модуль патфиза. 1. Гипоксия, классификация гипоксии
 Скачать 222.32 Kb.
|
|
1. Гипоксия, классификация гипоксии. Гипокси́я— состояние кислородного голодания как всего организма в целом, так и отдельных органов и тканей, вызванное различными факторами: задержкой дыхания, болезненными состояниями, малым содержанием кислорода в атмосфере. Вследствие гипоксии в жизненно важных органах развиваются необратимые изменения. Наиболее чувствительными к кислородной недостаточности являются центральная нервная система, мышца сердца, ткани почек, печени. Может вызывать появление необъяснимого чувства эйфории, приводит к головокружениям, низкому мышечному тонусу. Классификация По этиологии. -Гипоксическая (экзогенная) — при снижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе (низкое атмосферное давление, закрытые помещения, высокогорье); -Дыхательная (респираторная) — при нарушении транспорта кислорода из атмосферы в кровь (дыхательная недостаточность); -Гемическая (кровяная) — при снижении кислородной ёмкости крови (анемия; инактивация гемоглобина угарным газом или окислителями); -Циркуляторная — при недостаточности кровообращения (сердца либо сосудов), сопровождается снижением артериовенозной разницы по кислороду; -Тканевая (гистотоксическая) — при нарушении использования кислорода тканями (пример: цианиды блокируют цитохромоксидазу — фермент дыхательной цепи митохондрий); -Перегрузочная - вследствие чрезмерной функциональной нагрузки на орган или ткань (в мышцах при тяжёлой работе, в нервной ткани во время эпилептического приступа); -Смешанная — любая тяжелая/длительная гипоксия приобретает тканевой компонент (гипоксия → ацидоз → блокада гликолиза → отсутствие субстрата для окисления → блокада окисления → тканевая гипоксия). По распространенности (только для циркуляторной): -Общая -Местная По скорости развития: -Молниеносная -Острая -Подострая -Хроническая. 2. Высотная болезнь, этиология, патогенез первой стадии. Высо́тная боле́знь (высотная гипоксия) — болезненное состояние, связанное с кислородным голоданием вследствие понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, которое возникает высоко в горах, а также при полетах на летательных аппаратах, не оснащённых герметичной кабиной (напр. парапланах, дельтапланах, воздушных шарах), начиная примерно с 2000 метров и выше над уровнем океанов (далее, в тексте, имеется ввиду эти высоты). Разновидностью высотной болезни является го́рная боле́знь, в возникновении которой наряду с недостатком кислорода играют также роль такие добавочные факторы, как физическое утомление, охлаждение, обезвоживание организма, ультрафиолетовое излучение, тяжелые погодные условия (ураганные ветры и т. п.), резкие перепады температур в течение дня (от +30 днем до −20 ночью) и т. д. Но основным патологическим фактором горной болезни является гипоксия. Патогенез первой стадии: Протекает на фоне симптомов тяжёлой степени острой горной болезни: -больной стоит на ногах, но самостоятельно не передвигается; -отсутствие мочи более 8—10 ч; -наблюдаются симптомы угнетения дыхательного центра — учащённый пульс и дыхание, трудно кашлянуть, в -дыхании участвуют вначале крылья носа, зубы сжаты; -озноб, лихорадка; -кожа влажная, бледная; -цианоз: синюшные ногти, губы, нос, уши. Для отёка лёгких также характерны следующие специфические симптомы: -сухое покашливание, саднение в горле; -жалобы на сдавливание ниже грудины, загрудинные боли; -симптом «ваньки-встаньки»: из-за слабости больной пытается лежать, но из-за удушья вынужден сесть; -Температура 38—39 °C. Если отёк лёгких развивается без воспаления легких, то температура может составлять 36—37 °C. 3. Высотная болезнь, этиология, патогенез второй стадии: Высо́тная боле́знь (высотная гипоксия) — болезненное состояние, связанное с кислородным голоданием вследствие понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, которое возникает высоко в горах, а также при полетах на летательных аппаратах, не оснащённых герметичной кабиной (напр. парапланах, дельтапланах, воздушных шарах), начиная примерно с 2000 метров и выше над уровнем океанов (далее, в тексте, имеется ввиду эти высоты). Разновидностью высотной болезни является го́рная боле́знь, в возникновении которой наряду с недостатком кислорода играют также роль такие добавочные факторы, как физическое утомление, охлаждение, обезвоживание организма, ультрафиолетовое излучение, тяжелые погодные условия (ураганные ветры и т. п.), резкие перепады температур в течение дня (от +30 днем до −20 ночью) и т. д. Но основным патологическим фактором горной болезни является гипоксия. Патогенез второй стадии: Обычно через 8—12 ч после первых симптомов наступает вторая стадия отёка легких: -больной уже не стоит на ногах; -кашель с пенистой мокротой; -пульс учащенный, артериальное давление постоянно поднимается; -дыхание шумное, при прослушивании слышны хрипы; -симптом «ваньки-встаньки» или полусидячее положение; -жажда. 