Типовые патологические процессы
 Скачать 7.53 Mb.
|
18.2 Классификация гипоксийНачальник кафедры общей и экспериментальной патологии Медико-хирургической академии академик В. В. Пашутин еще в конце XIX предложил выделять 2 типа кислородного голодания: 1) экзогенное(в результате уменьшения рО2 во вдыхаемом воздухе) и 2) эндогенное(в результате нарушения доставки О2 тканям). Ученик и преемник В. В. Пашутина - профессор П. М. Альбицкий в 1905 году причиной развития кислородного голодания, наряду со снижением доставки О2 тканям, назвал еще нарушение процессов утилизации О2 тканями. Согласно этиопатогенетической классификации Дж. Баркрофта, предложенной в 1922 г. и базировавшейся на изменении количества и качества гемоглобина (Нb), являющегося основным переносчиком О2, гипоксия (аноксия) может быть: аноксической (возникает вследствие недостаточной оксигенации Нb из-за снижения рО2 во вдыхаемом воздухе, альвеолярном воздухе и в артериальной крови); анемической (возникает в результате уменьшения количества Нb, либо способности его переносить О2 ); циркуляторной (возникает вследствие нарушения циркуляции крови по сосудам). Термин гистотоксическая гипоксия (тканевая гипоксия) предложен в 1922 г. М.Питерсом и Ван Слайком, а также П.М.Альбицким для обозначения гипоксии, вызванной повреждением дыхательных ферментов, ответственных за утилизацию О2 клетками организма. По предложению профессора (в последующем академика АМН СССР) Н.Н.Сиротинина на международной конференции по гипоксии, проходившей в Киеве в 1949 году, выделены следующие типы гипоксии: 1) гипоксический (в результате понижения рО2 во вдыхаемом воздухе), 2) респираторный (вследствие расстройств внешнего дыхания), 3) гипоксия в результате нарушения дыхательной функции крови (анемический тип – из-за уменьшения количества гемоглобина в крови, гемический тип – из-за инактивации гемоглобина), 4) циркуляторный (ишемический тип – из-за затруднения притока крови и застойный тип – из-за нарушения венозного оттока крови). Согласно международной классификации выделяется: гипоксическая гипоксия (развивается вследствие недостаточности О2 в окружающей среде – воздухе и в результате нарушения внешнего дыхания); анемическая (гемическая) гипоксия (связана с уменьшением количества Нв, обусловленного кровопотерей, развитием аутоиммунной анемии, уменьшением эритропоэза, нарушением качества Hb, в частности, образованием MetHb); застойная гипоксия (при недостаточности сердечно-сосудистой системы); гистотоксическая гипоксия (при нарушениях ферментных систем, ответственных за процессы окисления и окислительного фосфорилирования). Начальник кафедры патологической физиологии Военно-медицинской академии профессор (в последующем академик АМН СССР) И.Р. Петров предложил следующую классификацию гипоксии.
(или гипоксический тип). II. Гипоксия, при патологических процессах:
На всесоюзной конференции по специальной и клинической физиологии в 1979 году А.З. Колчинская и Н.Н. Сиротинин предложили следующую классификацию гипоксических состояний: I. Гипоксия, вызванная возмущающими воздействиями на входе системы дыхания:
II. Гипоксия, вызванная возмущениями в отдельных звеньях системы дыхания:
III. Гиперметаболическая гипоксия или гипоксия нагрузки (повышение скорости потребления О2 и продукции СО2 клеточно-тканевыми структурами, превышающих возможности по обеспечению их кислородом и по выведению ими углекислого газа, например, при чрезмерной функциональной нагрузке, в том числе при избыточной мышечной деятельности). В настоящее время в зависимости от особенностей течения выделяют также следующие виды гипоксий: 1.По характеру развитиягипоксия бывает: -скрытой, -компенсированной, -некомпенсированной (декомпенсированной). 2. По скорости развитиявыделяют гипоксию: -молниеносную (секунды, например при обморочной форме высотной болезни, при разгерметизации летательного аппарата (особенно космического) на высоте выше 19 км и т.д.); -острую (минуты; например при коллаптоидной форме высотной болезни, при острой массивной кровопотере, при удушении или асфиксии; -подострую (часы и дни; при непродолжительном пребывании в условиях высокогорья, при острой пневмонии, острой сердечной или дыхательной недостаточности и т.д.); -хроническую (недели, месяцы и даже годы и десятилетия; при длительном пребывании в условиях высокогорья, при хронической анемии хронической сердечной, сердечно-сосудистой и дыхательной недостаточности и т.д.). 3. По степени тяжести (в зависимости от рО2 в артериальной крови) гипоксия бывает: легкой, средней тяжести, тяжелой и крайне тяжелой. При этих степенях гипоксии рО2 в артериальной крови соответственно равно: 60-50, 50-40, 40-20 и менее 20 мм рт.ст. 4. По распространенности (объему) гипоксия может быть: локальной и распространенной (генерализованной). 