2. Гипероксическая гипоксия

а) Гипербарическая. Возникает в условиях избытка кислорода («голод среди изобилия»). «Лишний» кислород не потребляется в энергетических и пластических целях; угнетает процессы биологического окисления; подавляет тканевое дыхание является источником свободных радикалов, стимулирующих перекисное окисление липидов, вызывает накопление токсических продуктов, а также вызывает повреждение легочного эпителия, спадение альвеол, снижение потребления кислорода, и в конечном счете нарушается обмен веществ, возникают судороги, коматозное состояние (осложнения при гипербарической оксигенации).

б) Нормобарическая. Развивается как осложнение при кислородной терапии, когда длительно используются высокие концентрации кислорода, особенно у пожилых людей, у которых с возрастом падает активность антиоксидантной системы.

При гипероксической гипоксии в результате увеличения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе увеличивается его воздушно-венозный градиент, но снижается скорость транспорта кислорода артериальной кровью и скорость потребления кислорода тканями, накапливаются недоокисленные продукты, возникает ацидоз.

4.2.3. Дыхательная (респираторная) гипоксия

Развивается в результате недостаточности газообмена в легких в связи с альвеолярной гиповентиляцией, нарушением вентиляционно-перфузионных отношений, затруднением диффузии кислорода (болезни легких, трахеи, бронхов, нарушение функции дыхательного центра; пневмо-, гидро-, гемоторакс, воспаление, эмфизема, саркоидоз, асбестоз легких; механические препятствия для поступления воздуха; локальное запустевание сосудов легких, врожденные пороки сердца). При респираторной гипоксии в результате нарушения газообмена в легких снижается напряжение кислорода в артериальной крови, возникает артериальная гипоксемия, в большинстве случаев в связи с ухудшением альвеолярной вентиляции, сочетающаяся с гиперкапнией.

4.2.4. Циркуляторная (сердечно-сосудистая) гипоксия

Возникает при нарушениях кровообращения, приводящих к недостаточному кровоснабжению органов и тканей. Важнейший показатель и патогенетическая основа ее развития – уменьшение минутного объема крови. Причины: расстройства сердечной деятельности (инфаркт, кардиосклероз, перегрузка сердца, нарушения электролитного баланса, нейрогуморальной регуляции функции сердца, тампонада сердца, облитерация полости перикарда); гиповолемия (массивная кровопотеря, уменьшение притока венозной крови к сердцу и др.). При циркуляторной гипоксии снижается скорость транспорта кислорода артериальной, капиллярной кровью при нормальном или сниженном содержании в артериальной крови кислорода, снижение этих показателей в венозной крови, высокая артериовенозная разница по кислороду.

4.2.5. Кровяная (гемическая) гипоксия

Развивается при уменьшении кислородной емкости крови. Причины: анемия, гидремия; нарушение способности гемоглобина связывать, транспортировать и отдавать тканям кислород при качественных изменениях гемоглобина (образование карбоксигемоглобина, метгемоглобинообразование, генетически обусловленные аномалии Нв). При гемической гипоксии снижается содержание кислорода в артериальной и венозной крови; уменьшается артерио-венозная разница по кислороду.

4.2.6. Тканевая гипоксия

Различают первичную и вторичную тканевую гипоксию. К первичной тканевой (целлюлярной) гипоксии относят состояния, при которых имеет место первичное поражение аппарата клеточного дыхания. Основные патогенетические факторы первично-тканевой гипоксии: а) снижение активности дыхательных ферментов (цитохромоксидазы при отравлении цианидами), дегидрогеназ (действие больших доз алкоголя, уретана, эфира), снижение синтеза дыхательных ферментов (недостаток рибофлавина, никотиновой кислоты), б) активация перекисного окисления липидов, ведущая к дестабилизации, декомпозиции мембран митохондрий и лизосом (ионизирующее излучение, дефицит естественных антиоксидантов – рутина, аскорбиновой кислоты, глютатиона, каталазы и др.), в) разобщение процессов биологического окисления и фосфорилирования, при котором потребление кислорода тканям может возрастать, но значительная часть энергии рассеивается в виде тепла и несмотря на высокую интенсивность функционирования дыхательной цепи, ресинтез макроэргических соединений не покрывает потребностей тканей, возникает относительная недостаточность биологического окисления. Ткани находятся в состоянии гипоксии. При тканевой гипоксии парциальное напряжение и содержание кислорода в артериальной крови могут до известного предела оставаться нормальными, а в венозной крови значительно повышаются; уменьшается артерио-венозная разница по кислороду. Вторичная тканевая гипоксия может развиться при всех других видах гипоксии.