4. Экзогенные гипоксии, патогенез: Экзогенная гипоксия возникает при снижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Эта ситуация может возникать при стратосферных полетах в негерметизированной кабине и при отсутствии (или повреждении) кислородного питания; при прорыве рудничного газа в штрек шахты и вытеснении им воздуха; при нарушении подачи кислорода в скафандр водолаза; при попадании неадаптированного человека в высокогорье и в некоторых других сходных ситуациях. Выделяют две нозологические формы экзогенной гипоксии: высотную болезнь и горную болезнь. Патогенез экзогенных гипоксии: К основным звеньям патогенеза экзогенной гипоксии (независимо от её причины) относятся артериальная гипоксемия, гипокапния, газовый алкалоз, сменяющийся ацидозом; артериальная гипотензия, сочетающаяся с гипоперфузи-ей органов и тканей. • Снижение напряжения кислорода в плазме артериальной крови (артериальная гипоксемия) — инициальное и главное звено экзогенной гипоксии. Гипоксемия ведёт к уменьшению насыщения кислородом НЬ, общего содержания кислорода в крови и как следствие — к нарушениям газообмена и метаболизма в тканях. • Снижение напряжения в крови углекислого газа (гипокапния). Она возникает в результате компенсаторной гипервентиляции лёгких (в связи с гипоксемией). • Газовый алкалоз является результатом гипокапнии. Вместе с тем следует помнить, что при наличии во вдыхаемом воздухе высокого содержания углекислого газа (например, при дыхании в замкнутом пространстве или в производственных условиях) экзогенная гипоксемия может сочетаться с гиперкапнией и ацидозом. Умеренная гиперкапния (в отличие от гипокапнии) не усугубляет влияний экзогенной гипоксии, а напротив, способствует увеличению кровообращения в сосудах мозга и сердца. Однако значительное увеличение рС02 в крови приводит к ацидозу, дисбалансу ионов в клетках и биологических жидкостях, гипоксемии, снижению сродства НЬ к кислороду и ряду других патогенных эффектов. • Снижение системного АД (артериальная гипотензия), сочетающееся с гипоперфузией тканей, в значительной мере является следствием гипокапнии. С02 относится к числу основных факторов регуляции тонуса сосудов мозга. Значительное снижение раС02 является сигналом к сужению просвета артериол мозга, сердца и уменьшения их кровоснабжения. Эти изменения служат причиной существенных расстройств жизнедеятельности организма, включая развитие обморока и коронарной недостаточности (проявляющейся стенокардией, а иногда — инфарктом миокарда). Параллельно с указанными отклонениями выявляются нарушения ионного баланса как в клетках, так и в биологических жидкостях: межклеточной, плазме крови (гипернатриемия, гипокалиемия и гипокальциемия), лимфе, ликворе. Описанные выше отклонения могут быть уменьшены или устранены путём добавления к вдыхаемому воздуху необходимого (расчётного) количества углекислого газа. 5. Этиология и патогенез респираторной гипоксии: Дыхательная гипоксия Причина дыхательной (респираторной) гипоксии — недостаточность газообмена в лёгких — дыхательная недостаточность. Патогенез: Развитие дыхательной недостаточности может быть обусловлено альвеолярной гиповентиляцией, сниженной перфузией кровью лёгких, нарушением диффузии кислорода через аэрогематический барьер, диссоциацией вентиляционно-перфузионного соотношения. Независимо от происхождения дыхательной гипоксии инициальным патогенетическим звеном является артериальная гипоксемия, обычно сочетающаяся с гиперкапнией и ацидозом. - Альвеолярная гиповентиляция характеризуется тем, что объём вентиляции лёгких за единицу времени ниже потребности организма в газообмене за то же самое время. Такое состояние является результатом нарушения биомеханических свойств дыхательного аппарата и расстройства регуляции вентиляции лёгких. Нарушения биомеханики дыхания могут быть обструктивными и рестриктивными. Причины нарушений обструктивного типа: отёк