18.3 Общий патогенез гипоксии В основе любого вида гипоксии лежит абсолютная или относительная недостаточность процессов биологического окисления в клетках и внеклеточных структурах организма. Гипоксия возникает в результате нарушения функциональной системы поддержания оптимального газового состава (рО2, рСО2) и рН внутри и вне клеток. Газовый состав в организме нарушается, чаще всего, в результате расстройств доставки О2 к тканям. Наибольшее значение в этом принадлежит расстройствам функции дыхательной, сердечно-сосудистой систем, системы крови, либо их различным сочетаниям. Кроме того, гипоксия может развиваться в результате: - дефицита субстратов окисления; - угнетения или разобщения процессов окисления и фосфорилирования; - чрезмерной активации процессов анаэробного гликолиза. Основное звено патогенеза гипоксии – недостаточность процессов биологического окисления О2 в тканях, приводящая к расстройству энергетического и пластического обмена в тканях. Эти нарушения сопровождаются накоплением продуктов неполного окисления, развитием ацидоза, протеолиза, повреждением лиозосом, аутолизом клеток. Дефицит О2 сопровождается снижением ресинтеза АТФ в митохондриях, возникновением дефицита макроэргических соединений в клетках, характеризуется недостатком энергообеспечения различных метаболических, структурных и физиологических процессов в организме. При этом уменьшается не только окислительное фосфорилирование, но и свободное окисление (в силу чего уменьшаются основной обмен, теплопродукция и другие функции), активизируются анаэробные процессы, накапливаются недоокисленные метаболиты в биосредах организма. На фоне дефицита АТФ (в условиях уменьшения, но не отсутствия О2 в организме) активизируется генетический аппарат, увеличивается интенсивность функционирования структур (ИФС) клеток, повышается биогенез митохондрий и других клеточных органелл, увеличивается их функция. Это приводит к устранению дефицита АТФ и развитию гипертрофии, а затем к уменьшению ИФС, снижению использования АТФ, ликвидации нарушений жизнедеятельности. В итоге развивается адаптация к недостатку О2. Можно утверждать, что основу долговременного приспособления организма к гипоксии составляет структурно обеспеченная гиперфункция систем транспорта и утилизации О2, что обусловлено активизацией генетического аппарата клетки, повышением синтеза нуклеиновых кислот, белка, мощности митохондрий и развитием гипертрофии клеточно-тканевых структур. Но такое приспособление обмена веществ возможно, главным образом, при хронической гипоксии. При острой гипоксии, в силу острого дефицита О2, может наступить резкое нарушение функции и гибель клеток. Рассматривая влияние недостатка О2 на организм необходимо учитывать различную чувствительность органов и тканей к гипоксии. Обычно характерна следующая закономерность: чем выше обменные процессы в тканях и органах, тем ниже их устойчивость к кислородному голоданию. Важную роль в обеспечении устойчивости играет мощность гликолитической системы (способность вырабатывать энергию без участия кислорода), а также запас макроэргов и их субстратов. Потенциальные возможности генетического аппарата по обеспечению пластического закрепления гиперфункции, при одинаковой степени кислородной недостаточности, существенно различаются:
18.3.1 Компенсаторно-приспособительные реакции при гипоксии Бывают двух видов: 1) экстренные и 2) инертные. Экстренные, лабильные или аварийные компенсаторно-приспособительные реакции характерны, главным образом, для острой гипоксии. К ним относятся реакции со стороны сердечно-сосудистой системы (ССС), дыхательной системы (ДС) и системы крови (СК). Изменения фуцкции дыхательной системы проявляются развитием одышки в виде глубокого частого дыхания, сопровождающегося гипервентиляцией альвеол; Изменения функции сердечно-сосудистой системы характеризуются тахикардией, увеличением сердечного выброса (УО) и минутного объема крови (МОК), централизацией кровообращения (усиление кровотока в мозге, сердце, легких за счет уменьшения кровотока в коже, подкожной клетчатке, органах брюшной полости и др.), выбросом крови из депо (синусы костного мозга, селезенки, печени); Изменения состояния системы крови проявляются ускорением процесса связывания Hb с О2 крови, активизацией процесса диссоциации HbО2 в капиллярной крови тканей, появлением в крови фетального Hb (способен выполнять дыхательную функцию при относительно низком напряжении О2 в циркулирующей крови). В результате этих реакций ткани организма, особенно жизненноважные, получают кислород быстрее и в большем количестве, что сопровождается увеличением артерио-венозной разницы по кислороду. Инертные, стабильные и мощные компенсаторно-приспособительные реакции характерны, главным образом, для хронической гипоксии, например, для средне- и высокогорной гипоксии. К ним, преимущественно, относятся реакции со стороны эндокринной