4.2.7. Субстратная гипоксия

Развивается в тех случаях, когда при адекватной доставке кислорода к органам и тканям, нормальном состоянии мембран и ферментных систем возникает первичный дефицит субстратов, приводящий к нарушению всех звеньев биологического окисления. В большинстве случаев такая гипоксия связана с дефицитом в клетках глюкозы, например, при расстройствах углеводного обмена (сахарный диабет и др.), а также при дефиците других субстратов (жирных кислот в миокарде), тяжелом голодании.

4.2.8. Перегрузочная гипоксия («гипоксия нагрузки»)

Возникает при напряженной деятельности органа или ткани, когда функциональные резервы систем транспорта и утилизации кислорода при отсутствии в них патологических изменений оказываются недостаточными для обеспечения резко увеличенной потребности в кислороде (чрезмерная мышечная работа, перегрузка сердца). Для перегрузочной гипоксии характерно образование «кислородного долга» при увеличении скорости доставки и потребления кислорода, а также скорости образования и выведения углекислоты, венозная гипоксемия, гиперкапния.

4.2.9. Смешанная гипоксия

Гипоксия любого типа, достигнув определенной степени, неизбежно вызывает нарушения функции различных органов и систем, участвующих в обеспечении доставки кислорода и его утилизации. Сочетание различных типов гипоксии наблюдается, в частности, при шоке, отравлении боевыми отравляющими веществами, заболеваниях сердца, коматозных состояниях и др.

5. Компенсаторно-приспособительные реакции

Первые изменения в организме при гипоксии связаны с включением реакций, направленных на сохранение гомеостаза (фаза компенсации). Если приспособительные реакции оказываются недостаточными, в организме развиваются структурно-функциональные нарушения (фаза декомпенсации). Различают реакции, направленные на приспособление к кратковременной острой гипоксии (срочные) и реакции, обеспечивающие устойчивое приспособление к менее выраженной, но длительно существующей или многократно повторяющейся гипоксии (реакции долговременного приспособления). Срочные реакции возникают рефлекторно вследствие раздражения рецепторов сосудистой системы и ретикулярной формации ствола мозга изменившимся газовым составом крови. Происходит увеличение альвеолярной вентиляции, ее минутного объема, за счет углубления дыхания, учащения дыхательных экскурсий, мобилизации резервных альвеол (компенсаторная одышка); учащаются сердечные сокращения, увеличиваются масса циркулирующей крови (за счет выброса крови из кровяных депо), венозный приток, ударный и минутный объем сердца, скорость кровотока, кровоснабжение мозга, сердца и других жизненно важных органов и уменьшается кровоснабжение мышц, кожи и др. (централизация кровообращения); повышается кислородная емкость крови за счет усиленного вымывания эритроцитов из костного мозга, а затем и активация эритропоэза, повышаются кислородсвязывающие свойства гемоглобина. Оксигемоглобин приобретает способность отдавать тканям большее количество кислорода даже при умеренном снижении рО 2 в тканевой жидкости, чему способствует развивающийся в тканях ацидоз (при котором оксигемоглобин легче отдает кислород); ограничивается активность органов и тканей, непосредственно не участвующих в обеспечении транспорта кислорода; повышается сопряженность процессов биологического окисления и фосфорилирования, усиливается анаэробный синтез АТФ за счет активации гликолиза; в различных тканях увеличивается продукция оксида азота, что ведет к расширению прекапиллярных сосудов, снижению адгезии и агрегации тромбоцитов, активации синтеза стресс-белков, защищающих клетку от повреждения. Важной приспособительной реакцией при гипоксии является активация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (стресс – синдром), гормоны которой (глюкокортикоиды), стабилизируя мембраны лизосом, снижают тем самым повреждающее действие гипоксического фактора, и препятствуют развитию гипоксического некробиоза, повышая устойчивость тканей к недостатку кислорода.