стенок бронхов и бронхиол, опухоли, инородные тела в просвете воздухоносных путей. Причины нарушений рестриктивного типа (вследствие снижения эластических свойств легких и их растяжимости): обширные пневмонии, ателектазы, отёк и пневмосклероз лёгких, пневмо- или гемоторакс, ригидность костно-хрящевого аппарата грудной клетки, значительный объём экссудата в плевральной полости. Расстройства механизмов регуляции дыхания: Причины расстройств: прямое действие повреждающих факторов на нейроны дыхательного центра (например, кровоизлияние, опухоль, отек, воспаление в продолговатом мозге или области моста) и рефлекторные влияния в виде: -дефицита афферентации, возбуждающей нейроны дыхательного центра (на пример, при отравлении наркотиками); -избытка возбуждающей импульсации, приводящей к частому поверхностному дыханию (например, при стрессе, неврозах, энцефалитах); -избытка тормозной афферентации (например, при раздражении слизистой оболочки носовых ходов и трахеи химическими веществами или механически, при острых трахеитах и бронхитах). Афферентация — постоянный поток нервных импульсов, поступающих в центральную нервную систему от органов чувств, воспринимающих информацию как от внешних раздражителей (экстерорецепция), так и от внутренних органов (интерорецепция). Находится в прямой зависимости от количества и силы воздействующих раздражителей, а также от состояния — активности или пассивности — индивида. 6. Этиология и патогенез гемической гипоксии: Причина кровяной (гемической) гипоксии: снижение эффективной кислородной ёмкости крови и, следовательно, её транспортирующей кислород функции. НЬ является оптимальным переносчиком кислорода. Транспорт кислорода от лёгких к тканям почти полностью осуществляется при участии НЬ. Наибольшее количество кислорода, которое способен переносить НЬ, равно 1,39 мл газообразного О2 на 1 г НЬ. Реально транспортная способность НЬ определяется количеством кислорода, связанного с НЬ, и количеством кислорода, отданного тканям. При насыщении НЬ кислородом в среднем на 96% кислородная ёмкость артериальной крови (VaO2) достигает примерно 20% (объёмных). В венозной крови этот показатель приближается к 14 % (объёмным). Следовательно, артериовенозная разница по кислороду составляет 6%. Патогенез. Главными звеньями механизма снижения кислородной ёмкости крови являются уменьшение содержания НЬ в единице объёма крови (и, как правило, в организме в целом) и нарушения транспортных свойств НЬ. В целом гемический тип гипоксии характеризуется снижением способности НЬ эритроцитов связывать кислород (в капиллярах лёгких), транспортировать и отдавать оптимальное количество его в тканях. При этом реальная кислородная ёмкость крови может снижаться до 5—10 % (объёмных). • Уменьшение содержания НЬ в единице объёма крови Ведущее к гипоксии уменьшение содержания НЬ в единице объёма крови и в организме в целом наблюдается при: -весьма существенном уменьшении числа эритроцитов и/или -снижении содержания НЬ (иногда до 40-60 г/л), т.е. при выраженных анемии • Нарушения транспортных свойств НЬ Нарушения транспортных свойств НЬ обусловлены изменением его способности к оксигенации в крови капилляров альвеол и дезоксигенации в капиллярах тканей. Эти изменения (гемоглобинопатии) могут быть наследуемыми или приобретёнными. -Наследуемые гемоглобинопатии. Причиной наследуемого снижения свойства НЬ транспортировать кислород к тканям чаще всего являются мутации генов, сопровождающиеся нарушением аминокислотного состава глобинов. Существует множество наследственных гемоглобинопатии. Так. в каталоге OMIM наследственных болезней человека (каталог проф. Виктора МакКьюсика) зарегистрировано не менее 700 аллелей глобинов. -Приобретённые гемоглобинопатии. Причиной приобретённых гемоглобинопатии чаще всего является повышенное содержание в крови метгемоглобинообразователей, окиси углерода, карбиламингемоглобина, нитроксигемоглобина. Метгемоглобинообразователи — группа веществ, обусловливающих переход иона железа из закисной формы (Fe2+) в окисную (Fe3+). Последняя форма обычно находится в связи с ОН¯. К метгемоглобинообразователям относятся нитраты, нитриты, хиноны, соединения хлорноватистой кислоты, некоторые ЛС (сульфаниламиды, фенацетин, амидопирин), эндогенные перекисные соединения. Образование метгемоглобина (MetHb)— обратимый процесс. Устранение метгемоглобинообразователя из организма сопровождается переходом (в течение