и иммунной регуляторных систем, а также ряда исполнительных систем (системы крови, системы энергетического и пластического обеспечения организма, системы утилизации кислорода тканями и др.). Изменения функций эндокринной системы проявляются повышенной продукцией АКТГ, кортизола, тиреотропина (ТТГ) и сниженной секрецией трийодтиронина (Т3) и тироксина (Т4). Эти гормональные сдвиги позволяют тканям организма экономнее использовать кислород, облегчать работу сердца и обеспечивать выполнение значительной физической работы; Изменения функций иммунной системы характеризуются перестройкой (преимущественно уменьшением) как гуморального, так и клеточного иммунитета (состояние последних определяется по активности системы комплемента, лизоцима, -лизинов; количеству, способности к адгезии, распластыванию и фагоцитозу нейтрофилов и моноцитов; уровню IgM и титрам стафилококкового антитоксина, антистрептолизина-0; содержанию в крови Т-лимфоцитов, особенно Т-хелперов, и В-лимфоцитов); снижением устойчивости организма к бактериальной и паразитарной инфекции и повышением в крови количества Т-супрессоров, IgА, IgG и устойчивости организма к вирусной (гриппозной) инфекции. В целом гипореактивность иммунной системы может рассматриваться как приспособительный механизм, отражающий более экономное ее функционирования в условиях недостатка кислорода; Изменения функций системы крови проявляются активизацией кроветворения (главным образом эритропоэза) на фоне недостатка кислорода, увеличения концентрации продуктов распада эритроцитов, недоокисленных метаболитов и различных ФАВ, в том числе эритропоэтинов. Все это сопровождается увеличением количества эритроцитов в крови, повышением содержания гемоглобина и миоглобина в организме, улучшением переноса О2 и снабжения им различных клеточно-тканевых структур организма; Изменения состояния метаболических систем и процессов направлены на улучшение энергетического и пластического обеспечения длительной гиперфункции систем транспорта и утилизации кислорода. Постепенно происходит перестройка обмена веществ, сначала активируются процессы анаэробного обмена (анаэробного гликолитического обеспечения жизненных функций), а затем и аэробного обмена. Стимулируется синтез дыхательных ферментов, РНК, ДНК, митохондрий, рибосом, микросом и других органелл, обеспечивающих длительную акклиматизацию организма, прежде всего в сердечно-сосудистой и дыхательной системах. Далее обмен веществ перестраивается, становится более экономным; Изменения состояния систем утилизации кислорода тканями проявляются увеличением способности тканевых ферментов утилизировать кислород (качественные изменения конечных ферментов дыхательной цепи- цитохромоксидазы и др., увеличение их сродства к кислороду), повышением эффективности и сопряжения процессов окисления и фосфорилирования, активизацией анаэробного гликолиза. Все это является основой для длительного стабильного функционирования клеточно-тканевых структур исполнительных (сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, выделительной, репродуктивной) и регуляторных (нервной, эндокринной, иммунной) систем организма. 18.3.2 Патологические реакции при гипоксии Могут проявляться в виде тех или иных расстройств деятельности регуляторных, исполнительных и метаболических систем. Расстройства функций нервной системы обусловлены высокой чувствительностью, малой устойчивостью, особенно центральных ее отделов к гипоксии. Они отмечаются тем сильнее и быстрее, чем скорее и выражен нее страдает центральное мозговое кровообращение (поверхностных, центральных и глубоких слоев КБП, особенно области двигательного анализатора и мозжечка, затем гипоталамуса, гиппокампа, ствола мозга и, наконец, спинного мозга). Основу нарушений ЦНС составляют морфологические и метаболические изменения их нейронов (увеличение объема и деструкция крист митохондрий, саркоплазматического ретикулума, утолщение их мембран, сдвиг рН в кислую сторону, фрагментация, сморщивание и лизис органелл и целых клеток и др). Нарушение деятельности ЦНС проявляется в изменениях процессов внутреннего торможения, что приводит к развитию эйфории, снижению критического отношения к окружающей действительности, а также к оценке своего состояния (т.е. самокритики), двигательному возбуждению, сменяющемуся грубыми расстройствами координации и активности мышечных сокращений (т.