Гипоксии (Лекция № 14)

• 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 O₂ (высотная и горная болезнь) или при снижении парциального давления O₂ во вдыхаемом воздухе. При этом развивается гипоксемия (снижается pO₂ в артериальной крови, насыщение гемоглобина (Hb) кислородом (O₂) 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 O₂.

Дыхательный (легочный) тип гипоксии возникает в результате недостаточности газообмена в легких в связи с альвеолярной гиповентиляцией, нарушениями вентиляционно-перфузионных отношений, или при затруднении диффузии O₂, нарушения проходимости дыхательных путей, либо расстройства центральной регуляции дыхания.

Уменьшается минутный объем вентиляции, снижается парциальное давление O₂ в альвеолярном воздухе и напряжение O₂ 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 O₂, при отравлении CO, при образовании метгемоглобина (MetHb) и некоторых аномалиях Hb. Для гемической гипоксии характерно сочетание нормального напряжения O₂ 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 O₂ 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 O₂ в артериальной крови, снижение их в венозной и высокая артерио-венозная разница по O₂.

Тканевая гипоксия (гистотоксическая) возникает вследствие нарушения способности тканей поглощать O₂ 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 O₂ в артериальной крови может до определенного момента быть нормальными, а в венозной крови значительно превышают нормальные величины. Уменьшение артерио-венозной разницы по O₂ 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 pCO₂, вызывающего расширение кровеносных сосудов мозга. Гиперкапния ведет к увеличению минутного объема дыхания и гипервентиляции. В результате pCO₂ в артериальной крови падает, сосуды мозга суживаются и pO₂ в тканях мозга уменьшается. Начальное токсическое действие O₂ 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 O₂ 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 O₂. 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 O₂ даже при значительном снижении парциального давления O₂ в альвеолярном воздухе и в крови легочных капилляров. Вместе с тем Hb способен отдавать большее количество O₂ даже при умеренном снижении pO₂ в тканевой жидкости. Усилению диссоциации O₂Hb способствует ацидоз.

Тканевые приспособительные механизмы — ограничение функциональной активности органов и тканей, непосредственно не участвующих в обеспечении транспорта O₂, 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 O₂ во вдыхаемом воздухе, содержания газов в альвеолах, диффузии газов через мембрану альвеол; определение транспорта O₂ с кровью; определение pO₂ 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 O₂ (6 объемных %) даже без участия эритроцитов, в ряде случаев бывает необходимо добавить 3−7% CO₂ 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 O₂ — 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.