Компенсаторные реакции при гипероксической гипоксии направлены на предупреждение возрастания напряжения кислорода в артериальной крови и в тканях ─ ослабление легочной вентиляции и центрального кровообращения, снижение минутного объема дыхания и кровообращения, частоты сердечных сокращений, ударного объема сердца, уменьшение объема циркулирующей крови, ее депонирование в паренхиматозных органах; понижение артериального давления; сужение мелких артерий и артериол мозга, сетчатки глаза и почек, наиболее чувствительных как к недостатку, так и к избытку кислорода. Эти реакции в целом обеспечивают соответствие потребности тканей в кислороде.

6. Нарушения основных физиологических функций и обмена веществ

Наиболее чувствительна к кислородному голоданию нервная ткань. При полном прекращении снабжения кислородом признаки нарушения в коре больших полушарий обнаруживаются уже через 2,5-3 мин. При острой гипоксии первые расстройства (особенно четко проявляющиеся при гипоксической ее форме) наблюдаются со стороны высшей нервной деятельности (эйфория, эмоциональные расстройства, изменения почерка и пропуски букв, притупление и потеря самокритики, которые затем сменяются депрессией, угрюмостью, сварливостью, драчливостью). С нарастанием острой гипоксии вслед за активацией дыхания возникают различные нарушения ритма, неравномерность амплитуды дыхательных движений, редкие, короткие дыхательные экскурсии постепенно ослабевающие до полного прекращения дыхания. Возникает тахикардия, усиливающаяся параллельно ослаблению деятельности сердца, затем – нитевидный пульс, фибрилляция предсердий и желудочков. Систолическое давление постепенно понижается. Нарушаются пищеварение и функция почек. Снижается температура тела.

Универсальный, хотя и неспецифический признак гипоксических состояний, гипоксического повреждения клеток и тканей – повышение пассивной проницаемости биологических мембран, их дезорганизация, что ведет к выходу ферментов в межтканевую жидкость и кровь, вызывая нарушения обмена веществ и вторичную гипоксическую альтерацию тканей.

Изменения в углеводном и энергетическом обмене приводят к дефициту макроэргов, уменьшению содержания АТФ в клетках, усилению гликолиза, снижению содержания гликогена в печени, угнетению процессов его ресинтеза; в результате в организме повышается содержание молочной и др. органических кислот. Развивается метаболический ацидоз. Недостаточность окислительных процессов приводит к нарушению обмена липидов и белков. Снижается концентрация в крови основных аминокислот, возрастает содержание в тканях аммиака, возникает отрицательный азотистый баланс, развивается гиперкетонемия, резко активируются процессы перекисного окисления липидов.

Нарушение обменных процессов приводит к структурно-функциональ-ным изменениям и повреждению клеток с последующим развитием гипоксического и совободно радикального некробиоза, гибели клеток, в первую очередь, нейронов.