е. движений) вплоть до развития судорог, нарушения и потери сознания. Расстройства функций эндокринной системы возникают по мере ослабления адаптивных перестроек и нарастания дизадаптивных сдвигов со стороны гипоталамуса, гипофиза, щитовидной, поджелудочной, надпочечниковых и половых желез. Последние обусловлены, главным образом скоростью и степенью нарушений централизации кровообращения. Сначала выявляются расстройства различных звеньев внежелезистого отдела (гормон-рецепторного взаимодействия, метаболизма, выделения и транспорта гормонов), затем - железистого отдела (в виде снижения и/ или качественного расстройства синтеза гормонов) и позже всего – центрального отдела того или иного эндокринного комплекса (особенно ответственного за сохранение и поддержание жизни организма). Расстройства функций иммунной системы обусловлены разной устойчивостью и чувствительностью ее центральных и периферических звеньев как к недостатку кислорода, так и продуктам промежуточного обмена и, особенно, к действию стресс-гормонов (глюкокортикоиды коры надпочечников). По мере нарастания гипоксии, метаболических расстройств и гиперпродукции глюкокортикоидов развивается и усиливается иммунодефицит (как клеточный, так и гуморальный) со всеми отрицательными его последствиями. Расстройства функции системы кровообращения при гипоксии обусловлены нарушениями деятельности сердечно-сосудистого центра, функционирования сердца (аритмии, слабость мышечных сокращений, возникающих в результате нарушений возбудимости, автоматизма, проводимости и сократимости сердца), тонуса сосудов (ослабление прессорных и усиление депрессорных нервно-гуморальных влияний на них), костного мозга, объема и состава крови (увеличение депонирования, концентрации и замедления движения крови, уменьшения содержания HbО2, увеличения количества восстановленного Hb). Все это приводит к развитию и усилению расстройств как системного, так и органного кровообращения и, особенно, микроциркуляторного русла, а также снижению способности гемоглобина эритроцитов переносить как О2, так и СО2. Расстройства функции дыхательной системы при гипоксии проявляются нарушениями активности и взаимосвязи как различных отделов дыхательного центра, так и основных процессов внешнего дыхания (вентиляции, диффузии и перфузии). Сначала возникает одышка в виде частого поверхностного дыхания, которая развивается в результате повышения возбудимости дыхательного центра к СО2 и недоокисленным метаболитам. Затем появляются периодическое и терминальное дыхание, возникающие вследствие снижения как возбудимости, так и лабильности дыхательного центра. Наконец, финалом может быть остановка дыхания, развивающаяся в результате дезинтеграции деятельности инспираторных и экспираторных дыхательных нейронов, а также нарушения эфферентации к дыхательным мышцам. Все это приводит к развитию и нарастанию дыхательной недостаточности. Расстройства функций системы пищеварения при гипоксии, как правило, сопровождаются развитием, усилением и нарушением взаимосвязи моторики, секреции соков, инкреции ФАВ, всасывания питательных и регуляторных веществ в различных отделах пищеварительного тракта. Последнее завершается развитием и прогрессированием недостаточности системы пищеварения. Расстройства деятельности метаболических систем и состояния метаболических процессов сопровождаются нарушениями как энергетического, так и пластического обменов. Практически во всех органах и тканях отмечаются нарушения процессов митохондриального и микросомального окисления, а также сопряженного окислительного фосфорилирования (сопровождающегося снижением не только биосинтеза, но и утилизацией макроэргов, особенно АТФ и КРФ). Одновременно, хотя и в разной степени, выявляются расстройства практически всех видов обмена веществ, проявляющиеся активизацией катаболических и торможением анаболических процессов. Так, нарушение обмена углеводов, липидов, белков и их комплексных соединений в результате недостаточности кислорода в организме сопровождаются накоплением в тканях и крови их недоокисленных веществ (лактата, пирувата, кетоновых тел, кетокислот и др.) и дефицитом буферных оснований. Это приводит к развитию и прогрессированию метаболического ацидоза, накоплению токсических, особенно азотистых метаболитов, что способствует еще большему повреждению как структур, так и функций клеток, тканей, органов, систем и целостного организма. 18.4 Характеристика экзогенных (гипероксической, гипербарической, гипоксической) типов гипоксий Гипероксическая гипоксия развивается в результате патогенно высокого парциального давления (рО2) во вдыхаемом воздухе. Это приводит к значительному повышению напряжения О2 в различных тканях организма, что и является основным звеном патогенеза гипероксической гипоксии. В патогенезе данной гипоксии основное место отводится: - токсическому действию как на клеточные, так и интерстициальные структуры организма кислорода, его свободных радикалов и перекисей; - недостатку (угнетению) антиоксидантной системы (SH-содержащих энзимов, глютатионов, пероксидазы, каталазы, супероксиддисмутазы и др.); - падению в спинном и головном мозгу содержания тормозных медиаторов - глицина и ГАМК (нередко обуславливающему развитие судорожного синдрома, т.