нескольких часов) железа Нb в закисную форму. Участвующая в этом процессе МК дегидрируется в пировиноградную. MetHb не способен переносить кислород. В связи с этим кислородная ёмкость крови снижается. Учитывая, что MetHb имеет тёмно-коричневую окраску, кровь и ткани организма также приобретают соответствующий оттенок. Окись углерода обладает высоким сродством (почти в 300 раз больше по сравнению с кислородом) к НЬ. Окись углерода содержится в достаточно высокой концентрации в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине или керосине; в бытовом газе; в составе многих газов, образующихся в литейном производстве; при обжиге кирпича; при получении ацетона, метанола, аммиака и ряда других веществ. При взаимодействии окиси углерода с Hb образуется HbCО, теряющий способность транспортировать кислород к тканям. Количество образующегося НЬСО прямо пропорционально рСО и обратно пропорционально рО2 в воздухе. Выраженные нарушения жизнедеятельности организма развиваются при увеличении содержания НЬСО в крови до 50% (от общей концентрации Нb). Повышение его уровня до 70-75% приводит к выраженной гипоксемии и смерти. Устранение СО из вдыхаемого воздуха обусловливает диссоциацию НЬСО, но этот процесс протекает медленно и занимает несколько часов. НЬСО имеет ярко-красный цвет. В связи с этим при его избыточном образовании в организме кожа и слизистые оболочки становятся красными. j Другие соединения НЬ (например, карбиламингемоглобин, нитроксигемоглобин), образующиеся под влиянием сильных окислителей, также снижают транспортную способность НЬ и вызывают развитие гемической гипоксии. % Образование и диссоциация НЬО2 во многом зависят от физико-химических свойств плазмы крови. Изменения рН, осмотического давления, содержания 2,3-дифосфоглицерата, реологических(текучесть) свойств снижают транспортные свойства НЬ и способность НЬО2 отдавать кислород тканям. Изменения газового состава и рН крови: • Снижение объёмного содержания кислорода в артериальной крови (VaO2 в . норме равно 19,5-21 объёмных %). •Нормальное (!) парциальное напряжение кислорода в артериальной крови. •Снижение PVO2 (венозная гипоксемия) - парциальное напряжение кислорода в смешанной венозной крови. •Уменьшение vVO2 - скорость при максимальном поглощении кислорода • Негазовый ацидоз. •Снижение артериовенозной разницы по кислороду. 7. Этиология и патогенез циркуляторной гипоксии: Циркуляторная гипоксия часто является результатом комбинации указанных выше механизмов (например, при коллапсе, шоке, надпочечниковой недостаточности и гиперкортицизме различного генеза, артериальной гипер- и гипотензии). Виды циркуляторной гипоксии: Важной особенностью гипоксии циркуляторного типа является возможность развития локальной и системной её форм. –Локальная гипоксия Причины: -Местные расстройства кровообращения (венозная гиперемия, ишемия, стаз). -Регионарные нарушения диффузии кислорода из крови к клеткам и их митохондриям. –Системная гипоксия Причины: - Гиповолемия - уменьшение объёма циркулирующей крови. -Сердечная недостаточность. -Генерализованные формы снижения тонуса сосудов. Изменения газового состава и рН крови Изменения газового состава и рН крови при гипоксии циркуляторного типа. • Снижение pV02 (венозная гипоксемия). • Нормальное (как правило) ра02. • Увеличение артериовенозной разницы по кислороду (за исключением вариантов с масштабным сбросом крови по артериовенозным шунтам, минуя капиллярную сеть). • Негазовый ацидоз. • Снижение SVO2 (исключение — гипоксия при артериовенозном шунтировании) - Определение насыщения (сатурации) венозной крови кислородом. 8. Этиология и патогенез тканевой гипоксии: Тканевая гипоксия представляет собой кислородное голодание клеток тканей человеческого организма. Вызвать данное состояние может любой даже незначительный фактор, которому свойственно уменьшать эффективность утилизации кислорода клетками тканей. В большинстве случаев данное состояние отмечается в результате изменений как физических, так и химических параметров в тканях. Причины: факторы, снижающие эффективность утилизации кислорода клеткам тканей и / или сопряжения окисления и фосфорилирования. Патогенез - Снижение эффективности усвоения кислорода клетками наиболее часто является результатом ингибирования активности ферментов биологического окисления, значительного изменения физико-химических параметров в тканях, торможения синтеза ферментов биологического