6.1. Механизмы гипоксического некробиоза

Некробиоз – процесс отмирания клетки, глубокая, частично необратимая стадия повреждения клетки, непосредственно предшествующая ее смерти. По биохимическим критериям клетка считается погибшей с момента полного прекращения ею производства свободной энергии. Любое воздействие, вызывающее более или менее продолжительное кислородное голодание ведет к гипоксическому повреждению клетки. На начальном этапе этого процесса снижается скорость аэробного окисления и окислительного фосфорилирования в митохондриях. Это приводит к понижению количества АТФ, возрастанию содержания аденозиндифосфата (АДФ), и аденозинмонофосфата (АМФ). Уменьшается коэффициент АТФ/АДФ+АМФ, снижаются функциональные возможности клетки. При низком соотношении АТФ/АДФ+АМФ активируется фермент фосфорфруктокиназа (ФФК), что приводит к усилению реакции анаэробного гликолиза, клетка расходует гликоген, обеспечивая себя энергией за счет бескислородного распада глюкозы; Запасы гликогена в клетке истощаются. Активация анаэробного гликолиза ведет к снижению рН цитоплазмы. Прогрессирующий ацидоз вызывает денатурацию белков и помутнение цитоплазмы. Поскольку ФФК кислотоугнетаемый фермент, то в условиях гипоксии ослабляется гликолиз, формируется дефицит АТФ. При значительном дефиците АТФ процессы клеточного повреждения усугубляются. Наиболее энергоемкий фермент в клетке – калий-натриевая АТФ-аза. При дефиците энергии ограничиваются его возможности, в результате чего утрачивается нормальный калий-натриевый градиент; клетки теряют ионы калия, а вне клеток возникает его избыток – гиперкалиемия. Утрата калий-натриевого градиента означает для клетки уменьшение потенциала покоя, вследствие чего положительный поверхностный заряд, свойственный нормальным клеткам уменьшается, клетки становятся менее возбудимыми, нарушаются межклеточные взаимодействия, что и происходит при глубокой гипоксии. Последствие повреждения калий-натриевого насоса – проникновение избытка натрия в клетки, гипергидратация и набухание их, расширение цистерн эндоплазматического ретикулума. Гипергидратации способствует и накопление осмотически активных продуктов разрушения и усиленного катаболизма полимерных клеточных молекул. В механизме гипоксического некробиоза, особенно на глубоких стадиях, ключевую роль играет увеличение содержания ионизированного внутриклеточного кальция, избыток которого токсичен для клетки. Увеличение внутриклеточной концентрации кальция вначале обусловлено нехваткой энергии для работы кальций-магниевого насоса. При углублении гипоксии кальций попадает в клетку уже через входные кальциевые каналы наружной мембраны, а также массивным потоком из митохондрий, цистерн гладкого эндоплазматического ретикулума и через поврежденные клеточные мембраны. Это приводит к критическому нарастанию его концентрации. Длительный избыток кальция в цитоплазме ведет к активации Са ++ зависимых протеиназ, прогрессирующему цитоплазматическому протеолизу. При необратимом повреждении клетки в митохиндрии поступают значительные количества кальция, что приводит к инактивации их ферментов, денатурации белка, стойкой утрате способности к продукции АТФ даже при восстановлении притока кислорода или реперфузии. Таким образом, центральным звеном клеточной гибели является длительное повышение цитоплазматической концентрации ионизированного кальция. Гибели клеток способствуют и активные кислородсодержащие радикалы, образующиеся в большом количестве липоперекиси и гидроперекиси липидов мембран, а также гиперпродукция оксида азота, оказывающие на этом этапе повреждающее, цитотоксическое действие.

6.2. Дизбаризм

При очень быстром понижении барометрического давления (нарушение герметичности летательных аппаратов, быстрый подъем на высоту) развивается симптомокомплекс декомпрессионной болезни (дизбаризм), включающий следующие компоненты:

а) на высоте 3-4 тысячи метров – расширение газов и относительное увеличение их давления в замкнутых полостях тела – придаточных полостях носа, лобных пазухах, полости среднего уха, плевральной полости, желудочно-кишечном тракте («высотный метеоризм»), что ведет к раздражению рецепторов этих полостей, вызывая резкие боли («высотные боли»);

б) на высоте 9 тыс. м. – дессатурация (снижение растворимости газов), газовая эмболия, ишемия тканей; мышечно-суставные, загрудинные боли; нарушение зрения, кожный зуд, вегето-сосудистые и мозговые расстройства, поражение периферических нервов;

в) на высоте 19 тыс. м. (В=47 мм рт. ст., рО 2 – 10 мм рт. ст.) и более – процесс «кипения» в тканях и жидких средах при температуре тела, высотная тканевая и подкожная эмфизема (появление подкожных вздутий и боль).