н. кислородной эпилепсии); - угнетению синтеза ДНК и РНК в тканях, а значит угнетению и извращению образования и действия внутриклеточных белков и различных пептидных ФАВ, в том числе гормонов; - повреждению клеточных и субклеточных мембран различных тканей и органов (мозга, печени, почек и, особенно легких) и т.д. Так, при дыхании чистым кислородом (даже в условиях нормального атмосферного давления, близкого к 760 мм рт. ст.) довольно быстро выявляются: - разрушение сурфактанта, альвеолоцитов, респиронов, эндотелиоцитов микрососудов и других клеточно-тканевых структур; - развитие отека и многочисленных участков ателектаза легких; - расстройства процессов вентиляции, диффузии, перфузии и величины вентиляционно-перфузионного отношения; - утолщение альвеоло-капиллярных мембран; - замещение паренхиматозной ткани соединительной тканью (с развитием фиброза легких) и т.д. Наряду с прямым токсическим действием О2, многочисленные расстройства метаболизма, структуры и функций различных субклеточных образований, клеток, тканей и органов организма, возникают и усиливаются вследствие увеличения в биосредах количества лизосомальных ферментов (усиливающих аутолиз тканей), геминового железа (активирующего процессы оксигенации клеток и интерстиция), продуктов промежуточного (не полного) окисления, повышения инфильтрации стенок микрососудов, угнетения синтеза простациклина и др. ФАВ. Гипербарическая гипоксия возникает вследствие повышенного парциального давления воздуха (смеси газов). Известно, что повышение давления вдыхаемого воздуха (например, в барокамере) на 1 атмосферу (1 АТИ) при неизмененной температуре среды приводит, согласно закону Генри-Дальтона, к дополнительному растворению в 100 мл крови 2,3 мл О2. Это, в свою очередь, сопровождается увеличением напряжения О2 как в артериальной крови, так и в тканях. Основным звеном патогенеза гипербарической гипоксии является повышение напряжения О2 в тканях, обусловленное увеличением его растворимости в биосредах организма. Гипоксическая гипоксия развивается в результате снижения рО2 во вдыхаемом воздухе. Это отмечается, например, при: - горной болезни (при длительном подъеме в горы, пребывании в условиях высокогорья или барокамере при сниженном барометрическом давлении, т.е. при гипобарии); - высотной болезни (при быстром подъеме на различных летательных аппаратах на самые различные высоты); - дыхании газовыми смесями с недостаточным парциальным давлением О2, в том числе, при неисправной дыхательной аппаратуре; - дыхании в замкнутых помещениях (подводных лодках, танках, бункерах, ангарах, хранилищах). При гипоксической гипоксии снижение рО2 во вдыхаемом воздухе приводит к уменьшению рО2 в альвеолах, в артериальной крови и разных тканях. Это сопровождается : - уменьшением содержания в крови связанного с гемоглобином и физически растворенного в плазме О2 (в норме равного 0,3 %); - раздражением чувствительных к недостатку О2 хеморецепторов (особенно синокаротидных образований); - увеличением возбудимости дыхательного центра, особенно к СО2; - развитием гипервентиляции, приводящей к дополнительным изменениям в организме: уменьшению рСО2 в артериальной крови и тканях (т.е. гипокапнии); дыхательному алкалозу; увеличению экскреции бикарбонатного аниона, затем катиона Na и, наконец, воды почками (приводящих к расстройству КОС и снижению ОЦК); уменьшению диссоциации оксигемоглобина (HbО2); падению тонуса сердечно-сосудистого и дыхательного центров; ослаблению кровообращения в мозгу, сердце и других органах. Таким образом, важную роль в патогенезе и клинических проявлениях гипоксической гипоксии играют и гипоксия и гипокапния. В зависимости от уровня рО2 артериальной крови А.З. Колчинская и соавторы (1979-1999) выделяют следующие степени тяжести гипоксической гипоксии: 1 степень гипоксии (латентная гипоксия) развивается при подъеме на высоту до 1,5 км над уровнем моря и характеризуется: - падением парциального давления О2 во вдыхаемом воздухе (РIО2) до 150-135 мм.рт.ст. (т.е. не более, чем на 30 мм.рт.ст.); - снижением рО2 артериальной крови не более, чем на 15 мм.рт.ст.; - уменьшением насыщения артериальной крови кислородом до 96-94 %; - отсутствием субъективных проявлений гипоксии за исключением ощущения прилива энергии в теле, приподнятого настроения, ускорения речи и движений;
2 степень гипоксии (компенсированная гипоксия) развивается при подъеме на высоту от 1,5 до 3,5 км над уровнем моря и характеризуется:
3 степень гипоксии (субкомпенсированная гипоксия) развивается при подъеме на высоту от 3,5 до 5 км и характеризуется: -падением РIО2 до 95-85 мм рт. ст., -снижением рО2 артериальной крови на 35-45 мм.рт.ст. -уменьшением насыщения артериальной крови кислородом до 88-80 % и т.д. Несмотря на напряженную деятельность компенсаторных механизмов рО2 снижается до величины ниже критических, уменьшается не только поэтапная доставка О2 тканям, но и использование О2 тканями, развиваются тканевая гипоксия и венозная гипоксемия. Появляются и нарастают субъективные ощущения нехватки воздуха и усиливаются объективные признаки гипоксии, которые характеризуются: нарушением высшей нервной деятельности, снижением умственной и физической работоспособности (на 20-40 % по сравнению с исходными данными), расстройством процессов внутреннего торможения, ухудшением кратковременной памяти, появлением и усилением гипноидного торможения и сонливости, снижением и потерей чувствительности, замедлением, ослаблением и нарушением координации произвольных движений, появлением и нарастанием признаков сердечной и дыхательной недостаточности. У пострадавшего развивается прекоматозное состояние. 4 степень гипоксии (декомпенсированная гипоксия) развивается при подъеме на высоту от 5,0 до 8,0 км и характеризуется: - падением РIО2 до 85 - 55 мм рт.ст., - снижением рО2 артериальной крови на 50-65 мм рт.ст., - уменьшением насыщения артериальной крови до 78-60 %, - нарастанием гипоксии мозга, сердца и других органов и тканей, - урежением дыхания и пульса. - резким снижением скорости поэтапной доставки кислорода тканям и использования его последними, - резким усилением тканевой гипоксии, - потерей сознания, ригидностью мышц, непроизвольными мочеиспусканием и дефекацией, - появлением судорог и возможной остановкой сердца. У пострадавшего развивается церебральная кома. 5 степень гипоксии (терминальная гипоксия) развивается при подъеме на высоту до 9-11 км над уровнем моря и характеризуется: -падением РIО2 ниже 50 мм рт.ст. -снижением рО2 артериальной крови до 25-20 мм рт.ст., -уменьшением насыщения артериальной крови менее 60-50 % и ниже. При этом резко нарушается сердечная деятельность, дыхание замедляется, становится агональным (апнейзис или гаспинг) и, наконец, полностью исчезает. Наступает клиническая, а если не оказать своевременную помощь, то и необратимая биологическая смерть. 18.5. Характеристика эндогенных (респираторного, циркуляторного, кровяного, тканевого) типов гипоксии Респираторная гипоксия (дыхательный тип гипоксии) развивается на фоне нарушения основных процессов внешнего дыхания (вентиляции, диффузии и перфузии). Может иметь различное (деструктивное, воспалительное, дистрофическое, опухолевое) происхождение. Возникает преимущественно в результате расстройств: процесса регуляции внешнего дыхания (центральных и периферических механизмов), строения костно-хрящевого аппарата грудной клетки, функции дыхательных мышц (межреберных, диафрагмы и вспомогательных), проходимости верхних и нижних дыхательных путей (их сужении), эластичности ткани легких (уменьшение их дыхательной поверхности), изменения толщины и плотности альвеолярно-капиллярной диффузионной мембраны, состояния кровотока в обменных и шунтирующих микрососудах легочного круга в виде ишемии или застоя, герметичности плевральной полости и т.д. Характеризуется резко выраженной активизацией компенсаторно-приспособительных механизмов со стороны различных систем (дыхательной, сердечно-сосудистой, крови, метаболической). Приводит к развитию следующих патологических изменений: - уменьшению оксигенации крови (гипоксемии), - снижению доставки кислорода в связанном с гемоглобином и растворенном в плазме крови состоянии, - падению напряжения кислорода в тканях, - уменьшению процессов окислительного фосфорилирования в тканях, с нарушением образования макроэргов, - активированию анаэробных процессов (с накоплением недоокисленных метаболитов), - нарушению метаболизма, структуры и функции различных клеток, тканей, органов и всего организма. Циркуляторный тип кислородного голодания может возникать не только при абсолютной, но и относительной недостаточности кровоснабжения органов как большого, так и малого кругов. При относительной недостаточности кровообращения потребности тканей в кислороде всегда превышают его доставку к ним. Циркуляторная гипоксия развивается в результате расстройств деятельности сердца (как левого, так и правого его отделов), кровеносных сосудов (артерии, вен, капилляров), лимфатических сосудов (особенно их лимфангионов), уменьшения объема циркулирующей крови (ОЦК), либо различных их сочетаний. При расстройствах кровообращения в сосудах большого круга рО2 артериальной крови обычно нормальное, но доставка кислорода к тканям снижена. При расстройствах кровообращения в сосудах малого круга, главным образом, снижается оксигенация крови. Данный тип гипоксии развивается вследствие не только системных, но и региональных (местных) нарушений кровообращения. Циркуляторная гипоксия может возникать в результате развития либо ишемии, либо венозной гиперемии, либо стаза (ишемического, венозного или капиллярного). При данном типе гипоксии как рО2 в легких, так и насыщение гемоглобина кислородом в крови капилляров и вен легкого соответствует нормальным значениям. При