окисления и повреждения мембран клеток. -Подавление активности ферментов биологического окисления наблюдается при: –Специфическом ингибировании ферментов. Примером могут служить ионы циана (CN ), препятствующие окислению цитохрома. В результате блокируется восстановление железа дыхательного фермента и транспорта кислорода к цитохрому. При этом реакции тканевого дыхания, активируемые другими агентами (не содержащими железо), не ингибируюгся, Однако эффективность этих реакций весьма мала и не предотвращает развития гипоксии и нарущ ний жизнедеятельности. Аналогичные последствия вызывает блокада активных центров ферментов тканевого дыхания антимицином А, соединениями, содержащими сульфид ион S2-, и некоторыми другими веществами. –Неспецифическом ингибировании ферментов биологического окисления ионами металлов (Ag2+, Hg2+, Cu2+). При этом указанные металлы обратимо взаимодействуют с SH-группами фермента с образованием его неактивной меркаптоидной формы. –Конкурентном ингибировании ферментов биологического окисления. Оно заключается в блокировании активного центра фермента веществом, имеющим структурную аналогию с естественным субстратом реакции. Эффект конкурентного ингибирования фермента может быть устранён или снижен при возрастании содержания в клетке истинного субстрата. В роли конкурентных ингибиторов могут выступать оксалат и малонат, блокирующие взаимодействие сукцината с сукцинатдегидрогеназой в цикле трикарбоновых кислот; фторлимонная кислота, конкурирующая за активный центр аконитазыс цитратом. -Изменения физико-химических параметров в тканях (температуры, электролитного состава, рН, фазового состояния мембранных компонентов) в более или менее выраженной мере снижают эффективность биологического окисления. Отклонение от нормы указанных и других параметров наблюдается при многих болезнях и патологических состояниях: гипертермиях и гипотермиях, недостаточности различных органов (сердца, почек, печени), анемиях и ряде других. -Торможение синтеза ферментов биологического окисления может наблюдаться при общем или частичном (особенно белковом) голодании; при большинстве гипо- и дисвитаминозов; нарушении обмена минеральных веществ, необходимых для синтеза ферментов. -Повреждение мембран. В наибольшей мере это относится к мембранам митохондрий. Повреждение и деструкция мембран являются результатом: –Чрезмерной интенсификации свободнорадикальных и липопероксидных процессов. –Активации гидролаз лизосом. – Детергентного действия избытка амфифильных соединений. – Перерастяжения и разрыва набухших клеток и их митохондрий. Указанные механизмы повреждения клеточных мембран реализуются при многих патологических процессах и болезнях неинфекционного и инфекционного генеза, сопровождающихся расстройствами дыхания, кровообращения, питания, развитием иммунопатологических реакций и ряда других состояний. Важно, что выраженная гипоксия любого типа сама по себе активирует многие механизмы, приводящие к повреждению мембран и ферментов клеток с развитием тканевой гипоксии. -Снижение степени сопряжения окисления и фосфорилирования макроэргических соединений в дыхательной цепи. В этих условиях увеличиваются расход кислорода тканями и интенсивность функционирования компонентов дыхательной цепи. Однако большая часть энергии транспорта электронов трансформируется в тепло и не используется для ресинтеза макроэргов. Эффективность биологического окисления снижается. Клетки не получают энергетического обеспечения. В связи с этим нарушаются их функции и жизнедеятельность организма в целом. Выраженной способностью разобщать процессы окисления и фосфорилирования обладают многие эндогенные агенты (например, избыток Са2+, Н+. ВЖК, йодсодержащие гормоны щитовидной железы), а также экзогенные вещества (2,4-динитрофенол, дикумарин, пентахлорфенол, гра-S. мицидин и др.). Изменения газового состава и рН крови • Увеличение парциального напряжения кислорода в венозной крови. •Повышение сатурации НЬ кислородом в венозной крови. Сатурация – насыщение жидкости газами. В медицине под сатурацией понимают насыщение крови кислородом, которое выражается в процентном соотношении. Измеряется сатурация с помощью пульсоксиметра. •Увеличение объёмного содержания кислорода в венозной кропи. •Уменьшение артериовенозной разницы по кислороду (исключение — тканевая гипоксия, развившаяся при действии разобщителей окисления и фосфорилирования). • Негазовый ацидоз. |