7. Адаптация к гипоксии и дизадаптация

При многократно повторяющейся кратковременной или постепенно развивающейся и длительно существующей умеренной гипоксии развивается адаптация – процесс постепенного повышения устойчивости организма к гипоксии, в результате которого организм приобретает способность нормально осуществлять различные формы деятельности (вплоть до высших), в таких условиях недостатка кислорода, которые ранее этого «не позволяли».

При длительной адаптации к гипоксии формируются механизмы долговременного приспособления («системный структурный след»). К ним относятся: активация гипоталамо-гипофизарной системы и коры надпочечников, гипертрофия и гиперплазия нейронов дыхательного центра, гипертрофия и гиперфункция легких; гипертрофия и гиперфункция сердца, эритроцитоз, увеличение количества капилляров в мозге и сердце; повышение способности клеток к поглощению кислорода, связанное с увеличением числа митохондрий, их активной поверхности и химического средства к кислороду; активация антиоксидантной и детоксикационной систем. Эти механизмы позволяют адекватно обеспечивать потребность организма в кислороде, несмотря на его дефицит во внешней среде, трудности в доставке и снабжении тканей кислородом. В их основе лежит активация синтеза нуклеиновых кислот и белка. В случае длительно продолжающейся гипоксии, ее углублении происходит постепенное истощение адаптационных возможностей организма, может развиться их несостоятельность и наступить «срыв» реакции долговременной адаптации (дизадаптация) и даже декомпенсация, сопровождающаяся нарастанием деструктивных изменений в органах и тканях, рядом функциональных нарушений, проявляющаяся синдромом хронической горной болезни.

Литература

Основная:

1. Патологическая физиология. Под ред. А.Д. Адо и В.В. Новицкого, Изд-во Томского ун-та, Томск, 1994, с. 354-361.

2. Патологическая физиология. Под ред. Н.Н. Зайко и Ю.В. Быця. – Киев, «Логос», 1996, с. 343-344.

3. Патофизиология. Курс лекций. Под ред. П.Ф. Литвицкого. – М., Медицина, 1997, с. 197-213.

Дополнительная:

1. Зайчик А.Ш., Чурилов А.П. Основы общей патологии, часть 1, СПб, 1999. – Элби, с. 178-185.

2. Гипоксия. Адаптация, патогенез, клиника. Под общ. ред. Ю.Л.Шевченко. – СПб, ООО «Элби-СПБ», 2000, 384 с.

3. Руководство по общей патологии. Под ред. Н.К. Хитрова, Д.С. Саркисова, М.А. Пальцева. – М. Медицина, 1999. – С. 401-442.

4. Шанин В.Ю. Клиническая патофизиология. Учебник для медицинских вузов. – СПб: «Специальная литература», 1998, с. 29-38.

5. Шанин В.Ю. Типовые патологические процессы. – СПб: Специальная литература, 1996, - с. 10-23.

1. Мотивационная характеристика темы. Цель и задачи занятия.......... 3

2. Контрольные вопросы по смежным дисциплинам.............................. 5

3. Контрольные вопросы по теме занятия............................................... 5

4. Гипоксия

4.1. Определение понятия, виды гипоксий........................................ 6

4.2. Этиология и патогенез гипоксий................................................ 7

5. Компенсаторно-приспособительные реакции..................................... 12

6. Нарушения основных физиологических функций и обмена веществ. 14

6.1. Механизмы гипоксического некробиоза...................................... 16

6.2. Дизбаризм...................................................................................... 18

7. Адаптация к гипоксии и дизадаптация................................................ 19

8. Литература............................................................................................ 20