циркуляторной гипоксии отмечается интенсивное (хотя и менее выраженное, чем при дыхательной гипоксии) включение компенсаторно-приспособительных механизмов, ответственных за улучшение обеспечения тканей кислородом. В частности, активизируется дыхание, сердечная деятельность, отмечается выброс крови из депо. На фоне снижения рО2 в артериальной крови наблюдается увеличение диссоциации HbО2 (в результате нарастания времени контакта HbO2 с клеточно-тканевыми структурами, и повышения утилизации последними кислорода). В итоге увеличивается артерио-венозная разница по кислороду и снижается рО2 в венозной крови. Несмотря на это общая доставка кислорода тканям снижается, а значит последние испытывают ту или иную степень кислородного голодания. В динамике нарастающей циркуляторной гипоксии сначала развивается компенсированная, затем субкомпенсированная и, наконец, некомпенсированная ее форма. Кровяной (гемический) тип гипоксии возникает из-за уменьшения кислородной емкости крови, обусловленной снижением количества эритроцитов и функционально активного гемоглобина крови. В норме гемоглобин, находящийся в 100 мл крови связывает около 20,1 мл кислорода (О2). Основными причинами уменьшения кислородной емкости крови являются:
Так, при отравлениях организма различными сильными окислителями и восстановителями, в частности нитратами и нитритами, образуется метгемоглобин, трехвалентное железо которого не способно присоединять и переносить к тканям О2. В патогенезе гипосических состояний важное значение имеет накопление в организме (в том числе в мозге) оксида азота (NO) ионов NO2 и NO3. NO образуется в результате восстановления в крови и тканях NO2 в NO (происходящего с участием НАДФ, НАДФН, флавопротеидов, цитохромоксидазы, цитохрома Р-450 и дезоксигемоглобина). В крови увеличивается содержание комплексов Нв- NO, Нв-NO2 и Нв-NO3. NO2 образуется в результате окисления NO. Накопление в крови и тканях NO, NO2 и NO3, которые являются свободно-радикальными соединениями, сопровождается повреждением белков, ненасыщенных жирных кислот, снижением активности многих ферментов, разобщением окислительного фосфорилирования, уменьшением количества тканевых и кровяных макрофагов, нарушением целостности клеточных мембран и органелл, а также окислением гемоглобина. Гемическая гипоксия может развиваться и в результате действия на организм соединений, содержащих NO2 группы. При отравлении организма окисью углерода (СО), возникающем при концентрации его в воздухе, равным даже 0,1%, образуется прочное соединение - карбоксигемоглобин. Известно, что сродство гемоглобина к СО примерно в 300 раз выше, чем к О2. При избытке СО2 во вдыхаемом воздухе или в крови, образуется довольно прочное соединение - карбгемоглобин. Последний также приводит к развитию гемической гипоксии. Возможны и наследственно обусловленные дефекты строения гемоглобина, например, образование НвS, способность которого связывать и переносить с кровью кислород мала. Последнее также способствует развитию гемической гипоксии. Кровяной тип гипоксии, в отличие от дыхательной и циркуляторной форм, характеризуется незначительной (слабо выраженной) активизацией компенсаторно-приспособительных механизмов. Данный тип гипоксии протекает относительно бессимптомно, т.к. количество доставляемого легкими в кровь О2 в целом нормальное, а значит в крови определяется и нормальное количество физически растворенного кислорода. Тканевая гипоксия делится на первичную (цитотоксическую) и вторичную (как следствие гипоксической, респираторной, циркуляторной и гемической гипоксий). Первичная тканевая гипоксия развивается в результате первичного повреждения аппарата клеточного дыхания на субклеточном (митохондрии), молекулярном (ферменты) уровне. В частности, она возникает при отравлении организма цианидами, спиртами, уретаном и различными лекарственными веществами, а также при дефиците витаминов, особенно рибофлавина (витамина В2) и никотиновой кислоты (витамина РР). При этом отмечается инактивация или снижение синтеза дыхательных ферментов (дегидрогеназ, цитохромоксидазы, цитохрома С и др.), коферментов, повреждение системы НАД-НАДФ, избыток НАДН (восстановленного НАД) и т.д. В результате развивающейся биоэнергетической и метаболической гипоксии уменьшается образование и использование макроэргов (АТФ и др.), накапливаются АДФ, АМФ, цАМФ, активизируется анаэробный гликолиз (сопровождающийся накоплением недоокисленных продуктов, приводящих к развитию ацидоза). Недоокисленные метаболиты вместе с образующимися и накапливающимися свободными радикалами и перекисями (особенно липидов), вызывают активизацию фосфолипаз, повреждение мембран клеток и органелл (особенно митохондрий и лизосом). Многообразные структурные, метаболические и функциональные расстройства нарастают при угнетении антиоксидантных систем (СОД, каталазы, пероксидазы, глютатионовой системы и др.). При первичной (цитотоксической) гипоксии напряжение кислорода в артериальной крови и тканях соответствует нормальным значениям, в венозной крови - возрастает. Уменьшается артерио-венозная разность по кислороду. Это связано с существенным снижением потребления О2 тканями, а также образования в них макроэргов. Вторичная тканевая гипоксия возникает тогда, когда потребление О2 тканями (и потребность их в О2) превышает способность дыхательной, сердечно-сосудистой системы и системы крови обеспечивать их адекватным количеством кислорода. Данный вид гипоксии характеризуется снижением:
При вторичной тканевой гипоксии напряжение кислорода как в крови, так и в тканях определяется на сниженных величинах (т.е. ниже критического уровня) и также уменьшено образование в тканях макроэргов. В механизме снижения синтеза важнейшего из них – АТФ в тканях при вторичной гипоксии важное место занимает дефицит АДФ, КРФ и неорганического фосфора, а также цитохрома С. Следует отметить, что критический уровень потребления кислорода при вторичной тканевой гипоксии соответствует его напряжению в артериальной крови, равному 50 мм рт. ст. 18. 6.Характеристика гиперметаболической гипоксии или гипоксии нагрузки Гиперметаболическая гипоксия возникает при неадекватности доставки кислорода тканям организма при резко возросшем потреблении его последними. Это наблюдается при значительном усилении функции различных тканей, особенно мышечной, и повышении их потребностей в кислороде и неспособности организма адекватно увеличить к ним приток крови, богатой кислородом. При гипоксии нагрузки скорость доставки кислорода тканям отстает от скорости его потребления последними. Это проявляется снижением запасов кислорода и макроэргов в гиперфункционирующих клеточно-тканевых структурах. Усиленно работающие ткани, особенно мышечная, потребляют из притекающей к ним крови большие количества кислорода, что сопровождается временным снижением насыщения кислородом венозной крови (т.е. проявляется развитием венозной гипоксемии). Это характерно для первой (скрытой,латентной)степени гипоксии нагрузки. В дальнейшем в результате активизации компенсаторно-приспособительных реакций и механизмов в организме отмечается усиление доставки кислорода тканям, соответствующее их кислородным запросам. Это характерно для второй (компенсированной) степени гипоксии нагрузки, при которой отмечается ослабление венозной гипоксемии и тканевой гипоксии. Компенсаторно-приспособительные изменения проявляются высокой эффективностью и экономичностью (увеличение легочной вентиляции, МОД, кислородного эффекта каждого дыхательного цикла, МОК, артерио-венозной разницы по кислороду, кислородного пульса, перераспределения кровотока в пользу усиленно работающих мышц и т.д.). Все эти изменения способствуют поддержанию достаточного для работы мышечных тканей уровня рО2 превышающего критический его уровень, что обеспечивается существенно возрастающей скоростью поэтапной доставки кислорода к работающим тканям. Дефицит АТФ и КРФ в тканях уменьшается. При дальнейшем увеличении мышечной нагрузки скорость поэтапной доставки кислорода снижается, потребность организма в кислороде растет. Развивается третья (субкомпенсированная) степеньгипоксии нагрузки. Энергия дополнительно получается за счет активизации анаэробного гликолиза. Нарушается кровоток в легких (усиливается активность шунтирования крови). Развивается артериальная гипоксемия. В крови накапливается недоокисленные метаболиты. Ослабляются компенсаторные механизмы (отсутствует увеличение ДО, кислородного эффекта дыхательного цикла, УО и нарастает ЧСС и т.д.). Усиливается несоответствие между уменьшающейся доставкой кислорода тканям и сначала усиливающейся, а затем снижающейся утилизацией его последними. Гипоксия нарастает. Увеличивается дефицит макроэргов. При интенсивной, продолжительной или нарастающей физической нагрузке отмечается прогрессирование гипоксии. Развивается четвертая(декомпенсированная) степень гипоксии. Организм оказывается неспособным обеспечить соответствие снижающейся поэтапно доставки кислорода возрастающему запросу работающих тканей в кислороде. ДО, МОД, УО, МОК, кислородный эффект каждого дыхательного и сердечного цикла еще больше уменьшаются, а число дыханий и сердечных сокращений максимально увеличиваются. Кислород расходуется не эффективно и не экономично. В организме растет кислородный долг, дефицит макроэргов, прогрессивно накапливаются недоокисленные продукты. На фоне усиления тканевой гипоксии нарастает дефицит макроэргов и повреждаются и даже погибают мембраны, органеллы и целые клетки различных тканей и органов. Организм оказывается неспособным не только продолжить работу, но и восстановить поврежденные клеточно-тканевые структуры. Без оказания медицинской помощи человек может погибнуть. |